(57)【要約】【課題】有機層を含む映像表示デバイスにおける層間のショートを確実に防止する。【解決手段】基板１０上に陽極１１と陰極１３とその間に配された少なくとも１層の有機層である発光層１２を有する映像表示デバイスを、発光層１２が直下の陽極１１を完全に覆う形状とする。上下層間が絶縁となるため、ショートが無くなる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に陽極と陰極とその間に配された少なくとも１層の有機層とを有する映像表示デバイスであって、前記少なくとも１層の有機層は最下の電極層を完全に覆っていることを特徴とする映像表示デバイス。
【請求項２】
有機層の１層が、膜厚１５０ｎｍ以下の有機発光層であることを特徴とする請求項１記載の映像表示デバイス。
【請求項３】
有機層の１層が、膜厚２μｍ以下の有機半導体層であることを特徴とする請求項１記載の映像表示デバイス。
【請求項４】
基板上に陽極と陰極とその間に配された少なくとも１層の有機層とを有する映像表示デバイスの製造方法であって、前記少なくとも１層の有機層を形成する際に、当該有機層となる液状の有機層材料を最下の電極層よりも広い範囲に凸版で印刷して前記電極層を完全に覆うことを特徴とする映像表示デバイスの製造方法。
【請求項５】
凸版にフレキソ版を用いることを特徴とする請求項４記載の映像表示デバイスの製造方法。
【請求項６】
有機層材料の印刷範囲を凸版の印圧により制御することを特徴とする請求項４記載の映像表示デバイスの製造方法。
【請求項７】
有機層材料を印刷するに先立って、有機層形成領域への前記有機層材料に対する親液処理と、有機層非形成領域への前記有機層材料に対する撥液処理との内の少なくとも一方を施すことを特徴とする請求項４記載の映像表示デバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対向する電極間に少なくとも１層の有機層を配した映像表示デバイスおよびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
たとえば有機層を発光層とする映像表示デバイスでは、効率よく発光させるために、対向する電極間に配する前記有機層を１００ｎｍ以下の膜厚で形成すること、および高精細にパターニングすることが必要である。
【０００３】
有機層に高分子材料を用いる場合、従来は、高分子材料を溶剤に溶解させておいて、スピンコート法で薄膜形成し、フォトリソグラフィーによりパターニングする方法や、インクジェット法が用いられてきた。しかしこれらの方法は、工程数が多く、またパターニング精度が不十分でスループットが低いという問題があるため、凸版印刷法やオフセット印刷法といった印刷法が提案されている。
【０００４】
凸版印刷法を用いた有機映像表示デバイスに、画素電極の一部を覆うように絶縁性を有する隔壁を形成し、隔壁で囲まれた画素内に印刷版の凸部を位置合わせして有機層を形成するものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
この映像表示デバイスを図６に示す。透光性基板１０１上に画素電極である陽極１０２がＩＴＯなどによりパターン形成され、陽極１０２を挟むように第一隔壁１０３ｂが形成され、その上に第二隔壁１０３ａが形成されており、第一隔壁１０３ａ、第二隔壁１０３ｂで囲まれた陽極１０２上に正孔輸送層１０４と有機発光層１０５とが順に形成され、さらにその上に陰極１０６が形成されている。
【０００６】
上述の凸版印刷法で形成されているのは有機発光層１０５である。正孔輸送層１０４は、正孔輸送材料を溶媒に溶解または分散させた材料インキをスリットコーター、スピンコータ等で印刷することで形成されている。陰極１０６はマスクを用いた真空蒸着により形成されている。
【特許文献１】特開２００６−２８６３０９公報（第１０頁、図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし上記した構造の有機映像表示デバイスでも、印刷によって材料インキが転写されるべき部分に転写されず、ショートが発生するという問題があった。つまり、隔壁１０３ａ，１０３ｂによって仕切られた領域に材料インキを転写するためには、印刷版の凸部が正確に隔壁内側にアライメントされることを要し、アライメントが不十分な場合に、凸部が隔壁に接触してしまい、凸部全面を基板に接触させることが困難となる。その結果、材料インキが転写されない部分が生じ、この部分で、上下の層が直接接触し、ショートが発生することとなる。
【０００８】
本発明は、上記問題に鑑み、所定の範囲に有機層が確実に形成され、ショートを防止できる映像表示デバイスおよびその製造方法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】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明の映像表示デバイスは、基板上に陽極と陰極とその間に配された少なくとも１層の有機層とを有する映像表示デバイスであって、前記少なくとも１層の有機層は最下の電極層を完全に覆っていることを特徴とする。
【００１０】
本発明の映像表示デバイスの製造方法は、基板上に陽極と陰極とその間に配された少なくとも１層の有機層とを有する映像表示デバイスの製造方法であって、前記少なくとも１層の有機層を形成する際に、当該有機層となる液状の有機層材料を最下の電極層よりも広い範囲に凸版で印刷して前記電極層を完全に覆うことを特徴とする。
【００１１】
上記構成によれば、有機層が最下層の陽極あるいは陰極を完全に覆うので、有機層の上下の層が互いに接触することはなく、ショートを確実に防止できる。印刷法を用いているので、均一に積層されることともなる。
【００１２】
上記の映像表示デバイスにおいて、有機層の１層は、膜厚１５０ｎｍ以下の有機発光層であってよい。有機層の１層は、膜厚２μｍ以下の有機半導体層であってよい。
また映像表示デバイスの製造方法において、凸版にフレキソ版を用いることを特徴とする。有機層材料の印刷範囲を凸版の印圧により制御することを特徴とする。好ましくは、有機層材料を印刷するに先立って、有機層形成領域への前記有機層材料に対する親液処理と、有機層非形成領域への前記有機層材料に対する撥液処理との内の少なくとも一方を施す。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の映像表示デバイスおよびその製造方法によれば、有機層が直下の層を完全に覆うので、層間のショートを確実に防ぐことができ、それに起因する不良画素をなくすことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は本発明の一実施形態における映像表示デバイスの断面の模式図である。図１（ａ）は同映像表示デバイスの複数のセルを示し、図１（ｂ）は同映像表示デバイス、特に有機ＥＬディスプレイの一セル分を拡大して示している。
【００１５】
基板１０上に画素電極である陽極１１がパターン形成されており、その陽極１１上に有機層である発光層１２が形成され、さらにその上に陰極１３が形成されている。
基板１０は、少なくとも可視光を８０％以上透過するものが用いられ、ここでは厚さ０．７ｍｍのガラス基板である。
【００１６】
陽極１１は、少なくとも可視光を８０％以上透過するように形成され、ここではＩＴＯ（インジウムスズ複合酸化物）により厚さ２００ｎｍ以下にて形成されている。この厚みのＩＴＯであれば、比抵抗が１０−４Ω・cm以下となり、電極として機能させるに十分な低抵抗である。かかる陽極１１は、基板１０上にたとえばスパッタ法により成膜し、フォトリソ法によりライン状にパターニングすることにより形成する。
【００１７】
発光層１２は、電子、正孔が注入されない状態で絶縁性を示し、注入されると発光するもので、電子、正孔の注入により、発光のＯＮ／ＯＦＦ、輝度の制御が可能である。ここでは、発光層１２は、発光特性および寿命を確保するために、厚さ１００ｎｍにて形成されている。陽極１１をエッジまで完全に覆う形状である。
【００１８】
発光層１２の材料には、ポリフルオレン系、ポリアリーレン系、ポリアリーレンビニレン系、アルコキシベンゼン、アルキルベンゼンなどの高分子材料が用いられる。かかる高分子材料を溶解する溶媒としては、トルエン、キシレン、アセトン、アニソール、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキシルベンゼン等の単独または混合溶媒が挙げられる。アニソール、キシレン、トルエンといった芳香族系有機溶剤の溶解性が良く好適である。発光層１２の形成方法は後述する。
【００１９】
陰極１３は、ＬｉＦとＡｌとを順に積層した２層構造であり、厚さ３００ｎｍ以下にて、発光層１２を完全に覆うように形成されている。かかる陰極１３は、たとえばマスクを用いた真空蒸着法により形成する。
【００２０】
上記構成により、対向する陽極１１と陰極１３との間に電流を流したときに、陽極１１，陰極１３よりそれぞれ正孔，電子が注入され、これらが発光層１２内で結合する際に発生するエキシトンにより、発光層１２が励起され、面状に発光する。
【００２１】
この際に、発光層１２が直下の陽極１１をエッジまで完全に覆っているため、陽極１１と陰極１３とが直接触れることは無く、絶縁を確保することができ、ショートは発生しない。
【００２２】
本発明の映像表示デバイスは、上記の実施形態に記載した範囲に限定されない。たとえば、上記の実施形態では、基板１０として０．７ｍｍのガラス基板を用いたが、同等の光透過性能を持つ基板であれば厚さや材料は問わない。同等の光透過性能を持つポリマー基板（プラスチック基板）、例えばＰＥＴ、ＰＥＮ等の基板の使用が可能である。
【００２３】
陽極１１として厚さ２００ｎｍのＩＴＯを用いたが、同等の光透過性能、低抵抗、耐溶剤性を示すものであれば厚さや材料は問わない。ＩＺＯ（インジウム亜鉛複合酸化物）、酸化錫、酸化亜鉛、酸化インジウム、亜鉛アルミニウム複合酸化物等の透明材料の使用が可能である。ただし、低抵抗、光透過性、加工性の観点からはＩＴＯが好ましい。
【００２４】
陽極１１と陰極１３との間に設ける有機層を発光層１２のみとしたが、層数等はこれに限られない。例えば、図２に示すように、映像表示デバイスの効率向上や寿命改善を目的として、発光層１２の上下に正孔輸送層１４および電子輸送層１５を設けてもよい。
【００２５】
これら発光層１２，正孔輸送層１４，電子輸送層１５は、必ずしも図示したように各々が直下の層をエッジまで完全に覆わなくともよく、絶縁の観点からは、これらの内の少なくとも一層が、あるいは複数層が併さって、最下層の陽極１１をエッジまで完全に覆えばよい。
【００２６】
正孔輸送層１４の材料としては、ＰＥＤＯＴ、ポリアニリン誘導体、ポリチオフェン誘導体等が用いられる。これらの材料を溶解または分散させる溶媒としては、例えば、水、トルエン、キシレン、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、酢酸エチル、酢酸ブチル等の単独または混合溶媒が挙げられる。電子輸送層１５の材料としては、１，２，４−トリアゾール誘導体などが挙げられる。
【００２７】
また発光層１２は厚さ１００ｎｍとしたが、発光効率、輝度、寿命を考慮して自由に選択すればよく、そのためには厚さ１５０ｎｍ以下が適切である。
さらに有機層は発光層１２に限られず、溶液状にした有機半導体層を２μｍ以下の厚さになるように形成して、ＴＦＴを構成することも可能である。
【００２８】
有機半導体層の材料には、ポリチオフェン、ポリフェニレンビニレン、ペンタセン、ポルフィリン系などを用いることができる。溶媒は、ＴＨＦ、メチレンクロライド、ジオキサン、安息香酸エチルなどが挙げられる。上記の有機半導体材料を溶媒に溶解し、塗布し、乾燥（溶媒除去）し、ベークすると、結晶化が起こり、半導体として機能するようになる。厚さ２μｍ以下としたのは、構造上、これより厚くする必要がないと思われるためであり、４０ｎｍ〜数百ｎｍ（３００ｎｍくらい）の範囲で駆動可能であり、この範囲が特に好ましい。
【００２９】
図３は有機層を基板上に印刷するための印刷装置の概略構成を示す。
ステージ２１は印刷対象の基板１０を設置するためのもので、ＸＹ方向に移動自在である。凹凸パターンを有するフレキソ版２２は、弾性材料により形成されており、ステンレス等の変質しにくい金属よりなる版胴２３の表面に固定されている。版胴２３は、回転機構および位置決め機構を有していて、表面のフレキソ版２２を、ステージ２１上に設置された基板１０およびアニロックスロール２４に適度な接触量で接触させるようになっている。
【００３０】
アニロックスロール２４およびそれに接するように設けられたドクターロール２５は各々、回転機構を有している。ドクターロール２５は、弾性表面を有しており、アニロックスロール２４に対する接触量を調整するための位置決め機構が設けられている。観察装置２６はたとえば基板１０のアライメントマークに焦点を合わせて使用される。
【００３１】
上記構成により、回転しているアニロックスロール２４上に有機インク２７が供給されると、ドクターロール２５の接触によってアニロックスロール２４の表面に均一な膜厚のインク層が形成され、このインク層の有機インク２７がフレキソ版２２の凸部２２ａに転移され、この凸部２２ａの有機インク２７が、当該凸部２２ａによる印刷位置にステージ２１により位置決めされた基板１０の表面の所定位置に転写される。
【００３２】
なお、有機インク２７は、有機層材料を溶媒に溶解あるいは分散させて、粘度が３〜５０ｃＰ、基板１０との接触角αが３０度以下となるように調整して用いる。この粘度範囲は、アニロックスロール２４表面に有機インク２７を付着させ、そのインク厚さを均一にするために好ましい範囲である。粘度が高すぎると厚さが均一にならず、低すぎると付着しない。またこの接触角は転写性を良好にするために好ましい。接触角は転写性を大きく左右するもので、有機インク２７をアニロックスロール２４からフレキソ版２２に、フレキソ版２２から基板１０に転写する際に、転写元の接触角が転写先よりも高いと、転写元からのインク剥離性がよく、効率よく転写できる。
【００３３】
フレキソ版２２は、有機インク２７に対する接触角βが、基板１０と有機インク２７との接触角αより大きく、且つ有機インク２７に対して耐蝕性を有する版、例えば水現像タイプの版を用いる。水現像タイプの版とは、感光性の版材を露光して画線部を硬化させた後に未硬化部分を洗い流して凸版を形成する際に、洗い流しに水を用いるタイプの版である。親水性成分を主成分とするもので、芳香族系の有機溶剤に対する耐性が高い。なおフレキソ版（フレキソ印刷）なる語句はここでは、感光性ゴムあるいは感光性樹脂を版材として作成される凸版の双方を意味するものとする。
【００３４】
アニロックスロール２４は、ピラミッド型、格子型、斜線型、ロトフロー型、亀甲型等の凹凸が表面に２００〜１０００線形成されており、硬度確保のため表面はクロムメッキされている。保持すべき有機インク２７のインク量に基づき凹凸形状および線数を選択して用いる。
【００３５】
基板１０上に転写される有機インク２７の層の厚みは、有機インク２７の材料により異なることとなるが、高分子発光材料を用いる場合には、乾燥、焼成後の厚さ（つまり発光層１２の厚さ）が１５０ｎｍ以下となるように形成する。
【００３６】
基板１０には、印刷に先立って、有機インク２７を転写させたい領域を該有機インク２７に対して親液性を示すように処理を施し、有機インク２７を転写させたくない領域を該有機インク２７に対して撥液性を示すように処理を施すのが望ましい。
【００３７】
このことを図４を参照して説明する。図１を用いて説明したセルを形成する場合は、発光層１３となる有機インク２７の層を形成する基板１０には、既に陽極１１がパターニングされている。この基板１０においては、陽極１１を含む領域（陽極１１よりも大きい領域）が有機インク２７を転写させたい領域Ａであり、その周囲は有機インクを転写させたくない領域Ｂである。
【００３８】
領域Ａを親液性とし、領域Ｂを撥液性とするために、たとえば、フッ素プラズマ処理を基板１０の全面に施すことで撥液性を付与し、その後に親液性を得たい領域にレーザを照射してフッ素成分を除去する。
【００３９】
他に、印刷により形成しようとする有機インク２７層の厚みに比べて十分に薄い有機膜、例えば撥液性を示す単分子膜をフォトリソグラフィーによりパターニングすることで、親液性の領域Ａと撥液性の領域Ｂとを得ることも可能である。単分子膜としては、有機硫黄化合物の自己組織化膜（ＳＡＭ膜：Self-Assembled Monolayers）等が使用可能である。ＳＡＭ膜は、金属表面上に有機分子が規則正しく並ぶ単分子膜であり、金属と反応しやすい置換基を有する有機分子の溶液に金属を接触させることで形成される。
【００４０】
このようにして親液性の領域Ａと撥液性の領域Ｂとを設けた基板１０に対して、上述のフレキソ版２２と基板１０のそれぞれに形成したアライメントマークを観察装置２６で観察しながら、ステージ２１を移動させて基板１０の位置補正を行なうことにより、親液領域Ａ上にフレキソ版２２の凸部２２ａを精度良く接触させること、精度の良い転写をすることが可能である。
【００４１】
図５（ａ）は任意の有機インクの印刷により第一有機層３１を形成する状態を示す断面図である。印刷圧力（印圧）Ｐ１は、図３に示したフレキソ版２２の凸部２２ａに作用する圧力であって、版胴２３の位置決め機構に設定するフレキソ版２２の基板１０への接触量により決まる。この印圧Ｐ１に応じて、凸部２２ａが圧縮され幅Ｄ１となる。
【００４２】
つまり、凸部２２ａの頂部には微小の凹凸（網点）があるため、凸部２２ａが基板に接触することで、凸部２２ａ自体が、高さ方向に変形し、それに伴って幅Ｄ１となる。またこの凸部２２ａの変形によって網点内のインクが押し出されることとなり、この幅Ｄ１の凸部２２ａ表面に押し出された有機インクが陽極１１を包み込む。
【００４３】
この幅Ｄ１が陽極１１の幅よりも大きくなるようにフレキソ版２２の接触量を設定することにより、陽極１１全体（上面および側面）を覆うように有機インクを転写して、第一有機層３１を形成することができる。形成した第一有機層３１には、乾燥、焼成等、各種の有機材料について予め定められた処理を施す。
【００４４】
図５（ｂ）は第一有機層３１とは異なる有機インクの印刷により第二有機層３２を形成する状態を示す断面図である。フレキソ版２２の接触量の設定値を増加させると、凸部２２ａに印圧Ｐ２(＞Ｐ１)が作用し、この印圧Ｐ２に応じて、凸部２２ａが圧縮され幅Ｄ２となり、この幅Ｄ２の凸部２２ａ表面の有機インクが第一有機層３１を包み込む。
【００４５】
このＤ２が第一有機層３１の幅Ｄ１よりも大きくなるようにフレキソ版２２の接触量を設定することにより、第一有機層３１全体（上面および側面）を覆うように有機インクを転写して、第二有機層３２を形成することができる。形成した第二有機層３２には、乾燥、焼成等、各種の有機材料について予め定められた処理を施す。
【００４６】
このような工程を繰り返すことにより、複数の有機層を、直下の層を完全に覆うように形成することができる。
以上、有機層の形成にフレキソ印刷を用いるとして説明してきたが、他の凸版印刷、たとえば凸版オフセット印刷や、グラビア印刷、グラビアオフセット印刷、平版印刷等の方法を用いることも可能である。
【００４７】
また、インクの膜厚を均一にするためにドクターロールを用いたが、これに代えて、弾性を有する板状のドクターブレードを用いてもよい。
また、複数の有機層を形成するのに、同じ凹凸パターンを持つフレキソを用いて印圧を制御することで各層に見合う印刷領域に印刷するようにしたが、各々の印刷領域に見合う凹凸パターンを持つ複数の版を用いてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明の映像表示デバイスは、層間のショートを確実に防ぎ、不良画素をなくすことができるものであり、有機ＥＬ等、有機材料を用いた映像表示デバイスに広く適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の一実施形態の映像表示デバイスの構成を示す断面図
【図２】本発明の他の実施形態の映像表示デバイスの構成を示す断面図
【図３】本発明の映像表示デバイスの製造に用いる印刷装置の概略構成図
【図４】本発明の映像表示デバイスを製造する際の一工程を示す断面図
【図５】本発明の映像表示デバイスを製造する際の他の工程を示す断面図
【図６】従来の映像表示デバイスの断面図
【符号の説明】
【００５０】
１０    基板
１１    陽極
１２    発光層
１３    陰極
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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