(57)【要約】【課題】ノズル間の液滴吐出量のばらつきを高精度に補正しつつ、不定形な発光を抑制することのできる有機ＥＬ装置を提案する。【解決手段】有機ＥＬ装置は、複数の画素１０−１，１０−２を備える。各画素１０−１，１０−２は、三原色に対応する三つの副画素を有している。各副画素は、三原色に対応する光を発光する有機ＥＬ素子を有している。隣接する二つの画素１０−１，１０−２の同一色に対応する二つの副画素１０Ｇ−１，１０Ｇ−２は、二つの副画素１０Ｇ−１，１０Ｇ−２のそれぞれが有する有機ＥＬ素子の液状の構成材料に対して撥液性の隔壁４１に囲われており、有機ＥＬ素子を駆動するための回路素子は、有機ＥＬ素子からの光の進行方向から見て隔壁４１と平面的に重なる位置に形成されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の画素を備える有機ＥＬ装置であって、
各画素は、三原色に対応する三つの副画素を有しており、
各副画素は、三原色に対応する光を発光する有機ＥＬ素子を有しており、
隣接する二つの画素の同一色に対応する二つの副画素は、前記二つの副画素のそれぞれが有する有機ＥＬ素子の液状の構成材料に対して撥液性の隔壁に囲われており、
前記有機ＥＬ素子を駆動するための回路素子は、前記有機ＥＬ素子からの光の進行方向から見て前記隔壁と平面的に重なる位置に形成されている、有機ＥＬ装置。
【請求項２】
請求項１に記載の有機ＥＬ装置であって、
前記同一色に対応する二つの副画素の隣り合う画素電極の間の段差を埋めるための薄膜を更に備える、有機ＥＬ装置。
【請求項３】
請求項１乃至請求項２のうち何れか１項に記載の有機ＥＬ装置の製造方法であって、前記液状の構成材料は液滴吐出法により吐出され膜形成されることを特徴とする有機ＥＬ装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はフルカラー表示用の有機ＥＬ装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機ＥＬ素子は、電流駆動型の自発光素子であるため、バックライトが不要となる上に、低消費電力、高視野角、高コントラスト比が得られるメリットがあり、フラットパネルディスプレイの開発において期待されている。有機ＥＬ素子は、陽極と陰極との間に介在する発光層を備えており、順バイアス電流の供給を受けて陽極から注入された正孔と陰極から注入された電子とが再結合する際の再結合エネルギーにより自発光する。有機発光層の形成材料としては、注入した正孔と電子が内部を移動し再結合し、最高占有軌道と最低非占有軌道とのエネルギーレベル差に応じた発光を行うことが可能な材料であればよく、低分子材料及び高分子材料の何れも用いることができる。ここで、低分子とは、構造中に重合による繰り返し部分を有さない分子であることを意味し、高分子とは、繰り返し分子構造を有する重合体のことを意味する。低分子材料は剛直な骨格を有する分子が多く、有機溶媒に対する溶解性が低いものが多いため、低分子の有機発光層の形成には、蒸着法のような気相法が好適に用いられる。一方、高分子材料は、有機溶媒に対する溶解性が比較的高いものが多いため、高分子の有機発光層の形成には、液滴吐出法等の液相法が好適に用いられる。液滴吐出法では、発光層の構成材料を溶媒に分散又は溶解させた液滴を各画素に塗布し、これを乾燥させることで発光層を形成できる。例えば、特許文献１には、赤副画素、緑副画素、及び青副画素のそれぞれを液滴吐出法で塗り分けて形成する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−２０８２５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、液滴吐出法で有機ＥＬ装置を製造する場合、ノズル間の液滴吐出量のばらつきに起因する画素間での液滴充填量にばらつきが生じ、筋状の濃淡ムラ（スジムラ）の原因になっていた。ノズル間の液滴吐出量のばらつきを補正するための方法として、例えば、複数の画素を一つの充填単位として設定し、複数のノズルから一つの充填単位へ吐出される液滴の充填量の合計が均一になるように補正する方法が知られている。このような補正方法では、一つの充填単位に液滴を吐出するノズルの数が多い程、補正の分解能を高めることができる。同一規格であれば、パネルサイズが大きくなる程、解像度が粗くなり、画素のサイズも大きくなる。画素のサイズが大きくなれば、一画素あたりに使用できるノズル数が多くなるため、より高分解能な補正が可能になる。ところが、将来的には、３０インチ以下のクラスにおけるＦＨＤ規格や３Ｄ化に伴い、画素の高解像度化が見込まれており、大画面パネルの生産において十分な品質が得られた従来の補正方法では、今後、その品質を維持することが困難になることが懸念される。
【０００５】
また、有機ＥＬ素子の発光を基板側から取り出すボトムエミッション方式では、ノズル間の液滴吐出量のばらつきを補正するために、複数の画素を一つの隔壁で囲む構造を採用すると、有機ＥＬ素子を駆動するためのトランジスタ等の回路素子の配置場所によっては、有機ＥＬ素子からの光が遮蔽されてしまい、不定形な発光が生じるという問題が生じる。
【０００６】
そこで、本発明は、ノズル間の液滴吐出量のばらつきを高精度に補正しつつ、不定形な発光を抑制することのできる有機ＥＬ装置及びその製造方法を提案することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するため、本発明に係わる有機ＥＬ装置は、複数の画素を備え、各画素は、三原色に対応する三つの副画素を有しており、各副画素は、三原色に対応する光を発光する有機ＥＬ素子を有しており、隣接する二つの画素の同一色に対応する二つの副画素は、二つの副画素のそれぞれが有する有機ＥＬ素子の液状の構成材料に対して撥液性の隔壁に囲われており、有機ＥＬ素子を駆動するための回路素子は、有機ＥＬ素子からの光の進行方向から見て隔壁と平面的に重なる位置に形成されている。
【０００８】
斯かる画素構造によれば、隣接する二つの画素の同一色に対応する二つの副画素は、有機ＥＬ素子の液状の構成材料の一つの充填単位として、隔壁に囲われているため、一つの充填単位あたりに使用できる液滴吐出装置のノズル数を増やすことができ、ノズル間の液滴吐出量のばらつきを高分解能で補正することができる。また、有機ＥＬ素子を駆動するための回路素子は、有機ＥＬ素子の光の進行方向から見て隔壁と平面的に重なる位置に形成されているため、有機ＥＬ素子からの光が回路素子によって遮蔽されることを回避し、不定形な発光を抑制できる。
【０００９】
有機ＥＬ装置は、隣接する二つの画素の同一色に対応する二つの副画素の隣り合う画素電極の間の段差を埋めるための薄膜を更に備えるのが好ましい。これにより、液滴吐出法により形成される有機ＥＬ素子の発光層が段差部分で段切れして電気的な短絡を招いたり、或いは薄くなって発光輝度の低下を招いたりすることを抑制できる。
【００１０】
本発明に係わる有機ＥＬ装置の製造方法では、液状の構成材料は、液滴吐出法により吐出され膜形成される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係わる有機ＥＬ装置によれば、ノズル間の液滴吐出量のばらつきを高精度に補正しつつ、不定形な発光を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施例１に係わる有機ＥＬ装置の回路構成図である。
【図２】実施例１に係わる画素構造の平面図である。
【図３】図２の３−３線矢視断面図である。
【図４】実施例１に係わる画素構造の断面図である。
【図５】実施例２に係わる画素構造の平面図である。
【図６】図５の６−６線矢視断面図である。
【図７】実施例２に係わる画素構造の断面図である。
【図８】実施例３に係わる電子機器の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、各図を参照しながら本発明に関わる実施例について説明する。同一符号の部材は同一の部材を示すものとして重複する説明を省略する。
【実施例１】
【００１４】
図１は実施例１に係るフルカラー表示用の有機ＥＬ装置１１の回路構成図である。有機ＥＬ装置１１には、走査線駆動回路１６に接続する複数の走査線１２と、信号線駆動回路１５に接続するとともに、各走査線１２に交差する方向に延在する複数の信号線１３と、各信号線１３に並行に延在する複数の電源線１４とがそれぞれ配線されている。走査線１２と信号線１３とが交差する箇所には、走査線１２からの走査信号がそのゲート端子に供給されるスイッチングトランジスタ２１と、スイッチングトランジスタ２１がオン状態のときにスイッチングトランジスタ２１を介して信号線１３から供給される画素信号を保持する保持容量２２と、保持容量２２の電位がそのゲート端子に供給される駆動トランジスタ２３と、駆動トランジスタ２３がオン状態のときに駆動トランジスタ２３を介して電源線１４に接続する有機ＥＬ素子２７が配置されている。有機ＥＬ素子２７は、画素電極（陽極）２４と共通電極（陰極）２５との間に機能層２６を備えている。機能層２６は、電子輸送層／発光層／正孔輸送層／正孔注入層の積層構造を有している。
【００１５】
上述の回路構成により、走査線１２から走査信号がスイッチングトランジスタ２１のゲート端子に供給されてスイッチングトランジスタ２１がオン状態になると、信号線１３から保持容量２２に画素信号が供給される。駆動トランジスタ２３のオン／オフ状態は、保持容量２２の電位に応じて定まり、駆動トランジスタ２３がオン状態になると、電源線１４から駆動トランジスタ２３のチャネルを介して有機ＥＬ素子２７に駆動電流が流れる。有機ＥＬ素子２７は、駆動電流に応じた輝度で発光する。
【００１６】
次に、図２乃至図４を参照しながら実施例１に係わる有機ＥＬ装置１１の画素構造について説明する。図２は画素構造の平面図を示し、図３は図２の３−３線矢視断面図を示し、図４は画素構造の断面図を示す。但し、説明の便宜上、図２及び図３では、機能層２６及び共通電極２５の図示を省略している。なお、実施例１では、有機ＥＬ装置１１は、有機ＥＬ素子２７の発光を基板側から取り出すボトムエミッション方式を採用する。また、有機ＥＬ素子２７の機能層２６は、液滴吐出装置６０を用いて、公知の液滴吐出法により成膜されるものとする。
【００１７】
図２に示すように、隣接する二つ一組の画素１０−１，１０−２が二方向（図２に示す例では、Ｘ方向及びＹ方向）に沿って、一定のピッチで配列している。画素１０−１は、三原色に対応する副画素として、緑副画素１０Ｇ−１、赤副画素１０Ｒ−１、及び青副画素１０Ｂ−１を備えている。同様に、画素１０−２は、三原色に対応する副画素として、緑副画素１０Ｇ−２、赤副画素１０Ｒ−２、及び青副画素１０Ｂ−２を備えている。各副画素は、三原色に対応する光を発光する有機ＥＬ素子２７を備えている。また、符号２４Ｇ−１、２４Ｒ−１、２４Ｂ−１は、それぞれ、緑副画素１０Ｒ−１の画素電極、赤副画素１０Ｇ−１の画素電極、青副画素１０Ｂ−１の画素電極を示す。同様に、符号２４Ｇ−２、２４Ｒ−２、２４Ｂ−２は、それぞれ、緑副画素１０Ｒ−２の画素電極、赤副画素１０Ｇ−２の画素電極、青副画素１０Ｂ−２の画素電極を示す。画素電極２４Ｒ−１、２４Ｇ−１、２４Ｂ−１、２４Ｒ−２、２４Ｇ−２、２４Ｂ−２を特に区別する必要がないときは、単に、画素電極２４と称する。
【００１８】
液滴吐出装置６０は、機能層２６の構成材料を溶媒に分散又は溶解させた液滴を各ノズル６１から吐出し、これを乾燥させることで機能層２６を成膜する。液滴吐出法によれば、微細なパターニングを簡便にかつ短時間で行うことができる。また、吐出量の増減による膜厚の調整や濃度調整による発色バランス、輝度等の発光能を容易かつ自由に制御することができる。液滴吐出装置６０は、例えば、電気機械変換方式、帯電制御方式、加圧振動方式、電気熱変換方式、又は静電吸引方式等により微小な液滴を高解像度に吐出できるものが好ましい。
【００１９】
隣接する二つの画素１０−１，１０−２の同一色に対応する二つの副画素は、機能層２６の液状の構成材料を充填する一つの単位としてグループ化されており、隔壁４１によってその周囲が囲われている。具体的には、二つ一組の緑副画素１０Ｇ−１，１０Ｇ−２と、二つ一組の赤副画素１０Ｒ−１，１０Ｒ−２と、二つ一組の青副画素１０Ｂ−１，１０Ｂ−２は、それぞれ緑色、赤色、及び青色用の機能層２６の液状の構成材料を充填する一つの単位として設定されている。また、液滴吐出装置６０により各画素を塗り分けるために、隣接する画素の同一色の副画素は、一方向（図２に示す例では、Ｘ方向）に配列している。このように、二つ一組の副画素を一つにまとめて、機能層２６の液状の構成材料を充填する一つの単位とすることで、一つの副画素を充填単位とする場合に比較して、一つの充填単位あたりに使用できるノズル数を増やせるため、補正の分解能を高めることができる。
【００２０】
例えば、図３に示すように、二つ一組の緑副画素１０Ｇ−１，１０Ｇ−２は、一つの充填単位として、その周囲が隔壁４１によって囲われている。隔壁４１によって囲われた開口部４１Ａには、二つ一組の画素電極２４Ｇ−１，２４Ｇ−２が表面に露出している。各画素電極２４Ｇ−１，２４Ｇ−２は、光透過性基板５１に成膜された層間絶縁膜５２の表面に形成されており、層間絶縁膜５２に開口するコンタクトホール５２Ａを通じて、層間絶縁膜５２に埋め込み形成された駆動トランジスタ２３等の回路素子に接続している。有機ＥＬ素子２７からの光の進行方向を−Ｚ方向とすると、コンタクトホール５２Ａは、±Ｚ方向から見て隔壁４１と平面的に重なる位置に形成されている。図３には図示されていないが、駆動トランジスタ２３以外の回路素子（例えば、スイッチングトランジスタ２１、保持容量２２、走査線１２、信号線１３、及び電源線１４）も層間絶縁膜５２に埋め込み形成されており、これらの回路素子も同様に±Ｚ方向から見て隔壁４１と平面的に重なる位置に形成されている。このような構造により、有機ＥＬ素子２７からの光が回路素子によって遮蔽されることを回避できる。
【００２１】
なお、図２を参照すると、隣接する二つの画素１０−１，１０−２の同一色に対応する二つの副画素に形成される二つのコンタクトホール５２Ａは、隣接する二つの副画素の間を中心として対称的な位置に配置される。
【００２２】
隔壁４１の材質は、適度な耐熱性及び耐溶剤性を有する絶縁膜が好ましく、例えば、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、オレフィン樹脂、メラミン樹脂等の高分子材料、ポリシラザン、ポリシロキサン等を含有した有機・無機ハイブリッド材料等が好適である。隔壁４１の形成方法としては、リソグラフィ法や印刷法等、任意の方法を用いることができる。例えば、リソグラフィ法を使用する場合は、スピンコート、スプレーコート、ロールコート、ダイコート、ディップコート等所定の方法で、隔壁４１の構成材料からなる層を形成した後、エッチングやアッシング等によりパターニングすればよい。
【００２３】
図４は、図３に示す画素構造に機能層２６及び陰極２５を形成した断面構造を示している。機能層２６は、正孔注入層３１、正孔輸送層３２、発光層３３、及び電子輸送層３４を積層した構造を有している。発光層３３は、有機化合物からなる高分子有機化合物や低分子有機化合物であることが好ましい。有機化合物を使用することにより、低電圧で高輝度の面発光を可能にすることができる。また、発光材料の幅広い選択により発光層３３の合理的設計が可能となる。有機発光層材料としては、高分子有機化合物そのもの、又は加熱等により共役化する共役高分子有機化合物の前駆体や低分子化合物等が用いられる。共役化する前の前駆体や低分子化合物を発光材料として用いる場合には、液滴吐出装置６０の吐出液として表面張力や粘度等の調整が容易であり、精密なパターニングが可能で、発光層３３の発光特性や膜性状を容易に制御することができる。
【００２４】
発光層３３を形成し得る有機化合物としては、例えばＰＰＶ（ポリ（パラ−フェニレンビニレン））又はその誘導体、ＰＴＶ（ポリ（2,5-チエニレンビニレン））等のポリアルキルチオフェン、ＰＦＶ（ポリ（2,5-フリレンビニレン））、ポリパラフェニレン、ポリアルキルフルオレン等のポリアリレンビニレン、ピラゾリンダイマー、キノリジンカルボン酸、ベンゾピリリウムパークロレート、ベンゾピラノキノリジン、ルブレン、フェナントロリンユウロピウム錯体等が挙げられ、これらを１種又は２種以上を混合して用いることができる。
【００２５】
また、正孔注入層３１、正孔輸送層３２、及び電子輸送層３４として、それぞれ、ＰＥＤＯＴ−ＴＳＳ、ＴＦＢ、及びＰＢＤを使用すればよい。また、隔壁４１の表面は、例えばフッ素プラズマ処理等により、機能層２６の液状材料に対して撥液性が付与されているものや、フォトリソグラフィにより形成された時点で撥液性が付与されている隔壁であることが好ましい。一方、画素電極２４の表面は、例えば酸素プラズマ処理やＵＶオゾン処理により、機能層２６の液状材料に対して親液性を有しているのが好ましい。これにより、二つ一組にグループ化された副画素への液滴の着弾性能を高め、混色や充填不良等を抑制できる。なお、撥液性とは、液滴との接触角が相対的に大きい性質を意味し、親液性とは、液滴との接触角が相対的に小さい性質を意味する。接触角は、プラズマ処理時の印加電圧、印加周波数、処理時間、処理ガス分圧等、またＵＶオゾン処理時の酸素分圧や処理時間、ＵＶ種や照度によって調整可能である。
【００２６】
実施例１によれば、隣接する二つの画素１０−１，１０−２の同一色に対応する二つの副画素は、機能層２６の液状の構成材料の一つの充填単位として、隔壁４１に囲われているため、一つの充填単位あたりに使用できる液滴吐出装置６０のノズル数を増やすことができ、ノズル６１間の液滴吐出量のばらつきを高分解能で補正することができる。例えば、液滴吐出装置６０のノズル６１の解像度が３６０ｐｐｉの場合、画素ピッチが６０ｐｐｉよりも高精細になると、一つの副画素を一つの充填単位とする従来技術では一つの充填単位に使用できるノズル数が、ノズル間液滴吐出量ばらつきの高分解能な補正が困難な程度に減ってしまう問題が生じるが、実施例１によれば、一つの充填単位あたりに使用できるノズル数を、ノズル間液滴吐出量ばらつきの高分解能な補正に十分な数にできるため、ノズル間の液滴吐出量のばらつきを高分解能に補正することができる。
【００２７】
また、実施例１によれば、有機ＥＬ素子２７を駆動するための回路素子は、有機ＥＬ素子２７からの光の進行方向から見て隔壁４１と平面的に重なる位置に形成されているため、有機ＥＬ素子２７からの光が回路素子によって遮蔽されることを回避し、不定形な発光を抑制できる。
【実施例２】
【００２８】
次に、図５乃至図７を参照しながら実施例２に係わる有機ＥＬ装置１１の画素構造について説明する。図５は画素構造の平面図を示し、図６は図５の６−６線矢視断面図を示し、図７は画素構造の断面図を示す。但し、説明の便宜上、図５及び図６では、機能層２６及び共通電極２５の図示を省略している。また、図７は、図６に示す画素構造に機能層２６及び陰極２５を形成した断面構造を示している。実施例２に係わる有機ＥＬ装置１１は、隣接する二つの画素１０−１，１０−２の同一色に対応する二つの副画素の隣り合う画素電極２４の間の段差を埋めるための薄膜４２を備える点で実施例１に係わる有機ＥＬ装置１１と相違し、その余の点で共通している。薄膜４２は、例えば、シリコン酸化膜等の無機絶縁膜をリソグラフィ法によりパターニングして得られ、その表面には、例えば酸素プラズマ処理等によって機能層２６の液状材料に対して親液性が付与されている。隣り合う二つの画素電極２４の間の段差を埋めるための薄膜２４を形成することにより、液滴吐出法により形成される発光層３３が段差部分で段切れして電気的な短絡を招いたり、或いは薄くなって発光輝度の低下を招いたりすることを抑制できる。
【実施例３】
【００２９】
実施例３に係わる電子機器は、実施例１，２に係わる有機ＥＬ装置１１を表示部５００として備える。電子機器の例として、例えば図９に示すように、携帯電話５３０、ビデオカメラ５４０、テレビジョン５５０、ロールアップ式テレビジョン５６０等を挙げることができる。
図９（Ａ）に示すように、携帯電話５３０は、アンテナ部５３１、音声出力部５３２、音声入力部５３３、操作部５３４、及び表示部５００を備える。
図９（Ｂ）に示すように、ビデオカメラ５４０は、受像部５４１、操作部５４２、音声入力部５４３、及び表示部５００を備える。
図９（Ｃ）に示すように、テレビジョン５５０は、表示部５００を備える。
図９（Ｄ）に示すように、ロールアップ式テレビジョン５６０は、表示部５００を備える。
【００３０】
なお、実施例３に係わる電子機器の例としては、上述の他、例えば、表示機能付きファックス装置、デジタルカメラのファインダ、携帯型ＴＶ、電子手帳、電光掲示板、宣伝広告用ディスプレイ等がある。
【符号の説明】
【００３１】
１０−１…画素領域  １０−２…画素領域  １０Ｒ−１…赤副画素  １０Ｒ−２…赤副画素  １０Ｇ−１…緑副画素  １０Ｇ−２…緑副画素  １０Ｂ−１…青副画素  １０Ｂ−２…青副画素  １１…有機ＥＬ装置  １２…走査線  １３…信号線  １４…電源線  １５…信号線駆動回路  １６…走査線駆動回路  ２１…スイッチングトランジスタ  ２２…保持容量  ２３…駆動トランジスタ  ２４Ｒ−１…画素電極  ２４Ｒ−２…画素電極  ２４Ｇ−１…画素電極  ２４Ｇ−２…画素電極  ２４Ｂ−１…画素電極  ２４Ｂ−２…画素電極  ２５…共通電極  ２６…機能層  ２７…有機ＥＬ素子  ３１…正孔注入層  ３２…正孔輸送層  ３３…発光層  ３４…電子輸送層  ４１…隔壁  ４１Ａ…開口部  ４２…薄膜  ５１…基板  ５２…層間絶縁膜  ５２Ａ…コンタクトホール  ６０…液滴吐出装置  ６１…ノズル  ５００…表示部  ５３０…携帯電話  ５３１…アンテナ部  ５３２…音声出力部  ５３３…音声入力部  ５３４…操作部  ５４０…ビデオカメラ  ５４１…受像部  ５４２…操作部  ５４３…音声入力部  ５５０…テレビジョン  ５６０…ロールアップ式テレビジョン
【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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【図７】
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【図８】
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