有機ＥＬ表示装置及び有機ＥＬ表示装置の製造方法
【課題】
有機材料の膜厚ムラによる発光ムラが低減された有機ＥＬ表示装置及びその製造方法を提供すること。
【解決手段】
本発明にかかる有機ＥＬ表示装置は電極間に配置された有機発光層を備える有機ＥＬ表示装置であって、基板上に設けられた陽極配線１と、陽極配線１の上に開口部が配置されるよう設けられた絶縁膜２２及び隔壁１０と、絶縁膜２２及び隔壁１０の上から湿式塗布されることにより形成された有機膜とを備え、開口部における陽極配線表面の水に対する接触角が１０°以下であり、絶縁膜２２及び隔壁１０の表面の水に対する接触角が１５〜６０°であるものである。
有機材料の膜厚ムラによる発光ムラが低減された有機ＥＬ表示装置及びその製造方法を提供すること。
【解決手段】
本発明にかかる有機ＥＬ表示装置は電極間に配置された有機発光層を備える有機ＥＬ表示装置であって、基板上に設けられた陽極配線１と、陽極配線１の上に開口部が配置されるよう設けられた絶縁膜２２及び隔壁１０と、絶縁膜２２及び隔壁１０の上から湿式塗布されることにより形成された有機膜とを備え、開口部における陽極配線表面の水に対する接触角が１０°以下であり、絶縁膜２２及び隔壁１０の表面の水に対する接触角が１５〜６０°であるものである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は有機ＥＬ表示装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、有機ＥＬ（Electro Luminescence）素子を使用した有機ＥＬ表示装置の開発が盛んに行われている。有機ＥＬ表示装置は、液晶表示装置と比較して視野角が広く、また、応答速度も速く、有機物が有する発光性の多様性から、次世代の表示装置として期待されている。有機ＥＬ表示装置に用いられる有機ＥＬ素子は、基板上に陽極が形成され、陽極の上に薄膜状の有機化合物が積層され有機薄膜層が形成される。その有機化合物の層の上に、基板上に形成された陽極と対向するように陰極が形成された構造である。有機ＥＬ素子は、陽極と陰極との間に配置された有機化合物の層に電流が供給されると自発光する電流駆動型の表示素子である。以下、積層される有機化合物の薄膜を有機薄膜層と記す。陽極、複数の有機薄膜層および陰極を重ねて配置した個所が表示画素となる。
【０００３】
基板に設けられた電極上に有機化合物を積層する場合、有機材料を真空蒸着させて有機薄膜層を形成する場合がある。しかし、有機材料を蒸着させる場合、有機薄膜層の下地となる電極の表面に異物の付着や突起、窪みがあると、その影響により、有機薄膜層を所望の状態にできないことがある。
【０００４】
この問題を解決する方法として、有機薄膜層となる有機材料を液体中に分散または溶解させ、溶液として塗布することで異物、突起、窪み等を被覆し、所望の有機薄膜層を形成する技術（湿式塗布方法、以下、単に塗布法と記す。）が知られている。例えば、特許文献１には、有機薄膜層のうち少なくとも一層を塗布法により形成することが記載されている。
【０００５】
塗布法としては、例えば、オフセット印刷法、凸版印刷法、マスクスプレー法等がある。オフセット印刷法や凸版印刷法では、有機材料を溶媒中に分散または溶解させた溶液（以下、有機材料の溶液、あるいは単に溶液という）の層を所定の領域のみに形成する。また、マスクスプレー法では、所望の領域に合致するような開口部を有するガラス・マスクや金属マスク等を配置し、有機材料を分散または溶解させた溶液を吐出する。この場合、溶液を窒素等の気体媒体中に分散させ、または二流体ノズル等を用いて溶液を霧状にする。
【０００６】
また、有機ＥＬ表示装置では、有機薄膜層の上に設けられる陰極配線が隔離配置されるように隔離構造体（以下、隔壁と記す。）が設けられる。このような構成は、例えば、特許文献１に記載されている。図９は、特許文献１に記載された隔壁の例を示す断面図である。基板１１上には、陽極配線１が設けられ、その後、隔壁１０が設けられる。隔壁１０は、例えば、基板１１から離れるにつれて断面が広がるように形成される。このような隔壁１０の構造は、逆テーパ構造あるいはオーバハング構造と称されている。
【０００７】
隔壁１０を逆テーパ構造とすることで、陰極配線の分離をより確実なものとすることができる。隔壁１０が設けられた状態で各有機薄膜層（ホール注入輸送層１０２、発光層１０３、電子注入輸送層１０４）を塗布法等により形成すると、隔壁１０により有機薄膜層が分離され、この結果、各隔壁１０の間に各有機薄膜層から構成される有機発光層が形成される。その後、陰極配線５が、蒸着法等によって形成される。陰極配線５も隔壁１０により分離され、パターニングされた陰極配線５が形成される。
【０００８】
また、開口部を有する絶縁膜を陽極配線上に形成し、表示画素となる位置を開口部の位置によって定める場合もある。図１０は、特許文献１に記載された構成に、開口部を有する絶縁膜を設けた場合の構成例を示す説明図である。図１０（ａ）は、電極が配置される側から基板を観察した状況を示す模式図であり、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）のＡ−Ａ切断線における断面図である。図１０（ａ）では、上層に設けられた陰極配線等によって隠れてしまう構成部も示している。
【０００９】
図１０に示すように、基板１１上には、まず陽極配線１と、陰極配線５に接続される陰極接続配線２１とが形成される。続いて、開口部２３を有する絶縁膜２２が形成される。開口部２３は、陽極配線１と陰極配線５とが交差することになる位置に設けられる。そして、陽極配線１と直交するように隔壁１０が形成される。続いて、有機材料の溶液が塗布または蒸着され、有機薄膜層４０が形成される。
【００１０】
なお、有機薄膜層として複数の層が形成されるが、図１０（ｂ）では、複数の層をまとめて有機薄膜層４０として示している。溶液は、有機薄膜層４０を形成すべき領域に一定の厚みで有機薄膜層４０を形成できるように、有機材料濃度等を調整する。有機薄膜層４０形成後、陰極配線５を有機薄膜層上に蒸着する。隔壁１０が有機薄膜層４０や陰極配線５を分離することにより、隔壁間に有機薄膜層４０を形成できる。また、パターニングされた陰極配線５を形成することができる。
【００１１】
陰極配線５を形成した後、有機ＥＬ素子を保護するために、ポリマー等で構成される有機薄膜層を陰極配線５上に形成する場合もある。この有機薄膜層（図示せず。）も、塗布法等によって形成される。また、基板１１の電極等が配置された面には、もう一枚の基板（図示せず。）が基板１１の面に対向するように配置される。この基板において、基板１１の有機ＥＬ素子に対向する領域の外周にシール材（図示せず。）が塗布される。このシール材によって、基板１１ともう一枚の基板とが接着される。有機ＥＬ素子は、基板およびシール材によって封止されることで、水分や酸素にさらされないように保持される。
【００１２】
しかしながら、隔壁１０を形成した後に、有機材料の溶液を塗布すると、塗布した溶液が隔壁１０に沿って広がるという問題が生じる。例えば、図１０に示す例では、隔壁１０の側面と絶縁膜２２とが交差する部分に沿って、溶液が広がってしまう。これは、隔壁１０の側面と絶縁膜２２の表面の交差する部分の近傍空間により毛細管現象と同様の現象が生じているためである。特に、陰極配線５等を確実に分離するために逆テーパ構造を有するように隔壁１０を形成すると、隔壁１０の側面と絶縁膜２２の表面の交差する部分の近傍空間は狭くなる。その結果、溶液がより広がりやすくなる。
【００１３】
図１１は、隔壁に沿って、有機材料の溶液が広がった状態を示す説明図である。図１１では、隔壁１０と有機材料の溶液１２５を示し、他の構成部の図示は省略した。図１１において、１２６は溶液１２５の塗布領域であり、塗布した溶液１２５が広がらずに留まっているべき範囲を示している。すなわち、溶液１２５は、塗布領域１２６よりも広がらないことが理想的である。しかし、既に説明したように、溶液１２５は、隔壁１０に沿って広がっる。その結果、図１１に示すように、溶液は、塗布領域１２６よりも広がってしまう。このため、溶液１２５は一定の厚みが得られるように濃度等を調整されるが、隔壁１０に沿って広がるために、所望の厚みを実現することが困難になってしまう。
【００１４】
このような溶液の拡がりに関しては、隔壁表面の撥水性を向上させることが重要になる。隔壁の撥水性を向上するため、フッ素化処理を行った隔壁を用いるものが開示されている（例えば、特許文献２及び特許文献３参照）。また、フッ素化合物を含有した隔壁を使用する方法もある。これらの方法により、隔壁表面での撥水性を向上することができるため、溶液の拡がりを防ぐことができる。
【００１５】
一方、電極の表面では有機材料を均一に設けるため、溶液が均一になることが好ましい。従って、電極表面では濡れ性が高い、すなわち撥水性が低いことが好ましい。電極表面での撥水性を低下させるため、有機材料の塗布前に、基板表面を洗浄する工程が行われることもある。しかしながら、基板表面を洗浄してしまうと、電極以外の部分の撥水性が低下してしまうおそれがある。従って、洗浄により電極表面の濡れ性を高くしようとすると、隔壁や絶縁膜の撥水性が低下してしまう。よって、従来の有機ＥＬ表示装置では、均一に溶液を塗布することができず、有機材料を均一に形成することが困難であった。この結果、膜厚ムラに起因する発光ムラが生じてしまい、表示特性が劣化してしまうという問題点があった。
【特許文献１】特開２００１−３５１７７９号公報（段落００１２−００１７、第１図および第２図）
【特許文献２】特開２００２−０６２４２２号公報
【特許文献３】特開２００２−３３４７８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
このように、従来の有機ＥＬ表示装置では、膜厚ムラに起因する発光ムラが生じてしまい、表示品質が劣化してしまうという問題点があった。
【００１７】
本発明は上述の問題点に鑑みてなされたものであって、有機材料を均一に塗布することができ、膜厚ムラに起因する表示品質の劣化が低減された有機ＥＬ表示装置及びその製造方法を提供することを目的とする。
【００１８】
即ち、本発明の要旨は、有機ＥＬ表示装置の製造過程において、基板表面の洗浄時に、電極と電極以外の部分との間で、洗浄後における撥水性の物性変化の異なる領域を見出し、その特定条件で洗浄を行うことである。また、本発明において、洗浄工程後、撥水性に関する物性変化をもたらす工程をさらに行わない限り、最終的に完成され得る有機ＥＬ表示装置においても、その撥水性が保持される。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明の第１の態様にかかる有機ＥＬ表示装置は、第１の電極と第２の電極との間に有機発光層が備えられた有機ＥＬ表示装置であって、基板上に設けられた第１の電極と、前記第１の電極の上に開口部が配置されるよう設けられた構造物と、前記構造物の上から湿式塗布されることにより形成された有機膜とを備え、前記開口部における前記第１の電極表面の水に対する接触角が１０°以下であり、かつ前記構造物の表面の水に対する接触角が１５〜６０°であるものである。これにより、膜厚ムラに起因する表示品質の劣化が低減することができる。
【００２０】
本発明の第２の態様にかかる有機ＥＬ表示装置は、上述の有機ＥＬ表示装置において、前記構造物が、前記第１の電極の上に開口部が配置されるよう設けられた絶縁膜と、前記絶縁膜の上に設けられ、前記有機発光層の上から設けられる第２の電極を分離する隔壁とを備えるものである。
【００２１】
本発明の第３の態様にかかる有機ＥＬ表示装置は、上述の有機ＥＬ表示装置において、前記有機膜が設けられている領域全体において、前記構造物の水に対する接触角が１５〜６０°であるものである。これにより、膜厚ムラに起因する表示品質の劣化が低減することができる。
【００２２】
本発明の第４の態様にかかる有機ＥＬ表示装置は、上述の有機ＥＬ表示装置において、前記有機発光層の少なくとも一部が前記有機膜から形成されているものである。
【００２３】
本発明の第５の態様にかかる有機ＥＬ表示装置は、上述の有機ＥＬ表示装置において、基板にカラーフィルタが備えられていないものである。
【００２４】
本発明の第６の態様にかかる有機ＥＬ表示装置の製造方法は、第１の電極と第２の電極との間に有機発光層が備えられた有機ＥＬ表示装置の製造方法であって、基板上に第１の電極を形成するステップと、前記第１の電極の上に開口部を有する構造物を形成するステップと、前記絶縁膜の上に構造物を有するステップと、前記構造物が形成された基板を、前記開口部における前記第１の電極表面の水に対する接触角が１０°以下となり、かつ前記構造物の表面の水に対する接触角が１５〜６０°となるよう洗浄するステップと、前記洗浄された基板に溶液を塗布するステップとを有するものである。これにより、膜厚ムラに起因する表示品質の劣化が低減することができる。
【００２５】
本発明の第７の態様にかかる有機ＥＬ表示装置の製造方法は、上述の有機ＥＬ表示装置において、前記洗浄するステップでは、紫外線を照射することにより、前記基板を洗浄するものである。これにより、膜厚ムラに起因する表示品質の劣化が低減することができる。
【００２６】
本発明の第８の態様にかかる有機ＥＬ表示装置の製造方法は、第１の電極と第２の電極との間に有機発光層が備えられた有機ＥＬ表示装置の製造方法であって、基板上に第１の電極を形成するステップと、前記第１の電極の上に開口部を有する構造物を形成するステップと、前記構造物が形成された基板に紫外線を７００〜１５００ｍＪ／ｃｍ２で照射するステップと、前記紫外線が照射された基板に溶液を塗布するステップとを有するものである。これにより、膜厚ムラに起因する表示品質の劣化が低減することができる。
【００２７】
本発明の第９の態様にかかる有機ＥＬ表示装置は、上述の有機ＥＬ表示装置において、
前記構造物を形成するステップでは、前記第１の電極の上に開口部を有する絶縁膜を形成するステップと、前記絶縁膜の上に、前記有機発光層の上から設けられる第２の電極を分離する隔壁を形成するステップとを備えるものである。
【００２８】
本発明の第１０の態様にかかる有機ＥＬ表示装置は、上述の有機ＥＬ表示装置において、前記構造物にシランカップリング材が含まれているものである。これにより、構造物における水に対する接触角をより高くすることができる。
【００２９】
本発明の第１１の態様にかかる有機ＥＬ表示装置は、上述の有機ＥＬ表示装置において、カラーフィルターが形成されていない基板を用いるものである。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば有機材料を均一に塗布することができ、膜厚ムラに起因する表示品質の劣化が低減された有機ＥＬ表示装置及びその製造方法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】
【００３１】
以下に、本発明の実施の形態の説明をする。以下の説明は、本発明の実施形態をについてのものであり、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない又、当業者であれば、以下の実施形態の各要素を、本発明の範囲において容易に変更、追加、変換することができる。
【００３２】
本実施形態にかかる有機ＥＬ表示装置の有機ＥＬ発光素子が形成されている素子基板について図１を参照して説明する。図１は有機ＥＬ表示装置の素子基板１１０の構成を示す平面図である。１は陽極配線、５は陰極配線、１０は隔壁、１１は基板、２１は陰極接続配線、２２は絶縁膜、２３は開口部、２４は破線によって示される表示領域、２５はコンタクトホールである。
【００３３】
基板１１上には、基板１１の表面に接するように複数の陽極配線１と、陰極に接続される陰極接続配線２１とが形成されている。複数の陽極配線１はそれぞれ平行に形成されている。陰極接続配線２１は陰極配線５の本数に対応して形成され、それぞれの陽極配線１と垂直に形成されている。陽極配線１と陰極接続配線２１は、例えばＩＴＯ等などの透明導電膜により形成される。陽極配線１および陰極接続配線２１が形成された基板上には、絶縁膜２２が形成されている。絶縁膜２２の膜厚は、例えば、０．７μｍである。絶縁膜２２には、陽極配線１と陰極配線５とが交差する位置（すなわち表示画素が形成される位置）に開口部２３が設けられている。表示領域２４は複数の表示画素から構成されており、各表示画素が駆動回路（不図示）からの駆動信号に従って有機薄膜層の発光量を制御することによって、表示領域２４は画像表示を行う。
【００３４】
絶縁膜２２の上層には、複数の有機薄膜層（有機化合物層）から構成される有機薄膜層と、陰極配線５が順に積層される。従って、有機薄膜層は陰極配線５と陽極配線１に挟まれる構成となる。ただし、図１では有機薄膜層の図示を省略している。また、有機薄膜層を形成する前に、隣接する陰極配線５同士を区分する隔壁１０が設けられる。隔壁１０は、陰極配線５を蒸着等により形成する前に、所望のパターンに形成される。例えば、図１に示すように、陽極配線１と直交する複数の陰極配線５を形成するため、陽極配線１と直交する複数の隔壁１０が陽極配線１の上に形成される。隔壁１０は、逆テーパ構造を有していることが好ましい。すなわち、基板１１から離れるにつれて断面が広がるように形成されることが好ましい。これにより、隔壁１０の側壁及び立ち上がり部分が蒸着の陰となり、陰極配線５を区分することができる。隔壁１０は例えば、高さが３．４μｍで、幅が１０μｍで形成することができる。
【００３５】
有機薄膜層を形成する有機薄膜層の少なくとも一部は、有機材料の溶液である液状の有機薄膜層材料を塗布して形成される。有機薄膜層の構成については、後に詳述する。
【００３６】
そして、有機薄膜材料を濃縮乾燥硬化して有機薄膜層を形成する。これにより、表示領域２４において均一な膜厚の有機薄膜層を形成する。なお、有機薄膜層が複層からなる場合、塗布法に加え蒸着法を用いてもよい。すなわち、有機薄膜層が複層からなる場合、１層以上が塗布法により形成されれば、その他の層は蒸着法により形成されてもよい。塗布法により形成した層の後、その上の層を蒸着法で形成する場合、蒸着法で有機薄膜層を形成する前に、濃縮乾燥硬化を行う。また、有機薄膜層は、各隔壁１０によって分離される。
【００３７】
この有機薄膜層は例えば、図２に示す多層構造により形成される。図２は有機薄膜層４０の構成の一例を模式的に示す断面図である。有機薄膜層４０は下からポリマーバッファ層４１、ホール注入層４２、ホール輸送層４３、発光層４４、電子輸送層４５、電子注入層４６の順に形成される。すなわち、開口部２３において、ポリマーバッファ層４１が陽極配線１と接触し、電子注入層４６が陰極配線５と接触する。ここではポリマーバッファ層４１を塗布法により形成し、ホール注入層４２、ホール輸送層４３、発光層４４、電子輸送層４５及び電子注入層４６を蒸着法により形成する。このポリマーバッファ層４１により、短絡を防止すること及び駆動電圧を低下することができる。この有機薄膜層４０を形成する材料については後述する。もちろん有機薄膜層４０は上述の構成に限るものではなく、少なくとも一層が塗布法により形成されていればよい。
【００３８】
この有機薄膜層４０を形成した状態の基板の構成を図３に示す。図３は有機薄膜層４０を形成した状態の構成を模式的に示す断面図である。基板１の上には陽極配線１が形成され、その上には開口部２３を有する絶縁膜２２が設けられている。開口部２３では、陽極配線１が電極となる。そして、絶縁膜２２の上には陽極配線１と直交する方向に逆テーパ形状の隔壁１０が形成されている。そして、開口部２３には有機発光膜４０が設けられている。
【００３９】
隔壁１０を形成した後、図１に示すよう有機薄膜層の上から陰極配線５となる金属材料等を蒸着する。逆テーパ構造の隔壁１０により、陰極パターンが分離され複数の陰極配線５を形成することができる。隔壁１０によって分断された陰極配線５は陽極配線１と垂直に形成される。これにより、陰極配線５と陽極配線１の交差点では陰極配線５と陽極配線１との間に有機薄膜層が配置される。
【００４０】
表示領域２４の外側には陰極接続配線２１と陰極配線５とを接続するため、絶縁膜２２にコンタクトホール２５が形成されている。このコンタクトホール２５は、陰極配線５と陰極接続配線２１とが重なる箇所に形成される。これにより、開口部２３において陽極配線１と陰極配線５に挟まれる有機薄膜層に電流を流すことができ、有機薄膜層が発光する。
【００４１】
さらに、隔壁を形成した後、有機薄膜層を形成する前、紫外線（ＵＶ光）を照射して洗浄を行う。例えば、ＵＶランプによって基板に均一なＵＶ光を照射する。このとき、ＵＶ光は７００〜１５００ｍＪ／ｃｍ２で照射する。具体的には８．５ｍＷ／ｃｍ２で約８２〜１７６．５秒の間、ＵＶ光を照射する。これにより、開口部２３における陽極配線表面、すなわち電極の表面の濡れ性を向上することができる。このとき、開口部２３における陽極配線１の表面の水に対する接触角（以下、αとする）が、１０°以下になるよう露光量、照度、時間を調整する。これにより、電極部分における濡れ性が高くなる。このため、塗布した際、溶液が電極全体に溶液が広がっていくので、有機材料を均一に形成することができる。電極と隔壁の撥水性の分離状態を得るために、好ましくは、１０６秒の照射時間とし、９００ｍＪ／ｃｍ２以上の条件で照射することが好ましい。
【００４２】
さらに、上述の照射量でＵＶ光を照射することにより、隔壁１０及び絶縁膜２２の撥水性の低下を低減することができる。すなわち、隔壁１０及び絶縁膜２２の撥水性が高い状態となる。隔壁１０には例えば、フッ素化処理又はフッ素化合物を含有したノボラック樹脂、アクリル樹脂膜等の感光性樹脂を用いることができる。さらにシランカップリング材を隔壁１０に含有させることで、撥水性を向上することができる。また、絶縁膜２２は例えば、ポリイミド樹脂を用いることができる。そして、隔壁１０の表面の水に対する接触角（以下、β１とする）及び絶縁膜２２の表面の水に対する接触角（以下、β２とする）は、１５〜６０°になるよう露光量、照度、時間を調整する。これにより、隔壁１０及び絶縁膜２２の撥水性の低下を低減することができる。従って、絶縁膜上の溶液が隔壁１０に沿って流れ出すことを防止できる。
【００４３】
このような条件でＵＶ光を照射して洗浄することにより、電極における濡れ性を向上することができるとともに、隔壁１０及び絶縁膜２２の撥水性の低下を低減することができる。すなわち、α、β１及びβ２が上述の条件（α＜１０°、１５°＜β１＜６０°かつ１５°＜β２＜６０°）を満足するよう洗浄することによって、電極では溶液が均一になり、絶縁膜上の溶液が隔壁１０に沿って流れ出すことを防止できる。従って、膜厚ムラによる発光ムラを低減することができ、表示品質の優れた有機ＥＬ表示装置を製造することができる。
【００４４】
このように、電極の水に対する接触角及び電極周辺の構造物（隔壁１０及び絶縁膜２２）の水に対する接触角が好適な値となるような洗浄条件で洗浄することによって、膜厚ムラによる発光ムラを低減することができる。ここで、接触角とは水平に載置された基板に水滴を滴下したときの、水滴の作る角度をいう。具体的には、例えば、クルス社製自動接触角計（型式：ＤＳＡ１０）を使用し、マイクロシリンジにて０．０５μｌの液量を基板上に着滴させ、そのときの接触角の測定を行う。さらに、上記の接触角条件は塗布領域全体において満足することが好ましい。
【００４５】
上述の接触角は例えば、露光量を制御することによって、その値を調整することができる。例えば、露光量を変化させると図４に示すよう、接触角が変化していく。図４は露光量と接触角との関係の一例を示す図である。横軸は露光量（ｍＪ／ｃｍ２）であり、縦軸は接触角（°）である。また、隔壁１０にはシランカップリング材を含有していないものを用いた。露光量を増加させていくと、電極、隔壁及び絶縁膜とも徐々に減少していく。しかしながら、露光量が７００〜１５００ｍＪ／ｃｍ２とすると、電極では接触角が１０°以下になるが、隔壁の接触角の低下が低減されている。このような、露光量でＵＶ光を照射して、洗浄を行うことにより、膜厚ムラを低減することができる。
【００４６】
なお、上記の接触角の条件を満足することができるならば、ＵＶ光の露光量は上記の範囲に限られるものではない。さらには、上記の接触角の条件を満足することができるならばＵＶ洗浄にかぎらず、プラズマ洗浄あるいは、アルカリ水洗洗浄でもよい。さらに、塗布領域において、絶縁膜２２及び隔壁１０以外の構造物がある場合はこの構造物についても、水に対する接触角が１５〜６０°となるよう洗浄する。
【００４７】
次に、上述の有機材料を塗布するためのスプレー塗布装置について図５を参照して説明する。図５はスプレー塗布装置の構成を模式的に示す概略図である。５０はスプレー塗布装置、５１はステージ、５３はマスク、５４はスプレーノズル、５５は塗布溶液、５６はフィルタ、５７はコントローラである。
【００４８】
スプレー塗布装置５０は基板１１を載置するためのステージ５１と塗布溶液５５を基板１１に塗布するためのスプレーノズル５４とスプレーノズル５４を制御するためのコントローラ５７とを備えている。ここでは基板１１に３００ｍｍ×４００ｍｍの矩形状のものを用いている。ステージ５１に載置された基板１１の上には、マスク５３が配置される。マスク５３は基板１１の上に直接、配置してもよく、隙間を設けて配置してもよい。マスク５３は例えば、アルミニウム等の金属板であり、基板１１と略同じ大きさである。そして、マスク５３には図１の破線によって示される表示領域２４に対応した開口部が形成されている。基板１１は図１に示した有機ＥＬ素子を形成するための基板である。ここでは、１枚の基板１１に図１の示す有機ＥＬ表示素子を複数形成するため、マスク５３に複数の開口部が設けられている。
【００４９】
ステージ５１の上には水平方向に移動可能なスプレーノズル５４が設けられている。スプレーノズル５４は、例えば、塗布溶液を分散させた窒素等のガスを供給し、塗布溶液を霧状に吐出する流体ノズルである。従って、スプレーノズル５４の先端から下方向に塗布溶液が吐出される。これにより、スプレーノズル５４から塗布溶液５５がマスク５３を介して基板１１に塗布される。ここではスプレーノズル５４に供給する窒素ガスを５ｌ／ｍｉｎ（＝１０−３ｍ３／ｍｉｎ）とし、塗布溶液の流量(塗布液流量)を０．９ｍｌ／ｍｉｎ（＝１０−６ｍ３／ｍｉｎ）とする。このような条件で基板１１に有機ＥＬ素子を形成するための有機材料を塗布している。
【００５０】
コントローラ５７は例えば、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）などの情報処理装置であり、スプレーノズル５４及びステージ５１を制御する。具体的にはスプレーノズル５４のスキャンスピード、スキャンピッチ、塗布液流量及びスプレーノズル５４と基板１１との間の距離等の制御を行う。このコントローラ５７からの信号によって、スプレーノズル５４が水平方向に移動して、基板１１全面に塗布溶液５５を塗布する。また、コントローラ５７により、スプレーノズル５４あるいはステージ５１を上下に移動させることにより、基板１１とスプレーノズル５４との間の距離を調整することができる。ここではスプレーノズル５４の先端と基板１１の表面との距離を８０ｍｍとしている。
【００５１】
フィルタ５６は例えば、ＨＥＰＡフィルタなどエアフィルタである。このフィルタ５６を介してスプレー塗布装置内にエアを供給することにより、スプレー塗布装置５０内の空間を清浄な空間に保つことができる。これにより、塗布中に異物が基板１１に付着するのを防ぐことができ、歩留まりを向上することができる。スプレー塗布は通常基板を常温、大気圧下の条件に設定した状態で実施される。
【００５２】
次にスプレーノズル５４のスキャン工程について図６を用いて説明する。図６はマスク５３の上面図であり、スプレーノズル５４のスキャン経路を併せて示している。なお、図６ではマスク５３に２つの開口部３１が設けられている例を示している。図６における矢印はスプレーノズル５４の先端の軌跡を示している。
【００５３】
ここでは、図６に示すようにスプレーノズル５４をラスタスキャンすることにより、基板全面に塗布溶液を塗布している。すなわち、基板１１の外側から反対側の外側まで矢印の方向にスプレーノズル５４を移動させている。具体的には、マスク５３の外側から基板１１を横切るよう、Ｙ方向にスプレーノズル５４を移動する。そして、マスク５３の反対側の端までスプレーノズル５４を移動させたら、Ｘ方向に所定の間隔（ピッチ）でスプレーノズル５４を移動させる。そして、再度、スプレーノズル５４をマスク５３の端から端までＹ方向に移動した後、Ｘ方向に前回と同じ間隔（ピッチ）で移動させる。この時、Ｙ方向の移動は前回と反対方向となるため、スプレーノズル５４はＹ方向に基板上を往復する。スプレーノズル５４がＸ方向に基板を横切るまで、これを繰り返し、基板全面に塗布溶液を塗布する。
【００５４】
このように塗布された塗布溶液はマスク５３の開口部３１を通過して基板１１に付着する。開口部３１は図１に示す表示領域２４と対応しており、所定の領域のみ塗布溶液が付着する。すなわち、開口部３１を設けたマスク５３を用いることにより、図１におけるコンタクトホール２５や接続端子に塗布溶液が付着されないようにしている。図６においてはマスク５３に２つの開口部３１が設けられている。開口部３１の数は基板１１に形成されている有機ＥＬ表示素子の数に対応している。すなわち、１枚の基板１１には図１に示す有機ＥＬ表示素子が２つ形成されている。もちろん、開口部３１の数は２つに限るものではない。
【００５５】
なお、基板全体に対して均一に塗布するためには、スプレーノズル５４を一定の速度及び一定の塗布液流量で移動させることが好ましい。また、基板端と基板中央とで塗布量を略同じにするため、基板１１の外側までスプレーノズル５４を移動させることが好ましい。すなわち、スプレーノズル５４を基板１１の外側まではみ出すよう移動させる。これにより、基板１１全体に均一に塗布溶液を塗布することができる。
【００５６】
このスプレーノズル５４のスキャンスピードは例えば、３００ｍｍ／ｓｅｃである。また、基板表面におけるスプレーノズル５４の塗布範囲は直径３０ｍｍの円状である。すなわち、スプレーノズル５４を固定して塗布した場合、基板表面において直径３０ｍｍの円状の領域に塗布溶液５５が塗布される。従って、Ｙ方向にスプレーノズル５４を移動させると、Ｘ方向に３０ｍｍの幅で塗布溶液が塗布される。
【００５７】
スプレーノズル５４のスキャンにおいて、塗布範囲の一部が重なるように塗布することが好ましい。すなわち、Ｘ方向に移動させる間隔（ピッチ）を塗布範囲である３０ｍｍ以下とすることが好ましい。ここではＸ方向のスプレーノズルの移動ピッチを１２ｍｍとしている。
【００５８】
基板１１のサイズを３００ｍｍ×４００ｍｍとした場合、具体的には、スプレーノズル５４が基板１１を横切るよう、Ｙ方向に３００ｍｍ以上移動させる。そしてスプレーノズル５４をＸ方向に１２ｍｍ移動させた後、再度Ｙ方向に３００ｍｍ以上移動させる。このとき、Ｙ方向の移動は、前回の移動と向きが反対になる。さらに、スプレーノズル５４をＸ方向に１２ｍｍ、前回と同じ向きで移動させる。これを繰り返し、スプレーノズルがＸ方向に４００ｍｍ以上移動させる。これにより、図６に示すようスプレーノズル５４をジグザグにスキャンすることができ、面内に均一に塗布溶液を塗布することができる。
【００５９】
なお、上述の説明では塗布法の一例としてマスクスプレー法を用いて説明したが、オフセット印刷法、凸版印刷法を用いてもよい。
【００６０】
次に、、本実施形態にかかる有機ＥＬ表示装置の製造方法について説明する。図７は、本実施形態にかかる有機ＥＬ表示装置の製造方法の一例を示すフローチャートである。この図７に示す製造工程により、図１に示す素子基板が形成される。
【００６１】
まず、基板１１上に陽極配線１および陰極接続配線２１を形成する（ステップＳ１０１）。基板１１として、例えばガラス基板等の透明基板を用いる。陽極配線１および陰極接続配線２１は、基板１１上にＩＴＯを成膜して、そのＩＴＯ膜にエッチングを施すことによって形成する。ＩＴＯはスパッタや蒸着によって、ガラス基板全面に均一性よく成膜することができる。フォトリソグラフィー及びエッチングによりＩＴＯパターンを形成する。このＩＴＯパターンが陽極となる。レジストとしてはフェノールノボラック樹脂を使用し、露光現像を行う。エッチングはウェットエッチングあるいはドライエッチングのいずれでもよいが、例えば、塩酸及び硝酸の混合水溶液を使用してＩＴＯをパターニングすることができる。レジスト剥離材としては例えば、モノエタノールアミンを使用することができる。
【００６２】
また、陰極接続配線２１にはＡｌあるいはＡｌ合金などの低抵抗性の金属材料を用いることもできる。例えば、陽極配線１となるＩＴＯをパターニングした後に、Ａｌ等をスパッタ又は蒸着により成膜する。あるいは陰極接続配線２１を形成した後に陽極配線１を形成しても良い。そして、Ａｌ膜をフォトリソグラフィー及びエッチングによりパターニングして陰極接続配線２１を形成することができる。これにより、陰極接続配線２１の配線抵抗を低減することができる。
【００６３】
さらには陰極接続配線２１の構成をＩＴＯと金属材料との多層構成としてもよい。例えば、１５０ｎｍのＩＴＯ層の上に４００〜５００ｎｍのＭｏやＭｏ合金の金属薄膜を形成してもよい。これにより、配線抵抗及びコンタクト抵抗を低減することができる。
【００６４】
次に、陽極配線１及び陰極接続配線２１を設けた基板１１の面に絶縁膜２２を成膜する（ステップＳ１０２）。例えば、感光性のポリイミドの溶液をスピンコーティングにより塗布する。この絶縁膜２２の膜厚は、例えば、０．７μｍになるようにすればよい。絶縁膜２２の層をフォトリソグラフィー工程でパターニングした後、キュアし、表示画素となる位置の絶縁膜を除去し、開口部２３を設ける。後述するステップＳ１０５で形成される陰極配線５と、陽極配線１との交差部分が、表示画素が形成される位置である。同時に陰極配線５と陰極接続配線２１とのコンタクトホール２５を形成する。例えば、開口部２３は３００μｍ×３００μｍ程度で形成することができる
【００６５】
続いて、絶縁膜（ポリイミドの層）２２の表面において、陰極配線５を分離配置できるように隔壁１０を形成する（ステップＳ１０３）。隔壁１０は、絶縁膜２２の上層にノボラック樹脂、アクリル樹脂膜等の感光性樹脂を塗布することにより形成する。例えば、感光性樹脂をスピンコートして、フォトリソグラフィー工程でパターニングした後、光反応させて隔壁１０を形成する。隔壁１０が逆テーパ構造を有するようネガタイプの感光性樹脂を用いることが望ましい。
【００６６】
ネガタイプの感光性樹脂を用いると、上から光を照射した場合、深い場所ほど光反応が不十分となる。その結果、上から見た場合、硬化部分の断面積が上の方より下の方が狭い構造を有する。これが逆テーパ構造を有するという意味である。このような構造にすると、その後、陰極の蒸着時に蒸着源から見て陰になる部分は蒸着が及ばないため、陰極配線５同士を分離することが可能になる。さらに、開口部２３のＩＴＯ層の表面改質を行うために、酸素プラズマ又は紫外線を照射してもよい。例えば、隔壁１０の高さは３．４μｍに形成することができる。
【００６７】
隔壁１０にはフッ素化処理又はフッ素化合物を含有したものを用いる。フッ素化処理としては、少なくともフッ素原子を有するガスを導入して、プラズマ照射を行うプラズマ処理が好ましい。少なくともフッ素原子を有するガスとしては、ＣＦ４、ＣＨＦ３、Ｃ２Ｆ６、ＳＦ６、Ｃ３Ｆ８、Ｃ５Ｆ８の内のハロゲンガスを一つ以上含むガスを用いることができる。さらに導入ガスとしては、Ａｒ、Ｈｅ、Ｏ２などのガスを上記のハロゲンガスに加えてもよい。さらにはシランカップリング材を含むものを用いることにより、接触角を向上することができる。
【００６８】
その後、有機薄膜層を積層する（ステップＳ１０４）。上述の有機材料溶液の塗布方法によって、溶液を塗布する。例えば、マスクスプレー法を用いる場合、まず、開口部を有する金属マスクをガラス基板に取り付ける。このとき、マスクの開口部と有機薄膜層を設けるべき表示領域２４が重なるように配置する。また、マスクとガラス基板との間に所定距離、例えば６０μｍの空間が空くように取り付ける。そして、上述の塗布溶液をマスクスプレー法によって塗布する。
【００６９】
そして、この有機材料溶液を濃縮乾燥することによって硬化処理し、有機薄膜層であるポリマーバッファ層４１を形成する。ポリマーバッファ層４１は上記の説明のように形成する。濃縮乾燥工程では、基板温度１８０℃で５分間仮乾燥を行った後、２４０℃で１０分間本焼成を行う。これにより、溶媒が蒸発し、溶質である有機材料のみが基板に付着した状態となる。
【００７０】
そして、ポリマーバッファ層４１の上に、正孔注入層４２を形成する。続いて、膜厚１０ｎｍの正孔輸送層を形成する。さらに、その上層に、膜厚６０ｎｍの白発光層を形成する。続いて、発光層の上層に膜厚３０ｎｍの電子輸送層を形成する。電子輸送層の上には、膜厚０．５ｎｍの電子注入層を形成する。
【００７１】
その後、アルミニウム等の金属材料を蒸着して、例えば膜厚１００ｎｍの陰極配線５を形成する（ステップＳ１０５）。この結果、隔壁１０によってアルミニウム膜は分離され、それぞれの隔壁間に陽極配線１と交差する陰極配線５を形成することができる。
【００７２】
有機薄膜層は絶縁膜２２の上に形成され、開口部２３を介して陽極配線１と接触する。有機薄膜層の上には陰極配線５が配置される。この開口部２３を介して陽極配線１と陰極配線５に狭持され、電流が流れることによって発光する。なお、本実施形態では陰極接続配線２１はＩＴＯ層と金属層の２層構成としている。表示領域２４外の絶縁膜２２に形成されたコンタクトホール２５を介して、表示領域２４に設けられている陰極配線５と表示領域２４外に通じる陰極接続配線２１とが電気的に接続される。
【００７３】
次に上述の工程により形成された有機ＥＬ発光素子を封止するため、封止用の対向基板を製造する工程について説明する。まず。素子基板とは別のガラス基板を用意する。このガラス基板を加工して捕水材を収納するための捕水材収納部を形成する。捕水材収納部はガラス基板にレジストを塗布し、露光、現像により基板の一部を露出させる。この露出部分をエッチングにより薄くすることにより捕水材収納部を形成する。
【００７４】
図８に示すよう、この捕水材収納部６６に酸化カルシウム等の捕水材６２を配置した後、二枚の基板を重ね合わせて接着する（ステップＳ１０６）。なお、図８は有機ＥＬ表示装置の構成を模式的に示す断面図である。具体的には、対向基板６３の捕水材収納部６６が設けられた面に、ディスペンサを用いてシール材６４を塗布する。シール材６４として、例えば、エポキシ系紫外線硬化性樹脂を用いることができる。また、シール材６４は、有機ＥＬ素子と対向する領域の外周全体に塗布する。二枚の基板を位置合わせして対向させた後、紫外線を照射してシール材を硬化させ、基板同士を接着する。この後、シール材の硬化をより促進させるために、例えば、８０℃のクリーンオーブン中で１時間の熱処理を施す。この結果、シール材および一対の基板によって、有機ＥＬ素子が存在する基板間と、基板の外部とが隔離される。捕水材６２を配置することにより、封止された空間に残留または侵入してくる水分等による有機ＥＬ素子の劣化を防止することができる。
【００７５】
有機薄膜層４０からの発光が矢印の方向に出射される。基板１１の有機ＥＬ素子が形成された面とは反対側の面すなわち、出射面に光学シート６５を貼り付ける。光学シート６５は偏光板と１／４波長板を有しており、反射防止膜として機能する。この光学シート６５が設けられた面側に有機薄膜層からの光が取り出される。
【００７６】
基板の外周付近の不要部分を切断除去し、陽極配線１に信号電極ドライバを接続し、陰極接続配線に走査電極ドライバを接続する。基板端部において各配線に接続される端子部が形成されている。この端子部に異方性導電フィルム（ＡＣＦ）を貼付け、駆動回路が設けられたＴＣＰ（Ｔａｐｅ Ｃａｒｒｉｅｒ Ｐａｃｋａｇｅ）を接続する。具体的には端子部にＡＣＦを仮圧着する。ついで駆動回路が内蔵されたＴＣＰを端子部に本圧着する。これにより駆動回路が実装される。この有機ＥＬ表示パネルが筐体に取り付けられ、有機ＥＬ表示装置が完成する。上記は、ドットマトリックス表示素子の場合を示したが、キャラクター表示でもよく、又素子仕様によっては上記の構成の限りではない。
【００７７】
このような有機ＥＬ表示装置の製造方法によれば、有機ＥＬ素子となる有機材料の溶液をほぼ一定の膜厚で塗布する。このことにより、有機薄膜層の膜厚のむらが軽減され、有機ＥＬ表示装置を駆動したときに各表示画素の発光むらを軽減することができる。また、本発明は、隔壁１０を備える有機ＥＬ表示装置に限られるものではない。
【００７８】
発明者は様々なテストを行い、αが１０°以下、かつβ１、β２が１５〜６０°となる接触角条件を満足するよう洗浄を行った有機ＥＬ表示素子は表示ムラが低減されていることを確認した。以下は、単純マトリックス駆動のモノクロ有機ＥＬ表示装置の例である。本発明は、アクティブマトリックス駆動の有機ＥＬ表示装置にも適用できる。また、電極と電極以外の部分との撥水性の分離条件を適宜見出すことにより、カラーフィルタを備えた有機ＥＬ表示装置にも適用できる。
【００７９】
実施例１．
上述の工程により隔壁１０を形成した基板に、１２００ｍＪ／ｃｍ２での露光量でＵＶ洗浄を行った。α=１０°、絶縁膜の接触角β１=３５°、隔壁の接触角β２=２１°であった。白発光の有機ＥＬ表示素子を完成させ、点灯した所、表示ムラは無かった。
【００８０】
比較例１．
実施例１と同様の工程により隔壁１０を形成した基板に、３０００ｍＪ／ｃｍ２の露光量でＵＶ洗浄を行った。α=１０°、絶縁膜の接触角β１=３４°、隔壁の接触角β２＝１２°であった。白発光の有機ＥＬ表示素子を完成させ、点灯した所、全画素の隔壁際で輝度が上昇し、表示ムラとして視認された。
【００８１】
比較例２．
実施例１と同様の工程により隔壁１０を形成した基板に、３３Ｗ×６０秒で酸素プラズマ洗浄を行った。α=１０°、絶縁膜の接触角β１＝１０°、隔壁の接触角β２＝１０°であった。白発光の有機ＥＬ表示素子を完成させ、点灯した所、全画素の隔壁際で輝度が上昇し、表示ムラとして視認された。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】本発明にかかる有機ＥＬ表示装置の素子基板の概略構造を示す上面図である。
【図２】本発明にかかる有機薄膜層の構成の一例を示す断面図である。
【図３】本発明にかかる有機ＥＬ表示装置の素子基板の有機薄膜層形成後の概略構造を示す上面図である。
【図４】洗浄工程における露光量と接触角の関係を示す図である。
【図５】本発明にかかる有機ＥＬ表示装置の製造に用いるスプレー塗布装置の構成を模式的に示す図である。
【図６】図５のスプレー塗布装置におけるスプレーノズルのスキャン経路を併せて示すマスクの上面図である。
【図７】本発明の有機ＥＬ表示装置の製造工程の一例を示すフローチャートである。
【図８】本発明にかかる有機ＥＬ表示素子の構成の一例を模式的に示す断面図である。
【図９】従来の有機ＥＬ表示装置の素子基板の構成を示す断面図である。
【図１０】従来の有機ＥＬ表示装置の素子基板の構成を示す図である。
【図１１】有機材料の溶液が広がった状態を示す図である。
【符号の説明】
【００８３】
１ 陽極配線
５ 陰極配線
１０ 隔壁
１１ 基板
２１ 陰極接続配線
２２ 絶縁膜
２３ 開口部
２４ 表示領域
２５ コンタクトホール
３１ 開口部
４０ 有機薄膜層
４１ ポリマーバッファ層
４２ ホール注入層
４３ ホール輸送層
４４ 発光層
４５ 電子輸送層
４６ 電子注入層
５０ スプレー塗布装置
５１ ステージ
５３ マスク
５４ スプレーノズル
５５ 溶液
５６ フィルタ
５７ コントローラ
６２ 捕水材
６３ 対向基板
６４ シール材
６５ 光学シート
６６ 捕水材収納部
１０３ ホール注入輸送層
１０４ 電子注入輸送層
１１０ 表示基板
【技術分野】
【０００１】
本発明は有機ＥＬ表示装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、有機ＥＬ（Electro Luminescence）素子を使用した有機ＥＬ表示装置の開発が盛んに行われている。有機ＥＬ表示装置は、液晶表示装置と比較して視野角が広く、また、応答速度も速く、有機物が有する発光性の多様性から、次世代の表示装置として期待されている。有機ＥＬ表示装置に用いられる有機ＥＬ素子は、基板上に陽極が形成され、陽極の上に薄膜状の有機化合物が積層され有機薄膜層が形成される。その有機化合物の層の上に、基板上に形成された陽極と対向するように陰極が形成された構造である。有機ＥＬ素子は、陽極と陰極との間に配置された有機化合物の層に電流が供給されると自発光する電流駆動型の表示素子である。以下、積層される有機化合物の薄膜を有機薄膜層と記す。陽極、複数の有機薄膜層および陰極を重ねて配置した個所が表示画素となる。
【０００３】
基板に設けられた電極上に有機化合物を積層する場合、有機材料を真空蒸着させて有機薄膜層を形成する場合がある。しかし、有機材料を蒸着させる場合、有機薄膜層の下地となる電極の表面に異物の付着や突起、窪みがあると、その影響により、有機薄膜層を所望の状態にできないことがある。
【０００４】
この問題を解決する方法として、有機薄膜層となる有機材料を液体中に分散または溶解させ、溶液として塗布することで異物、突起、窪み等を被覆し、所望の有機薄膜層を形成する技術（湿式塗布方法、以下、単に塗布法と記す。）が知られている。例えば、特許文献１には、有機薄膜層のうち少なくとも一層を塗布法により形成することが記載されている。
【０００５】
塗布法としては、例えば、オフセット印刷法、凸版印刷法、マスクスプレー法等がある。オフセット印刷法や凸版印刷法では、有機材料を溶媒中に分散または溶解させた溶液（以下、有機材料の溶液、あるいは単に溶液という）の層を所定の領域のみに形成する。また、マスクスプレー法では、所望の領域に合致するような開口部を有するガラス・マスクや金属マスク等を配置し、有機材料を分散または溶解させた溶液を吐出する。この場合、溶液を窒素等の気体媒体中に分散させ、または二流体ノズル等を用いて溶液を霧状にする。
【０００６】
また、有機ＥＬ表示装置では、有機薄膜層の上に設けられる陰極配線が隔離配置されるように隔離構造体（以下、隔壁と記す。）が設けられる。このような構成は、例えば、特許文献１に記載されている。図９は、特許文献１に記載された隔壁の例を示す断面図である。基板１１上には、陽極配線１が設けられ、その後、隔壁１０が設けられる。隔壁１０は、例えば、基板１１から離れるにつれて断面が広がるように形成される。このような隔壁１０の構造は、逆テーパ構造あるいはオーバハング構造と称されている。
【０００７】
隔壁１０を逆テーパ構造とすることで、陰極配線の分離をより確実なものとすることができる。隔壁１０が設けられた状態で各有機薄膜層（ホール注入輸送層１０２、発光層１０３、電子注入輸送層１０４）を塗布法等により形成すると、隔壁１０により有機薄膜層が分離され、この結果、各隔壁１０の間に各有機薄膜層から構成される有機発光層が形成される。その後、陰極配線５が、蒸着法等によって形成される。陰極配線５も隔壁１０により分離され、パターニングされた陰極配線５が形成される。
【０００８】
また、開口部を有する絶縁膜を陽極配線上に形成し、表示画素となる位置を開口部の位置によって定める場合もある。図１０は、特許文献１に記載された構成に、開口部を有する絶縁膜を設けた場合の構成例を示す説明図である。図１０（ａ）は、電極が配置される側から基板を観察した状況を示す模式図であり、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）のＡ−Ａ切断線における断面図である。図１０（ａ）では、上層に設けられた陰極配線等によって隠れてしまう構成部も示している。
【０００９】
図１０に示すように、基板１１上には、まず陽極配線１と、陰極配線５に接続される陰極接続配線２１とが形成される。続いて、開口部２３を有する絶縁膜２２が形成される。開口部２３は、陽極配線１と陰極配線５とが交差することになる位置に設けられる。そして、陽極配線１と直交するように隔壁１０が形成される。続いて、有機材料の溶液が塗布または蒸着され、有機薄膜層４０が形成される。
【００１０】
なお、有機薄膜層として複数の層が形成されるが、図１０（ｂ）では、複数の層をまとめて有機薄膜層４０として示している。溶液は、有機薄膜層４０を形成すべき領域に一定の厚みで有機薄膜層４０を形成できるように、有機材料濃度等を調整する。有機薄膜層４０形成後、陰極配線５を有機薄膜層上に蒸着する。隔壁１０が有機薄膜層４０や陰極配線５を分離することにより、隔壁間に有機薄膜層４０を形成できる。また、パターニングされた陰極配線５を形成することができる。
【００１１】
陰極配線５を形成した後、有機ＥＬ素子を保護するために、ポリマー等で構成される有機薄膜層を陰極配線５上に形成する場合もある。この有機薄膜層（図示せず。）も、塗布法等によって形成される。また、基板１１の電極等が配置された面には、もう一枚の基板（図示せず。）が基板１１の面に対向するように配置される。この基板において、基板１１の有機ＥＬ素子に対向する領域の外周にシール材（図示せず。）が塗布される。このシール材によって、基板１１ともう一枚の基板とが接着される。有機ＥＬ素子は、基板およびシール材によって封止されることで、水分や酸素にさらされないように保持される。
【００１２】
しかしながら、隔壁１０を形成した後に、有機材料の溶液を塗布すると、塗布した溶液が隔壁１０に沿って広がるという問題が生じる。例えば、図１０に示す例では、隔壁１０の側面と絶縁膜２２とが交差する部分に沿って、溶液が広がってしまう。これは、隔壁１０の側面と絶縁膜２２の表面の交差する部分の近傍空間により毛細管現象と同様の現象が生じているためである。特に、陰極配線５等を確実に分離するために逆テーパ構造を有するように隔壁１０を形成すると、隔壁１０の側面と絶縁膜２２の表面の交差する部分の近傍空間は狭くなる。その結果、溶液がより広がりやすくなる。
【００１３】
図１１は、隔壁に沿って、有機材料の溶液が広がった状態を示す説明図である。図１１では、隔壁１０と有機材料の溶液１２５を示し、他の構成部の図示は省略した。図１１において、１２６は溶液１２５の塗布領域であり、塗布した溶液１２５が広がらずに留まっているべき範囲を示している。すなわち、溶液１２５は、塗布領域１２６よりも広がらないことが理想的である。しかし、既に説明したように、溶液１２５は、隔壁１０に沿って広がっる。その結果、図１１に示すように、溶液は、塗布領域１２６よりも広がってしまう。このため、溶液１２５は一定の厚みが得られるように濃度等を調整されるが、隔壁１０に沿って広がるために、所望の厚みを実現することが困難になってしまう。
【００１４】
このような溶液の拡がりに関しては、隔壁表面の撥水性を向上させることが重要になる。隔壁の撥水性を向上するため、フッ素化処理を行った隔壁を用いるものが開示されている（例えば、特許文献２及び特許文献３参照）。また、フッ素化合物を含有した隔壁を使用する方法もある。これらの方法により、隔壁表面での撥水性を向上することができるため、溶液の拡がりを防ぐことができる。
【００１５】
一方、電極の表面では有機材料を均一に設けるため、溶液が均一になることが好ましい。従って、電極表面では濡れ性が高い、すなわち撥水性が低いことが好ましい。電極表面での撥水性を低下させるため、有機材料の塗布前に、基板表面を洗浄する工程が行われることもある。しかしながら、基板表面を洗浄してしまうと、電極以外の部分の撥水性が低下してしまうおそれがある。従って、洗浄により電極表面の濡れ性を高くしようとすると、隔壁や絶縁膜の撥水性が低下してしまう。よって、従来の有機ＥＬ表示装置では、均一に溶液を塗布することができず、有機材料を均一に形成することが困難であった。この結果、膜厚ムラに起因する発光ムラが生じてしまい、表示特性が劣化してしまうという問題点があった。
【特許文献１】特開２００１−３５１７７９号公報（段落００１２−００１７、第１図および第２図）
【特許文献２】特開２００２−０６２４２２号公報
【特許文献３】特開２００２−３３４７８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
このように、従来の有機ＥＬ表示装置では、膜厚ムラに起因する発光ムラが生じてしまい、表示品質が劣化してしまうという問題点があった。
【００１７】
本発明は上述の問題点に鑑みてなされたものであって、有機材料を均一に塗布することができ、膜厚ムラに起因する表示品質の劣化が低減された有機ＥＬ表示装置及びその製造方法を提供することを目的とする。
【００１８】
即ち、本発明の要旨は、有機ＥＬ表示装置の製造過程において、基板表面の洗浄時に、電極と電極以外の部分との間で、洗浄後における撥水性の物性変化の異なる領域を見出し、その特定条件で洗浄を行うことである。また、本発明において、洗浄工程後、撥水性に関する物性変化をもたらす工程をさらに行わない限り、最終的に完成され得る有機ＥＬ表示装置においても、その撥水性が保持される。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明の第１の態様にかかる有機ＥＬ表示装置は、第１の電極と第２の電極との間に有機発光層が備えられた有機ＥＬ表示装置であって、基板上に設けられた第１の電極と、前記第１の電極の上に開口部が配置されるよう設けられた構造物と、前記構造物の上から湿式塗布されることにより形成された有機膜とを備え、前記開口部における前記第１の電極表面の水に対する接触角が１０°以下であり、かつ前記構造物の表面の水に対する接触角が１５〜６０°であるものである。これにより、膜厚ムラに起因する表示品質の劣化が低減することができる。
【００２０】
本発明の第２の態様にかかる有機ＥＬ表示装置は、上述の有機ＥＬ表示装置において、前記構造物が、前記第１の電極の上に開口部が配置されるよう設けられた絶縁膜と、前記絶縁膜の上に設けられ、前記有機発光層の上から設けられる第２の電極を分離する隔壁とを備えるものである。
【００２１】
本発明の第３の態様にかかる有機ＥＬ表示装置は、上述の有機ＥＬ表示装置において、前記有機膜が設けられている領域全体において、前記構造物の水に対する接触角が１５〜６０°であるものである。これにより、膜厚ムラに起因する表示品質の劣化が低減することができる。
【００２２】
本発明の第４の態様にかかる有機ＥＬ表示装置は、上述の有機ＥＬ表示装置において、前記有機発光層の少なくとも一部が前記有機膜から形成されているものである。
【００２３】
本発明の第５の態様にかかる有機ＥＬ表示装置は、上述の有機ＥＬ表示装置において、基板にカラーフィルタが備えられていないものである。
【００２４】
本発明の第６の態様にかかる有機ＥＬ表示装置の製造方法は、第１の電極と第２の電極との間に有機発光層が備えられた有機ＥＬ表示装置の製造方法であって、基板上に第１の電極を形成するステップと、前記第１の電極の上に開口部を有する構造物を形成するステップと、前記絶縁膜の上に構造物を有するステップと、前記構造物が形成された基板を、前記開口部における前記第１の電極表面の水に対する接触角が１０°以下となり、かつ前記構造物の表面の水に対する接触角が１５〜６０°となるよう洗浄するステップと、前記洗浄された基板に溶液を塗布するステップとを有するものである。これにより、膜厚ムラに起因する表示品質の劣化が低減することができる。
【００２５】
本発明の第７の態様にかかる有機ＥＬ表示装置の製造方法は、上述の有機ＥＬ表示装置において、前記洗浄するステップでは、紫外線を照射することにより、前記基板を洗浄するものである。これにより、膜厚ムラに起因する表示品質の劣化が低減することができる。
【００２６】
本発明の第８の態様にかかる有機ＥＬ表示装置の製造方法は、第１の電極と第２の電極との間に有機発光層が備えられた有機ＥＬ表示装置の製造方法であって、基板上に第１の電極を形成するステップと、前記第１の電極の上に開口部を有する構造物を形成するステップと、前記構造物が形成された基板に紫外線を７００〜１５００ｍＪ／ｃｍ２で照射するステップと、前記紫外線が照射された基板に溶液を塗布するステップとを有するものである。これにより、膜厚ムラに起因する表示品質の劣化が低減することができる。
【００２７】
本発明の第９の態様にかかる有機ＥＬ表示装置は、上述の有機ＥＬ表示装置において、
前記構造物を形成するステップでは、前記第１の電極の上に開口部を有する絶縁膜を形成するステップと、前記絶縁膜の上に、前記有機発光層の上から設けられる第２の電極を分離する隔壁を形成するステップとを備えるものである。
【００２８】
本発明の第１０の態様にかかる有機ＥＬ表示装置は、上述の有機ＥＬ表示装置において、前記構造物にシランカップリング材が含まれているものである。これにより、構造物における水に対する接触角をより高くすることができる。
【００２９】
本発明の第１１の態様にかかる有機ＥＬ表示装置は、上述の有機ＥＬ表示装置において、カラーフィルターが形成されていない基板を用いるものである。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば有機材料を均一に塗布することができ、膜厚ムラに起因する表示品質の劣化が低減された有機ＥＬ表示装置及びその製造方法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】
【００３１】
以下に、本発明の実施の形態の説明をする。以下の説明は、本発明の実施形態をについてのものであり、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない又、当業者であれば、以下の実施形態の各要素を、本発明の範囲において容易に変更、追加、変換することができる。
【００３２】
本実施形態にかかる有機ＥＬ表示装置の有機ＥＬ発光素子が形成されている素子基板について図１を参照して説明する。図１は有機ＥＬ表示装置の素子基板１１０の構成を示す平面図である。１は陽極配線、５は陰極配線、１０は隔壁、１１は基板、２１は陰極接続配線、２２は絶縁膜、２３は開口部、２４は破線によって示される表示領域、２５はコンタクトホールである。
【００３３】
基板１１上には、基板１１の表面に接するように複数の陽極配線１と、陰極に接続される陰極接続配線２１とが形成されている。複数の陽極配線１はそれぞれ平行に形成されている。陰極接続配線２１は陰極配線５の本数に対応して形成され、それぞれの陽極配線１と垂直に形成されている。陽極配線１と陰極接続配線２１は、例えばＩＴＯ等などの透明導電膜により形成される。陽極配線１および陰極接続配線２１が形成された基板上には、絶縁膜２２が形成されている。絶縁膜２２の膜厚は、例えば、０．７μｍである。絶縁膜２２には、陽極配線１と陰極配線５とが交差する位置（すなわち表示画素が形成される位置）に開口部２３が設けられている。表示領域２４は複数の表示画素から構成されており、各表示画素が駆動回路（不図示）からの駆動信号に従って有機薄膜層の発光量を制御することによって、表示領域２４は画像表示を行う。
【００３４】
絶縁膜２２の上層には、複数の有機薄膜層（有機化合物層）から構成される有機薄膜層と、陰極配線５が順に積層される。従って、有機薄膜層は陰極配線５と陽極配線１に挟まれる構成となる。ただし、図１では有機薄膜層の図示を省略している。また、有機薄膜層を形成する前に、隣接する陰極配線５同士を区分する隔壁１０が設けられる。隔壁１０は、陰極配線５を蒸着等により形成する前に、所望のパターンに形成される。例えば、図１に示すように、陽極配線１と直交する複数の陰極配線５を形成するため、陽極配線１と直交する複数の隔壁１０が陽極配線１の上に形成される。隔壁１０は、逆テーパ構造を有していることが好ましい。すなわち、基板１１から離れるにつれて断面が広がるように形成されることが好ましい。これにより、隔壁１０の側壁及び立ち上がり部分が蒸着の陰となり、陰極配線５を区分することができる。隔壁１０は例えば、高さが３．４μｍで、幅が１０μｍで形成することができる。
【００３５】
有機薄膜層を形成する有機薄膜層の少なくとも一部は、有機材料の溶液である液状の有機薄膜層材料を塗布して形成される。有機薄膜層の構成については、後に詳述する。
【００３６】
そして、有機薄膜材料を濃縮乾燥硬化して有機薄膜層を形成する。これにより、表示領域２４において均一な膜厚の有機薄膜層を形成する。なお、有機薄膜層が複層からなる場合、塗布法に加え蒸着法を用いてもよい。すなわち、有機薄膜層が複層からなる場合、１層以上が塗布法により形成されれば、その他の層は蒸着法により形成されてもよい。塗布法により形成した層の後、その上の層を蒸着法で形成する場合、蒸着法で有機薄膜層を形成する前に、濃縮乾燥硬化を行う。また、有機薄膜層は、各隔壁１０によって分離される。
【００３７】
この有機薄膜層は例えば、図２に示す多層構造により形成される。図２は有機薄膜層４０の構成の一例を模式的に示す断面図である。有機薄膜層４０は下からポリマーバッファ層４１、ホール注入層４２、ホール輸送層４３、発光層４４、電子輸送層４５、電子注入層４６の順に形成される。すなわち、開口部２３において、ポリマーバッファ層４１が陽極配線１と接触し、電子注入層４６が陰極配線５と接触する。ここではポリマーバッファ層４１を塗布法により形成し、ホール注入層４２、ホール輸送層４３、発光層４４、電子輸送層４５及び電子注入層４６を蒸着法により形成する。このポリマーバッファ層４１により、短絡を防止すること及び駆動電圧を低下することができる。この有機薄膜層４０を形成する材料については後述する。もちろん有機薄膜層４０は上述の構成に限るものではなく、少なくとも一層が塗布法により形成されていればよい。
【００３８】
この有機薄膜層４０を形成した状態の基板の構成を図３に示す。図３は有機薄膜層４０を形成した状態の構成を模式的に示す断面図である。基板１の上には陽極配線１が形成され、その上には開口部２３を有する絶縁膜２２が設けられている。開口部２３では、陽極配線１が電極となる。そして、絶縁膜２２の上には陽極配線１と直交する方向に逆テーパ形状の隔壁１０が形成されている。そして、開口部２３には有機発光膜４０が設けられている。
【００３９】
隔壁１０を形成した後、図１に示すよう有機薄膜層の上から陰極配線５となる金属材料等を蒸着する。逆テーパ構造の隔壁１０により、陰極パターンが分離され複数の陰極配線５を形成することができる。隔壁１０によって分断された陰極配線５は陽極配線１と垂直に形成される。これにより、陰極配線５と陽極配線１の交差点では陰極配線５と陽極配線１との間に有機薄膜層が配置される。
【００４０】
表示領域２４の外側には陰極接続配線２１と陰極配線５とを接続するため、絶縁膜２２にコンタクトホール２５が形成されている。このコンタクトホール２５は、陰極配線５と陰極接続配線２１とが重なる箇所に形成される。これにより、開口部２３において陽極配線１と陰極配線５に挟まれる有機薄膜層に電流を流すことができ、有機薄膜層が発光する。
【００４１】
さらに、隔壁を形成した後、有機薄膜層を形成する前、紫外線（ＵＶ光）を照射して洗浄を行う。例えば、ＵＶランプによって基板に均一なＵＶ光を照射する。このとき、ＵＶ光は７００〜１５００ｍＪ／ｃｍ２で照射する。具体的には８．５ｍＷ／ｃｍ２で約８２〜１７６．５秒の間、ＵＶ光を照射する。これにより、開口部２３における陽極配線表面、すなわち電極の表面の濡れ性を向上することができる。このとき、開口部２３における陽極配線１の表面の水に対する接触角（以下、αとする）が、１０°以下になるよう露光量、照度、時間を調整する。これにより、電極部分における濡れ性が高くなる。このため、塗布した際、溶液が電極全体に溶液が広がっていくので、有機材料を均一に形成することができる。電極と隔壁の撥水性の分離状態を得るために、好ましくは、１０６秒の照射時間とし、９００ｍＪ／ｃｍ２以上の条件で照射することが好ましい。
【００４２】
さらに、上述の照射量でＵＶ光を照射することにより、隔壁１０及び絶縁膜２２の撥水性の低下を低減することができる。すなわち、隔壁１０及び絶縁膜２２の撥水性が高い状態となる。隔壁１０には例えば、フッ素化処理又はフッ素化合物を含有したノボラック樹脂、アクリル樹脂膜等の感光性樹脂を用いることができる。さらにシランカップリング材を隔壁１０に含有させることで、撥水性を向上することができる。また、絶縁膜２２は例えば、ポリイミド樹脂を用いることができる。そして、隔壁１０の表面の水に対する接触角（以下、β１とする）及び絶縁膜２２の表面の水に対する接触角（以下、β２とする）は、１５〜６０°になるよう露光量、照度、時間を調整する。これにより、隔壁１０及び絶縁膜２２の撥水性の低下を低減することができる。従って、絶縁膜上の溶液が隔壁１０に沿って流れ出すことを防止できる。
【００４３】
このような条件でＵＶ光を照射して洗浄することにより、電極における濡れ性を向上することができるとともに、隔壁１０及び絶縁膜２２の撥水性の低下を低減することができる。すなわち、α、β１及びβ２が上述の条件（α＜１０°、１５°＜β１＜６０°かつ１５°＜β２＜６０°）を満足するよう洗浄することによって、電極では溶液が均一になり、絶縁膜上の溶液が隔壁１０に沿って流れ出すことを防止できる。従って、膜厚ムラによる発光ムラを低減することができ、表示品質の優れた有機ＥＬ表示装置を製造することができる。
【００４４】
このように、電極の水に対する接触角及び電極周辺の構造物（隔壁１０及び絶縁膜２２）の水に対する接触角が好適な値となるような洗浄条件で洗浄することによって、膜厚ムラによる発光ムラを低減することができる。ここで、接触角とは水平に載置された基板に水滴を滴下したときの、水滴の作る角度をいう。具体的には、例えば、クルス社製自動接触角計（型式：ＤＳＡ１０）を使用し、マイクロシリンジにて０．０５μｌの液量を基板上に着滴させ、そのときの接触角の測定を行う。さらに、上記の接触角条件は塗布領域全体において満足することが好ましい。
【００４５】
上述の接触角は例えば、露光量を制御することによって、その値を調整することができる。例えば、露光量を変化させると図４に示すよう、接触角が変化していく。図４は露光量と接触角との関係の一例を示す図である。横軸は露光量（ｍＪ／ｃｍ２）であり、縦軸は接触角（°）である。また、隔壁１０にはシランカップリング材を含有していないものを用いた。露光量を増加させていくと、電極、隔壁及び絶縁膜とも徐々に減少していく。しかしながら、露光量が７００〜１５００ｍＪ／ｃｍ２とすると、電極では接触角が１０°以下になるが、隔壁の接触角の低下が低減されている。このような、露光量でＵＶ光を照射して、洗浄を行うことにより、膜厚ムラを低減することができる。
【００４６】
なお、上記の接触角の条件を満足することができるならば、ＵＶ光の露光量は上記の範囲に限られるものではない。さらには、上記の接触角の条件を満足することができるならばＵＶ洗浄にかぎらず、プラズマ洗浄あるいは、アルカリ水洗洗浄でもよい。さらに、塗布領域において、絶縁膜２２及び隔壁１０以外の構造物がある場合はこの構造物についても、水に対する接触角が１５〜６０°となるよう洗浄する。
【００４７】
次に、上述の有機材料を塗布するためのスプレー塗布装置について図５を参照して説明する。図５はスプレー塗布装置の構成を模式的に示す概略図である。５０はスプレー塗布装置、５１はステージ、５３はマスク、５４はスプレーノズル、５５は塗布溶液、５６はフィルタ、５７はコントローラである。
【００４８】
スプレー塗布装置５０は基板１１を載置するためのステージ５１と塗布溶液５５を基板１１に塗布するためのスプレーノズル５４とスプレーノズル５４を制御するためのコントローラ５７とを備えている。ここでは基板１１に３００ｍｍ×４００ｍｍの矩形状のものを用いている。ステージ５１に載置された基板１１の上には、マスク５３が配置される。マスク５３は基板１１の上に直接、配置してもよく、隙間を設けて配置してもよい。マスク５３は例えば、アルミニウム等の金属板であり、基板１１と略同じ大きさである。そして、マスク５３には図１の破線によって示される表示領域２４に対応した開口部が形成されている。基板１１は図１に示した有機ＥＬ素子を形成するための基板である。ここでは、１枚の基板１１に図１の示す有機ＥＬ表示素子を複数形成するため、マスク５３に複数の開口部が設けられている。
【００４９】
ステージ５１の上には水平方向に移動可能なスプレーノズル５４が設けられている。スプレーノズル５４は、例えば、塗布溶液を分散させた窒素等のガスを供給し、塗布溶液を霧状に吐出する流体ノズルである。従って、スプレーノズル５４の先端から下方向に塗布溶液が吐出される。これにより、スプレーノズル５４から塗布溶液５５がマスク５３を介して基板１１に塗布される。ここではスプレーノズル５４に供給する窒素ガスを５ｌ／ｍｉｎ（＝１０−３ｍ３／ｍｉｎ）とし、塗布溶液の流量(塗布液流量)を０．９ｍｌ／ｍｉｎ（＝１０−６ｍ３／ｍｉｎ）とする。このような条件で基板１１に有機ＥＬ素子を形成するための有機材料を塗布している。
【００５０】
コントローラ５７は例えば、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）などの情報処理装置であり、スプレーノズル５４及びステージ５１を制御する。具体的にはスプレーノズル５４のスキャンスピード、スキャンピッチ、塗布液流量及びスプレーノズル５４と基板１１との間の距離等の制御を行う。このコントローラ５７からの信号によって、スプレーノズル５４が水平方向に移動して、基板１１全面に塗布溶液５５を塗布する。また、コントローラ５７により、スプレーノズル５４あるいはステージ５１を上下に移動させることにより、基板１１とスプレーノズル５４との間の距離を調整することができる。ここではスプレーノズル５４の先端と基板１１の表面との距離を８０ｍｍとしている。
【００５１】
フィルタ５６は例えば、ＨＥＰＡフィルタなどエアフィルタである。このフィルタ５６を介してスプレー塗布装置内にエアを供給することにより、スプレー塗布装置５０内の空間を清浄な空間に保つことができる。これにより、塗布中に異物が基板１１に付着するのを防ぐことができ、歩留まりを向上することができる。スプレー塗布は通常基板を常温、大気圧下の条件に設定した状態で実施される。
【００５２】
次にスプレーノズル５４のスキャン工程について図６を用いて説明する。図６はマスク５３の上面図であり、スプレーノズル５４のスキャン経路を併せて示している。なお、図６ではマスク５３に２つの開口部３１が設けられている例を示している。図６における矢印はスプレーノズル５４の先端の軌跡を示している。
【００５３】
ここでは、図６に示すようにスプレーノズル５４をラスタスキャンすることにより、基板全面に塗布溶液を塗布している。すなわち、基板１１の外側から反対側の外側まで矢印の方向にスプレーノズル５４を移動させている。具体的には、マスク５３の外側から基板１１を横切るよう、Ｙ方向にスプレーノズル５４を移動する。そして、マスク５３の反対側の端までスプレーノズル５４を移動させたら、Ｘ方向に所定の間隔（ピッチ）でスプレーノズル５４を移動させる。そして、再度、スプレーノズル５４をマスク５３の端から端までＹ方向に移動した後、Ｘ方向に前回と同じ間隔（ピッチ）で移動させる。この時、Ｙ方向の移動は前回と反対方向となるため、スプレーノズル５４はＹ方向に基板上を往復する。スプレーノズル５４がＸ方向に基板を横切るまで、これを繰り返し、基板全面に塗布溶液を塗布する。
【００５４】
このように塗布された塗布溶液はマスク５３の開口部３１を通過して基板１１に付着する。開口部３１は図１に示す表示領域２４と対応しており、所定の領域のみ塗布溶液が付着する。すなわち、開口部３１を設けたマスク５３を用いることにより、図１におけるコンタクトホール２５や接続端子に塗布溶液が付着されないようにしている。図６においてはマスク５３に２つの開口部３１が設けられている。開口部３１の数は基板１１に形成されている有機ＥＬ表示素子の数に対応している。すなわち、１枚の基板１１には図１に示す有機ＥＬ表示素子が２つ形成されている。もちろん、開口部３１の数は２つに限るものではない。
【００５５】
なお、基板全体に対して均一に塗布するためには、スプレーノズル５４を一定の速度及び一定の塗布液流量で移動させることが好ましい。また、基板端と基板中央とで塗布量を略同じにするため、基板１１の外側までスプレーノズル５４を移動させることが好ましい。すなわち、スプレーノズル５４を基板１１の外側まではみ出すよう移動させる。これにより、基板１１全体に均一に塗布溶液を塗布することができる。
【００５６】
このスプレーノズル５４のスキャンスピードは例えば、３００ｍｍ／ｓｅｃである。また、基板表面におけるスプレーノズル５４の塗布範囲は直径３０ｍｍの円状である。すなわち、スプレーノズル５４を固定して塗布した場合、基板表面において直径３０ｍｍの円状の領域に塗布溶液５５が塗布される。従って、Ｙ方向にスプレーノズル５４を移動させると、Ｘ方向に３０ｍｍの幅で塗布溶液が塗布される。
【００５７】
スプレーノズル５４のスキャンにおいて、塗布範囲の一部が重なるように塗布することが好ましい。すなわち、Ｘ方向に移動させる間隔（ピッチ）を塗布範囲である３０ｍｍ以下とすることが好ましい。ここではＸ方向のスプレーノズルの移動ピッチを１２ｍｍとしている。
【００５８】
基板１１のサイズを３００ｍｍ×４００ｍｍとした場合、具体的には、スプレーノズル５４が基板１１を横切るよう、Ｙ方向に３００ｍｍ以上移動させる。そしてスプレーノズル５４をＸ方向に１２ｍｍ移動させた後、再度Ｙ方向に３００ｍｍ以上移動させる。このとき、Ｙ方向の移動は、前回の移動と向きが反対になる。さらに、スプレーノズル５４をＸ方向に１２ｍｍ、前回と同じ向きで移動させる。これを繰り返し、スプレーノズルがＸ方向に４００ｍｍ以上移動させる。これにより、図６に示すようスプレーノズル５４をジグザグにスキャンすることができ、面内に均一に塗布溶液を塗布することができる。
【００５９】
なお、上述の説明では塗布法の一例としてマスクスプレー法を用いて説明したが、オフセット印刷法、凸版印刷法を用いてもよい。
【００６０】
次に、、本実施形態にかかる有機ＥＬ表示装置の製造方法について説明する。図７は、本実施形態にかかる有機ＥＬ表示装置の製造方法の一例を示すフローチャートである。この図７に示す製造工程により、図１に示す素子基板が形成される。
【００６１】
まず、基板１１上に陽極配線１および陰極接続配線２１を形成する（ステップＳ１０１）。基板１１として、例えばガラス基板等の透明基板を用いる。陽極配線１および陰極接続配線２１は、基板１１上にＩＴＯを成膜して、そのＩＴＯ膜にエッチングを施すことによって形成する。ＩＴＯはスパッタや蒸着によって、ガラス基板全面に均一性よく成膜することができる。フォトリソグラフィー及びエッチングによりＩＴＯパターンを形成する。このＩＴＯパターンが陽極となる。レジストとしてはフェノールノボラック樹脂を使用し、露光現像を行う。エッチングはウェットエッチングあるいはドライエッチングのいずれでもよいが、例えば、塩酸及び硝酸の混合水溶液を使用してＩＴＯをパターニングすることができる。レジスト剥離材としては例えば、モノエタノールアミンを使用することができる。
【００６２】
また、陰極接続配線２１にはＡｌあるいはＡｌ合金などの低抵抗性の金属材料を用いることもできる。例えば、陽極配線１となるＩＴＯをパターニングした後に、Ａｌ等をスパッタ又は蒸着により成膜する。あるいは陰極接続配線２１を形成した後に陽極配線１を形成しても良い。そして、Ａｌ膜をフォトリソグラフィー及びエッチングによりパターニングして陰極接続配線２１を形成することができる。これにより、陰極接続配線２１の配線抵抗を低減することができる。
【００６３】
さらには陰極接続配線２１の構成をＩＴＯと金属材料との多層構成としてもよい。例えば、１５０ｎｍのＩＴＯ層の上に４００〜５００ｎｍのＭｏやＭｏ合金の金属薄膜を形成してもよい。これにより、配線抵抗及びコンタクト抵抗を低減することができる。
【００６４】
次に、陽極配線１及び陰極接続配線２１を設けた基板１１の面に絶縁膜２２を成膜する（ステップＳ１０２）。例えば、感光性のポリイミドの溶液をスピンコーティングにより塗布する。この絶縁膜２２の膜厚は、例えば、０．７μｍになるようにすればよい。絶縁膜２２の層をフォトリソグラフィー工程でパターニングした後、キュアし、表示画素となる位置の絶縁膜を除去し、開口部２３を設ける。後述するステップＳ１０５で形成される陰極配線５と、陽極配線１との交差部分が、表示画素が形成される位置である。同時に陰極配線５と陰極接続配線２１とのコンタクトホール２５を形成する。例えば、開口部２３は３００μｍ×３００μｍ程度で形成することができる
【００６５】
続いて、絶縁膜（ポリイミドの層）２２の表面において、陰極配線５を分離配置できるように隔壁１０を形成する（ステップＳ１０３）。隔壁１０は、絶縁膜２２の上層にノボラック樹脂、アクリル樹脂膜等の感光性樹脂を塗布することにより形成する。例えば、感光性樹脂をスピンコートして、フォトリソグラフィー工程でパターニングした後、光反応させて隔壁１０を形成する。隔壁１０が逆テーパ構造を有するようネガタイプの感光性樹脂を用いることが望ましい。
【００６６】
ネガタイプの感光性樹脂を用いると、上から光を照射した場合、深い場所ほど光反応が不十分となる。その結果、上から見た場合、硬化部分の断面積が上の方より下の方が狭い構造を有する。これが逆テーパ構造を有するという意味である。このような構造にすると、その後、陰極の蒸着時に蒸着源から見て陰になる部分は蒸着が及ばないため、陰極配線５同士を分離することが可能になる。さらに、開口部２３のＩＴＯ層の表面改質を行うために、酸素プラズマ又は紫外線を照射してもよい。例えば、隔壁１０の高さは３．４μｍに形成することができる。
【００６７】
隔壁１０にはフッ素化処理又はフッ素化合物を含有したものを用いる。フッ素化処理としては、少なくともフッ素原子を有するガスを導入して、プラズマ照射を行うプラズマ処理が好ましい。少なくともフッ素原子を有するガスとしては、ＣＦ４、ＣＨＦ３、Ｃ２Ｆ６、ＳＦ６、Ｃ３Ｆ８、Ｃ５Ｆ８の内のハロゲンガスを一つ以上含むガスを用いることができる。さらに導入ガスとしては、Ａｒ、Ｈｅ、Ｏ２などのガスを上記のハロゲンガスに加えてもよい。さらにはシランカップリング材を含むものを用いることにより、接触角を向上することができる。
【００６８】
その後、有機薄膜層を積層する（ステップＳ１０４）。上述の有機材料溶液の塗布方法によって、溶液を塗布する。例えば、マスクスプレー法を用いる場合、まず、開口部を有する金属マスクをガラス基板に取り付ける。このとき、マスクの開口部と有機薄膜層を設けるべき表示領域２４が重なるように配置する。また、マスクとガラス基板との間に所定距離、例えば６０μｍの空間が空くように取り付ける。そして、上述の塗布溶液をマスクスプレー法によって塗布する。
【００６９】
そして、この有機材料溶液を濃縮乾燥することによって硬化処理し、有機薄膜層であるポリマーバッファ層４１を形成する。ポリマーバッファ層４１は上記の説明のように形成する。濃縮乾燥工程では、基板温度１８０℃で５分間仮乾燥を行った後、２４０℃で１０分間本焼成を行う。これにより、溶媒が蒸発し、溶質である有機材料のみが基板に付着した状態となる。
【００７０】
そして、ポリマーバッファ層４１の上に、正孔注入層４２を形成する。続いて、膜厚１０ｎｍの正孔輸送層を形成する。さらに、その上層に、膜厚６０ｎｍの白発光層を形成する。続いて、発光層の上層に膜厚３０ｎｍの電子輸送層を形成する。電子輸送層の上には、膜厚０．５ｎｍの電子注入層を形成する。
【００７１】
その後、アルミニウム等の金属材料を蒸着して、例えば膜厚１００ｎｍの陰極配線５を形成する（ステップＳ１０５）。この結果、隔壁１０によってアルミニウム膜は分離され、それぞれの隔壁間に陽極配線１と交差する陰極配線５を形成することができる。
【００７２】
有機薄膜層は絶縁膜２２の上に形成され、開口部２３を介して陽極配線１と接触する。有機薄膜層の上には陰極配線５が配置される。この開口部２３を介して陽極配線１と陰極配線５に狭持され、電流が流れることによって発光する。なお、本実施形態では陰極接続配線２１はＩＴＯ層と金属層の２層構成としている。表示領域２４外の絶縁膜２２に形成されたコンタクトホール２５を介して、表示領域２４に設けられている陰極配線５と表示領域２４外に通じる陰極接続配線２１とが電気的に接続される。
【００７３】
次に上述の工程により形成された有機ＥＬ発光素子を封止するため、封止用の対向基板を製造する工程について説明する。まず。素子基板とは別のガラス基板を用意する。このガラス基板を加工して捕水材を収納するための捕水材収納部を形成する。捕水材収納部はガラス基板にレジストを塗布し、露光、現像により基板の一部を露出させる。この露出部分をエッチングにより薄くすることにより捕水材収納部を形成する。
【００７４】
図８に示すよう、この捕水材収納部６６に酸化カルシウム等の捕水材６２を配置した後、二枚の基板を重ね合わせて接着する（ステップＳ１０６）。なお、図８は有機ＥＬ表示装置の構成を模式的に示す断面図である。具体的には、対向基板６３の捕水材収納部６６が設けられた面に、ディスペンサを用いてシール材６４を塗布する。シール材６４として、例えば、エポキシ系紫外線硬化性樹脂を用いることができる。また、シール材６４は、有機ＥＬ素子と対向する領域の外周全体に塗布する。二枚の基板を位置合わせして対向させた後、紫外線を照射してシール材を硬化させ、基板同士を接着する。この後、シール材の硬化をより促進させるために、例えば、８０℃のクリーンオーブン中で１時間の熱処理を施す。この結果、シール材および一対の基板によって、有機ＥＬ素子が存在する基板間と、基板の外部とが隔離される。捕水材６２を配置することにより、封止された空間に残留または侵入してくる水分等による有機ＥＬ素子の劣化を防止することができる。
【００７５】
有機薄膜層４０からの発光が矢印の方向に出射される。基板１１の有機ＥＬ素子が形成された面とは反対側の面すなわち、出射面に光学シート６５を貼り付ける。光学シート６５は偏光板と１／４波長板を有しており、反射防止膜として機能する。この光学シート６５が設けられた面側に有機薄膜層からの光が取り出される。
【００７６】
基板の外周付近の不要部分を切断除去し、陽極配線１に信号電極ドライバを接続し、陰極接続配線に走査電極ドライバを接続する。基板端部において各配線に接続される端子部が形成されている。この端子部に異方性導電フィルム（ＡＣＦ）を貼付け、駆動回路が設けられたＴＣＰ（Ｔａｐｅ Ｃａｒｒｉｅｒ Ｐａｃｋａｇｅ）を接続する。具体的には端子部にＡＣＦを仮圧着する。ついで駆動回路が内蔵されたＴＣＰを端子部に本圧着する。これにより駆動回路が実装される。この有機ＥＬ表示パネルが筐体に取り付けられ、有機ＥＬ表示装置が完成する。上記は、ドットマトリックス表示素子の場合を示したが、キャラクター表示でもよく、又素子仕様によっては上記の構成の限りではない。
【００７７】
このような有機ＥＬ表示装置の製造方法によれば、有機ＥＬ素子となる有機材料の溶液をほぼ一定の膜厚で塗布する。このことにより、有機薄膜層の膜厚のむらが軽減され、有機ＥＬ表示装置を駆動したときに各表示画素の発光むらを軽減することができる。また、本発明は、隔壁１０を備える有機ＥＬ表示装置に限られるものではない。
【００７８】
発明者は様々なテストを行い、αが１０°以下、かつβ１、β２が１５〜６０°となる接触角条件を満足するよう洗浄を行った有機ＥＬ表示素子は表示ムラが低減されていることを確認した。以下は、単純マトリックス駆動のモノクロ有機ＥＬ表示装置の例である。本発明は、アクティブマトリックス駆動の有機ＥＬ表示装置にも適用できる。また、電極と電極以外の部分との撥水性の分離条件を適宜見出すことにより、カラーフィルタを備えた有機ＥＬ表示装置にも適用できる。
【００７９】
実施例１．
上述の工程により隔壁１０を形成した基板に、１２００ｍＪ／ｃｍ２での露光量でＵＶ洗浄を行った。α=１０°、絶縁膜の接触角β１=３５°、隔壁の接触角β２=２１°であった。白発光の有機ＥＬ表示素子を完成させ、点灯した所、表示ムラは無かった。
【００８０】
比較例１．
実施例１と同様の工程により隔壁１０を形成した基板に、３０００ｍＪ／ｃｍ２の露光量でＵＶ洗浄を行った。α=１０°、絶縁膜の接触角β１=３４°、隔壁の接触角β２＝１２°であった。白発光の有機ＥＬ表示素子を完成させ、点灯した所、全画素の隔壁際で輝度が上昇し、表示ムラとして視認された。
【００８１】
比較例２．
実施例１と同様の工程により隔壁１０を形成した基板に、３３Ｗ×６０秒で酸素プラズマ洗浄を行った。α=１０°、絶縁膜の接触角β１＝１０°、隔壁の接触角β２＝１０°であった。白発光の有機ＥＬ表示素子を完成させ、点灯した所、全画素の隔壁際で輝度が上昇し、表示ムラとして視認された。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】本発明にかかる有機ＥＬ表示装置の素子基板の概略構造を示す上面図である。
【図２】本発明にかかる有機薄膜層の構成の一例を示す断面図である。
【図３】本発明にかかる有機ＥＬ表示装置の素子基板の有機薄膜層形成後の概略構造を示す上面図である。
【図４】洗浄工程における露光量と接触角の関係を示す図である。
【図５】本発明にかかる有機ＥＬ表示装置の製造に用いるスプレー塗布装置の構成を模式的に示す図である。
【図６】図５のスプレー塗布装置におけるスプレーノズルのスキャン経路を併せて示すマスクの上面図である。
【図７】本発明の有機ＥＬ表示装置の製造工程の一例を示すフローチャートである。
【図８】本発明にかかる有機ＥＬ表示素子の構成の一例を模式的に示す断面図である。
【図９】従来の有機ＥＬ表示装置の素子基板の構成を示す断面図である。
【図１０】従来の有機ＥＬ表示装置の素子基板の構成を示す図である。
【図１１】有機材料の溶液が広がった状態を示す図である。
【符号の説明】
【００８３】
１ 陽極配線
５ 陰極配線
１０ 隔壁
１１ 基板
２１ 陰極接続配線
２２ 絶縁膜
２３ 開口部
２４ 表示領域
２５ コンタクトホール
３１ 開口部
４０ 有機薄膜層
４１ ポリマーバッファ層
４２ ホール注入層
４３ ホール輸送層
４４ 発光層
４５ 電子輸送層
４６ 電子注入層
５０ スプレー塗布装置
５１ ステージ
５３ マスク
５４ スプレーノズル
５５ 溶液
５６ フィルタ
５７ コントローラ
６２ 捕水材
６３ 対向基板
６４ シール材
６５ 光学シート
６６ 捕水材収納部
１０３ ホール注入輸送層
１０４ 電子注入輸送層
１１０ 表示基板
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の電極と第２の電極との間に有機発光層が備えられた有機ＥＬ表示装置であって、
基板上に設けられた第１の電極と、
前記第１の電極の上に開口部が配置されるよう設けられた構造物と、
前記構造物の上から湿式塗布されることにより形成された有機膜とを備え、
前記開口部における前記第１の電極表面の水に対する接触角が１０°以下であり、かつ前記構造物の表面の水に対する接触角が１５〜６０°である有機ＥＬ表示装置。
【請求項２】
前記構造物が
前記第１の電極の上に開口部が配置されるよう設けられた絶縁膜と、
前記絶縁膜の上に設けられ、前記有機発光層の上から設けられる第２の電極を分離する隔壁とを備える請求項１に記載の有機ＥＬ表示装置。
【請求項３】
前記有機膜が設けられている領域全体において、前記構造物の水に対する接触角が１５〜６０°である請求項１又は２に記載の有機ＥＬ表示装置。
【請求項４】
前記有機発光層の少なくとも一部が前記有機膜から形成されている請求項１、２又は３に記載の有機ＥＬ表示装置。
【請求項５】
基板にカラーフィルタが備えられていない請求項１、２、３または４に記載の有機ＥＬ表示装置。
【請求項６】
第１の電極と第２の電極との間に有機発光層が備えられた有機ＥＬ表示装置の製造方法であって、
基板上に第１の電極を形成するステップと、
前記第１の電極の上に開口部を有する構造物を形成するステップと、
前記構造物が形成された基板を、前記開口部における前記第１の電極表面の水に対する接触角が１０°以下となり、かつ前記構造物の表面の水に対する接触角が１５〜６０°となるよう洗浄するステップと、
前記洗浄された基板に溶液を塗布するステップとを有する有機ＥＬ表示装置の製造方法。
【請求項７】
前記洗浄するステップでは、紫外線を照射することにより、前記基板を洗浄する請求項６記載の有機ＥＬ表示装置の製造方法。
【請求項８】
第１の電極と第２の電極との間に有機発光層が備えられた有機ＥＬ表示装置の製造方法であって、
基板上に第１の電極を形成するステップと、
前記第１の電極の上に開口部を有する構造物を形成するステップと、
前記構造物が形成された基板に紫外線を７００〜１５００ｍＪ／ｃｍ２で照射するステップと、
前記紫外線が照射された基板に溶液を塗布するステップとを有する有機ＥＬ表示装置の製造方法。
【請求項９】
前記構造物を形成するステップでは、
前記第１の電極の上に開口部を有する絶縁膜を形成するステップと、
前記絶縁膜の上に、前記有機発光層の上から設けられる第２の電極を分離する隔壁を形成するステップとを備える請求項６、７又は８に記載の有機ＥＬ表示装置の製造方法。
【請求項１０】
前記構造物にシランカップリング材が含まれている請求項６、７、８又は９に記載の有機ＥＬ表示装置の製造方法。
【請求項１１】
カラーフィルターが形成されていない基板を用いる請求項６、７、８、９または１０に記載の有機ＥＬ表示装置の製造方法。
【請求項１】
第１の電極と第２の電極との間に有機発光層が備えられた有機ＥＬ表示装置であって、
基板上に設けられた第１の電極と、
前記第１の電極の上に開口部が配置されるよう設けられた構造物と、
前記構造物の上から湿式塗布されることにより形成された有機膜とを備え、
前記開口部における前記第１の電極表面の水に対する接触角が１０°以下であり、かつ前記構造物の表面の水に対する接触角が１５〜６０°である有機ＥＬ表示装置。
【請求項２】
前記構造物が
前記第１の電極の上に開口部が配置されるよう設けられた絶縁膜と、
前記絶縁膜の上に設けられ、前記有機発光層の上から設けられる第２の電極を分離する隔壁とを備える請求項１に記載の有機ＥＬ表示装置。
【請求項３】
前記有機膜が設けられている領域全体において、前記構造物の水に対する接触角が１５〜６０°である請求項１又は２に記載の有機ＥＬ表示装置。
【請求項４】
前記有機発光層の少なくとも一部が前記有機膜から形成されている請求項１、２又は３に記載の有機ＥＬ表示装置。
【請求項５】
基板にカラーフィルタが備えられていない請求項１、２、３または４に記載の有機ＥＬ表示装置。
【請求項６】
第１の電極と第２の電極との間に有機発光層が備えられた有機ＥＬ表示装置の製造方法であって、
基板上に第１の電極を形成するステップと、
前記第１の電極の上に開口部を有する構造物を形成するステップと、
前記構造物が形成された基板を、前記開口部における前記第１の電極表面の水に対する接触角が１０°以下となり、かつ前記構造物の表面の水に対する接触角が１５〜６０°となるよう洗浄するステップと、
前記洗浄された基板に溶液を塗布するステップとを有する有機ＥＬ表示装置の製造方法。
【請求項７】
前記洗浄するステップでは、紫外線を照射することにより、前記基板を洗浄する請求項６記載の有機ＥＬ表示装置の製造方法。
【請求項８】
第１の電極と第２の電極との間に有機発光層が備えられた有機ＥＬ表示装置の製造方法であって、
基板上に第１の電極を形成するステップと、
前記第１の電極の上に開口部を有する構造物を形成するステップと、
前記構造物が形成された基板に紫外線を７００〜１５００ｍＪ／ｃｍ２で照射するステップと、
前記紫外線が照射された基板に溶液を塗布するステップとを有する有機ＥＬ表示装置の製造方法。
【請求項９】
前記構造物を形成するステップでは、
前記第１の電極の上に開口部を有する絶縁膜を形成するステップと、
前記絶縁膜の上に、前記有機発光層の上から設けられる第２の電極を分離する隔壁を形成するステップとを備える請求項６、７又は８に記載の有機ＥＬ表示装置の製造方法。
【請求項１０】
前記構造物にシランカップリング材が含まれている請求項６、７、８又は９に記載の有機ＥＬ表示装置の製造方法。
【請求項１１】
カラーフィルターが形成されていない基板を用いる請求項６、７、８、９または１０に記載の有機ＥＬ表示装置の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００６−７３２２２（Ｐ２００６−７３２２２Ａ）
【公開日】平成１８年３月１６日（２００６．３．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２５２０２８（Ｐ２００４−２５２０２８）
【出願日】平成１６年８月３１日（２００４．８．３１）
【出願人】（０００００００４４）旭硝子株式会社 (2,665)
【出願人】（０００１０３７４７）オプトレックス株式会社 (843)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年３月１６日（２００６．３．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年８月３１日（２００４．８．３１）
【出願人】（０００００００４４）旭硝子株式会社 (2,665)
【出願人】（０００１０３７４７）オプトレックス株式会社 (843)
【Ｆターム（参考）】
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