有機ＥＬ発光装置、及びその製造方法
【課題】比較的簡単な処理でもって、有機層に含まれる有機化合物をより適切に配向させることができ、発光の取り出し効率を向上させることができる有機ＥＬ発光装置等を提供する。
【解決手段】基板１の上に、一対の電極３ａ，３ｂと、これら電極間に積層された有機層４とを備える有機ＥＬ発光装置である。基板１側の下部電極３ａは、樹脂製の絶縁体７により複数の要素電極３０に区画されている。ラビング処理を行うことにより、絶縁体７の表面には一定方向に延びる筋状の溝が複数形成されている。
【解決手段】基板１の上に、一対の電極３ａ，３ｂと、これら電極間に積層された有機層４とを備える有機ＥＬ発光装置である。基板１側の下部電極３ａは、樹脂製の絶縁体７により複数の要素電極３０に区画されている。ラビング処理を行うことにより、絶縁体７の表面には一定方向に延びる筋状の溝が複数形成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）発光装置、及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶デバイスの分野では、液晶分子群を一定方向に配向させるために、液晶を挟む２枚のガラス板の表面上に配向膜を設け、これを一定方向に擦る、所謂ラビング（Ｒｕｂｂｉｎｇ）処理が行なわれている。
【０００３】
一方、有機ＥＬデバイスの分野では、発光分子を配向させることによって発光の取り出し効率が向上することが報告されている（非特許文献１）。そして、発光の取り出し効率の向上を実現するために、例えば、電極（陽極）の表面にラビング処理を施して、その上に形成される有機層中の有機化合物に対し、分子配列の制御を試みたものがある（特許文献１）。具体的には、陽極であるＩＴＯの表面に、ラビング装置のローラーに巻き付けたレイヨン布で一方向に擦る処理を行っている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】Ｊ．−Ｓ．Ｋｉｍ ｅｔ ａｌ．，Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．８８，１０７３，２０００
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−１００９７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、電極は一般に硬度が高いものが多いため、特許文献１のように、電極の表面にラビング処理を施して、電極の表面を適切な状態に安定して加工するのは容易ではない。電極の硬度に合わせてラビング強度を高めることもできるが、ラビング強度を高めると、加工精度が低下してばらつきが大きくなり易いし、電極上のダストが増加し、ダークスポット等を招く要因ともなる。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、比較的簡単な処理でもって、有機層に含まれる有機化合物の分子をより適切に配向させることができ、発光の取り出し効率を向上させることができる有機ＥＬ発光装置等を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明では、電極の上に樹脂製の絶縁体を設け、その絶縁体の表面に一定方向に延びる複数の筋状の溝を形成した。
【０００９】
具体的には、本発明は、基板の上に、一対の電極と、これら電極間に積層され、少なくとも発光層を含む１層以上の有機層とを備え、前記電極間に電圧を印加することによって前記発光層が発光する有機ＥＬ発光装置であって、前記一対の電極のうち、前記基板側の下部電極は、該下部電極よりも上側に突出する樹脂製の絶縁体により複数の要素電極に区画されていて、前記絶縁体の表面に、一定方向に延びる筋状の溝が複数形成されている。
【００１０】
係る構成の有機ＥＬ発光装置によれば、下部電極の上側に形成される絶縁体は、樹脂製であるため、通常、金属等で形成される下部電極に比べて大幅に硬度を低くすることができる。従って、弱い力で加工することができ、微細な形状であっても容易に、しかも安定して加工することができる。その結果、絶縁体の表面には、一定方向に延びる複数の筋状の溝を精度高く形成することができる。
【００１１】
下部電極の上側に突出した絶縁体の表面に、一定方向に延びる複数の筋状の溝が精度高く形成されていると、筋状の溝がその上に形成される有機層中の分子に作用し、静電引力や配位結合等の相互作用や分子配列によって配向性を向上させることができる。その結果、駆動電圧の低下や電流効率の向上等、発光の取り出し効率を向上させることが可能になる。なお、ここでいう溝は溝幅がナノレベルの微細なものであり、例えば、原子間力顕微鏡(ＡＦＭ)を用いて確認することができる。
【００１２】
具体的には、前記複数の溝はラビング処理によって形成することができる。そうすれば、容易な作業でもって、絶縁体の表面に一定方向に延びる複数の筋状の溝を精度高く形成することができる。液晶の製造ラインにおけるラビング装置をそのまま利用できるので、汎用性にも優れる。
【００１３】
更に具体的には、前記下部電極は、金属酸化物又は金属を用いて形成することができる。金属酸化物等であれば電気伝導性に優れるし、従来の素材をそのまま流用できるからである。本発明では、下部電極に筋状の溝を形成しなくてよいため、その硬度等、加工適性を考慮する必要もない。
【００１４】
また、前記絶縁体の表面に、前記有機層が積層され、前記有機層のうち、前記絶縁体の表面と接する第１の層が、結晶性、或いは分子配向性を有する有機化合物を用いて形成するのが好ましい。その場合、前記結晶性、或いは分子配向性を有する有機化合物が、棒状の分子構造を有するのがより好ましい。そうすれば、絶縁体の表面に形成された複数の筋状の溝の作用により、有機層の配向性をより向上させることができる。例えば、有機化合物が棒状の分子構造を有する場合には、有機化合物が溝に入り込んで配列し易いため、配向性が向上する。
【００１５】
更には、前記有機層が２層以上で構成され、前記結晶性、或いは分子配向性を有する有機化合物が、共役系の化合物からなり、前記有機層のうち、少なくとも前記第１の層の表面と接する層に、共役系の化合物が含まれているようにしておくとよい。そうすれば、共役系の化合物どうしの相互作用により、第１の層の有機化合物の配列が、その上に形成される層の有機化合物の配列に影響し、連鎖的に各層の配向性を向上させることができるため、有機層の全体の配向性を向上させることができる。
【００１６】
また、前記絶縁体の表面に積層されている前記有機層の表面には、更に、金属酸化物又は金属からなる上部電極が積層されているようにしておけばよい。従来と同様に上部電極を形成すればよいため、作業性に優れる。
【００１７】
前記第１の層に含まれる前記有機化合物の配向角は、２°〜９０°の範囲内となるように設定することができる。例えば、絶縁体の表面に形成する複数の筋状の溝が延びる方向と、絶縁体の表面に直接接する有機化合物とを選定すれば配向角を調整することができるので、有機ＥＬ発光装置の仕様に応じて発光の取り出し効率を向上させることができる。
【００１８】
例えば、前記有機化合物が、前記下部電極に対して略平行に配列しているようにすれば、正孔をホッピングし易くさせることができる。
【００１９】
このような構成の有機ＥＬ発光装置は、例えば、前記基板の上に、前記下部電極を形成する工程と、前記下部電極が形成された前記基板の上に、前記絶縁体を形成する工程と、前記下部電極及び前記絶縁体が形成された基板に対し、ラビング処理を行うラビング工程と、を含み、前記ラビング工程において、前記下部電極及び前記絶縁体のうち、実質的に、前記絶縁体だけに前記複数の溝が形成されるようにラビング処理が行われる製造方法により製造することができる。
【００２０】
下部電極が形成された基板の上には、樹脂製の絶縁体が形成されているので、これに対してラビング処理を施すことで、絶縁体の表面に、上述したような複数の溝を容易に、しかも精度高く形成することができる。なお、ここでいう実質的とは、下部電極の表面には複数の溝は形成しなくともよいが、結果として、実効性には欠けるものの、下部電極の表面にも溝が形成される場合もあるため、そのような場合を考慮したものである。
【００２１】
前記下部電極及び前記絶縁体が形成され、ラビング処理が施された前記基板の上に、前記有機層を形成する有機層形成工程、を更に含み、前記有機層形成工程において、前記第１の層を形成した後、該層を形成している有機化合物の融解温度以上の温度で所定時間保持する処理を行うのが好ましい。
【００２２】
そうすれば、第１の層を形成している有機化合物の分子が自由に変位できるようになって分子配列が再構成されるので、絶縁体の表面に形成されている複数の筋状の溝による作用をより効果的に発揮させることができ、配向性をより安定して向上させることができる。
【発明の効果】
【００２３】
以上説明したように、本発明を適用した有機ＥＬ発光装置によれば、比較的簡単な処理でもって、有機層の配向性を高めることができ、発光の取り出し効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明を適用した有機ＥＬ表示パネルの概略斜視図である。
【図２】図１における矢印Ｘ方向から見た概略断面図である。
【図３】絶縁体の構造を説明するための模式図である。
【図４】有機膜等の積層構成を示す模式図である。
【図５】有機化合物の分子の配列を説明するための概念図である。
【図６】（ａ）〜（ｄ）は、製造方法の主な工程を説明するための図２相当図である。
【図７】第１実施例及び第２実施例の性能評価試験の結果をまとめた表である。
【図８】絶縁体の構造の変形例を説明するための模式図である。
【図９】本実施形態の変形例を示す図２相当図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。ただし、以下の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物あるいはその用途を制限するものではない。
【００２６】
（有機ＥＬ表示装置の基本構成）
図１に、本発明を適用した有機ＥＬ表示パネル（有機ＥＬ発光装置）を示す。この有機ＥＬ表示パネルはベースとなる基板１を備え、その表面に薄い素子膜２が形成されている。素子膜２には、図２に示すように、下部電極３ａ及び上部電極３ｂからなる一対の電極と、これら電極間に積層された有機層４とが備えられている。有機層４には発光層４２が含まれており、電極３ａ、３ｂ間に電圧を印加することで発光層４２が発光する。素子膜２に設けられた画像等を表示する表示領域には、複数の画素が格子状に配置されていて、各画素の発光を制御することで画像等の表示が可能となっている。
【００２７】
本実施形態の有機ＥＬ表示パネルは、基板１の側から発光を取り出す、所謂ボトムエミッション型であり、基板１には透光性を有するガラス基板１が用いられている。ただし、基板１はガラス基板に限らず、例えば、透光性を有しない半導体基板等であってもよい。トップエミッション型であれば基板１の反対側から発光が取り出されるため、基板１に透光性は必要ないからである。
【００２８】
基板１の上には、複数の島状にパターンニングされた多結晶シリコン半導体膜が形成されている。図示はしないが、これら多結晶シリコン半導体膜の上には、ゲート絶縁膜やゲート電極層がパターニングされている。更に、各多結晶シリコン半導体膜には、ソース領域やドレイン領域が形成され、複数のＴＦＴ５，５，…が形成されている。これらＴＦＴ５等を覆うように、その上には、平坦化層としても機能する絶縁性の層間絶縁膜６が形成されている。層間絶縁膜６の所定部位には、スルーホール６ａが形成されていて、このスルーホール６ａを介してＴＦＴ５と電気的に接続可能なように、層間絶縁膜６の上に陽極とされる下部電極３ａがパターンニングされている。すなわち、本実施形態の下部電極３ａは複数の画素電極３０（要素電極）からなり、各画素電極３０は、互いに所定の隙間を隔てて隣接するように配置されている。下部電極３ａは、従来通り、例えばＩＴＯや白金など、電気電導性に優れた金属酸化物や金属を用いて形成することができる。なお、本実施形態はボトムエミッション型であるため、下部電極３ａには透光性を有するＩＴＯが用いられている。
【００２９】
下部電極３ａがパターンニングされた基板１の上には、樹脂製の絶縁膜がパターンニングされていて、各画素電極３０の周りが、これらよりも上側に突出する区画壁部７（絶縁体）によって区画されている。具体的には、区画壁部７は、互いに隣接している２つの画素電極３０，３０の間から基板１と略直交するように突出している。区画壁部７は、その横断面が突端側に向かうに従って幅が次第に小さくなる先窄まり形状に形成されている。絶縁膜、つまり区画壁部７の素材は、絶縁性に優れ、削れ易い樹脂であればどのような樹脂であってもよい。そのような樹脂としては、例えば、ポリイミド系等の樹脂を挙げることができる。
【００３０】
区画壁部７の表面には、一定方向に延びる筋状の溝８が複数形成されている。本実施形態の各溝８は、図３に示すように、基板１に対して垂直方向に延びるように形成されている。各溝８の溝幅や深さはナノレベルである。なお、同図は解りやすくするために各溝８が均等に連続しているように表してあるが、溝８の長さや深さは異なっていてもよいし、隣接する溝８，８間の隙間は不均一であってもよい。要は、微細な筋状の溝８が区画壁部７の表面に複数形成され、それらがいずれも略同じ方向に延びているものであればよい。このような複数の溝８は、例えば、ラビング処理によって形成することができる。
【００３１】
図４に示すように、本実施形態の有機層４は、複数の層で形成されている。具体的には、下部電極３ａ側から順に、正孔輸送層４１（第１の層）、発光層４２、ブロック層４３、電子輸送層４４、電子注入層４５が積層されている。同図は、画素電極３０の上側の有機層４を示しているが、有機層４は、画素電極３０の表面だけでなく、区画壁部７の表面も覆うように積層されている。なお、有機層４の上記構成は一例であって必要に応じて様々に構成することができる。
【００３２】
これら複数の層のうち、最下層の正孔輸送層４１は、結晶性を有する化合物を用いて形成するのが好ましく、特に、棒状の分子構造を有する化合物が好ましい。そうすれば、詳細は後述するが、区画壁部７に形成された複数の溝８により、正孔輸送層４１を構成している有機化合物の分子に配向性を付与することができ、その結果、駆動電圧の低下や電流効率の向上等の効果を得ることができる。なお、配向性とは、分子が一定の方向に配列する性状を意味する。
【００３３】
その具体例を図５に模式的に示す。同図において、１１は棒状の分子構造を有する化合物である（棒状分子１１ともいう）。区画壁部７に形成されている本実施形態の複数の溝８は、基板１に対して略垂直方向に延びるように形成されているので、区画壁部７に接する棒状分子１１をその溝８に入り込ませ、一定の方向、ここでは基板１に対して略垂直方向に配列させることができる。区画壁部７に接する棒状分子１１が略垂直方向に配列すれば、それに接する棒状分子１１もエネルギー的に安定する略垂直方向に配列し易くなるため、連鎖的に棒状分子１１が略垂直方向に配列する。その結果、区画壁部７の表面の部分だけでなく、下部電極３ａの表面の部分の棒状分子１１も略垂直方向に配列するようになり、正孔輸送層４１の全体にわたって棒状分子１１が略垂直方向に配列する。なお、この場合、棒状分子１１の配向角は約９０°になるが、配向角は、基板１に対する溝８の角度を調整することにより、必要に応じて２°〜９０°の範囲内で設定することができる。
【００３４】
更には、正孔輸送層４１を、例えば、π−π相互作用し易いような、共役系の化合物で形成し、正孔輸送層４１以外の発光層４２等も共役系の化合物で形成するのが好ましい。そうすれば、化合物どうしの相互作用により、正孔輸送層４１の配向性が発光層４２等にも及び、有機層４の全体に配向性を付与することができる。
【００３５】
電子注入層の表面には、陰極とされる上部電極３ｂが積層されている。本実施形態の上部電極３ｂは、素子膜２の少なくとも表示領域の全域に形成されている。上部電極３ｂもまた、下部電極３ａと同様に、金属酸化物や金属を用いて形成されている。本実施形態の有機ＥＬ表示パネルはボトムエミッション型であるため、透光性の有無に関係無く上部電極３ｂの素材を選択できる。トップエミッション型の場合には、上部電極３ｂに透光性が必要とされるため、透明なＩＴＯ等を用いて上部電極３ｂを形成すればよい。
【００３６】
有機層４への水分等の浸入を防止するために、図示はしないが、上部電極３ｂの上方には封止基板等が設けられていて、封止基板等と基板１との間に、窒素ガス等の不活性ガスが封入されている。
（有機ＥＬ表示装置の製造方法）
上記構成の有機ＥＬパネルは、例えば、次のような工程を含む製造方法によって製造することができ、図６にその製造方法の主な工程を示す。
（１）基板１の上に下部電極３ａを形成する下部電極形成工程
（２）下部電極３ａが形成された基板１の上に、区画壁部７を形成する絶縁体形成工程
（３）下部電極３ａ及び区画壁部７が形成された基板１に対し、ラビング処理を行うラビング工程
（４）下部電極３ａ及び区画壁部７が形成され、ラビング処理が施された基板１の上に、有機層４を形成する有機層形成工程
なお、下部電極形成工程や区画壁部形成工程については、従来の方法と異ならないため、同図の（ａ）にこれら工程等後の状態を示し、ここではその具体的な説明は省略する。
【００３７】
上記工程のうち、ラビング工程では、同図の（ｂ）や図３に示すように、下部電極３ａ及び区画壁部７のうち、実質的に、区画壁部７だけに複数の溝８が形成されるようにラビング処理が行われる。すなわち、金属酸化物や金属を用いて形成されている下部電極３ａに比べ、削れ易い樹脂を用いて形成されている区画壁部７は、弱い力（ラビング強度）で溝８を形成させることができる。従って、ラビング強度が低くて済む分、加工精度が向上し、安定して高精度な溝８を形成することができる。下部電極３ａの表面を傷つけずに済むため、発光特性を損なうおそれがない。特に、ボトムエミッション型の場合、下部電極３ａに溝８を形成すると透光性に影響するおそれがあるが、本実施形態ではそのようなおそれがない。なお、このようなラビング処理の条件は、例えば、ラビング装置のローラーの押し込み量やローラーの回転数等を調整して適宜設定することができる。
【００３８】
更に、有機層形成工程では、正孔輸送層４１を形成した後、正孔輸送層４１を形成している有機化合物の融解温度以上の温度で所定時間保持する処理が行われる。具体的には、まず、真空蒸着法等の従来の方法で、下部電極３ａや区画壁部７の表面上に正孔輸送層４１を形成する。その際、同図の（ｃ）に示すように、正孔輸送層４１が棒状の分子構造を有する化合物で形成されている場合には、各棒状分子１１はランダムに配列した状態で固定されている。そこで、棒状分子１１が自由に変位できるように、その有機化合物の融解温度以上の温度で所定時間保持して、有機化合物を軟化あるいは液状化させる。
【００３９】
そうすることで、同図の（ｄ）に示すように、区画壁部７の表面に接する棒状分子１１が溝８部に入り込み、一定方向（本実施形態では略垂直方向）に再配列される。それに伴って、連鎖的にその他の棒状分子１１もエネルギー的に安定な同方向に配列されていき、正孔輸送層４１の全体の棒状分子１１が略垂直方向に配列するようになって配向性が向上する。
【００４０】
また、正孔輸送層４１が、π−π相互作用し易いような、共役系の化合物で形成されていて、例えば、その上に積層される発光層４２も、同様に共役系の化合物で形成されている場合には、一定の方向に配列される棒状分子１１との相互作用により、発光層４２の化合物の分子配列も影響を受けるため、有機層４の全体の配向性をより向上させることができる。発光層４２だけでなく、電子輸送層４４等も共役系の化合物で形成すれば、正孔輸送層４１の棒状分子１１の配列の影響を有機層４の全体にわたって及ばすことができ、有機層４の全体の配向性をよりいっそう向上させることができる。
【００４１】
このように、本発明によれば、比較的簡単な処理でもって、有機層４に含まれる有機化合物の分子をより適切に配向させることができ、発光の取り出し効率を向上させることができる。
【００４２】
（第１実施例）
基板１にガラス基板を使用し、このガラス基板の上に、プラズマＣＶＤ法によりシリコン半導体膜を形成した。形成したシリコン半導体膜に対して結晶化処理を施し、多結晶シリコン半導体膜を形成した。続いて、多結晶シリコン半導体膜をエッチング処理し、複数の島状のパターンを形成した。次に、複数の島状パターンに形成した多結晶シリコン半導体膜の上に、ゲート絶縁膜及びゲート電極層を順次形成し、エッチング処理によってパターニングを行った。ドーピングにより島状パターンの多結晶シリコン半導体膜の各島に、ソース領域及びドレイン領域を形成し、複数のＴＦＴ５，５，…を作製した。
【００４３】
ＴＦＴ５を覆うように層間絶縁膜６を形成した。層間絶縁膜６の上に、スルーホール６ａを介してＴＦＴ５と電気的に接続されるように、ＩＴＯを用いて画素電極３０を形成した。画素電極３０の周りが区画壁部７によって囲まれるように、ポリイミド系の樹脂を用いて絶縁膜をパターニングした。
【００４４】
次に、絶縁膜の表面を、所定のラビング装置のローラーに巻きつけたレイヨン布で一方向に擦る処理を行った（ラビング処理）。具体的には、押し込み量を０．６ｍｍ、ローラーの回転数を２００ｒｐｍに設定し、５ｍｍ／ｓの送り速度で、略垂直方向に延びる溝８が区画壁部７に形成されるように、基板１にローラーを１回送り込み、ラビング処理を行った。ラビング処理した基板１は、超音波洗浄を行った後、減圧下において２００℃で３時間加熱した。
【００４５】
冷却後、有機層４を形成した。具体的には、まず、真空蒸着により、α-ＮＰＤ（ビフェニル系化合物）を用いて、３０ｎｍ（蒸着速度：１Å／ｓｅｃ）の膜厚の正孔輸送層４１を画素電極３０及び区画壁部７の表面に形成した。その後、減圧下において、α-ＮＰＤが融解する融解温度以上の条件で、３０分間加熱保持した。その際、分光エリプソメータを用いて、正孔輸送層４１の配向性が向上していることを確認した。
【００４６】
続いて、共蒸着により、ホストとしてのＣＢＰと、ドーパントとしてのＩｒ（ｐｐｙ）３とを用いて、３０ｎｍ（ＣＢＰの蒸着速度：１Å／ｓｅｃ、Ｉｒ（ｐｐｙ）３の蒸着速度：０．１Å／ｓｅｃ）の膜厚の発光層４２を形成した。次に、ブロック層４３として、ＢＣＰを１０ｎｍ（蒸着速度：１Å／ｓｅｃ）の膜厚で形成し、その後、電子輸送層４４として、Ａｌｑ３を４０ｎｍ（蒸着速度：１Å／ｓｅｃ）の膜厚で形成した。次に、真空蒸着により、ＬｉＦを用いて、０．５ｎｍ（蒸着速度：１Å／ｓｅｃ）の膜厚の電子注入層４５を形成した。最後に、Ａｌを用いて、1００ｎｍの膜厚の上部電極３ｂを形成した。
【００４７】
（第２実施例）
本実施例では、第１の層を形成する化合物に、棒状分子１１を含む共役系の化合物を使用した。ラビング処理を行った基板１を超音波洗浄し、減圧下で加熱（２００℃、３時間）する工程までは第１実施例と同じであるため、有機層４を形成するそれ以後の工程から説明する。
【００４８】
本実施例では、正孔輸送層４１の形成前に、第１の層として正孔注入層を形成した。すなわち、真空蒸着により、分子配向性を有し、棒状分子１１を含むビフェニル系化合物を用いて、１０ｎｍ（蒸着速度：１Å／ｓｅｃ）の膜厚の正孔注入層を画素電極３０及び区画壁部７の表面に形成した。その後、減圧下において、上記化合物が融解する融解温度以上の条件で、３０分間加熱保持した。
【００４９】
次に、真空蒸着により、α-ＮＰＤを用いて、２０ｎｍ（蒸着速度：１Å／ｓｅｃ）の膜厚の正孔輸送層４１を正孔注入層の表面に形成した。その後の発光層４２等は第１実施例と同様に作製した。
【００５０】
（性能評価試験）
上述した第１実施例及び第２実施例の各素子試料（実施例）と、ラビング処理だけを行わず、それ以外は同じ条件とした素子（比較例）を作製し、それぞれ特性の比較を行った。その評価結果を図７に示す。
【００５１】
同図に示すように、第１実施例では、１０００ｃｄ／ｍ2の発光時における駆動電圧を比べると、実施例では２．７Ｖ、比較例では３．０Ｖとなり、比較例の方が高かった。また、電流効率は、実施例では６５ｃｄ／Ａ、比較例では６０ｃｄ／Ａとなり、実施例の方が高かった。一方、ＣＩＥ色度は、いずれも０．３７、０．６０となり、両者で相違は認められなかった。従って、ラビング処理を行うことにより、同一色度で駆動電圧の低電圧化と電流効率の向上とを達成できることが確認された。
【００５２】
第２実施例では、１０００ｃｄ／ｍ2の発光時における駆動電圧を比べると、実施例では２．３Ｖ、比較例では３．１Ｖとなり、比較例の方が高かった。また、電流効率は、実施例では８０ｃｄ／Ａ、比較例では５８ｃｄ／Ａとなり、実施例の方が高かった。一方、ＣＩＥ色度は、第１実施例と同様、いずれも０．３７、０．６０となり、両者で相違は認められなかった。従って、ラビング処理を行うことにより、同一色度で駆動電圧の低電圧化と電流効率の向上とを達成できることが確認された。しかも、電流効率については、第１実施例よりも大きな向上効果が認められた。
【００５３】
第１実施例では、多数の溝８，８，…が形成された区画壁部７の上に正孔輸送層４１を積層し、融解させたことで、静電引力や配位結合等の相互作用や分子配列により、正孔輸送層４１を含む有機層４の全体の配向性が向上し、駆動電圧の低下等の効果が得られたものと考えられる。一方、第２実施例では、多数の溝８，８，…が形成された区画壁部７の上に、第１実施例よりも配向し易い、棒状分子１１を含む共役系の化合物を用いて層を形成したことで、より配向性が向上し、電流効率の更なる向上効果が得られたものと考えられる。
【００５４】
なお、本発明にかかる有機ＥＬ表示装置等は、前記の実施形態等に限定されず、それ以外の種々の構成をも包含する。
【００５５】
例えば、第２実施例では、区画壁部７に、基板１に対して略垂直方向に延びる溝８が形成されるようにラビング処理が行われ、棒状分子１１の配向角が略９０°となるように設定した。しかし、ラビング処理で擦る角度と、化合物の種類とを選定すれば、様々な配向角で配向性を向上させることが可能である。例えば、図８に示すように、区画壁部７に、基板１に対して略平行な複数の溝８を形成してもよい。そうすれば、配向角を小さくすることができ、例えば、２°等の配向角に設定することもできる。特に、正孔がホッピングしやすいように、下部電極３ａに対して略平行な水平方向に分子が配向するように並べた方が望ましい。
【００５６】
前記実施形態等では、画像等を表示する表示装置を例示したが、本発明は、単色を発光する有機ＥＬ照明パネル（有機ＥＬ照明装置）にも適用できる。
【００５７】
図９に、そのような有機ＥＬ照明パネルを示す。同図に示すように、この有機ＥＬ照明パネルでは、基板１の上に、その表面の全体を覆うように下部電極３ａが積層されている。その下部電極３ａの表面には、複数の要素電極３０Ａ，３０Ａ，…が形成されるように絶縁膜がパターンニングされている。具体的には、下部電極３ａの表面上に、所定間隔ごとに区画壁部７が形成されている。互いに隣接する区画壁部７，７によって周りが区画されて、所定間隔ごとに下部電極３ａが露出し、複数の要素電極３０Ａ，３０Ａ，…が形成されている。
【００５８】
前記実施形態と同様に、区画壁部７の表面には複数の筋状の溝８が形成されている。そして、下部電極３ａや区画壁部７が形成された基板１の上には、前記実施形態と同様に、有機層４や上部電極３ｂ等が形成されている。
【００５９】
この有機ＥＬ照明パネルでも、有機層４の配向性を向上させることができるので、駆動電圧の低電圧化と電流効率の向上とを実現することができる。なお、このとき、区画壁部７を透光性に優れた透明の樹脂を用いるとよい。そうすれば、要素電極３０Ａの部分だけでなく、区画壁部７の部分からも発光を取り出すことができ、発光効率を高めることができる。
【００６０】
正孔輸送層４１や正孔注入層等は、真空蒸着法に限らず、スピンコート法や、インクジェット法、ノズルコート法、その他のドライプロセス等により形成してあってもよい。
【符号の説明】
【００６１】
１ 基板
２ 素子膜
３ａ 下部電極
３ｂ 上部電極
４ 有機層
５ ＴＦＴ
６ 層間絶縁膜
７ 区画壁部（絶縁体）
８ 溝
１１ 棒状分子
３０ 画素電極（要素電極）
３０Ａ 要素電極
４１ 正孔輸送層
４２ 発光層
４３ ブロック層
４４ 電子輸送層
４５ 電子注入層
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）発光装置、及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶デバイスの分野では、液晶分子群を一定方向に配向させるために、液晶を挟む２枚のガラス板の表面上に配向膜を設け、これを一定方向に擦る、所謂ラビング（Ｒｕｂｂｉｎｇ）処理が行なわれている。
【０００３】
一方、有機ＥＬデバイスの分野では、発光分子を配向させることによって発光の取り出し効率が向上することが報告されている（非特許文献１）。そして、発光の取り出し効率の向上を実現するために、例えば、電極（陽極）の表面にラビング処理を施して、その上に形成される有機層中の有機化合物に対し、分子配列の制御を試みたものがある（特許文献１）。具体的には、陽極であるＩＴＯの表面に、ラビング装置のローラーに巻き付けたレイヨン布で一方向に擦る処理を行っている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】Ｊ．−Ｓ．Ｋｉｍ ｅｔ ａｌ．，Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．８８，１０７３，２０００
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−１００９７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、電極は一般に硬度が高いものが多いため、特許文献１のように、電極の表面にラビング処理を施して、電極の表面を適切な状態に安定して加工するのは容易ではない。電極の硬度に合わせてラビング強度を高めることもできるが、ラビング強度を高めると、加工精度が低下してばらつきが大きくなり易いし、電極上のダストが増加し、ダークスポット等を招く要因ともなる。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、比較的簡単な処理でもって、有機層に含まれる有機化合物の分子をより適切に配向させることができ、発光の取り出し効率を向上させることができる有機ＥＬ発光装置等を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明では、電極の上に樹脂製の絶縁体を設け、その絶縁体の表面に一定方向に延びる複数の筋状の溝を形成した。
【０００９】
具体的には、本発明は、基板の上に、一対の電極と、これら電極間に積層され、少なくとも発光層を含む１層以上の有機層とを備え、前記電極間に電圧を印加することによって前記発光層が発光する有機ＥＬ発光装置であって、前記一対の電極のうち、前記基板側の下部電極は、該下部電極よりも上側に突出する樹脂製の絶縁体により複数の要素電極に区画されていて、前記絶縁体の表面に、一定方向に延びる筋状の溝が複数形成されている。
【００１０】
係る構成の有機ＥＬ発光装置によれば、下部電極の上側に形成される絶縁体は、樹脂製であるため、通常、金属等で形成される下部電極に比べて大幅に硬度を低くすることができる。従って、弱い力で加工することができ、微細な形状であっても容易に、しかも安定して加工することができる。その結果、絶縁体の表面には、一定方向に延びる複数の筋状の溝を精度高く形成することができる。
【００１１】
下部電極の上側に突出した絶縁体の表面に、一定方向に延びる複数の筋状の溝が精度高く形成されていると、筋状の溝がその上に形成される有機層中の分子に作用し、静電引力や配位結合等の相互作用や分子配列によって配向性を向上させることができる。その結果、駆動電圧の低下や電流効率の向上等、発光の取り出し効率を向上させることが可能になる。なお、ここでいう溝は溝幅がナノレベルの微細なものであり、例えば、原子間力顕微鏡(ＡＦＭ)を用いて確認することができる。
【００１２】
具体的には、前記複数の溝はラビング処理によって形成することができる。そうすれば、容易な作業でもって、絶縁体の表面に一定方向に延びる複数の筋状の溝を精度高く形成することができる。液晶の製造ラインにおけるラビング装置をそのまま利用できるので、汎用性にも優れる。
【００１３】
更に具体的には、前記下部電極は、金属酸化物又は金属を用いて形成することができる。金属酸化物等であれば電気伝導性に優れるし、従来の素材をそのまま流用できるからである。本発明では、下部電極に筋状の溝を形成しなくてよいため、その硬度等、加工適性を考慮する必要もない。
【００１４】
また、前記絶縁体の表面に、前記有機層が積層され、前記有機層のうち、前記絶縁体の表面と接する第１の層が、結晶性、或いは分子配向性を有する有機化合物を用いて形成するのが好ましい。その場合、前記結晶性、或いは分子配向性を有する有機化合物が、棒状の分子構造を有するのがより好ましい。そうすれば、絶縁体の表面に形成された複数の筋状の溝の作用により、有機層の配向性をより向上させることができる。例えば、有機化合物が棒状の分子構造を有する場合には、有機化合物が溝に入り込んで配列し易いため、配向性が向上する。
【００１５】
更には、前記有機層が２層以上で構成され、前記結晶性、或いは分子配向性を有する有機化合物が、共役系の化合物からなり、前記有機層のうち、少なくとも前記第１の層の表面と接する層に、共役系の化合物が含まれているようにしておくとよい。そうすれば、共役系の化合物どうしの相互作用により、第１の層の有機化合物の配列が、その上に形成される層の有機化合物の配列に影響し、連鎖的に各層の配向性を向上させることができるため、有機層の全体の配向性を向上させることができる。
【００１６】
また、前記絶縁体の表面に積層されている前記有機層の表面には、更に、金属酸化物又は金属からなる上部電極が積層されているようにしておけばよい。従来と同様に上部電極を形成すればよいため、作業性に優れる。
【００１７】
前記第１の層に含まれる前記有機化合物の配向角は、２°〜９０°の範囲内となるように設定することができる。例えば、絶縁体の表面に形成する複数の筋状の溝が延びる方向と、絶縁体の表面に直接接する有機化合物とを選定すれば配向角を調整することができるので、有機ＥＬ発光装置の仕様に応じて発光の取り出し効率を向上させることができる。
【００１８】
例えば、前記有機化合物が、前記下部電極に対して略平行に配列しているようにすれば、正孔をホッピングし易くさせることができる。
【００１９】
このような構成の有機ＥＬ発光装置は、例えば、前記基板の上に、前記下部電極を形成する工程と、前記下部電極が形成された前記基板の上に、前記絶縁体を形成する工程と、前記下部電極及び前記絶縁体が形成された基板に対し、ラビング処理を行うラビング工程と、を含み、前記ラビング工程において、前記下部電極及び前記絶縁体のうち、実質的に、前記絶縁体だけに前記複数の溝が形成されるようにラビング処理が行われる製造方法により製造することができる。
【００２０】
下部電極が形成された基板の上には、樹脂製の絶縁体が形成されているので、これに対してラビング処理を施すことで、絶縁体の表面に、上述したような複数の溝を容易に、しかも精度高く形成することができる。なお、ここでいう実質的とは、下部電極の表面には複数の溝は形成しなくともよいが、結果として、実効性には欠けるものの、下部電極の表面にも溝が形成される場合もあるため、そのような場合を考慮したものである。
【００２１】
前記下部電極及び前記絶縁体が形成され、ラビング処理が施された前記基板の上に、前記有機層を形成する有機層形成工程、を更に含み、前記有機層形成工程において、前記第１の層を形成した後、該層を形成している有機化合物の融解温度以上の温度で所定時間保持する処理を行うのが好ましい。
【００２２】
そうすれば、第１の層を形成している有機化合物の分子が自由に変位できるようになって分子配列が再構成されるので、絶縁体の表面に形成されている複数の筋状の溝による作用をより効果的に発揮させることができ、配向性をより安定して向上させることができる。
【発明の効果】
【００２３】
以上説明したように、本発明を適用した有機ＥＬ発光装置によれば、比較的簡単な処理でもって、有機層の配向性を高めることができ、発光の取り出し効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明を適用した有機ＥＬ表示パネルの概略斜視図である。
【図２】図１における矢印Ｘ方向から見た概略断面図である。
【図３】絶縁体の構造を説明するための模式図である。
【図４】有機膜等の積層構成を示す模式図である。
【図５】有機化合物の分子の配列を説明するための概念図である。
【図６】（ａ）〜（ｄ）は、製造方法の主な工程を説明するための図２相当図である。
【図７】第１実施例及び第２実施例の性能評価試験の結果をまとめた表である。
【図８】絶縁体の構造の変形例を説明するための模式図である。
【図９】本実施形態の変形例を示す図２相当図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。ただし、以下の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物あるいはその用途を制限するものではない。
【００２６】
（有機ＥＬ表示装置の基本構成）
図１に、本発明を適用した有機ＥＬ表示パネル（有機ＥＬ発光装置）を示す。この有機ＥＬ表示パネルはベースとなる基板１を備え、その表面に薄い素子膜２が形成されている。素子膜２には、図２に示すように、下部電極３ａ及び上部電極３ｂからなる一対の電極と、これら電極間に積層された有機層４とが備えられている。有機層４には発光層４２が含まれており、電極３ａ、３ｂ間に電圧を印加することで発光層４２が発光する。素子膜２に設けられた画像等を表示する表示領域には、複数の画素が格子状に配置されていて、各画素の発光を制御することで画像等の表示が可能となっている。
【００２７】
本実施形態の有機ＥＬ表示パネルは、基板１の側から発光を取り出す、所謂ボトムエミッション型であり、基板１には透光性を有するガラス基板１が用いられている。ただし、基板１はガラス基板に限らず、例えば、透光性を有しない半導体基板等であってもよい。トップエミッション型であれば基板１の反対側から発光が取り出されるため、基板１に透光性は必要ないからである。
【００２８】
基板１の上には、複数の島状にパターンニングされた多結晶シリコン半導体膜が形成されている。図示はしないが、これら多結晶シリコン半導体膜の上には、ゲート絶縁膜やゲート電極層がパターニングされている。更に、各多結晶シリコン半導体膜には、ソース領域やドレイン領域が形成され、複数のＴＦＴ５，５，…が形成されている。これらＴＦＴ５等を覆うように、その上には、平坦化層としても機能する絶縁性の層間絶縁膜６が形成されている。層間絶縁膜６の所定部位には、スルーホール６ａが形成されていて、このスルーホール６ａを介してＴＦＴ５と電気的に接続可能なように、層間絶縁膜６の上に陽極とされる下部電極３ａがパターンニングされている。すなわち、本実施形態の下部電極３ａは複数の画素電極３０（要素電極）からなり、各画素電極３０は、互いに所定の隙間を隔てて隣接するように配置されている。下部電極３ａは、従来通り、例えばＩＴＯや白金など、電気電導性に優れた金属酸化物や金属を用いて形成することができる。なお、本実施形態はボトムエミッション型であるため、下部電極３ａには透光性を有するＩＴＯが用いられている。
【００２９】
下部電極３ａがパターンニングされた基板１の上には、樹脂製の絶縁膜がパターンニングされていて、各画素電極３０の周りが、これらよりも上側に突出する区画壁部７（絶縁体）によって区画されている。具体的には、区画壁部７は、互いに隣接している２つの画素電極３０，３０の間から基板１と略直交するように突出している。区画壁部７は、その横断面が突端側に向かうに従って幅が次第に小さくなる先窄まり形状に形成されている。絶縁膜、つまり区画壁部７の素材は、絶縁性に優れ、削れ易い樹脂であればどのような樹脂であってもよい。そのような樹脂としては、例えば、ポリイミド系等の樹脂を挙げることができる。
【００３０】
区画壁部７の表面には、一定方向に延びる筋状の溝８が複数形成されている。本実施形態の各溝８は、図３に示すように、基板１に対して垂直方向に延びるように形成されている。各溝８の溝幅や深さはナノレベルである。なお、同図は解りやすくするために各溝８が均等に連続しているように表してあるが、溝８の長さや深さは異なっていてもよいし、隣接する溝８，８間の隙間は不均一であってもよい。要は、微細な筋状の溝８が区画壁部７の表面に複数形成され、それらがいずれも略同じ方向に延びているものであればよい。このような複数の溝８は、例えば、ラビング処理によって形成することができる。
【００３１】
図４に示すように、本実施形態の有機層４は、複数の層で形成されている。具体的には、下部電極３ａ側から順に、正孔輸送層４１（第１の層）、発光層４２、ブロック層４３、電子輸送層４４、電子注入層４５が積層されている。同図は、画素電極３０の上側の有機層４を示しているが、有機層４は、画素電極３０の表面だけでなく、区画壁部７の表面も覆うように積層されている。なお、有機層４の上記構成は一例であって必要に応じて様々に構成することができる。
【００３２】
これら複数の層のうち、最下層の正孔輸送層４１は、結晶性を有する化合物を用いて形成するのが好ましく、特に、棒状の分子構造を有する化合物が好ましい。そうすれば、詳細は後述するが、区画壁部７に形成された複数の溝８により、正孔輸送層４１を構成している有機化合物の分子に配向性を付与することができ、その結果、駆動電圧の低下や電流効率の向上等の効果を得ることができる。なお、配向性とは、分子が一定の方向に配列する性状を意味する。
【００３３】
その具体例を図５に模式的に示す。同図において、１１は棒状の分子構造を有する化合物である（棒状分子１１ともいう）。区画壁部７に形成されている本実施形態の複数の溝８は、基板１に対して略垂直方向に延びるように形成されているので、区画壁部７に接する棒状分子１１をその溝８に入り込ませ、一定の方向、ここでは基板１に対して略垂直方向に配列させることができる。区画壁部７に接する棒状分子１１が略垂直方向に配列すれば、それに接する棒状分子１１もエネルギー的に安定する略垂直方向に配列し易くなるため、連鎖的に棒状分子１１が略垂直方向に配列する。その結果、区画壁部７の表面の部分だけでなく、下部電極３ａの表面の部分の棒状分子１１も略垂直方向に配列するようになり、正孔輸送層４１の全体にわたって棒状分子１１が略垂直方向に配列する。なお、この場合、棒状分子１１の配向角は約９０°になるが、配向角は、基板１に対する溝８の角度を調整することにより、必要に応じて２°〜９０°の範囲内で設定することができる。
【００３４】
更には、正孔輸送層４１を、例えば、π−π相互作用し易いような、共役系の化合物で形成し、正孔輸送層４１以外の発光層４２等も共役系の化合物で形成するのが好ましい。そうすれば、化合物どうしの相互作用により、正孔輸送層４１の配向性が発光層４２等にも及び、有機層４の全体に配向性を付与することができる。
【００３５】
電子注入層の表面には、陰極とされる上部電極３ｂが積層されている。本実施形態の上部電極３ｂは、素子膜２の少なくとも表示領域の全域に形成されている。上部電極３ｂもまた、下部電極３ａと同様に、金属酸化物や金属を用いて形成されている。本実施形態の有機ＥＬ表示パネルはボトムエミッション型であるため、透光性の有無に関係無く上部電極３ｂの素材を選択できる。トップエミッション型の場合には、上部電極３ｂに透光性が必要とされるため、透明なＩＴＯ等を用いて上部電極３ｂを形成すればよい。
【００３６】
有機層４への水分等の浸入を防止するために、図示はしないが、上部電極３ｂの上方には封止基板等が設けられていて、封止基板等と基板１との間に、窒素ガス等の不活性ガスが封入されている。
（有機ＥＬ表示装置の製造方法）
上記構成の有機ＥＬパネルは、例えば、次のような工程を含む製造方法によって製造することができ、図６にその製造方法の主な工程を示す。
（１）基板１の上に下部電極３ａを形成する下部電極形成工程
（２）下部電極３ａが形成された基板１の上に、区画壁部７を形成する絶縁体形成工程
（３）下部電極３ａ及び区画壁部７が形成された基板１に対し、ラビング処理を行うラビング工程
（４）下部電極３ａ及び区画壁部７が形成され、ラビング処理が施された基板１の上に、有機層４を形成する有機層形成工程
なお、下部電極形成工程や区画壁部形成工程については、従来の方法と異ならないため、同図の（ａ）にこれら工程等後の状態を示し、ここではその具体的な説明は省略する。
【００３７】
上記工程のうち、ラビング工程では、同図の（ｂ）や図３に示すように、下部電極３ａ及び区画壁部７のうち、実質的に、区画壁部７だけに複数の溝８が形成されるようにラビング処理が行われる。すなわち、金属酸化物や金属を用いて形成されている下部電極３ａに比べ、削れ易い樹脂を用いて形成されている区画壁部７は、弱い力（ラビング強度）で溝８を形成させることができる。従って、ラビング強度が低くて済む分、加工精度が向上し、安定して高精度な溝８を形成することができる。下部電極３ａの表面を傷つけずに済むため、発光特性を損なうおそれがない。特に、ボトムエミッション型の場合、下部電極３ａに溝８を形成すると透光性に影響するおそれがあるが、本実施形態ではそのようなおそれがない。なお、このようなラビング処理の条件は、例えば、ラビング装置のローラーの押し込み量やローラーの回転数等を調整して適宜設定することができる。
【００３８】
更に、有機層形成工程では、正孔輸送層４１を形成した後、正孔輸送層４１を形成している有機化合物の融解温度以上の温度で所定時間保持する処理が行われる。具体的には、まず、真空蒸着法等の従来の方法で、下部電極３ａや区画壁部７の表面上に正孔輸送層４１を形成する。その際、同図の（ｃ）に示すように、正孔輸送層４１が棒状の分子構造を有する化合物で形成されている場合には、各棒状分子１１はランダムに配列した状態で固定されている。そこで、棒状分子１１が自由に変位できるように、その有機化合物の融解温度以上の温度で所定時間保持して、有機化合物を軟化あるいは液状化させる。
【００３９】
そうすることで、同図の（ｄ）に示すように、区画壁部７の表面に接する棒状分子１１が溝８部に入り込み、一定方向（本実施形態では略垂直方向）に再配列される。それに伴って、連鎖的にその他の棒状分子１１もエネルギー的に安定な同方向に配列されていき、正孔輸送層４１の全体の棒状分子１１が略垂直方向に配列するようになって配向性が向上する。
【００４０】
また、正孔輸送層４１が、π−π相互作用し易いような、共役系の化合物で形成されていて、例えば、その上に積層される発光層４２も、同様に共役系の化合物で形成されている場合には、一定の方向に配列される棒状分子１１との相互作用により、発光層４２の化合物の分子配列も影響を受けるため、有機層４の全体の配向性をより向上させることができる。発光層４２だけでなく、電子輸送層４４等も共役系の化合物で形成すれば、正孔輸送層４１の棒状分子１１の配列の影響を有機層４の全体にわたって及ばすことができ、有機層４の全体の配向性をよりいっそう向上させることができる。
【００４１】
このように、本発明によれば、比較的簡単な処理でもって、有機層４に含まれる有機化合物の分子をより適切に配向させることができ、発光の取り出し効率を向上させることができる。
【００４２】
（第１実施例）
基板１にガラス基板を使用し、このガラス基板の上に、プラズマＣＶＤ法によりシリコン半導体膜を形成した。形成したシリコン半導体膜に対して結晶化処理を施し、多結晶シリコン半導体膜を形成した。続いて、多結晶シリコン半導体膜をエッチング処理し、複数の島状のパターンを形成した。次に、複数の島状パターンに形成した多結晶シリコン半導体膜の上に、ゲート絶縁膜及びゲート電極層を順次形成し、エッチング処理によってパターニングを行った。ドーピングにより島状パターンの多結晶シリコン半導体膜の各島に、ソース領域及びドレイン領域を形成し、複数のＴＦＴ５，５，…を作製した。
【００４３】
ＴＦＴ５を覆うように層間絶縁膜６を形成した。層間絶縁膜６の上に、スルーホール６ａを介してＴＦＴ５と電気的に接続されるように、ＩＴＯを用いて画素電極３０を形成した。画素電極３０の周りが区画壁部７によって囲まれるように、ポリイミド系の樹脂を用いて絶縁膜をパターニングした。
【００４４】
次に、絶縁膜の表面を、所定のラビング装置のローラーに巻きつけたレイヨン布で一方向に擦る処理を行った（ラビング処理）。具体的には、押し込み量を０．６ｍｍ、ローラーの回転数を２００ｒｐｍに設定し、５ｍｍ／ｓの送り速度で、略垂直方向に延びる溝８が区画壁部７に形成されるように、基板１にローラーを１回送り込み、ラビング処理を行った。ラビング処理した基板１は、超音波洗浄を行った後、減圧下において２００℃で３時間加熱した。
【００４５】
冷却後、有機層４を形成した。具体的には、まず、真空蒸着により、α-ＮＰＤ（ビフェニル系化合物）を用いて、３０ｎｍ（蒸着速度：１Å／ｓｅｃ）の膜厚の正孔輸送層４１を画素電極３０及び区画壁部７の表面に形成した。その後、減圧下において、α-ＮＰＤが融解する融解温度以上の条件で、３０分間加熱保持した。その際、分光エリプソメータを用いて、正孔輸送層４１の配向性が向上していることを確認した。
【００４６】
続いて、共蒸着により、ホストとしてのＣＢＰと、ドーパントとしてのＩｒ（ｐｐｙ）３とを用いて、３０ｎｍ（ＣＢＰの蒸着速度：１Å／ｓｅｃ、Ｉｒ（ｐｐｙ）３の蒸着速度：０．１Å／ｓｅｃ）の膜厚の発光層４２を形成した。次に、ブロック層４３として、ＢＣＰを１０ｎｍ（蒸着速度：１Å／ｓｅｃ）の膜厚で形成し、その後、電子輸送層４４として、Ａｌｑ３を４０ｎｍ（蒸着速度：１Å／ｓｅｃ）の膜厚で形成した。次に、真空蒸着により、ＬｉＦを用いて、０．５ｎｍ（蒸着速度：１Å／ｓｅｃ）の膜厚の電子注入層４５を形成した。最後に、Ａｌを用いて、1００ｎｍの膜厚の上部電極３ｂを形成した。
【００４７】
（第２実施例）
本実施例では、第１の層を形成する化合物に、棒状分子１１を含む共役系の化合物を使用した。ラビング処理を行った基板１を超音波洗浄し、減圧下で加熱（２００℃、３時間）する工程までは第１実施例と同じであるため、有機層４を形成するそれ以後の工程から説明する。
【００４８】
本実施例では、正孔輸送層４１の形成前に、第１の層として正孔注入層を形成した。すなわち、真空蒸着により、分子配向性を有し、棒状分子１１を含むビフェニル系化合物を用いて、１０ｎｍ（蒸着速度：１Å／ｓｅｃ）の膜厚の正孔注入層を画素電極３０及び区画壁部７の表面に形成した。その後、減圧下において、上記化合物が融解する融解温度以上の条件で、３０分間加熱保持した。
【００４９】
次に、真空蒸着により、α-ＮＰＤを用いて、２０ｎｍ（蒸着速度：１Å／ｓｅｃ）の膜厚の正孔輸送層４１を正孔注入層の表面に形成した。その後の発光層４２等は第１実施例と同様に作製した。
【００５０】
（性能評価試験）
上述した第１実施例及び第２実施例の各素子試料（実施例）と、ラビング処理だけを行わず、それ以外は同じ条件とした素子（比較例）を作製し、それぞれ特性の比較を行った。その評価結果を図７に示す。
【００５１】
同図に示すように、第１実施例では、１０００ｃｄ／ｍ2の発光時における駆動電圧を比べると、実施例では２．７Ｖ、比較例では３．０Ｖとなり、比較例の方が高かった。また、電流効率は、実施例では６５ｃｄ／Ａ、比較例では６０ｃｄ／Ａとなり、実施例の方が高かった。一方、ＣＩＥ色度は、いずれも０．３７、０．６０となり、両者で相違は認められなかった。従って、ラビング処理を行うことにより、同一色度で駆動電圧の低電圧化と電流効率の向上とを達成できることが確認された。
【００５２】
第２実施例では、１０００ｃｄ／ｍ2の発光時における駆動電圧を比べると、実施例では２．３Ｖ、比較例では３．１Ｖとなり、比較例の方が高かった。また、電流効率は、実施例では８０ｃｄ／Ａ、比較例では５８ｃｄ／Ａとなり、実施例の方が高かった。一方、ＣＩＥ色度は、第１実施例と同様、いずれも０．３７、０．６０となり、両者で相違は認められなかった。従って、ラビング処理を行うことにより、同一色度で駆動電圧の低電圧化と電流効率の向上とを達成できることが確認された。しかも、電流効率については、第１実施例よりも大きな向上効果が認められた。
【００５３】
第１実施例では、多数の溝８，８，…が形成された区画壁部７の上に正孔輸送層４１を積層し、融解させたことで、静電引力や配位結合等の相互作用や分子配列により、正孔輸送層４１を含む有機層４の全体の配向性が向上し、駆動電圧の低下等の効果が得られたものと考えられる。一方、第２実施例では、多数の溝８，８，…が形成された区画壁部７の上に、第１実施例よりも配向し易い、棒状分子１１を含む共役系の化合物を用いて層を形成したことで、より配向性が向上し、電流効率の更なる向上効果が得られたものと考えられる。
【００５４】
なお、本発明にかかる有機ＥＬ表示装置等は、前記の実施形態等に限定されず、それ以外の種々の構成をも包含する。
【００５５】
例えば、第２実施例では、区画壁部７に、基板１に対して略垂直方向に延びる溝８が形成されるようにラビング処理が行われ、棒状分子１１の配向角が略９０°となるように設定した。しかし、ラビング処理で擦る角度と、化合物の種類とを選定すれば、様々な配向角で配向性を向上させることが可能である。例えば、図８に示すように、区画壁部７に、基板１に対して略平行な複数の溝８を形成してもよい。そうすれば、配向角を小さくすることができ、例えば、２°等の配向角に設定することもできる。特に、正孔がホッピングしやすいように、下部電極３ａに対して略平行な水平方向に分子が配向するように並べた方が望ましい。
【００５６】
前記実施形態等では、画像等を表示する表示装置を例示したが、本発明は、単色を発光する有機ＥＬ照明パネル（有機ＥＬ照明装置）にも適用できる。
【００５７】
図９に、そのような有機ＥＬ照明パネルを示す。同図に示すように、この有機ＥＬ照明パネルでは、基板１の上に、その表面の全体を覆うように下部電極３ａが積層されている。その下部電極３ａの表面には、複数の要素電極３０Ａ，３０Ａ，…が形成されるように絶縁膜がパターンニングされている。具体的には、下部電極３ａの表面上に、所定間隔ごとに区画壁部７が形成されている。互いに隣接する区画壁部７，７によって周りが区画されて、所定間隔ごとに下部電極３ａが露出し、複数の要素電極３０Ａ，３０Ａ，…が形成されている。
【００５８】
前記実施形態と同様に、区画壁部７の表面には複数の筋状の溝８が形成されている。そして、下部電極３ａや区画壁部７が形成された基板１の上には、前記実施形態と同様に、有機層４や上部電極３ｂ等が形成されている。
【００５９】
この有機ＥＬ照明パネルでも、有機層４の配向性を向上させることができるので、駆動電圧の低電圧化と電流効率の向上とを実現することができる。なお、このとき、区画壁部７を透光性に優れた透明の樹脂を用いるとよい。そうすれば、要素電極３０Ａの部分だけでなく、区画壁部７の部分からも発光を取り出すことができ、発光効率を高めることができる。
【００６０】
正孔輸送層４１や正孔注入層等は、真空蒸着法に限らず、スピンコート法や、インクジェット法、ノズルコート法、その他のドライプロセス等により形成してあってもよい。
【符号の説明】
【００６１】
１ 基板
２ 素子膜
３ａ 下部電極
３ｂ 上部電極
４ 有機層
５ ＴＦＴ
６ 層間絶縁膜
７ 区画壁部（絶縁体）
８ 溝
１１ 棒状分子
３０ 画素電極（要素電極）
３０Ａ 要素電極
４１ 正孔輸送層
４２ 発光層
４３ ブロック層
４４ 電子輸送層
４５ 電子注入層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の上に、一対の電極と、これら電極間に積層され、少なくとも発光層を含む１層以上の有機層とを備え、前記電極間に電圧を印加することによって前記発光層が発光する有機ＥＬ発光装置であって、
前記一対の電極のうち、前記基板側の下部電極は、該下部電極よりも上側に突出する樹脂製の絶縁体により複数の要素電極に区画されていて、
前記絶縁体の表面に、一定方向に延びる筋状の溝が複数形成されている有機ＥＬ発光装置。
【請求項２】
請求項１に記載の有機ＥＬ発光装置であって、
前記複数の溝がラビング処理によって形成されている有機ＥＬ発光装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の有機ＥＬ発光装置であって、
前記下部電極が、金属酸化物又は金属を用いて形成されている有機ＥＬ発光装置。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の有機ＥＬ発光装置であって、
前記絶縁体の表面に、前記有機層が積層され、
前記有機層のうち、前記絶縁体の表面と接する第１の層が、結晶性、或いは分子配向性を有する有機化合物を用いて形成されている有機ＥＬ発光装置。
【請求項５】
請求項４に記載の有機ＥＬ発光装置であって、
前記結晶性、或いは分子配向性を有する有機化合物が、棒状の分子構造を有する有機ＥＬ発光装置。
【請求項６】
請求項４又は請求項５に記載の有機ＥＬ発光装置であって、
前記有機層が２層以上で構成され、
前記結晶性、或いは分子配向性を有する有機化合物が、共役系の化合物からなり、
前記有機層のうち、少なくとも前記第１の層の表面と接する層に、共役系の化合物が含まれている有機ＥＬ発光装置。
【請求項７】
請求項４〜請求項６のいずれか１つに記載の有機ＥＬ発光装置であって、
前記絶縁体の表面に積層されている前記有機層の表面に、更に、金属酸化物又は金属からなる上部電極が積層されている有機ＥＬ発光装置。
【請求項８】
請求項４〜請求項７のいずれか１つに記載の有機ＥＬ発光装置であって、
前記第１の層に含まれる前記有機化合物の配向角が、２°〜９０°の範囲内となるように設定されている有機ＥＬ発光装置。
【請求項９】
請求項８に記載の有機ＥＬ発光装置であって、
前記有機化合物が、前記下部電極に対して略平行に配列している有機ＥＬ発光装置。
【請求項１０】
請求項２〜請求項８のいずれか１つに記載の有機ＥＬ発光装置の製造方法であって、
前記基板の上に、前記下部電極を形成する工程と、
前記下部電極が形成された前記基板の上に、前記絶縁体を形成する工程と、
前記下部電極及び前記絶縁体が形成された基板に対し、ラビング処理を行うラビング工程と、
を含み、
前記ラビング工程において、前記下部電極及び前記絶縁体のうち、実質的に、前記絶縁体だけに前記複数の溝が形成されるようにラビング処理が行われる有機ＥＬ発光装置の製造方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の有機ＥＬ発光装置の製造方法であって、
前記下部電極及び前記絶縁体が形成され、ラビング処理が施された前記基板の上に、前記有機層を形成する有機層形成工程、
を更に含み、
前記有機層形成工程において、
前記第１の層を形成した後、該層を形成している有機化合物の融解温度以上の温度で所定時間保持する処理が行われる有機ＥＬ発光装置の製造方法。
【請求項１】
基板の上に、一対の電極と、これら電極間に積層され、少なくとも発光層を含む１層以上の有機層とを備え、前記電極間に電圧を印加することによって前記発光層が発光する有機ＥＬ発光装置であって、
前記一対の電極のうち、前記基板側の下部電極は、該下部電極よりも上側に突出する樹脂製の絶縁体により複数の要素電極に区画されていて、
前記絶縁体の表面に、一定方向に延びる筋状の溝が複数形成されている有機ＥＬ発光装置。
【請求項２】
請求項１に記載の有機ＥＬ発光装置であって、
前記複数の溝がラビング処理によって形成されている有機ＥＬ発光装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の有機ＥＬ発光装置であって、
前記下部電極が、金属酸化物又は金属を用いて形成されている有機ＥＬ発光装置。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の有機ＥＬ発光装置であって、
前記絶縁体の表面に、前記有機層が積層され、
前記有機層のうち、前記絶縁体の表面と接する第１の層が、結晶性、或いは分子配向性を有する有機化合物を用いて形成されている有機ＥＬ発光装置。
【請求項５】
請求項４に記載の有機ＥＬ発光装置であって、
前記結晶性、或いは分子配向性を有する有機化合物が、棒状の分子構造を有する有機ＥＬ発光装置。
【請求項６】
請求項４又は請求項５に記載の有機ＥＬ発光装置であって、
前記有機層が２層以上で構成され、
前記結晶性、或いは分子配向性を有する有機化合物が、共役系の化合物からなり、
前記有機層のうち、少なくとも前記第１の層の表面と接する層に、共役系の化合物が含まれている有機ＥＬ発光装置。
【請求項７】
請求項４〜請求項６のいずれか１つに記載の有機ＥＬ発光装置であって、
前記絶縁体の表面に積層されている前記有機層の表面に、更に、金属酸化物又は金属からなる上部電極が積層されている有機ＥＬ発光装置。
【請求項８】
請求項４〜請求項７のいずれか１つに記載の有機ＥＬ発光装置であって、
前記第１の層に含まれる前記有機化合物の配向角が、２°〜９０°の範囲内となるように設定されている有機ＥＬ発光装置。
【請求項９】
請求項８に記載の有機ＥＬ発光装置であって、
前記有機化合物が、前記下部電極に対して略平行に配列している有機ＥＬ発光装置。
【請求項１０】
請求項２〜請求項８のいずれか１つに記載の有機ＥＬ発光装置の製造方法であって、
前記基板の上に、前記下部電極を形成する工程と、
前記下部電極が形成された前記基板の上に、前記絶縁体を形成する工程と、
前記下部電極及び前記絶縁体が形成された基板に対し、ラビング処理を行うラビング工程と、
を含み、
前記ラビング工程において、前記下部電極及び前記絶縁体のうち、実質的に、前記絶縁体だけに前記複数の溝が形成されるようにラビング処理が行われる有機ＥＬ発光装置の製造方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の有機ＥＬ発光装置の製造方法であって、
前記下部電極及び前記絶縁体が形成され、ラビング処理が施された前記基板の上に、前記有機層を形成する有機層形成工程、
を更に含み、
前記有機層形成工程において、
前記第１の層を形成した後、該層を形成している有機化合物の融解温度以上の温度で所定時間保持する処理が行われる有機ＥＬ発光装置の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１１−３４７１７（Ｐ２０１１−３４７１７Ａ）
【公開日】平成２３年２月１７日（２０１１．２．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１７７８４７（Ｐ２００９−１７７８４７）
【出願日】平成２１年７月３０日（２００９．７．３０）
【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２３年２月１７日（２０１１．２．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年７月３０日（２００９．７．３０）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]