JP2003022892A - 発光装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
成を効率的に高速に処理することが可能な技術を提供す
ることを目的とする。 【解決手段】 インクジェット方式による有機化合物層
の形成方法において、インクヘッドから発光性を有する
有機化合物を含む組成物を吐出して、連続した有機化合
物層を形成することを特徴としている。当該有機化合物
層は、マトリクス状に配列した画素電極上に形成するも
のであり、複数の画素電極に渡って連続して有機化合物
層を形成するものである。そして、この製造方法により
有機発光素子を用いた発光装置を製造するものである。
Description
化合物を用いる発光装置の製造方法に関し、特にインク
ジェット方式を用いる発光装置の製造方法に関する。
る有機化合物を含む薄膜を、陽極と陰極から成る一対の
電極間に挟んだ構造をもって形成されている。その発光
機構は、陰極から注入された電子と、陽極から注入され
た正孔が発光性物質を含む発光層で再結合して分子励起
子を形成し、その分子励起子が基底状態に戻る時に光を
放出する現象として捉えられている。光を放出する過程
には、一重項状態からの発光(蛍光)と三重項状態から
の発光(燐光)とがある。輝度は10V以下の印加電圧
であっても数千〜数万cd/m2に及び、有機化合物材料や
そのドーパントを適宜選択することにより青色から赤色
までの発光が可能である。従って、原理的に見ても表示
装置などへの応用が十分可能であると考えられている。
物の両者について検討が進み、開発が成されているが、
いずれも耐熱性が低いことからフォトリソグラフィー等
のパターニング工程を適用することが困難である。イン
クジェット方式はその問題点を克服するために開発さ
れ、基板上に直接パターンを描画することで、フォトリ
ソグラフィーによるパターニング工程を不要なものとし
ている。
0−012377号広報にアクティブマトリクス型有機
EL表示体を製造する技術が開示されている。これは、
薄膜トランジスタを有するガラス基板に画素電極が形成
され、当該画素電極上に赤、緑、青の各色の発光層を画
素毎にインクジェット方式で形成するものである。
料としては、シアノポリフェニレンビニレン、ポリフェ
ニレンビニレンなどの前駆体、アロマティックジアアミ
ン、オキシジアゾール、ジスチルアリーレン、トリフェ
ニルアミン、ジスチリルなどの誘導体、キノリノール系
金属、アゾメチン亜鉛、ポリフィリン亜鉛、ベンゾオキ
サゾール亜鉛、フェナントロリンユウピウムなどの錯体
が知られている。
た状態(以下、これを組成物という)でインクジェット
印刷装置のインクヘッドから滴下して、基板上に被膜を
形成する。組成物の物性としては、粘度、表面張力、乾
燥速度などが重要なパラメータとなる。また、再現性良
く組成物を滴下するにはインクヘッドの幾何学的構造や
その駆動条件が重要であり、吐出する組成物の量、方
向、周期などがパラメータとなっている。
おいて、組成物をインクヘッドから吐出させるには、圧
電素子を用い、その振動を利用して組成物が充填された
容器の容積を変化させて外部に組成物を吐出させる仕組
みとなっている。
量は10〜40plであり、粘度は1〜20cpが良いと考
えられている。粘度が低い場合は所定の膜厚を得ること
ができず、被形成面に組成物が着弾した後流れ出して必
要以上にパターンが広がってしまう等の問題が発生す
る。また、粘度が高すぎるとインクヘッドの吐出口から
組成物を円滑に吐出できなくなったり、吐出する一滴の
組成物の形状が糸を引いたようになり、着弾後に形状不
良を発生させる等の問題がある。
発するものが適している。しかし、常に連続して滴下し
ていないと溶媒が揮発して、吐出口のところで固まって
しまう。例えば、トルエンなど揮発性の高い溶媒を用い
る場合は、特に注意が必要となる。吐出が連続している
場合でも、吐出口の付近に固形物が次第に成長し、最悪
の場合には吐出口を塞いでしまう。それに至らないにし
ても、吐出口付近にできる固形物は、吐出する組成物の
方向を変化させ、着弾精度が著しく低下してしまう。さ
らに、吐出口の口径が小さくなることにより吐出する組
成物の量が減少し、基板上に形成される有機化合物層の
厚さが減少するという不良が発生する。このような不具
合を防止するために、従来のインクジェット方式では、
固形物による目詰まりを防止するために、頻繁にインク
ヘッドをクリーニングする必要に駆られていた。
たものであり、インクジェット方式による有機化合物層
の形成を効率的に高速に処理することが可能な技術を提
供することを目的とする。
めに本発明は、インクジェット方式による有機化合物層
の形成方法において、インクヘッドから発光性を有する
有機化合物を含む組成物を吐出して、連続した有機化合
物層を形成することを特徴としている。当該有機化合物
層は、マトリクス状に配列した画素電極上に形成するも
のであり、複数の画素電極に渡って連続して有機化合物
層を形成するものである。そして、この製造方法により
有機発光素子を用いた発光装置を製造するものである。
配列させて画素部を形成する発光装置の製造方法に適用
することができる。アクティブマトリクス駆動方式を採
用するには、薄膜トランジスタを有する基板に画素電極
を形成し、当該画素電極上層に、正孔注入層が形成し、
この上層に、インクヘッドから発光性を有する有機化合
物を含む組成物を吐出して連続した有機化合物層を形成
する。
溶媒が揮発し固化することにより有機化合物層が形成さ
れる。しかし、表面張力により水玉状に組成物が付着す
ると均一な厚さの有機化合物層が得られないので、平滑
化手段により平滑にする。平滑化手段としては、ノズル
から気体を噴出して組成物を平滑にする。或いは、ヘラ
などを用い、連速的に形成された組成物の表面をならし
て平滑化しても良い。
の不活性気体を用いると組成物の溶媒を揮発させること
ができ、また、酸化を防止することができる。或いは、
吐出口の外周部に同心円状に開口部を設け、その開口部
から気体を噴出することにより平滑化すると共に、吐出
口において組成物が乾燥して固体化し、目詰まりするの
を防ぐことができる。
りパターン形成する際に用いられる発光性を有する組成
物は、有機発光材料又はその前駆体を溶媒に溶解又は分
散させたものを用いる。例えば、昇華性を有さず、且つ
分子数が20以下、又は連鎖する分子の長さが10μm
以下の有機化合物(これを本明細書において、中分子化
合物という)を用いることができる。
ーン形成する際に用いられる発光性を有する組成物の一
例は、ポリパラフェニレンビニレン系、ポリパラフェニ
レン系、ポリチオフェン系、ポリフルオレン系などの高
分子系化合物を含む組成物を適用することができる。当
該組成物により作製される有機発光素子の発光色を変え
るために、発光性を有する組成物に、その発光特性を変
化させる蛍光色素が少なくとも一種含ませることでその
目的を達成できる。
ッドの位置制御と、組成物の吐出との操作を繰り返し行
うことで所定のパターンを形成するものであったが、1
ドット毎に吐出する組成物を基板上で連続させ、線状又
はストライプ状の有機化合物層を形成することにより、
位置合わせに要する時間が短縮され、有機化合物層の形
成が容易となり、処理時間を短縮することができる。
枚の表示用パネルを切り出す生産方式に適用する場合に
適している。また、大面積基板に複数の画素領域が設け
られている場合には、画素領域間の移動の間、混合物の
吐出を瞬時に停止させることで、インクヘッドを大面積
基板に対してより高速に移動させることができる。
から図11を参照して説明する。図1は基板101上に
データ線駆動回路104が形成され、画素部102にイ
ンクジェット方式で有機化合物層を形成する段階を示し
ている。画素部102にはストライプ状に隔壁105が
設けられ、各隔壁の間に有機化合物層を形成する。隔壁
105はインクジェット方式で有機化合物層を形成する
際に、隣接する有機化合層が相互に混ざり合わないよう
にするために設けている。
7から発光性を有する有機化合物材料を含む組成物を吐
出して形成する。組成物はインクヘッドから連続的に吐
出させて、線状のパターンを形成する。有機化合物層の
材料は特に限定されるものではないが、カラー表示を行
うには赤、緑、青の各色を発光する有機化合物層106
R、106G、106Bを設ける。
用いた有機化合物層を形成する際には、単層のみの構成
としても良いが、より発光効率を向上させるためには2
層以上の積層構造が良い。代表的な積層構造は正孔輸送
層と発光層とを積層させたものである。
物としては、ポリパラフェニレンビニレン誘導体、ポリ
チオフェン誘導体、ポリフルオレン誘導体、ポリパラフ
ェニレン誘導体、ポリアルキルフェニレン、ポリアセチ
レン誘導体などの有機溶媒に可溶な物質を用いることが
できる。
は、ポリ(2,5−ジアルコキシ−1,4−フェニレン
ビニレン):RO−PPVを用いることができ、具体的
にはポリ(2−メトキシ−5−(2−エチル−ヘキソキ
シ)−1,4−フェニレンビニレン):MEH−PPV
やポリ(2,5−ジメチルオクチルシリル−1,4−フ
ェニレンビニレン):DMOS−PPVといった材料を
用いることができる。
(2,5−ジアルコキシ−1,4−フェニレン):RO
−PPPを用いることができる。
−アルキルチオフェン):PATを用いることができ、
具体的にはポリ(3−ヘキシルチオフェン):PHT、
ポリ(3−シクロヘキシルチオフェン):PCHTとい
った材料を用いることができる。その他にもポリ(3−
シクロヘキシル−4−メチルチオフェン):PCHM
T、ポリ(3−[4−オクチルフェニル]−2,2’ビ
チオフェン):PTOPT、ポリ(3−(4オクチルフ
ェニル)−チオフェン):POPT−1等を用いること
もできる。
アルキルフルオレン):PDAFを用いることができ、
具体的にはポリ(ジオクチルフルオレン):PDOFと
いった材料を用いることができる。
ピルフェニルアセチレン:PPA−iPr、ポリブチル
フェニルフェニルアセチレン:PDPA−nBu、ポリ
ヘキシルフェニルアセチレン:PHPAといった材料を
用いることができる。
としては、トルエン、ベンゼン、クロロベンゼン、ジク
ロロベンゼン、クロロホルム、テトラリン、キシレン、
アニソール、ジクロロメタン、γブチルラクトン、ブチ
ルセルソルブ、シクロヘキサン、NMP(N−メチル−
2−ピロリドン)、ジメチルスルホキシド、シクロヘキ
サノン、ジオキサンまたは、THF(テトラヒドロフラ
ン)等を用いることができる。
EDOT(poly(3,4‐ethylene dioxythiophene))や、
ポリアニリン(PA)を用いることもできる。なお、こ
れらの材料は水溶性である。このPEDOTは塗布法に
よっても形成可能である。塗布法で形成した第1の有機
化合物層(PEDOT)の上に、インクジェット方式で
第2の有機化合物層を形成することもできる。
が10以下、又は連鎖する分子の長さが5μm以下の有
機化合物(これを中分子系有機化合物という)を用いる
こともできる。そのような材料の一例は、テトラキス
(2−メルカプト−ヘンズオキサゾラト)タングステン
などが上げられる。高分子有機化合物材料を用いたイン
クジェット方式によるパターン形成では、滴下した混合
物が糸を引いて線状になってしまうなどの問題点がある
が、連鎖する分子数の少ない中分子系有機化合物ではそ
のような不具合が発生しない。また、高分子系有機化合
物材料の混合物を形成する場合には、それを溶かす溶媒
とインクヘッドを構成する部材との組み合わせを考慮す
る必要がある。実際にはインクヘッドを構成する部材を
腐食しない溶媒を用いる必要がある。しかし、中分子系
有機化合物では、水溶液に分散させて用いることも可能
であり、そのような問題が発生しない。
ン、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン、クロロホル
ム、テトラリン、キシレン、ジクロロメタン、シクロヘ
キサン、NMP(N−メチル−2−ピロリドン)、ジメ
チルスルホキシド、シクロヘキサノン、ジオキサン、T
HF(テトラヒドロフラン)などを適用することができ
る。
置の構成を示している。インクヘッド201から吐出さ
れる組成物は、基板上で連続した有機化合物のパターン
が形成されるように、吐出する周期と基板の移動速度を
調節する。インクヘッド201に隣接して、組成物(又
は有機化合物)の平滑化手段として気体を噴出するノズ
ル202が備えている。このノズルから噴出する気体に
より、基板上215上に吐出された組成物を平滑化する
ために用いている。また、吐出した組成物の着弾位置の
精度を高めるために、インクヘッド201と基板215
との間隔を1mm以下に近づける。これはインクヘッド2
01が上下に動く移動機構204とその制御手段203
を設け、パターン形成時のみ基板215に近づけるよう
にする構成とする。
に可動し基板を真空チャック等の手法で固定する基板ス
テージ205、インクヘッド201に組成物を供給する
手段206、ノズル202に気体を供給する手段207
などから成っている。筐体210はインクヘッド20
1、基板ステージ205等を覆い、ガス供給手段208
と筐体210内に設けられたシャワーヘッド209によ
り、組成物の溶媒と同じ気体を供給して雰囲気を置換し
ておくと乾燥をある程度防止することができ、長時間印
刷を続けることができる。その他付随する要素として、
処理する基板を保持するカセット212、そのカセット
212から搬出入させる搬送手段211、清浄な空気を
送り出し作業領域の埃を低減するクリーンユニット21
3などを備えても良い。
出するインクヘッドは、パターンの精度を決める上で重
要な役割を担う。図3はその構成に一例を示し、筐体3
01に圧電素子302が装着された弾性板303により
一方の面が封止された圧力発生室304と、供給された
組成物を一旦蓄えるリザーバー305などから成ってい
る。圧力発生室304の一端には開口が形成され、そこ
から組成物を吐出する吐出口306を設けている。圧力
発生室304を構成する弾性板303は、圧電素子30
2のたわみ変位により圧力発生室304の容積を変動さ
せ混合物を吐出させる。平滑化手段として用いる開口3
08が形成されたノズル307は、気体を基板面に向か
って噴出するものであり、インクヘッドの吐出口306
の近傍に設けられている。
る。このインクヘッドの構成は、筐体401に圧電素子
402、弾性板403、が設けられ、同様に混合物を連
続的に吐出することができる。圧力発生室404に設け
られる吐出口406には、その外周部に同心円状に開口
408が設けられ、この開口408から気体を噴出する
ことにより、平滑化することができる。また、気体とし
て組成物の溶媒と同質のものを用いれば、吐出口406
おいて組成物が乾燥して固体化するのを防ぐことができ
る。
し、被形成面上に連続的に供給するインクヘッドの構成
を示している。筐体501には組成物が流れる経路が形
成され、途中にダイアフラムバルブ503が設けられ、
吐出口513にはニードルバルブ502が設けられてい
る。どちらも、組成物の供給を制御するためのものであ
るが、ニードルバルブ502は組成物の供給量と、供給
の断続を瞬間的に行うために設けている。組成物は圧縮
気体供給手段506を利用してリザーバー505から供
給する。供給量は超音波を利用した検出器(超音波ヘッ
ド504、検出回路507から成る)により検知し、そ
の情報はA/Dコンバータ508を介して演算処理装置5
12に入力される。演算処理装置512はインターフェ
ースを介して外部情報処理装置と信号の送受信をした
り、A/D又はD/Aコンバータ509〜511を介して各種
バルブの制御を行う。このような構成によっても線状の
パターンを形成することができる。
も良いが、より効率的に印刷を行うには複数の吐出口を
設けても良い。例えば、一組の圧力発生室と吐出口を一
対に対応させて設けても良いし、複数の吐出口に対し一
組の圧力発生室を対応させても良い。
ヘッド601が組成物を吐出して線状の有機化合物層を
形成する方法を段階的に示している。図6(A)は初期
状態であり、被形成面600にパターンを形成するに当
たっては、図6(B)に示すようにこのインクヘッド6
01及びノズル602が被形成面に近接し、組成物60
4の吐出を開始する。
ヘッド601と被形成面600が相対的に動くことによ
り線状のパターン605が形成される。平滑化手段60
2から噴出する気体により、パターンは平滑化させるこ
とができる。所定の位置に達したインクヘッド601は
組成物の吐出を止め(図6(D))、その後被形成面6
00から離れる(図6(E))。こうして、被形成面6
00上に所定の厚さの連続した有機化合物層のパターン
を形成することができる。
インクヘッド701が組成物を吐出して線状の有機化合
物層を形成する他の方法を段階的に示している。図7
(A)は初期状態であり、被形成面700にパターンを
形成するに当たっては、図7(B)に示すようにこのイ
ンクヘッド701が被形成面に近接し、組成物702の
吐出が開始する。
ヘッド701と被形成面700が相対的に動くことによ
り線状のパターン703が形成される。形成する有機化
合物のパターンは、組成物の吐出量の他に、インクヘッ
ド701と被形成面700との間隔をもって制御する。
所定の位置に達したインクヘッド701は組成物の吐出
を止め、その後被形成面700から離れる(図7
(D))。こうして、被形成面700上に連続した有機
化合物層のパターンを形成することができる。
された画素部の一例を示している。この画素部は、ゲー
ト線804、データ線805、電源供給線806、画素
電極811、半導体層809、810を有し、これらに
より薄膜トランジスタ820、830が形成されてい
る。画素電極811は薄膜トランジスタ830と接続し
ている。そしてマトリクス状に配列して、全体として画
素部を形成している。有機化合物層は図3又は図4で説
明するインクヘッドを用いて形成され、一滴毎に吐出さ
れる組成物を画素電極上で連続させて、全体として線状
の有機化合物層を形成している。
示すインクヘッドを用いて有機化合物層851〜853
を形成した例を示している。この場合には、組成物が連
続的に供給されるので、画素電極の上層に形成される有
機化合物層も線状又はストライプ状に形成される。尚、
これらの有機化合物層は、カラー表示をする場合には、
赤、緑、青等に対応した色を発光する有機化合物層を形
成すれば良い。
対して一括で有機化合物を塗布する例を示している。ヘ
ッド部20には画素列の本数と同じ数で吐出口が取り付
けられている。このような構成とすることで一回の走査
で全ての画素列に有機化合物層を形成することが可能と
なり、飛躍的にスループットが向上する。
のゾーンの中に含まれる画素列の本数と同じ数で吐出口
を設けたヘッド部を用いても良い。即ち、画素部をn個
のゾーンに分割したとすると、n回走査すれば全ての画
素列に有機化合物層を形成することができる。
場合もあるため、画素列の幅も数十μm程度となる場合
がある。そのような場合、横一列に吐出口を並べること
は困難となるため、吐出口の配置を工夫する必要があ
る。図11に示すのは、インクヘッドに対する吐出口の
取り付け位置を変えた例である。図11(A)はインク
ヘッド51に斜めに位置をずらしながら吐出口52a〜
52cを形成した例である。なお、52aは赤色発光層用
組成物を塗布するための吐出口、52bは緑色発光層用
組成物を塗布するための吐出口、52cは青色発光層用
組成物を塗布するための吐出口である。また、矢印の1
本1本は画素列に対応する。このような吐出口の配置と
することで、画素列のピッチが狭くなっても、隣接する
吐出口が干渉し合うことなく有機化合物層を形成するこ
とができる。
a〜52cを一つの単位とし、一つ乃至複数個の単位がヘ
ッド部に設けられている。この単位53は、一つであれ
ば3本の画素列に対して同時に組成物を塗布することに
なるし、n個あれば3n本の画素列に対して同時に組成
物を塗布することになる。このような構成とすること
で、吐出口の配置スペースの自由度が高められ、無理な
く高精細な画素部に本発明を実施することが可能とな
る。また、図11(A)のインクヘッド51を用いて、
画素部にある全ての画素列を一括で処理することもでき
るし、画素部を複数のゾーンに分割して数回に分けて処
理することも可能である。
4は、図11(A)の変形であり、一つの単位55に含
まれるノズルの数を増やした場合の例である。単位55
の中には赤色発光層用組成物を塗布するための吐出口5
6a、緑色発光層用組成物を塗布するための吐出口56
b、青色発光層用組成物を塗布するための吐出口56cが
2個ずつ含まれ、一つの単位55によって合計6本の画
素列に同時に有機化合物が塗布されることになる。
個だけ設けられ、単位55が、一つであれば6本の画素
列に対して同時に組成物を塗布することになるし、n個
あれば6n本の画素列に対して同時に組成物を塗布する
ことになる。勿論、単位55の中に設けるノズル数は6
個に限定する必要はなく、さらに複数設けることも可能
である。このような構成の場合も図11(A)の場合と
同様に、画素部にある全ての画素列を一括で処理するこ
ともできるし、画素部を複数のゾーンに分割して数回に
分けて処理することが可能である。
57を用いることもできる。インクヘッド57は三つの
画素列分のスペースを空けて、赤色発光層用塗布液を塗
布するための吐出口58a、緑色発光層用塗布液を塗布
するための吐出口58b、青色発光層用塗布液を塗布す
るための吐出口58cが設けられている。このインクヘ
ッド57をまず1回走査して画素列に組成物を塗布した
ら、次にインクヘッド57を三つの画素列分だけ右にず
らして再び走査する。さらに、またインクヘッド57を
三つの画素列分だけ右にずらして再び走査する。以上の
ように3回の走査を行うことで赤、緑、青の順に並んだ
ストライプ状に組成物を塗布することができる。このよ
うな構成の場合も図11(A)の場合と同様に、画素部
にある全ての画素列を一括で処理することもできるし、
画素部を複数のゾーンに分割して数回に分けて処理する
ことが可能である。
成物を連続的に吐出し、有機化合物層を連続して形成す
ることにより、有機化合物層を印刷する際の位置制御の
時間が短縮され、印刷速度を向上させることができる。
1200上に透明画素電極1201〜1204を40〜
120μmピッチ、0.1μmの厚さで形成する。透明画
素電極を形成する材料は、酸化インジウム、酸化亜鉛、
酸化スズ、又はこれらの酸化物の混合物を用いる。
明画素電極のパターン間に樹脂材料から成る隔壁120
5を形成する。この隔壁の厚さは1〜2μm、幅は20
μmとし、透明画素電極の端部を覆うように形成する。
この隔壁は、インクヘッドから吐出し着弾した組成物が
流れ出して隣接する画素と混合しないようにするために
設けるものである。
〜1204を有するガラス基板1200に対し、第1有
機化合物層としてポリ(エチレンジオキシチオフェン)
/ポリ(スチレンスルホン酸)水溶液(以下、PEDO
T/PSSと記す)をスピン塗布法により30nmに厚さ
に成膜する。このPEDOT/PSSは、正孔注入層1
06として作用する(図12(C))。
インクジェット印刷装置1207により、組成物を塗布
し、厚さ0.05〜0.2μmの第2有機化合物層とし
ての発光層を形成する。組成物としては、アセトニトリ
ル溶液に溶解させたπ共役系配位子を有する金属キレー
ト錯体を用いる。例えば、90μmピッチの画素に対し
て、粘度1〜20cp、約80μm径の組成物を吐出す
る。この組成物は、インクジェット吐出後、80〜12
0℃で加熱して溶媒を揮発させ、50〜150nmの発光
層1208を形成する。この発光層1208は、実施の
形態で説明した如く、吐出される組成物を重ね合わせ、
線状又はストライプ状の層として形成する(図12
(D))。
えば、AlMg)を真空蒸着法にて0.1〜0.2μm
の厚さに成膜する。これにより発光装置が完成する(図
12(E))。
用いてインクジェット方式によりアクティブマトリクス
駆動方式の発光装置を作製する一例を示している。図1
3(A)において、基板1300上に能動素子である薄
膜トランジスタ1301〜1303が形成されている。
薄膜トランジスタはチャネル形成領域やソース及びドレ
イン領域などを形成する半導体膜、ゲート電極、ゲート
絶縁膜等から構成されている。薄膜トランジスタの構造
はトップゲート型やボトムゲート型等それぞれ特色があ
るが、本発明に適用する場合その構造に限定はない。
域に接続する画素電極1304〜1306は、例えば6
5μmピッチ、0.1μmの厚さで形成する。このような
狭いピッチでインクジェット方式により有機化合物層を
形成する場合、本発明の組成物を用いるとパターンに裾
引き等がなく微細なパターンを形成することができる。
この画素電極パターン間に樹脂材料から成る隔壁130
8を形成する。この隔壁層の厚さは1〜2μm、幅は2
0μmとし、透明画素電極の端部を覆うように形成す
る。この隔壁は、インクヘッッドから吐出し着弾した組
成物が流れ出して隣接する画素と混合しないようにする
ために設けるものである(図13(A))。
3を有するガラス基板1300に対し、第1有機化合物
層としてポリ(エチレンジオキシチオフェン)/ポリ
(スチレンスルホン酸)水溶液(以下、PEDOT/P
SSと記す)をスピンコーティングにより30nmに厚さ
に成膜する。このPEDOT/PSSは、正孔注入層1
308として作用する(図13(B))。
インクジェット印刷装置1309により、組成物を塗布
し、厚さ0.05〜0.2μmの第2有機化合物層とし
ての発光層を形成する。組成物としては、アセトニトリ
ル溶液に溶解させたπ共役系配位子を有する金属キレー
ト錯体を用いる。この組成物は、インクジェット吐出
後、80〜120℃で加熱して溶媒を揮発させ発光層1
310を形成する(図13(C))。
えば、AlMg)を真空蒸着法にて0.1〜0.2μm
の厚さに成膜する。これによりアクティブマトリクス駆
動方式の発光装置が完成する(図13(D))。
正孔注入層と発光層の2層をもって形成する例を示した
が、その構造に限定されるものではなく、本発明の組成
物を用いてインクジェット方式により発光層並びにそれ
に付随する注入層を任意に設ける構成としても良い。
ジェット方式により作製される発光装置の具体的な一例
を図面を参照して説明する。図14はアクティブマトリ
クス駆動する発光装置の画素構造の一例を上面図で示
す。また、図15は図14のA−A'線に対応した断面
図であり、両図は共通した符号を用いて画素の構造を説
明している。
トランジスタが設けられ、一方はスイッチング動作を目
的としたnチャネル型薄膜トランジスタ1604であ
り、他方は有機発光素子に流す電流を制御する動作を目
的としたpチャネル型薄膜トランジスタ1605であ
る。勿論、本発明のインクジェット方式による印刷装置
を用いてアクティブマトリクス駆動の発光装置を製造す
るに当たり、一つの画素に設ける薄膜トランジスタの数
に限定はなく、発光装置の駆動方式に従い適切な回路構
成とすれば良い。
は第1電極1546、正孔注入層1571、発光層15
72、第2電極1573から成っている。第1電極と第
2電極はその極性により陽極と陰極とに区別することが
できる。陽極を形成する材料は酸化インジウムや酸化ス
ズ、酸化亜鉛などの仕事関数の高い材料を用い、陰極に
はMgAg、AlMg、Ca、Mg、Li、AlLi、
AlLiAgなどのアルカリ金属又はアルカリ土類金
属、代表的にはマグネシウム化合物で形成される仕事関
数の低い材料を用いる。
びnチャネル型薄膜トランジスタ1604はチャネル形
成領域やソース及びドレイン領域、LDD領域などが形
成される活性層1516、1517を多結晶半導体膜で
形成している。ゲート絶縁膜1518を介して第1ゲー
ト電極1533、1534が形成さているが、活性層を
挟んで対向して第2ゲート電極1506、1508が絶
縁膜1510、1511を介して設けられている。層間
絶縁膜1543、1544は無機絶縁膜及び有機絶縁膜
を組み合わせて形成されている。配線1505は映像デ
ータに基づく信号線であり、配線1507は有機発光素
子に電流を供給する電源供給線である。
は、pチャネル型薄膜トランジスタ1605の電極15
53と接続されている。隔壁1570は隣接する画素を
分離し、インクジェット方式で発光層を形成する時に組
成物が隣接する画素に及ばないように仕切る目的で形成
されている。隔壁はポリイミド、アクリル、ポリイミド
アミド、ポリベンゾイミダゾールなどの感光性又は熱硬
化型の樹脂材料で、第1電極の端部を覆うように形成し
てある。有機化合物層は縦方向に連続させて形成しても
良いし、横方向に連続させて形成しても良い。
は、アルゴンなど希ガスを用いたプラズマ処理で表面改
質をし、表面を硬化させておいても良い。正孔注入層1
571は、スピン塗布法により基板の全面にポリ(エチ
レンジオキシチオフェン)/ポリ(スチレンスルホン
酸)水溶液(以下、PEDOT/PSSと記す)を塗布
し、その後乾燥させることにより30nmの厚さに形成す
る。
り、π共役ポリマー系材料であるポリ(N−ビニルカル
バゾール:PVK)をホスト材、π共役系配位子を有す
る金属キレート錯体をゲスト材とし、これを溶媒に分散
させた組成物を塗布する。インクヘッドから吐出された
組成物は隔壁で囲まれた領域に着弾する。その後、窒素
雰囲気中80〜120℃で加熱して0.1〜0.2μm
の厚さの発光層1572を形成する。
形成されている。パッシベーション膜には窒化シリコ
ン、酸窒化シリコン、ダイヤモンドライクカーボン(D
LC)など酸素や水蒸気に対しバリア性の高い材料を用
いて形成する。
動の発光装置を作製することができる。本発明の組成物
を用いて発光装置を作製することで、発光層を精度良く
パターン形成することができ、発光しない欠陥画素の発
生率を低減することができる。
従い作製した発光装置にアクリル、ポリイミド、ポリイ
ミドアミド、ポリベンゾイミダゾールなどの樹脂層12
11を形成し、さらにその上にプラスチックやガラスな
どの封止板1212を固着することにより、密閉性の高
い発光装置を得ることができる。封止板1212の表面
には窒化シリコンやDLCをコーティングしておくこと
でガスバリア性を高め、発光装置の信頼性をさらに向上
させることもできる。
備えた発光表示装置の形態を図17に示す。図17
(A)は、発光装置を示す上面図であり、そのA−A'
線の断面図を図17(B)に示す。絶縁表面を有する基
板1700(例えば、ガラス基板、結晶化ガラス基板、
もしくはプラスチック基板等)に、画素領域1702、
ソース側駆動回路1701、及びゲート側駆動回路17
03を形成する。これらの画素領域における有機化合物
層は、本発明のインクジェット方式により形成する。ま
た駆動回路については、公知の薄膜トランジスタ及び回
路技術を適用すれば良い。
であり、画素領域および駆動回路部はシール材1718
で覆われ、そのシール材は保護膜1719で覆われてい
る。さらに、接着材を用いてカバー材1720で封止さ
れている。熱や外力などによる変形に耐えるためカバー
材1720は基板1700と同じ材質のもの、例えばガ
ラス基板を用いることが望ましく、サンドブラスト法な
どにより図17に示す凹部形状(深さ3〜10μm)に
加工する。さらに加工して乾燥剤1721が設置できる
凹部(深さ50〜200μm)を形成することが望まし
い。なお、1708はソース側駆動回路1701及びゲ
ート側駆動回路1703に入力される信号を伝送するた
めの配線であり、外部入力端子となるFPC(フレキシ
ブルプリントサーキット)1709からビデオ信号やク
ロック信号を受け取る。
て説明する。基板1700上に絶縁膜1710が設けら
れ、絶縁膜1710の上方には画素領域1702、ゲー
ト側駆動回路1703が形成されており、画素領域17
02は電流制御用薄膜トランジスタ1711とそのドレ
インに電気的に接続された発光素子の一方の電極171
2を含む複数の画素により形成される。また、ゲート側
駆動回路1703はnチャネル型薄膜トランジスタ17
13とpチャネル型薄膜トランジスタ1714とを組み
合わせたCMOS回路を用いて形成される。これらの薄
膜トランジスタ(1711、1713、1714を含
む)は、公知の技術に従い作製すればよい。
して機能する。また、画素電極1712の両端には隔壁
1715が形成され、発光素子の電極1712上には有
機化合物層1716および有機発光素子の陰極1717
が形成される。有機化合物層1716は正孔注入層や発
光層、電子注入層などを適宜組み合わせて形成する。そ
の全てをインクジェット方式の印刷技術で形成しても良
いし、スピン塗布法とインクジェット方式を組み合わせ
て形成しても良い。
成る第1の有機化合物層を形成し、その上にインクジェ
ット方式による印刷装置を用いて線状又はストライプ状
の第2の有機化合物層を形成することができる。この場
合、第2の有機化合物層が発光層となる。適用する有機
化合物材料は、高分子系又は中分子系のものが可能で
る。
も機能し、接続配線1708を経由してFPC1709
に電気的に接続されている。さらに、画素領域1702
及びゲート側駆動回路1703に含まれる素子は全て陰
極1717、シール材1718、及び保護膜1719で
覆われている。また、シール材1718を用いて有機発
光素子を完全に覆った後、すくなくとも図17に示すよ
うにDLC膜などからなる保護膜1719をシール材1
718の表面(露呈面)に設けることが好ましい。ま
た、基板の裏面を含む全面に保護膜を設けてもよい。こ
こで、外部入力端子(FPC)が設けられる部分に保護
膜が成膜されないように注意することが必要である。マ
スクを用いて保護膜が成膜されないようにしてもよい
し、マスキングテープで外部入力端子部分を覆うことで
保護膜が成膜されないようにしてもよい。
材1718及び保護膜で封入することにより、有機発光
素子を外部から完全に遮断することができ、外部から水
分や酸素等の有機化合物層の酸化による劣化を促す物質
が侵入することを防ぐことができる。従って、信頼性の
高い発光装置を得ることができる。また、画素電極を陰
極とし、有機化合物層と陽極を積層して図17とは逆方
向に発光する構成としてもよい。
を示すものであり、透明画素電極(陽極)901と陰極
906とが交差するように設けられ、その間に有機化合
物層が形成されている。透明画素電極(陽極)901の
間には絶縁膜903が形成され、その上に隔壁904が
形成されている。但し、この絶縁膜903は省略しても
構わない。有機化合物層は、インクジェット方式の他に
スピン塗布方式を適宜組み合わせて形成することが可能
である。スピン塗布法を用いる場合には隔壁904上に
もその被膜が形成される。
場合には、昇華性を有さず、且つ分子数が10以下、又
は連鎖する分子の長さが10μm以下の有機化合物(中
分子化合物)を用いて形成する。これを用いてインクジ
ェット方式を用いたパターン形成を行う場合には、水
系、アルコール又はグリコール系溶剤に溶解又は分散さ
せたものを用いる。いずれにしても、インクジェット方
式を用いたパターン形成に適用可能な粘度に調整するこ
とができ、簡単かつ短時間で最適な条件の膜形成を行う
ことができる。
壁904の間に着弾し、乾燥させることで発光層などを
含む有機層905を形成することができる。有機化合物
層905は図12で示すように隔壁904をストライプ
状に形成し、その間に連続的に形成する。このように有
機化合物層を形成することで、発光層を効率良くパター
ン形成することができ、発光しない欠陥画素の発生率を
低減することができる。
装置を用いて様々な電子装置を完成させることができ
る。その様な電子装置の一例としてビデオカメラ、デジ
タルカメラ、ヘッドマウントディスプレイ(ゴーグル型
ディスプレイ)、カーナビゲーション、プロジェクタ
ー、カーステレオ、パーソナルコンピュータ、携帯情報
端末(モバイルコンピュータ、携帯電話または電子書籍
等)などが挙げられる。それらの一例を図19、20に
示す。
あり、本体2001、画像入力部2002、表示部20
03、キーボード2004等を含む。本発明を用いて形
成される発光装置は表示部2003に組み入れることが
でき、パーソナルコンピュータを完成させることができ
る。
2101、表示部2102、音声入力部2103、操作
スイッチ2104、バッテリー2105、受像部210
6等を含む。本発明を用いて形成される発光装置は表示
部2102に組み入れることができ、ビデオカメラを完
成させることができる。
ービルコンピュータ)であり、本体2201、カメラ部
2202、受像部2203、操作スイッチ2204、表
示部2205等を含む。本発明を用いて形成される発光
装置は表示部2205に組み入れることができ、モバイ
ルコンピュータを完成させることができる。
あり、本体2301、表示部2302、アーム部230
3等を含む。本発明を用いて形成される発光装置は表示
部2302に組み入れることができ、ゴーグル型ディス
プレイを完成させることができる。
媒体(以下、記録媒体と呼ぶ)を用いるプレーヤーであ
り、本体2401、表示部2402、スピーカ部240
3、記録媒体2404、操作スイッチ2405等を含
む。なお、このプレーヤーは記録媒体としてDVD(Dig
ital Versatile Disc)、CD等を用い、音楽鑑賞や映画
鑑賞やゲームやインターネットを行うことができる。本
発明を用いて形成される発光装置は表示部2402に組
み入れることができ、ゴーグル型ディスプレイを完成さ
せることができる。
体2501、表示部2502、接眼部2503、操作ス
イッチ2504、受像部(図示しない)等を含む。本発
明を用いて形成される発光装置は表示部2502に組み
入れることができ、デジタルカメラを完成させることが
できる。
01、音声出力部2902、音声入力部2903、表示
部2904、操作スイッチ2905、アンテナ290
6、画像入力部(CCD、イメージセンサ等)2907
等を含む。本発明を用いて形成される発光装置は表示部
2904に組み入れることができ、デジタルカメラを完
成させることができる。
り、本体3001、表示部3002、3003、記憶媒
体3004、操作スイッチ3005、アンテナ3006
等を含む。本発明を用いて形成される発光装置は表示部
3002、3003に組み入れることができ、携帯書籍
を完成させることができる。
3101、支持台3102、表示部3103等を含む。
本発明を用いて形成される発光装置は表示部3103に
組み入れることができ、ディスプレイを完成させること
ができる。尚、図20(C)に示すディスプレイは中小
型または大型のもの、例えば5〜20インチの画面サイ
ズのものである。また、このようなサイズの表示部を形
成するためには、基板の一辺が1mを越えるものを用
い、多面取りを行って量産することが好ましい。
毎に吐出する組成物を基板上で連続させ、線状又はスト
ライプ状の有機化合物層を形成することにより、位置合
わせに要する時間が短縮され、有機化合物層の形成が容
易となり、処理時間を短縮することができる。
枚の表示用パネルを切り出す生産方式に適用する場合に
適している。また、大面積基板に複数の画素領域が設け
られている場合には、画素領域間の移動の間、混合物の
吐出を瞬時に停止させることで、インクヘッドを大面積
基板に対してより高速に移動させ、生産性を向上できる
という有利な効果がある。
を連続的に形成する概念を説明するための図。
する図。
図。
図。
図。
する図。
する図。
有機化合物層を連続的に形成する概念を説明する図。
有機化合物層を連続的に形成する概念を説明する図。
層を連続的に形成する概念を説明するための図。
の作製工程を説明する断面図。
の作製工程を説明する断面図。
る上面図。
する断面図。
成を示す上面図及び断面図。
説明する斜視図。
Claims (12)
- 【請求項1】マトリクス状に配列する画素電極上層に、
インクヘッドから発光性を有する有機化合物を含む組成
物を吐出して、連続した有機化合物層を形成することを
特徴とする発光装置の製造方法。 - 【請求項2】薄膜トランジスタと画素電極が一対を成し
てマトリクス状に配列し、当該画素電極上層に、インク
ヘッドから発光性を有する有機化合物を含む組成物を吐
出して、連続した有機化合物層を形成することを特徴と
する発光装置の製造方法。 - 【請求項3】薄膜トランジスタを有する基板に画素電極
を形成し、当該画素電極上層に、インクヘッドから発光
性を有する有機化合物を含む組成物を吐出して、連続し
た有機化合物層を形成することを特徴とする発光装置の
製造方法。 - 【請求項4】薄膜トランジスタを有する基板に画素電極
を形成し、当該画素電極上層に、正孔注入層が形成し、
この上層に、インクヘッドから発光性を有する有機化合
物を含む組成物を吐出して、連続した有機化合物層を形
成することを特徴とする発光装置の製造方法。 - 【請求項5】薄膜トランジスタを有する基板に画素電極
を形成し、当該画素電極上層に、スピン塗布法により正
孔注入層が形成し、この上層に、インクジェット方式
で、インクヘッドから発光性を有する有機化合物を含む
組成物を吐出して、連続した有機化合物層を形成するこ
とを特徴とする発光装置の製造方法。 - 【請求項6】マトリクス状に配列する画素電極上層に、
インクヘッドから発光性を有する有機化合物を含む組成
物を吐出して、かつ、平滑化手段により前記インクヘッ
ドから吐出した組成物を平滑化しながら、連続する有機
化合物のパターンを形成することを特徴とする発光装置
の製造方法。 - 【請求項7】薄膜トランジスタと画素電極が一対を成し
てマトリクス状に配列し、当該画素電極上層に、インク
ヘッドから発光性を有する有機化合物を含む組成物を吐
出して、かつ、平滑化手段により前記インクヘッドから
吐出した組成物を平滑化しながら、連続する有機化合物
のパターンを形成することを特徴とする発光装置の製造
方法。 - 【請求項8】薄膜トランジスタを有する基板に画素電極
を形成し、当該画素電極上層に、インクヘッドから発光
性を有する有機化合物を含む組成物を吐出して、かつ、
平滑化手段により前記インクヘッドから吐出した組成物
を平滑化しながら、連続する有機化合物のパターンを形
成することを特徴とする発光装置の製造方法。 - 【請求項9】薄膜トランジスタを有する基板に画素電極
を形成し、当該画素電極上層に、正孔注入層が形成し、
この上層に、インクヘッドから発光性を有する有機化合
物を含む組成物を吐出して、かつ、平滑化手段により前
記インクヘッドから吐出した組成物を平滑化しながら、
連続する有機化合物のパターンを形成することを特徴と
する発光装置の製造方法。 - 【請求項10】薄膜トランジスタを有する基板に画素電
極を形成し、当該画素電極上層に、スピン塗布法により
正孔注入層が形成され、この上層に、インクジェット方
式でインクヘッドから発光性を有する有機化合物を含む
組成物を吐出して、かつ、平滑化手段により前記インク
ヘッドから吐出した組成物を平滑化しながら、連続する
有機化合物のパターンを形成することを特徴とする発光
装置の製造方法。 - 【請求項11】請求項1乃至請求項10のいずれか一に
おいて、前記組成物は、有機発光材料又はその前駆体を
溶媒に溶解又は分散させたものを用いることを特徴とす
る発光装置の作製方法。 - 【請求項12】請求項6乃至請求項10のいずれか一に
おいて、前記平滑化手段は、インクヘッドの吐出口近傍
に設けられた気体を噴出するノズルであって、当該ノズ
ルからの気体に噴出により前記組成物を平滑化すること
を特徴とする発光装置の作製方法。
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