JP2006134624A - 電気光学装置、及び、それを用いた電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】 有機機能層からなる発光素子を具備した電気光学装置において、液相法にて形成される有機機能層の膜厚を均一化し、輝度むらの無い光学特性に優れた電気光学装置を提供する。
【解決手段】 基板上に形成された隔壁と、隔壁に囲まれた区画領域内に設けられた発光素子の下部電極の構造において、下部電極を形成する部材平坦面の大きさが、前記隔壁の開口の大きさと同一か、それより小さく設計する。
【選択図】 図３

Description

本発明は電気光学装置、及び、それを用いた電子機器に関するものである。

近年、自発光素子である有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）素子を画素に用いた表示装置の開発が進められている。有機ＥＬ素子は、陽極と陰極との間に発光材料を含む複数の有機機能層を挟持した構成からなる。最近では、これらの有機材料を溶解した液体を、インクジェット法によって基板上に塗布する方法が開発されている。例えば、下記の特許文献１、２等である。
特許３３２８２９７号公報 特開２００３−２７２８７１

上記特許文献１では、仕切り部材（以下隔壁と呼ぶ）により区画された画素毎にインクジェット法により液体材料を塗布する技術が開示されている。しかし、インクジェット法により塗布された液体材料を乾燥させる過程で、隔壁の近傍に液体材料が集まり、その結果、画素の周縁部の膜厚が、中央部の膜厚より厚くなる傾向がある。このように乾燥後の有機機能層の膜厚に不均一が生じると、陰極からの電子と陽極からの正孔の再結合のバランスがくずれ、画素面内で輝度が異なる問題を生じる。具体的には、膜厚の薄い画素中央部の輝度が高く、周辺部の輝度が低い。また電子あるいは正孔の準位や、有機機能層内での光路差による干渉条件が変化して発光色に影響を与え、表示品質を低下させるおそれも生じる。

上記特許文献１では、隔壁の表面処理を行い、インクジェットヘッドから塗出された液滴の濡れ性を改善し、乾燥後の膜厚の均一化を図った。特許文献２では親液、撥液の２層の材料からなる隔壁を設け、下層の親液性の隔壁の幅を広くすることによって、同様に液滴の乾燥後の膜厚の均一化を図っている。しかし、これらの方法を重複して用いても、なお画素内での発光輝度むらは完全に解消されていない。それは用いる発光材料、有機機能材料、溶媒の組み合わせが数限りなくあり、それぞれの場合に最適の条件があるためである。特に、フルカラーの表示を行う際には、少なくとも赤、緑、青の光の３原色に同時に効果のある隔壁を作製しなければならない。

本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、液相法により形成された有機ＥＬ発光素子を備えた電気光学装置において、画素内に輝度むらの無い表示品質の高い電気光学装置を得ることを目的としている。

本発明は上記課題を解決するために、基板上に形成された隔壁によって囲まれた区画領域内に設けられた発光素子を備えた電気光学装置において、前記発光素子の下部電極（画素電極）を形成する部材平坦面の大きさが、前記隔壁の開口の大きさと同一か、それより小さく形成することを特徴とする。
係る構成の電気光学装置は、その製造に際して、前記区画領域内に液体材料を塗布し、この液体材料を乾燥固化させることにより有機機能層が形成される。従来の有機ＥＬ装置における膜厚ムラの問題は、この区画領域内に配した液体材料の乾燥工程において、液体の表面張力と隔壁の張力によって液体材料が隔壁側に引き寄せられた状態で固化することに起因すると考えられる。また、乾燥は塗布された液体材料の周辺部から進むので、これを補うように内部で物質の移動も起こる。その結果、特に隔壁に接触したところ、および画素周辺部での偏析が大きくなるものである。
そこで本発明の電気光学装置では、画素電極の大きさを隔壁の開口の大きさより小さくし、有機機能層の膜厚が不均一となる画素周辺部を除外できるように下部電極を構成した。その結果、下部電極上で均一な膜厚で有機機能層を形成できるようになった。したがって本構成の電気光学装置によれば、有機機能層の膜厚を均一化することができ、輝度むらのない優れた光学特性を有する電気光学装置を提供できる。

本発明の電気光学装置は、前記下部電極が、前記第１隔壁と接していることを特徴とする。このような構成を有する画素領域では、親液性の下部電極と親液性の隔壁が連続した平面を形成できるので、有機機能層を形成する液体材料がスムースに画素領域内全面に拡がるようになる。従って、乾燥後の有機機能層の膜厚も均一で、光学特性に優れた有機機能層を得ることができる。

本発明の電気光学装置は、前記下部電極と前記第１隔壁との間に隙間を設けることを特徴とする。本構成によれば、下部電極と第１隔壁の間に設けられた隙間は、液体材料の乾燥中の流れを変動させる効果を有する。すなわち、画素領域内に拡がった液体材料は、周りから乾燥が進むので、電極上では外周の隔壁に向かった液体の流れが出来る。従って、これを起こりにくくさせ、ある程度の溶質の偏析を電極外周部およびその外に作り、電極上の膜厚均一性を向上させるものである。また、本構成における隙間は、実際の製造工程において、寸法誤差のマージンにも取れるので副次的な効果も有する。

本発明の電気光学装置は、前記第１隔壁と第２隔壁の開口の大きさを同一とし、かつ当該第１隔壁の高さを前記下部電極の厚さより高くしたことを特徴とする。また、下部電極と第１隔壁の間には隙間を設ける。このような構成を有する画素領域では、上記した第１隔壁側面の親液効果と、乾燥中の流体の流れを変化させる隙間効果が現れるので、画素領域内で乾燥後の有機機能層の膜厚も均一で、光学特性に優れた有機機能層を得ることができる。

本発明の電気光学装置は、前記下部電極を前記第１隔壁上に設け、当該下部電極と前記第２隔壁の間に隙間を設けることによって前記第１隔壁の一部を露出させると共に、当該第１隔壁に開けられたコンタクトホールを介して前記下部電極と駆動回路の電気的導通を取ることを特徴とする。
本構成によれば、薄膜トランジスタ、および、配線層を形成した後の層間絶縁膜の成膜に続いて、第１隔壁材料を成膜し、この後配線層までのコンタクトホールを開ける工程順となる。下部電極はこのコンタクトホール上に成膜し、パターニングを行えばよい。このように、本構成では素直な製造工程が進められることが長所である。また、下部電極のパターニング後、電極と隙間を空けて第２隔壁を形成すれば、これまでに述べた有機機能層形成時の効果も生かせるので、画素領域内で有機機能層の膜厚も均一となり、光学特性に優れた有機機能層を得ることができる。

本発明の電気光学装置は、層間絶縁膜上に形成された下部電極と、前記層間絶縁膜が前記第１隔壁を兼用することを特徴とする。前段落で説明した層間絶縁膜と第１隔壁が同一材料で構成される際には、これらを兼用することが出来る。例えば、層間絶縁膜に酸化シリコンを用いる場合には、これが相当する。従って本構成によれば、工程短縮と低コスト化が同時に図れる。

本発明の電気光学装置では、前記第１隔壁が省略され、かつ前記下部電極と前記第２隔壁の間に隙間を設けた構成だけであってもよい。これまでに述べたように、下部電極と撥液性の第２隔壁の間に設けられた隙間の効果によって、乾燥中の液体材料の流れに変化が生じ、下部電極上の膜厚均一性が一定に保たれる。その結果、輝度むらのない発光特性に優れた有機機能層が得られる。

本発明の電子機器は、前述した本発明の電気光学装置を備えたことを特徴としている。この構成によれば、輝度むらの無い発光色に優れた表示部を有する電子機器が提供される。さらに本発明は、映像形成装置や、電子写真装置の光学エンジン部分としても用いられ、優れた印刷性能を示す電子装置も提供できる。

（第１の実施形態）
［電気光学装置］
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。本発明に係わる電気光学装置は、有機ＥＬ素子（自発光素子）を基板上に配列した有機ＥＬ装置（有機エレクトロルミネッセンス装置）である。この有機ＥＬ装置は、例えば電子機器等の表示手段として好適に用いることができる。

図１は、本実施形態の有機ＥＬ装置の回路構成図、図２は、同有機ＥＬ装置に備えられた各画素領域７１の平面構造を示す図であって、（ａ）は画素領域７１のうち主にＴＦＴ等の画素駆動部分の構成を示す図、（ｂ）は画素間を区画する隔壁等の構成を示す図である。また図３は、図２（ａ）のＡ−Ａ線に沿う断面構成を示す図である。

図１に示すように、有機ＥＬ装置７０は、透明の基板上に、複数の走査線１３１と、これら走査線１３１に対して交差する方向に延びる複数の信号線１３２と、これら信号線１３２に並列に延びる複数の共通給電線１３３とがそれぞれ配線されたもので、走査線１３１及び信号線１３２の各交点毎に、画素領域７１が設けられたものである。

信号線１３２に対しては、シフトレジスタ、レベルシフタ、ビデオライン、及びアナログスイッチ等を備えるデータ側駆動回路７２が設けられている。一方、走査線１３１に対しては、シフトレジスタ及びレベルシフタ等を備える走査側駆動回路７３が設けられている。また、画素領域７１の各々には、走査線１３１を介して走査信号が供給されるゲート電極を有するスイッチング用ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）１４２と、このスイッチング用ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）１４２を介して信号線１３２から供給される画像信号を保持する保持容量ｃａｐと、保持容量ｃａｐによって保持された画像信号によってゲートを開閉する駆動用ＴＦＴ１４３と、この駆動用ＴＦＴ１４３を介して共通給電線１３３から駆動電流が流れ込む画素電極１４１と、この画素電極１４１と共通電極１５４との間に挟まれた有機機能層１４０とが設けられている。前記画素電極１４１と共通電極１５４と、有機機能層１４０とによって構成された素子が発光素子である。

このような構成のもとに、走査線１３１が駆動されてスイッチング用ＴＦＴ１４２がオンとなると、そのときの信号線１３２の電位が保持容量ｃａｐに保持され、該保持容量ｃａｐの状態に応じて、駆動用ＴＦＴ１４３のオン・オフ状態が決まる。そして、駆動用ＴＦＴ１４３のチャネルを介して共通給電線１３３から画素電極１４１に電流が流れ、さらに発光部１４０を通じて共通電極１５４に電流が流れると、発光部１４０は流れる電流量に応じて輝度を変化させ発光するようになる。

次に、図２（ａ）に示す画素領域７１の平面構造をみると、画素領域７１は、平面視略矩形状の画素電極１４１の四辺が、信号線１３２、共通給電線１３３、走査線１３１及び他の画素電極用の走査線（図示しない）によって囲まれた配置となっている。また、図３に示す画素領域７１の断面構造をみると、基板Ｐ上に駆動用ＴＦＴ１４３が設けられており、駆動用ＴＦＴ１４３を覆って形成された複数の絶縁膜上に、発光素子２００が形成されている。発光素子２００は、基板Ｐ上に立設された隔壁１５０に囲まれる領域内に設けられた有機機能層１４０を主体として構成され、この有機機能層１４０を画素電極１４１と共通電極１５４との間に挟持した構成を備える。ここで、図２（ｂ）に示す平面構造をみると、画素電極１４１の周辺には第２隔壁１５０があり、第２隔壁１５０は電極に相似形の開口部を有する平面視略矩形状の区画領域１５１を有している。この区画領域１５１内に先の有機機能層１４０が形成される。

図３に示すように、駆動用ＴＦＴ１４３は、半導体膜２１０に形成されたソース領域１４３ａとドレイン領域１４３ｂ、及びチャネル領域１４３ｃと、半導体層表面に形成されたゲート絶縁膜２２０を介してチャネル領域１４３ｃに対向するゲート電極１４３Ａとから構成されている。半導体膜２１０及びゲート絶縁膜２２０上には、これらを覆う形で第１層間絶縁膜２３０が形成されており、この第１層間絶縁膜２３０を貫通して半導体膜２１０に達するコンタクトホール２３２，２３４がある。ドレイン電極２３６、ソース電極２３８はこれらのコンタクトホールを介して、各々ドレイン領域１４３ｂ、ソース領域１４３ａに導電接続されている。第１層間絶縁膜２３０上には、配線とこれを覆う平坦化絶縁膜（第２層間絶縁膜）２４０が形成されており、この第２層間絶縁膜２４０に貫通したコンタクトホール２４５ａに画素電極１４１の一部が接続されている。そして画素電極１４１とドレイン電極２３６とが導電接続されることで、駆動用ＴＦＴ１４３と画素電極１４１とが電気的に接続する。

画素電極（下部電極）１４１は、親液性の第１隔壁１６０と接するか、あるいは小さく（図示せず）形成され、さらに第１隔壁１６０の上には有機材料からなる第２隔壁１５０が形成されている。従って、画素電極１４１の大きさ、および第１隔壁の開口部１６１の大きさは、第２隔壁の開口部１５１より小さく形成されている。

発光素子２００は、画素電極１４１上に正孔注入層（電荷輸送層）１４０Ａと発光層１４０Ｂとを積層し、この発光層１４０Ｂと第２隔壁１５０とを覆う共通電極１５４を形成することにより構成されている。

基板Ｐは、いわゆるトップエミッション型の有機ＥＬ装置の場合、発光素子２００が配設された側から光を取り出す構成であるので、ガラス等の透明基板のほか、不透明基板も用いることができる。不透明基板としては、例えばアルミナ等のセラミックス、ステンレススチール等の金属シートに表面酸化などの絶縁処理を施したもの、また熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂、さらにはそのフィルム（プラスチックフィルム）などが挙げられる。

画素電極（下部電極）１４１は、基板Ｐを介して光を取り出すボトムエミッション型の場合には、ＩＴＯ（インジウム錫酸化物）等の透光性導電材料により形成されるが、トップエミッション型の場合には透光性である必要はなく、金属材料等の適切な導電材料によって形成できる。

共通電極（上部電極）１５４は、発光層１４０Ｂと第２隔壁１５０の上面、さらには側面１５１を覆った状態で形成される。この共通電極１５４の材料としては、トップエミッション型の場合、透明導電材料が用いられる。透明導電材料としてはＩＴＯが好適であるが、他の透光性導電材料であっても構わない。

共通電極１５４の上層側には、陰極保護層を形成してもよい。係る陰極保護層を設けることで、製造プロセス時に共通電極１５４が腐食されるのを防止する効果が得られる。この陰極保護層は、無機化合物、例えば、シリコン酸化物、シリコン窒化物、シリコン窒酸化物等のシリコン化合物により形成できる。共通電極１５４を無機化合物からなる陰極保護層で覆うことにより、共通電極１５４への酸素等の侵入を良好に防止することができる。なお、陰極保護層は１０ｎｍから３００ｎｍ程度の厚みに形成される。

上記構成を備えた本実施形態の有機ＥＬ装置７０では、区画領域１５１内にある画素電極１４１表面に正孔注入層１４０Ａ及び発光層１４０Ｂが形成されている。また、画素電極の大きさは隔壁の開口部面積より小さくしたので、膜厚ばらつきが出やすい周辺部の発光層は使用しない。すなわち、上述した構成によれば、実際に画素として使用する発光領域を膜厚の均一性が良い隔壁開口中央部と、その周辺に限られるので本実施形態の有機ＥＬ装置は、ムラのない発光特性を得られる。

［電気光学装置の製造方法］
＜有機ＥＬ装置の製造方法＞
以下、本発明に係る電気光学装置の製造方法について図４ないし図６を参照しながら説明する。本実施形態では、図１から図３に示した構成を備えた有機ＥＬ装置７０を、液滴吐出法（インクジェット法）を用いて製造する方法を例示して説明する。なお、図４から図６には、説明を簡略化するために単一の画素領域７１についてのみ図示しているが、各画素において共通の構成を有しているものとする。本発明に係る有機ＥＬ装置では、発光素子の光を基板側から取り出す構成（ボトムエミッション）、及び基板と反対側から取り出す構成（トップエミッション）のいずれも採用できる。本実施形態は、トップエミッション型の有機ＥＬ装置として説明する。

まず、図４（ａ）に示すように、基板Ｐ上に駆動用ＴＦＴ１４３を形成する。トップエミッション型では、基板は不透明であってもよいため、アルミナ等のセラミックス、ステンレス等の金属シートに表面酸化などの絶縁処理を施したもの、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂なども用いることができる。また、従来から液晶装置等に用いられてきたガラス基板であってもよい。次に、上記駆動用ＴＦＴ１４３の作製手順を例示する。

まず、基板Ｐに対し、ＴＥＯＳ（テトラエトキシシラン）、酸素ガスなどを原料としてプラズマＣＶＤ法により厚さ約２００〜５００ｎｍのシリコン酸化膜からなる下地保護膜（図示せず）を形成しておく。その後、基板温度を３５０℃程度に加熱して基板Ｐ表面にプラズマＣＶＤ法による厚さ約３０〜７０ｎｍのアモルファスシリコン膜を形成、公知のフォトリソグラフィ技術を用いて半導体膜２１０をパターン化する。そしてこの半導体膜２１０を、レーザアニールまたは固相成長法などによる結晶化工程に供することでポリシリコン膜とする。レーザアニール法では、例えばエキシマレーザのビーム長寸が４００ｍｍのラインビームを用いることができ、その出力強度は２００ｍＪ／ｃｍ²である。ラインビームについては、その短寸方向におけるレーザ強度のピーク値の９０％に相当する部分が、各走査領域毎に重なるようにラインビームを走査する。

次いで、半導体膜２１０及び基板Ｐの表面に、ＴＥＯＳ、酸素ガスなどを原料としてプラズマＣＶＤ法により厚さ約６０〜１５０ｎｍのシリコン酸化膜、または窒化膜からなるゲート絶縁膜２２０を形成する。なお、半導体膜２１０は、図３に示した駆動用ＴＦＴ１４３のチャネル領域及びソース・ドレイン領域となるものであり、同時に他の位置においてはスイッチング用ＴＦＴ１４２のチャネル領域及びソース・ドレイン領域となる半導体膜ともなる。つまり、図４（ａ）に示す駆動用ＴＦＴ１４３を作製する工程では、２種類のトランジスタ１４２、１４３が同時に作製される。

次に、アルミニウム、タンタル、モリブデン、チタン、タングステンなどの金属膜、あるいは、これらの積層膜からなる導電膜をスパッタ法等により形成した後、パターニングすることでゲート電極１４３Ａを形成する。続いて、半導体膜２１０に対して高濃度のリンイオンを打ち込むことで、ゲート電極１４３Ａに対して自己整合的にソース・ドレイン領域１４３ａ、１４３ｂを形成する。このとき、ゲート電極１４３Ａにより遮蔽されて不純物が導入されなかった部分がチャネル領域１４３ｃとなる。その後、半導体膜２１０及び基板Ｐ表面を覆う層間絶縁膜２３０を形成する。

次に、層間絶縁膜２３０を貫通するコンタクトホール２３２及び２３４を形成し、これらコンタクトホール２３２及び２３４を介してドレイン電極２３６及びソース電極２３８を形成し、駆動用ＴＦＴ１４３を得る。ここで、層間絶縁膜２３０上においてソース電極２３８に接続するように、共通給電線（配線）や走査線（図示せず）も形成しておく。さらに、層間絶縁膜２３０、及び各配線の上面を覆うように第２層間絶縁膜２４０を形成し、この第２層間絶縁膜２４０を貫通してドレイン電極２３６からの配線に達するコンタクトホール２４５ａを貫設する。

次に、図４（ｂ）に示すように、コンタクトホール２４５ａを含む領域に、公知のフォトリソグラフィ技術を用いて画素電極（下部電極）１４１をパターン形成する。これにより、図２（ａ）に示したような信号線、共通給電線、及び走査線に囲まれた位置に、画素電極１４１が形成される。

本実施形態の場合、画素電極１４１は透明導電膜である必要はなく、金属材料により形成することができる。画素電極１４１をアルミニウムや銀等の光反射性の金属膜で構成すれば、この画素電極に入射した光を反射させて観察者側へ射出できるようになる。本有機ＥＬ装置７０では、画素電極１４１は陽極として機能するので、仕事関数が４．８ｅＶ以上の材料で形成することが好ましく、具体例を挙げるならば、ＩＴＯ／Ａｌの積層膜、Ａｕ、Ｐｔ等からなる金属膜で形成するのがよい。なお、この画素電極１４１の形成に先立って、第２層間絶縁膜２４０の表面を清浄化する処理（例えば酸素プラズマ処理、ＵＶ照射処理、オゾン処理等）を施しておいてもよい。これにより、画素電極１４１と第２層間絶縁膜２４０との密着性を向上させることができる。

次に、図４（ｃ）に示すように、電極１４１を除く部分に酸化珪素あるいは酸化チタンなどからなる第１隔壁１６０を形成する。そのためにはフォトレジスト等を用いて画素電極１４１の上部を覆い、その後蒸着、スパッタ、ＣＶＤ等の方法により酸化膜を形成する。電極１４１上にはレジストがあるので、これをリフトオフによって酸化膜もろとも剥離すれば、電極表面が露出して図４（ｃ）の状態になる。

また、同じ目的を達成する手段としては、第２層間絶縁膜２４０の形成に引き続き第１隔壁となる材料の全面形成を行なう。次に、第１隔壁と第２層間絶縁膜を貫くコンタクトホール２４５ａを形成し、その後再び第１隔壁１６０の開口部をエッチングによって広げる。できた開口部にはマスク蒸着などの手段によって電極パターンを形成すれば良い。あるいは、電極形成領域以外をレジストによって覆い、電極材料を全面成膜し、レジストの除去によってパターン化する方法であっても良い。

次に、図５（ａ）に示すように、第１隔壁１６０上に、アクリル、ポリイミド等の有機絶縁材料からなる第２隔壁１５０をパターン形成する。第２隔壁１５０の高さは、例えば１〜２μｍ程度に設定され、基板Ｐ上で発光素子の隔壁として機能する。従って、開口部１５１には、発光素子の正孔注入層や発光層の形成に十分な高さの段差が必要である。

第２隔壁１５０を形成後、第２隔壁１５０及び画素電極１４１を含む基板上の領域に対して撥液処理を施す。第２隔壁１５０は、発光素子を区画する隔壁として機能するので、液滴吐出ヘッド２０から吐出される液体材料に対して非親和性（撥液性）を示すものであることが好ましく、前記撥液処理により、第２隔壁１５０に選択的に非親和性を発現させることができる。係る撥液処理としては、例えば隔壁の表面をフッ素系化合物などで表面処理するといった方法を採用できる。フッ素化合物としては、例えばＣＦ₄、ＳＦ₆、ＣＨＦ₃などがあり、表面処理としては、例えばプラズマ処理、ＵＶ照射処理などが挙げられる。

このような撥液処理では、基板表面全体に処理を施したとしても、ＩＴＯ膜や金属膜からなる無機材料の画素電極１４１、および酸化シリコンの第１隔壁１６０の表面は有機材料からなる第２隔壁１５０の表面よりも撥液化されにくく、第２隔壁１５０の表面のみが選択的に撥液化される。従って、第２隔壁１５０に囲まれる領域内には液体材料に対する親和性の異なる複数の領域が形成される。 なお、第２隔壁１５０自体をフッ素化合物含有の樹脂材料等により形成しておけば、上記撥液処理を行わなくとも第２隔壁１５０の表面に撥液性を発現させることが可能である。

次に、図５（ｂ）に示すように、基板Ｐの上面を上に向けた状態で正孔注入層形成材料を含む液体材料１１４ａを液滴吐出ヘッド２０より第２隔壁１５０に囲まれた塗布位置に選択的に塗布する。正孔注入層を形成するための液体材料１１４ａは、液体材料調整装置により調製され、正孔注入層形成材料及び溶媒を含む。

正孔注入層形成材料としては、例えばポリチオフェン誘導体、ポリピロール誘導体、またはこれらのドーピング体などを用いることができる。具体的には、３，４−ポリエチレンジオキシチオフェン／ポリスチレンスルフォン酸（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）の分散液、すなわち、分散媒としてのポリスチレンスルフォン酸に３，４−ポリエチレンジオキシチオフェンを分散させ、さらにこれに水を分散させた水溶液などを用いる。

正孔注入層形成材料を含む液体材料１１４ａが液滴吐出ヘッド２０より基板Ｐ上に吐出されると、液滴は流動性が高いため電極１４１上で水平方向に広がり、一部は親液性の第１隔壁１６０と接触し、さらに画素を囲む撥液性の第２隔壁１５０まで広がる。しかし、第２隔壁は撥液処理がされているため、液体材料１１４ａは球状となり第２隔壁１５０を越えて外側に拡がることはない。

上記液体材料１１４ａの塗布後は、図５（ｂ）に示すように、基板Ｐの下面に設置された加熱手段（ヒータ等）３００により基板Ｐを加熱し、液体材料１１４ａを乾燥固化させる。乾燥条件の一例を挙げると、大気環境下又は窒素ガス雰囲気下において２００℃、１０分程度の焼成を行う。あるいは、大気圧より低い圧力環境下（減圧環境下）に設置することで溶媒の除去を促進してもよい。

この乾燥工程において、画素電極１４１上に塗布された液体材料１１４ａは、その液面が徐々に低下し、最終的に固化されて図５（ｃ）の正孔注入層１４０Ａを形成する。この行程で液体材料１１４ａは、乾燥初期に第２隔壁１５０の区画領域１５１内で含有溶質が均等に分散した溶液となっているが、液面の下降に伴って材料が画素領域の周縁部側に偏析し、その結果膜厚ムラが生じ易い。これは表面張力によって液体材料が画素電極周縁部および第１隔壁に引っ張られるためであると考えられる。また、乾燥中溶液はエッジ付近から蒸発が進むため、これを補うように流れが生じることも原因とされる。

本発明では画素電極１４１を図５（ｃ）のように第２隔壁１５０の開口部１５１より小さく作ってあるので、上記膜厚変動が特に出易い周辺部の正孔注入層は使用しない。従って、表示特性に与える悪影響は避けることができる。

続いて、図６（ａ）に示すように、前記同様に液滴吐出ヘッド２０より発光層形成材料と溶媒を含む液体材料１１４ｂを、正孔注入層１４０Ａ上に選択的に塗布する。この発光層形成材料としては、例えば共役系高分子有機化合物の前駆体と、発光特性を変化させるための蛍光色素とを含んでいるものを好適に用いることができる。共役系高分子有機化合物の前駆体は、蛍光色素等とともに薄膜に成形された後、加熱硬化されることによって共役系高分子有機ＥＬ層となる。

このような共役系高分子有機化合物は固体で強い蛍光を持ち、均質な固体超薄膜を形成することができる。しかもＩＴＯ電極との密着性も高い。さらに、加熱硬化前においては前駆体溶液を後述する液滴吐出パターニングに最適な粘度に調整することができ、簡便かつ短時間で薄膜形成を行うことができる。

上記前駆体としては、例えばＰＰＶ（ポリ（パラ−フェニレンビニレン））またはその誘導体の前駆体が好ましい。ＰＰＶまたはその誘導体の前駆体は、水あるいは有機溶媒に可溶であり、また、ポリマー化が可能であるため、光学的にも高品質の薄膜を得ることができる。さらに、ＰＰＶは強い蛍光を持ち、また二重結合のπ電子がポリマー鎖上で非極在導電性高分子でもあるため、高性能の発光素子を得ることができる。

ＰＰＶまたはＰＰＶ誘導体の前駆体は、前述したように水に可溶であり、成膜後の加熱により高分子化してＰＰＶ層を形成する。前記ＰＰＶ前駆体に代表される前駆体の含有量は、液体材料組成物全体に対して０．０１〜１０．０ｗｔ％が好ましく、０．１〜５．０ｗｔ％がさらに好ましい。前駆体の添加量が少な過ぎると共役系高分子膜を形成するのに不十分であり、多過ぎると液体材料組成物の粘度が高くなり、液滴吐出法（インクジェット法）による精度の高いパターニングに適さない場合がある。

さらに、発光層形成材料としては、少なくとも１種の蛍光色素を含むことが好ましい。これにより、発光層の発光特性を変化させることができ、例えば、発光層の発光効率の向上、または光吸収極大波長（発光色）を変えるための手段となる。

蛍光色素としては、赤色発光層を形成する場合、赤色に発光するローダミンまたはローダミン誘導体を用いることができる。緑色発光層を形成する場合、緑色に発光するキナクリドンおよびその誘導体を用いることができる。さらに、青色発光層を形成する場合、青色に発光するジスチリルビフェニルおよびその誘導体を用いることができる。これらの蛍光色素は低分子であるため水・アルコール混合溶液に可溶であり、またＰＰＶと相溶性がよく発光層の形成が容易である。以上の蛍光色素は、各色１種のみを用いてもよく、また２種以上を混合して用いてもよい。

これらの蛍光色素は、前記共役系高分子有機化合物の前駆体固型分に対し、０．５〜１０ｗｔ％添加するのが好ましく、１．０〜５．０ｗｔ％添加するのがより好ましい。蛍光色素の添加量が多過ぎると発光層の耐候性および耐久性の維持が困難となり、一方、添加量が少なすぎると、前述したような蛍光色素を加えることによる効果が十分に得られないからである。

また、前記前駆体および蛍光色素については、極性溶媒に溶解または分散させて液体材料とし、この液体材料を液滴吐出ヘッド２０から吐出するのが好ましい。極性溶媒は、前記前駆体、蛍光色素等を容易に溶解、または均一に分散させることができるため、液滴吐出ヘッド２０のノズルの目詰りを起こすのを防止することができる。

このような極性溶媒として具体的には、水、メタノール、エタノール等の水と相溶性のあるアルコール、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、Ｎ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）、ジメチルイミダゾリン（ＤＭＩ）、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）、キシレン、シクロヘキシルベンゼン、２，３−ジヒドロベンゾフラン等の有機溶媒または無機溶媒が挙げられ、これらの溶媒を２種以上適宜混合したものであってもよい。

このようにして各色の発光層形成材料を含む液体材料１１４ｂを吐出し塗布したならば、先の正孔注入層１４０Ａの形成工程と同様にして、液体材料１１４ｂ中の溶媒を蒸発させる。この工程により、図６（ｂ）に示すように正孔注入層１４０Ａ上に固形の発光層１４０Ｂが形成され、これにより正孔注入層１４０Ａと発光層１４０Ｂとからなる有機機能層１４０が得られる。ここで、発光材料を含む液体材料１１４ｂ中の溶媒の蒸発については、必要に応じて加熱あるいは減圧等の処理を行うが、発光材料は通常乾燥性が良好で速乾性であることから、特にこのような処理を行なわなくても構わない。

次に、図６（ｂ）に示すように、基板Ｐの最上面全体に、あるいはストライプ状に、ＩＴＯ等の透明導電材料からなる共通電極１５４を形成する。このようにして、発光素子２００ができる。なお、本実施形態における発光素子２００は、画素電極１４１と正孔注入層１４０Ａと発光層１４０Ｂと共通電極１５４から構成されるものである。

以上の製造過程において、正孔注入層１４０Ａ、発光層１４０Ｂの各要素となる薄膜は液滴吐出装置（インクジェット装置）により塗布されるので、材料のロスが少なく、安価で、しかも安定して製造できることが特長となる。

また本実施形態では、図６（ｂ）に示すように、形成された駆動用ＴＦＴ１４３と発光素子２００を基板Ｐの法線方向において重なり合わないように配置している。しかし、発光を基板Ｐの反対側から取り出すトップエミッション構造では、駆動用ＴＦＴ１４３と発光素子とが重なり合っていても問題ない。トップエミッション構造においては第２隔壁１５０の形成領域を小さくすることができるとともに、発光素子の形成領域を大きくすることができる。

なお本発明をボトムエミッション構造に適用する際には、画素電極１４１とドレイン電極２３６をつなぐ配線と、コンタクトホール２４５ａの位置に工夫が必要である。すなわち、配線およびコンタクトホールが、発光を遮らない場所に設置する必要がある。画素電極１４１の周辺および近傍が妥当な位置と思われる。

以上説明したように、本発明に係る製造方法によれば、各画素の区画領域１５１内に画素電極１４１を有する発光素子２００が形成される。また、画素電極１４１の大きさは、第１隔壁１６０の開口部１６１、および第２隔壁の開口部１５１の面積より小さくしたので、機能薄膜（１４０Ａ，１４０Ｂ）の膜厚ばらつきが出やすい周辺部の薄膜層は使用することがない。その結果、実際に画素として使用する発光領域を、膜厚の均一性が良い隔壁開口中央部と、その周辺に限定できるため、輝度ムラのない発光特性に優れた表示が得られる。

上記実施形態では、液滴吐出装置を用いた液滴吐出法により液体材料を塗布することで有機機能層１４０を形成する場合について説明したが、液滴吐出法に限らず、例えばスピンコート法、スリットコート（或いはカーテンコート）法、ダイコート法など他の塗布方法を用いることもできる。また、液体材料の生成工程や成膜工程は大気環境下で行ってもよいし窒素ガス等の不活性ガス雰囲気下で行ってもよい。なお、液体材料調整装置による液体材料の生成工程や液滴吐出装置による成膜工程はクリーンルーム内でパーティクル及び化学的にクリーン度を維持された環境下で行うのが望ましい。

（第１の実施形態の変形例）
図７に第１の実施形態の変形例を図示した。（ａ）は画素電極１４１を第１隔壁１６０に接するように作製し、かつ第１隔壁１６０の高さに対し画素電極１４１の厚みを薄くしたものである。（ｂ）は同様に画素電極１４１を作製し、かつ第１隔壁１６０の高さに対し画素電極１４１の厚みを同じにしたものである。これについては第１の実施形態で詳細を説明した。（ｃ）は同様に画素電極１４１を作製し、第１隔壁１６０の厚みに対し画素電極１４１の厚みを厚くしたものである。

このように、第１隔壁１６０の高さに対して画素電極１４１の高さを変えると、画素電極１４１周辺の有機機能層１４０の膜厚が変化する。すなわち、図７（ａ）の場合は、画素電極１４１周辺で第１隔壁１６０と画素電極１４１の段差が影響し、若干階段状になることがある。しかし、図７（ｂ）のように第１隔壁１６０の高さに対し、画素電極１４１の高さを揃えるか、図７（ｃ）のように画素電極１４１の厚みを第１隔壁１６０より厚くすると、電極上の膜厚は均一に保てる。従って、本発明の実施に当たっては、画素電極１４１の厚みを第１隔壁１６０の高さと同等とするか、これよりも厚くすることが望ましい。

上記したように本発明は、画素電極１４１の大きさを第２隔壁１５０の開口部より小さく作製し、かつ第１隔壁１６０の開口部に接するように設けたので、有機機能層１４０の膜厚ばらつきが出やすい周辺部の薄膜層は除外し、平坦性の良い中央部とその周辺のみを使用することができる。その結果、実際に画素として使用する発光領域を、膜厚の均一性が良い場所に限定できるため、輝度ムラのない発光特性に優れた表示が得られる。なお、本実施形態の製造方法については、第１の実施形態の製造方法に同じである。

（第２の実施形態）
図８は、本発明の他の実施形態を示した図である。この図では基板Ｐ上の薄膜トランジスタ１４３等は省略し、本実施形態の主要部分のみを示した。図８（ａ）は、画素電極１４１を第１隔壁１６０から離すように作製し、かつ、第１隔壁１６０の高さに対し画素電極１４１の厚みを薄くしたものである。図８（ｂ）は同様に、画素電極１４１を第１隔壁１６０から離すように作製し、かつ、第１隔壁１６０の高さに対し画素電極１４１の厚みを同一にしたものである。図８（ｃ）は同様に、画素電極１４１を第１隔壁１６０から離すように作製し、かつ、第１隔壁１６０の厚みに対し画素電極１４１の厚みを厚くしたものである。

本実施形態では、画素電極１４１の大きさを親液性の第１隔壁１６０の開口部１６１より小さくし、第１隔壁との間に隙間１６２を設けるように画素電極１４１を作製した。撥液性の第２隔壁１５０は、第１隔壁１６０の上に数ミクロンの高さで設置し、かつ開口部の大きさを第１隔壁１６０よりも大きくしてある。このような構成からなる隔壁の内部に液滴塗出装置より有機機能材料を塗出し乾燥すると、図のような三様の機能薄膜層１４０が得られる。また、機能薄膜層１４０および隔壁の上部全体には、共通電極１５４が被覆してある。

図８（ａ）の場合、画素電極高さと第１隔壁高さに差があるため、画素電極１４１周辺にこの段差の影響が残ってしまう。しかし、画素電極１４１と第１隔壁１６０の間に隙間１６２を設けたので、この部分で有機機能膜１４０の乾燥時における膜厚変化を吸収することができる。従って、第１の実施形態変形例のところで述べたほどの膜厚段差は生じない。

次に、図８（ｂ）では、第１隔壁１６０の高さに対して画素電極１４１の高さを同一とした。しかも画素電極１４１と第１隔壁１６０の間に隙間１６２を設けたので、この部分で有機機能膜１４０の塗布・乾燥時における膜厚変化を吸収することができる。従って、画素電極１４１上では均一な有機機能層１４０を得ることができる。

図８（ｃ）は、画素電極１４１の厚みを第１隔壁１６０より厚くした。この場合の有機機能薄膜の乾燥時の膜厚変化は、第１隔壁１６０の上、および画素電極１４１と第１隔壁１６０の隙間１６２によって電極外に追いやることができる。その結果、画素電極１４１上の膜厚は均一に保てる。

以上述べたように本発明の実施に当たっては、画素電極１４１の厚みを第１隔壁１６０の高さと同等とすることが最適であるが、これよりも薄くて厚くても良い。また、第１の実施形態、および、その変形例で説明したような第１隔壁１６０に接して画素電極１４１を形成する必要もないので、製造技術上のマージンも取りやすく実際的な方法となる。なお、本実施例の製造方法については、第１の実施形態にならい作製を行えばよいので、ここでは説明を割愛する。本実施形態は、設計上および製造上のより大きなマージンを与えるものとなる。

（第３の実施形態）
図９は、第３の実施形態を示した図である。本実施形態は、第１隔壁１６０の内部に全有機機能層１４０を形成するものである。従って、第１隔壁の高さは画素電極１４１と有機機能層１４０を内包出来るだけの高さが必要であり、塗布された液滴に対し親液性の効果を利用する場所は隔壁の側面１６３となる。隔壁の高さを得る方法には、第１隔壁の材料そのものを厚くする方法と、第１隔壁内部に凸状の層（図の点線）を形成した後、親液性の酸化シリコンなどで被覆する方法がある。後者は、画素電極形成時に同一材料である導電材料を用いて凸部を作れば、簡単に所望の高さが得られる。

次に第２隔壁１５０は、第１隔壁１６０の側面１６３と開口部１５１が一致するように第１隔壁１６０の上に設ける。このようにするとインクジェットにより塗布された液滴が第２隔壁まで広がっても、第２隔壁の撥液性によって液滴は弾かれ、親液性の第１隔壁内に納まるようになる。また、この液滴が乾燥する際には、膜厚の厚くなる機能薄膜の周辺部は画素電極１４１と第１隔壁１６０の隙間１６２の領域に入っているので、電極上の膜厚均一性が失われることはない。

以上述べたように本実施形態は、画素電極上の有機機能層において均一の膜厚を得ることができる。その結果、画素内で輝度ムラのない発光特性に優れた表示が得られる。

（第４の実施形態）
図１０は、本発明の第４の実施形態を示した図である。本実施形態では、画素電極１４１の下部に親液性の第１隔壁１６０を全面形成し、その上に画素電極１４１を設置する構成になっている。そのためドレイン電極からの電気的な接続を取るためにコンタクトホール２４５ａを第２層間絶縁膜２４０のみならず第１隔壁１６０の層にも貫通させ、画素電極１４１との導通を取っている。また第２隔壁１５０は、画素電極１４１の外側に隙間１６２を設けて第１隔壁１６０上に設置する。このようにすると、親液性の第１隔壁１６０の表面が隙間１６２で露出するので、電極上のみならず隙間部分にも有機機能材料の液滴が充分に拡がることが出来る。その結果、有機機能層１４０の膜厚不均一箇所は電極外に追いやられ、膜厚均一性の良い発光素子を得ることができる。

本実施形態の製造方法は、第２層間絶縁膜２４０を形成した後、さらに酸化シリコン等の親液性の材料で全面成膜し、この２層に同時にコンタクトホール２４５ａを貫通させる。その後、画素電極となる導電材料を再び全面成膜し、各画素電極を形成するパターニングを行う。また、第２隔壁１５０は、出来上がった画素電極１４１の周囲に、有機材料によってパターン形成すればよい。このようにして隔壁の形成された各画素には、インクジェット法により有機機能材料が液滴として塗布され、その後乾燥によって有機機能層１４０が形成される。次に、この有機機能層１４０および隔壁を含む全面を、対向電極１５４で被覆すれば有機ＥＬ装置が完成する。このように、本実施形態は製造工程上、素直な進行ができる構成を有するため、効率的な工程によって所望の目的を達成できることが特長である。

また、前段落で説明した第２層間絶縁膜２４０と、第１隔壁１６０の材料が同一である場合には、例えば両者が酸化シリコンである場合には、両者を２度の工程に分ける必要性は全く無い。即ち、第２層間絶縁膜２４０を第１隔壁１６０と兼用することが出来る。この際には、工程の短縮と低コスト化が同時に図れる。

（第５の実施形態）
図１１は、本発明の第５の実施形態である。本実施形態は前述の第４の実施形態を簡略化したものであり、隔壁を１層構造とした。すなわち、図１１のように画素電極１４１と隙間１６２を確保したした上で撥液性の隔壁１５０を設ける。隔壁１５０は有機樹脂を用いてパターン形成後、撥液処理をしてもよいし、最初からフッ素系の樹脂を用い撥液性の隔壁にしても良い。次に、この隔壁１５０内に有機機能層１４０を形成し、その上を対向電極１５４によって被覆する。

本実施形態においても、画素電極１４１と隔壁１５０の間に、製造上の膜厚不均一性を抑圧する隙間領域１６２を設けたので、電極上は膜厚均一性の良い有機機能層が得られる。

（電子機器）
図１２は、本発明に係る電子機器の一例を示す斜視図である。
図１２に示す映像モニタ１２００は、先の実施形態の有機ＥＬ装置７０を備えた表示部１２０１と、筐体１２０２と、スピーカ１２０３等を備えて構成されている。この映像モニタ１２００は、先の有機ＥＬ装置７０により高画質でムラの少ない表示が可能である。

上記実施の形態の有機ＥＬ装置は、上記映像モニタに限らず、電子ブック、パーソナルコンピュータ、デジタルスチルカメラ、ビューファインダ型あるいはモニタ直視型のビデオレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末、タッチパネルを備えた機器等々の画像表示手段として好適に用いることができ、いずれの電子機器においても、ムラのない均一な表示を得ることができる。

また、本発明に係る電気光学装置、電子機器は画像を表示するための装置に限られない。例えば、有機ＥＬ、ＬＥＤ、またはフィールドエミッション素子（ＦＥＤ）を用いた映像形成装置や、電子写真装置の光学エンジン部分にも本装置が適用され得る。この種の装置においては、画像データに応じた光が感光ドラムなどの感光体に照射され、これにより形成された潜像にトナーが吸着される。そして、このトナーが用紙などの記録材に転写される。

また本発明に係る電気光学装置は、画像データに応じた光を感光ドラムなどの感光体に照射するための装置にも適用され得る。すなわち、この場合の電気光学装置は、各々が感光体に光を照射する発光素子（電気光学素子）と、各発光素子を個別に駆動する駆動回路とを備える。より望ましい態様において、Ａ４サイズやＡ３サイズといった各種の記録材の幅に合わせてライン露光が可能な構成が採用される。本発明に係る電気光学装置によれば、高性能で薄型の印刷装置や複合機が実現される。

図１３は、本発明に係る電気光学装置を感光体に光を照射するための装置に適用したときの、電子写真装置の光学エンジン部分を示す概略構成図である。この図において、１は画像データを出力する装置、２は本発明に係る電気光学装置を用いたラインヘッド、３は集束性ロッドレンズアレイ、４は感光ドラム、５は帯電器、６は現像器、７は転写器、８は用紙である。

電子写真装置の印刷は、以下の工程で行なわれる。まず、感光ドラム４（あるいはベルト）上に形成された感光体の表面を、帯電器５によって一様に帯電させる（帯電）。そして、帯電させた感光ドラム４上に画像パターンに応じた光を、ラインヘッド２から照射すると、光の当たった部分が除電され、感光ドラム４上に静電荷による潜像が書き込まれる（露光）。次に、感光ドラム４上に静電荷を帯びたトナーと呼ばれる着色微粒子を現像器６によって散布することによって、静電荷による潜像をトナーによる画像に顕在化する（現像）。次いで、この感光ドラム４上に用紙８を押し当てて、例えば電界を印加してトナーを用紙８に転写し（転写）、そして、転写器７で、例えば熱を与える等の手段でトナーを用紙８に融着させる（定着）。転写後の感光ドラム４表面から、例えば交流電圧や全面光照射を加えることによって電荷を消す（除電）。そして、転写後に残ったトナーを取り除く（クリーニング）。以後これを繰り返す。

以上、述べたように本発明による電気光学装置、及び、それを用いた電子機器は多種多様な用途に適用されるものとなる。

第１実施形態に係る有機ＥＬ装置の回路構成図。 同、平面構成図。 図２のＡ−Ａ線に沿う断面構成図。 第１実施形態に係る有機ＥＬ装置の製造工程を示す断面構成図。 第１実施形態に係る有機ＥＬ装置の製造工程を示す断面構成図。 第１実施形態に係る有機ＥＬ装置の製造工程を示す断面構成図。 第１実施形態の変形例に係る有機ＥＬ装置の主要部を示す断面構成図。 第２実施形態に係る有機ＥＬ装置の主要部を示す断面構成図。 第３実施形態に係る有機ＥＬ装置の主要部を示す断面構成図。 第４実施形態に係る有機ＥＬ装置の主要部を示す断面構成図。 第５実施形態に係る有機ＥＬ装置の主要部を示す断面構成図。 電子機器の一例を示す斜視構成図。 他の電子機器の一例を示す構成図。

符号の説明

２０…液滴吐出ヘッド、７０…有機ＥＬ装置（電気光学装置）、７１…画素、１１４ａ，１１４ｂ…液体材料、１４０…有機機能層、１４１…画素電極（下部電極）、１４２…スイッチング用ＴＦＴ、１４３…駆動用ＴＦＴ、１５０…第２隔壁、１５４…共通電極（上部電極）、１６０…第１隔壁、２００…発光素子、２３０…第１層間絶縁膜、２４０…第２層間絶縁膜、２４５ａ…コンタクトホール、Ｐ…基板。

Claims (8)

1. 基板上に形成された隔壁によって囲まれた区画領域内に設けられた発光素子を備えた電気光学装置において、
   前記発光素子の下部電極を形成する部材平坦面の大きさが、前記隔壁の開口の大きさと同一か、それより小さいことを特徴とする電気光学装置。
2. 前記下部電極が、前記第１隔壁と接していることを特徴とする請求項１に記載の電気光学装置。
3. 前記下部電極と前記第１隔壁との間に隙間を設けることを特徴とする請求項１に記載の電気光学装置。
4. 前記第１隔壁と第２隔壁の開口の大きさを同一とし、かつ当該第１隔壁の高さを前記下部電極の厚さより高くしたことを特徴とする請求項３に記載の電気光学装置。
5. 前記下部電極を前記第１隔壁上に設け、当該下部電極と前記第２隔壁の間に隙間を設けることによって前記第１隔壁の一部を露出させると共に、当該第１隔壁に開けられたコンタクトホールを介して前記下部電極と駆動回路の電気的導通を取ることを特徴とする請求項１に記載の電気光学装置。
6. 層間絶縁膜上に形成された前記下部電極と、前記層間絶縁膜が前記第１隔壁を兼用することを特徴とする請求項５に記載の電気光学装置。
7. 前記第１隔壁が省略され、かつ前記下部電極と前記第２隔壁の間に隙間を設けたことを特徴とする請求項１に記載の電気光学装置。
8. 請求項１から７のいずれか１項に記載の電気光学装置を備えたことを特徴とする電子機器。
   

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