有機発光素子の製造方法
【課題】 高い信頼性と高い表示品位を備えた有機発光素子の製造方法を提供する。
【解決手段】 有機発光素子は、隔壁で囲まれた有機層を陰陽両電極間に挟持する有機発光素子を製造するに際し、電極上に形成された隔壁の内側に有機層形成用塗液を注入し、次いで注入された前記塗液を揺動する工程を含むことを特徴とする製造方法で製造される。
【解決手段】 有機発光素子は、隔壁で囲まれた有機層を陰陽両電極間に挟持する有機発光素子を製造するに際し、電極上に形成された隔壁の内側に有機層形成用塗液を注入し、次いで注入された前記塗液を揺動する工程を含むことを特徴とする製造方法で製造される。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、有機発光素子の製造方法に関し、特にウエットプロセスを含む有機発光素子の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】有機発光素子は、電気信号に対する高速応答性を有し、自発光であるため視認性が高く、また有機材料を主たる原料としているために分子設計が幅広く行えるとともに多色化が容易であるという利点を有する。また、完全固体素子であるため、耐衝撃性に優れるとともに取り扱いが容易であるなどの優れた特性を有し、面光源やディスプレイあるいはプリンターの光源への応用が進められている。
【０００３】有機発光素子は、第一電極と第二電極に有機層が挟持された基本構成を有し、有機層の形成は、乾式法または湿式法が用いられる。中でも湿式法による有機層の形成は、素子の作製が容易なため注目されている。このような湿式法による素子の作製は、基板上に第一電極が形成され、次いで、隔壁が第一電極上に形成された後、隔壁の内部に塗液が注入され、注入された塗液が固化して有機層が形成される。さらに、有機層の上に第二電極が形成される。有機層を形成する有機材料は、一般に湿気や熱に対する耐久性が低いため、有機層を封止する構造とすることにより、有機発光素子の動作の信頼性の向上を図っている。
【０００４】特開平１０−１２３７７号公報あるいは、「ＳＩＤ99 DIGEST 」( ｐｐ376 〜379 ）には、ウエットプロセスにより製造される有機発光素子を用いてフルカラーディスプレイを製造する際に、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のそれぞれの発光層をインクジェット法を用いて形成する方法が開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】インクジェット法などを用いたウエットプロセスで有機発光素子を製造する際の問題点は、例えば、図１１に示すように、隔壁４の隅部まで有機層３が行き渡らなかったり、有機層３中に気泡１００が混入したりすること、さらに、図１２の（ａ）に示すように、有機層３表面の周縁部分に凹部が形成されたり、図１２の（ｂ）に示すように、中央部分が盛り上がったりして平坦な有機層３が形成されないことである。このような有機層の不均一性は、画素間のクロストークを招き、非発光部や発光のムラを生じる。したがって有機発光素子としての信頼性やディスプレイとしての表示品位を低下させる。
【０００６】この発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、高い信頼性と高い表示品位を備えた有機発光素子を製造する方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この発明によれば、隔壁で囲まれた有機層を陰陽両電極間に挟持する有機発光素子を製造するに際し、電極上に形成された隔壁の内側に有機層形成用塗液を注入し、次いで注入された前記塗液を揺動する工程を含むことを特徴とする有機発光素子の製造方法が提供される。
【０００８】すなわち、有機発光素子を製造する際、電極上に形成された隔壁の内側に有機層形成用塗液（以下、「塗液」と称する）を注入（塗布）する工程を含む場合に、注入された塗液を揺動する工程を加えることにより、注入された塗液中に生じた気泡を除去し、画素の隅々にまで塗液を行き渡らせ、形成される有機層を平坦化することができる。よって、画素間のクロストークを防止し、非発光部や発光ムラの発生を抑えることができるので、動作時の高い信頼性と高い表示品位を備えた有機発光素子を製造することができる。
【０００９】この発明における塗液とは、隔壁の内側に注入（塗布）された後、乾燥・固化して有機層を形成する有機材料液を意味する。この発明における「塗液を揺動する」工程とは、電極上に形成された隔壁の内側に注入された塗液のみを直接的に揺動する工程、あるいは電極上に形成された隔壁の内側に注入された塗液を基板、電極および隔壁ごと揺動し、それによって前記の有機層形成用塗液を間接的に揺動する工程を意味する。塗液を揺動する強さは、この発明の効果を保証する程度であれば特に限定されるものではなく、また注入された塗液を全体にわたって隈なく揺動させることは必ずしも必要ではない。ただし、注入された塗液が乾燥しきる前に揺動する必要がある。
【００１０】塗液を揺動する方法としては、往復振とう、旋回振とう、傾斜揺動が挙げられる。この発明において、往復振とうは往復動による揺動を、旋回振とうは回転と上下動による揺動を、傾斜揺動は隔壁の内側に注入された塗液の一端側を上下動させる揺動、あるいは両端側を交互に上下動させる揺動をそれぞれ意味する。また、塗液を揺動する揺動発生源としてミキサーまたは超音波発振器を用いることもできる。
【００１１】塗液の揺動は、注入された塗液を移動させながら、例えば、隔壁の内側に注入された塗液を基板ごと、次の加工工程へ移動させる工程の中で行うこともできる。 塗液が、２０℃での蒸気圧が５０ｍｍＨｇを超えない溶媒を含んでおれば、塗液の乾燥を抑え、塗液の注入手段における塗液の目詰まりを防止できる。塗液はインクジェット法またはノズル噴射法もしくは凸版印刷法により隔壁の内側に注入することができる。インクジェット法は、ピエゾ振動子などを用いて液滴を口部から吐出させる方法であって、吐出液量の精密な制御が可能である点で好ましい。ノズル噴射法は、微細な口径を有するノズルあるいはニードルから塗液を吐出させる方法であって、吐出機構が簡略化できる点で好ましい。凸版印刷法では、大面積への注入が容易でかつ素早く行うことができる点で好ましい。
【００１２】一度に注入される塗液の体積が、塗液が注入される隔壁の内側部分の体積よりも小さくなるよう設定することにより、注入された塗液が揺動などにより隣接する隔壁の内側部分（画素部分）に混入するのを防止できる。有機層形成用塗液が注入される隔壁の隅部が、角を取られてなるよう構成することにより、塗液の揺動が隔壁の隅部にも容易に伝播され、各画素部分において塗液が偏りなく揺動される。
【００１３】この発明による有機発光素子の製造方法を用いて製造される有機発光ディスプレイ装置としては、様々な表示装置における文字あるいは画像表示装置、パイロットランプなどの表示灯が挙げられる。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、図１から図５を参照して、この発明の有機発光素子の製造方法の実施の形態を説明するが、この実施の形態によってこの発明が限定されるものではない。図１は、この発明の有機発光素子の基本的な構造を示す。
【００１５】図１において、有機発光素子１０は、基板１、第一電極２（例えば、陽極）、有機層３、第二電極５（例えば、陰極）および封止用の基板６が、この順に積層されてなり、有機層３が隔壁４によって区画形成され、少なくとも１つの画素（ピクセル）を形成する。
【００１６】基板１としては、石英基板、ガラス基板、あるいはエポキシ系もしくはアクリル系の樹脂等の高分子材料からなるプラスチック基板等が使用されるが、従来の有機発光素子に使用されているものであれば、特に限定されるものではない。基板１および６は、有機発光素子１０を支持および／または封止し、少なくとも第一電極２あるいは第二電極５のいずれかの片側に配設される。基板１および６により、外気中の水分や酸素が有機層３に侵入するのを防ぐだけでなく、電圧印加時に発生するジュール熱を拡散することにより有機層３が劣化するのを抑えることができる。なお、基板１および６に、例えば、偏光板、ブラックマトリックスなどを組み合わせることによりコントラストを向上させることができる。
【００１７】第一電極２は、第二電極５とともに陰陽両極を形成する電極対の一方であり、透明性導電性材料であることが好ましい。基板１および第一電極２が透明である場合は、有機層３からの発光が基板１側から出射されるので、発光効率を高めるためには、第二電極５が反射電極であること、あるいは第二電極５の有機層３と隣接しない側に反射膜を有することが好ましい。逆に、第二電極５を透明材料で構成して、有機層３からの発光を第二電極５側から出射させることもできる。この場合には、第一電極２が反射電極であること、基板１が反射基板であること、あるいは第一電極２と基板１との間に反射膜を有することが好ましい。
【００１８】透明電極としては、ＣｕＩ、ＩＴＯ、ＳｎＯ2 、ＺｎＯ、ＣｕＡｌＯ2 等が例示され、あるいは導電性有機薄膜、例えば、ポリアニリン薄膜、ポリチオフェン薄膜からなるものが好ましい。また、反射電極としては、アルミニウム、カルシウム等の金属、マグネシウム−銀、リチウム−アルミニウム等の合金、マグネシウム／銀等の金属同士の積層膜、フッ化リチウム／アルミニウム等の絶縁体と金属との積層膜等が使用される。
【００１９】有機層３は、少なくとも有機材料を含み、有機材料は低分子のみ、高分子のみ、あるいは高分子と低分子からなる公知の有機発光素子用材料を用いることができる。有機層３を形成するための好ましい材料のうち、低分子材料としては、トリフェニルアミン化合物やクマリン誘導体、ブタジエン誘導体、キナクリドン誘導体、スチリルアリーレン誘導体、ペリレン誘導体、オキサゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、チアゾール誘導体、ベンズオキサゾール誘導体、金属錯体類などが挙げられる。また、高分子材料としては、ポリビニルカルバゾール（ＰＶＫ）やポリパラフェニレンビニレン誘導体、ポリチオフェン誘導体、ポリトリフェニルアミン化合物、ポリフルオレン誘導体などが挙げられるが、これらに限定されない。
【００２０】塗液は、有機層形成用材料が溶解あるいは分散されてなる。塗液が揺動する工程の開始前に乾燥したり、ノズル、ニードル、インクジェットヘッドなどの塗布装置の目詰まりを防止するために、低蒸気圧の溶媒、具体的には２０℃における蒸気圧が５０ｍｍＨｇ以下、より好ましくは１０ｍｍＨｇ以下の低蒸気圧の溶媒が用いられる。また、塗液には、ｐＨ調整剤や粘度調整剤などの添加剤が添加されていてもよい。
【００２１】前記の溶媒としては、従来の溶媒を用いることができるが、これらの溶媒中には、低蒸気圧の溶剤、例えばエチレングリコール、プロピレングリコール、トリエチレングリコール、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコールモノエチルエーテル、グリセリン、ホルムアミド、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、シクロヘキサン、１−プロパノール、オクタン、ノナン、デカン等が含まれることが好ましい。また、トルエン、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）、キシレン、ニトロベンゼン、ジエチルベンゼン、トリメチルベンゼン、あるいは水が前記溶媒として挙げられる。
【００２２】有機層３は、必要に応じて、単層あるいは積層とすることができ、そのうちの少なくとも１層をウエットプロセスにて成膜する場合、有機層３は隔壁４内に注入された塗液が固化して形成される。有機層３の構成としては、例えば、第一電極／キャリア輸送性発光層／第二電極、または第一電極／ホール輸送層／電子輸送性発光層／第二電極、あるいは第一電極／ホール輸送層／発光層／電子輸送層／第二電極などの構造が挙げられる。
【００２３】隔壁４は、両電極２、５間のリークやクロストークの防止、画素間の有機材料の混合の防止を図るとともに、塗液揺動時の有機材料の混合を防ぐブロック膜としてあるいはフォトマスク蒸着時の基台として機能し、その大きさ、形状は特に限定されるものではない。隔壁４は、その一部が電極の一部と接していてもよいし、隔壁４が電極の一部を完全に囲う形状であってもよい。また、隔壁４は、その機能に応じて材料の種類やその数あるいは形状を変えることが好ましく、単層あるいは多層からなる構成とすることができる。
【００２４】これらの隔壁４は、有機、無機いずれの材料も使用することができるが、後記の塗液に対して溶解、変形あるいは変質し難い性質を有する材料からなるものが好ましい。これは、隔壁４の溶解、変形、変質等により、有機層３にダメージを与えたり、画素のサイズが変化して、例えば収縮あるいは膨張して、ディスプレイとしての表示品位及び信頼性が低下するのを防止するためである。
【００２５】隔壁４を形成するための好ましい材料としては、例えば、ＳｉＯ2 やＳｉＮｘ、Ａｌ2 ０3 、イミド系高分子材料、ポジ型またはネガ型レジスト材料などが挙げられる。また、単純マトリックス型ディスプレイを作製するにあたり、隔壁４を形成後、第二電極５を蒸着法で形成する場合、隔壁４をオーバーハング状、すなわち、逆テーパー型やＴ字型とすることにより、電極形成と同時に電極のパターニングができる。
【００２６】隔壁４は、塗液が隔壁４の内側の形状に従って固化し、有機層３を形成するので、画素は隔壁４の形状によって決定される。図２の（ａ）〜（ｅ）は、各画素を形成する隔壁４の隅部４１の形状の一例を示す（４１ａ〜４１ｅ）水平断面図である。隅部４１の形状としては、４１ａのように単に直角に形成されたもの、４１ｂのように中心に向かって凹状をなす曲線で「角取り」されたもの、あるいは４１ｃのように中心に向かって凸状をなす曲線で「角取り」されたものであってもよい。さらに、４１ｄおよび４１ｅのように、直線で「角取り」されたものであってもよい。また、四隅の各隅部４１の「角取り」をそれぞれ異なる大きさにしてもよいし、あるいはそれぞれ異なる形状にしてもよい。
【００２７】上記のように「角取り」された隔壁４では、注入された塗液が隔壁４の隅部に隙間なく行き渡るとともに、塗液の揺動工程を経て形成される有機層３におけるムラの発生を防ぐ点から好ましい形態である。隔壁４を作製する場合、所望の形状の隅部４１を有する隔壁４のフォトマスクを準備し、レジスト膜を形成した後、このフォトマスクを用いてエッチングを行い、所望の形状の隅部４１を有する隔壁４を形成することができる。
【００２８】この発明の有機発光素子１０は、基板１上に第一電極２が形成され、次いで、隔壁４が第一電極２上に形成された後、隔壁４の内部に塗液が注入され、注入された塗液が固化して有機層３が形成される。さらに、有機層３の上に第二電極５および基板１が形成される。
【００２９】図３、図４および図５に基づいて、この発明の有機発光素子の製造方法の具体例を説明する。なお、図３、図４および図５の各（ａ）図は塗液の注入工程を、各（ｂ）図は塗液の揺動工程を、各（ｃ）図は製造された有機発光素子１０を、それぞれ示す。まず、基板１上に公知の方法で第一電極２を形成しパターニングを行う。第一電極２のパターニングによって決定される各画素のサイズは同一基板内においても同じである必要はなく、必要に応じて大きさ、形状を変えてもよい。
【００３０】次に、隔壁４を公知の方法、例えば真空蒸着法、スパッタ法、フォトリソグラフィー法で形成する。さらに、隔壁４のパターニングをシャドーマスク法、フォトリソグラフィー法、印刷法など公知の方法を用いて形成する。
【００３１】次に、隔壁４の内側に有機層３を成膜するが、有機層３を成膜する前に、有機層３と第一電極２との密着性の向上を図り基板１を洗浄するために、ＵＶ洗浄、ＵＶ−オゾン洗浄や酸素プラズマ処理など公知の基板前処理を行うことが好ましい。これらの基板前処理工程は、有機層３を形成する直前、具体的には有機層形成用塗液の注入開始前５時間以内、より好ましくは２時間以内に行われる。基板前処理工程における、ＵＶの波長、処理時間あるいは使用されるガスの流量等は特に限定されない。
【００３２】続いて、形成された隔壁４の内側に有機層３を形成する。有機層３の成膜は、有機層３中の少なくとも１層をウエットプロセスにて製造するが、公知の蒸着法やスパッタ法などの乾式による成膜とを組み合わせて行っていてもよい。前記のウエットプロセスは、例えば、スピンコート法や印刷法、ノズルまたはニードルによる塗布、インクジェット法などが挙げられ、公知の塗液注入装置７を用いて塗液３ａが塗布される（図３、図４R>４および図５の各（ａ）図を参照）。有機層３の作製時における気圧および温度は特に限定されず、加温下、あるいは加圧もしくは減圧下であってもよい。複数層からなる有機層３をウエットプロセスにて成膜する場合には、一層目を塗布、揺動、乾燥した後に２層目を形成してもよい。
【００３３】塗液３ａの塗布の際、一画素部分に一度に注入される塗液３ａの体積は、塗液３ａが注入される隔壁の内側部分の体積よりも小さい。すなわち、隔壁４により囲まれた画素部分に塗液３ａを一度だけ塗布するならば、一回に注入される塗液３ａの量を隔壁４により囲まれた画素部分の体積よりも小さくし、複数回に分けて塗布するならば、注入した塗液３ａの総量が隔壁４により囲まれた画素部分の体積よりも小さくなるようにする。これにより、塗液３ａの注入時または塗液３ａの揺動時に塗液３ａが隣接する画素部分に混入するのを防止できる。
【００３４】塗液３ａの画素部分への塗布は、塗液３ａの所定量を一度に塗布してもよいし、複数回に分けて塗布してもよいが、画素のサイズが大きいときは、複数回に分けて塗布することが好ましい。また、有機発光ディスプレイの製造に関しては、塗液３ａを注入するノズルは、各発光色で異なるノズルを用いることが好ましい。また、同一の発光色の塗液３ａを注入する場合には１つのノズルでもよいが、製造効率を上げるためには複数のノズルを用いることが好ましい。塗液３ａの吐出方式は、製造する有機発光ディスプレイの発光色の配置により決定されるが、コンティニアスタイプでもよいし、オンデマンドタイプでもよい。また、熱による有機発光材料の変質あるいは電荷輸送材料の溶解もしくは分散した液の変質を防止する点から、ピエゾ方式による塗液３ａの吐出が好ましい。この発明では、塗液３ａの注入後に、注入された塗液の揺動を行うため、ノズル、ニードル、インクジェットヘッド等の塗液注入口部の大きさあるいは形状を大小さまざまな大きさの画素に対応して変えなくても、１つあるいは少数の塗液注入口部を用いて、隅々まで均一な有機層３を形成することができる。
【００３５】次いで、図３、図４および図５の各（ｂ）図に示すように、塗液３ａが隔壁４の内部に注入された基板１を揺動する（以下、「基板１の揺動」と称する）。基板１の揺動により、塗液３ａ中に生じた気泡が除去され、有機層３が平坦化されるとともに画素の隅々まで塗液３ａが行き渡るので、有機層３のムラやリークを防ぐことができる。
【００３６】図３の（ｂ）図は、旋回による基板１の揺動を示す。揺動装置８としては、公知のミニウェーブが挙げられる。この揺動装置８は、回転数が２０００ｒｐｍ以下、傾斜角θが６０°以下であるのが好ましい。図４R>４の（ｂ）図は、水平および上下方向における往復動による基板１の揺動を示す。揺動装置８としては、公知の振盪機が挙げられる。揺動装置８は、振盪数が１００回／分以下であるのが好ましい。図５の（ｂ）図は、旋回と移動による基板１の揺動を示す。この実施の形態では、まず揺動装置８として公知のミニウェーブを用いて基板１を旋回させた後〔（ｂ1 ）図〕、公知の基板搬送手段２１に載せて、例えば乾燥槽（図示せず）へと移動され〔（ｂ2 ）図〕、この移動の際の基板搬送手段による揺動が塗液３ａに付加される。これらの揺動方法は、それぞれ単独でまたは組み合わせて行ってもよい。
【００３７】この発明では、図示しないミキサーあるいは超音波発信器を用いて、塗液３ａのみを直接揺動することもできる。これらの塗液３ａのみを直接揺動する装置は、その機構が簡略化される点で好ましい形態である。
【００３８】これらの揺動装置による揺動工程は、塗液３ａの塗布直後、すなわち、最初に塗布した塗液３ａが乾燥または固化するまでに行うことが好ましい。塗液３ａの塗布および揺動は、数画素、色毎あるいは同一有機材料毎にまとめて行ってもよい。また、揺動時に塗液３ａが隣接する画素間で混ざり合うのを避けるために、旋回振とうでは振盪数を１００回／分以下、回転数を２０００ｒｐｍ以下、傾斜角（θ）を６０°以下とするのが好ましい。
【００３９】揺動時間は、特に限定されないが、塗液３ａが乾燥する前に揺動作業を終了することが好ましく、有機発光素子の作製時間を短縮するために１時間以内とするのが好ましい。揺動工程は、酸素、水分の影響を減らすため、不活性ガス雰囲気下で行うことが好ましく、特に乾燥窒素下で行うことがより好ましい。また、揺動工程は、減圧下、大気圧下、加圧下のいずれで行ってもよい。揺動時における雰囲気温度は特に限定されない。
【００４０】続いて、第二電極５を形成する。第二電極５の形成は、真空蒸着法やスパッタ法、スクリーン印刷法、塗布法など公知の方法にて行われる。次いで、基板６で第二電極５の上部の封止を行う。基板６は、図３の（ｃ）図に示すように、基板１と同様の平板状であってもよいし、図４の（ｃ）図に示すように、第一電極２、有機層３、隔壁４を囲むように逆凹状であってもよい。基板６の形成により、有機発光素子１０が製造される。なお、上記製造工程では、第一電極２側から有機発光素子１０の製造を行ったが、第二電極５側から有機発光素子１０の製造を行ってもよい。
【００４１】次に、図６の平面図を参照しながら有機発光素子を複数配置して有機発光ディスプレイを形成するための有機層３の配置について説明する。有機層３には、赤色（Ｒ）発光画素１１、緑色（Ｇ）発光画素１２及び青色（Ｂ）発光画素１３の３種類があり、本発明の有機発光ディスプレイとしての有機ＬＥＤディスプレイ２０は、これら３種類の有機層３を所定の配置パターンで、あるいはランダムパターンで、マトリックス状に配置して構成される。
【００４２】図６（ａ）は、上記した各色の発光画素が隔壁４の短辺で隣接したストライプ状に配列されてなる〔ストライプ配列〕。図６（ｂ）は、上記した各色の発光画素が隔壁４の角で隣接してモザイク状に配列されてなる〔モザイク配列〕。図６（ｃ）は、有機層３（隔壁４）が蛇行し、かつ上記した各色の発光画素が千鳥状に配列されてなる〔デルタ配列〕。さらに、有機ＬＥＤディスプレイ２０としては、図６（ｄ）に示すように上記した各色の発光画素が規則的に配列されたもの〔スクウェア配列〕あるいは、図６（ｅ）に示すように上記した各色の発光画素が長いストライプ状に配列されてなる〔長いストライプ配列〕も例示される。これらの発光画素の配列において、赤色（Ｒ）発光画素１１、緑色（Ｇ）発光画素１２及び青色（Ｂ）発光画素１３の配列数は、必ずしも、１：１：１の比でなくともよい。また、各画素の面積は、同一であってもよいし、各画素で異なっていてもよい。また、３種類（３色）でなく、１種類（１色）であってもよい。
【００４３】上記の画素の形状は、隔壁作製時に隔壁を所望の形に形成することで形成可能であり、この隔壁の形成方法は、特に限定されないが、例えば、フォトリソグラフィー法により隔壁を形成する際に、露光条件、フォトマスクの形状、ベーク温度、ベーク時間等の条件を適切に制御して作製することが可能であり、また、所望の隔壁の形状の溝が堀られた型を基板に密着させ、形成された空間に隔壁形成用の液状の原料を染み込ませ、充填した後に固定化させることで作製することも可能である。
【００４４】次に、図７及び図８の平面図を参照しながら各画素に対応した第１電極２どうしと第２電極５どうしの接続方法について説明する。本発明の有機ＬＥＤディスプレイ２０は、図７に示すように、有機層３を挟持する第１電極２と第２電極５が共通の基板１上で互いに直交する斜行ストライプ状の電極構成としてもよい。また、図８に示すように、第１電極２あるいは第２電極５が、所定のソースバスライン１５及びゲートバスライン１４で接続される薄膜トランジスタ１６（ＴＦＴ）を介して第２電極５あるいは第１電極２に接続していてもよい。
【００４５】
【実施例】以下、実施の形態の具体例を示すが、これらの実施例により本発明が限定されるものではない。
実施例１まず、１．１ｍｍの膜厚を有するガラス基板１上に、フォトリソグラフィー法にてストライプ形状にパターニングを行ったＩＴＯ（膜厚１６００Å、幅１２０μｍ）を第一電極２とし、その上に、隔壁４を公知のフォトリソグラフィー法にて形成した。このとき、隔壁４は、ＯＭＲ−８３（東京応化製）にて作製した。隔壁４は前記のＩＴＯ電極を囲む形状とし、画素のサイズは１００μｍ×３００μｍ、隔壁４の高さは１μｍとした。続いて、基板１に対してＵＶ−オゾン洗浄を１５分間行った後、ポリパラフェニレンビニレン（ＰＰＶ）前駆体を塗液３ａとして市販のインクジェットプリンターを用いてすべての画素部分に塗布した。このときに用いた塗液３ａの溶媒は、水：メタノール＝９５：５であり、２０℃における蒸気圧は３０ｍｍＨｇであった。また、一画素部分に塗布した塗液３ａは、２０ｐＬ（ピコリットル）であった。
【００４６】次いで、ミニウェーブを用いて基板１を揺動した。基板１の揺動の条件は、旋回振とうを３０ｒｐｍ、傾斜角１５°、揺動時間１０分であった。 続いて、基板１を窒素気流下で１５０℃、８時間の加熱乾燥を行うことにより、有機層３としてのＰＰＶ膜（膜厚１５００Å）を形成した。次に、第二電極５としてＡｌを真空蒸着法を用いて膜厚２０００Åで成膜し、有機発光素子１０を製造した。この有機発光素子１０では、ＰＰＶからの発光が１００ｃｄ／ｍ2 であった。また、発光ムラは見られず、均一な発光がすべての画素について観察された。なお、基板１を揺動して形成された有機発光素子１０では、図９に示すように、隔壁４の隅部４１まで有機層３が充塞されており、また、その有機層３の表面は図１０に示すように、平坦なものであった。
【００４７】実施例２前記の実施例１では、基板１の揺動を塗液３ａの塗布直後だけ行い、塗液３ａの加熱乾燥時には揺動を停止させたが、実施例２では、塗液３ａの乾燥中においても揺動を続けた。これ以外の工程は、実施例１と同様とした。基板１の揺動の条件は実施例１と同様であり、したがって揺動時間は８時間であった。形成された有機発光素子１０では、ＰＰＶからの発光が１００ｃｄ／ｍ2 であった。また、発光ムラは見られず、均一な発光がすべての画素について観察され、実施例１と比べ何ら遜色は見られなかった。
【００４８】〔比較例１〕基板１の揺動工程を一切行わずに、それ以外はすべて実施例１と同様の条件で有機発光素子を形成した。この有機発光素子では、ＰＰＶからの発光が７０ｃｄ／ｍ2 であった。また、画素全体が発光していない素子もあり、均一性に欠けていた。
【００４９】実施例３まず、１．１ｍｍの膜厚を有するガラス基板１上に、フォトリソグラフィー法にてストライプ形状にパターニングを行ったＩＴＯ（膜厚１６００Å、幅１２０μｍ）を第一電極２とし、その上に、隔壁４を公知のフォトリソグラフィー法にて形成した。このとき隔壁４は、ＩＴＯを囲む形状とし、その高さは１μｍとした。画素のサイズは、平面形状が１００μｍ×３００μｍと１００μｍ×１００μｍのものとを同一面内に交互に作製した。次いで、基板１に対してＵＶ−オゾン洗浄を１５分間行った後、市販のインクジェットプリンターを用いて、ホール輸送性発光層としてポリビニルカルバゾール（ＰＶＫ）にクマリン６（５ｗｔ％）を分散したトルエン溶液を塗液３ａとして、前記の２つのサイズのすべての画素部分に塗布した。一画素部分に塗布した塗液３ａは、各画素の体積よりも小さく、その量は８〜２０ｐＬ（ピコリットル）であった。
【００５０】次いで、基板１を振とう機を用いて揺動した。基板１の揺動は、振とう数１０回／分、振幅６０ｍｍ、揺動時間１０分で行った。次いで、基板１を窒素気流下で８０℃で２時間加熱乾燥することにより、有機層３としてのＰＶＫ膜（膜厚１０００Å）を形成した。次に、真空蒸着法を用いて第二電極５を蒸着した。第二電極５は、Ｍｇ：Ａｇの共蒸着膜を２０００Å、保護膜としてＡｇを１０００Åの各膜厚で形成した。製造された有機発光素子１０では、クマリン６に由来する発光が８００ｃｄ／ｍ2 得られた。また、発光する画素のサイズを変えていてもすべての画素が均一に発光し、発光ムラは観察されなかった。
【００５１】実施例４まず、１．１ｍｍの膜厚を有するガラス基板１上に、フォトリソグラフィー法にてストライプ形状にパターニングを行ったＩＴＯ（膜厚１６００Å、幅１２０μｍ）を第一電極２とし、その上に、隔壁４を公知のフォトリソグラフィー法にて形成した。このとき隔壁４は、ＩＴＯを囲む形状とし、その高さは１μｍとした。画素のサイズは、平面形状が１００μｍ×３００μｍと１００μｍ×１００μｍのものとを同一面内に交互に作製した。次いで、基板１に対してＵＶ−オゾン洗浄を１５分間行った後、市販のインクジェットプリンターを用いて、緑色発光層としてポリビニルカルバゾール（ＰＶＫ）にクマリン６（５ｗｔ％）を分散したトルエン溶液を塗液３ａとして、前記の１００μｍ×３００μｍのサイズのすべての画素部分に塗布した。一画素部分に塗布した塗液３ａは、各画素の体積よりも小さく、その量は２０ｐＬ（ピコリットル）であった。
【００５２】次いで、ミニウェーブを用いて基板１を揺動した。基板１の揺動の条件は、旋回振とうを３０ｒｐｍ、傾斜角１５°、揺動時間１０分であった。次いで、基板１を８０℃で２時間乾燥した後、市販のインクジェットプリンターを用いて、赤色発光層としてＰＶＫにＤＣＭ（５ｗｔ％）を分散したトルエン溶液を塗液３ａとして、前記の１００μｍ×１００μｍのサイズのすべての画素部分に塗布した。また、一画素部分に塗布した塗液３ａは、各画素の体積よりも小さく、その量は８ｐＬ（ピコリットル）であった。
【００５３】次に、真空蒸着法を用いて第二電極５を蒸着した。第二電極５は、Ｍｇ：Ａｇの共蒸着膜を２０００Å、保護膜としてＡｇを１０００Åの各膜厚で形成した。製造された有機発光素子１０では、クマリン６に由来する発光が８００ｃｄ／ｍ2 、ＤＣＭに由来する発光が３００ｃｄ／ｍ2 それぞれ得られた。それぞれの画素は、均一に発光が行われており、発光ムラは観察されなかった。また、発光色の混合も観察されなかった。
【００５４】実施例５実施例５では、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）を塗液３ａとして用いた。これ以外の条件および工程は、実施例４と同様とした。有機層３の膜厚は、１０００Åであった。 作製された有機発光素子１０では、２つのサイズの各画素から、クマリン６に由来する発光が８００ｃｄ／ｍ2 得られた。また、基板１内および画素内において発光ムラは観察されず、実施例４と比較して何ら遜色のないものであった。
【００５５】〔比較例２〕基板１の揺動を一切行わずに、それ以外はすべて実施例４と同様の条件で有機発光素子を形成した。この有機発光素子では、クマリン６に由来する発光が得られたものの、画素により発光ムラが観察され均一なものとはならなかった。特に、隔壁４の幅が３００μｍの画素において発光ムラが顕著であった。この基板１の各画素を顕微鏡で観察すると、画素の隅において発光が行われていないことが確認された。
【００５６】〔比較例３〕ジクロロメタンを塗液３ａとして用い、それ以外はすべて実施例４と同様の条件で有機発光素子を形成した。ジクロロメタンの２０℃における蒸気圧は３５６ｍｍＨｇであった。また、有機層３の膜厚は１０００Åであった。この有機発光素子では、クマリン６に由来する発光が得られたものの、画素により発光ムラが観察され均一なものとはならなかった。特に、隔壁４の幅が３００μｍの画素において発光ムラが顕著であり、特に先に塗布した画素（緑色発光層）において顕著であった。
【００５７】実施例６まず、１．１ｍｍの膜厚を有するガラス基板１上に、フォトリソグラフィー法にてストライプ形状にパターニングを行ったＩＴＯ（膜厚１６００Å、幅１２０μｍ）を第一電極２とし、その上に、隔壁４を公知のフォトリソグラフィー法にて形成した。このとき隔壁４はＩＴＯを囲む形状とし、その高さは１μｍとした。画素のサイズは、平面形状が１００μｍ×３００μｍのものを作製した。次いで、基板１に対してＵＶ−オゾン洗浄を１５分間行った後、ホール注入層として銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）を真空蒸着法にて１００Å成膜した後、市販のインクジェットプリンターを用いて、ホール輸送性発光層としてポリビニルカルバゾール（ＰＶＫ）にクマリン６（５ｗｔ％）を分散したトルエン溶液を塗液３ａとして、前記のすべての画素部分に塗布した。一画素部分に塗布した塗液３ａは、２０ｐＬ（ピコリットル）であった。
【００５８】次いで、ミニウェーブを用いて基板１を揺動した。基板１の揺動は、旋回振とう３０ｒｐｍ、傾斜角１５°、揺動時間１５分で行った。次いで、基板１を窒素気流下、８０℃で２時間加熱乾燥して、有機層３としてのＰＶＫ膜（膜厚１０００Å）を形成した。次に、真空蒸着法を用いて第二電極５を蒸着した。第二電極５は、Ｍｇ：Ａｇの共蒸着膜を２０００Å、保護膜としてＡｇを１０００Åの各膜厚で形成した。製造された有機発光素子１０では、クマリン６に由来する発光が９００ｃｄ／ｍ2 得られた。また、発光ムラは観察されず、基板１全体から均一な発光が得られた。
【００５９】実施例７まず、１．１ｍｍの膜厚を有するガラス基板１上に、フォトリソグラフィー法にてストライプ形状にパターニングを行ったＩＴＯ（膜厚１６００Å、幅１２０μｍ）を第一電極２とし、その上に、隔壁４を公知のフォトリソグラフィー法にて形成した。このとき隔壁４は、ＩＴＯを囲む形状とし、その高さは１μｍとした。画素のサイズは、平面形状が１００μｍ×３００μｍのものを作製した。
【００６０】次いで、基板１に対してＵＶ−オゾン洗浄を１５分間行った後、市販のインクジェットプリンターを用いて、ホール注入層として４，４’，４''−トリス｛Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ｝トリフェニルアミン（ＭＴＤＡＴＡ）を３００Åの膜厚で成膜し、次いで、ミニウェーブを用いて基板１を揺動した。基板１の揺動は、旋回振とう３０ｒｐｍ、傾斜角１５°、揺動時間１０分で行った。
【００６１】次いで、基板１を真空蒸着機にセットし、真空蒸着法を用いて、Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ビス−（α−ナフチル）−（１，１’−ビフェニル）−４，４’−ジアミン（α−ＮＰＤ）を４００Åの膜厚で蒸着し、続いて、トリス（８−ヒドロキシキノリン）アルミニウム（Ａｌｑ）を６００Åの膜厚で蒸着した後、続いてＬｉＦを５Åの膜厚で蒸着した。また、一画素部分に塗布した塗液３ａは、８ｐＬ（ピコリットル）であった。
【００６２】次に、真空蒸着法を用いて第二電極５を蒸着した。第二電極５は、アルミニウムの蒸着膜を２０００Åの膜厚で形成した。製造された有機発光素子１０では、Ａｌｑに由来する発光が１２０００ｃｄ／ｍ2 得られた。また、発光ムラは観察されず、基板全体から均一な発光が得られた。
【００６３】実施例８まず、１．１ｍｍの膜厚を有するガラス基板１上に、フォトリソグラフィー法にてストライプ形状にパターニングを行ったＩＴＯ（膜厚１６００Å、幅２．１ｍｍ）を第一電極２とし、その上に隔壁４を公知のフォトリソグラフィー法にて形成した。このとき隔壁４はＩＴＯを囲む形状とし、その高さは１μｍとした。画素のサイズは、平面形状が２ｍｍ×２ｍｍのものを作製した。
【００６４】次いで、基板１に対してＵＶ−オゾン洗浄を１５分間行った後、市販のディスペンサーを用いて、ポリパラフェニレンビニレン（ＰＰＶ）前駆体（メタノール水混合溶媒）を塗液３ａとしてすべての画素部分に塗布した。また、一画素部分に塗布した塗液３ａは２００ｐＬ（ピコリットル）であった。次いで、振とう機を用いて基板１を揺動した。基板１の揺動は、振とう数１０回／分、振幅６０ｍｍ、揺動時間１５分で行った。
【００６５】続いて、基板１を窒素気流下、１５０℃で８時間加熱乾燥して、有機層３としてのＰＰＶ膜（膜厚１２００Å）を形成した。次に、第二電極５としてＡｌを真空蒸着法を用いて膜厚２０００Åで成膜し、有機発光素子１０を製造した。この有機発光素子１０では、１００ｃｄ／ｍ2 の発光が得られた。また、発光ムラは見られず、均一な発光がすべての画素について観察された。
【００６６】実施例９実施例９では、塗液３ａを揺動する発信源として市販の超音波ホモジナイザーを用いた。これ以外の条件および工程は、実施例８と同様とした。製造された有機発光素子１０では、１００ｃｄ／ｍ2 の発光が得られた。また発光ムラは見られず、均一な発光がすべての画素において観察され、実施例８と比べ何ら遜色のないものであった。
【００６７】実施例１０実施例１０では、一画素部分に塗布した塗液３ａの量を、１００ｐＬ（ピコリットル）としてすべての画素部分に塗布した。これ以外の条件および工程は、実施例１と同様とした。製造された有機発光素子１０では、塗液３ａの塗布時および揺動時に有機材料の混合が生じてしまった。そのため、画素により発光特性（発光量）に差が生じてしまった。
【００６８】実施例１１ガラス基板１（１．４ｍｍ）上に第一電極２としてＩＴＯをスパッタ法で成膜（２０００Å）した後、フォトリソグラフィー法を用いてストライプ状にパターニング（１２０μｍ）を行なった。続いて、隔壁４として感光性ポリイミド（膜厚１μｍ）でフォトリソグラフィー法を用いて１００μｍ×３００μｍの画素を作製した。続いて、インクジェット法によりホール輸送層としてＰＰＶ前駆体を塗布した後、ミニウエーブにて、加熱乾燥をしながら揺動した。揺動及び加熱乾燥条件は、旋回振盪３０ｒｐｍ、傾斜角２０°、温度１５０℃、揺動及び加熱乾燥時間８時間であった。これにより、５０ｎｍのＰＰＶ層が得られた。このときの塗液は、水：メタノール＝９５：５であった。また、塗布した塗液量は、２０ｐＬ（ピコリットル）であった。
【００６９】続いて、凸版印刷法により緑色発光層としてポリフルオレンを塗布し、加熱乾燥及び揺動を行なった。揺動及び加熱乾燥条件は、旋回振とう３０ｒｐｍ、傾斜角２０°、温度８０℃、揺動及び加熱乾燥時間３時間であった。これにより、５０ｎｍの緑色発光層が得られた。このときの塗液は、キシレンであった。同様に赤色発光層としてローダミン１０１を分散させたポリフルオレンを凸版印刷法により画素に塗布し、緑色発光層と同様に揺動、加熱乾燥を行なった。このときの塗液はキシレンであった。これにより５０ｎｍの赤色発光層が得られた。
【００７０】最後に、電子輸送性青色発光層としてポリジオクチルフルオレンをスピンコート法により青色発光電子輸送層を４５ｎｍ成膜した。次に、基板を真空蒸着機にセットし、第二電極５としてカルシウム（１００ｎｍ）、保護膜として銀（１００ｎｍ）をシャドーマスク法により成膜した。最後に封止用フィルムを真空圧着することにより封止を行なった。この基板に駆動用電源及び信号を入力したところ、動画表示が可能なフルカラーディスプレイが完成した。
【００７１】
【発明の効果】この発明では、有機発光素子を製造する際、電極上に形成された隔壁の内側に塗液を注入する工程を含む場合に、注入された有機層形成用塗液を揺動する工程を加えることにより、注入された塗液中に生じた気泡を除去し、画素の隅々まで塗液を行き渡らせ、形成される有機層を平坦化することができる。よって、画素間のクロストークを防止し、非発光部や発光ムラの発生を抑えることができるので、動作時の高い信頼性と高い表示品位を備えた有機発光素子を製造することができる。また、隔壁の内側に塗液を注入する際に、ノズル（ニードル）またはインクジェットヘッド等の塗液注入口部の大きさあるいは形状を変えることなく大小さまざまな大きさの画素に対応することができ、各画素部分の隅々まで均一な有機層を形成することができる。そのため、画素サイズや画素形状の異なる基板においても画素全体、基板全体から均一な発光を得ることができ、表示品位の優れたディスプレイを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による有機発光素子の縦断面図。
【図２】図１の隔壁隅部の形状を説明する水平断面図。
【図３】本発明による有機発光素子の製造方法の一つの実施形態を示す概略図。
【図４】本発明による有機発光素子の製造方法の他の実施形態を示す概略図。
【図５】本発明による有機発光素子の製造方法の他の実施形態を示す概略図。
【図６】本発明による有機発光ディスプレイの発光層の配置例を示す概略部分平面図。
【図７】本発明による有機発光ディスプレイの電極の構成例を示す概略部分平面図。
【図８】図７に対応する、本発明による有機発光ディスプレイの電極の他の構成例を示す概略部分平面図。
【図９】本発明の製造方法により形成された有機発光素子の有機層の水平断面図。
【図１０】本発明の製造方法により形成された有機発光素子の有機層の縦断面図。
【図１１】従来の製造方法により形成された有機発光素子の有機層の水平断面図。
【図１２】従来の製造方法により形成された有機発光素子の有機層の縦断面図。
【符号の説明】
１ 基板
２ 第１電極
３ 有機層
３ａ塗液
４ 隔壁
５ 第２電極
６ 封止用基板
７ 塗液注入装置
８ 揺動装置
９ 乾燥槽
１０ 有機発光素子
１１ 赤色発光画素
１２ 緑色発光画素
１３ 青色発光画素
１４ ゲートバスライン
１５ ソースバスライン
１６ 薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）
２０ 有機ＬＥＤディスプレイ（有機発光ディスプレイ）
２１ 基板搬送装置
４１ 隅部
１００ 気泡
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、有機発光素子の製造方法に関し、特にウエットプロセスを含む有機発光素子の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】有機発光素子は、電気信号に対する高速応答性を有し、自発光であるため視認性が高く、また有機材料を主たる原料としているために分子設計が幅広く行えるとともに多色化が容易であるという利点を有する。また、完全固体素子であるため、耐衝撃性に優れるとともに取り扱いが容易であるなどの優れた特性を有し、面光源やディスプレイあるいはプリンターの光源への応用が進められている。
【０００３】有機発光素子は、第一電極と第二電極に有機層が挟持された基本構成を有し、有機層の形成は、乾式法または湿式法が用いられる。中でも湿式法による有機層の形成は、素子の作製が容易なため注目されている。このような湿式法による素子の作製は、基板上に第一電極が形成され、次いで、隔壁が第一電極上に形成された後、隔壁の内部に塗液が注入され、注入された塗液が固化して有機層が形成される。さらに、有機層の上に第二電極が形成される。有機層を形成する有機材料は、一般に湿気や熱に対する耐久性が低いため、有機層を封止する構造とすることにより、有機発光素子の動作の信頼性の向上を図っている。
【０００４】特開平１０−１２３７７号公報あるいは、「ＳＩＤ99 DIGEST 」( ｐｐ376 〜379 ）には、ウエットプロセスにより製造される有機発光素子を用いてフルカラーディスプレイを製造する際に、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のそれぞれの発光層をインクジェット法を用いて形成する方法が開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】インクジェット法などを用いたウエットプロセスで有機発光素子を製造する際の問題点は、例えば、図１１に示すように、隔壁４の隅部まで有機層３が行き渡らなかったり、有機層３中に気泡１００が混入したりすること、さらに、図１２の（ａ）に示すように、有機層３表面の周縁部分に凹部が形成されたり、図１２の（ｂ）に示すように、中央部分が盛り上がったりして平坦な有機層３が形成されないことである。このような有機層の不均一性は、画素間のクロストークを招き、非発光部や発光のムラを生じる。したがって有機発光素子としての信頼性やディスプレイとしての表示品位を低下させる。
【０００６】この発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、高い信頼性と高い表示品位を備えた有機発光素子を製造する方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この発明によれば、隔壁で囲まれた有機層を陰陽両電極間に挟持する有機発光素子を製造するに際し、電極上に形成された隔壁の内側に有機層形成用塗液を注入し、次いで注入された前記塗液を揺動する工程を含むことを特徴とする有機発光素子の製造方法が提供される。
【０００８】すなわち、有機発光素子を製造する際、電極上に形成された隔壁の内側に有機層形成用塗液（以下、「塗液」と称する）を注入（塗布）する工程を含む場合に、注入された塗液を揺動する工程を加えることにより、注入された塗液中に生じた気泡を除去し、画素の隅々にまで塗液を行き渡らせ、形成される有機層を平坦化することができる。よって、画素間のクロストークを防止し、非発光部や発光ムラの発生を抑えることができるので、動作時の高い信頼性と高い表示品位を備えた有機発光素子を製造することができる。
【０００９】この発明における塗液とは、隔壁の内側に注入（塗布）された後、乾燥・固化して有機層を形成する有機材料液を意味する。この発明における「塗液を揺動する」工程とは、電極上に形成された隔壁の内側に注入された塗液のみを直接的に揺動する工程、あるいは電極上に形成された隔壁の内側に注入された塗液を基板、電極および隔壁ごと揺動し、それによって前記の有機層形成用塗液を間接的に揺動する工程を意味する。塗液を揺動する強さは、この発明の効果を保証する程度であれば特に限定されるものではなく、また注入された塗液を全体にわたって隈なく揺動させることは必ずしも必要ではない。ただし、注入された塗液が乾燥しきる前に揺動する必要がある。
【００１０】塗液を揺動する方法としては、往復振とう、旋回振とう、傾斜揺動が挙げられる。この発明において、往復振とうは往復動による揺動を、旋回振とうは回転と上下動による揺動を、傾斜揺動は隔壁の内側に注入された塗液の一端側を上下動させる揺動、あるいは両端側を交互に上下動させる揺動をそれぞれ意味する。また、塗液を揺動する揺動発生源としてミキサーまたは超音波発振器を用いることもできる。
【００１１】塗液の揺動は、注入された塗液を移動させながら、例えば、隔壁の内側に注入された塗液を基板ごと、次の加工工程へ移動させる工程の中で行うこともできる。 塗液が、２０℃での蒸気圧が５０ｍｍＨｇを超えない溶媒を含んでおれば、塗液の乾燥を抑え、塗液の注入手段における塗液の目詰まりを防止できる。塗液はインクジェット法またはノズル噴射法もしくは凸版印刷法により隔壁の内側に注入することができる。インクジェット法は、ピエゾ振動子などを用いて液滴を口部から吐出させる方法であって、吐出液量の精密な制御が可能である点で好ましい。ノズル噴射法は、微細な口径を有するノズルあるいはニードルから塗液を吐出させる方法であって、吐出機構が簡略化できる点で好ましい。凸版印刷法では、大面積への注入が容易でかつ素早く行うことができる点で好ましい。
【００１２】一度に注入される塗液の体積が、塗液が注入される隔壁の内側部分の体積よりも小さくなるよう設定することにより、注入された塗液が揺動などにより隣接する隔壁の内側部分（画素部分）に混入するのを防止できる。有機層形成用塗液が注入される隔壁の隅部が、角を取られてなるよう構成することにより、塗液の揺動が隔壁の隅部にも容易に伝播され、各画素部分において塗液が偏りなく揺動される。
【００１３】この発明による有機発光素子の製造方法を用いて製造される有機発光ディスプレイ装置としては、様々な表示装置における文字あるいは画像表示装置、パイロットランプなどの表示灯が挙げられる。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、図１から図５を参照して、この発明の有機発光素子の製造方法の実施の形態を説明するが、この実施の形態によってこの発明が限定されるものではない。図１は、この発明の有機発光素子の基本的な構造を示す。
【００１５】図１において、有機発光素子１０は、基板１、第一電極２（例えば、陽極）、有機層３、第二電極５（例えば、陰極）および封止用の基板６が、この順に積層されてなり、有機層３が隔壁４によって区画形成され、少なくとも１つの画素（ピクセル）を形成する。
【００１６】基板１としては、石英基板、ガラス基板、あるいはエポキシ系もしくはアクリル系の樹脂等の高分子材料からなるプラスチック基板等が使用されるが、従来の有機発光素子に使用されているものであれば、特に限定されるものではない。基板１および６は、有機発光素子１０を支持および／または封止し、少なくとも第一電極２あるいは第二電極５のいずれかの片側に配設される。基板１および６により、外気中の水分や酸素が有機層３に侵入するのを防ぐだけでなく、電圧印加時に発生するジュール熱を拡散することにより有機層３が劣化するのを抑えることができる。なお、基板１および６に、例えば、偏光板、ブラックマトリックスなどを組み合わせることによりコントラストを向上させることができる。
【００１７】第一電極２は、第二電極５とともに陰陽両極を形成する電極対の一方であり、透明性導電性材料であることが好ましい。基板１および第一電極２が透明である場合は、有機層３からの発光が基板１側から出射されるので、発光効率を高めるためには、第二電極５が反射電極であること、あるいは第二電極５の有機層３と隣接しない側に反射膜を有することが好ましい。逆に、第二電極５を透明材料で構成して、有機層３からの発光を第二電極５側から出射させることもできる。この場合には、第一電極２が反射電極であること、基板１が反射基板であること、あるいは第一電極２と基板１との間に反射膜を有することが好ましい。
【００１８】透明電極としては、ＣｕＩ、ＩＴＯ、ＳｎＯ2 、ＺｎＯ、ＣｕＡｌＯ2 等が例示され、あるいは導電性有機薄膜、例えば、ポリアニリン薄膜、ポリチオフェン薄膜からなるものが好ましい。また、反射電極としては、アルミニウム、カルシウム等の金属、マグネシウム−銀、リチウム−アルミニウム等の合金、マグネシウム／銀等の金属同士の積層膜、フッ化リチウム／アルミニウム等の絶縁体と金属との積層膜等が使用される。
【００１９】有機層３は、少なくとも有機材料を含み、有機材料は低分子のみ、高分子のみ、あるいは高分子と低分子からなる公知の有機発光素子用材料を用いることができる。有機層３を形成するための好ましい材料のうち、低分子材料としては、トリフェニルアミン化合物やクマリン誘導体、ブタジエン誘導体、キナクリドン誘導体、スチリルアリーレン誘導体、ペリレン誘導体、オキサゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、チアゾール誘導体、ベンズオキサゾール誘導体、金属錯体類などが挙げられる。また、高分子材料としては、ポリビニルカルバゾール（ＰＶＫ）やポリパラフェニレンビニレン誘導体、ポリチオフェン誘導体、ポリトリフェニルアミン化合物、ポリフルオレン誘導体などが挙げられるが、これらに限定されない。
【００２０】塗液は、有機層形成用材料が溶解あるいは分散されてなる。塗液が揺動する工程の開始前に乾燥したり、ノズル、ニードル、インクジェットヘッドなどの塗布装置の目詰まりを防止するために、低蒸気圧の溶媒、具体的には２０℃における蒸気圧が５０ｍｍＨｇ以下、より好ましくは１０ｍｍＨｇ以下の低蒸気圧の溶媒が用いられる。また、塗液には、ｐＨ調整剤や粘度調整剤などの添加剤が添加されていてもよい。
【００２１】前記の溶媒としては、従来の溶媒を用いることができるが、これらの溶媒中には、低蒸気圧の溶剤、例えばエチレングリコール、プロピレングリコール、トリエチレングリコール、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコールモノエチルエーテル、グリセリン、ホルムアミド、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、シクロヘキサン、１−プロパノール、オクタン、ノナン、デカン等が含まれることが好ましい。また、トルエン、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）、キシレン、ニトロベンゼン、ジエチルベンゼン、トリメチルベンゼン、あるいは水が前記溶媒として挙げられる。
【００２２】有機層３は、必要に応じて、単層あるいは積層とすることができ、そのうちの少なくとも１層をウエットプロセスにて成膜する場合、有機層３は隔壁４内に注入された塗液が固化して形成される。有機層３の構成としては、例えば、第一電極／キャリア輸送性発光層／第二電極、または第一電極／ホール輸送層／電子輸送性発光層／第二電極、あるいは第一電極／ホール輸送層／発光層／電子輸送層／第二電極などの構造が挙げられる。
【００２３】隔壁４は、両電極２、５間のリークやクロストークの防止、画素間の有機材料の混合の防止を図るとともに、塗液揺動時の有機材料の混合を防ぐブロック膜としてあるいはフォトマスク蒸着時の基台として機能し、その大きさ、形状は特に限定されるものではない。隔壁４は、その一部が電極の一部と接していてもよいし、隔壁４が電極の一部を完全に囲う形状であってもよい。また、隔壁４は、その機能に応じて材料の種類やその数あるいは形状を変えることが好ましく、単層あるいは多層からなる構成とすることができる。
【００２４】これらの隔壁４は、有機、無機いずれの材料も使用することができるが、後記の塗液に対して溶解、変形あるいは変質し難い性質を有する材料からなるものが好ましい。これは、隔壁４の溶解、変形、変質等により、有機層３にダメージを与えたり、画素のサイズが変化して、例えば収縮あるいは膨張して、ディスプレイとしての表示品位及び信頼性が低下するのを防止するためである。
【００２５】隔壁４を形成するための好ましい材料としては、例えば、ＳｉＯ2 やＳｉＮｘ、Ａｌ2 ０3 、イミド系高分子材料、ポジ型またはネガ型レジスト材料などが挙げられる。また、単純マトリックス型ディスプレイを作製するにあたり、隔壁４を形成後、第二電極５を蒸着法で形成する場合、隔壁４をオーバーハング状、すなわち、逆テーパー型やＴ字型とすることにより、電極形成と同時に電極のパターニングができる。
【００２６】隔壁４は、塗液が隔壁４の内側の形状に従って固化し、有機層３を形成するので、画素は隔壁４の形状によって決定される。図２の（ａ）〜（ｅ）は、各画素を形成する隔壁４の隅部４１の形状の一例を示す（４１ａ〜４１ｅ）水平断面図である。隅部４１の形状としては、４１ａのように単に直角に形成されたもの、４１ｂのように中心に向かって凹状をなす曲線で「角取り」されたもの、あるいは４１ｃのように中心に向かって凸状をなす曲線で「角取り」されたものであってもよい。さらに、４１ｄおよび４１ｅのように、直線で「角取り」されたものであってもよい。また、四隅の各隅部４１の「角取り」をそれぞれ異なる大きさにしてもよいし、あるいはそれぞれ異なる形状にしてもよい。
【００２７】上記のように「角取り」された隔壁４では、注入された塗液が隔壁４の隅部に隙間なく行き渡るとともに、塗液の揺動工程を経て形成される有機層３におけるムラの発生を防ぐ点から好ましい形態である。隔壁４を作製する場合、所望の形状の隅部４１を有する隔壁４のフォトマスクを準備し、レジスト膜を形成した後、このフォトマスクを用いてエッチングを行い、所望の形状の隅部４１を有する隔壁４を形成することができる。
【００２８】この発明の有機発光素子１０は、基板１上に第一電極２が形成され、次いで、隔壁４が第一電極２上に形成された後、隔壁４の内部に塗液が注入され、注入された塗液が固化して有機層３が形成される。さらに、有機層３の上に第二電極５および基板１が形成される。
【００２９】図３、図４および図５に基づいて、この発明の有機発光素子の製造方法の具体例を説明する。なお、図３、図４および図５の各（ａ）図は塗液の注入工程を、各（ｂ）図は塗液の揺動工程を、各（ｃ）図は製造された有機発光素子１０を、それぞれ示す。まず、基板１上に公知の方法で第一電極２を形成しパターニングを行う。第一電極２のパターニングによって決定される各画素のサイズは同一基板内においても同じである必要はなく、必要に応じて大きさ、形状を変えてもよい。
【００３０】次に、隔壁４を公知の方法、例えば真空蒸着法、スパッタ法、フォトリソグラフィー法で形成する。さらに、隔壁４のパターニングをシャドーマスク法、フォトリソグラフィー法、印刷法など公知の方法を用いて形成する。
【００３１】次に、隔壁４の内側に有機層３を成膜するが、有機層３を成膜する前に、有機層３と第一電極２との密着性の向上を図り基板１を洗浄するために、ＵＶ洗浄、ＵＶ−オゾン洗浄や酸素プラズマ処理など公知の基板前処理を行うことが好ましい。これらの基板前処理工程は、有機層３を形成する直前、具体的には有機層形成用塗液の注入開始前５時間以内、より好ましくは２時間以内に行われる。基板前処理工程における、ＵＶの波長、処理時間あるいは使用されるガスの流量等は特に限定されない。
【００３２】続いて、形成された隔壁４の内側に有機層３を形成する。有機層３の成膜は、有機層３中の少なくとも１層をウエットプロセスにて製造するが、公知の蒸着法やスパッタ法などの乾式による成膜とを組み合わせて行っていてもよい。前記のウエットプロセスは、例えば、スピンコート法や印刷法、ノズルまたはニードルによる塗布、インクジェット法などが挙げられ、公知の塗液注入装置７を用いて塗液３ａが塗布される（図３、図４R>４および図５の各（ａ）図を参照）。有機層３の作製時における気圧および温度は特に限定されず、加温下、あるいは加圧もしくは減圧下であってもよい。複数層からなる有機層３をウエットプロセスにて成膜する場合には、一層目を塗布、揺動、乾燥した後に２層目を形成してもよい。
【００３３】塗液３ａの塗布の際、一画素部分に一度に注入される塗液３ａの体積は、塗液３ａが注入される隔壁の内側部分の体積よりも小さい。すなわち、隔壁４により囲まれた画素部分に塗液３ａを一度だけ塗布するならば、一回に注入される塗液３ａの量を隔壁４により囲まれた画素部分の体積よりも小さくし、複数回に分けて塗布するならば、注入した塗液３ａの総量が隔壁４により囲まれた画素部分の体積よりも小さくなるようにする。これにより、塗液３ａの注入時または塗液３ａの揺動時に塗液３ａが隣接する画素部分に混入するのを防止できる。
【００３４】塗液３ａの画素部分への塗布は、塗液３ａの所定量を一度に塗布してもよいし、複数回に分けて塗布してもよいが、画素のサイズが大きいときは、複数回に分けて塗布することが好ましい。また、有機発光ディスプレイの製造に関しては、塗液３ａを注入するノズルは、各発光色で異なるノズルを用いることが好ましい。また、同一の発光色の塗液３ａを注入する場合には１つのノズルでもよいが、製造効率を上げるためには複数のノズルを用いることが好ましい。塗液３ａの吐出方式は、製造する有機発光ディスプレイの発光色の配置により決定されるが、コンティニアスタイプでもよいし、オンデマンドタイプでもよい。また、熱による有機発光材料の変質あるいは電荷輸送材料の溶解もしくは分散した液の変質を防止する点から、ピエゾ方式による塗液３ａの吐出が好ましい。この発明では、塗液３ａの注入後に、注入された塗液の揺動を行うため、ノズル、ニードル、インクジェットヘッド等の塗液注入口部の大きさあるいは形状を大小さまざまな大きさの画素に対応して変えなくても、１つあるいは少数の塗液注入口部を用いて、隅々まで均一な有機層３を形成することができる。
【００３５】次いで、図３、図４および図５の各（ｂ）図に示すように、塗液３ａが隔壁４の内部に注入された基板１を揺動する（以下、「基板１の揺動」と称する）。基板１の揺動により、塗液３ａ中に生じた気泡が除去され、有機層３が平坦化されるとともに画素の隅々まで塗液３ａが行き渡るので、有機層３のムラやリークを防ぐことができる。
【００３６】図３の（ｂ）図は、旋回による基板１の揺動を示す。揺動装置８としては、公知のミニウェーブが挙げられる。この揺動装置８は、回転数が２０００ｒｐｍ以下、傾斜角θが６０°以下であるのが好ましい。図４R>４の（ｂ）図は、水平および上下方向における往復動による基板１の揺動を示す。揺動装置８としては、公知の振盪機が挙げられる。揺動装置８は、振盪数が１００回／分以下であるのが好ましい。図５の（ｂ）図は、旋回と移動による基板１の揺動を示す。この実施の形態では、まず揺動装置８として公知のミニウェーブを用いて基板１を旋回させた後〔（ｂ1 ）図〕、公知の基板搬送手段２１に載せて、例えば乾燥槽（図示せず）へと移動され〔（ｂ2 ）図〕、この移動の際の基板搬送手段による揺動が塗液３ａに付加される。これらの揺動方法は、それぞれ単独でまたは組み合わせて行ってもよい。
【００３７】この発明では、図示しないミキサーあるいは超音波発信器を用いて、塗液３ａのみを直接揺動することもできる。これらの塗液３ａのみを直接揺動する装置は、その機構が簡略化される点で好ましい形態である。
【００３８】これらの揺動装置による揺動工程は、塗液３ａの塗布直後、すなわち、最初に塗布した塗液３ａが乾燥または固化するまでに行うことが好ましい。塗液３ａの塗布および揺動は、数画素、色毎あるいは同一有機材料毎にまとめて行ってもよい。また、揺動時に塗液３ａが隣接する画素間で混ざり合うのを避けるために、旋回振とうでは振盪数を１００回／分以下、回転数を２０００ｒｐｍ以下、傾斜角（θ）を６０°以下とするのが好ましい。
【００３９】揺動時間は、特に限定されないが、塗液３ａが乾燥する前に揺動作業を終了することが好ましく、有機発光素子の作製時間を短縮するために１時間以内とするのが好ましい。揺動工程は、酸素、水分の影響を減らすため、不活性ガス雰囲気下で行うことが好ましく、特に乾燥窒素下で行うことがより好ましい。また、揺動工程は、減圧下、大気圧下、加圧下のいずれで行ってもよい。揺動時における雰囲気温度は特に限定されない。
【００４０】続いて、第二電極５を形成する。第二電極５の形成は、真空蒸着法やスパッタ法、スクリーン印刷法、塗布法など公知の方法にて行われる。次いで、基板６で第二電極５の上部の封止を行う。基板６は、図３の（ｃ）図に示すように、基板１と同様の平板状であってもよいし、図４の（ｃ）図に示すように、第一電極２、有機層３、隔壁４を囲むように逆凹状であってもよい。基板６の形成により、有機発光素子１０が製造される。なお、上記製造工程では、第一電極２側から有機発光素子１０の製造を行ったが、第二電極５側から有機発光素子１０の製造を行ってもよい。
【００４１】次に、図６の平面図を参照しながら有機発光素子を複数配置して有機発光ディスプレイを形成するための有機層３の配置について説明する。有機層３には、赤色（Ｒ）発光画素１１、緑色（Ｇ）発光画素１２及び青色（Ｂ）発光画素１３の３種類があり、本発明の有機発光ディスプレイとしての有機ＬＥＤディスプレイ２０は、これら３種類の有機層３を所定の配置パターンで、あるいはランダムパターンで、マトリックス状に配置して構成される。
【００４２】図６（ａ）は、上記した各色の発光画素が隔壁４の短辺で隣接したストライプ状に配列されてなる〔ストライプ配列〕。図６（ｂ）は、上記した各色の発光画素が隔壁４の角で隣接してモザイク状に配列されてなる〔モザイク配列〕。図６（ｃ）は、有機層３（隔壁４）が蛇行し、かつ上記した各色の発光画素が千鳥状に配列されてなる〔デルタ配列〕。さらに、有機ＬＥＤディスプレイ２０としては、図６（ｄ）に示すように上記した各色の発光画素が規則的に配列されたもの〔スクウェア配列〕あるいは、図６（ｅ）に示すように上記した各色の発光画素が長いストライプ状に配列されてなる〔長いストライプ配列〕も例示される。これらの発光画素の配列において、赤色（Ｒ）発光画素１１、緑色（Ｇ）発光画素１２及び青色（Ｂ）発光画素１３の配列数は、必ずしも、１：１：１の比でなくともよい。また、各画素の面積は、同一であってもよいし、各画素で異なっていてもよい。また、３種類（３色）でなく、１種類（１色）であってもよい。
【００４３】上記の画素の形状は、隔壁作製時に隔壁を所望の形に形成することで形成可能であり、この隔壁の形成方法は、特に限定されないが、例えば、フォトリソグラフィー法により隔壁を形成する際に、露光条件、フォトマスクの形状、ベーク温度、ベーク時間等の条件を適切に制御して作製することが可能であり、また、所望の隔壁の形状の溝が堀られた型を基板に密着させ、形成された空間に隔壁形成用の液状の原料を染み込ませ、充填した後に固定化させることで作製することも可能である。
【００４４】次に、図７及び図８の平面図を参照しながら各画素に対応した第１電極２どうしと第２電極５どうしの接続方法について説明する。本発明の有機ＬＥＤディスプレイ２０は、図７に示すように、有機層３を挟持する第１電極２と第２電極５が共通の基板１上で互いに直交する斜行ストライプ状の電極構成としてもよい。また、図８に示すように、第１電極２あるいは第２電極５が、所定のソースバスライン１５及びゲートバスライン１４で接続される薄膜トランジスタ１６（ＴＦＴ）を介して第２電極５あるいは第１電極２に接続していてもよい。
【００４５】
【実施例】以下、実施の形態の具体例を示すが、これらの実施例により本発明が限定されるものではない。
実施例１まず、１．１ｍｍの膜厚を有するガラス基板１上に、フォトリソグラフィー法にてストライプ形状にパターニングを行ったＩＴＯ（膜厚１６００Å、幅１２０μｍ）を第一電極２とし、その上に、隔壁４を公知のフォトリソグラフィー法にて形成した。このとき、隔壁４は、ＯＭＲ−８３（東京応化製）にて作製した。隔壁４は前記のＩＴＯ電極を囲む形状とし、画素のサイズは１００μｍ×３００μｍ、隔壁４の高さは１μｍとした。続いて、基板１に対してＵＶ−オゾン洗浄を１５分間行った後、ポリパラフェニレンビニレン（ＰＰＶ）前駆体を塗液３ａとして市販のインクジェットプリンターを用いてすべての画素部分に塗布した。このときに用いた塗液３ａの溶媒は、水：メタノール＝９５：５であり、２０℃における蒸気圧は３０ｍｍＨｇであった。また、一画素部分に塗布した塗液３ａは、２０ｐＬ（ピコリットル）であった。
【００４６】次いで、ミニウェーブを用いて基板１を揺動した。基板１の揺動の条件は、旋回振とうを３０ｒｐｍ、傾斜角１５°、揺動時間１０分であった。 続いて、基板１を窒素気流下で１５０℃、８時間の加熱乾燥を行うことにより、有機層３としてのＰＰＶ膜（膜厚１５００Å）を形成した。次に、第二電極５としてＡｌを真空蒸着法を用いて膜厚２０００Åで成膜し、有機発光素子１０を製造した。この有機発光素子１０では、ＰＰＶからの発光が１００ｃｄ／ｍ2 であった。また、発光ムラは見られず、均一な発光がすべての画素について観察された。なお、基板１を揺動して形成された有機発光素子１０では、図９に示すように、隔壁４の隅部４１まで有機層３が充塞されており、また、その有機層３の表面は図１０に示すように、平坦なものであった。
【００４７】実施例２前記の実施例１では、基板１の揺動を塗液３ａの塗布直後だけ行い、塗液３ａの加熱乾燥時には揺動を停止させたが、実施例２では、塗液３ａの乾燥中においても揺動を続けた。これ以外の工程は、実施例１と同様とした。基板１の揺動の条件は実施例１と同様であり、したがって揺動時間は８時間であった。形成された有機発光素子１０では、ＰＰＶからの発光が１００ｃｄ／ｍ2 であった。また、発光ムラは見られず、均一な発光がすべての画素について観察され、実施例１と比べ何ら遜色は見られなかった。
【００４８】〔比較例１〕基板１の揺動工程を一切行わずに、それ以外はすべて実施例１と同様の条件で有機発光素子を形成した。この有機発光素子では、ＰＰＶからの発光が７０ｃｄ／ｍ2 であった。また、画素全体が発光していない素子もあり、均一性に欠けていた。
【００４９】実施例３まず、１．１ｍｍの膜厚を有するガラス基板１上に、フォトリソグラフィー法にてストライプ形状にパターニングを行ったＩＴＯ（膜厚１６００Å、幅１２０μｍ）を第一電極２とし、その上に、隔壁４を公知のフォトリソグラフィー法にて形成した。このとき隔壁４は、ＩＴＯを囲む形状とし、その高さは１μｍとした。画素のサイズは、平面形状が１００μｍ×３００μｍと１００μｍ×１００μｍのものとを同一面内に交互に作製した。次いで、基板１に対してＵＶ−オゾン洗浄を１５分間行った後、市販のインクジェットプリンターを用いて、ホール輸送性発光層としてポリビニルカルバゾール（ＰＶＫ）にクマリン６（５ｗｔ％）を分散したトルエン溶液を塗液３ａとして、前記の２つのサイズのすべての画素部分に塗布した。一画素部分に塗布した塗液３ａは、各画素の体積よりも小さく、その量は８〜２０ｐＬ（ピコリットル）であった。
【００５０】次いで、基板１を振とう機を用いて揺動した。基板１の揺動は、振とう数１０回／分、振幅６０ｍｍ、揺動時間１０分で行った。次いで、基板１を窒素気流下で８０℃で２時間加熱乾燥することにより、有機層３としてのＰＶＫ膜（膜厚１０００Å）を形成した。次に、真空蒸着法を用いて第二電極５を蒸着した。第二電極５は、Ｍｇ：Ａｇの共蒸着膜を２０００Å、保護膜としてＡｇを１０００Åの各膜厚で形成した。製造された有機発光素子１０では、クマリン６に由来する発光が８００ｃｄ／ｍ2 得られた。また、発光する画素のサイズを変えていてもすべての画素が均一に発光し、発光ムラは観察されなかった。
【００５１】実施例４まず、１．１ｍｍの膜厚を有するガラス基板１上に、フォトリソグラフィー法にてストライプ形状にパターニングを行ったＩＴＯ（膜厚１６００Å、幅１２０μｍ）を第一電極２とし、その上に、隔壁４を公知のフォトリソグラフィー法にて形成した。このとき隔壁４は、ＩＴＯを囲む形状とし、その高さは１μｍとした。画素のサイズは、平面形状が１００μｍ×３００μｍと１００μｍ×１００μｍのものとを同一面内に交互に作製した。次いで、基板１に対してＵＶ−オゾン洗浄を１５分間行った後、市販のインクジェットプリンターを用いて、緑色発光層としてポリビニルカルバゾール（ＰＶＫ）にクマリン６（５ｗｔ％）を分散したトルエン溶液を塗液３ａとして、前記の１００μｍ×３００μｍのサイズのすべての画素部分に塗布した。一画素部分に塗布した塗液３ａは、各画素の体積よりも小さく、その量は２０ｐＬ（ピコリットル）であった。
【００５２】次いで、ミニウェーブを用いて基板１を揺動した。基板１の揺動の条件は、旋回振とうを３０ｒｐｍ、傾斜角１５°、揺動時間１０分であった。次いで、基板１を８０℃で２時間乾燥した後、市販のインクジェットプリンターを用いて、赤色発光層としてＰＶＫにＤＣＭ（５ｗｔ％）を分散したトルエン溶液を塗液３ａとして、前記の１００μｍ×１００μｍのサイズのすべての画素部分に塗布した。また、一画素部分に塗布した塗液３ａは、各画素の体積よりも小さく、その量は８ｐＬ（ピコリットル）であった。
【００５３】次に、真空蒸着法を用いて第二電極５を蒸着した。第二電極５は、Ｍｇ：Ａｇの共蒸着膜を２０００Å、保護膜としてＡｇを１０００Åの各膜厚で形成した。製造された有機発光素子１０では、クマリン６に由来する発光が８００ｃｄ／ｍ2 、ＤＣＭに由来する発光が３００ｃｄ／ｍ2 それぞれ得られた。それぞれの画素は、均一に発光が行われており、発光ムラは観察されなかった。また、発光色の混合も観察されなかった。
【００５４】実施例５実施例５では、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）を塗液３ａとして用いた。これ以外の条件および工程は、実施例４と同様とした。有機層３の膜厚は、１０００Åであった。 作製された有機発光素子１０では、２つのサイズの各画素から、クマリン６に由来する発光が８００ｃｄ／ｍ2 得られた。また、基板１内および画素内において発光ムラは観察されず、実施例４と比較して何ら遜色のないものであった。
【００５５】〔比較例２〕基板１の揺動を一切行わずに、それ以外はすべて実施例４と同様の条件で有機発光素子を形成した。この有機発光素子では、クマリン６に由来する発光が得られたものの、画素により発光ムラが観察され均一なものとはならなかった。特に、隔壁４の幅が３００μｍの画素において発光ムラが顕著であった。この基板１の各画素を顕微鏡で観察すると、画素の隅において発光が行われていないことが確認された。
【００５６】〔比較例３〕ジクロロメタンを塗液３ａとして用い、それ以外はすべて実施例４と同様の条件で有機発光素子を形成した。ジクロロメタンの２０℃における蒸気圧は３５６ｍｍＨｇであった。また、有機層３の膜厚は１０００Åであった。この有機発光素子では、クマリン６に由来する発光が得られたものの、画素により発光ムラが観察され均一なものとはならなかった。特に、隔壁４の幅が３００μｍの画素において発光ムラが顕著であり、特に先に塗布した画素（緑色発光層）において顕著であった。
【００５７】実施例６まず、１．１ｍｍの膜厚を有するガラス基板１上に、フォトリソグラフィー法にてストライプ形状にパターニングを行ったＩＴＯ（膜厚１６００Å、幅１２０μｍ）を第一電極２とし、その上に、隔壁４を公知のフォトリソグラフィー法にて形成した。このとき隔壁４はＩＴＯを囲む形状とし、その高さは１μｍとした。画素のサイズは、平面形状が１００μｍ×３００μｍのものを作製した。次いで、基板１に対してＵＶ−オゾン洗浄を１５分間行った後、ホール注入層として銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）を真空蒸着法にて１００Å成膜した後、市販のインクジェットプリンターを用いて、ホール輸送性発光層としてポリビニルカルバゾール（ＰＶＫ）にクマリン６（５ｗｔ％）を分散したトルエン溶液を塗液３ａとして、前記のすべての画素部分に塗布した。一画素部分に塗布した塗液３ａは、２０ｐＬ（ピコリットル）であった。
【００５８】次いで、ミニウェーブを用いて基板１を揺動した。基板１の揺動は、旋回振とう３０ｒｐｍ、傾斜角１５°、揺動時間１５分で行った。次いで、基板１を窒素気流下、８０℃で２時間加熱乾燥して、有機層３としてのＰＶＫ膜（膜厚１０００Å）を形成した。次に、真空蒸着法を用いて第二電極５を蒸着した。第二電極５は、Ｍｇ：Ａｇの共蒸着膜を２０００Å、保護膜としてＡｇを１０００Åの各膜厚で形成した。製造された有機発光素子１０では、クマリン６に由来する発光が９００ｃｄ／ｍ2 得られた。また、発光ムラは観察されず、基板１全体から均一な発光が得られた。
【００５９】実施例７まず、１．１ｍｍの膜厚を有するガラス基板１上に、フォトリソグラフィー法にてストライプ形状にパターニングを行ったＩＴＯ（膜厚１６００Å、幅１２０μｍ）を第一電極２とし、その上に、隔壁４を公知のフォトリソグラフィー法にて形成した。このとき隔壁４は、ＩＴＯを囲む形状とし、その高さは１μｍとした。画素のサイズは、平面形状が１００μｍ×３００μｍのものを作製した。
【００６０】次いで、基板１に対してＵＶ−オゾン洗浄を１５分間行った後、市販のインクジェットプリンターを用いて、ホール注入層として４，４’，４''−トリス｛Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ｝トリフェニルアミン（ＭＴＤＡＴＡ）を３００Åの膜厚で成膜し、次いで、ミニウェーブを用いて基板１を揺動した。基板１の揺動は、旋回振とう３０ｒｐｍ、傾斜角１５°、揺動時間１０分で行った。
【００６１】次いで、基板１を真空蒸着機にセットし、真空蒸着法を用いて、Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ビス−（α−ナフチル）−（１，１’−ビフェニル）−４，４’−ジアミン（α−ＮＰＤ）を４００Åの膜厚で蒸着し、続いて、トリス（８−ヒドロキシキノリン）アルミニウム（Ａｌｑ）を６００Åの膜厚で蒸着した後、続いてＬｉＦを５Åの膜厚で蒸着した。また、一画素部分に塗布した塗液３ａは、８ｐＬ（ピコリットル）であった。
【００６２】次に、真空蒸着法を用いて第二電極５を蒸着した。第二電極５は、アルミニウムの蒸着膜を２０００Åの膜厚で形成した。製造された有機発光素子１０では、Ａｌｑに由来する発光が１２０００ｃｄ／ｍ2 得られた。また、発光ムラは観察されず、基板全体から均一な発光が得られた。
【００６３】実施例８まず、１．１ｍｍの膜厚を有するガラス基板１上に、フォトリソグラフィー法にてストライプ形状にパターニングを行ったＩＴＯ（膜厚１６００Å、幅２．１ｍｍ）を第一電極２とし、その上に隔壁４を公知のフォトリソグラフィー法にて形成した。このとき隔壁４はＩＴＯを囲む形状とし、その高さは１μｍとした。画素のサイズは、平面形状が２ｍｍ×２ｍｍのものを作製した。
【００６４】次いで、基板１に対してＵＶ−オゾン洗浄を１５分間行った後、市販のディスペンサーを用いて、ポリパラフェニレンビニレン（ＰＰＶ）前駆体（メタノール水混合溶媒）を塗液３ａとしてすべての画素部分に塗布した。また、一画素部分に塗布した塗液３ａは２００ｐＬ（ピコリットル）であった。次いで、振とう機を用いて基板１を揺動した。基板１の揺動は、振とう数１０回／分、振幅６０ｍｍ、揺動時間１５分で行った。
【００６５】続いて、基板１を窒素気流下、１５０℃で８時間加熱乾燥して、有機層３としてのＰＰＶ膜（膜厚１２００Å）を形成した。次に、第二電極５としてＡｌを真空蒸着法を用いて膜厚２０００Åで成膜し、有機発光素子１０を製造した。この有機発光素子１０では、１００ｃｄ／ｍ2 の発光が得られた。また、発光ムラは見られず、均一な発光がすべての画素について観察された。
【００６６】実施例９実施例９では、塗液３ａを揺動する発信源として市販の超音波ホモジナイザーを用いた。これ以外の条件および工程は、実施例８と同様とした。製造された有機発光素子１０では、１００ｃｄ／ｍ2 の発光が得られた。また発光ムラは見られず、均一な発光がすべての画素において観察され、実施例８と比べ何ら遜色のないものであった。
【００６７】実施例１０実施例１０では、一画素部分に塗布した塗液３ａの量を、１００ｐＬ（ピコリットル）としてすべての画素部分に塗布した。これ以外の条件および工程は、実施例１と同様とした。製造された有機発光素子１０では、塗液３ａの塗布時および揺動時に有機材料の混合が生じてしまった。そのため、画素により発光特性（発光量）に差が生じてしまった。
【００６８】実施例１１ガラス基板１（１．４ｍｍ）上に第一電極２としてＩＴＯをスパッタ法で成膜（２０００Å）した後、フォトリソグラフィー法を用いてストライプ状にパターニング（１２０μｍ）を行なった。続いて、隔壁４として感光性ポリイミド（膜厚１μｍ）でフォトリソグラフィー法を用いて１００μｍ×３００μｍの画素を作製した。続いて、インクジェット法によりホール輸送層としてＰＰＶ前駆体を塗布した後、ミニウエーブにて、加熱乾燥をしながら揺動した。揺動及び加熱乾燥条件は、旋回振盪３０ｒｐｍ、傾斜角２０°、温度１５０℃、揺動及び加熱乾燥時間８時間であった。これにより、５０ｎｍのＰＰＶ層が得られた。このときの塗液は、水：メタノール＝９５：５であった。また、塗布した塗液量は、２０ｐＬ（ピコリットル）であった。
【００６９】続いて、凸版印刷法により緑色発光層としてポリフルオレンを塗布し、加熱乾燥及び揺動を行なった。揺動及び加熱乾燥条件は、旋回振とう３０ｒｐｍ、傾斜角２０°、温度８０℃、揺動及び加熱乾燥時間３時間であった。これにより、５０ｎｍの緑色発光層が得られた。このときの塗液は、キシレンであった。同様に赤色発光層としてローダミン１０１を分散させたポリフルオレンを凸版印刷法により画素に塗布し、緑色発光層と同様に揺動、加熱乾燥を行なった。このときの塗液はキシレンであった。これにより５０ｎｍの赤色発光層が得られた。
【００７０】最後に、電子輸送性青色発光層としてポリジオクチルフルオレンをスピンコート法により青色発光電子輸送層を４５ｎｍ成膜した。次に、基板を真空蒸着機にセットし、第二電極５としてカルシウム（１００ｎｍ）、保護膜として銀（１００ｎｍ）をシャドーマスク法により成膜した。最後に封止用フィルムを真空圧着することにより封止を行なった。この基板に駆動用電源及び信号を入力したところ、動画表示が可能なフルカラーディスプレイが完成した。
【００７１】
【発明の効果】この発明では、有機発光素子を製造する際、電極上に形成された隔壁の内側に塗液を注入する工程を含む場合に、注入された有機層形成用塗液を揺動する工程を加えることにより、注入された塗液中に生じた気泡を除去し、画素の隅々まで塗液を行き渡らせ、形成される有機層を平坦化することができる。よって、画素間のクロストークを防止し、非発光部や発光ムラの発生を抑えることができるので、動作時の高い信頼性と高い表示品位を備えた有機発光素子を製造することができる。また、隔壁の内側に塗液を注入する際に、ノズル（ニードル）またはインクジェットヘッド等の塗液注入口部の大きさあるいは形状を変えることなく大小さまざまな大きさの画素に対応することができ、各画素部分の隅々まで均一な有機層を形成することができる。そのため、画素サイズや画素形状の異なる基板においても画素全体、基板全体から均一な発光を得ることができ、表示品位の優れたディスプレイを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による有機発光素子の縦断面図。
【図２】図１の隔壁隅部の形状を説明する水平断面図。
【図３】本発明による有機発光素子の製造方法の一つの実施形態を示す概略図。
【図４】本発明による有機発光素子の製造方法の他の実施形態を示す概略図。
【図５】本発明による有機発光素子の製造方法の他の実施形態を示す概略図。
【図６】本発明による有機発光ディスプレイの発光層の配置例を示す概略部分平面図。
【図７】本発明による有機発光ディスプレイの電極の構成例を示す概略部分平面図。
【図８】図７に対応する、本発明による有機発光ディスプレイの電極の他の構成例を示す概略部分平面図。
【図９】本発明の製造方法により形成された有機発光素子の有機層の水平断面図。
【図１０】本発明の製造方法により形成された有機発光素子の有機層の縦断面図。
【図１１】従来の製造方法により形成された有機発光素子の有機層の水平断面図。
【図１２】従来の製造方法により形成された有機発光素子の有機層の縦断面図。
【符号の説明】
１ 基板
２ 第１電極
３ 有機層
３ａ塗液
４ 隔壁
５ 第２電極
６ 封止用基板
７ 塗液注入装置
８ 揺動装置
９ 乾燥槽
１０ 有機発光素子
１１ 赤色発光画素
１２ 緑色発光画素
１３ 青色発光画素
１４ ゲートバスライン
１５ ソースバスライン
１６ 薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）
２０ 有機ＬＥＤディスプレイ（有機発光ディスプレイ）
２１ 基板搬送装置
４１ 隅部
１００ 気泡
【特許請求の範囲】
【請求項１】 隔壁で囲まれた有機層を陰陽両電極間に挟持する有機発光素子を製造するに際し、電極上に形成された隔壁の内側に有機層形成用塗液を注入し、次いで注入された前記塗液を揺動する工程を含むことを特徴とする有機発光素子の製造方法。
【請求項２】 注入された有機層形成用塗液を少なくともその一部が乾燥するまでの間に揺動する請求項１に記載の有機発光素子の製造方法。
【請求項３】 有機層形成用塗液を往復振とう、旋回振とう、傾斜揺動のうちのいずれかの方法を用いて揺動する請求項１または２に記載の有機発光素子の製造方法。
【請求項４】 有機層形成用塗液を揺動する揺動発生源としてミキサーまたは超音波発振器を用いる請求項１または２に記載の有機発光素子の製造方法。
【請求項５】 注入された有機層形成用塗液を移動させながら揺動する請求項１から４のいずれか１つに記載の有機発光素子の製造方法。
【請求項６】 有機層形成用塗液が、２０℃での蒸気圧が５０ｍｍＨｇを超えない溶媒を含む請求項１から５のいずれか１つに記載の有機発光素子の製造方法。
【請求項７】 有機層形成用塗液をインクジェット法またはノズル噴射法もしくは凸版印刷法を用いて隔壁の内側に注入する工程を含む請求項１から６のいずれか１つに記載の有機発光素子の製造方法。
【請求項８】 一度に注入される有機層形成用塗液の体積が、有機層形成用塗液が注入される隔壁の内側部分の体積よりも小さいことを特徴とする請求項１から７のいずれか１つに記載の有機発光素子の製造方法。
【請求項９】 有機層形成用塗液が注入される隔壁の隅部が、角を取られてなる請求項１から８のいずれか１つに記載の有機発光素子の製造方法。
【請求項１０】 請求項１から９のいずれか１つに記載の有機発光素子の製造方法を用いて製造される有機発光ディスプレイ装置。
【請求項１】 隔壁で囲まれた有機層を陰陽両電極間に挟持する有機発光素子を製造するに際し、電極上に形成された隔壁の内側に有機層形成用塗液を注入し、次いで注入された前記塗液を揺動する工程を含むことを特徴とする有機発光素子の製造方法。
【請求項２】 注入された有機層形成用塗液を少なくともその一部が乾燥するまでの間に揺動する請求項１に記載の有機発光素子の製造方法。
【請求項３】 有機層形成用塗液を往復振とう、旋回振とう、傾斜揺動のうちのいずれかの方法を用いて揺動する請求項１または２に記載の有機発光素子の製造方法。
【請求項４】 有機層形成用塗液を揺動する揺動発生源としてミキサーまたは超音波発振器を用いる請求項１または２に記載の有機発光素子の製造方法。
【請求項５】 注入された有機層形成用塗液を移動させながら揺動する請求項１から４のいずれか１つに記載の有機発光素子の製造方法。
【請求項６】 有機層形成用塗液が、２０℃での蒸気圧が５０ｍｍＨｇを超えない溶媒を含む請求項１から５のいずれか１つに記載の有機発光素子の製造方法。
【請求項７】 有機層形成用塗液をインクジェット法またはノズル噴射法もしくは凸版印刷法を用いて隔壁の内側に注入する工程を含む請求項１から６のいずれか１つに記載の有機発光素子の製造方法。
【請求項８】 一度に注入される有機層形成用塗液の体積が、有機層形成用塗液が注入される隔壁の内側部分の体積よりも小さいことを特徴とする請求項１から７のいずれか１つに記載の有機発光素子の製造方法。
【請求項９】 有機層形成用塗液が注入される隔壁の隅部が、角を取られてなる請求項１から８のいずれか１つに記載の有機発光素子の製造方法。
【請求項１０】 請求項１から９のいずれか１つに記載の有機発光素子の製造方法を用いて製造される有機発光ディスプレイ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図６】
【図９】
【図１０】
【図１２】
【図５】
【図７】
【図８】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図６】
【図９】
【図１０】
【図１２】
【図５】
【図７】
【図８】
【図１１】
【公開番号】特開２００１−２３７０６７（Ｐ２００１−２３７０６７Ａ）
【公開日】平成１３年８月３１日（２００１．８．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０００−４４４３７（Ｐ２０００−４４４３７）
【出願日】平成１２年２月２２日（２０００．２．２２）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１３年８月３１日（２００１．８．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１２年２月２２日（２０００．２．２２）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
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