(57)【要約】有機エレクロトロ・ルミネッセンス表示装置、該有機エレクトロ・ルミネッセンス表示装置の製造方法を提供する。本発明の有機エレクトロ・ルミネッセンス表示装置は、基板１２と、基板１２上に形成された光透過性の電極１４と、基板１２上に形成され、ホール輸送材料と、電子輸送材料とを含む被膜形成性の機能層１６と、この機能層１６上に形成されるトレンチパターン１８ａ、１８ｂと、これらのトレンチパターンを形成する壁の間の機能層１６にドーピングされたドーパントＤｏと、トレンチパターン１８ａ、１８ｂを被覆する光反射性の電極２０とを含んでいる。ドーパントＤｏは、トレンチパターン１８ａ、１８ｂへと毛細管現象により導入され、高精細なカラーパターニングを可能とする。また、本発明は、上述した有機エレクトロ・ルミネッセンス表示装置の製造方法を提供する。
2004028216.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板上に形成された第１の電極と、
前記基板上に形成された有機ＥＬ機能層と、
前記機能層に隣接して形成されるトレンチパターンと、
前記機能層及び前記トレンチパターンの上に形成された第２の電極層と
を含む有機エレクトロ・ルミネッセンス表示装置。
【請求項２】
前記機能層は、アミン誘導体構造を有するポリマーまたはオリゴマーを含む
請求項１に記載の有機エレクトロ・ルミネッセンス表示装置。
【請求項３】
前記トレンチパターンの壁を隔てて隣接する前記機能層の領域には、異なるドーパントが含まれる
請求項１に記載の有機エレクトロ・ルミネッセンス表示装置。
【請求項４】
前記トレンチパターンを形成する壁の下側の前記機能層におけるドーピング濃度が他の部分よりも低い
請求項１〜３のいずれか１項に記載の有機エレクトロ・ルミネッセンス表示装置。
【請求項５】
基板上に第１の電極を形成するステップと、
前記電極上に有機ＥＬ機能層およびトレンチパターンを形成するステップと、
前記機能層及び前記トレンチパターンの上に第２の電極層を形成するステップと
を含む有機エレクトロ・ルミネッセンス表示装置の製造方法。
【請求項６】
前記機能層およびトレンチパターンを形成するステップは、
前記機能層を形成するステップと、
前期機能層上にフォトレジスト層を形成するステップと、
前記フォトレジスト層を前記トレンチパターンにパターニングするステップと
を含む請求項５に記載の製造方法。
【請求項７】
前記機能層とは異なる組成の少なくとも第２の機能層を、前記トレンチパターンに沿って導入するステップとを含む請求項５に記載の製造方法。
【請求項８】
さらに、前記トレンチパターンに沿ってドーパント溶液を供給して前記機能層に対してドーピングを行うステップを含む、請求項５に記載の製造方法。
【請求項９】
さらに、前記ドーパント溶液を供給して前記機能層にドーピングを行うステップは、
前記ドーパント溶液を前記トレンチパターンに沿って供給するステップと、
前記機能層を加熱して前記ドーパントを前記機能層内部に拡散させるステップと
を含む請求項８に記載の製造方法。
【請求項１０】
前記ドーピングを行うステップは、前記トレンチパターンの壁を隔てて異なるドーパントを供給するステップを含む、請求項８に記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】  本発明は、有機エレクトロ・ルミネッセンス（以下有機ＥＬと略する。）に関し、より詳細には、ドーパントによるカラーパターニングの施された高精細表示の可能な有機ＥＬ表示装置および該カラーパターンの施された有機ＥＬ素子の製造方法に関する。
【背景技術】  有機ＥＬ素子は、応答速度が非常に速く自己発光素子であるため、表示装置に適用した場合には視野角も広い良好な平面型表示装置を提供できることが期待されている。このため、有機ＥＬ素子は、液晶表示装置に替わる平面型表示装置への適用が検討されている。
上述した有機ＥＬ素子を平面型表示装置に適用する場合には、多くの場合、カラー表示を行うためにＲ、Ｇ、Ｂの特性を有するカラーパターンが形成される。このようなカラーパターンの形成には、これまでシャドーマスクを使用したパターニング方法およびインクジェットプリンタを使用してパターニングを行う方法などが提案されている。
シャドーマスクを使用してカラーパターニングを行う方法は、良好なパターニングを行うことができるものの、シャドーマスクの製造、シャドーマスクのアライメント精度、シャドーマスク自体の熱膨張やゆがみのため、アライメント精度が低下してしまうといった不都合があった。また、インクジェットを使用してカラーパターニングを行う方法についても、カラーパターニングは可能であるものの、インクジェットノズルの精度、インク吐出量の変動などによる誤差が大きいなどの不都合があることが知られている。
また、これ以外にも、ドーパントを含む溶液を使用し、スタンピングによりドーピングを行う方法も知られている。図８には、スタンピングにより得られたドーピングパターンの発光特性を示す。スタンピングによってもカラーパターニングが可能であるものの、精度、均一性および再現性が充分ではなく、さらには充分な精度でのカラーパターニングができないという不都合があった。
上述した不都合のため、従来の有機ＥＬ表示装置においては、液晶表示装置と同程度の高精細さ（約２００ｐｐｉ）で、カラーパターニングを行うことが不可能であった。すなわち、これまで有機ＥＬ素子に対して約２００ｐｐｉ以上の高精細さで、カラーパターニングを行うための方法、および該方法を使用して製造される有機ＥＬ表示装置が必要とされていた。
【発明の開示】
本発明は、有機ＥＬ材料に対してドーピングを行うことによりカラーパターンを形成させる際に、ドーパントを含む溶液を毛細管現象を利用して有機ＥＬ材料層に導入することができれば、容易かつ確実に高精度なカラーパターニングを行うことができる、という着想の下になされたものである。
すなわち、本発明は、有機ＥＬ材料層に、隣接して望まれる精度でフォトレジストによるトレンチを形成する。トレンチは充分に微細で、毛細管現象によってドーパントを含む溶液を有機ＥＬ材料層上に導入することができるサイズとされている。導入されたドーパントは、ベーキング処理により溶媒の乾燥と同時に有機ＥＬ材料層内へと拡散して行き、有機ＥＬ材料層のドーピングが行われる。
有機ＥＬ材料層に隣接して形成されるフォトレジストパターンの精度およびパターン構成に応じて、カラーパターニングの精度が規定され、またフルカラー表示のためのパターニングが可能となる。フォトレジストパターンは、ドーピングの後に残されるものの、本発明において使用するフォトレジストは、光学的に透明かつ、無色なので、フォトレジスト層のパターンが残留していたとしても、光学的な不都合は生じない。また、本発明においては、トレンチパターンの形成は、機能層の形成前に電極から直接壁を形成するように形成することができる。さらに、本発明の好ましい実施の形態においては、トレンチパターンを、機能層上に形成することもできる。
すなわち、本発明によれば、基板と、
前記基板上に形成された第１の電極と、
前記基板上に形成された有機ＥＬ機能層と、
前記機能層に隣接して形成されるトレンチパターンと、
前記機能層及び前記トレンチパターンの上に形成された第２の電極層と
を含む有機エレクトロ・ルミネッセンス表示装置が提供される。
本発明における前記機能層は、アミン誘導体構造を有するポリマーまたはオリゴマーを含むことができる。本発明においては、前記トレンチパターンの壁を隔てて隣接する前記機能層の領域には、異なるドーパントを含むことができる。本発明においては、前記トレンチパターンを形成する壁の下側の前記機能層におけるドーピング濃度が他の部分よりも低いことが好ましい。
本発明によれば、基板上に第１の電極を形成するステップと、
前記電極上に有機ＥＬ機能層およびトレンチパターンを形成するステップと、
前記機能層及び前記トレンチパターンの上に第２の電極層を形成するステップと
を含む有機エレクトロ・ルミネッセンス表示装置の製造方法が提供できる。
本発明においては、前記機能層およびトレンチパターンを形成するステップは、
前記機能層を形成するステップと、前記機能層上にフォトレジスト層を形成するステップと、前記フォトレジスト層を前記トレンチパターンにパターニングするステップと
を含むことができる。本発明においては、前記機能層とは異なる組成の少なくとも第２の機能層を、前記トレンチパターンに沿って導入するステップとを含むことができる。本発明によれば、さらに、前記トレンチパターンに沿ってドーパント溶液を供給して前記機能層に対してドーピングを行うステップを含むことができる。
本発明においては、前記ドーパント溶液を供給して前記機能層にドーピングを行うステップは、
前記ドーパント溶液を前記トレンチパターンに沿って供給するステップと、
前記機能層を加熱して前記ドーパントを前記機能層内部に拡散させるステップとを含むことができる。本発明においては、前記ドーピングを行うステップは、前記トレンチパターンの壁を隔てて異なるドーパントを供給するステップを含むことができる。
【図面の簡単な説明】図１は、本発明の有機ＥＬ表示装置の斜視図を示した図である。
図２は、図１に示した有機ＥＬ表示装置の矢線Ｂ−Ｂに沿った断面を示した図である。
図３は、本発明の有機ＥＬ表示装置の一部製造プロセスを示した図である。
図４は、本発明の有機ＥＬ表示装置の一部製造プロセスを示した図である。
図５は、本発明の有機ＥＬ表示装置の詳細斜視図である。
図６は、本発明の有機ＥＬ表示装置の他の実施の形態を示した図である。
図７は、本発明の有機ＥＬ表示装置のドーピングパターンを示した図である。
図８は、スタンピングにより得られたドーピングパターンを示した図である。
発明を実施するための最良の態様
以下本発明を図面に示した実施の形態をもって説明するが、本発明は図面３４…画素電極に示した実施の形態に限定されるわけではない。
図１は、本発明の有機ＥＬ素子の構造を示した一部断面斜視図である。図１に示した有機ＥＬ素子１０は、矢線Ａの方向へとエレクトロ・ルミネッセンスにより発生した光線を放出している。本発明の有機ＥＬ表示装置１０は、ガラスといった基板１２上に、透明導電膜によりアノード１４が堆積され、パターニングされている。図１においては、パターニングされたアノード１４を明瞭に示すために、有機ＥＬ素子の基板１２上の構造を一部切り欠いて、パターニングされたアノード１４を示している。また、アノード１４上には、エレクトロ・ルミネッセンスによる発光を生成するための機能層１６が堆積されている。機能層１６の図１において上側には、フォトレジストにより形成されたフォトレジスト層１８が形成され、このフォトレジスト層１８には、壁により分離されたトレンチパターン１８ａ、１８ｂがパターニングされている。トレンチパターン１８ａ、１８ｂは、パターニングされたアノード１４と概ね直交するように平行に形成されている。さらにフォトレジスト層１８上には、図示しない反射性電極が形成されていて、矢線Ａの方向へと光線を放出させている。
本発明において、アノード１４を形成する材料としては、本発明において説明する特定の実施の形態であるボトムエミッション型の構成については、透明でかつ導電性があればいかなるものでも使用することができ、例えばＩＴＯ、ＩＺＯ、ＳｎＯ２などを使用することができる。また、本発明においてトップエミッション型の構成を採用する場合には、必ずしもアノード１４が透明性でなくとも良く、Ａｌ、Ｎｉ、Ｎｉ／Ａｌ、Ｃｒ、Ａｇなどをアノードとして使用することができる。本発明において使用することができる機能層１６は、フォトレジストを塗布して、トレンチパターン１８ａ、１８ｂを形成することができるように、機能層１６が耐溶媒性および被膜強度を有していることが好ましい。このためには、オリゴマー性のキャリア輸送材料や、ポリマー性のキャリア輸送材料を使用することができ、本発明の特定の実施の形態では、ポリビニルカルバゾールなどを挙げることができる。本発明においてオリゴマー性のキャリア輸送材料とは、下記に掲げる単分子キャリア輸送材料と、ポリマーキャリア輸送材料との間の分子量を有するいかなるキャリア輸送材料として定義される。以下に、本発明において使用することができるポリマー性のキャリア輸送材料を例示する。
【化１】
2004028216.tif 000003
【化２】
2004028216.tif 000004
【化３】
2004028216.tif 000005
本発明においては、上述したポリマー性のキャリア輸送材料の他にも、ポリメチルメタクリレート樹脂、ポリカーボネート樹脂、エポキシ樹脂といった光学的に良好な特性を有する樹脂に対してキャリア輸送材料を混合したキャリア輸送材料を使用することができる。樹脂成分と混合して使用することができるキャリア輸送材料としては、例えば、下記に挙げる材料を使用することができる。
【化４】
2004028216.tif 000006
【化５】
2004028216.tif 000007
【化６】
2004028216.tif 000008
【化７】
2004028216.tif 000009
【化８】
2004028216.tif 000010
また、本発明において使用することができる電子輸送層としては、下記に例示する材料を挙げることができる。
【化９】
2004028216.tif 000011
【化１０】
2004028216.tif 000012
【化１１】
2004028216.tif 000013
【化１２】
2004028216.tif 000014
2004028216.tif 000015
さらに、本発明においては必要に応じて発光材料を使用することもでき、本発明において使用することができる発光材料としては、例えばＡｌｑ３といった錯体の他、これまで知られたいかなる発光性の低分子材料または高分子材料でも用いることができる。以下に本発明において使用することができる発光性の材料を例示的に記載する。
【化１３】
2004028216.tif 000016
【化１４】
2004028216.tif 000017
【化１５】
2004028216.tif 000018
【化１６】
2004028216.tif 000019
【化１７】
2004028216.tif 000020
【化１８】
2004028216.tif 000021
【化１９】
2004028216.tif 000022
【化２０】
2004028216.tif 000023
さらに、本発明においては、上述した機能層１６は、本発明の特定の実施の形態においては単一層１６として記載されているものの、必要に応じて、ホール輸送層、発光層、電子輸送層といった複数の層を含んで構成することも可能である。
本発明においてトレンチパターンを形成するために使用することができるフォトレジストとしては、これまでに知られたいかなるポジまたはネガタイプのフォトレジストでも使用することができる。具体的にはポジタイプのフォトレジストとしては、フェノール・ノボラックに対して感光性材料を混合した組成物、ポリビニルフェノール・アルキルエステルを使用し、光酸発生剤を混合したいわゆる酸解離系のフォトレジストなどを挙げることができる。また、ネガタイプのフォトレジストとしては、光重合を使用したものであれば、いかなるものでも用いることができ、例えばアクリレート系、エポキシ系、酸解離系のフォトレジストを使用することができる。特に本発明においては、光硬化性のエポキシ樹脂系ネガタイプのフォトレジストを使用することができる。また、本発明において使用することができるフォトレジストは、可能な限り下層の機能層１６に対して影響を与えないような無溶媒型のフォトレジストを使用することができる。
本発明においては、図１に示されたトレンチパターン１８ａ、１８ｂに対して、ドーパント溶液を毛細管現象を利用して供給することにより、トレンチパターン１８ａ、１８ｂに沿って機能層に対してドーピングを行うものである。
本発明において使用することができるドーパントとしては、必要とする発光特性を得ることができる限りいかなるドーパントでも使用することができ、例えば、昼光蛍光材料、蛍光増白剤、レーザ色素、有機シンチレータ、蛍光分析試薬用色素などから選択することができる。
より具体的には、上述した色素としては、ナイルブルー、ナイルレッド、ＴＰＢ、クマリン６、ケトクマリン、ルブレン、ＤＣＭ−１（オレンジレッド）、ペリレン、ｐ−ターフェニル、ポリフェニル１、スチルベン１、スチルベン３、クマリン２、クマリン４７、クマリン１０２、クマリン３０、ローダミン６Ｇ、ローダミンＢ、ローダミン７００、スチリル９、ＨＩＴＣＬ、ＩＲ１４０などを挙げることができるが、本発明においては、これら以外にも適切な発光スペクトルを与えることができる限り、いかなる色素でも用いることができる。
さらに一般には、例えばブルー（Ｂ）の発光を得るためには、約４２０ｎｍ付近に発光スペクトルにおけるピークを与える色素を使用することができる。また、例えばグリーン（Ｇ）の発光を得るためには、約５００ｎｍ付近に発光スペクトルのピークを与える色素を使用することができる。さらに、レッド（Ｒ）の発光を得るためには、約６００ｎｍ付近に発光スペクトルのピークを与える色素を使用することができる。これらの色素は、さらには、カラー・インデックス（ＣＩ）に対応する名称および化学構造を有するものから、適宜発光スペクトルの範囲、溶解性などを考慮して選択することができる。
また、本発明において機能層を塗布する際に使用することができる溶媒としては、これまで知られたいかなる溶媒でも使用することができ、例えば、アミルベンゼン、イソプロピルベンゼン、エチルベンゼン、キシレン、ジエチルベンゼン、シクロヘキセン、シクロペンタン、ジペンテン、ジメチルナフタレン、シメン類、樟脳油、石油エーテル、石油ベンジン、ソルベントナフサ、デカリン、デカン、テトラリン、テレピン油、灯油、ドデカン、ドデシルベンゼン、トルエン、ナフタレン、ノナン、パインオイル、ピネン、メチルシクロヘキサン、ｐ−メンタン、リグロインといった炭化水素系溶媒を挙げることができる。
上記溶媒としてはさらに、２−エチルヘキシルクロリド、塩化アミル、塩化イソプロピル、塩化エチル、塩化ナフタレン、塩化ブチル、塩化ヘキシル、塩化メチル、塩化メチレン、ｏ−クロロトルエン、ｐ−クロロトルエン、クロロベンゼン、四塩化炭素、ジクロロエタン、ジクロロエチレン、ジクロロトルエン、ジクロロブタン、ジクロロプロパン、ジクロロベンゼン、ジブロモエタン、ジブロモブタン、ジブロモプロパン、ジブロモベンゼン、ジブロモペンタン、臭化アリル、臭化イソプロピル、臭化エチル、臭化オクチル、臭化ブチル、臭化プロピル、臭化メチル、臭化ラウリル、テトラクロロエタン、テトラクロロエチレン、テトラブロモエタン、テトラメチレンクロロブロミド、トリクロロエタン、トリクロロエチレン、トリクロロベンゼン、ブロモクロロエタン、１−ブロモ−３−クロロプロパン、ブロモナフタレン、ブロモベンゼン、ヘキサクロロエタン、ペンタメチレンクロロブロミド等のハロゲン化炭化水素系溶媒を用いることが可能である。
また、上記溶媒としては、アミルアルコール、アリルアルコール、イソアミルアルコール、イソブチルアルコール、イソプロピルアルコール、ウンデカノール、エタノール、２−エチルブタノール、２−エチルヘキサノール、２−オクタノール、ｎ−オクタノール、グリシドール、シクロヘキサノール、３，５，−ジメチル−１−ヘキシン−３−オール、ｎ−デカノール、テトラヒドロフルフリルアルコール、α−テルピネオール、ネオペンチルアルコール、ノナノール、フーゼル油、ブタノール、フルフリルアルコール、プロパギルアルコール、プロパノール、ヘキサノール、ヘプタノール、ベンジルアルコール、ペンタノール、メタノール、メチルシクロヘキサノール、２−メチル−１−ブタノール、３−メチル−２−ブタノール、３−メチル−１−ブチン−３−オール、４−メチル−２−ペンタノール、３−メチル−１−ペンチン−３−オールといったアルコール類も挙げることができる。
上記溶媒としては、さらにアニソール、エチルイソアミルエーテル、エチル−ｔ−ブチルエーテル、エチルベンジルエーテル、エポキシブタン、クラウンエーテル類、クレジルメチルエーテル、ジイソアミルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ジエチルアセタール、ジエチルエーテル、ジオキサン、１，８−シネオール、ジフェニルエーテル、ジブチルエーテル、ジプロピルエーテル、ジベンジルエーテル、ジメチルエーテル、テトラヒドロピラン、テトラヒドロフラン、トリオキサン、ビス（２−クロロエチル）エーテル、フェネトール、ブチルフェニルエーテル、フラン、フルフラール、メチラール、メチル−ｔ−ブチルエーテル、メチルフラン、モノクロロジエチルエーテルといったエーテル・アセタール系溶剤も挙げることができる。
上述の溶媒としては、アセチルアセトン、アセトアルデヒド、アセトフェノン、アセトン、イソホロン、エチル−ｎ−ブチルケトン、ジアセトンアルコール、ジイソブチルケトン、ジイソプロピルケトン、ジエチルケトン、シクロヘキサノン、ジ−ｎ−プロピルケトン、ホロン、メシチルオキシド、メチル−ｎ−アミルケトン、メチルイソブチルケトン、メチルエチルケトン、メチルシクロヘキサノン、メチル−ｎ−ブチルケトン、メチル−ｎ−プロピルケトン、メチル−ｎ−ヘキシルケトン、メチル−ｎ−ヘプチルケトンといったケトン・アルデヒド系溶剤も同様に用いることができる。
本発明に用いることができる溶媒としては、さらにアジピン酸ジエチル、アジピン酸ジオクチル、アセチルクエン酸トリエチル、アセチルクエン酸トリブチル、アセト酢酸エチル、アセト酢酸アリル、アセト酢酸メチル、アビエチン酸メチル、安息香酸エチル、安息香酸ブチル、安息香酸プロピル、安息香酸ベンジル、安息香酸メチル、イソ吉草酸イソアミル、イソ吉草酸エチル、ギ酸イソアミル、ギ酸イソブチル、ギ酸エチル、ギ酸ブチル、ギ酸プロピル、ギ酸ヘキシル、ギ酸ベンジル、ギ酸メチル、クエン酸トリブチル、ケイ皮酸エステル、ケイ皮酸メチル、ケイ皮酸エチル、酢酸、酢酸アミル、酢酸アリル、酢酸イソアミル、酢酸イソブチル、酢酸イソプロピル、酢酸エチル、酢酸−２−エチルヘキシル、酢酸シクロヘキシル、酢酸ブチル、酢酸プロピル、酢酸ベンジル、酢酸メチル、酢酸メチルシクロヘキシル、サリチル酸イソアミル、サリチル酸ベンジル、サリチル酸メチル、サリチル酸エチル、蓚酸ジアミル、蓚酸ジエチル、蓚酸ジブチル、酒石酸ジエチル、酒石酸ジブチル、ステアリン酸アミル、ステアリン酸エチル、ステアリン酸ブチル、セパシン酸ジオクチル、セパシン酸ジブチル、炭酸ジエチル、炭酸ジフェニル、炭酸ジメチル、乳酸アミル、乳酸エチル、乳酸メチル、フタル酸ジエチル、フタル酸ジオクチル、フタル酸ジブチル、フタル酸ジメチル、γ−ブチロラクトン、プロピオン酸イソアミル、プロピオン酸エチル、プロピオン酸ブチル、プロピオン酸エチル、プロピオン酸ベンジル、プロピオン酸メチル、ホウ酸エステル類、マレイン酸ジオクチル、マレイン酸ジブチル、マロン酸ジイソプロピル、マロン酸ジエチル、マロン酸ジメチル、酪酸イソアミル、酪酸イソプロピル、酪酸エチル、酪酸ブチル、酪酸メチル、燐酸エステル類といったエステル系溶剤も挙げることができる。
上述の溶媒としては、エチレングリコール、エチレングリコールジブチルエーテル、エチレングリコールジアセタート、エチレングリコールジブチルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールモノアセタート、エチレングリコールモノイソプロピルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテルアセタート、エチレングリコールモノフェニルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテルアセタート、エチレングリコールモノヘキシルエーテル、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メチルエーテルアセタート、エチレングリコールモノメトキシメチルエーテル、エチレンクロロヒドリン、１，３−オクチレングリコール、グリセリン、グリセリン１，３−ジアセタート、グリセリンジアルキルエーテル、グリセリン脂肪酸エステル、グリセリントリアセタート、グリセリントリラウラート、グリセリンモノアセタート、２−クロロ−１，３−プロパンジオール、３−クロロ−１，２−プロパンジオール、ジエチレングリコール、ジエチレングリコールエチルメチルエーテル、ポリプロピレングリコールといった多価アルコール及びそれらの誘導体を挙げることができる。
さらに上述の溶媒としては、イソ吉草酸、イソ酪酸、イタコン酸、２−エチルヘキサン酸、２−エチル酢酸、オレイン酸、カプリル酸、カプロン酸、ギ酸、吉草酸、酢酸、乳酸、ピバリン酸、プロピオン酸、といったカルボン酸誘導体、エチルフェノール、オクチルフェノール、カテコール、グアヤコール、キシレノール、ｐ−クミルフェノール、クレゾール、ドデシルフェノール、ナフトール、ノニルフェノール、フェノール、ベンジルフェノール、ｐ−メトキシエチルフェノールといったフェノール類、アセトニトリル、アセトンシアノヒドリン、アニリン、アリルアミン、アミルアミン、イソキノリン、イソブチルアミン、イソプロパノールアミン類、イソプロピルアミン、イミダゾール、Ｎ−エチルエタノールアミン、２−エチルヘキシルアミン、Ｎ−エチルモルホリン、エチレンジアミン、カプロラクタム、キノリン、クロロアニリン、シアノ酢酸エチル、ジアミルアミン、イソブチルアミン、ジイソプロピルアミン、ジイソプロピルエチルアミン、ジアエタノールアミン、Ｎ，Ｎ−ジエチルアニリン、ジエチルアミン、ジエチルベンジルアミン、ジエチレントリアミン、ジオクチルアミン、シクロヘキシルアミン、トリエチルアミン、トリアミルアミン、トリオクチルアミン、トリエタノールアミン、トリエチルアミン、トリオクチルアミン、トリ−ｎ−ブチルアミン、トリプロピルアミン、トリメチルアミン、トルイジン、ニトロアニソール、ピコリン、ピペラジン、ピラジン、ピリジン、ピロリジン、Ｎ−フェニルモルホリン、モルホリン、ブチルアミン、ヘプチルアミン、ルチジンといった含窒素化合物、これらの溶媒の他、含イオウ化合物系溶媒、フッ素系溶媒等も挙げることができる。
また、本発明において、ドーパントを溶解するための溶媒としては、下層となる機能層に対して悪影響を与えない溶媒を、上述した溶媒の中から適宜選択して使用することができる。
図２は、図１に示した本発明の有機ＥＬ表示装置の矢線Ｂ−Ｂ（パターニングされたアノード１４を切断する位置である。）に沿った断面図を示す。なお、本発明の有機ＥＬ表示装置は、基板１２上に複数の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）が形成されたトランジスタアレイとして構成することができるが、図２においては説明の簡略化のために、ＴＦＴ構造については省略して示している。図２に示すように本発明の有機ＥＬ素子は、基板１２上に、アノード１４を堆積させ、アノード１４上に、被膜形成性の機能層１６が形成されている。機能層１６の上部には、フォトレジストにより形成されたトレンチパターン１８ａ、１８ｂが形成されていて、毛管現象によりドーパントを機能層１６に対して供給することができる構成とされている。
図２に示した実施の形態においては、互いに隣り合うトレンチパターンには、異なったドーパントがドーピングされており、例えばトレンチパターン１８ａには、ナイル・レッドといったドーパントがドーピングされてＲ領域が形成されており、トレンチパターン１８ｂには、ペリレンがドーピングされてＧ領域が形成されている。ドーピングされたドーパントは、ベーキング処理によって機能層１６の内部へと拡散して行き、所望する発光を与えることができる構成とされている。
また、トレンチパターン１８ａ、１８ｂの上部には、カソード２０が堆積されており、アノード１４と協働して機能層１６に対して電流を供給することができる構成とされている。カソード２０として使用される材料は、ボトムエミッション型の構成では、反射性であることが好ましいものの、本質的にはいかなる導電性材料でも用いることができ、例えば、Ａｌ、Ｃａ、Ｓｒ、ＬｉＡｌ、Ｎｉ、Ｎｉ／Ａｌ、Ｃｒ、Ａｇ、ＭｇＡｇなどを使用することができる。また、本発明においては、電子注入効率を向上させる目的でアルカリ元素、アルカリ土類元素といった材料の層を、機能層１６上に直接形成することが望ましい。さらに本発明の別の実施の形態では、カソードとしてアルカリ金属元素やアルカリ土類金属元素を有機導電膜を使用することができる。このような場合には、Ａｌ、ＩＴＯ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｃｒなどの金属をといった導電膜を補助的な導電層として使用することができる。
なお、本発明の他の実施の形態では、図２では上側電極として示したカソードを、基板１２側に設けて光透過性または非透過性の導電膜から形成し、アノードを、機能層１６を介してカソード２０の反対側、すなわち図２における上側電極の構成として光反射性または光透過性の導電被膜から形成することもできる。
図３は、本発明の有機ＥＬ表示装置の製造プロセスの一部を示した図である。本発明においては、図３（ａ）に示されるように基板１２上にＩＴＯといった透明なアノード１４を形成し、アノード１４上に機能層１６を、例えばスピンコーティングなどの方法により塗布し、ベーキングを行って形成する。その後、形成された機能層１６上に、例えばエポキシ系フォトレジストを使用して、フォトレジスト層１８を形成する。
次いで本発明においては、図３（ｂ）に示すようにフォトレジスト層１８にトレンチパターン１８ａ、１８ｂを形成する。この際、ドーパントを溶解させる溶媒の種類に応じて、フォトレジスト層１８および機能層１６の表面に対してアッシング処理を施し、ドーパントの溶媒に対する化学的な親和性を変化させることもできる。トレンチパターン１８ａ、１８ｂは、壁２２により互いに分離されており、それぞれ異なるドーパントＤｏを導入することができる構成とされている。その後、図３（ｃ）に示すように、フォトレジスト層１８に形成されたトレンチパターン１８ａ、１８ｂに対してドーパントＤｏの溶液を、毛細管現象を使用して導入する。なお、本発明においてはトレンチパターン１８ａ、１８ｂには、同一のドーパントＤｏを導入することもできるし、また、異なるドーパントＤｏを導入することもできる。
その後、図４（ａ）に示すように、ベーキング処理を行ない、ドーパントを機能層１６内へと拡散させ、所望するカラーパターニングを得る。図３に示した実施の形態においては、トレンチ１８ａには、ナイルレッドが導入されてＲ領域として形成されており、トレンチ１８ｂには、ペリレンが導入されてＧ領域として形成されている。また、トレンチパターン１８ａ、１８ｂを画成する壁の下側領域１８ｃには、ドーパントがベーキングの間に浸透せず、発光しないか、または本発明の特定の実施の形態においては、ポリビニルカルバゾールによるブルー（Ｂ）の発光が観測されることになる。
その後、本発明においては、図４（ｂ）に示すようにトレンチパターン１８ａ、１８ｂを被覆する反射性のカソード２０をスパッタリングといった方法により堆積させ、本発明における有機ＥＬ素子を形成する。カソード２０は、トレンチパターンに沿って堆積するので、トレンチパターンにより切断され、平行なストライプ状に形成することができる。この結果、トレンチパターン１８ａでは、Ｒ、トレンチパターン１８ｂでは、Ｇ、壁２２の下側領域２２ではＢの発光を得ることができ、フルカラーのパターニングが可能とされる。
図５は、本発明の有機ＥＬ表示装置の素子構造を示した斜視図である。図５に示すように、本発明の有機ＥＬ表示装置１０は、基板３０上にＴＦＴ３２がマトリックス状に配置され、アクティブマトリックス駆動が可能な構成とすることができる。ＴＦＴ３２に隣接して画素電極３４が形成されており画素電極３４上に機能層１６が形成されている。また、機能層１６には、本発明によりドーピングが行われており、ドーピングのためのトレンチパターンを形成する両側の壁の端部位置が、３６ａ、３６ｂにより示されている。図５に示すように、本発明におけるドーピングは、フォトリソグラフィーにより形成されるトレンチパターンを使用して行われるので、画素単位できわめて高精度に行うことが可能となる。また、カラーパターニングの際に高価なシャドーマスクを使用することが必要とされないので、きわめて容易かつ低コストにカラー表示が可能な有機ＥＬ表示装置を製造することが可能となる。上述したように、本発明の有機ＥＬ表示装置は、パッシブ型、アクティブ型いずれにでも適用することができ、アクティブ型に適用する場合には、アノードまたはカソードのいずれかが、ＴＦＴに接続されていればよい。
図６は、本発明の有機ＥＬ表示装置の他の実施の形態の断面構成を示した図である。図６に示された有機ＥＬ表示装置１０は、基板１２上に、透明な導電性電極１４が形成されており、該導電性電極１４の上部に第１の機能層１６ａが形成されている。第１の機能層１６ａ上には、フォトレジスト層１８が形成されていて、このフォトレジスト層１８には、トレンチパターン１８ａ、１８ｂが形成されている。
さらに、図６に示した有機ＥＬ表示装置１０には、トレンチパターン１８ａ、１８ｂに沿って、第２の機能層１６ｂおよび第３の機能層１６ｃを形成する材料が導入されている。本発明においては、トレンチパターン１８ａ、１８ｂに導入する機能層１６ｂおよび１６ｃは、同一でも異なっていても良い。異なった機能層１６ｂおよび１６ｃを導入する場合には、トレンチパターン１８ａ、１８ｂごとに異なる発光スペクトルを与える機能層を導入することができ、カラーパターニングを製造段階で終了させることもできる。さらに、本発明の図６に示した実施の形態では、所望する発光を得るために、さらにドーパントＤｏを毛細管現象を使用して導入することができる。図６においては、トレンチパターン１８ｄには、ドーパントＤｏが本発明に従い導入されていて、所望する発光を得ることができる構成とされている。
【実施例】  以下、本発明を具体的な実施例をもって説明するが、本発明は下記の実施例にも限定されるものではない。
【実施例１】  ガラス基板上にＩＴＯ膜を約５０ｎｍの膜厚でスパッタリングにより成膜し、画素電極を形成した。得られたＩＴＯ膜上にキャリア輸送材料であるポリビニルカルバゾールと、電子輸送材料であるＰＢＤとを混合した溶液をスピンコーティングしてベーキングを行い、約１００ｎｍの膜厚の機能層を形成した。得られた機能層上にエポキシ系フォトレジスト（ＳＵ−８：Ｍｉｃｒｏｃｈｅｍ社製）を使用してフォトレジスト層を形成し、ベーキング後、１９０ｐｐｉおよび３４０ｐｐｉのピッチとなるようにトレンチパターンをパターニングした。パターニングの後、トレンチパターンおよび露出した機能層の表面をＯ２アッシングして表面に親水性を付与した。
得られたトレンチパターンに対して、メチレンブルーの無水酢酸溶液（２質量％）を毛細管現象を使用して導入し、ドーピング行った。図８には、ドーピング中にトレンチパターンを浸透してゆくドーパント溶液の状態を示す。図８に示したドーピングの実施例は、１９０ｐｐｉのトレンチパターンに対してドーパント溶液を毛細管現象を使用して導入した場合に得られたものである。図８に示されるように、本発明によれば、トレンチパターンに沿って良好にドーピングを行うことが可能であることが示される。
ドーピングの後、１３０℃で３０ｍｉｎベーキングを行い、溶媒を乾燥させ、ドーパントを拡散させた後、ＭｇＡｇをスパッタリングにより堆積させてカソードを形成し、その後Ｎ２雰囲気下で保護層を形成して、本発明の有機ＥＬ表示装置を製造した。製造された有機ＥＬ素子に対して、直流電流を通じたところ、良好なＢの発光が得られた。
【実施例２、３】
下記表１の組成のドーパント溶液を製造し、実施例１と同様にして有機ＥＬ表示装置を製造し、発光特性を観測したところ、良好なＲ、Ｇの発光が得られた。
【実施例４】  実施例４では、トレンチパターンを３４０ｐｐｉのサイズで作成したことを除き、実施例１と同様に毛細管現象を使用してドーピングを行ったところ、同様に良好なドーピングが可能であった。
【表１】
2004028216.tif 000024
【実施例５】  トレンチパターンを図１に示したように櫛歯状に形成し、一方の端部からはナイルレッドの２質量％の溶液を導入し、反対側の端部からペリレンの２質量％の溶液をドーピングした以外は、実施例１と同様にして有機ＥＬ素子を形成し、発光特性を観測したところ、Ｒ、Ｇ、Ｂの発光が観測された。ナイルレッドおよびペリレンは、ポリビニルカルバゾールよりも発光効率が高いので、優先してＲ、Ｇに発光し、またトレンチの壁部分が形成された領域にはドーパントがドーピングされないので、ポリビニルカルバゾールによるＢ発光が観測されたためである。表２には、上述した実施例１〜実施例４のドーパントおよび発光特性について得られた結果を示す。
【表２】
2004028216.tif 000025
以上のように、本発明によれば、有機ＥＬ表示装置に対して高精細なカラーパターニングを、容易かつ低コストに形成することができることが示される。
これまで、本発明を図面に示した実施の形態をもって詳細に説明してきたが、本発明は図面に示した実施の形態に限定されるものではなく、細部の構成、有機ＥＬ機能層の構造、構成、材料、製造プロセスの順などについては、同様の構成を得ることができる限り、いかなるものでも適宜適用することができる。また、本発明においてトレンチパターンをそれぞれ画素に対応するようにカラーフィルター状に形成すれば、良好なカラーパターニングを行うことが可能である。
【図１】
2004028216.tif 000026
【図２】
2004028216.tif 000027
【図３】
2004028216.tif 000028
【図４】
2004028216.tif 000029
【図５】
2004028216.tif 000030
【図６】
2004028216.tif 000031
【図７】
2004028216.tif 000032
【図８】
2004028216.tif 000033
【国際調査報告】
2004028216.tif 000034
2004028216.tif 000035
2004028216.tif 000036
2004028216.tif 000037
2004028216.tif 000038
2004028216.tif 000039