(57)【要約】【課題】有機ＥＬ層における膜厚のバラツキを減少させて、発光強度のムラを低減する。【解決手段】ガラス基板１０１内の一定領域においてバンク１０３間の溝を折り返して連続した溝を形成し、ガラス基板１０１を切断する前のパネル１０２内において一体の構造とする。溝内に液状の有機ＥＬ原料を塗布して乾燥させることにより有機ＥＬ素子を形成する。液状の有機ＥＬ原料を塗布する際に、液柱で連続してパターン描画する。液状の有機ＥＬ原料を間欠的に吐出するインクジェット方式を採用する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板内の一定領域においてバンク間の溝を折り返して連続した溝を形成し、前記基板を切断する前のパネル内において一体の構造とし、前記溝内に液状の有機ＥＬ原料を塗布して乾燥させることにより有機ＥＬ素子を形成することを特徴とする有機ＥＬ素子の製造方法。
【請求項２】
液状の有機ＥＬ原料を塗布する際に、液柱で連続してパターン描画することを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ素子の製造方法。
【請求項３】
液状の有機ＥＬ原料を間欠的に吐出するインクジェット方式を採用したことを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ素子の製造方法。
【請求項４】
有機ＥＬ原料の液柱を連続してパターン描画する有機ＥＬ素子の製造装置であって、
色毎にＲＧＢストライプ方向の塗布幅を周期的に変化させるようにプログラムされた塗布装置を備えたことを特徴とする有機ＥＬ素子の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、所望の形状となるよう、基板上に有機ＥＬ層を形成した有機ＥＬ素子の製造方法および製造装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
有機ＥＬ素子は、ＥＬ発光能を有する有機低分子または有機高分子で形成した発光層を備えた素子であり、自己発光のため視野角が広く、耐衝撃性に優れるなど、ディスプレイ素子として理想的な特徴を有している。このため、各種の分野において研究、開発が進められている。また、有機ＥＬ素子の製造方法としては、真空蒸着法、印刷法、インクジェット法やディスペンサー法などが広く研究されている。これらの製造方法の中で、インクジェット法やディスペンサー法（特許文献１、非特許文献１参照）など、溶剤に有機ＥＬ材料を溶解して塗布する湿式法においては、画素間を塗り分けするためにバンク構造が用いられてきた。
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−１８９１９２
【非特許文献１】０５  ＳＩＤ  Ｄｉｇｅｓｔ  Ｐ．１１９２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
有機ＥＬ素子を製造する際に、湿式法を用いて小型高精細パネルの微細パターンを描画しようとすると、バンク内又はバンク間の幅が極端に狭いために、現状の露光装置や感光性レジストで形成されたバンクパターンには精度バラツキが生じる。そして、バンクの形状誤差のために、液溜（えきだめ）の容量が変化して、膜厚が大きく変動してしまうという問題があった。
【０００５】
例えば、バンク幅５μｍ、バンク間（画素領域幅）２７μｍの３インチＶＧＡパネルを形成する際に、バンクを形成する感光性レジストのパターン精度のバラツキにより、バンク幅が片側０．５μｍずつ変動したとする。このような状態では、同じ液量（固形分濃度２％）を塗布しても、乾燥後の膜厚は約５％変動してしまい、輝度ムラの原因になって歩留まりを低下させる。
【０００６】
本発明は、上述した課題を解決するため提案されたもので、有機ＥＬ層における膜厚のバラツキを減少させて、発光強度のムラを低減することが可能な有機ＥＬ素子の製造方法および製造装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の有機ＥＬ素子の製造方法は、上述した目的を達成するため、以下の特徴点を有している。すなわち、本発明の有機ＥＬ素子の製造方法は、基板内の一定領域においてバンク間の溝を折り返して連続した溝を形成し、基板を切断する前のパネル内において一体の構造とし、溝内に液状の有機ＥＬ材料を塗布して乾燥させることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の有機ＥＬ素子の製造方法によれば、液状材料の塗布方法で高精細な有機ＥＬパネルを製造する際に、有機ＥＬ層の膜厚にバラツキが少なくなり、発光強度のムラを低減することができる。このため、有機ＥＬパネルの歩留まりが向上すると共に、補正回路が簡単なものとなり、ひいては有機ＥＬパネルの製造コストを低減することが可能となる。
【０００９】
本発明は、特に、高精細で小型の有機ＥＬパネルに対して効果が大きいが、大画面の有機ＥＬパネルに対しても、膜厚のバラツキを均一化するのに有効であることは言うまでもない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を参照して、本発明の有機ＥＬ素子の製造方法および製造装置の実施形態を説明する。
【００１１】
本発明の実施形態に係る有機ＥＬ素子の製造方法は、基板（ガラス基板１０１，３０１，６０１，７０１）内の一定領域においてバンク（１０３，３０２，６０３，７０３）間の溝を折り返して連続した溝を形成する。そして、基板を切断する前のパネル（１０２，６０２，７０２）内において一体の構造とし、溝内に液状の有機ＥＬ原料を塗布して乾燥させることにより有機ＥＬ素子を形成する。また、液状の有機ＥＬ原料を塗布する際に、液柱で連続してパターン描画することが好ましい。さらに、液状の有機ＥＬ原料を間欠的に吐出するインクジェット方式を採用することが好ましい。
【００１２】
本発明の実施形態に係る有機ＥＬ素子の製造装置は、有機ＥＬ原料の液柱を連続してパターン描画するものであり、色毎にＲＧＢストライプ方向の塗布幅を周期的に変化させるようにプログラムされた塗布装置を備えている。
【００１３】
図１は、本発明の実施形態に係る製造方法により製造する有機ＥＬ素子基板のバンク配置の一部を示す概略平面図である。図１において、実線がバンク、破線がパネルの外形を表しており、１０１はガラス基板、１０２はパネル、１０３はバンクをそれぞれ示す。また、図２は、比較例である有機ＥＬ素子基板のバンク配置の一部を示す概略平面図である。図２において、実線がバンク、破線がパネルの外形を表しており、５０１はガラス基板、５０２はパネル、５０３はバンクをそれぞれ示す。
【００１４】
本発明の実施形態に係る製造方法により製造する有機ＥＬ素子基板は、図１に示すように、ガラス基板１０１の上にバンク１０３を設けることにより、パネル１０２を形成している。ガラス基板１０１に対する有機ＥＬ原料の塗布プロセスは、ガラス基板１０１を水平にして行った。また、ガラス基板１０１では、１つのパネル１０２内において、各色のバンク１０３で囲まれた領域は連続している。バンク１０３は、色毎にパネル１０２内でつながっていれば、ガラス基板１０１の面内でパネル１０２毎に独立していてもよい（図１４参照）。
【００１５】
ここで、隣り合うバンク１０３の間に、沸点の高い溶媒に溶かした有機ＥＬ原料を塗布した状態について説明する。図３は、本発明の実施形態に係る製造方法により製造途中の基板の断面図である（駆動回路のＴＦＴは図示せず）。
【００１６】
図３（ａ）に示すように、設計幅よりも細く形成されたバンク２０４に区画された領域２０１は、設計通りに形成された領域２０２に較べて面積が大きくなる。また、図３（ｂ）に示すように、設計幅よりも太く形成されたバンク２０５に区画された領域２０３は、設計通りに形成された領域２０２に較べて面積が小さくなる。
【００１７】
このようなバンク２０４間に沸点の高い溶媒に溶かした有機ＥＬ原料を塗布した場合には、バンク２０４間の幅について、フォトリソ工程の誤差によるバラツキがあっても、乾燥前の液面はバンク２０４内で一定となり、乾燥後の有機ＥＬ膜の厚みは均一になる。
【００１８】
パネルを多数個取りする場合には、パネルとバンクの関係について、図１３に示すような配置としてもよい。なお、図１３は、本発明の実施形態に係る製造方法により作製したバンク形成基板の模式的平面図であり、バンク幅は模式的なもので、実際には遙かに細くパネル内に多数存在する。
【００１９】
図２に示す比較例では、バンク５０３は色毎に閉じていて、これに液体の有機ＥＬ原料を塗布した場合、隣り合うバンク５０３間の幅にフォトリソ工程の誤差によるバラツキがあるため、この影響を受けて乾燥後の膜厚にバラツキが生じる。
【００２０】
有機ＥＬ原料としては、ホール注入層材料や発光層材料を適用することができる。塗布装置としては、インクジェット方式やディスペンサー方式などを適用することができる。
【００２１】
画素電極は、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＩＧＯ、ＩＧＺＯ、ＺｎＯなどが用いられる。トップエミッション構造の場合には、画素電極の下に金属で構成された反射膜を形成してもよい。バンクが連続している領域は、切り出すパネル内で連続していれば、基板内で複数に分割されていてもよいし、全部つながっていてもよい。
【００２２】
ホール注入層と発光層の原料の塗布が終わった基板に、蒸着で電子注入層および陰極を形成し、封止して素子化した状態を図４に示す。図４は、本発明の実施形態に係る製造方法により製造する有機ＥＬ素子の模式的断面図である。図４において、３０１はガラス基板、３０２はバンク、３０３はＩＴＯ電極、３０４は有機ＥＬ層、３０５はＡｌ電極、３０６はガラスキャップをそれぞれ示す。ここで示す素子構成はボトムエミッション型であるが、トップエミッション型であっても本発明を適用できることは言うまでもない。
【００２３】
現状のディスプレイの作製プロセスで使われている露光機の精度プロセスの再現性を考慮すると、作製可能なバンク幅は、片側で±１乃至１．５μｍの変動がある。ここで、湿式プロセスの膜厚変動を考えてみる。
【００２４】
図５は、バンクに囲まれた塗布領域の概略図である。図５において、Ｗ１はバンク間の幅、Ｗ２はバンクの幅、Ｌ１はバンクで囲まれている領域の長さを表している。また、ｄ１は湿式プロセスで形成した有機ＥＬ膜の設計値の厚さを示している。バンクの変動幅をΔＷとすると、膜厚ｄｘは、以下の式で表される。
ｄｘ＝Ｗ１＊ｄ１＊Ｌ１／（Ｗ１＋ΔＷ）＊Ｌ１
ｄｘ／ｄ１＝Ｗ１／（Ｗ１＋ΔＷ）
【００２５】
ΔＷが１μｍの時、膜厚の変動率は図６に示すようになり、変動３％以内に収まるのは７０μｍ以上である。ΔＷが１．５μｍの時、膜厚の変動率は図７に示すようになり、変動３％以内に収まるのは９０μｍ以上である。以上のような結果から、本発明による有機ＥＬ原料液の量および濃度制御法は、７０μｍ以下の画素サイズの素子に有効であることが分かった。なお、図６および図７は、本発明に至るシュミュレーション結果を示すグラフである。
【００２６】
図８は、本発明の実施形態に係る製造方法により作製した有機ＥＬ層の膜厚分布を示すグラフである。本発明の実施形態に係る有機ＥＬ原料液の液量制御法を用いてバンク幅を変更し、塗布を行って膜厚を測った結果、図８に示すように、バンク幅２７μｍにおいても、膜厚変動率が±２％以内に抑えられていた。
【００２７】
また、この方式で作られるＲＧＢストライプパターンは、図１からも分かるように、ＲＧ，Ｂなどの一組が折り返されてＲ，Ｇ，Ｂ，Ｂ，Ｇ，Ｒのように反転しながら繰り返してゆく。この配置で作製した４インチＶＧＡパネルで視認テストを行ったところ、問題なく画像を見ることができた。
【実施例１】
【００２８】
以下、具体的な実施例について説明する。
【００２９】
実施例１として、図１に示す有機ＥＬ素子基を作製した。実施例１では、３インチ対角のパネル１０２毎にＴＦＴ回路（図示せず）や画素電極（図示せず）などを作製したガラス基板１０１上の画素間にポリイミド樹脂でバンク１０３を連続して形成した。また、各色においてパネル１０２内ではバンク１０３間の溝が連続しているようにした。バンク１０３にはフッ素ラジカルを用いて撥水処理を行った。バンク１０３の幅は設計値５μｍを中心値として、±１μｍでばらついていた。隣り合うバンク１０３の間隔は２７μｍとした。
【００３０】
塗布方式は、原料液を連続的に吐出するディスペンサー方式を採用した。
【００３１】
有機ＥＬ原料液として、ホール注入材料のＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ液を塗布した。乾燥後のＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ層の膜厚は４５ｎｍ±１ｎｍであった。
【００３２】
［比較例］
比較例として、図２に示す有機ＥＬ素子基を作製した。比較例では、実施例１と同様のサイズのパネル５０２を作製したガラス基板５０１上に、色毎に分離したポリイミド樹脂製のバンク５０３を形成した。バンク５０３にはフッ素ラジカルを用いて撥水処理を行った。バンク５０３の幅は設計値５μｍを中心値として、±１μｍでばらついていた。隣り合うバンク５０３の間隔は２７μｍとした。
【００３３】
塗布方式は、原料液を連続的に吐出するディスペンサー方式を採用した。
【００３４】
実施例１と同じＰＥＤＯＴ／ＰＳＳを塗布した。乾燥後にＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ層の膜厚を測定したところ４５ｎｍ±３ｎｍであった。
【実施例２】
【００３５】
実施例２として、図１３に示す有機ＥＬ素子基を作製した。実施例２は、実施例１と同様にＴＦＴ回路（図示せず）や画素電極などを作製したガラス基板６０１上に複数のパネル６０２にまたがるようにポリイミド樹脂製のバンク６０３を形成した。バンク６０３にはフッ素ラジカルを用いて撥水処理を行った。バンク６０３の幅は設計値５μｍを中心値として、±１μｍでばらついていた。隣り合うバンク６０３の間隔は２７μｍとした。
【００３６】
塗布方式は、原料液を連続的に吐出するディスペンサー方式を採用した。
【００３７】
有機ＥＬ原料液として、発光層材料のポリパラフェニレンビニレン誘導体ｐｏｌｙ［２−ｍｅｔｈｏｘｙ，５−（２’−ｅｔｈｙｌｈｅｘｏｘｙ）−１，４−ｐｈｅｎｙｌｅｎ  ｖｉｎｙｌｅｎｅ］をアニソールで希釈したものを塗布した。乾燥後の発光層の膜厚は８５ｎｍ±２ｎｍであった。
【実施例３】
【００３８】
実施例３として、実施例１と同様のＴＦＴ回路（図示せず）や画素電極などを作製したガラス基板１０１上の画素間に、実施例１と同様の形状にフッ素樹脂が含有された感光性エポキシ樹脂でバンク１０３を形成した。バンク１０３はそのままで撥水能力が備わっている。バンク１０３の幅は設計値５μｍを中心値として、±１μｍでばらついていた。隣り合うバンク１０３の間隔は２７μｍとした。
【００３９】
塗布方式は、原料液を間欠的に吐出するインクジェット方式を採用した。
【００４０】
有機ＥＬ原料液として、発光層材料のポリパラフェニレンビニレン誘導体ｐｏｌｙ［２−ｍｅｔｈｏｘｙ，５−（２’−ｅｔｈｙｌｈｅｘｏｘｙ）−１，４−ｐｈｅｎｙｌｅｎ  ｖｉｎｙｌｅｎｅ］をアニソールで希釈したものを塗布した。乾燥後の発光層の膜厚は９０ｎｍ±２ｎｍであった。
【実施例４】
【００４１】
実施例４として、図４に示す有機ＥＬ素子基を作製した。実施例４は、外形寸法１００ｍｍ□のガラス基板３０１の上に駆動回路（図示せず）を形成し、その横に長さ９０μｍのＩＴＯ電極３０３を形成すると共に、感光性エポキシ樹脂でバンク３０２を形成した。  バンク３０２の幅は設計値５μｍを中心値として、±１μｍでばらついていた。隣り合うバンク３０２の間隔は２７μｍとした。ここに、ウエットプロセスでＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ層５０ｎｍ、ポリパラフェニレンビニレン誘導体ｐｏｌｙ［２−ｍｅｔｈｏｘｙ，５−（２’−ｅｔｈｙｌｈｅｘｏｘｙ）−１，４−ｐｈｅｎｙｌｅｎ  ｖｉｎｙｌｅｎｅ］８０ｎｍを堆積した。さらに、電子注入層ＣｓＣｏ３５ｎｍとＡｌ電極３００ｎｍを真空蒸着で形成し、ガラスキャップ３０６で封止した。
【００４２】
取り出し電極に駆動回路を接続して発光させたところ、３００ｃｄ／ｃｍ2で輝度バラツキは２．５％以内であった。官能試験で、人間の目には輝度バラツキを見つけることはできなかった。
【実施例５】
【００４３】
図１４は、本発明の他の実施形態に係る製造方法により作製したバンク形成基板の模式的断面図である。実施例５として、図１４に示す有機ＥＬ素子基を作製した。実施例５は、実施例１と同様にＴＦＴ回路（図示せず）や画素電極などを作製した基板７０１上に複数のパネル７０２を配置した。さらに、１つのパネル７０２内で各色の溝がつながっているようにポリイミド樹脂製のバンク７０３をパネル７０２毎に独立して形成した。バンク７０３にはフッ素ラジカルを用いて撥水処理を行った。バンク７０３の幅は設計値５μｍを中心値として、±１μｍでばらついていた。隣り合うバンク７０３の間隔は２７μｍとした。
【００４４】
塗布方式は、原料液を連続的に吐出するディスペンサー方式を採用した。
【００４５】
有機ＥＬ原料液として、発光層材料のポリパラフェニレンビニレン誘導体ｐｏｌｙ［２−ｍｅｔｈｏｘｙ，５−（２’−ｅｔｈｙｌｈｅｘｏｘｙ）−１，４−ｐｈｅｎｙｌｅｎ  ｖｉｎｙｌｅｎｅ］をアニソールで希釈したものを塗布した。乾燥後の発光層の膜厚は８４ｎｍ±２ｎｍであった。
【００４６】
＜有機ＥＬ素子の応用例＞
次に、本発明の製造方法により製造した有機ＥＬ素子の応用例を示す。図９は、図４に示す有機ＥＬ発光素子をアクティブ駆動する場合の回路図である。駆動回路は、図９に示すように、ドライブトランジスタＴ１、スイッチングトランジスタＴ２、保持容量Ｃｈ、有機ＥＬ素子から構成される。有機ＥＬ素子部分に本発明による有機化合物材料が適用される。
【００４７】
この画素をマトリックス状に配置したものが、図１０に示すようなマトリックス回路となる。図１０は、発明の実施形態に係る有機ＥＬ素子を用いたマトリックス回路の回路図。このマトリックス回路は、ゲートドライバ、ソースドライバと接続されており、駆動パルスが供給されて画像表示が行なわれる。さらに、このマトリックス回路は、ガラスなどの基板上に形成された上、配線基板上にマウントされる。
【００４８】
図１１は、本発明の実施形態に係る有機ＥＬ素子を用いた有機ＥＬパネルモジュールの一例を示す斜視図である。図１１に示すように、マトリックス回路が形成された有機ＥＬパネル、ソースドライバ、ゲートドライバ、インターフェイスドライバ等を配置することにより、有機ＥＬパネルモジュールが作製される。有機ＥＬパネルモジュールでは、外部からのデジタル信号により画像表示を行なうことが可能となる。
【００４９】
図１２は、有機ＥＬパネルモジュールを用いた画像表示装置を示す斜視図である。本発明の実施形態に係る有機ＥＬ素子を用いた有機ＥＬパネルモジュールは、図１２に示すように、携帯端末、テレビなどの画像表示装置に応用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の実施形態に係る製造方法により製造する有機ＥＬ素子基板のバンク配置の一部を示す概略平面図。
【図２】比較例である有機ＥＬ素子基板のバンク配置の一部を示す概略平面図。
【図３】本発明の実施形態に係る製造方法により製造途中の基板の断面図。
【図４】本発明の実施形態に係る製造方法により製造する有機ＥＬ素子の模式的断面図。
【図５】バンクに囲まれた塗布領域の概略図。
【図６】本発明に至るシュミュレーション結果を示すグラフ。
【図７】本発明に至るシュミュレーション結果を示すグラフ。
【図８】本発明の実施形態に係る製造方法により作製した有機ＥＬ層の膜厚分布を示すグラフ。
【図９】本発明の実施形態に係る有機ＥＬ素子をアクティブ駆動する場合の回路図。
【図１０】本発明の実施形態に係る有機ＥＬ素子を用いたマトリックス回路の回路図。
【図１１】本発明の実施形態に係る有機ＥＬ素子を用いた有機ＥＬパネルモジュールの一例を示す斜視図。
【図１２】有機ＥＬパネルモジュールを用いた画像表示装置を示す斜視図。
【図１３】本発明の実施形態に係る製造方法により作製したバンク形成基板の模式的断面図。
【図１４】本発明の他の実施形態に係る製造方法により作製したバンク形成基板の模式的断面図。
【符号の説明】
【００５１】
１０１  ガラス基板
１０２  パネル
１０３  バンク
２０１  設計値より広い画素領域
２０２  設計値の大きさの画素領域
２０３  設計値より狭い画素領域
２０４  設計値より狭いバンク
２０５  設計値より広いバンク
３０１  ガラス基板
３０２  バンク
３０３  ＩＴＯ電極
３０４  有機ＥＬ層
３０５  Ａｌ電極
３０６  ガラスキャップ
５０１  ガラス基板
５０２  パネル
５０３  バンク
６０１  ガラス基板
６０２  パネル
６０３  バンク
７０１  ガラス基板
７０２  パネル
７０３  バンク
【図１】
2010092595.tif 000003
【図２】
2010092595.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2010092595.tif 000013
【図１２】
2010092595.tif 000014
【図１３】
2010092595.tif 000015
【図１４】
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