有機エレクトロルミネッセンス装置、その製造方法および電子機器
【課題】 正孔輸送層７０を液相プロセスで形成した場合でも正孔輸送層７０の表面を略平坦に形成することが可能であり、さらに発光層６０の膜厚を均一に形成することが可能な、有機エレクトロルミネッセンス装置を提供する。
【解決手段】 画素領域２６における画素電極２３の上方に、正孔輸送層７０が液相プロセスにより形成された有機エレクトロルミネッセンス装置であって、画素領域２６の周縁部における画素電極２３の表面が、画素領域２６の中央部における画素電極２３の表面より下方に位置するように、画素領域２６の周縁部に画素電極２３の凹部２８が形成されている構成とした。
【解決手段】 画素領域２６における画素電極２３の上方に、正孔輸送層７０が液相プロセスにより形成された有機エレクトロルミネッセンス装置であって、画素領域２６の周縁部における画素電極２３の表面が、画素領域２６の中央部における画素電極２３の表面より下方に位置するように、画素領域２６の周縁部に画素電極２３の凹部２８が形成されている構成とした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機エレクトロルミネッセンス装置、その製造方法および電子機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
次世代の表示装置として、有機エレクトロルミネッセンス装置（有機ＥＬ装置）が期待されている。有機ＥＬ装置は、上下の電極間に発光層を挟持した有機ＥＬ素子を基体上に配設して構成されており、典型的には、ガラス等の基板の上に、陽極となる画素電極と、有機機能層（正孔輸送層や発光層、電子輸送層等）と、陰極とを順次積層した構造が採られる。そして、陽極および陰極によって有機機能層に電流を供給することにより、有機機能層の発光層を発光させるようになっている。
【０００３】
近時では、上述した有機機能層を液相プロセスによって形成する方法が検討されている（例えば、特許文献１参照）。これは、各層の形成材料を含む液状体をインクジェット法やスピンコート法等によって塗布し、その液状体を乾燥させて有機機能層を形成するものである。このような液相プロセスを採用することにより、気相プロセスと比べてエネルギー消費量を低減することができる。また、比較的低温での成膜が可能になり、下地となる有機機能膜や基板等へのダメージを低減することができる。
【特許文献１】特開２００３−２４９３７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、液相プロセスによって機能膜を形成すると、その機能膜の表面に凹凸が形成されるという問題がある。
図５（ａ）は、従来技術に係る有機ＥＬ装置の側面断面図である。この有機ＥＬ装置では、正孔輸送層１７０が液相プロセスによって形成されている。この正孔輸送層１７０の膜厚は、周縁部において厚く中央部において薄くなっており、正孔輸送層１７０の表面には凹凸が形成されている。これは、正孔輸送層１７０の形成材料を含む液状体が乾燥する際に、周縁部の溶媒が先に蒸発して形成材料が析出するからであると考えられる。なお、液状体の組成や乾燥条件等を最適化しても、上述した膜厚分布を完全には解消することができない。
【０００５】
そして、正孔輸送層１７０の表面の凹凸に倣って、発光層１６０が波打つように形成されている。その結果、有機ＥＬ素子における発光輝度分布や発光スペクトル等の発光特性が不均一になり、表示品質が低下することになる。また、発光層１６０の膜厚の均一性が低下し、膜厚の薄い領域に発光が集中して、有機ＥＬ素子の寿命が短くなる。
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、液相プロセスを採用した場合でも機能膜の表面を略平坦に形成することが可能であり、さらにその上層の膜厚を均一に形成することが可能な、有機エレクトロルミネッセンス装置およびその製造方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明の有機エレクトロルミネッセンス装置は、画素領域における画素電極の上方に、機能膜が液相プロセスにより形成された有機エレクトロルミネッセンス装置であって、前記画素領域の周縁部における前記画素電極の表面が、前記画素領域の中央部における前記画素電極の表面より下方に位置するように、前記画素領域の周縁部に前記画素電極の凹部が形成されていることを特徴とする。
この構成によれば、液相プロセスにより機能膜の周縁部が厚く形成されても、その機能膜の厚さを画素電極の凹部によって吸収することができる。したがって、機能膜の表面を略平坦に形成することができる。
【０００８】
また、前記画素領域の中心軸を含む断面における前記凹部の幅は、前記断面における前記画素領域の幅の２０％以上３０％以下であることが望ましい。
また、前記凹部の深さは、前記画素領域の中央部における前記画素電極の表面に形成された前記機能膜の厚さの１０％以上２０％以下であることが望ましい。
これらの構成によれば、機能膜の膜厚分布に対応した凹部を備えているので、機能膜の表面をより平坦に形成することができる。
【０００９】
また前記機能膜は、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳからなる正孔輸送層であってもよい。
さらに前記画素領域は、平面視略円形状であってもよい。
加えて前記画素領域の直径は、５０μｍ以上１００μｍ以下であってもよい。
これらの構成によれば、機能膜の膜厚分布が顕著になるが、それでも機能膜の表面を略平坦に形成することができる。
【００１０】
一方、本発明の有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法は、前記画素領域の周縁部における前記画素電極の表面が、前記画素領域の中央部における前記画素電極の表面より下方に位置するように、前記画素領域の周縁部に前記画素電極の凹部を形成する工程と、前記画素電極の上方に、機能膜を液相プロセスにより形成する工程と、を有することを特徴とする。
この構成によれば、液相プロセスの採用により機能膜の周縁部が厚く形成されても、その機能膜の厚さを画素電極の凹部によって吸収することが可能になる。したがって、機能膜の表面を略平坦に形成することができる。
【００１１】
一方、本発明の電子機器は、上述した有機エレクトロルミネッセンス装置を備えたことを特徴とする。
この構成によれば、機能膜の表面が略平坦に形成された有機エレクトロルミネッセンス装置を備えているので、均一な発光特性により表示品質に優れた電子機器を提供することができる。さらに、その上層の膜厚の均一性が向上し、膜厚の薄い領域に発光が集中することが無くなるため、寿命の長い有機エレクトロルミネッセンス装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、以下で参照する各図面においては、図面を見易くするために、各構成要素の寸法等を適宜変更して表示している。
【００１３】
（第１実施形態）
最初に、本発明の第１実施形態に係る有機エレクトロルミネッセンス装置（以下「有機ＥＬ装置」という。）について説明する。
（有機ＥＬ装置）
図１は、一般的な有機ＥＬ装置の側面断面の部分拡大図である。有機ＥＬ装置は、素子基板２と、素子基板２の表面に配設された回路部１１と、回路部１１の表面にマトリクス状に配設された複数の有機ＥＬ素子３と、有機ＥＬ素子３を封止する封止基板３０とを備えている。なお第１実施形態では、有機ＥＬ素子３において発光した光を素子基板２側から取り出す、いわゆるボトムエミッション型の有機ＥＬ装置を例にして説明する。
【００１４】
ボトムエミッション型の有機ＥＬ装置では、素子基板２側から発光光を取り出すので、素子基板２としては透明あるいは半透明のものが採用される。例えば、ガラスや石英、樹脂（プラスチック、プラスチックフィルム）等を用いることが可能であり、特にガラス基板が好適に用いられる。
【００１５】
素子基板２上には、有機ＥＬ素子３の駆動用ＴＦＴ１２３（駆動素子４）などを含む回路部１１が形成されている。すなわち、素子基板２の表面に絶縁材料からなる下地保護層２８１が形成され、その上に半導体材料であるシリコン層２４１が形成されている。このシリコン層２４１の表面には、ＳｉＯ２及び／又はＳｉＮを主体とするゲート絶縁層２８２が形成されている。
【００１６】
また、前記シリコン層２４１のうち、ゲート絶縁層２８２を挟んでゲート電極２４２と重なる領域がチャネル領域２４１ａとされている。このゲート電極２４２は、図示しない走査線の一部である。一方、シリコン層２４１を覆い、ゲート電極２４２を形成したゲート絶縁層２８２の表面には、ＳｉＯ２を主体とする第１層間絶縁層２８３が形成されている。
【００１７】
また、シリコン層２４１のうち、チャネル領域２４１ａのソース側には、低濃度ソース領域２４１ｂおよび高濃度ソース領域２４１Ｓが設けられる一方、チャネル領域２４１ａのドレイン側には低濃度ドレイン領域２４１ｃおよび高濃度ドレイン領域２４１Ｄが設けられて、いわゆるＬＤＤ（Light Doped Drain ）構造となっている。これらのうち、高濃度ソース領域２４１Ｓは、ゲート絶縁層２８２と第１層間絶縁層２８３とにわたって開孔するコンタクトホール２４３ａを介して、ソース電極２４３に接続されている。このソース電極２４３は、電源線（図示せず）の一部として構成されている。一方、高濃度ドレイン領域２４１Ｄは、ゲート絶縁層２８２と第１層間絶縁層２８３とにわたって開孔するコンタクトホール２４４ａを介して、ソース電極２４３と同一層からなるドレイン電極２４４に接続されている。
【００１８】
ソース電極２４３およびドレイン電極２４４が形成された第１層間絶縁層２８３の上層には、例えばアクリル系の樹脂成分を主体とする平坦化膜２８４が形成されている。この平坦化膜２８４は、アクリル系やポリイミド系等の耐熱性絶縁性樹脂などによって形成されたもので、駆動用ＴＦＴ１２３（駆動素子４）やソース電極２４３、ドレイン電極２４４などによる表面の凹凸をなくすために形成されたものである。
【００１９】
そして、この平坦化膜２８４の表面に、複数の画素電極２３が形成されている。この画素電極２３は、ＩＴＯ等の透明導電性材料からなり、平坦化膜２８４の表面にマトリクス状に配設されている。画素電極２３は、該平坦化膜２８４に設けられたコンタクトホール２３ａを介して、ドレイン電極２４４に接続されている。すなわち画素電極２３は、ドレイン電極２４４を介して、シリコン層２４１の高濃度ドレイン領域２４１Ｄに接続されている。
【００２０】
また平坦化膜２８４の表面には、ＳｉＯ２等の絶縁材料からなる無機隔壁２５が形成されている。さらに無機隔壁２５上には、ポリイミド等の絶縁材料からなる有機隔壁２２１が形成されている。そして、画素電極２３の上方には、無機隔壁２５の開口２５ａと、有機隔壁２２１の開口２２１ａとが形成されている。
【００２１】
そして、無機隔壁２５の開口２５ａおよび有機隔壁２２１の開口２２１ａの内側に、複数の機能膜が積層形成されて、有機ＥＬ素子３が構成されている。有機ＥＬ素子３は、陽極として機能する画素電極２３と、この画素電極２３からの正孔を注入／輸送する正孔輸送層７０と、有機ＥＬ物質からなる発光層６０と、陰極５０とを積層して構成されている。なお、無機隔壁２５は絶縁材料で構成されているので、無機隔壁２５の開口２５ａの内側のみに電流が流れて発光層６０が発光する。そのため、無機隔壁２５の開口２５ａの内側が、有機ＥＬ素子３の画素領域２６となっている。
【００２２】
ボトムエミッション型の有機ＥＬ装置では、陽極として機能する画素電極２３は、ＩＴＯ等の透明導電材料によって形成されている。
正孔輸送層７０の形成材料としては、特に３，４−ポリエチレンジオキシチオフェン／ポリスチレンスルフォン酸（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）の分散液、すなわち、分散媒としてのポリスチレンスルフォン酸に３，４−ポリエチレンジオキシチオフェンを分散させ、さらにこれを水に分散させた分散液が好適に用いられる。
なお、正孔輸送層７０の形成材料としては、前記のものに限定されることなく種々のものが使用可能である。例えば、ポリスチレン、ポリピロール、ポリアニリン、ポリアセチレンやその誘導体などを、適宜な分散媒、例えば前記のポリスチレンスルフォン酸に分散させたものなどが使用可能である。
【００２３】
発光層６０を形成するための材料としては、蛍光あるいは燐光を発光することが可能な公知の発光材料が用いられる。具体的には、（ポリ）フルオレン誘導体（ＰＦ）、（ポリ）パラフェニレンビニレン誘導体（ＰＰＶ）、ポリフェニレン誘導体（ＰＰ）、ポリパラフェニレン誘導体（ＰＰＰ）、ポリビニルカルバゾール（ＰＶＫ）、ポリチオフェン誘導体、ポリメチルフェニルシラン（ＰＭＰＳ）などのポリシラン系などが好適に用いられる。また、これらの高分子材料に、ペリレン系色素、クマリン系色素、ローダミン系色素などの高分子系材料や、ルブレン、ペリレン、９，１０−ジフェニルアントラセン、テトラフェニルブタジエン、ナイルレッド、クマリン６、キナクリドン等の低分子材料をドープして用いることもできる。
【００２４】
陰極５０は、前記発光層６０を覆って形成されたもので、例えば厚さ２０ｎｍ程度のＣａ層で構成されている。また、その上にＡｌ層５１を厚さ２００ｎｍ程度に形成して積層構造の電極とし、そのＡｌ層５１を反射層としても機能させることが望ましい。
また、この陰極５０上には接着層４０を介して、封止基板３０が貼り合わされている。
【００２５】
（画素電極の表面形状の調整層）
図２は第１実施形態に係る有機ＥＬ装置の説明図であり、図２（ａ）は有機ＥＬ素子の平面図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ−Ａ線における側面断面図である。
図２（ｂ）に示すように、平坦化膜２８４の表面であって画素電極２３の下面中央部には、形状調整層９０が形成されている。この形状調整層９０は、画素電極２３の表面形状を調整して、正孔輸送層７０の表面を平坦化するためのものである。形状調整層９０は、絶縁材料または導電材料のいずれによって構成することも可能である。ただし、ボトムエミッション型の有機ＥＬ装置においては、ＳｉＯ２やＩＴＯ等の光透過性材料で構成する必要がある。なお、導電材料からなる形状調整層９０は、画素電極２３の上面に形成してもよい。
【００２６】
図２（ａ）に示すように、本実施形態の有機ＥＬ素子３では、画素領域２６が略円形状に設定されている。その画素領域２６の直径は、例えば５０μｍ以上１００μｍ以下とされている。これに伴って、形状調整層９０も略円形状に形成されている。
図２（ｂ）に戻り、形状調整層９０に起因して、画素電極２３の表面に凹凸が形成されている。すなわち、画素領域２６の中央部に形状調整層９０が配置されているので、画素領域２６の周縁部における画素電極２３の表面が、画素領域２６の中央部における画素電極２３の表面より下方に位置している。これにより、画素領域２６の周縁部に画素電極２３の凹部２８が形成され、中央部に画素電極２３の凸部２７が形成されている。
【００２７】
（ラインヘッドの製造方法）
次に、上述した有機ＥＬ装置の製造方法について説明する。
まず図１に示すように、素子基板２の表面に、下地保護層２８１やシリコン層２４１、平坦化膜２８４などを含む回路部１１を形成する。
【００２８】
図３は、有機ＥＬ装置の製造方法の工程図である。図３（ａ）に示すように、平坦化膜２８４の表面に、光透過性材料からなる形状調整層９０を形成する。具体的には、まず素子基板の全面を覆うようにＣＶＤ法等により光透過性材料の被膜を形成する。次に、形成すべき有機ＥＬ素子の画素領域２６の中央部に被膜を残して、他の部分の被膜を除去する。ここでは、公知のホトリソグラフィー技術やエッチング技術等を利用して被膜のパターニングを行うことにより、形状調整層９０が形成される。
【００２９】
次に、形状調整層９０を覆うように画素電極２３を形成する。画素電極２３は、形成すべき有機ＥＬ素子の画素領域２６より広い範囲に形成する。これにより、画素電極２３の下面中央部に形状調整層９０が配置されるので、画素領域２６の周縁部における画素電極２３の表面が、画素領域２６の中央部における画素電極２３の表面より下方に配置される。その結果、画素領域２６の周縁部に画素電極２３の凹部２８が形成され、中央部に画素電極２３の凸部２７が形成される。
【００３０】
次に、無機隔壁２５を形成する。具体的には、まず素子基板の全面を覆うように、ＳｉＯ２等の絶縁材料からなる隔壁層を形成する。続いて、形成すべき有機ＥＬ素子の画素領域２６に開口２５ａをパターニングし、無機隔壁２５を形成する。
次に、無機隔壁２５の所定位置、詳しくは開口２５ａを囲む位置に、樹脂材料等によって有機隔壁２２１を形成する。その際、有機ＥＬ素子の形成領域には、有機隔壁２２１の開口２２１ａを形成する。
【００３１】
次に、素子基板の表面に親液性を示す領域および撥液性を示す領域を形成する。具体的には、まず素子基板を７０〜８０℃程度に予備加熱する。次に、大気圧下で酸素を反応ガスとするプラズマ処理（Ｏ２プラズマ処理）を行い、画素電極２３の上面、無機隔壁２５の表面、並びに有機隔壁２２１の開口２２１ａの壁面および上面をそれぞれ親液化処理する。さらに、大気圧下で４フッ化メタンを反応ガスとするプラズマ処理（ＣＦ４プラズマ処理）を行い、有機隔壁２２１の開口２２１ａの壁面および上面を撥液化処理する。最後に、素子基板を室温まで冷却する。
【００３２】
なお、画素電極２３の上面および無機隔壁２５の表面も、ＣＦ４プラズマ処理の影響を受ける。しかしながら、画素電極２３の材料であるＩＴＯや、無機隔壁２５の構成材料であるＳｉＯ２などは、フッ素に対する親和性に乏しいため、親液化工程で付与された水酸基がフッ素基で置換されることはない。したがって、画素電極２３の上面および無機隔壁２５の表面に付与された親液性は維持される。以上により、図３（ａ）に示す状態となる。
【００３３】
次に図３（ｂ）に示すように、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ等からなる正孔輸送層を形成する。この正孔輸送層は、液相プロセスによって形成する。液相プロセスは、機能膜の形成材料を含む液状体を塗布し、その液状体を乾燥させて機能膜を形成するものである。この液相プロセスでは、蒸着法等の気相プロセスに比べて、真空条件を必要としないので、エネルギー消費量を低減することが可能になり、製造コストを低減することができる。また、基板サイズの制限がなくなるので、大画面ディスプレイの製造に有効となる。さらに、蒸着マスクが不要となるので、高精細なディスプレイの製造に有効となる。加えて、比較的低温での成膜が可能になり、耐熱性の低いプラスチック基板を用いたフレキシブルなディスプレイの開発に有効となる。
【００３４】
液相プロセスとして、具体的にはインクジェット法を採用することが望ましい。インクジェット法は、機能膜の形成材料を含む液状体をインク室内に充填し、そのインク室内に圧力変化を生じさせ、インク室に連通するノズルから液滴を吐出して、機能膜を形成すべき所定位置に着弾させるものである。そのため、少なくとも塗布すべき液状体を充填するインク室と、インク室内に圧力変化を生じさせるピエゾ素子等の駆動素子と、インク室に連通するノズルとを備えたインクジェットヘッドを使用する。このインクジェット法を採用することにより、所定量の液状体を所定位置に正確に塗布することが可能になり、寸法精度に優れた機能膜を形成することができる。また、液状体を効率的に使用することが可能になり、製造コストを低減することができる。
【００３５】
具体的には、まずＰＥＤＯＴ／ＰＳＳを極性溶媒に溶解させた液状体をインクジェットヘッドのインク室内に充填する。極性溶媒としては、例えば、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）、ノルマルブタノール、γ−ブチロラクトン、Ｎ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）、１，３−ジメチル−２イミダゾリジノン（ＤＭＩ）及びその誘導体、カルビトールアセテート、ブチルカルビトールアセテートなどのグルコールエーテル類などを用いることができる。次に、インクジェットヘッドと素子基板とを相対移動させながら、インクジェットヘッドのノズルを素子基板の画素領域２６に対向させる。そして、駆動素子によりインク室内に圧力変化を生じさせ、ノズルから画素領域２６に向かって液滴を吐出する。
【００３６】
このとき、ノズルから吐出された液滴は、親液性が付与された画素電極２３の上面および無機隔壁２５の表面に濡れ広がり、無機隔壁２５の開口２５ａの内側に充填される。その一方で、有機隔壁２２１の開口２２１ａの壁面および上面に向かって飛散した液滴は、撥液性が付与された上記部分に付着せず、開口２５ａの内側に流れ込む。これにより、図３（ｂ）に示すように、有機隔壁２２１の開口２２１ａの底部ないし無機隔壁２５の開口２５ａの内側のみに液状体７２を塗布することができる。
【００３７】
次に図３（ｃ）に示すように、塗布された液状体を乾燥させる。液状体の乾燥は、液状体を塗布した素子基板を機密容器中に配置し、その中を減圧するいわゆる減圧乾燥を用いて行う。減圧は大気圧から１００Ｐａまでを数分から１０分程度となるように排気速度を調整して行う。１００Ｐａまで到達後、１０Ｐａ程度の圧力まで数分から１０分程度の乾燥を行う。乾燥時の基板温度は室温としているが、ホットプレートなどで１００℃程度までの加熱を行っても良い。
【００３８】
ところで、塗布された液滴の縁と中央では、単位底面積当たりの蒸発するであろう溶媒の量が大きく異なる。これにより、蒸発が完了し溶媒が無くなるまでの時間に差ができる。この現象を要因として、液滴はもっとも蒸発の早い縁から膜化する。そして液滴は縮むことが許されなくなり、変形し、結果として縁側へと溶媒および溶質のフローが起こる。その結果、溶質は液滴が初期に乾燥し始める縁に集中し、相対的に中央が薄く端が厚い膜が形成される。そのため、図５（ａ）に示すように、従来の正孔輸送層１７０の表面には、周縁部に突起１７２が形成され、中央部に陥没１７４が形成されていた。
これに対して、図３（ｃ）に示すように、本実施形態では画素領域の周縁部における画素電極の表面に凹部２８を形成したので、正孔輸送層７０の周縁部の厚さを吸収することができる。したがって、正孔輸送層７０の表面を平坦化することができる。
【００３９】
このように、本実施形態における画素領域の周縁部の凹部２８は、図５（ａ）に示す従来の正孔輸送層１７０の突起１７２を吸収するものである。したがって、凹部２８の体積は、従来の正孔輸送層１７０の突起１７２の体積に一致させることが望ましい。逆に、本実施形態における画素領域２６の中央部の凸部２７は、従来の正孔輸送層１７０の陥没１７４を埋めるものである。したがって、凸部２７の体積は、その陥没１７４の体積に一致させることが望ましい。いずれの場合にも、正孔輸送層７０の表面をより平坦に形成することができる。
【００４０】
図５（ｂ）は、本実施形態の正孔輸送層７０および従来の正孔輸送層１７０の形状説明図である。なお図５（ｂ）では、高さ方向および幅方向の寸法を個別に規格化して示している。凹部２８の深さは、画素領域２６の中央部における正孔輸送層７０の厚さの１０％以上２０％以下とすることが望ましい。一例を挙げれば、画素領域２６の中央部における正孔輸送層７０の厚さが５０ｎｍの場合に、凹部２８の深さを５〜１０ｎｍとする。この場合、形状調整層９０の厚さを５〜１０ｎｍとすればよい。一方、画素領域２６の中心軸を含む断面における凹部２８の幅は、その断面における画素領域２６の幅の２０％以上３０％以下とすることが望ましい。一例を挙げれば、画素領域２６の直径が１００μｍの場合に、凹部２８の幅を２０〜３０μｍとする。
【００４１】
以上により、図３（ｃ）に示す状態となる。なお、正孔輸送層７０の形成工程以降の工程は、各種の形成材料や形成した要素等の酸化・吸湿を防止すべく、窒素雰囲気やアルゴン雰囲気などの不活性ガス雰囲気で行うことが好ましい。
【００４２】
次に図３（ｄ）に示すように、正孔輸送層７０の表面に発光層６０を形成する。発光層６０の形成工程でも、正孔輸送層７０の形成工程と同様に、液相プロセスであるインクジェット法を採用することが望ましい。すなわち、発光層６０の形成材料を含む液状体を吐出し、乾燥処理および熱処理を行うことにより、有機隔壁２２１の開口２２１ａの内側における画素領域２６の上方に発光層６０を形成する。その際、正孔輸送層７０の表面にある程度以上の大きさの凹凸があると、吐出により配置された液状体の形状、乾燥等が影響を受け、均一な膜厚の発光層６０を形成することが難しい。本実施形態では、画素電極２３上に凹部２８を設けることにより、正孔注入層７０の表面を略平坦に形成している。このため、配置された液状態の形状、乾燥が下地の凹凸の影響を受けることは無く、発光層６０を平坦に、また均一な膜厚に形成することができる。
【００４３】
次に図１に示すように、陰極５０を形成する。この陰極５０は、蒸着法やスパッタ法等により、素子基板２のほぼ全面に形成する。
次に、封止基板３０を接着する。この封止工程では、素子基板２の表面に透明な接着層４０を塗布し、気泡が入らないようにして封止基板３０を貼り合わせる。
以上により、本実施形態に係る有機ＥＬ装置が形成される。
【００４４】
以上に詳述したように、本実施形態に係る有機ＥＬ装置では、画素領域の周縁部に画素電極の凹部が形成されている構成とした。この構成によれば、液相プロセスの採用により機能膜の周縁部が厚く形成されても、その機能膜の厚さを画素電極の凹部によって吸収することができる。したがって、機能膜の表面を略平坦に形成することができる。具体的には、正孔注入層の表面を略平坦に形成することが可能になり、これに伴って発光層を平坦に形成することができる。その結果、有機ＥＬ素子における発光輝度分布や発光スペクトル等の発光特性を均一化することが可能になり、表示品質を向上させることができる。また、発光層の膜厚の均一性が向上し、膜厚の薄い領域に発光が集中することが無くなるため、有機ＥＬ素子の寿命が長くなる。
【００４５】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係る有機ＥＬ装置について説明する。
図４は第２実施形態に係る有機ＥＬ装置の説明図であり、図４（ａ）は有機ＥＬ素子の平面図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）のＢ−Ｂ線における側面断面図である。第２実施形態に係る有機ＥＬ装置は、画素領域２６が略長円形状である点で、略円形状である第１実施形態と相違している。また第２実施形態に係る有機ＥＬ装置は、有機ＥＬ素子３における発光光を陰極側から取り出すトップエミッション型である点で、ボトムエミッション型である第１実施形態と相違している。なお第１実施形態と同様の構成となる部分については、その詳細な説明を省略する。
【００４６】
図１に示す有機ＥＬ装置がトップエミッション型の場合には、素子基板２として透明基板または不透明基板のいずれを用いてもよい。不透明基板としては、例えば、アルミナ等のセラミックスや、ステンレススチール等の金属シートに表面酸化などの絶縁処理を施したものの他に、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂などが挙げられる。
また、画素電極２３を不透明導電膜で構成することも可能である。不透明導電膜として、例えばＡｌやＣｕ等の金属膜を採用することができる。特にＡｌ等の高反射率の金属膜を採用すれば、発光光を陰極５０側に反射することができるので、光の取り出し効率を向上させることができる。
【００４７】
またトップエミッション型の有機ＥＬ装置では、発光光が回路部１１に入射しないので、駆動用ＴＦＴ１２３や各種配線の形成領域を広く確保することができる。これにより、各種配線の抵抗率を低下させることが可能になり、信号伝達速度を向上させることができる。また、画素領域を広く確保することが可能になり、開口率を向上させることができる。
【００４８】
一方、トップエミッション型の有機ＥＬ装置では、陰極５０をＩＴＯ等の透明導電膜で構成する必要がある。また、封止基板３０およびその接着層４０も透明材料で構成する必要がある。
【００４９】
図４（ｂ）に示すように、第２実施形態においても、画素電極２３の表面形状を調整して正孔輸送層７０の表面を平坦化するため、画素電極２３の下面中央部に形状調整層９０が形成されている。第２実施形態では、画素電極２３と同様に、形状調整層９０を不透明材料で構成することも可能である。また第１実施形態と同様に、形状調整層９０を絶縁材料または導電材料のいずれで構成してもよく、導電材料で構成した場合には画素電極２３の上面に配置してもよい。
【００５０】
図４（ａ）に示すように、第２実施形態の有機ＥＬ装置では、画素領域２６が略長円形状に形成されている。すなわち、略長円形状に形成された画素電極の上面に、無機隔壁の開口２５ａが略長円形状に形成されて、画素領域２６が構成されている。これに伴って、形状調整層９０も略長円形状に形成されている。
【００５１】
図４（ｂ）に戻り、形状調整層９０の形成に起因して、画素電極２３の表面に凹凸が形成されている。具体的には、第１実施形態と同様に、画素領域２６の周縁部に画素電極２３の凹部２８が形成され、画素領域２６の中央部に画素電極２３の凸部２７が形成されている。そして、画素領域２６の中心軸を含む断面における凹部２８の幅は、その断面における画素領域２６の幅の２０％以上３０％以下とされている。そのため、図４（ａ）に示すように、略長円形状の画素領域２６の長軸方向における凹部の幅は、短軸方向における凹部の幅より広くなっている。
【００５２】
そして図４（ｂ）に示すように、第１実施形態と同様に、液相プロセスであるインクジェット法により正孔輸送層７０が形成されている。具体的には、インクジェットヘッドからＰＥＤＯＴ／ＰＳＳを含む液状体を吐出し、その液状体を乾燥させて正孔輸送層７０を形成する。
第２実施形態のように画素領域２６が略長円形状の場合でも、正孔輸送層７０は周縁部が厚く形成され中央部が薄く形成される。これに対して、画素領域の周縁部における画素電極の表面に凹部２８を形成したので、正孔輸送層７０の周縁部の厚さを吸収することができる。したがって、正孔輸送層７０の表面を平坦化することができる。
【００５３】
上述した第２実施形態の有機ＥＬ装置では、第１実施形態と同様に、画素領域の周縁部に画素電極の凹部が形成されている構成としたので、液相プロセスを採用した場合でも、機能膜の表面を略平坦に形成することができる。具体的には、正孔注入層の表面を略平坦に形成することが可能になり、これに伴って発光層を平坦に形成することができる。その結果、有機ＥＬ装置の発光特性を均一化して、表示品質を向上させることができる。
【００５４】
（電子機器）
図６は、上記各実施形態の有機ＥＬ装置を備えた電子機器の一例を示す斜視構成図である。同図に示す携帯電話機１３００は、複数の操作ボタン１３０２と、受話口１３０３と、送話口１３０４と、先の実施形態の有機ＥＬ装置からなる表示部１３０１とを備えて構成されている。そして、この携帯電話機１３００によれば、表示部に備えられた有機ＥＬ装置による高画質表示が可能になっている。
【００５５】
なお、本発明における有機ＥＬ装置を備えた電子機器としては、上記のものに限らず、他に例えば、デジタルカメラ、パーソナルコンピュータ、テレビ、携帯用テレビ、ビューファインダ型・モニタ直視型のビデオテープレコーダ、ＰＤＡ、携帯用ゲーム機、ページャ、電子手帳、電卓、時計、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末、タッチパネルを備えた機器などを挙げることができる。また、本発明における有機ＥＬ装置を備えた電子機器として、車載用オーディオ機器や自動車用計器、カーナビゲーション装置等の車載用ディスプレイを挙げることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】有機ＥＬ装置の側面断面の部分拡大図である。
【図２】第１実施形態に係る有機ＥＬ装置の説明図である。
【図３】有機ＥＬ装置の製造方法の工程図である。
【図４】第２実施形態に係る有機ＥＬ装置の説明図である。
【図５】従来技術に係る有機ＥＬ装置の説明図である。
【図６】携帯電話の斜視図である。
【符号の説明】
【００５７】
２３‥画素電極 ２６‥画素領域 ２８‥凹部 ７０‥正孔輸送層
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機エレクトロルミネッセンス装置、その製造方法および電子機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
次世代の表示装置として、有機エレクトロルミネッセンス装置（有機ＥＬ装置）が期待されている。有機ＥＬ装置は、上下の電極間に発光層を挟持した有機ＥＬ素子を基体上に配設して構成されており、典型的には、ガラス等の基板の上に、陽極となる画素電極と、有機機能層（正孔輸送層や発光層、電子輸送層等）と、陰極とを順次積層した構造が採られる。そして、陽極および陰極によって有機機能層に電流を供給することにより、有機機能層の発光層を発光させるようになっている。
【０００３】
近時では、上述した有機機能層を液相プロセスによって形成する方法が検討されている（例えば、特許文献１参照）。これは、各層の形成材料を含む液状体をインクジェット法やスピンコート法等によって塗布し、その液状体を乾燥させて有機機能層を形成するものである。このような液相プロセスを採用することにより、気相プロセスと比べてエネルギー消費量を低減することができる。また、比較的低温での成膜が可能になり、下地となる有機機能膜や基板等へのダメージを低減することができる。
【特許文献１】特開２００３−２４９３７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、液相プロセスによって機能膜を形成すると、その機能膜の表面に凹凸が形成されるという問題がある。
図５（ａ）は、従来技術に係る有機ＥＬ装置の側面断面図である。この有機ＥＬ装置では、正孔輸送層１７０が液相プロセスによって形成されている。この正孔輸送層１７０の膜厚は、周縁部において厚く中央部において薄くなっており、正孔輸送層１７０の表面には凹凸が形成されている。これは、正孔輸送層１７０の形成材料を含む液状体が乾燥する際に、周縁部の溶媒が先に蒸発して形成材料が析出するからであると考えられる。なお、液状体の組成や乾燥条件等を最適化しても、上述した膜厚分布を完全には解消することができない。
【０００５】
そして、正孔輸送層１７０の表面の凹凸に倣って、発光層１６０が波打つように形成されている。その結果、有機ＥＬ素子における発光輝度分布や発光スペクトル等の発光特性が不均一になり、表示品質が低下することになる。また、発光層１６０の膜厚の均一性が低下し、膜厚の薄い領域に発光が集中して、有機ＥＬ素子の寿命が短くなる。
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、液相プロセスを採用した場合でも機能膜の表面を略平坦に形成することが可能であり、さらにその上層の膜厚を均一に形成することが可能な、有機エレクトロルミネッセンス装置およびその製造方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明の有機エレクトロルミネッセンス装置は、画素領域における画素電極の上方に、機能膜が液相プロセスにより形成された有機エレクトロルミネッセンス装置であって、前記画素領域の周縁部における前記画素電極の表面が、前記画素領域の中央部における前記画素電極の表面より下方に位置するように、前記画素領域の周縁部に前記画素電極の凹部が形成されていることを特徴とする。
この構成によれば、液相プロセスにより機能膜の周縁部が厚く形成されても、その機能膜の厚さを画素電極の凹部によって吸収することができる。したがって、機能膜の表面を略平坦に形成することができる。
【０００８】
また、前記画素領域の中心軸を含む断面における前記凹部の幅は、前記断面における前記画素領域の幅の２０％以上３０％以下であることが望ましい。
また、前記凹部の深さは、前記画素領域の中央部における前記画素電極の表面に形成された前記機能膜の厚さの１０％以上２０％以下であることが望ましい。
これらの構成によれば、機能膜の膜厚分布に対応した凹部を備えているので、機能膜の表面をより平坦に形成することができる。
【０００９】
また前記機能膜は、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳからなる正孔輸送層であってもよい。
さらに前記画素領域は、平面視略円形状であってもよい。
加えて前記画素領域の直径は、５０μｍ以上１００μｍ以下であってもよい。
これらの構成によれば、機能膜の膜厚分布が顕著になるが、それでも機能膜の表面を略平坦に形成することができる。
【００１０】
一方、本発明の有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法は、前記画素領域の周縁部における前記画素電極の表面が、前記画素領域の中央部における前記画素電極の表面より下方に位置するように、前記画素領域の周縁部に前記画素電極の凹部を形成する工程と、前記画素電極の上方に、機能膜を液相プロセスにより形成する工程と、を有することを特徴とする。
この構成によれば、液相プロセスの採用により機能膜の周縁部が厚く形成されても、その機能膜の厚さを画素電極の凹部によって吸収することが可能になる。したがって、機能膜の表面を略平坦に形成することができる。
【００１１】
一方、本発明の電子機器は、上述した有機エレクトロルミネッセンス装置を備えたことを特徴とする。
この構成によれば、機能膜の表面が略平坦に形成された有機エレクトロルミネッセンス装置を備えているので、均一な発光特性により表示品質に優れた電子機器を提供することができる。さらに、その上層の膜厚の均一性が向上し、膜厚の薄い領域に発光が集中することが無くなるため、寿命の長い有機エレクトロルミネッセンス装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、以下で参照する各図面においては、図面を見易くするために、各構成要素の寸法等を適宜変更して表示している。
【００１３】
（第１実施形態）
最初に、本発明の第１実施形態に係る有機エレクトロルミネッセンス装置（以下「有機ＥＬ装置」という。）について説明する。
（有機ＥＬ装置）
図１は、一般的な有機ＥＬ装置の側面断面の部分拡大図である。有機ＥＬ装置は、素子基板２と、素子基板２の表面に配設された回路部１１と、回路部１１の表面にマトリクス状に配設された複数の有機ＥＬ素子３と、有機ＥＬ素子３を封止する封止基板３０とを備えている。なお第１実施形態では、有機ＥＬ素子３において発光した光を素子基板２側から取り出す、いわゆるボトムエミッション型の有機ＥＬ装置を例にして説明する。
【００１４】
ボトムエミッション型の有機ＥＬ装置では、素子基板２側から発光光を取り出すので、素子基板２としては透明あるいは半透明のものが採用される。例えば、ガラスや石英、樹脂（プラスチック、プラスチックフィルム）等を用いることが可能であり、特にガラス基板が好適に用いられる。
【００１５】
素子基板２上には、有機ＥＬ素子３の駆動用ＴＦＴ１２３（駆動素子４）などを含む回路部１１が形成されている。すなわち、素子基板２の表面に絶縁材料からなる下地保護層２８１が形成され、その上に半導体材料であるシリコン層２４１が形成されている。このシリコン層２４１の表面には、ＳｉＯ２及び／又はＳｉＮを主体とするゲート絶縁層２８２が形成されている。
【００１６】
また、前記シリコン層２４１のうち、ゲート絶縁層２８２を挟んでゲート電極２４２と重なる領域がチャネル領域２４１ａとされている。このゲート電極２４２は、図示しない走査線の一部である。一方、シリコン層２４１を覆い、ゲート電極２４２を形成したゲート絶縁層２８２の表面には、ＳｉＯ２を主体とする第１層間絶縁層２８３が形成されている。
【００１７】
また、シリコン層２４１のうち、チャネル領域２４１ａのソース側には、低濃度ソース領域２４１ｂおよび高濃度ソース領域２４１Ｓが設けられる一方、チャネル領域２４１ａのドレイン側には低濃度ドレイン領域２４１ｃおよび高濃度ドレイン領域２４１Ｄが設けられて、いわゆるＬＤＤ（Light Doped Drain ）構造となっている。これらのうち、高濃度ソース領域２４１Ｓは、ゲート絶縁層２８２と第１層間絶縁層２８３とにわたって開孔するコンタクトホール２４３ａを介して、ソース電極２４３に接続されている。このソース電極２４３は、電源線（図示せず）の一部として構成されている。一方、高濃度ドレイン領域２４１Ｄは、ゲート絶縁層２８２と第１層間絶縁層２８３とにわたって開孔するコンタクトホール２４４ａを介して、ソース電極２４３と同一層からなるドレイン電極２４４に接続されている。
【００１８】
ソース電極２４３およびドレイン電極２４４が形成された第１層間絶縁層２８３の上層には、例えばアクリル系の樹脂成分を主体とする平坦化膜２８４が形成されている。この平坦化膜２８４は、アクリル系やポリイミド系等の耐熱性絶縁性樹脂などによって形成されたもので、駆動用ＴＦＴ１２３（駆動素子４）やソース電極２４３、ドレイン電極２４４などによる表面の凹凸をなくすために形成されたものである。
【００１９】
そして、この平坦化膜２８４の表面に、複数の画素電極２３が形成されている。この画素電極２３は、ＩＴＯ等の透明導電性材料からなり、平坦化膜２８４の表面にマトリクス状に配設されている。画素電極２３は、該平坦化膜２８４に設けられたコンタクトホール２３ａを介して、ドレイン電極２４４に接続されている。すなわち画素電極２３は、ドレイン電極２４４を介して、シリコン層２４１の高濃度ドレイン領域２４１Ｄに接続されている。
【００２０】
また平坦化膜２８４の表面には、ＳｉＯ２等の絶縁材料からなる無機隔壁２５が形成されている。さらに無機隔壁２５上には、ポリイミド等の絶縁材料からなる有機隔壁２２１が形成されている。そして、画素電極２３の上方には、無機隔壁２５の開口２５ａと、有機隔壁２２１の開口２２１ａとが形成されている。
【００２１】
そして、無機隔壁２５の開口２５ａおよび有機隔壁２２１の開口２２１ａの内側に、複数の機能膜が積層形成されて、有機ＥＬ素子３が構成されている。有機ＥＬ素子３は、陽極として機能する画素電極２３と、この画素電極２３からの正孔を注入／輸送する正孔輸送層７０と、有機ＥＬ物質からなる発光層６０と、陰極５０とを積層して構成されている。なお、無機隔壁２５は絶縁材料で構成されているので、無機隔壁２５の開口２５ａの内側のみに電流が流れて発光層６０が発光する。そのため、無機隔壁２５の開口２５ａの内側が、有機ＥＬ素子３の画素領域２６となっている。
【００２２】
ボトムエミッション型の有機ＥＬ装置では、陽極として機能する画素電極２３は、ＩＴＯ等の透明導電材料によって形成されている。
正孔輸送層７０の形成材料としては、特に３，４−ポリエチレンジオキシチオフェン／ポリスチレンスルフォン酸（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）の分散液、すなわち、分散媒としてのポリスチレンスルフォン酸に３，４−ポリエチレンジオキシチオフェンを分散させ、さらにこれを水に分散させた分散液が好適に用いられる。
なお、正孔輸送層７０の形成材料としては、前記のものに限定されることなく種々のものが使用可能である。例えば、ポリスチレン、ポリピロール、ポリアニリン、ポリアセチレンやその誘導体などを、適宜な分散媒、例えば前記のポリスチレンスルフォン酸に分散させたものなどが使用可能である。
【００２３】
発光層６０を形成するための材料としては、蛍光あるいは燐光を発光することが可能な公知の発光材料が用いられる。具体的には、（ポリ）フルオレン誘導体（ＰＦ）、（ポリ）パラフェニレンビニレン誘導体（ＰＰＶ）、ポリフェニレン誘導体（ＰＰ）、ポリパラフェニレン誘導体（ＰＰＰ）、ポリビニルカルバゾール（ＰＶＫ）、ポリチオフェン誘導体、ポリメチルフェニルシラン（ＰＭＰＳ）などのポリシラン系などが好適に用いられる。また、これらの高分子材料に、ペリレン系色素、クマリン系色素、ローダミン系色素などの高分子系材料や、ルブレン、ペリレン、９，１０−ジフェニルアントラセン、テトラフェニルブタジエン、ナイルレッド、クマリン６、キナクリドン等の低分子材料をドープして用いることもできる。
【００２４】
陰極５０は、前記発光層６０を覆って形成されたもので、例えば厚さ２０ｎｍ程度のＣａ層で構成されている。また、その上にＡｌ層５１を厚さ２００ｎｍ程度に形成して積層構造の電極とし、そのＡｌ層５１を反射層としても機能させることが望ましい。
また、この陰極５０上には接着層４０を介して、封止基板３０が貼り合わされている。
【００２５】
（画素電極の表面形状の調整層）
図２は第１実施形態に係る有機ＥＬ装置の説明図であり、図２（ａ）は有機ＥＬ素子の平面図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ−Ａ線における側面断面図である。
図２（ｂ）に示すように、平坦化膜２８４の表面であって画素電極２３の下面中央部には、形状調整層９０が形成されている。この形状調整層９０は、画素電極２３の表面形状を調整して、正孔輸送層７０の表面を平坦化するためのものである。形状調整層９０は、絶縁材料または導電材料のいずれによって構成することも可能である。ただし、ボトムエミッション型の有機ＥＬ装置においては、ＳｉＯ２やＩＴＯ等の光透過性材料で構成する必要がある。なお、導電材料からなる形状調整層９０は、画素電極２３の上面に形成してもよい。
【００２６】
図２（ａ）に示すように、本実施形態の有機ＥＬ素子３では、画素領域２６が略円形状に設定されている。その画素領域２６の直径は、例えば５０μｍ以上１００μｍ以下とされている。これに伴って、形状調整層９０も略円形状に形成されている。
図２（ｂ）に戻り、形状調整層９０に起因して、画素電極２３の表面に凹凸が形成されている。すなわち、画素領域２６の中央部に形状調整層９０が配置されているので、画素領域２６の周縁部における画素電極２３の表面が、画素領域２６の中央部における画素電極２３の表面より下方に位置している。これにより、画素領域２６の周縁部に画素電極２３の凹部２８が形成され、中央部に画素電極２３の凸部２７が形成されている。
【００２７】
（ラインヘッドの製造方法）
次に、上述した有機ＥＬ装置の製造方法について説明する。
まず図１に示すように、素子基板２の表面に、下地保護層２８１やシリコン層２４１、平坦化膜２８４などを含む回路部１１を形成する。
【００２８】
図３は、有機ＥＬ装置の製造方法の工程図である。図３（ａ）に示すように、平坦化膜２８４の表面に、光透過性材料からなる形状調整層９０を形成する。具体的には、まず素子基板の全面を覆うようにＣＶＤ法等により光透過性材料の被膜を形成する。次に、形成すべき有機ＥＬ素子の画素領域２６の中央部に被膜を残して、他の部分の被膜を除去する。ここでは、公知のホトリソグラフィー技術やエッチング技術等を利用して被膜のパターニングを行うことにより、形状調整層９０が形成される。
【００２９】
次に、形状調整層９０を覆うように画素電極２３を形成する。画素電極２３は、形成すべき有機ＥＬ素子の画素領域２６より広い範囲に形成する。これにより、画素電極２３の下面中央部に形状調整層９０が配置されるので、画素領域２６の周縁部における画素電極２３の表面が、画素領域２６の中央部における画素電極２３の表面より下方に配置される。その結果、画素領域２６の周縁部に画素電極２３の凹部２８が形成され、中央部に画素電極２３の凸部２７が形成される。
【００３０】
次に、無機隔壁２５を形成する。具体的には、まず素子基板の全面を覆うように、ＳｉＯ２等の絶縁材料からなる隔壁層を形成する。続いて、形成すべき有機ＥＬ素子の画素領域２６に開口２５ａをパターニングし、無機隔壁２５を形成する。
次に、無機隔壁２５の所定位置、詳しくは開口２５ａを囲む位置に、樹脂材料等によって有機隔壁２２１を形成する。その際、有機ＥＬ素子の形成領域には、有機隔壁２２１の開口２２１ａを形成する。
【００３１】
次に、素子基板の表面に親液性を示す領域および撥液性を示す領域を形成する。具体的には、まず素子基板を７０〜８０℃程度に予備加熱する。次に、大気圧下で酸素を反応ガスとするプラズマ処理（Ｏ２プラズマ処理）を行い、画素電極２３の上面、無機隔壁２５の表面、並びに有機隔壁２２１の開口２２１ａの壁面および上面をそれぞれ親液化処理する。さらに、大気圧下で４フッ化メタンを反応ガスとするプラズマ処理（ＣＦ４プラズマ処理）を行い、有機隔壁２２１の開口２２１ａの壁面および上面を撥液化処理する。最後に、素子基板を室温まで冷却する。
【００３２】
なお、画素電極２３の上面および無機隔壁２５の表面も、ＣＦ４プラズマ処理の影響を受ける。しかしながら、画素電極２３の材料であるＩＴＯや、無機隔壁２５の構成材料であるＳｉＯ２などは、フッ素に対する親和性に乏しいため、親液化工程で付与された水酸基がフッ素基で置換されることはない。したがって、画素電極２３の上面および無機隔壁２５の表面に付与された親液性は維持される。以上により、図３（ａ）に示す状態となる。
【００３３】
次に図３（ｂ）に示すように、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ等からなる正孔輸送層を形成する。この正孔輸送層は、液相プロセスによって形成する。液相プロセスは、機能膜の形成材料を含む液状体を塗布し、その液状体を乾燥させて機能膜を形成するものである。この液相プロセスでは、蒸着法等の気相プロセスに比べて、真空条件を必要としないので、エネルギー消費量を低減することが可能になり、製造コストを低減することができる。また、基板サイズの制限がなくなるので、大画面ディスプレイの製造に有効となる。さらに、蒸着マスクが不要となるので、高精細なディスプレイの製造に有効となる。加えて、比較的低温での成膜が可能になり、耐熱性の低いプラスチック基板を用いたフレキシブルなディスプレイの開発に有効となる。
【００３４】
液相プロセスとして、具体的にはインクジェット法を採用することが望ましい。インクジェット法は、機能膜の形成材料を含む液状体をインク室内に充填し、そのインク室内に圧力変化を生じさせ、インク室に連通するノズルから液滴を吐出して、機能膜を形成すべき所定位置に着弾させるものである。そのため、少なくとも塗布すべき液状体を充填するインク室と、インク室内に圧力変化を生じさせるピエゾ素子等の駆動素子と、インク室に連通するノズルとを備えたインクジェットヘッドを使用する。このインクジェット法を採用することにより、所定量の液状体を所定位置に正確に塗布することが可能になり、寸法精度に優れた機能膜を形成することができる。また、液状体を効率的に使用することが可能になり、製造コストを低減することができる。
【００３５】
具体的には、まずＰＥＤＯＴ／ＰＳＳを極性溶媒に溶解させた液状体をインクジェットヘッドのインク室内に充填する。極性溶媒としては、例えば、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）、ノルマルブタノール、γ−ブチロラクトン、Ｎ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）、１，３−ジメチル−２イミダゾリジノン（ＤＭＩ）及びその誘導体、カルビトールアセテート、ブチルカルビトールアセテートなどのグルコールエーテル類などを用いることができる。次に、インクジェットヘッドと素子基板とを相対移動させながら、インクジェットヘッドのノズルを素子基板の画素領域２６に対向させる。そして、駆動素子によりインク室内に圧力変化を生じさせ、ノズルから画素領域２６に向かって液滴を吐出する。
【００３６】
このとき、ノズルから吐出された液滴は、親液性が付与された画素電極２３の上面および無機隔壁２５の表面に濡れ広がり、無機隔壁２５の開口２５ａの内側に充填される。その一方で、有機隔壁２２１の開口２２１ａの壁面および上面に向かって飛散した液滴は、撥液性が付与された上記部分に付着せず、開口２５ａの内側に流れ込む。これにより、図３（ｂ）に示すように、有機隔壁２２１の開口２２１ａの底部ないし無機隔壁２５の開口２５ａの内側のみに液状体７２を塗布することができる。
【００３７】
次に図３（ｃ）に示すように、塗布された液状体を乾燥させる。液状体の乾燥は、液状体を塗布した素子基板を機密容器中に配置し、その中を減圧するいわゆる減圧乾燥を用いて行う。減圧は大気圧から１００Ｐａまでを数分から１０分程度となるように排気速度を調整して行う。１００Ｐａまで到達後、１０Ｐａ程度の圧力まで数分から１０分程度の乾燥を行う。乾燥時の基板温度は室温としているが、ホットプレートなどで１００℃程度までの加熱を行っても良い。
【００３８】
ところで、塗布された液滴の縁と中央では、単位底面積当たりの蒸発するであろう溶媒の量が大きく異なる。これにより、蒸発が完了し溶媒が無くなるまでの時間に差ができる。この現象を要因として、液滴はもっとも蒸発の早い縁から膜化する。そして液滴は縮むことが許されなくなり、変形し、結果として縁側へと溶媒および溶質のフローが起こる。その結果、溶質は液滴が初期に乾燥し始める縁に集中し、相対的に中央が薄く端が厚い膜が形成される。そのため、図５（ａ）に示すように、従来の正孔輸送層１７０の表面には、周縁部に突起１７２が形成され、中央部に陥没１７４が形成されていた。
これに対して、図３（ｃ）に示すように、本実施形態では画素領域の周縁部における画素電極の表面に凹部２８を形成したので、正孔輸送層７０の周縁部の厚さを吸収することができる。したがって、正孔輸送層７０の表面を平坦化することができる。
【００３９】
このように、本実施形態における画素領域の周縁部の凹部２８は、図５（ａ）に示す従来の正孔輸送層１７０の突起１７２を吸収するものである。したがって、凹部２８の体積は、従来の正孔輸送層１７０の突起１７２の体積に一致させることが望ましい。逆に、本実施形態における画素領域２６の中央部の凸部２７は、従来の正孔輸送層１７０の陥没１７４を埋めるものである。したがって、凸部２７の体積は、その陥没１７４の体積に一致させることが望ましい。いずれの場合にも、正孔輸送層７０の表面をより平坦に形成することができる。
【００４０】
図５（ｂ）は、本実施形態の正孔輸送層７０および従来の正孔輸送層１７０の形状説明図である。なお図５（ｂ）では、高さ方向および幅方向の寸法を個別に規格化して示している。凹部２８の深さは、画素領域２６の中央部における正孔輸送層７０の厚さの１０％以上２０％以下とすることが望ましい。一例を挙げれば、画素領域２６の中央部における正孔輸送層７０の厚さが５０ｎｍの場合に、凹部２８の深さを５〜１０ｎｍとする。この場合、形状調整層９０の厚さを５〜１０ｎｍとすればよい。一方、画素領域２６の中心軸を含む断面における凹部２８の幅は、その断面における画素領域２６の幅の２０％以上３０％以下とすることが望ましい。一例を挙げれば、画素領域２６の直径が１００μｍの場合に、凹部２８の幅を２０〜３０μｍとする。
【００４１】
以上により、図３（ｃ）に示す状態となる。なお、正孔輸送層７０の形成工程以降の工程は、各種の形成材料や形成した要素等の酸化・吸湿を防止すべく、窒素雰囲気やアルゴン雰囲気などの不活性ガス雰囲気で行うことが好ましい。
【００４２】
次に図３（ｄ）に示すように、正孔輸送層７０の表面に発光層６０を形成する。発光層６０の形成工程でも、正孔輸送層７０の形成工程と同様に、液相プロセスであるインクジェット法を採用することが望ましい。すなわち、発光層６０の形成材料を含む液状体を吐出し、乾燥処理および熱処理を行うことにより、有機隔壁２２１の開口２２１ａの内側における画素領域２６の上方に発光層６０を形成する。その際、正孔輸送層７０の表面にある程度以上の大きさの凹凸があると、吐出により配置された液状体の形状、乾燥等が影響を受け、均一な膜厚の発光層６０を形成することが難しい。本実施形態では、画素電極２３上に凹部２８を設けることにより、正孔注入層７０の表面を略平坦に形成している。このため、配置された液状態の形状、乾燥が下地の凹凸の影響を受けることは無く、発光層６０を平坦に、また均一な膜厚に形成することができる。
【００４３】
次に図１に示すように、陰極５０を形成する。この陰極５０は、蒸着法やスパッタ法等により、素子基板２のほぼ全面に形成する。
次に、封止基板３０を接着する。この封止工程では、素子基板２の表面に透明な接着層４０を塗布し、気泡が入らないようにして封止基板３０を貼り合わせる。
以上により、本実施形態に係る有機ＥＬ装置が形成される。
【００４４】
以上に詳述したように、本実施形態に係る有機ＥＬ装置では、画素領域の周縁部に画素電極の凹部が形成されている構成とした。この構成によれば、液相プロセスの採用により機能膜の周縁部が厚く形成されても、その機能膜の厚さを画素電極の凹部によって吸収することができる。したがって、機能膜の表面を略平坦に形成することができる。具体的には、正孔注入層の表面を略平坦に形成することが可能になり、これに伴って発光層を平坦に形成することができる。その結果、有機ＥＬ素子における発光輝度分布や発光スペクトル等の発光特性を均一化することが可能になり、表示品質を向上させることができる。また、発光層の膜厚の均一性が向上し、膜厚の薄い領域に発光が集中することが無くなるため、有機ＥＬ素子の寿命が長くなる。
【００４５】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係る有機ＥＬ装置について説明する。
図４は第２実施形態に係る有機ＥＬ装置の説明図であり、図４（ａ）は有機ＥＬ素子の平面図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）のＢ−Ｂ線における側面断面図である。第２実施形態に係る有機ＥＬ装置は、画素領域２６が略長円形状である点で、略円形状である第１実施形態と相違している。また第２実施形態に係る有機ＥＬ装置は、有機ＥＬ素子３における発光光を陰極側から取り出すトップエミッション型である点で、ボトムエミッション型である第１実施形態と相違している。なお第１実施形態と同様の構成となる部分については、その詳細な説明を省略する。
【００４６】
図１に示す有機ＥＬ装置がトップエミッション型の場合には、素子基板２として透明基板または不透明基板のいずれを用いてもよい。不透明基板としては、例えば、アルミナ等のセラミックスや、ステンレススチール等の金属シートに表面酸化などの絶縁処理を施したものの他に、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂などが挙げられる。
また、画素電極２３を不透明導電膜で構成することも可能である。不透明導電膜として、例えばＡｌやＣｕ等の金属膜を採用することができる。特にＡｌ等の高反射率の金属膜を採用すれば、発光光を陰極５０側に反射することができるので、光の取り出し効率を向上させることができる。
【００４７】
またトップエミッション型の有機ＥＬ装置では、発光光が回路部１１に入射しないので、駆動用ＴＦＴ１２３や各種配線の形成領域を広く確保することができる。これにより、各種配線の抵抗率を低下させることが可能になり、信号伝達速度を向上させることができる。また、画素領域を広く確保することが可能になり、開口率を向上させることができる。
【００４８】
一方、トップエミッション型の有機ＥＬ装置では、陰極５０をＩＴＯ等の透明導電膜で構成する必要がある。また、封止基板３０およびその接着層４０も透明材料で構成する必要がある。
【００４９】
図４（ｂ）に示すように、第２実施形態においても、画素電極２３の表面形状を調整して正孔輸送層７０の表面を平坦化するため、画素電極２３の下面中央部に形状調整層９０が形成されている。第２実施形態では、画素電極２３と同様に、形状調整層９０を不透明材料で構成することも可能である。また第１実施形態と同様に、形状調整層９０を絶縁材料または導電材料のいずれで構成してもよく、導電材料で構成した場合には画素電極２３の上面に配置してもよい。
【００５０】
図４（ａ）に示すように、第２実施形態の有機ＥＬ装置では、画素領域２６が略長円形状に形成されている。すなわち、略長円形状に形成された画素電極の上面に、無機隔壁の開口２５ａが略長円形状に形成されて、画素領域２６が構成されている。これに伴って、形状調整層９０も略長円形状に形成されている。
【００５１】
図４（ｂ）に戻り、形状調整層９０の形成に起因して、画素電極２３の表面に凹凸が形成されている。具体的には、第１実施形態と同様に、画素領域２６の周縁部に画素電極２３の凹部２８が形成され、画素領域２６の中央部に画素電極２３の凸部２７が形成されている。そして、画素領域２６の中心軸を含む断面における凹部２８の幅は、その断面における画素領域２６の幅の２０％以上３０％以下とされている。そのため、図４（ａ）に示すように、略長円形状の画素領域２６の長軸方向における凹部の幅は、短軸方向における凹部の幅より広くなっている。
【００５２】
そして図４（ｂ）に示すように、第１実施形態と同様に、液相プロセスであるインクジェット法により正孔輸送層７０が形成されている。具体的には、インクジェットヘッドからＰＥＤＯＴ／ＰＳＳを含む液状体を吐出し、その液状体を乾燥させて正孔輸送層７０を形成する。
第２実施形態のように画素領域２６が略長円形状の場合でも、正孔輸送層７０は周縁部が厚く形成され中央部が薄く形成される。これに対して、画素領域の周縁部における画素電極の表面に凹部２８を形成したので、正孔輸送層７０の周縁部の厚さを吸収することができる。したがって、正孔輸送層７０の表面を平坦化することができる。
【００５３】
上述した第２実施形態の有機ＥＬ装置では、第１実施形態と同様に、画素領域の周縁部に画素電極の凹部が形成されている構成としたので、液相プロセスを採用した場合でも、機能膜の表面を略平坦に形成することができる。具体的には、正孔注入層の表面を略平坦に形成することが可能になり、これに伴って発光層を平坦に形成することができる。その結果、有機ＥＬ装置の発光特性を均一化して、表示品質を向上させることができる。
【００５４】
（電子機器）
図６は、上記各実施形態の有機ＥＬ装置を備えた電子機器の一例を示す斜視構成図である。同図に示す携帯電話機１３００は、複数の操作ボタン１３０２と、受話口１３０３と、送話口１３０４と、先の実施形態の有機ＥＬ装置からなる表示部１３０１とを備えて構成されている。そして、この携帯電話機１３００によれば、表示部に備えられた有機ＥＬ装置による高画質表示が可能になっている。
【００５５】
なお、本発明における有機ＥＬ装置を備えた電子機器としては、上記のものに限らず、他に例えば、デジタルカメラ、パーソナルコンピュータ、テレビ、携帯用テレビ、ビューファインダ型・モニタ直視型のビデオテープレコーダ、ＰＤＡ、携帯用ゲーム機、ページャ、電子手帳、電卓、時計、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末、タッチパネルを備えた機器などを挙げることができる。また、本発明における有機ＥＬ装置を備えた電子機器として、車載用オーディオ機器や自動車用計器、カーナビゲーション装置等の車載用ディスプレイを挙げることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】有機ＥＬ装置の側面断面の部分拡大図である。
【図２】第１実施形態に係る有機ＥＬ装置の説明図である。
【図３】有機ＥＬ装置の製造方法の工程図である。
【図４】第２実施形態に係る有機ＥＬ装置の説明図である。
【図５】従来技術に係る有機ＥＬ装置の説明図である。
【図６】携帯電話の斜視図である。
【符号の説明】
【００５７】
２３‥画素電極 ２６‥画素領域 ２８‥凹部 ７０‥正孔輸送層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画素領域における画素電極の上方に、機能膜が液相プロセスにより形成された有機エレクトロルミネッセンス装置であって、
前記画素領域の周縁部における前記画素電極の表面が、前記画素領域の中央部における前記画素電極の表面より下方に位置するように、前記画素領域の周縁部に前記画素電極の凹部が形成されていることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス装置。
【請求項２】
前記画素領域の中心軸を含む断面における前記凹部の幅は、前記断面における前記画素領域の幅の２０％以上３０％以下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装置。
【請求項３】
前記凹部の深さは、前記画素領域の中央部における前記画素電極の表面に形成された前記機能膜の厚さの１０％以上２０％以下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装置。
【請求項４】
前記機能膜は、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳからなる正孔輸送層であることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
【請求項５】
前記画素領域は、平面視略円形状であることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
【請求項６】
前記画素領域の直径は、５０μｍ以上１００μｍ以下であることを特徴とする請求項５に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
【請求項７】
前記画素領域の周縁部における前記画素電極の表面が、前記画素領域の中央部における前記画素電極の表面より下方に位置するように、前記画素領域の周縁部に前記画素電極の凹部を形成する工程と、
前記画素電極の上方に、機能膜を液相プロセスにより形成する工程と、
を有することを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法。
【請求項８】
請求項１ないし請求項６に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置を備えたことを特徴とする電子機器。
【請求項１】
画素領域における画素電極の上方に、機能膜が液相プロセスにより形成された有機エレクトロルミネッセンス装置であって、
前記画素領域の周縁部における前記画素電極の表面が、前記画素領域の中央部における前記画素電極の表面より下方に位置するように、前記画素領域の周縁部に前記画素電極の凹部が形成されていることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス装置。
【請求項２】
前記画素領域の中心軸を含む断面における前記凹部の幅は、前記断面における前記画素領域の幅の２０％以上３０％以下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装置。
【請求項３】
前記凹部の深さは、前記画素領域の中央部における前記画素電極の表面に形成された前記機能膜の厚さの１０％以上２０％以下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装置。
【請求項４】
前記機能膜は、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳからなる正孔輸送層であることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
【請求項５】
前記画素領域は、平面視略円形状であることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
【請求項６】
前記画素領域の直径は、５０μｍ以上１００μｍ以下であることを特徴とする請求項５に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
【請求項７】
前記画素領域の周縁部における前記画素電極の表面が、前記画素領域の中央部における前記画素電極の表面より下方に位置するように、前記画素領域の周縁部に前記画素電極の凹部を形成する工程と、
前記画素電極の上方に、機能膜を液相プロセスにより形成する工程と、
を有することを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法。
【請求項８】
請求項１ないし請求項６に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置を備えたことを特徴とする電子機器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００６−２２１８３９（Ｐ２００６−２２１８３９Ａ）
【公開日】平成１８年８月２４日（２００６．８．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３１５３０（Ｐ２００５−３１５３０）
【出願日】平成１７年２月８日（２００５．２．８）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年８月２４日（２００６．８．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年２月８日（２００５．２．８）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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