(57)【要約】【課題】有機ＥＬ材料の引き込みの発生を抑制し、基板上の不純物などにより引き込みが発生した場合でも１ライン全てが製膜できなくなるといった問題を抑え、歩留まりを向上させることができる有機ＥＬ素子用基板を提供する。【解決手段】少なくとも画素電極及びストライプ状のバンクを有する有機ＥＬ素子用基板において、前記ストライプ状のバンク間に突起物を有することを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも画素電極及びストライプ状のバンクを有する有機ＥＬ素子用基板において、前記ストライプ状のバンク間に突起物を有することを特徴とする有機ＥＬ素子用基板。
【請求項２】
前記突起物は、ストライプ状のバンク間の画素部分以外に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ素子用基板。
【請求項３】
前記突起物は、バンクの材料と同一材料、同一工程で形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の有機ＥＬ素子用基板。
【請求項４】
前記突起物のバンクと垂直方向の全長がストライプ状のバンク間の幅に対し９０％以下であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の有機ＥＬ素子用基板。
【請求項５】
前記突起物の高さは、前記バンクの高さ以下であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の有機ＥＬ素子用基板。
【請求項６】
前記突起物の側面は曲面であることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の有機ＥＬ素子用基板。
【請求項７】
前記突起物は、ストライプ状のバンク及び画素間で囲まれた領域に複数個形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の有機ＥＬ素子用基板。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の有機ＥＬ素子用基板において、前記画素電極の上に少なくとも発光層および陰極を有することを特徴とする有機ＥＬ素子。
【請求項９】
請求項８に記載の有機ＥＬ素子を具備することを特徴とする表示装置。
【請求項１０】
有機ＥＬ素子用基板の製造方法であって、
基板上の画素電極を挟むストライプ状のバンクを形成する工程及びストライプ状のバンク間に突起物を形成する工程を有することを特徴とする有機ＥＬ素子用基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機ＥＬ素子用基板及びその製造方法、有機ＥＬ素子及び有機ＥＬ素子を具備する表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機ＥＬ素子は、発光層をＥＬ発光能をもつ有機低分子又は有機高分子で形成した素子であり、自発光のため視野角がよく、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。
【０００３】
製造方法としては、真空蒸着法、インクジェット法、印刷法などが広く研究されている。有機ＥＬ材料を液体に溶解したものを用いるノズルプリンティング法（非特許文献１）では、基板上に有機材料で形成されたバンクに真空装置内でフッ素プラズマを発生させ撥液加工を施し、液状の有機ＥＬ材料を塗り分けしている。
【０００４】
このような連続して塗布する塗布装置では、一般的にストライプ状のバンク間に液状の有機ＥＬ材料を塗布してパターニングを行っている。
【０００５】
しかしながら、このようなストライプ状のバンクでは毛細管現象により、表面張力の小さい溶媒では溶液（液状の有機ＥＬ材料）がバンクの外側に拡散する。あるいは表面張力の大きい溶媒では逆に溶液がバンクに撥液されることにより、バンクの内側に引き込まれるといった課題があった。
【０００６】
一方、このような塗布系の装置では溶媒の乾燥による目詰まりを抑制するためや、製膜時の膜の平坦性を高めるためにある程度揮発性の低い溶媒を使う必要がある。しかし、一般的に揮発性の低い溶媒は表面張力が大きいことが知られており、溶媒の引き込みはより大きな課題である。特許文献１には、ストライプ状のバンクの始終端部分に拡散防止部を設けることが開示されている。
【０００７】
【非特許文献１】０５  ＳＩＤ  Ｄｉｇｅｓｔ  Ｐ１１９２
【特許文献１】特開２００５−６３９５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、バンクの始終端部分を閉じただけでは、塗布時にバンクの始端・終端部分で液状の有機ＥＬ材料を保持できない場合がある。また、バンク内部に不純物が存在した場合はその部分が起点となり、引き込みが発生し、１ライン全てが製膜できなくなるといった問題点があった。
【０００９】
本発明は、有機ＥＬ材料の引き込みの発生を抑制し、基板上の不純物などにより引き込みが発生した場合でも１ライン全てが製膜できなくなるといった問題を抑え、歩留まりを向上させることができる有機ＥＬ素子用基板を提供することを目的とする。さらに、前記有機ＥＬ素子用基板の製造方法、同有機ＥＬ素子用基板を用いた有機ＥＬ素子及び同有機ＥＬ素子を具備した表示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】
【００１０】
上記課題を解決するための手段として、本発明は、
少なくとも画素電極及びストライプ状のバンクを有する有機ＥＬ素子用基板において、前記ストライプ状のバンク間に突起物を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、ストライプ状のバンク間に形成された突起物が液状の有機ＥＬ材料と接触することにより溶液の保持性能を高め、引き込みの発生を抑制できる。しかも、基板上の不純物などにより引き込みが発生した場合でも１ライン全てが製膜できなくなるといった問題を抑えることができ、歩留まりを向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明に係る有機ＥＬ素子用基板及び有機ＥＬ素子及び有機ＥＬ素子を具備した表示装置の製造方法について説明する。
【００１３】
［実施形態１］
図１は、本発明の有機ＥＬ素子用基板の一部の模式図である。
【００１４】
基板１０１としては、透明性の高いものであれば特に限定されるものではなくガラス等の無機材料や、透明樹脂などの有機材料フィルムなどが用いられる。
【００１５】
前記基板１０１上に、各色に対応した画素電極１０２が配置されている。前記画素電極１０２を挟むようにストライプ状のバンク１０３が形成されており、さらに前記隣接するバンク１０３の始端及び終端を結ぶようにバンク１０３が形成されている。
【００１６】
このストライプ状のバンク１０３間に突起物１０４を有する。突起物１０４は、図１に示すようにバンク１０３間の画素部分以外の領域に形成されている。これは開口率を維持すると共に突起物による液状の有機ＥＬ材料の膜厚むらの影響を少なくするためである。
【００１７】
バンク１０３の材料及び突起物１０４を構成する材料としては、樹脂材料などが用いられる。パターニング方法は、樹脂材料自身に感光性を持たせてフォトリソを行う方法や、印刷法などが用いられる。なお、突起物１０４を構成する材料としては、バンク１０３の材料と異なる材料を用いても良いが、好ましくはバンク１０３と同一材料、同一工程で形成するのが簡便で最適である。
【００１８】
突起物１０４のバンク１０３と垂直方向の全長は、ストライプ状のバンク１０３間の長さに対して９０％以下であることが好ましく、さらには７０％以下であることが好ましい。これは突起物１０４に乗り上げた液状の有機ＥＬ材料がバンク１０３を超えて、複数のライン間で混色することを抑制するためである。突起物１０４の長さは塗布する液状の有機ＥＬ材料や塗布条件などにも左右されるが、上記範囲を超える場合は混色の可能性が大きくなるからである。
【００１９】
図２は、図１の基板の断面方向の一部の模式図である。
【００２０】
突起物１０４の高さは、バンク１０３の高さと同程度であることが好ましい。突起物１０４の高さがバンク１０３の高さと同程度の場合は同一工程で形成することが可能であり、より工程を簡略化することができる。
【００２１】
なお、本発明における突起物１０４は液状の有機ＥＬ材料と接触することで溶液の保持性能を向上させ、液状の有機ＥＬ材料の引き込みを抑制することが目的であり、同様の効果が得られれば、その材料・形状・作成工程などは本発明に限るものではない。
【００２２】
バンク１０３及び突起物１０４の表面は製膜性を向上させるために撥液性にすることが重要で、材料に撥液剤を混ぜる方法と、バンク１０３及び突起物１０４の形成後に撥液処理を施す方法などがある。撥液処理の方法としては、フッ素、フッ素化合物を含んだガスを導入したプラズマ処理による方法、有機シリコン化合物、フッ素含有シリコン化合物、有機フッ素化合物などの撥液剤を真空成膜又は塗布法により成膜する方法が知られている。
【００２３】
上記構成の有機ＥＬ素子用基板のストライプ状のバンク１０３間に、ディスペンサー等の連続で塗布する塗布装置を用いて、液状の有機ＥＬ材料を連続的に塗布する。そうすると、図３に示すように液状の有機ＥＬ材料１０５が製膜され、少なくとも一層の有機層が形成される。図３中のバンク１０３内の矢印は液状の有機ＥＬ材料１０５とバンク１０３及び突起物１０４にかかる表面張力をイメージ化したものであり、突起物１０４があることにより液状の有機ＥＬ材料１０５の保持性能が向上することが分かる。したがって、有機ＥＬ材料１０５の引き込みの発生を抑制し、基板１０１上の不純物などにより引き込みが発生した場合でも１ライン全てが製膜できなくなるといった問題を抑え、歩留まりを向上させることができる。
【００２４】
図４は本発明による有機ＥＬ素子用基板上に有機ＥＬ素子を作製した一例を示す断面方向からみた模式図である。バンク１０３間に有機層として、ホール注入層２、発光層３を形成した。ここでホール注入層２及び発光層３はディスペンサー等の連続で塗布する塗布装置を用いて塗布することにより形成する。さらにその上に、電子注入層４、陰極５を真空蒸着法により形成する。
【００２５】
ホール注入層２はホール輸送性を有する材料であれば何でも良く、塗布型の有機ＥＬ素子に広く用いられるＰＥＤＯＴ：ＰＳＳが利用できるが、特にこれに限定されるものではない。
【００２６】
発光層３は、ＥＬ発光能を有する材料であれば何でも良く、塗布型の有機ＥＬ素子では高分子材料が広く用いられているが、材料は高分子材料、低分子材料、オリゴマー材料のいずれでも良い。高分子材料としては例えばポリパラフェニレンビニレン誘導体やポリフルオレン誘導体等が利用できるが、特にこれに限定されるものではない。
【００２７】
電子注入層４は、例えばＬｉＦやＣｓＣＯ3、ＣａＯなどのアルカリ金属やアルカリ土類金属のフッ化物、炭酸化合物、酸化物などが利用できる。更に、電子輸送性を有する有機化合物であっても本発明は可能であるが、特にこれらに限るものではない。
【００２８】
陰極５は一般的にはアルミニウムを利用できるが、特にこれに限定するものではない。
【００２９】
このようにして、有機ＥＬ素子を作製した後、取り出し電極以外をガラスキャップ又はＳｉＮｘ膜などの保護膜により封止を行なった。
【００３０】
図４の素子構成は塗布型の有機ＥＬ素子における最も一般的な素子構成であるが、その層構成は特に本発明に限定されるものではない。液状の有機ＥＬ材料による素子構成層としては有機ＥＬ層の単層、あるいはホール注入層／有機ＥＬ層の２層構成をとっても良い。あるいはホール注入層／ホール輸送層／有機ＥＬ層の３層、あるいはホール注入層／有機ＥＬ層／電子輸送層の３層、あるいはホール注入層／ホール輸送層／有機ＥＬ層／電子輸送層の４層などいずれの構成をとっても良い。機能性の材料をストライプ状のバンク間に塗布する場合は、特にこれらに限定されるものではない。
【００３１】
本発明の有機ＥＬ素子用基板は、以下のような構成でも良く、こられの有機ＥＬ素子用基板を用いても同様に、本発明の有機ＥＬ素子を実施できる。
【００３２】
［実施形態２］
図５は、他の実施形態における有機ＥＬ素子用基板の一部の模式図である。図示例のように、突起物１０４の側面は曲面であることが好ましい。これは突起物１０４による膜厚むらの影響を少なくするためであり、この場合、突起物１０４は平面視が円形状あるいは楕円状の形態を採ることが好ましい。しかし、同様の効果が得られるものであれば、その形状及び曲率などは本発明に限るものではない。
【００３３】
図６は、図５の基板の断面方向の一部の模式図である。突起物１０４の形状やフォトリソの条件を変えることにより突起物１０４の高さをバンク１０３の高さよりも低くすることが可能である。この場合、突起物１０４に乗り上げた液状の有機ＥＬ材料がバンク１０３を超え複数のライン間で混色することを抑制することができる。
【００３４】
［実施形態３］
図７は、他の実施形態における有機ＥＬ素子用基板の一部の模式図である。図示例のように、突起物１０４は、ストライプ状のバンク１０３及び画素間で囲まれた領域に複数個形成されていることが好ましい。これは、液状の有機ＥＬ材料との接触面をより多くとれ、さらに突起物１０４に乗り上げた液状の有機ＥＬ材料がバンク１０３を超えて複数のライン間で混色することを抑制するためである。
【００３５】
［実施形態４］
図８は、他の実施形態における有機ＥＬ素子用基板の一部の模式図である。図示例のように、突起物１０４は、ストライプ状のバンク１０３の始端・終端部分に形成されており、１ラインの製膜の開始時および終了時の溶液の保持性能を向上させることができる。
【００３６】
［実施形態５］
次に本発明の有機ＥＬ素子を用いた表示装置について説明する。
【００３７】
本発明の表示装置は、パッシブマトリクス駆動においても、また、アクティブマトリクス駆動においても適用できる。
【００３８】
以下、図９〜図１１を参照して、本発明の表示装置において、アクティブマトリクス基板を用いた例について説明する。
【００３９】
図９は、本発明の有機ＥＬ素子と駆動手段を備えた表示装置の構成の一例を示した模式図である。図１０は、本発明の表示装置の画素回路の一例を示した模式図である。
【００４０】
表示装置には、走査信号ドライバー６０１、情報信号ドライバー６０２、電流供給源６０３が配置され、画素ごとにそれぞれ図１０のゲート選択線７０１、情報信号線７０２、電流供給線７０３に接続される。ゲート選択線７０１と情報信号線７０２の交点には図１０に示す画素回路が配置される。走査信号ドライバー６０１は、ゲート選択線７０１を順次選択し、これに同期して情報信号ドライバー６０２から画像信号が印加される。
【００４１】
次に画素回路の動作について説明する。図１０に示される画素回路は、第一のトランジスタ８０１、第ニのトランジスタ８０２、キャパシタ８０３よりなる。ゲート選択線７０１に選択信号が印加されると、第一のトランジスタ８０１がＯＮとなり、キャパシタ８０３に画像信号が供給され、第ニのトランジスタ８０２のゲート電位を決定する。有機ＥＬ素子８０４には、第ニのトランジスタ８０２のゲート電位に応じて、電流供給線７０３より電流が供給される。第ニのトランジスタ８０２のゲート電位は、第一のトランジスタ８０１が次に走査選択されるまでキャパシタ８０３に保持されるため、有機ＥＬ素子８０４には次の走査が行われるまで流れつづける。これにより１フレーム期間常に発光させることが可能となる。
【００４２】
図１１は、本発明の表示装置の断面構造の一部の一例を示した模式図である。基板１０１上にポリシリコン層９０１が設けられ、適切な不純物がドープされる。この上にゲート絶縁膜９０２を介してゲート電極９０３が設けられると共に、ドレイン領域、ソース領域に接続するドレイン電極９０４、ソース電極９０５が形成される。これらの上に絶縁層９０６、及び陽極１０２を形成し、コンタクトホール９０７により、陽極１０２とドレイン電極９０４が接続される。この後、陽極１０２上に有機ＥＬ素子８０４が形成される。
【００４３】
本発明は、ポリシリコン基板に特に限定するものではなく、単結晶シリコン基板やアモルファスシリコン基板等でも容易に応用することができる。
【実施例】
【００４４】
［実施例１］
以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明していく。図１のようにガラスからなる基板１０１上の表示領域にスパッタ法によりＩＴＯからなる画素電極１０２を形成した。
【００４５】
さらに感光性ポリイミド材料（東レ製フォトニース（登録商標））からなるバンク１０３をフォトリソにより形成した。具体的にはガラス基板１０１上に感光性ポリイミド材料を塗布し、スピンコーターにて初期回転数５００ｒｐｍ、１０秒、二次回転数１５００ｒｐｍ、３０秒で製膜した。製膜後、ホットプレートにて１２０℃で３分間ベークを行った。ベーク後、パターンが形成されたフォトマスクを用い、露光・現像を行った。露光量は１５０ｍＪ、現像は２．３８％ＴＭＡＨ溶液を用い４０秒間行った。乾燥後、クリーンオーブンにて２３０℃で３０分間キュアを行った。
【００４６】
バンク１０３の高さは３μｍ、バンク１０３の幅及び前記バンク１０３間の幅はそれぞれ３０μｍ・２００μｍとした。またバンク１０３に挟まれたストライプ状の画素ラインは１００本とした。
【００４７】
バンク１０３を形成するフォトマスクと同じフォトマスクに突起物１０４を形成するパターンを配置して、バンク１０３の形成工程と同時に突起物１０４を形成した。突起物１０４の高さは３μｍ、バンク１０３と垂直方向の全長は１４０μｍ、バンク１０３と水平方向の全長は７０μｍとした。
【００４８】
次に、バンク１０３の形成時の残存有機物を除去するためにＵＶオゾン処理を１０分間行った。残存有機物を除去する方法としてはＯ2プラズマ処理などを行っても良い。
【００４９】
次に、ＣＦ4ガスによりフッ素プラズマ処理を行うことでバンク１０３と突起物１０４とに同時に撥液性を付与した。具体的にはＣＦ4プラズマ処理の条件は、プラズマパワーが１５０Ｗ、４フッ化メタンガス流量が８０ｍｌ／ｍｉｎとした。なお、処理ガスとしては４フッ化メタンに限らず、他のフルオロカーボン系のガスを用いてもよい。
【００５０】
突起物１０４が形成されたストライプ状のバンク１０３間に、ディスペンサー装置を用いてホール注入材料としてＰＥＤＯＴ／ＰＳＳを連続的に塗布し、ホットプレートにて２００℃、３０分間ベークして膜厚３０ｎｍのホール注入層を形成した。塗布条件としては、テフロン（登録商標）加工した口径８０μｍの金属ニードルを使用し、大気中でニードルと基板１０１との間の距離を３０μｍ、ニードルと基板１０１との相対速度を４５０ｍｍ／ｓｅｃで連続的に塗布した。
【００５１】
次に、同様にテトラリンに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１ｗｔ％溶かした溶液をバンク１０３間に塗布した。塗布後、ホットプレートにて１５０℃、１０分間ベークして膜厚１００ｎｍの有機ＥＬ層を形成した。塗布条件としては、テフロン（登録商標）加工した口径８０μｍの金属ニードルを使用し、窒素中でニードルと基板１０１との間の距離を３０μｍ、ニードルと基板１０１との相対速度を３００ｍｍ／ｓｅｃで連続的に塗布した。
【００５２】
その後、真空蒸着装置を用いて電子注入層としてＣｓ2ＣＯ3を３ｎｍ、上部電極としてＡｌを１５０ｎｍの膜厚で堆積した。
【００５３】
真空から窒素中に移動して、画素部分を覆うように吸湿剤を備えたガラスキャップを接着し、有機ＥＬ素子を製造した。
【００５４】
この様にして得られた有機ＥＬ素子に、ＩＴＯを正極、Ａｌを負極にして、直流電圧を印加すると赤色のＥＬ発光が観測された。ＥＬ発光の電流効率は５Ｖ駆動時で１．５ｃｄ／Ａであった。
【００５５】
［実施例２］
図５のように実施例１の突起物１０４のパターンのみを変更し同様に有機ＥＬ素子を製造した。突起物１０４の高さは２．８μｍ、形状は直径１００μｍの円形状とした。
【００５６】
［実施例３］
図７のように実施例１の突起物１０４のパターンのみを変更し同様に有機ＥＬ素子を製造した。突起物１０４の高さは３μｍ、バンク１０３と垂直方向の全長は４０μｍ、バンク１０３と水平方向の全長は４０μｍであり、ストライプ状のバンク１０３及び画素間で囲まれた領域に４個を１ユニットとし形成した。突起物１０４間の幅は２０μｍとした。
【００５７】
［実施例４］
図８のように実施例１の突起物１０４のパターンのみを変更し同様に有機ＥＬ素子を製造した。突起物１０４の高さは３μｍ、バンク１０３と垂直方向の全長は１４０μｍ、バンク１０３と水平方向の全長は７０μｍであり、ストライプ状のバンク１０３内の始端・終端部分にのみ形成した。
【００５８】
［比較例］
一方、比較例として、マスクに突起物１０４を形成するパターンがないものを用い突起物１０４のない有機ＥＬ素子用基板を作製し、実施例１と同様の方法で有機ＥＬ材料を塗布することにより、有機ＥＬ素子を製造した。
【００５９】
［評価］
実施例における有機ＥＬ素子と比較例における有機ＥＬ素子とで１００本中、引き込みが発生し１ライン全てが製膜できなかった割合、及び部分的に引き込みが発生した割合を比較した。また、任意の複数の点で膜厚を測定し平均膜厚に対する膜厚むらを測定した。以下、表１にそれぞれの結果を示す。
【００６０】
【表１】
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【００６１】
表１から明らかなように本発明の実施例では１ライン全てが製膜できなくなるといった現象は改善され、実施例２及び実施例３では部分的な引き込みも発生しなかった。また、実施例３及び実施例４では膜厚むらも突起物がない場合と同程度のものが得られた。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明における有機ＥＬ素子用基板の概略平面図である。
【図２】図１の有機ＥＬ素子用基板の概略断面図である。
【図３】図１の有機ＥＬ素子用基板上に有機ＥＬ材料を塗布した状態のイメージ図である。
【図４】図１の有機ＥＬ素子用基板上に有機ＥＬ素子を作製した概略断面図である。
【図５】本発明における他の有機ＥＬ素子用基板の概略平面図である。
【図６】図５の有機ＥＬ素子用基板の概略断面図である。
【図７】本発明における他の有機ＥＬ素子用基板の概略平面図である。
【図８】本発明における他の有機ＥＬ素子用基板の概略平面図である。
【図９】本発明における有機ＥＬ素子と駆動手段を備えた表示装置の構成の一例を示す模式図である。
【図１０】本発明の表示装置の画素回路の一例を示す模式図である。
【図１１】本発明の表示装置の断面構造の一部の一例を示す模式図である。
【符号の説明】
【００６３】
１０１  基板
１０２  画素電極
１０３  バンク
１０４  突起部
１０５  （液状）有機ＥＬ材料
２  正孔注入層
３  発光層
４  電子注入層
５  陰極
６０１  走査信号ドライバー
６０２  情報信号ドライバー
６０３  電流供給源
７０１  ゲート選択線
７０２  情報信号線
７０３  電源供給線
８０１  第一のトランジスタ
８０２  第二のトランジスタ
８０３  キャパシタ
８０４  有機ＥＬ素子
９０１  ポリシリコン層
９０２  ゲート絶縁膜
９０３  ゲート電極
９０４  ドレイン電極
９０５  ソース電極
９０６  絶縁層
９０７  コンタクトホール
【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】
2009043499.tif 000009
【図７】
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【図８】
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【図９】
2009043499.tif 000012
【図１０】
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【図１１】
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