有機エレクトロルミネッセンス素子及びその製造方法
【課題】簡便な方法で画素内の平坦性を良好にし、局所的な材料への負荷を減らすことで、高輝度化、低電圧化、長寿命化を図ること。
【解決手段】基板上に、第一電極と、前記第一電極を区画する隔壁と、前記第一電極上に形成される少なくとも発光層を含む発光媒体層と、前記発光媒体層上の第二電極と、からなる有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法であって、前記発光媒体層を形成する工程は、ウェットコーティング法により塗膜を形成する工程と、前記塗膜に光エネルギーを印加して塗膜の一部を選択的に硬化する工程と、前記塗膜の未硬化部分を除去する工程と、を含むことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法としたもの。
【解決手段】基板上に、第一電極と、前記第一電極を区画する隔壁と、前記第一電極上に形成される少なくとも発光層を含む発光媒体層と、前記発光媒体層上の第二電極と、からなる有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法であって、前記発光媒体層を形成する工程は、ウェットコーティング法により塗膜を形成する工程と、前記塗膜に光エネルギーを印加して塗膜の一部を選択的に硬化する工程と、前記塗膜の未硬化部分を除去する工程と、を含むことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法としたもの。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機材料のエレクトロルミネッセンス現象を利用した有機エレクトロルミネッセンス素子（以下、「有機ＥＬ素子」とする）に関するものであり、特に画素状に配列した有機エレクトロルミネッセンス表示装置（以下、「有機ＥＬ表示装置」とする）に係わる。特に簡易なプロセスにより、画素内の平坦性を向上させ、高輝度化、低電圧化及び長寿命化を図った有機エレクトロルミネッセンス表示装置の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
有機ＥＬ素子は、導電性の発光体に電圧を印加することにより、注入された電子と正孔とを再結合させ、この再結合の際に前記発光体を発光させるものである。一般に、この有機ＥＬ素子は、透光性基板上にＩＴＯなどの透明電極からなる陽極を設け、その上に発光層と陰極とを順次積層して構成される。
【０００３】
このように、前記発光層の両側に直接両電極を積層することもできるが、その発光効率を増大する等の目的から、陽極と発光層との間に正孔注入層や正孔輸送層あるいはその両層を設けたり、陰極と発光層との間に電子注入層や電子輸送層などを設けて構成されることも多い。両電極間に挟まれたこれら正孔注入層などを合わせてその全体は発光媒体層と呼ばれている。
【０００４】
有機ＥＬ素子の種類は発光層に用いる有機発光材料により、低分子有機発光材料を用いた有機ＥＬ素子（以下、低分子有機ＥＬ素子と略す）と高分子有機発光材料を用いた有機ＥＬ素子（以下、高分子有機ＥＬ素子）に大別される。低分子有機ＥＬ素子は、主に真空蒸着法などのドライコーティング法を用いて成膜される。パターニングが必要な場合はメタルマスクなどを用いてパターニングを行うが、大型化すればするほど精度が悪くなり、また真空中で成膜するためにスループットが悪いという問題がある。しかし、画素内の平坦性は非常に高く、発光ムラは小さい。
【０００５】
高分子有機ＥＬ素子は、各機能層を構成する材料に溶解した溶液を用いることで、ウエットプロセスによる成膜を可能とした。ウエットプロセスによる成膜方法としては、スピンコート法、インクジェット法、印刷法等があるが、いずれも真空を必要とせず、したがってエネルギーコスト及び材料コストの面で有利となり、特に大面積、高精細なパターニングに有効となっている。
【０００６】
高精細なパターニングやＲ（赤）、Ｇ（緑）及びＢ（青）の３色に塗り分ける際には、混色を防ぐため画素同士の間を絶縁層で隔絶するため、ある程度の高さを有する隔壁を設け画素を区画する必要がある。各機能層をウェットプロセスを用いて成膜した場合は、塗布した溶液が隔壁表面に濡れあがり、画素中央部に対して隔壁近傍の膜厚が極端に厚くなったり（図５（Ａ））、塗布した溶液が隔壁表面からはじかれ画素中央部が隔壁近傍の膜厚に対して極端に厚くなったり（図６（Ａ））して画素内の平坦性を悪化させるという問題がある。平坦性が悪化することにより、画素内の膜厚が薄い箇所に電流が集中し、薄膜な箇所のみ強く発光し、厚膜な箇所は発光しないといった発光ムラの発生や、薄膜な箇所のみに負荷がかかるため、均一な劣化が進ず寿命低下を招いてしまう。
【０００７】
これに対し、隔壁に溌液性部と親水性部を作製し塗布した溶液の濡れ上がりやはじきを抑制する方法があるが（特許文献１）、材料の種類や濃度によって条件が大きく変わるため、制御が困難である。また、隔壁を階段状に設け、溶液の偏りを抑制するといった方法があるが（特許文献２）、隔壁のパターンが制限されたり、パターニングが困難であるという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００５−３２６７９９
【特許文献２】特開２００８−１１２６５８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、より簡便な方法で画素内の平坦性を良好にし、局所的な材料への負荷を減らすことで、高輝度化、低電圧化、長寿命化を図ることができる有機ＥＬ素子及びその製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために提案する請求項１に記載の発明は、基板上に、第一電極と、前記第一電極を区画する隔壁と、前記第一電極上に形成される少なくとも発光層を含む発光媒体層と、前記発光媒体層上の第二電極と、からなる有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法であって、前記発光媒体層を形成する工程は、ウェットコーティング法により塗膜を形成する工程と、前記塗膜に光エネルギーを印加して塗膜の一部を選択的に硬化する工程と、前記塗膜の未硬化部分を除去する工程と、を含むことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法である。
ウェットコーティング法用いて成膜した場合は、塗布した溶液が隔壁表面に濡れあがり、画素中央部に対して隔壁近傍の膜厚が極端に厚くなったり（図５（Ａ））、塗布した溶液が隔壁表面からはじかれ画素中央部が隔壁近傍の膜厚に対して極端に厚くなったり（図６（Ａ））して画素内の平坦性を悪化させてしまう。本発明では、少なくとも発光媒体層のうち一層をウェットコーティング法を用いて形成し、光エネルギーにより選択的に発光媒体層を硬化させる工程と、未硬化箇所を除去する工程を実施することにより、均一な膜を形成することが可能となる。前記発光媒体層を硬化するための加熱方法としては、熱伝導や熱対流等があるが、いずれも膜の全面に熱が伝わり、選択的に硬化することが難しい（図７）。本発明では成膜された膜形状にかかわらず目的の箇所のみを選択的に硬化するため、未硬化部分を除去することにより均一な膜を得ることができる（図５、図６）。
また、請求項２に記載の発明は、前記ウェットコーティング法が凸版印刷法、グラビア印刷法、インクジェット法のいずれかであることを特徴とする請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法である。
また、請求項３に記載の発明は、前記発光媒体層がインターレイヤ層又は発光層であることを特徴とする請求項１又は２に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法である。
また、請求項４に記載の発明は、前記光エネルギーが有機材料および無機材料の蛍光および燐光であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法である。
また、請求項５に記載の発明は、前記光エネルギーがレーザーであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法である。
また、請求項６に記載の発明は、前記光エネルギーがレンズによって集光され、前記発光媒体層に印加されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法である。
また、請求項７に記載の発明は、前記塗膜の未硬化部分を除去する工程は、前記塗膜の未硬化部分を有機溶剤又は無機溶剤、あるいはこれらの混合溶液により洗い流すことにより除去する工程であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法である。
また、請求項８に記載の発明は、前記塗膜の未硬化部分を除去する工程は、前記塗膜の未硬化部分を有機溶剤又は無機溶剤、あるいはこれらの混合溶液の蒸気にさらすことにより除去することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法である。
また、請求項９に記載の発明は、請求項１乃至８のいずれかに記載の製造方法により製造される有機エレクトロルミネッセンス素子であって、基板上に、第一電極と、前記第一電極を区画する隔壁と、前記第一電極上に形成される少なくとも発光層を含む発光媒体層と、前記発光媒体層上の第二電極と、からなる有機エレクトロルミネッセンス素子において、前記発光媒体層は前記光エネルギーにより硬化する材料を含むことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、画素内の平坦性が向上し、画素内の有効発光領域増加、また、局所的な発光材料への負荷を低減することで、高輝度化、低電圧化、長寿命化が可能となる有機ＥＬ素子または表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の有機ＥＬ表示装置の断面模式図。
【図２】本発明の有機ＥＬ表示装置の別の例を示す断面模式図。
【図３】パッシブ型有機ＥＬ表示装置の電極構成を示す平面模式図。
【図４】本発明の有機ＥＬ素子の積層構造を示す断面模式図。（Ａ）はボトムエミッション型の有機ＥＬ素子であり、（Ｂ）は、トップエミッション型の有機ＥＬ素子である。
【図５】本発明の有機ＥＬ素子表示装置の硬化工程と除去工程における断面模式図。（Ａ）は処理前。（Ｂ）は硬化工程後。（Ｃ）は除去工程後。
【図６】本発明の有機ＥＬ素子表示装置の硬化工程と除去工程における断面模式図。（Ａ）は処理前。（Ｂ）は硬化工程後。（Ｃ）は除去工程後。
【図７】熱伝導、熱対流による硬化状態を示した有機ＥＬ表示装置の断面模式図。（Ａ）熱伝導。（Ｂ）熱対流。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。なお、以下の実施形態の説明において参照する図面は、本発明の構成を説明するためのものであり、図示される各部の大きさや厚さ、寸法の比率等についてはそのまま実施の形態を表すものではない。
【００１４】
図１は、本発明の実施形態の一例を説明するための有機ＥＬ表示装置の断面図である。図１に示す本発明の実施形態に係る有機ＥＬ素子を用いた表示装置２００では、基板１０１に、画素毎に具備された第一電極（陽極）１０２と、第一電極の画素間を区画する隔壁２０３と、第一電極の上方に形成された正孔輸送層１０４と、正孔輸送層上に形成されたインターレイヤ層１０５と、インターレイヤ層上に形成された発光層１０６と、隔壁及び発光層上の全面を被覆するように形成された第二電極（陰極）１０７と、第二電極を覆うように基板と接触した封止体と、を備えている。また、正孔輸送層とインターレイヤ層と発光層を含む層は発光媒体層１０９とし、発光媒体層１０９は発光層と第二電極との間に形成される電子輸送層を含んでいても良い。封止体としては、図１のような封止キャップ２０６で有機ＥＬ素子を覆い、封止キャップ内を不活性ガスで封入したものや、図２のように封止材２０９を樹脂層２１０を介して貼り合わせたものが挙げられる。
【００１５】
また、基板としては、各画素を制御するためのスイッチング素子（薄膜トランジスタ：ＴＦＴ）が第一電極に接続されるよう形成されたＴＦＴ基板を用いることできるが、ＴＦＴや第一電極との接続部は特に図示していない。なお、図３に示すように、ストライプ状の第一電極と、第二電極を交差させて所定の画素を点灯させるパッシブマトリクス方式の有機ＥＬ表示装置としても良い。以下、第一電極及び第二電極で発光媒体層が挟持されてなる領域を発光領域あるいは有機ＥＬ素子と呼び、隔壁を含む有機ＥＬ素子のアレイ全体を表示領域と呼ぶ。
【００１６】
ここで発光媒体層１０９は第一電極（陽極）１０２と第二電極（陰極）１０７に挟持された層である。図１の素子では正孔輸送層１０４とインターレイヤ層１０５と発光層１０６が発光媒体層１０９に相当する。これ以外にも、正孔注入層、電子輸送層、電子注入層等の層を適宜加えても良い。例えば図１の例では、透明電極（陽極）１０２に順に積層された正孔輸送層１０４とインターレイヤ層１０５と発光層１０６の三層で構成されているが、正孔輸送層と発光層の二層で構成することもできる。また、正孔注入層、正孔輸送層及び発光層を順次積層した三層構成の発光媒体層とすることも可能である。一つの層がこれら複数の機能を有していてもよく、例えば、正孔輸送機能を発光層が有している構成とすることも可能である。あるいは正孔注入層と、電子輸送層からなり、界面で発光する構成とすることもできる。
【００１７】
発光媒体層１０９の膜厚は、発光層単層から構成される場合も、多層構造の場合も、発光媒体層全体として１０００ｎｍ以下であり、好ましくは５０〜３００ｎｍである。
【００１８】
図１及び図２の有機ＥＬ表示装置の構成では、パターニングされた電極ごとに発光層が赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の発光波長に対応するようにそれぞれパターニングされた発光層１０６Ｒ，１０６Ｇ，１０６Ｂが形成されていることで、フルカラーのディスプレイパネルが実現される。これ以外の方式として、青色発光層と色素変換層を用いた色素変換方式を用いてもよく、白色の発光層を用い、基板や封止基板にカラーフィルタを設けた構成としても良い。
【００１９】
図４のＡ及びＢは、本発明の有機ＥＬ素子の積層部分すなわち発光領域の断面図である。図４のＡはボトムエミッション型の有機エレクトロルミネッセンス素子の例であり、基板１０１上に第一電極１０２、発光媒体層１０９、第二電極１０７ａの順で積層されている。この順番に積層されていれば、発光媒体層としては、正孔輸送層１０４、インターレイヤ層１０５、発光層１０６以外にも、その他の機能層をそれぞれの間に積層しても良い。第二電極は光不透過性電極であり、金属等の反射率の高い材料を用いることで、第二電極側に放出された光を第二電極で反射して光透過性電極である第一電極側から外部へ出射することができるために光取り出し効率が良い。
【００２０】
図４Ｂはトップエミッション型の有機ＥＬ素子の例であり、基板１０１上に反射層３０１、第一電極１０２、正孔輸送層１０４、インターレイヤ層１０５、発光層１０６、第二電極１０７ｂの順で積層されている。この順番に積層されていれば、その他の層をそれぞれの間に積層しても良い。第二電極は光透過性電極であり、第一電極側に放出された光は第一電極を透過して反射層で反射して第二電極側から外部へ出射する。一方、第二電極側に放出された光は、同じく第二電極を透過して外部へ出射する。以降の説明は、ボトムエミッション型の有機エレクトロルミネッセンス素子を基に行うが、第二電極を透明導電膜としたトップエミッション型についても適用される。
【００２１】
以下、インターレイヤ層１０５に対して本発明の光エネルギー照射による硬化工程と、未硬化部分の除去工程を適用した場合の各構成要素及び製造方法について説明するが、本発明の構成はこれに限られるものではない。光エネルギー照射による硬化工程と未硬化部分の除去工程を正孔輸送層、正孔注入層および発光層に用いても良いし、インターレイヤ層と発光層等の複数層に同時に用いても良い。
【００２２】
まず、基板１０１の材料は、例えば、ガラスや石英、ポリプロピレン、ポリエーテルサルフォン、ポリカーボネート、シクロオレフィンポリマー、ポリアリレート、ポリアミド、ポリメチルメタクリレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等のプラスチックフィルムやシート、あるいは、トップエミッション型の有機発光電界素子の場合には、これに加えて、上記のプラスチックフィルムやシートに酸化珪素、酸化アルミニウム等の金属酸化物や、弗化アルミニウム、弗化マグネシウム等の金属弗化物、窒化珪素、窒化アルミニウムなどの金属窒化物、酸窒化珪素などの金属酸窒化物、アクリル樹脂やエポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリエステル樹脂などの高分子樹脂膜を単層もしくは積層させた光透過性基材や、アルミニウムやステンレスなどの金属箔、シート、板、プラスチックフィルムやシートにアルミニウム、銅、ニッケル、ステンレスなどの金属膜を積層させた光不透過性基材などを用いることができるが本発明ではこれらに限定されるわけではない。
【００２３】
有機エレクトロルミネッセンス表示装置２００の光取り出しを行う面はボトムエミッション型では基板１０１と隣接する電極側から行えばよい。トップエミッション型では基板１０１と対向する電極側から行えばよい。これらの材料からなる基板１０１は、有機エレクトロルミネッセンス表示装置２００内への水分や酸素の浸入を避けるために、基板１０１全面もしくは片面に無機膜の形成、樹脂の塗布などにより、防湿処理や疎水性処理を施してあることが好ましい。特に、発光媒体層１０９への水分の浸入を避けるために、基板１０１における含水率及びガス透過係数を小さくすることが好ましい。
【００２４】
次に、第一電極１０２を形成する。第一電極１０２は、基板１０１上に成膜し、必要に応じてパターニングを行う。第一電極１０２は隔壁２０３によって区画され、各画素（サブピクセル）に対応した画素電極となる。
【００２５】
第一電極１０２の材料としては、ＩＴＯ（インジウムスズ複合酸化物）やＩＺＯ（インジウム亜鉛複合酸化物）、ＡＺＯ（亜鉛アルミニウム複合酸化物）などの金属複合酸化物や、金、白金などの金属材料や、これら金属酸化物や金属材料の微粒子をエポキシ樹脂やアクリル樹脂などに分散した微粒子分散膜を、単層もしくは積層したものをいずれも使用することができる。また、オクチル酸インジウムやアセトンインジウムなどの前駆体を前記基板上に塗布後、熱分解によって酸化物を形成する塗布熱分解法等により形成することもできる。
【００２６】
第一電極１０２を陽極とする場合、ＩＴＯなど仕事関数の高い材料を選択することが好ましい。ＴＦＴ駆動の有機エレクトロルミネッセンス表示装置においては低抵抗であればよく、シート抵抗で２０Ω・ｓｑ以下であれば好適に用いることが可能となる。
【００２７】
第一電極１０２の形成方法としては、材料に応じて、抵抗加熱蒸着法、電子ビーム蒸着法、反応性蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタリング法などの乾式成膜法や、インクジェット印刷法、グラビア印刷法、スクリーン印刷法などの湿式成膜法など既存の成膜法を用いることができるが本発明ではこれらに限定されるわけではない。なお、図示しない取り出し電極とは、同一工程で、かつ、同一材料で形成することが可能である。
【００２８】
第一電極１０２のパターニング方法としては、材料や成膜方法に応じて、マスク蒸着法、フォトリソグラフィ法、ウェットエッチング法、ドライエッチング法などの既存のパターニング法を用いることができる。
【００２９】
また、第一電極１０２は、必要に応じてＵＶ処理、プラズマ処理などにより表面の活性化を行ってもよい。
【００３０】
トップエミッション型の場合、第一電極下部に反射層３０１（図４参照）を形成することが好ましい。反射層の材料としては、高反射率かつ低抵抗であることが好ましく、Ｃｒ、Ｍｏ、Ａｌ、Ａｇ、Ｔａ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｎｉを一種以上含んだ単膜および積層膜、合金膜、前記材料を用いた膜にＳｉＯ、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２等の保護膜を形成したものを用いる事が出来る。反射率として可視光波長領域の全平均で８０％以上あればよく、９０％以上であれば好適に用いることが可能となる。発光媒体層１０９または第一電極１０２が光不透過性材料である場合はこの限りではない。
【００３１】
形成方法としては、材料に応じて、抵抗加熱蒸着法、電子ビーム蒸着法、反応性蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタリング法などの乾式成膜法や、インクジェット印刷法、グラビア印刷法、スクリーン印刷法などの湿式成膜法など既存の成膜法を用いることができるが本発明ではこれらに限定されるわけではない。
【００３２】
反射層のパターニング方法としては、材料や成膜方法に応じて、マスク蒸着法、フォトリソグラフィ法、ウェットエッチング法、ドライエッチング法などの既存のパターニング法を用いることができる。
【００３３】
次に隔壁２０３を形成する。本発明の実施の形態に係る隔壁２０３は各画素に対応した発光領域を区画するように形成することができ、発光媒体層をウェットコーティング法でパターニングする場合、特に各画素で塗り分けを行なう際に、混色を防ぐための各画素の仕切りとなるものである。
【００３４】
隔壁２０３は、第一電極１０２の端部を覆うように形成するのが好ましい。一般的にアクティブマトリクス駆動型有機エレクトロルミネッセンス表示装置２００は、各画素に対して第一電極１０２が形成され、それぞれの画素ができるだけ広い面積を占有しようとするため、第一電極１０２の端部を覆うように形成される。よって、隔壁２０３の最も好ましい形状は各画素電極１０２を最短距離で区切る格子状を基本とする。
【００３５】
隔壁２０３を形成する感光性材料としてはポジ型レジスト、ネガ型レジストのどちらであってもよく、市販のもので構わないが、絶縁性を有する必要がある。隔壁が十分な絶縁性を有さない場合には隔壁を通じて隣り合う画素電極に電流が流れてしまい表示不良が発生してしまう。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。また、有機ＥＬ素子の表示品位を上げる目的で、光遮光性の材料を感光性材料に含有させても良い。
【００３６】
隔壁２０３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、現像して隔壁パターンを形成する工程では、従来公知の露光、現像方法により隔壁部のパターンを形成できる。また焼成に関してはオーブン、ホットプレート等での従来公知の方法により焼成を行うことができる。
【００３７】
隔壁２０３のパターニング方法としては、基体上に感光性樹脂を塗工し、フォトリソグラフィ法により所定のパターンとする方法が挙げられるが、本発明ではこれらに限定されるわけではない。必要に応じてレジスト及び感光性樹脂にプラズマ照射やＵＶ照射等の表面処理を施しても良く、これらの表面処理を施すことで隔壁表面の濡れ性を制御し、撥液性や親液性とすることができる。また、感光性樹脂中に撥液材料を添加することで隔壁表面を撥液性とすることができる。
【００３８】
さらに、隔壁２０３は多段状としてもよく、その場合には、画素を区切るように格子状に形成される一段目の隔壁と、一段目の隔壁上に形成される２段目の隔壁からなり、１段目の材料と２段目の材料では異なる材料を用いても良い。例えば、１段目の材料にはＳｉＯ２やＳｉＮｘ等の無機材料を用い、２段目には感光性樹脂等の有機材料を用いることができ、これらは上記と同様にフォトリソグラフィ法によりパターニングすることが出来る。
【００３９】
隔壁２０３の厚みは０．５μｍから５．０μｍの範囲にあることが望ましい。隔壁１１を隣接する画素電極間に設けることによって、各画素電極上に印刷された正孔輸送インキの広がりを抑え、また透明電極（陽極）２端部からのショート発生を防ぐことが出来る。隔壁が低すぎるとショートの防止効果が得られないことがあり、また高すぎると隔壁と直行して対抗電極（陰極）６を形成した際に対抗電極（陰極）６の断線が起こってしまい表示不良となる。
【００４０】
次に基板の前処理工程として、ＵＶ処理、プラズマ処理などを行なう。陽極として用いているＩＴＯ表面の洗浄と仕事関数の調整が主な目的である。正孔を効率よく発光媒体層に注入するためには、発光媒体層と接する陽極表面の仕事関数が、近いことが好ましい。従って、表面処理工程後の陽極表面の仕事関数は、陽極と接する発光媒体層の仕事関数との差が０．５ｅＶ以下であることが好ましく、０．２ｅＶ以下であることがより好ましい。ＩＴＯの場合、表面処理前の仕事関数は４．８ｅＶであり、後述のように陽極上に発光媒体層として正孔輸送層や正孔注入層を形成する場合、例えば酸化モリブデンの仕事関数は５．５ｅＶである。従って、当初の状態では仕事関数の差が大きすぎるために正孔注入障壁が高くなり、正孔が注入されづらくなるため、表面処理によって陽極の仕事関数を大きくし正孔輸送層の仕事関数に近づける。
【００４１】
また、ＵＶ処理の光源としては低圧水銀ランプ、高圧水銀ランプ、エキシマランプ等があるが、本発明ではいずれの光源を用いても良い。酸素プラズマ処理を用いた場合は、電力、圧力、照射時間を調整することにより陽極の仕事関数を任意の状態に制御可能であるが、酸素プラズマ処理を用いた場合は陽極の表面処理と同時に隔壁にも多少のエッチング効果を及ぼす為注意が必要である。
【００４２】
酸化したＩＴＯ表面は経時変化で元の状態に戻る為、陽極表面の処理は正孔輸送層１０４を形成する直前に行うことが好ましい。
【００４３】
次に、正孔輸送層１０４を第一電極上に形成する。正孔輸送層１０４は透明電極（陽極）からの正孔を発光層に注入する機能を持った層である。これらの層は正孔注入機能と正孔輸送機能とを併せ持つ場合もあり、その程度に応じてどちらかあるいは両方の名称で呼ばれることになる。本発明においては、正孔輸送層という場合には正孔注入層も含むものとする。
【００４４】
正孔輸送層１０４の物性値としては、陽極（第一電極１０２）の仕事関数と同等以上の仕事関数を有することが好ましい。これは陽極から発光媒体層（インターレイヤ）へ効率的に正孔注入を行うためである。陽極の材料により異なるが、４．５ｅＶ以上６．５ｅＶ以下を用いる事ができ、陽極がＩＴＯやＩＺＯの場合、５．０ｅＶ以上６．０ｅＶ以下が好適に用いる事が可能である。また、ボトムエミッション構造では第一電極側から放出光を取り出すため、光透過性が低いと取り出し効率が低下してしまうため、可視光波長領域の全平均で７５％以上が好ましく、８５％以上ならば好適に用いることが可能である。
【００４５】
このような正孔注入層又は正孔輸送層を構成する材料としては、例えば、ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリビニルカルバゾール、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）とポリスチレンスルホン酸との混合物等の高分子材料を用いることができる。この他にも導電率１０−２〜１０−６Ｓ／ｃｍの導電性高分子を好ましく用いることができる。湿式法による層形成が可能である点で、高分子材料を用いることが好ましい。これらを水又は溶剤を用いて溶液化若しくは分散液化して使用することができる。また正孔輸送材料として無機材料を用いる場合、Ｃｕ２Ｏ、Ｃｒ２Ｏ３、Ｍｎ２Ｏ３、ＦｅＯｘ（ｘ〜０．１），ＮｉＯ、ＣｏＯ、Ｂｉ２Ｏ３、ＳｎＯ２、ＴｈＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、Ｐｒ２Ｏ３、Ａｇ２Ｏ、ＭｏＯ２、ＺｎＯ、ＴｉＯ２、Ｖ２Ｏ５、Ｎｂ２Ｏ５、Ｔａ２Ｏ５、ＭｏＯ３、ＷＯ３、ＭｎＯ２などを用いることができる。
【００４６】
正孔輸送層１０４は表示領域全面にスピンコート法、ダイコート法、ディッピング法、スリットコート法等の簡便な方法で一括形成することができる。正孔輸送層３を形成する際には、前記正孔輸送材料を水、有機溶剤、あるいはこれらの混合溶剤に溶解してインキとすることができる。有機溶剤としては、トルエン、キシレン、アニソール、メシチレン、テトラリン、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、酢酸エチル、酢酸ブチル等が使用できる。また、インキには、界面活性剤、酸化防止剤、粘度調整剤、紫外線吸収剤等を添加してもよい。無機材料の場合には抵抗加熱蒸着法、電子ビーム蒸着法、反応性蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタリング法などのドライプロセスを用いて形成することができる。
【００４７】
次に、インターレイヤ層１０５を形成する。本発明の実施の形態に係るインターレイヤ層１０５は、電子ブロック層として働き、有機発光層と正孔輸送層の間に積層することで、素子の発光寿命を向上させることができる。トップエミッション型の素子構造では正孔輸送層１０４形成後に積層することができる。通常は正孔輸送層１０４を被覆するように形成するが、必要に応じてパターニングを行っても良い。
【００４８】
インターレイヤ層１０５の材料としては、有機材料ではポリビニルカルバゾール若しくはその誘導体、側鎖若しくは主鎖に芳香族アミンを有するポリアリーレン誘導体、アリールアミン誘導体、トリフェニルジアミン誘導体などの、芳香族アミンを含むポリマーなどが挙げられる。これらの構造が熱架橋部位を有することにより、架橋温度以上の温度が加えられることにより架橋し、架橋温度以下では未架橋となる。さらに架橋反応が進むと、未架橋時には溶解または分散していた溶媒に対する溶解または分散性が低下して硬化状態となり、架橋が十分でないところは後述の除去溶媒に溶解する未硬化部分となる。
【００４９】
これらインターレイヤ層材料としてあげられる有機材料は、溶媒に溶解または安定に分散させ有機インターレイヤインキとなる。有機インターレイヤ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、シクロヘキサノンなどの単独またはこれらの混合溶媒が上げられる。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媒が有機インターレイヤ材料の溶解性の面から好適である。また、有機インターレイヤインキには必要に応じて、界面活性剤、酸化防止剤、粘度調整剤、紫外線吸収剤等が添加されてもよい。
【００５０】
これらインターレイヤ材料としては、正孔輸送層１０４よりも仕事関数が同等以上の材料を選択することが好ましく、更に有機発光層１０６よりも仕事関数が同等以下であることがより好ましい。これは正孔輸送層１０４から有機発光層１０６へのキャリア注入時に不必要な注入障壁を形成しないためである。また有機発光層１０６から発光に寄与できなかった電荷を閉じ込める効果を得るため、バンドギャップが３．０ｅＶ以上であることが好ましく、より好ましくは３．５ｅＶ以上であると好適に用いることが出来る。
【００５１】
インターレイヤ層１０５を形成するウェットコーティング法としては、具体的にはインクジェット印刷法、凸版印刷法、グラビア印刷法、スクリーン印刷法などの印刷法を用いることができるがウェットコーティング法であれば本発明を適用することができる。これらのウェットコーティング法によって少なくとも隔壁２０３の間の正孔輸送層１０４上にインターレイヤインキの塗膜を形成する。
【００５２】
次に、ウェットコーティング法で形成したインターレイヤインキの塗膜を硬化してインターレイヤ層１０５とする。インターレイヤ層１０５の硬化工程として、光エネルギー照射を行う。照射する光エネルギーの光源としては、インターレイヤ層に用いた材料の吸収波長を含んでいれば、いずれの光源を用いても良い。例えば、Ｂｉｓ−ＭＳＢ、クマリン１０２、ローダミン６Ｇ、ＤＣＭ等の色素をレーザーによって励起して得られた発光を用いても良いし、エキシマレーザー、色素レーザー、ＹＡＧレーザー等のレーザーを直接用いても良いが、本発明はこれらに限定されるわけではない。
【００５３】
レーザーを用いたインターレイヤ層１０５の硬化工程及び未硬化部の除去工程を図５及び図６に示す。図５は隔壁が親液性の場合で、隔壁表面にインターレイヤインキが濡れ上がっている様子を示している。また、図６は隔壁が撥液性の場合で、隔壁によりインターレイヤインキがはじかれている様子を示している。
【００５４】
画素内に成膜されたインターレイヤ層１０５（図５（Ａ）、図６（Ａ））に対し、光源から発せられた光エネルギーをレンズ３０２を用いて硬化させたい箇所を焦点として集光させ、光エネルギーが照射された周囲のインターレイヤ層を硬化させる（図５（Ｂ）、図６（Ｂ））。このとき、照射した部分が平坦になるよう焦点を移動させる必要がある。
集光した照射光３０３は、インターレイヤ層が照射光を吸収して光エネルギーを熱に変換し、照射部でのみ架橋温度以上となるようにレンズと光エネルギー強度を調整する。硬化したインターレイヤ層を１０５ａとする。光エネルギーの強度や集光させる位置、範囲、照射時間により架橋反応の進行速度は変化するため、照射箇所は任意に選択することが可能である。温度が低かったり照射時間が短いと架橋反応が充分に進まず硬化が不充分となり、逆に温度が高すぎたり照射時間が長いと望まない箇所の架橋反応が起こり、インターレイヤ層の平坦性が損なわれる。
【００５５】
インターレイヤ層１０５の未架橋部分１０５ｂの除去工程として、有機溶剤、無機溶剤あるいはこれらの混合溶剤に未架橋部分を溶解させ除去する（図５（Ｃ）、図６（Ｃ））。溶剤の種類はインターレイヤ層塗布時のインキ溶剤を用いることもできるが、充分な溶解性を有する溶剤であれば限定されない。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、シクロヘキサノンなどの単独またはこれらの混合溶媒が上げられる。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媒が有機発光材料の溶解性、分散性の面から好適である。これらの溶剤を基板１上に塗布して洗い流しても良いし、これらの溶剤を過熱し蒸気を当てることによって洗い流しても良い。続いて、溶剤で未硬化部分を洗い流した後、残った溶剤の乾燥と架橋反応を充分に進める為焼成することで、平坦なインターレイヤ層１０５が形成される。
【００５６】
画素内の全面積に対して、画素内の最も薄い膜厚＋１０ｎｍ以下の膜厚となっている箇所の面積が占める割合を平坦率とすると、未架橋部分を除去した後の平坦率は７０〜１００％が好ましく、８５〜１００％がより好ましい。平坦率が高いほど、画素内で均一な発光が得られ、また局所的な材料の劣化を防ぐことができ、高輝度化、低電圧化、長寿命化を図ることができる。
【００５７】
次に、発光層１０６を形成する。発光層１０６は、第一電極１０２及び第二電極１０７の間に形成され、両電極の電圧の印加によって注入された電子と正孔とを発光層において再結合させることで、再結合のエネルギーによって発光するものである。発光した光は、透光性側を通して外部に放射される。各画素で異なる発光層を形成する場合、たとえばＲＧＢのフルカラーでは、各発光層１０６Ｒ、１０６Ｇ、１０６Ｂをそれぞれ第一電極１０２上の画素部位にパターン状に形成する。
【００５８】
発光層１０６に用いる材料としては、クマリン系、ペリレン系、ピラン系、アンスロン系、ポルフィリン系、キナクリドン系、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等の発光性色素をポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリビニルカルバゾール等の高分子中に溶解させたものが使用できる。また、デンドリマー材料、ＰＰＶ系やＰＡＦ系、ポリパラフェニレン系等の高分子発光材料を用いることも可能である。好ましくは、水又は溶剤に可溶で溶液化できる材料である。
【００５９】
また前述のインターレイヤ１０５の材料として挙げた、ポリビニルカルバゾール若しくはその誘導体、側鎖若しくは主鎖に芳香族アミンを有するポリアリーレン誘導体、アリールアミン誘導体、トリフェニルジアミン誘導体などの、芳香族アミンを含むポリマーなどを用いても良い。
【００６０】
これらの発光層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、シクロヘキサノンなどの単独またはこれらの混合溶媒が上げられる。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媒が有機発光材料の溶解性、分散性の面から好適である。また、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よい。
【００６１】
これら各発光層１０６はウェットコーティング法により形成され、具体的にはスクリーン印刷法、インクジェット法、グラビア印刷法、凸版印刷法等の印刷法によって形成することができる。
【００６２】
電子注入層は陰極から電子を輸送する機能を持った層であり、電子輸送層は発光層に電子を輸送する機能を持った層である。これらの層は電子輸送機能と電子注入機能とを併せ持つ場合もあり、その程度に応じてどちらかあるいは両方の名称で呼ばれることになる。このような電子注入層又は電子輸送層を構成する材料としては、例えば、１，２，４−トリアゾール誘導体（ＴＡＺ）などのニトロ置換フルオレン、ジフェニルキソン誘導体などが挙げられる。
【００６３】
次に、発光媒体層１０９上に第二電極（対向電極）１０７を形成する。アクティブマトリクス駆動型の有機ＥＬ表示装置の場合、第二電極は表示領域の全面、即ち発光媒体層上及び隔壁上の全面に形成される。第二電極１０７の具体的な材料にはＭｇ、Ａｌ、Ｙｂ等の金属単体を用いたり、発光媒体層１０９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を積層して用いたりしてもよい。または電子注入効率と安定性とを両立させるため、仕事関数が低いＬｉ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｅｒ、Ｅｕ、Ｓｃ、Ｙ、Ｙｂ等の金属１種以上と、安定なＡｇ、Ａｌ、Ｃｕ等の金属元素との合金系を用いてもよい。具体的にはＭｇＡｇ、ＡｌＬｉ、ＣｕＬｉ等の合金を使用することができる。またＩＴＯ（インジウムスズ複合酸化物）やＩＺＯ（インジウム亜鉛複合酸化物）、ＡＺＯ（亜鉛アルミニウム複合酸化物）などの金属複合酸化物等の透明導電膜を用いることができる。
【００６４】
トップエミッション構造におけるこれらの第二電極１０７は、発光媒体層１０９から放出される表示光を透過されるため、可視光波長領域に対して光透過性が必要である。Ｍｇ、Ａｌ、Ｙｂ等の金属単体では２０ｎｍ以下であることが好ましいく、更には２−７ｎｍ以内であることがより好ましい。透明導電膜においては可視光波長領域の平均光透過性として８５％以上を保つように膜厚を調節し好適に用いることができる。
【００６５】
第二電極１０７の形成法としては、材料に応じて、抵抗加熱蒸着法、電子ビーム蒸着法、反応性蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタリング法などの乾式成膜法や、インクジェット印刷法、グラビア印刷法、スクリーン印刷法などの湿式成膜法など既存の成膜法を用いることができるが本発明ではこれらに限定されるわけではない。
【００６６】
次に封止体を形成する。封止体は、例えば第一電極１０２、隔壁２０３、発光媒体層１０９、第二電極１０７が形成された基板１０１に対して、その周辺部について封止体２０８と基板を接着させることにより封止がおこなわれる。この際、トップエミッション構造では発光媒体層から基板１０１側と反対側の封止体を通して放射される表示光を取り出すため、可視光波長領域に対して光透過性が必要となる。光透過性として可視光波長領域の平均光透過性として８５％以上であることが好ましい。
【００６７】
封止体は、例えば第一電極１０２、隔壁２０３、発光媒体層１０９、第二電極１０７が形成された基板１０１に対して、凹部を有するガラスキャップ又は金属キャップ等の封止キャップ２０６を用いて、第一電極、有機発光媒体層、第二電極上空に凹部があたるようにして、その周辺部についてキャップと基板を接着剤により接着させることにより封止がおこなわれる。凹部には吸湿剤を形成し、窒素ガス等の不活性ガス下や真空下で封止することで水分、ガス等による素子劣化を防ぐためことができる。
【００６８】
また、封止体は、例えば第一電極１０２、隔壁２０３、発光媒体層１０９、第二電極１０７が形成された基板１０１に対して、封止材２０９上に樹脂層２１０を設け、該樹脂層２１０により封止材と基板を貼りあわせることによりおこなうことも可能である。
【００６９】
このとき封止材２０９の材料として、水分や酸素の光透過性が低い基材である必要がある。また、材料の一例として、アルミナ、窒化ケイ素、窒化ホウ素等のセラミックス、無アルカリガラス、アルカリガラス等のガラス、石英、耐湿性フィルムなどを挙げることができる。耐湿性フィルムの例として、プラスチック基材の両面にＳｉＯｘをＣＶＤ法で形成したフィルムや、光透過性の小さいフィルムと吸水性のあるフィルムまたは吸水剤を塗布した重合体フィルムなどがあり、耐湿性フィルムの水蒸気光透過性は、１×１０−６ｇ／ｍ２／ｄａｙ以下であることが好ましい。
【００７０】
樹脂層２１０としては、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、シリコーン樹脂などからなる光硬化型接着性樹脂、熱硬化型接着性樹脂、２液硬化型接着性樹脂や、エチレンエチルアクリレート（ＥＥＡ）ポリマー等のアクリル系樹脂、エチレンビニルアセテート（ＥＶＡ）等のビニル系樹脂、ポリアミド、合成ゴム等の熱可塑性樹脂や、ポリエチレンやポリプロピレンの酸変性物などの熱可塑性接着性樹脂を挙げることができる。樹脂層２１０を封止材の上に形成する方法の一例として、溶剤溶液法、押出ラミ法、溶融・ホットメルト法、カレンダー法、ノズル塗布法、スクリーン印刷法、真空ラミネート法、熱ロールラミネート法などを挙げることができる。必要に応じて吸湿性や吸酸素性を有する材料を含有させることもできる。封止材２０９上に形成する樹脂層２１０の厚みは、封止する有機ＥＬ素子の大きさや形状により任意に決定されるが、５〜５００μｍ程度が望ましい。
【００７１】
第一電極１０２、隔壁２０３、発光媒体層１０９、第二電極１０７が形成された基板１０１と封止体２０８の貼り合わせは封止室でおこなわれる。封止体２０８を、封止材２０９と樹脂層２１０の２層構造とし、樹脂層２１０に熱可塑性樹脂を使用した場合は、加熱したロールで圧着のみ行うことが好ましい。熱硬化型接着樹脂を使用した場合は、加熱したロールで圧着した後、さらに硬化温度で加熱硬化を行うことが好ましい。光硬化性接着樹脂を使用した場合は、ロールで圧着した後、さらに光を照射することで硬化を行うことができる。なお、ここでは封止材２０９上に樹脂層２１０を形成したが、基板上に樹脂層２１０を形成して封止材２０９と貼りあわせることも可能である。
【００７２】
封止材２０９を用いて封止を行う前やその代わりに、例えばパッシベーション膜として、ＥＢ蒸着法やＣＶＤ法などのドライプロセスを用いて、酸化珪素膜や窒化珪素膜など無機薄膜による封止体２０８とすることも可能であり、また、これらを組み合わせることも可能である。パッシベーション膜は有機ＥＬ素子の各層が空気や水分と触れることを防ぐために設ける必要があり、第二電極の全面を覆うように形成することが望ましい。パッシベーション膜の膜厚は、１０００〜５０００ｎｍであることが好ましい。トップエミッション型の構造では、上記の特性に加え、光透過性の考慮する必要があり、可視光波長領域の全平均で７０％以上であれば好適に用いる事が可能である。
【実施例】
【００７３】
以下、本発明の有機薄膜エレクトロルミネッセンス表示装置の実施例を挙げるが、本発明は下記実施例に何ら制限されるものではない。
【００７４】
［実施例１］
ガラス基板を透光性基板として対角５．０インチサイズのガラス基板の上にスパッタ法を用いてＩＴＯ（インジウム−錫酸化物）薄膜を形成し、フォトリソ法と酸溶液によるエッチングでＩＴＯ膜をパターニングして、画素電極を形成した。画素電極のラインパターンは、線幅１３６μｍ、スペース３０μｍでラインが約３２ｍｍ角の中に１９２ライン形成されるパターンとした。
【００７５】
次に隔壁を以下のように形成した。画素電極を形成したガラス基板上にポジ型感光性ポリイミド東レ社製フォトニースＤＬ−１０００を全面スピンコートした。スピンコートの条件を１５０ｒｐｍで５秒間回転させた後５００ｒｐｍで２０秒間回転させ１回コーティングとし、隔壁の高さを１．５μｍとした。全面に塗布した感光性材料に対し、フォトリソグラフィ法により露光、現像を行い画素電極の間にラインパターンを有する隔壁を形成した。この後隔壁を２３０℃３０分でオーブンにて焼成を行った。
【００７６】
次にＩＴＯの表面処理としてオーク製作所製ＵＶ／Ｏ３洗浄装置にて隔壁を形成したガラス基板に対して３分間紫外線照射を行った。ＩＴＯの仕事関数は照射前の４．８ｅＶから５．３ｅＶに変化した。
【００７７】
次に正孔輸送層２０４を形成した。無機材料として酸化モリブデンを表示領域全面が成膜されるようにスパッタリング法を用いて５０ｎｍ成膜した。パターニングは７７ｍｍ×１０３ｍｍの開口のあるメタルマスクを用いた。
【００７８】
次に、隔壁に挟まれた画素電極の真上にそのラインパターンにあわせてインターレイヤ層１０５を凸版印刷法で印刷を行った。画素内の形状は中心部から隔壁近傍になるに連れ厚膜となる御椀形状となり、中央部の膜厚が３０ｎｍに対し、隔壁近傍は１５０ｎｍに成膜され、平坦率は６０％であった。
【００７９】
次に、インターレイヤ層１０５を硬化する工程として、レーザー照射によりクマリン１０２を溶解させた溶液を発光させ、その蛍光を光学顕微鏡によって集光しインターレイヤ層を印刷したラインパターンに合わせて照射した。画素電極から垂直方向にインターレイヤ層の膜厚が１０ｎｍ付近の箇所に光が集光するようレンズ３０２を調整し、エネルギー密度の一番高い部分が１８０℃となるようレーザー強度を調整し、ラインパターンに合わせて１０μｍ／ｓの速度で走査し架橋させた。
【００８０】
次にインターレイヤ層の未硬化部分を除去する工程として、基板にトルエンを塗布し、未硬化部分を洗い流した。その後残ったトルエンの乾燥と、架橋反応を充分に進めるため１８０度で３０分焼成した。焼成後のパターン状態を観察したところ、各画素のインターレイヤ層は均一な膜形状となり画素の中央部の膜厚は２０ｎｍ、隔壁近傍の膜厚は３３ｎｍとなり、平坦率は９３％となった。
【００８１】
次に、隔壁に挟まれた画素電極の真上に形成されたインターレイヤ層上に発光層を凸版印刷法で印刷を行った。印刷、焼成後の発光層の膜厚は８０ｎｍとなった。
【００８２】
その上にＢａ、Ａｌからなる陰極層を画素電極のラインパターンと直交するようなラインパターンで抵抗加熱蒸着法によりマスク蒸着して形成した。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、ガラスキャップと接着剤を用いて密閉封止し、有機ＥＬディスプレイパネルを作製した。
【００８３】
得られた有機ＥＬディスプレイパネルの表示部の周辺部には各画素電極に接続されている陽極側の取り出し電極と、陰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、得られた有機ＥＬディスプレイパネルの点灯表示確認を行った。
【００８４】
得られた有機ＥＬディスプレイパネルを駆動したところ、画素内は均一に発光し、７Ｖの駆動電圧で２５０ｃｄ／ｃｍ２の輝度、初期輝度１０００ｃｄ／ｍ２での寿命は５００ｈであった。
【００８５】
［実施例２］
実施例２においては、照射する光エネルギーにエキシマレーザーを用い、光学顕微鏡によって集光し、インターレイヤ層に照射した。画素電極から垂直方向にインターレイヤ層の膜厚が１０ｎｍ付近の箇所に焦点を合わせるようレンズを調整し、エネルギー密度の一番高い部分が１８０℃となるようレーザー強度を調整し、インターレイヤ層のラインパターンに合わせて２０μｍ／ｓの速度で走査し架橋させた。その他の条件は実施例１と同様である。未架橋部分の除去、溶剤乾燥後のパターン状態を観察したところ、各画素のインターレイヤ層は均一な膜形状となり画素の中央部の膜厚は２０ｎｍ、隔壁近傍の膜厚は３３ｎｍとなり、平坦率は９３％となった。
【００８６】
得られた有機ＥＬディスプレイパネルを駆動したところ、画素内は均一に発光し、７Ｖの駆動電圧で２５０ｃｄ／ｃｍ２の輝度、初期輝度１０００ｃｄ／ｍ２での寿命は５００ｈであった。
【００８７】
［実施例３］
実施例３においては、画素電極から垂直方向にインターレイヤ層の膜厚が２０ｎｍ付近に光が集光するようにレンズを調整し、ラインパターンに合わせて１０μｍ／ｓの速度で走査した。その他の条件は実施例１と同様である。未架橋部分の除去、溶剤乾燥後のパターン状態を観察したところ、各画素のインターレイヤ層は均一な膜形状となり画素の中央部の膜厚は４０ｎｍ、隔壁近傍の膜厚は５５ｎｍとなり、平坦率は９０％となった。
【００８８】
得られた有機ＥＬディスプレイパネルを駆動したところ、画素内は均一に発光し、７Ｖの駆動電圧で２００ｃｄ／ｃｍ２の輝度、初期輝度１０００ｃｄ／ｍ２での寿命は６００ｈであった。
【００８９】
［比較例１］
比較例１においては、インターレイヤ層を成膜後、未架橋部分の除去を行わなかった。その他の条件は実施例１と同様である。パターン状態を観察したところ、各画素のインターレイヤ層は御椀形状となっており、画素の中央部の膜厚は２０ｎｍ、隔壁近傍の膜厚は１５０ｎｍとなり、平坦率は５５％であった。得られた有機ＥＬディスプレイパネルを駆動したところ、画素内は中央部のみ発光し、隔壁近傍は非発光となった。７Ｖの駆動電圧で１００ｃｄ／ｃｍ２の輝度、初期輝度１０００ｃｄ／ｍ２での寿命は１００ｈと低下してしまった。
【００９０】
［比較例２］
比較例２においては、集光した光エネルギーをインターレイヤ層を印刷したラインパターンに合わせて照射し、画素電極から垂直方向にインターレイヤ層の膜厚が１０ｎｍ付近の箇所に光が集光するようにレンズを調整し、エネルギー密度の一番高い部分が１８０℃となるようレーザー強度を調整し、ラインパターンに合わせて８０μｍ／ｓの速度で走査し架橋させた。その他の条件は実施例１と同様である。パターン状態を観察したところ、架橋反応が不充分で、膜が溶解し目的の膜厚が得られなかった。各画素のインターレイヤ層は御椀形状となっており、画素の中央部の膜厚は１３ｎｍ、隔壁近傍の膜厚は１００ｎｍとなり、平坦率は６０％であった。得られた有機ＥＬディスプレイパネルを駆動したところ、画素内は中央部のみ発光し、隔壁近傍は非発光となった。７Ｖの駆動電圧で１２０ｃｄ／ｃｍ２の輝度、初期輝度１０００ｃｄ／ｍ２での寿命は８０ｈと低下してしまった。
【００９１】
［比較例３］
比較例３においては、集光した光エネルギーをインターレイヤ層を印刷したラインパターンに合わせて照射し、画素電極から垂直方向にインターレイヤ層の膜厚が１０ｎｍ付近の箇所に光が集光するようにレンズを調整し、エネルギー密度の一番高い部分が１５０℃となるようレーザー強度を調整し、ラインパターンに合わせて１０μｍ／ｓの速度で走査し架橋させた。その他の条件は実施例１と同様である。パターン状態を観察したところ、架橋反応が不充分で、膜が溶解し目的の膜厚が得られなかった。各画素のインターレイヤ層は御椀形状となっており、画素の中央部の膜厚は１５ｎｍ、隔壁近傍の膜厚は１２０ｎｍとなり、平坦率は６０％であった。得られた有機ＥＬディスプレイパネルを駆動したところ、画素内は中央部のみ発光し、隔壁近傍は非発光となった。７Ｖの駆動電圧で１１０ｃｄ／ｃｍ２の輝度、初期輝度１０００ｃｄ／ｍ２での寿命は９０ｈと低下してしまった。
【００９２】
各実施例の条件及び評価結果を表１にまとめた。
【００９３】
【表１】
【符号の説明】
【００９４】
１００・・・有機ＥＬ素子
１０１・・・基材
１０２・・・第一電極
１０４・・・正孔輸送層／正孔注入層
１０５・・・インターレイヤ層
１０５ａ・・インターレイヤ層の架橋箇所
１０５ｂ・・インターレイヤ層の非架橋箇所／除去箇所
１０６・・・発光層
１０７・・・第二電極
１０７ａ・・光不透過性第二電極
１０７ｂ・・光透過性第二電極
１０９・・・発光媒体層
１０９ａ・・隔壁上に形成された発光媒体層
１０９ｂ・・パターニングされた発光媒体層
１１０・・・樹脂層
２００・・・有機エレクトロルミネッセンス表示装置
２０３・・・隔壁
２０５・・・陰極取り出し電極
２０６・・・陰極取り出し電極
２０９・・・封止材
２１０・・・樹脂層
３０１・・・反射層
３０２・・・レンズ
３０３・・・集光した光エネルギー
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機材料のエレクトロルミネッセンス現象を利用した有機エレクトロルミネッセンス素子（以下、「有機ＥＬ素子」とする）に関するものであり、特に画素状に配列した有機エレクトロルミネッセンス表示装置（以下、「有機ＥＬ表示装置」とする）に係わる。特に簡易なプロセスにより、画素内の平坦性を向上させ、高輝度化、低電圧化及び長寿命化を図った有機エレクトロルミネッセンス表示装置の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
有機ＥＬ素子は、導電性の発光体に電圧を印加することにより、注入された電子と正孔とを再結合させ、この再結合の際に前記発光体を発光させるものである。一般に、この有機ＥＬ素子は、透光性基板上にＩＴＯなどの透明電極からなる陽極を設け、その上に発光層と陰極とを順次積層して構成される。
【０００３】
このように、前記発光層の両側に直接両電極を積層することもできるが、その発光効率を増大する等の目的から、陽極と発光層との間に正孔注入層や正孔輸送層あるいはその両層を設けたり、陰極と発光層との間に電子注入層や電子輸送層などを設けて構成されることも多い。両電極間に挟まれたこれら正孔注入層などを合わせてその全体は発光媒体層と呼ばれている。
【０００４】
有機ＥＬ素子の種類は発光層に用いる有機発光材料により、低分子有機発光材料を用いた有機ＥＬ素子（以下、低分子有機ＥＬ素子と略す）と高分子有機発光材料を用いた有機ＥＬ素子（以下、高分子有機ＥＬ素子）に大別される。低分子有機ＥＬ素子は、主に真空蒸着法などのドライコーティング法を用いて成膜される。パターニングが必要な場合はメタルマスクなどを用いてパターニングを行うが、大型化すればするほど精度が悪くなり、また真空中で成膜するためにスループットが悪いという問題がある。しかし、画素内の平坦性は非常に高く、発光ムラは小さい。
【０００５】
高分子有機ＥＬ素子は、各機能層を構成する材料に溶解した溶液を用いることで、ウエットプロセスによる成膜を可能とした。ウエットプロセスによる成膜方法としては、スピンコート法、インクジェット法、印刷法等があるが、いずれも真空を必要とせず、したがってエネルギーコスト及び材料コストの面で有利となり、特に大面積、高精細なパターニングに有効となっている。
【０００６】
高精細なパターニングやＲ（赤）、Ｇ（緑）及びＢ（青）の３色に塗り分ける際には、混色を防ぐため画素同士の間を絶縁層で隔絶するため、ある程度の高さを有する隔壁を設け画素を区画する必要がある。各機能層をウェットプロセスを用いて成膜した場合は、塗布した溶液が隔壁表面に濡れあがり、画素中央部に対して隔壁近傍の膜厚が極端に厚くなったり（図５（Ａ））、塗布した溶液が隔壁表面からはじかれ画素中央部が隔壁近傍の膜厚に対して極端に厚くなったり（図６（Ａ））して画素内の平坦性を悪化させるという問題がある。平坦性が悪化することにより、画素内の膜厚が薄い箇所に電流が集中し、薄膜な箇所のみ強く発光し、厚膜な箇所は発光しないといった発光ムラの発生や、薄膜な箇所のみに負荷がかかるため、均一な劣化が進ず寿命低下を招いてしまう。
【０００７】
これに対し、隔壁に溌液性部と親水性部を作製し塗布した溶液の濡れ上がりやはじきを抑制する方法があるが（特許文献１）、材料の種類や濃度によって条件が大きく変わるため、制御が困難である。また、隔壁を階段状に設け、溶液の偏りを抑制するといった方法があるが（特許文献２）、隔壁のパターンが制限されたり、パターニングが困難であるという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００５−３２６７９９
【特許文献２】特開２００８−１１２６５８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、より簡便な方法で画素内の平坦性を良好にし、局所的な材料への負荷を減らすことで、高輝度化、低電圧化、長寿命化を図ることができる有機ＥＬ素子及びその製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために提案する請求項１に記載の発明は、基板上に、第一電極と、前記第一電極を区画する隔壁と、前記第一電極上に形成される少なくとも発光層を含む発光媒体層と、前記発光媒体層上の第二電極と、からなる有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法であって、前記発光媒体層を形成する工程は、ウェットコーティング法により塗膜を形成する工程と、前記塗膜に光エネルギーを印加して塗膜の一部を選択的に硬化する工程と、前記塗膜の未硬化部分を除去する工程と、を含むことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法である。
ウェットコーティング法用いて成膜した場合は、塗布した溶液が隔壁表面に濡れあがり、画素中央部に対して隔壁近傍の膜厚が極端に厚くなったり（図５（Ａ））、塗布した溶液が隔壁表面からはじかれ画素中央部が隔壁近傍の膜厚に対して極端に厚くなったり（図６（Ａ））して画素内の平坦性を悪化させてしまう。本発明では、少なくとも発光媒体層のうち一層をウェットコーティング法を用いて形成し、光エネルギーにより選択的に発光媒体層を硬化させる工程と、未硬化箇所を除去する工程を実施することにより、均一な膜を形成することが可能となる。前記発光媒体層を硬化するための加熱方法としては、熱伝導や熱対流等があるが、いずれも膜の全面に熱が伝わり、選択的に硬化することが難しい（図７）。本発明では成膜された膜形状にかかわらず目的の箇所のみを選択的に硬化するため、未硬化部分を除去することにより均一な膜を得ることができる（図５、図６）。
また、請求項２に記載の発明は、前記ウェットコーティング法が凸版印刷法、グラビア印刷法、インクジェット法のいずれかであることを特徴とする請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法である。
また、請求項３に記載の発明は、前記発光媒体層がインターレイヤ層又は発光層であることを特徴とする請求項１又は２に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法である。
また、請求項４に記載の発明は、前記光エネルギーが有機材料および無機材料の蛍光および燐光であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法である。
また、請求項５に記載の発明は、前記光エネルギーがレーザーであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法である。
また、請求項６に記載の発明は、前記光エネルギーがレンズによって集光され、前記発光媒体層に印加されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法である。
また、請求項７に記載の発明は、前記塗膜の未硬化部分を除去する工程は、前記塗膜の未硬化部分を有機溶剤又は無機溶剤、あるいはこれらの混合溶液により洗い流すことにより除去する工程であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法である。
また、請求項８に記載の発明は、前記塗膜の未硬化部分を除去する工程は、前記塗膜の未硬化部分を有機溶剤又は無機溶剤、あるいはこれらの混合溶液の蒸気にさらすことにより除去することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法である。
また、請求項９に記載の発明は、請求項１乃至８のいずれかに記載の製造方法により製造される有機エレクトロルミネッセンス素子であって、基板上に、第一電極と、前記第一電極を区画する隔壁と、前記第一電極上に形成される少なくとも発光層を含む発光媒体層と、前記発光媒体層上の第二電極と、からなる有機エレクトロルミネッセンス素子において、前記発光媒体層は前記光エネルギーにより硬化する材料を含むことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、画素内の平坦性が向上し、画素内の有効発光領域増加、また、局所的な発光材料への負荷を低減することで、高輝度化、低電圧化、長寿命化が可能となる有機ＥＬ素子または表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の有機ＥＬ表示装置の断面模式図。
【図２】本発明の有機ＥＬ表示装置の別の例を示す断面模式図。
【図３】パッシブ型有機ＥＬ表示装置の電極構成を示す平面模式図。
【図４】本発明の有機ＥＬ素子の積層構造を示す断面模式図。（Ａ）はボトムエミッション型の有機ＥＬ素子であり、（Ｂ）は、トップエミッション型の有機ＥＬ素子である。
【図５】本発明の有機ＥＬ素子表示装置の硬化工程と除去工程における断面模式図。（Ａ）は処理前。（Ｂ）は硬化工程後。（Ｃ）は除去工程後。
【図６】本発明の有機ＥＬ素子表示装置の硬化工程と除去工程における断面模式図。（Ａ）は処理前。（Ｂ）は硬化工程後。（Ｃ）は除去工程後。
【図７】熱伝導、熱対流による硬化状態を示した有機ＥＬ表示装置の断面模式図。（Ａ）熱伝導。（Ｂ）熱対流。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。なお、以下の実施形態の説明において参照する図面は、本発明の構成を説明するためのものであり、図示される各部の大きさや厚さ、寸法の比率等についてはそのまま実施の形態を表すものではない。
【００１４】
図１は、本発明の実施形態の一例を説明するための有機ＥＬ表示装置の断面図である。図１に示す本発明の実施形態に係る有機ＥＬ素子を用いた表示装置２００では、基板１０１に、画素毎に具備された第一電極（陽極）１０２と、第一電極の画素間を区画する隔壁２０３と、第一電極の上方に形成された正孔輸送層１０４と、正孔輸送層上に形成されたインターレイヤ層１０５と、インターレイヤ層上に形成された発光層１０６と、隔壁及び発光層上の全面を被覆するように形成された第二電極（陰極）１０７と、第二電極を覆うように基板と接触した封止体と、を備えている。また、正孔輸送層とインターレイヤ層と発光層を含む層は発光媒体層１０９とし、発光媒体層１０９は発光層と第二電極との間に形成される電子輸送層を含んでいても良い。封止体としては、図１のような封止キャップ２０６で有機ＥＬ素子を覆い、封止キャップ内を不活性ガスで封入したものや、図２のように封止材２０９を樹脂層２１０を介して貼り合わせたものが挙げられる。
【００１５】
また、基板としては、各画素を制御するためのスイッチング素子（薄膜トランジスタ：ＴＦＴ）が第一電極に接続されるよう形成されたＴＦＴ基板を用いることできるが、ＴＦＴや第一電極との接続部は特に図示していない。なお、図３に示すように、ストライプ状の第一電極と、第二電極を交差させて所定の画素を点灯させるパッシブマトリクス方式の有機ＥＬ表示装置としても良い。以下、第一電極及び第二電極で発光媒体層が挟持されてなる領域を発光領域あるいは有機ＥＬ素子と呼び、隔壁を含む有機ＥＬ素子のアレイ全体を表示領域と呼ぶ。
【００１６】
ここで発光媒体層１０９は第一電極（陽極）１０２と第二電極（陰極）１０７に挟持された層である。図１の素子では正孔輸送層１０４とインターレイヤ層１０５と発光層１０６が発光媒体層１０９に相当する。これ以外にも、正孔注入層、電子輸送層、電子注入層等の層を適宜加えても良い。例えば図１の例では、透明電極（陽極）１０２に順に積層された正孔輸送層１０４とインターレイヤ層１０５と発光層１０６の三層で構成されているが、正孔輸送層と発光層の二層で構成することもできる。また、正孔注入層、正孔輸送層及び発光層を順次積層した三層構成の発光媒体層とすることも可能である。一つの層がこれら複数の機能を有していてもよく、例えば、正孔輸送機能を発光層が有している構成とすることも可能である。あるいは正孔注入層と、電子輸送層からなり、界面で発光する構成とすることもできる。
【００１７】
発光媒体層１０９の膜厚は、発光層単層から構成される場合も、多層構造の場合も、発光媒体層全体として１０００ｎｍ以下であり、好ましくは５０〜３００ｎｍである。
【００１８】
図１及び図２の有機ＥＬ表示装置の構成では、パターニングされた電極ごとに発光層が赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の発光波長に対応するようにそれぞれパターニングされた発光層１０６Ｒ，１０６Ｇ，１０６Ｂが形成されていることで、フルカラーのディスプレイパネルが実現される。これ以外の方式として、青色発光層と色素変換層を用いた色素変換方式を用いてもよく、白色の発光層を用い、基板や封止基板にカラーフィルタを設けた構成としても良い。
【００１９】
図４のＡ及びＢは、本発明の有機ＥＬ素子の積層部分すなわち発光領域の断面図である。図４のＡはボトムエミッション型の有機エレクトロルミネッセンス素子の例であり、基板１０１上に第一電極１０２、発光媒体層１０９、第二電極１０７ａの順で積層されている。この順番に積層されていれば、発光媒体層としては、正孔輸送層１０４、インターレイヤ層１０５、発光層１０６以外にも、その他の機能層をそれぞれの間に積層しても良い。第二電極は光不透過性電極であり、金属等の反射率の高い材料を用いることで、第二電極側に放出された光を第二電極で反射して光透過性電極である第一電極側から外部へ出射することができるために光取り出し効率が良い。
【００２０】
図４Ｂはトップエミッション型の有機ＥＬ素子の例であり、基板１０１上に反射層３０１、第一電極１０２、正孔輸送層１０４、インターレイヤ層１０５、発光層１０６、第二電極１０７ｂの順で積層されている。この順番に積層されていれば、その他の層をそれぞれの間に積層しても良い。第二電極は光透過性電極であり、第一電極側に放出された光は第一電極を透過して反射層で反射して第二電極側から外部へ出射する。一方、第二電極側に放出された光は、同じく第二電極を透過して外部へ出射する。以降の説明は、ボトムエミッション型の有機エレクトロルミネッセンス素子を基に行うが、第二電極を透明導電膜としたトップエミッション型についても適用される。
【００２１】
以下、インターレイヤ層１０５に対して本発明の光エネルギー照射による硬化工程と、未硬化部分の除去工程を適用した場合の各構成要素及び製造方法について説明するが、本発明の構成はこれに限られるものではない。光エネルギー照射による硬化工程と未硬化部分の除去工程を正孔輸送層、正孔注入層および発光層に用いても良いし、インターレイヤ層と発光層等の複数層に同時に用いても良い。
【００２２】
まず、基板１０１の材料は、例えば、ガラスや石英、ポリプロピレン、ポリエーテルサルフォン、ポリカーボネート、シクロオレフィンポリマー、ポリアリレート、ポリアミド、ポリメチルメタクリレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等のプラスチックフィルムやシート、あるいは、トップエミッション型の有機発光電界素子の場合には、これに加えて、上記のプラスチックフィルムやシートに酸化珪素、酸化アルミニウム等の金属酸化物や、弗化アルミニウム、弗化マグネシウム等の金属弗化物、窒化珪素、窒化アルミニウムなどの金属窒化物、酸窒化珪素などの金属酸窒化物、アクリル樹脂やエポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリエステル樹脂などの高分子樹脂膜を単層もしくは積層させた光透過性基材や、アルミニウムやステンレスなどの金属箔、シート、板、プラスチックフィルムやシートにアルミニウム、銅、ニッケル、ステンレスなどの金属膜を積層させた光不透過性基材などを用いることができるが本発明ではこれらに限定されるわけではない。
【００２３】
有機エレクトロルミネッセンス表示装置２００の光取り出しを行う面はボトムエミッション型では基板１０１と隣接する電極側から行えばよい。トップエミッション型では基板１０１と対向する電極側から行えばよい。これらの材料からなる基板１０１は、有機エレクトロルミネッセンス表示装置２００内への水分や酸素の浸入を避けるために、基板１０１全面もしくは片面に無機膜の形成、樹脂の塗布などにより、防湿処理や疎水性処理を施してあることが好ましい。特に、発光媒体層１０９への水分の浸入を避けるために、基板１０１における含水率及びガス透過係数を小さくすることが好ましい。
【００２４】
次に、第一電極１０２を形成する。第一電極１０２は、基板１０１上に成膜し、必要に応じてパターニングを行う。第一電極１０２は隔壁２０３によって区画され、各画素（サブピクセル）に対応した画素電極となる。
【００２５】
第一電極１０２の材料としては、ＩＴＯ（インジウムスズ複合酸化物）やＩＺＯ（インジウム亜鉛複合酸化物）、ＡＺＯ（亜鉛アルミニウム複合酸化物）などの金属複合酸化物や、金、白金などの金属材料や、これら金属酸化物や金属材料の微粒子をエポキシ樹脂やアクリル樹脂などに分散した微粒子分散膜を、単層もしくは積層したものをいずれも使用することができる。また、オクチル酸インジウムやアセトンインジウムなどの前駆体を前記基板上に塗布後、熱分解によって酸化物を形成する塗布熱分解法等により形成することもできる。
【００２６】
第一電極１０２を陽極とする場合、ＩＴＯなど仕事関数の高い材料を選択することが好ましい。ＴＦＴ駆動の有機エレクトロルミネッセンス表示装置においては低抵抗であればよく、シート抵抗で２０Ω・ｓｑ以下であれば好適に用いることが可能となる。
【００２７】
第一電極１０２の形成方法としては、材料に応じて、抵抗加熱蒸着法、電子ビーム蒸着法、反応性蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタリング法などの乾式成膜法や、インクジェット印刷法、グラビア印刷法、スクリーン印刷法などの湿式成膜法など既存の成膜法を用いることができるが本発明ではこれらに限定されるわけではない。なお、図示しない取り出し電極とは、同一工程で、かつ、同一材料で形成することが可能である。
【００２８】
第一電極１０２のパターニング方法としては、材料や成膜方法に応じて、マスク蒸着法、フォトリソグラフィ法、ウェットエッチング法、ドライエッチング法などの既存のパターニング法を用いることができる。
【００２９】
また、第一電極１０２は、必要に応じてＵＶ処理、プラズマ処理などにより表面の活性化を行ってもよい。
【００３０】
トップエミッション型の場合、第一電極下部に反射層３０１（図４参照）を形成することが好ましい。反射層の材料としては、高反射率かつ低抵抗であることが好ましく、Ｃｒ、Ｍｏ、Ａｌ、Ａｇ、Ｔａ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｎｉを一種以上含んだ単膜および積層膜、合金膜、前記材料を用いた膜にＳｉＯ、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２等の保護膜を形成したものを用いる事が出来る。反射率として可視光波長領域の全平均で８０％以上あればよく、９０％以上であれば好適に用いることが可能となる。発光媒体層１０９または第一電極１０２が光不透過性材料である場合はこの限りではない。
【００３１】
形成方法としては、材料に応じて、抵抗加熱蒸着法、電子ビーム蒸着法、反応性蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタリング法などの乾式成膜法や、インクジェット印刷法、グラビア印刷法、スクリーン印刷法などの湿式成膜法など既存の成膜法を用いることができるが本発明ではこれらに限定されるわけではない。
【００３２】
反射層のパターニング方法としては、材料や成膜方法に応じて、マスク蒸着法、フォトリソグラフィ法、ウェットエッチング法、ドライエッチング法などの既存のパターニング法を用いることができる。
【００３３】
次に隔壁２０３を形成する。本発明の実施の形態に係る隔壁２０３は各画素に対応した発光領域を区画するように形成することができ、発光媒体層をウェットコーティング法でパターニングする場合、特に各画素で塗り分けを行なう際に、混色を防ぐための各画素の仕切りとなるものである。
【００３４】
隔壁２０３は、第一電極１０２の端部を覆うように形成するのが好ましい。一般的にアクティブマトリクス駆動型有機エレクトロルミネッセンス表示装置２００は、各画素に対して第一電極１０２が形成され、それぞれの画素ができるだけ広い面積を占有しようとするため、第一電極１０２の端部を覆うように形成される。よって、隔壁２０３の最も好ましい形状は各画素電極１０２を最短距離で区切る格子状を基本とする。
【００３５】
隔壁２０３を形成する感光性材料としてはポジ型レジスト、ネガ型レジストのどちらであってもよく、市販のもので構わないが、絶縁性を有する必要がある。隔壁が十分な絶縁性を有さない場合には隔壁を通じて隣り合う画素電極に電流が流れてしまい表示不良が発生してしまう。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。また、有機ＥＬ素子の表示品位を上げる目的で、光遮光性の材料を感光性材料に含有させても良い。
【００３６】
隔壁２０３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、現像して隔壁パターンを形成する工程では、従来公知の露光、現像方法により隔壁部のパターンを形成できる。また焼成に関してはオーブン、ホットプレート等での従来公知の方法により焼成を行うことができる。
【００３７】
隔壁２０３のパターニング方法としては、基体上に感光性樹脂を塗工し、フォトリソグラフィ法により所定のパターンとする方法が挙げられるが、本発明ではこれらに限定されるわけではない。必要に応じてレジスト及び感光性樹脂にプラズマ照射やＵＶ照射等の表面処理を施しても良く、これらの表面処理を施すことで隔壁表面の濡れ性を制御し、撥液性や親液性とすることができる。また、感光性樹脂中に撥液材料を添加することで隔壁表面を撥液性とすることができる。
【００３８】
さらに、隔壁２０３は多段状としてもよく、その場合には、画素を区切るように格子状に形成される一段目の隔壁と、一段目の隔壁上に形成される２段目の隔壁からなり、１段目の材料と２段目の材料では異なる材料を用いても良い。例えば、１段目の材料にはＳｉＯ２やＳｉＮｘ等の無機材料を用い、２段目には感光性樹脂等の有機材料を用いることができ、これらは上記と同様にフォトリソグラフィ法によりパターニングすることが出来る。
【００３９】
隔壁２０３の厚みは０．５μｍから５．０μｍの範囲にあることが望ましい。隔壁１１を隣接する画素電極間に設けることによって、各画素電極上に印刷された正孔輸送インキの広がりを抑え、また透明電極（陽極）２端部からのショート発生を防ぐことが出来る。隔壁が低すぎるとショートの防止効果が得られないことがあり、また高すぎると隔壁と直行して対抗電極（陰極）６を形成した際に対抗電極（陰極）６の断線が起こってしまい表示不良となる。
【００４０】
次に基板の前処理工程として、ＵＶ処理、プラズマ処理などを行なう。陽極として用いているＩＴＯ表面の洗浄と仕事関数の調整が主な目的である。正孔を効率よく発光媒体層に注入するためには、発光媒体層と接する陽極表面の仕事関数が、近いことが好ましい。従って、表面処理工程後の陽極表面の仕事関数は、陽極と接する発光媒体層の仕事関数との差が０．５ｅＶ以下であることが好ましく、０．２ｅＶ以下であることがより好ましい。ＩＴＯの場合、表面処理前の仕事関数は４．８ｅＶであり、後述のように陽極上に発光媒体層として正孔輸送層や正孔注入層を形成する場合、例えば酸化モリブデンの仕事関数は５．５ｅＶである。従って、当初の状態では仕事関数の差が大きすぎるために正孔注入障壁が高くなり、正孔が注入されづらくなるため、表面処理によって陽極の仕事関数を大きくし正孔輸送層の仕事関数に近づける。
【００４１】
また、ＵＶ処理の光源としては低圧水銀ランプ、高圧水銀ランプ、エキシマランプ等があるが、本発明ではいずれの光源を用いても良い。酸素プラズマ処理を用いた場合は、電力、圧力、照射時間を調整することにより陽極の仕事関数を任意の状態に制御可能であるが、酸素プラズマ処理を用いた場合は陽極の表面処理と同時に隔壁にも多少のエッチング効果を及ぼす為注意が必要である。
【００４２】
酸化したＩＴＯ表面は経時変化で元の状態に戻る為、陽極表面の処理は正孔輸送層１０４を形成する直前に行うことが好ましい。
【００４３】
次に、正孔輸送層１０４を第一電極上に形成する。正孔輸送層１０４は透明電極（陽極）からの正孔を発光層に注入する機能を持った層である。これらの層は正孔注入機能と正孔輸送機能とを併せ持つ場合もあり、その程度に応じてどちらかあるいは両方の名称で呼ばれることになる。本発明においては、正孔輸送層という場合には正孔注入層も含むものとする。
【００４４】
正孔輸送層１０４の物性値としては、陽極（第一電極１０２）の仕事関数と同等以上の仕事関数を有することが好ましい。これは陽極から発光媒体層（インターレイヤ）へ効率的に正孔注入を行うためである。陽極の材料により異なるが、４．５ｅＶ以上６．５ｅＶ以下を用いる事ができ、陽極がＩＴＯやＩＺＯの場合、５．０ｅＶ以上６．０ｅＶ以下が好適に用いる事が可能である。また、ボトムエミッション構造では第一電極側から放出光を取り出すため、光透過性が低いと取り出し効率が低下してしまうため、可視光波長領域の全平均で７５％以上が好ましく、８５％以上ならば好適に用いることが可能である。
【００４５】
このような正孔注入層又は正孔輸送層を構成する材料としては、例えば、ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリビニルカルバゾール、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）とポリスチレンスルホン酸との混合物等の高分子材料を用いることができる。この他にも導電率１０−２〜１０−６Ｓ／ｃｍの導電性高分子を好ましく用いることができる。湿式法による層形成が可能である点で、高分子材料を用いることが好ましい。これらを水又は溶剤を用いて溶液化若しくは分散液化して使用することができる。また正孔輸送材料として無機材料を用いる場合、Ｃｕ２Ｏ、Ｃｒ２Ｏ３、Ｍｎ２Ｏ３、ＦｅＯｘ（ｘ〜０．１），ＮｉＯ、ＣｏＯ、Ｂｉ２Ｏ３、ＳｎＯ２、ＴｈＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、Ｐｒ２Ｏ３、Ａｇ２Ｏ、ＭｏＯ２、ＺｎＯ、ＴｉＯ２、Ｖ２Ｏ５、Ｎｂ２Ｏ５、Ｔａ２Ｏ５、ＭｏＯ３、ＷＯ３、ＭｎＯ２などを用いることができる。
【００４６】
正孔輸送層１０４は表示領域全面にスピンコート法、ダイコート法、ディッピング法、スリットコート法等の簡便な方法で一括形成することができる。正孔輸送層３を形成する際には、前記正孔輸送材料を水、有機溶剤、あるいはこれらの混合溶剤に溶解してインキとすることができる。有機溶剤としては、トルエン、キシレン、アニソール、メシチレン、テトラリン、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、酢酸エチル、酢酸ブチル等が使用できる。また、インキには、界面活性剤、酸化防止剤、粘度調整剤、紫外線吸収剤等を添加してもよい。無機材料の場合には抵抗加熱蒸着法、電子ビーム蒸着法、反応性蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタリング法などのドライプロセスを用いて形成することができる。
【００４７】
次に、インターレイヤ層１０５を形成する。本発明の実施の形態に係るインターレイヤ層１０５は、電子ブロック層として働き、有機発光層と正孔輸送層の間に積層することで、素子の発光寿命を向上させることができる。トップエミッション型の素子構造では正孔輸送層１０４形成後に積層することができる。通常は正孔輸送層１０４を被覆するように形成するが、必要に応じてパターニングを行っても良い。
【００４８】
インターレイヤ層１０５の材料としては、有機材料ではポリビニルカルバゾール若しくはその誘導体、側鎖若しくは主鎖に芳香族アミンを有するポリアリーレン誘導体、アリールアミン誘導体、トリフェニルジアミン誘導体などの、芳香族アミンを含むポリマーなどが挙げられる。これらの構造が熱架橋部位を有することにより、架橋温度以上の温度が加えられることにより架橋し、架橋温度以下では未架橋となる。さらに架橋反応が進むと、未架橋時には溶解または分散していた溶媒に対する溶解または分散性が低下して硬化状態となり、架橋が十分でないところは後述の除去溶媒に溶解する未硬化部分となる。
【００４９】
これらインターレイヤ層材料としてあげられる有機材料は、溶媒に溶解または安定に分散させ有機インターレイヤインキとなる。有機インターレイヤ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、シクロヘキサノンなどの単独またはこれらの混合溶媒が上げられる。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媒が有機インターレイヤ材料の溶解性の面から好適である。また、有機インターレイヤインキには必要に応じて、界面活性剤、酸化防止剤、粘度調整剤、紫外線吸収剤等が添加されてもよい。
【００５０】
これらインターレイヤ材料としては、正孔輸送層１０４よりも仕事関数が同等以上の材料を選択することが好ましく、更に有機発光層１０６よりも仕事関数が同等以下であることがより好ましい。これは正孔輸送層１０４から有機発光層１０６へのキャリア注入時に不必要な注入障壁を形成しないためである。また有機発光層１０６から発光に寄与できなかった電荷を閉じ込める効果を得るため、バンドギャップが３．０ｅＶ以上であることが好ましく、より好ましくは３．５ｅＶ以上であると好適に用いることが出来る。
【００５１】
インターレイヤ層１０５を形成するウェットコーティング法としては、具体的にはインクジェット印刷法、凸版印刷法、グラビア印刷法、スクリーン印刷法などの印刷法を用いることができるがウェットコーティング法であれば本発明を適用することができる。これらのウェットコーティング法によって少なくとも隔壁２０３の間の正孔輸送層１０４上にインターレイヤインキの塗膜を形成する。
【００５２】
次に、ウェットコーティング法で形成したインターレイヤインキの塗膜を硬化してインターレイヤ層１０５とする。インターレイヤ層１０５の硬化工程として、光エネルギー照射を行う。照射する光エネルギーの光源としては、インターレイヤ層に用いた材料の吸収波長を含んでいれば、いずれの光源を用いても良い。例えば、Ｂｉｓ−ＭＳＢ、クマリン１０２、ローダミン６Ｇ、ＤＣＭ等の色素をレーザーによって励起して得られた発光を用いても良いし、エキシマレーザー、色素レーザー、ＹＡＧレーザー等のレーザーを直接用いても良いが、本発明はこれらに限定されるわけではない。
【００５３】
レーザーを用いたインターレイヤ層１０５の硬化工程及び未硬化部の除去工程を図５及び図６に示す。図５は隔壁が親液性の場合で、隔壁表面にインターレイヤインキが濡れ上がっている様子を示している。また、図６は隔壁が撥液性の場合で、隔壁によりインターレイヤインキがはじかれている様子を示している。
【００５４】
画素内に成膜されたインターレイヤ層１０５（図５（Ａ）、図６（Ａ））に対し、光源から発せられた光エネルギーをレンズ３０２を用いて硬化させたい箇所を焦点として集光させ、光エネルギーが照射された周囲のインターレイヤ層を硬化させる（図５（Ｂ）、図６（Ｂ））。このとき、照射した部分が平坦になるよう焦点を移動させる必要がある。
集光した照射光３０３は、インターレイヤ層が照射光を吸収して光エネルギーを熱に変換し、照射部でのみ架橋温度以上となるようにレンズと光エネルギー強度を調整する。硬化したインターレイヤ層を１０５ａとする。光エネルギーの強度や集光させる位置、範囲、照射時間により架橋反応の進行速度は変化するため、照射箇所は任意に選択することが可能である。温度が低かったり照射時間が短いと架橋反応が充分に進まず硬化が不充分となり、逆に温度が高すぎたり照射時間が長いと望まない箇所の架橋反応が起こり、インターレイヤ層の平坦性が損なわれる。
【００５５】
インターレイヤ層１０５の未架橋部分１０５ｂの除去工程として、有機溶剤、無機溶剤あるいはこれらの混合溶剤に未架橋部分を溶解させ除去する（図５（Ｃ）、図６（Ｃ））。溶剤の種類はインターレイヤ層塗布時のインキ溶剤を用いることもできるが、充分な溶解性を有する溶剤であれば限定されない。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、シクロヘキサノンなどの単独またはこれらの混合溶媒が上げられる。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媒が有機発光材料の溶解性、分散性の面から好適である。これらの溶剤を基板１上に塗布して洗い流しても良いし、これらの溶剤を過熱し蒸気を当てることによって洗い流しても良い。続いて、溶剤で未硬化部分を洗い流した後、残った溶剤の乾燥と架橋反応を充分に進める為焼成することで、平坦なインターレイヤ層１０５が形成される。
【００５６】
画素内の全面積に対して、画素内の最も薄い膜厚＋１０ｎｍ以下の膜厚となっている箇所の面積が占める割合を平坦率とすると、未架橋部分を除去した後の平坦率は７０〜１００％が好ましく、８５〜１００％がより好ましい。平坦率が高いほど、画素内で均一な発光が得られ、また局所的な材料の劣化を防ぐことができ、高輝度化、低電圧化、長寿命化を図ることができる。
【００５７】
次に、発光層１０６を形成する。発光層１０６は、第一電極１０２及び第二電極１０７の間に形成され、両電極の電圧の印加によって注入された電子と正孔とを発光層において再結合させることで、再結合のエネルギーによって発光するものである。発光した光は、透光性側を通して外部に放射される。各画素で異なる発光層を形成する場合、たとえばＲＧＢのフルカラーでは、各発光層１０６Ｒ、１０６Ｇ、１０６Ｂをそれぞれ第一電極１０２上の画素部位にパターン状に形成する。
【００５８】
発光層１０６に用いる材料としては、クマリン系、ペリレン系、ピラン系、アンスロン系、ポルフィリン系、キナクリドン系、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等の発光性色素をポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリビニルカルバゾール等の高分子中に溶解させたものが使用できる。また、デンドリマー材料、ＰＰＶ系やＰＡＦ系、ポリパラフェニレン系等の高分子発光材料を用いることも可能である。好ましくは、水又は溶剤に可溶で溶液化できる材料である。
【００５９】
また前述のインターレイヤ１０５の材料として挙げた、ポリビニルカルバゾール若しくはその誘導体、側鎖若しくは主鎖に芳香族アミンを有するポリアリーレン誘導体、アリールアミン誘導体、トリフェニルジアミン誘導体などの、芳香族アミンを含むポリマーなどを用いても良い。
【００６０】
これらの発光層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、シクロヘキサノンなどの単独またはこれらの混合溶媒が上げられる。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媒が有機発光材料の溶解性、分散性の面から好適である。また、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よい。
【００６１】
これら各発光層１０６はウェットコーティング法により形成され、具体的にはスクリーン印刷法、インクジェット法、グラビア印刷法、凸版印刷法等の印刷法によって形成することができる。
【００６２】
電子注入層は陰極から電子を輸送する機能を持った層であり、電子輸送層は発光層に電子を輸送する機能を持った層である。これらの層は電子輸送機能と電子注入機能とを併せ持つ場合もあり、その程度に応じてどちらかあるいは両方の名称で呼ばれることになる。このような電子注入層又は電子輸送層を構成する材料としては、例えば、１，２，４−トリアゾール誘導体（ＴＡＺ）などのニトロ置換フルオレン、ジフェニルキソン誘導体などが挙げられる。
【００６３】
次に、発光媒体層１０９上に第二電極（対向電極）１０７を形成する。アクティブマトリクス駆動型の有機ＥＬ表示装置の場合、第二電極は表示領域の全面、即ち発光媒体層上及び隔壁上の全面に形成される。第二電極１０７の具体的な材料にはＭｇ、Ａｌ、Ｙｂ等の金属単体を用いたり、発光媒体層１０９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を積層して用いたりしてもよい。または電子注入効率と安定性とを両立させるため、仕事関数が低いＬｉ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｅｒ、Ｅｕ、Ｓｃ、Ｙ、Ｙｂ等の金属１種以上と、安定なＡｇ、Ａｌ、Ｃｕ等の金属元素との合金系を用いてもよい。具体的にはＭｇＡｇ、ＡｌＬｉ、ＣｕＬｉ等の合金を使用することができる。またＩＴＯ（インジウムスズ複合酸化物）やＩＺＯ（インジウム亜鉛複合酸化物）、ＡＺＯ（亜鉛アルミニウム複合酸化物）などの金属複合酸化物等の透明導電膜を用いることができる。
【００６４】
トップエミッション構造におけるこれらの第二電極１０７は、発光媒体層１０９から放出される表示光を透過されるため、可視光波長領域に対して光透過性が必要である。Ｍｇ、Ａｌ、Ｙｂ等の金属単体では２０ｎｍ以下であることが好ましいく、更には２−７ｎｍ以内であることがより好ましい。透明導電膜においては可視光波長領域の平均光透過性として８５％以上を保つように膜厚を調節し好適に用いることができる。
【００６５】
第二電極１０７の形成法としては、材料に応じて、抵抗加熱蒸着法、電子ビーム蒸着法、反応性蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタリング法などの乾式成膜法や、インクジェット印刷法、グラビア印刷法、スクリーン印刷法などの湿式成膜法など既存の成膜法を用いることができるが本発明ではこれらに限定されるわけではない。
【００６６】
次に封止体を形成する。封止体は、例えば第一電極１０２、隔壁２０３、発光媒体層１０９、第二電極１０７が形成された基板１０１に対して、その周辺部について封止体２０８と基板を接着させることにより封止がおこなわれる。この際、トップエミッション構造では発光媒体層から基板１０１側と反対側の封止体を通して放射される表示光を取り出すため、可視光波長領域に対して光透過性が必要となる。光透過性として可視光波長領域の平均光透過性として８５％以上であることが好ましい。
【００６７】
封止体は、例えば第一電極１０２、隔壁２０３、発光媒体層１０９、第二電極１０７が形成された基板１０１に対して、凹部を有するガラスキャップ又は金属キャップ等の封止キャップ２０６を用いて、第一電極、有機発光媒体層、第二電極上空に凹部があたるようにして、その周辺部についてキャップと基板を接着剤により接着させることにより封止がおこなわれる。凹部には吸湿剤を形成し、窒素ガス等の不活性ガス下や真空下で封止することで水分、ガス等による素子劣化を防ぐためことができる。
【００６８】
また、封止体は、例えば第一電極１０２、隔壁２０３、発光媒体層１０９、第二電極１０７が形成された基板１０１に対して、封止材２０９上に樹脂層２１０を設け、該樹脂層２１０により封止材と基板を貼りあわせることによりおこなうことも可能である。
【００６９】
このとき封止材２０９の材料として、水分や酸素の光透過性が低い基材である必要がある。また、材料の一例として、アルミナ、窒化ケイ素、窒化ホウ素等のセラミックス、無アルカリガラス、アルカリガラス等のガラス、石英、耐湿性フィルムなどを挙げることができる。耐湿性フィルムの例として、プラスチック基材の両面にＳｉＯｘをＣＶＤ法で形成したフィルムや、光透過性の小さいフィルムと吸水性のあるフィルムまたは吸水剤を塗布した重合体フィルムなどがあり、耐湿性フィルムの水蒸気光透過性は、１×１０−６ｇ／ｍ２／ｄａｙ以下であることが好ましい。
【００７０】
樹脂層２１０としては、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、シリコーン樹脂などからなる光硬化型接着性樹脂、熱硬化型接着性樹脂、２液硬化型接着性樹脂や、エチレンエチルアクリレート（ＥＥＡ）ポリマー等のアクリル系樹脂、エチレンビニルアセテート（ＥＶＡ）等のビニル系樹脂、ポリアミド、合成ゴム等の熱可塑性樹脂や、ポリエチレンやポリプロピレンの酸変性物などの熱可塑性接着性樹脂を挙げることができる。樹脂層２１０を封止材の上に形成する方法の一例として、溶剤溶液法、押出ラミ法、溶融・ホットメルト法、カレンダー法、ノズル塗布法、スクリーン印刷法、真空ラミネート法、熱ロールラミネート法などを挙げることができる。必要に応じて吸湿性や吸酸素性を有する材料を含有させることもできる。封止材２０９上に形成する樹脂層２１０の厚みは、封止する有機ＥＬ素子の大きさや形状により任意に決定されるが、５〜５００μｍ程度が望ましい。
【００７１】
第一電極１０２、隔壁２０３、発光媒体層１０９、第二電極１０７が形成された基板１０１と封止体２０８の貼り合わせは封止室でおこなわれる。封止体２０８を、封止材２０９と樹脂層２１０の２層構造とし、樹脂層２１０に熱可塑性樹脂を使用した場合は、加熱したロールで圧着のみ行うことが好ましい。熱硬化型接着樹脂を使用した場合は、加熱したロールで圧着した後、さらに硬化温度で加熱硬化を行うことが好ましい。光硬化性接着樹脂を使用した場合は、ロールで圧着した後、さらに光を照射することで硬化を行うことができる。なお、ここでは封止材２０９上に樹脂層２１０を形成したが、基板上に樹脂層２１０を形成して封止材２０９と貼りあわせることも可能である。
【００７２】
封止材２０９を用いて封止を行う前やその代わりに、例えばパッシベーション膜として、ＥＢ蒸着法やＣＶＤ法などのドライプロセスを用いて、酸化珪素膜や窒化珪素膜など無機薄膜による封止体２０８とすることも可能であり、また、これらを組み合わせることも可能である。パッシベーション膜は有機ＥＬ素子の各層が空気や水分と触れることを防ぐために設ける必要があり、第二電極の全面を覆うように形成することが望ましい。パッシベーション膜の膜厚は、１０００〜５０００ｎｍであることが好ましい。トップエミッション型の構造では、上記の特性に加え、光透過性の考慮する必要があり、可視光波長領域の全平均で７０％以上であれば好適に用いる事が可能である。
【実施例】
【００７３】
以下、本発明の有機薄膜エレクトロルミネッセンス表示装置の実施例を挙げるが、本発明は下記実施例に何ら制限されるものではない。
【００７４】
［実施例１］
ガラス基板を透光性基板として対角５．０インチサイズのガラス基板の上にスパッタ法を用いてＩＴＯ（インジウム−錫酸化物）薄膜を形成し、フォトリソ法と酸溶液によるエッチングでＩＴＯ膜をパターニングして、画素電極を形成した。画素電極のラインパターンは、線幅１３６μｍ、スペース３０μｍでラインが約３２ｍｍ角の中に１９２ライン形成されるパターンとした。
【００７５】
次に隔壁を以下のように形成した。画素電極を形成したガラス基板上にポジ型感光性ポリイミド東レ社製フォトニースＤＬ−１０００を全面スピンコートした。スピンコートの条件を１５０ｒｐｍで５秒間回転させた後５００ｒｐｍで２０秒間回転させ１回コーティングとし、隔壁の高さを１．５μｍとした。全面に塗布した感光性材料に対し、フォトリソグラフィ法により露光、現像を行い画素電極の間にラインパターンを有する隔壁を形成した。この後隔壁を２３０℃３０分でオーブンにて焼成を行った。
【００７６】
次にＩＴＯの表面処理としてオーク製作所製ＵＶ／Ｏ３洗浄装置にて隔壁を形成したガラス基板に対して３分間紫外線照射を行った。ＩＴＯの仕事関数は照射前の４．８ｅＶから５．３ｅＶに変化した。
【００７７】
次に正孔輸送層２０４を形成した。無機材料として酸化モリブデンを表示領域全面が成膜されるようにスパッタリング法を用いて５０ｎｍ成膜した。パターニングは７７ｍｍ×１０３ｍｍの開口のあるメタルマスクを用いた。
【００７８】
次に、隔壁に挟まれた画素電極の真上にそのラインパターンにあわせてインターレイヤ層１０５を凸版印刷法で印刷を行った。画素内の形状は中心部から隔壁近傍になるに連れ厚膜となる御椀形状となり、中央部の膜厚が３０ｎｍに対し、隔壁近傍は１５０ｎｍに成膜され、平坦率は６０％であった。
【００７９】
次に、インターレイヤ層１０５を硬化する工程として、レーザー照射によりクマリン１０２を溶解させた溶液を発光させ、その蛍光を光学顕微鏡によって集光しインターレイヤ層を印刷したラインパターンに合わせて照射した。画素電極から垂直方向にインターレイヤ層の膜厚が１０ｎｍ付近の箇所に光が集光するようレンズ３０２を調整し、エネルギー密度の一番高い部分が１８０℃となるようレーザー強度を調整し、ラインパターンに合わせて１０μｍ／ｓの速度で走査し架橋させた。
【００８０】
次にインターレイヤ層の未硬化部分を除去する工程として、基板にトルエンを塗布し、未硬化部分を洗い流した。その後残ったトルエンの乾燥と、架橋反応を充分に進めるため１８０度で３０分焼成した。焼成後のパターン状態を観察したところ、各画素のインターレイヤ層は均一な膜形状となり画素の中央部の膜厚は２０ｎｍ、隔壁近傍の膜厚は３３ｎｍとなり、平坦率は９３％となった。
【００８１】
次に、隔壁に挟まれた画素電極の真上に形成されたインターレイヤ層上に発光層を凸版印刷法で印刷を行った。印刷、焼成後の発光層の膜厚は８０ｎｍとなった。
【００８２】
その上にＢａ、Ａｌからなる陰極層を画素電極のラインパターンと直交するようなラインパターンで抵抗加熱蒸着法によりマスク蒸着して形成した。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、ガラスキャップと接着剤を用いて密閉封止し、有機ＥＬディスプレイパネルを作製した。
【００８３】
得られた有機ＥＬディスプレイパネルの表示部の周辺部には各画素電極に接続されている陽極側の取り出し電極と、陰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、得られた有機ＥＬディスプレイパネルの点灯表示確認を行った。
【００８４】
得られた有機ＥＬディスプレイパネルを駆動したところ、画素内は均一に発光し、７Ｖの駆動電圧で２５０ｃｄ／ｃｍ２の輝度、初期輝度１０００ｃｄ／ｍ２での寿命は５００ｈであった。
【００８５】
［実施例２］
実施例２においては、照射する光エネルギーにエキシマレーザーを用い、光学顕微鏡によって集光し、インターレイヤ層に照射した。画素電極から垂直方向にインターレイヤ層の膜厚が１０ｎｍ付近の箇所に焦点を合わせるようレンズを調整し、エネルギー密度の一番高い部分が１８０℃となるようレーザー強度を調整し、インターレイヤ層のラインパターンに合わせて２０μｍ／ｓの速度で走査し架橋させた。その他の条件は実施例１と同様である。未架橋部分の除去、溶剤乾燥後のパターン状態を観察したところ、各画素のインターレイヤ層は均一な膜形状となり画素の中央部の膜厚は２０ｎｍ、隔壁近傍の膜厚は３３ｎｍとなり、平坦率は９３％となった。
【００８６】
得られた有機ＥＬディスプレイパネルを駆動したところ、画素内は均一に発光し、７Ｖの駆動電圧で２５０ｃｄ／ｃｍ２の輝度、初期輝度１０００ｃｄ／ｍ２での寿命は５００ｈであった。
【００８７】
［実施例３］
実施例３においては、画素電極から垂直方向にインターレイヤ層の膜厚が２０ｎｍ付近に光が集光するようにレンズを調整し、ラインパターンに合わせて１０μｍ／ｓの速度で走査した。その他の条件は実施例１と同様である。未架橋部分の除去、溶剤乾燥後のパターン状態を観察したところ、各画素のインターレイヤ層は均一な膜形状となり画素の中央部の膜厚は４０ｎｍ、隔壁近傍の膜厚は５５ｎｍとなり、平坦率は９０％となった。
【００８８】
得られた有機ＥＬディスプレイパネルを駆動したところ、画素内は均一に発光し、７Ｖの駆動電圧で２００ｃｄ／ｃｍ２の輝度、初期輝度１０００ｃｄ／ｍ２での寿命は６００ｈであった。
【００８９】
［比較例１］
比較例１においては、インターレイヤ層を成膜後、未架橋部分の除去を行わなかった。その他の条件は実施例１と同様である。パターン状態を観察したところ、各画素のインターレイヤ層は御椀形状となっており、画素の中央部の膜厚は２０ｎｍ、隔壁近傍の膜厚は１５０ｎｍとなり、平坦率は５５％であった。得られた有機ＥＬディスプレイパネルを駆動したところ、画素内は中央部のみ発光し、隔壁近傍は非発光となった。７Ｖの駆動電圧で１００ｃｄ／ｃｍ２の輝度、初期輝度１０００ｃｄ／ｍ２での寿命は１００ｈと低下してしまった。
【００９０】
［比較例２］
比較例２においては、集光した光エネルギーをインターレイヤ層を印刷したラインパターンに合わせて照射し、画素電極から垂直方向にインターレイヤ層の膜厚が１０ｎｍ付近の箇所に光が集光するようにレンズを調整し、エネルギー密度の一番高い部分が１８０℃となるようレーザー強度を調整し、ラインパターンに合わせて８０μｍ／ｓの速度で走査し架橋させた。その他の条件は実施例１と同様である。パターン状態を観察したところ、架橋反応が不充分で、膜が溶解し目的の膜厚が得られなかった。各画素のインターレイヤ層は御椀形状となっており、画素の中央部の膜厚は１３ｎｍ、隔壁近傍の膜厚は１００ｎｍとなり、平坦率は６０％であった。得られた有機ＥＬディスプレイパネルを駆動したところ、画素内は中央部のみ発光し、隔壁近傍は非発光となった。７Ｖの駆動電圧で１２０ｃｄ／ｃｍ２の輝度、初期輝度１０００ｃｄ／ｍ２での寿命は８０ｈと低下してしまった。
【００９１】
［比較例３］
比較例３においては、集光した光エネルギーをインターレイヤ層を印刷したラインパターンに合わせて照射し、画素電極から垂直方向にインターレイヤ層の膜厚が１０ｎｍ付近の箇所に光が集光するようにレンズを調整し、エネルギー密度の一番高い部分が１５０℃となるようレーザー強度を調整し、ラインパターンに合わせて１０μｍ／ｓの速度で走査し架橋させた。その他の条件は実施例１と同様である。パターン状態を観察したところ、架橋反応が不充分で、膜が溶解し目的の膜厚が得られなかった。各画素のインターレイヤ層は御椀形状となっており、画素の中央部の膜厚は１５ｎｍ、隔壁近傍の膜厚は１２０ｎｍとなり、平坦率は６０％であった。得られた有機ＥＬディスプレイパネルを駆動したところ、画素内は中央部のみ発光し、隔壁近傍は非発光となった。７Ｖの駆動電圧で１１０ｃｄ／ｃｍ２の輝度、初期輝度１０００ｃｄ／ｍ２での寿命は９０ｈと低下してしまった。
【００９２】
各実施例の条件及び評価結果を表１にまとめた。
【００９３】
【表１】
【符号の説明】
【００９４】
１００・・・有機ＥＬ素子
１０１・・・基材
１０２・・・第一電極
１０４・・・正孔輸送層／正孔注入層
１０５・・・インターレイヤ層
１０５ａ・・インターレイヤ層の架橋箇所
１０５ｂ・・インターレイヤ層の非架橋箇所／除去箇所
１０６・・・発光層
１０７・・・第二電極
１０７ａ・・光不透過性第二電極
１０７ｂ・・光透過性第二電極
１０９・・・発光媒体層
１０９ａ・・隔壁上に形成された発光媒体層
１０９ｂ・・パターニングされた発光媒体層
１１０・・・樹脂層
２００・・・有機エレクトロルミネッセンス表示装置
２０３・・・隔壁
２０５・・・陰極取り出し電極
２０６・・・陰極取り出し電極
２０９・・・封止材
２１０・・・樹脂層
３０１・・・反射層
３０２・・・レンズ
３０３・・・集光した光エネルギー
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に、第一電極と、前記第一電極を区画する隔壁と、前記第一電極上に形成される少なくとも発光層を含む発光媒体層と、前記発光媒体層上の第二電極と、からなる有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法であって、
前記発光媒体層を形成する工程は、ウェットコーティング法により塗膜を形成する工程と、前記塗膜に光エネルギーを印加して塗膜の一部を選択的に硬化する工程と、前記塗膜の未硬化部分を除去する工程と、
を含むことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法。
【請求項２】
前記ウェットコーティング法が凸版印刷法、グラビア印刷法、インクジェット法のいずれかであることを特徴とする請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法。
【請求項３】
前記発光媒体層がインターレイヤ層又は発光層であることを特徴とする請求項１又は２に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法。
【請求項４】
前記光エネルギーが有機材料および無機材料の蛍光および燐光であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法。
【請求項５】
前記光エネルギーがレーザーであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法。
【請求項６】
前記光エネルギーがレンズによって集光され、前記発光媒体層に印加されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法。
【請求項７】
前記塗膜の未硬化部分を除去する工程は、前記塗膜の未硬化部分を有機溶剤又は無機溶剤、あるいはこれらの混合溶液により洗い流すことにより除去する工程であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法。
【請求項８】
前記塗膜の未硬化部分を除去する工程は、前記塗膜の未硬化部分を有機溶剤又は無機溶剤、あるいはこれらの混合溶液の蒸気にさらすことにより除去することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれかに記載の製造方法により製造される有機エレクトロルミネッセンス素子であって、基板上に、第一電極と、前記第一電極を区画する隔壁と、前記第一電極上に形成される少なくとも発光層を含む発光媒体層と、前記発光媒体層上の第二電極と、からなる有機エレクトロルミネッセンス素子において、
前記発光媒体層は前記光エネルギーにより硬化する材料を含むことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項１】
基板上に、第一電極と、前記第一電極を区画する隔壁と、前記第一電極上に形成される少なくとも発光層を含む発光媒体層と、前記発光媒体層上の第二電極と、からなる有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法であって、
前記発光媒体層を形成する工程は、ウェットコーティング法により塗膜を形成する工程と、前記塗膜に光エネルギーを印加して塗膜の一部を選択的に硬化する工程と、前記塗膜の未硬化部分を除去する工程と、
を含むことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法。
【請求項２】
前記ウェットコーティング法が凸版印刷法、グラビア印刷法、インクジェット法のいずれかであることを特徴とする請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法。
【請求項３】
前記発光媒体層がインターレイヤ層又は発光層であることを特徴とする請求項１又は２に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法。
【請求項４】
前記光エネルギーが有機材料および無機材料の蛍光および燐光であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法。
【請求項５】
前記光エネルギーがレーザーであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法。
【請求項６】
前記光エネルギーがレンズによって集光され、前記発光媒体層に印加されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法。
【請求項７】
前記塗膜の未硬化部分を除去する工程は、前記塗膜の未硬化部分を有機溶剤又は無機溶剤、あるいはこれらの混合溶液により洗い流すことにより除去する工程であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法。
【請求項８】
前記塗膜の未硬化部分を除去する工程は、前記塗膜の未硬化部分を有機溶剤又は無機溶剤、あるいはこれらの混合溶液の蒸気にさらすことにより除去することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれかに記載の製造方法により製造される有機エレクトロルミネッセンス素子であって、基板上に、第一電極と、前記第一電極を区画する隔壁と、前記第一電極上に形成される少なくとも発光層を含む発光媒体層と、前記発光媒体層上の第二電極と、からなる有機エレクトロルミネッセンス素子において、
前記発光媒体層は前記光エネルギーにより硬化する材料を含むことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−７９４８４（Ｐ２０１２−７９４８４Ａ）
【公開日】平成２４年４月１９日（２０１２．４．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２２１９９７（Ｐ２０１０−２２１９９７）
【出願日】平成２２年９月３０日（２０１０．９．３０）
【出願人】（０００００３１９３）凸版印刷株式会社 (10,630)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年４月１９日（２０１２．４．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月３０日（２０１０．９．３０）
【出願人】（０００００３１９３）凸版印刷株式会社 (10,630)
【Ｆターム（参考）】
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