JP2007005056A - 有機ｅｌ装置、及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 機能層膜厚のばらつきに起因する色むら、輝度むら等の発生を抑制できる有機ＥＬ装置及びその製造方法を提供する。
【解決手段】 基板１０２上に、画素電極１０８を形成する工程と、画素電極１０８が形成された基板１０２上に、画素電極１０８を囲む、上面の少なくとも一部が撥液性を有し、側面が親液性を有する隔壁１０を形成する工程と、隔壁１０で囲まれた画素電極１０８上に、液体材料を滴下し溶媒を除去することにより、少なくとも発光層１２４を含む機能層１２６を形成する工程と、機能層１２６が形成された基板１０２上に陰極層１２８を形成する工程と、を含む。それにより機能層膜厚のばらつきを起こしにくくし、色むら、輝度むら等の発生を抑制できる。
【選択図】 図１４

Description

本発明は、有機ＥＬ装置、及びその製造方法に関する。

近年、ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）装置は、液晶ディスプレイに代わる自発光型ディスプレイとして様々な表示装置に応用されている。また、プリンタヘッドの光源として開発が進められている。有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）装置は、一般に、個別に制御可能な電極（以下、画素電極と称する。）と、それに対向する全画素間で共通電位となる電極（以下、陰極と称する。）と、上記２つの電極間に狭持される、少なくとも有機ＥＬ層（以下、発光層と称する。）を含む固体薄膜層（以下、機能層と称する。）等で構成されている。

表示装置においては、電極間に電圧が印加され、上記機能層に電流が流れると、上記発光層が発光して、有機ＥＬ装置の表示領域に文字や画像等が表示されることになる。有機ＥＬ装置は、使用する有機ＥＬ層を構成する材料により、低分子型と高分子型に大別される。例えば高分子型有機ＥＬ装置の製造工程における機能層の形成方法として、表面が撥液性の有機材料からなる隔壁で囲まれた画素電極上に、上記機能層を構成する材料を溶媒に溶解または分散した液体材料（以下、液材と称する。）をインクジェット装置で滴下し、その後、乾燥工程で溶媒を除去する方法（以下、インクジェット法と称する。）が提案されている。隔壁表面を撥液性とするのは、滴下された液材が隣接する画素電極上へ流出するのを防止するためである。インクジェット法は、薄膜形成とパターニングを同時にできるため工程が短縮できること、画素電極上に直接液材を供給するため材料の無駄が少ないこと、等の利点がある。

しかし、表面の全てが撥液性の隔壁で囲まれた画素電極上に、インクジェット法で機能層を形成する場合、画素電極上のみが親液性のため、隔壁と画素電極が接する部分にて機能層の膜厚が極端に薄くなり、機能層両面に接する電極間のショートを引き起こすことがあり得る。そこで、上記のショートを回避するために、例えば特許文献１では、ＣＦ₄プラズマによる処理で撥液性を付加された有機材料隔壁と、画素電極との間にシリコン酸化膜を挟み、撥液性を付与された有機材料隔壁と画素電極が接する部分をなくした構造の有機ＥＬ装置が提示されている。シリコン酸化膜は親液性を有するため、画素電極上で機能層が極端に薄くなる部分がなくなり、上述した機能層両面の電極間のショートを防止できる。

特開平２００１―２９１５８３号公報

しかし、上記構造の隔壁で囲まれた画素電極上に、インクジェット法により機能層を形成すると、機能層の膜厚が一画素内でばらつく、つまり膜厚均一性が悪化することがあり得ることが判明してきた。そして、その原因は、隔壁の撥液性を有する有機材料部分と親液性を有するシリコン酸化膜との境界領域が、滴下後の乾燥から硬化に至る間、特に乾燥が進み硬化直前に至る段階の液材の表面状態に悪影響を及ぼしているからだということが、経験的に判明してきた。上記の機能層膜厚のばらつきは、機能層中の電流密度のばらつき等による色むら、輝度むら等の原因となり得る。

よって本発明は、機能層膜厚のばらつきの少ない有機ＥＬ装置、及びその製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明による有機ＥＬ装置の製造方法は、基板上に画素電極を形成する工程と、上記画素電極を囲むように、表面の少なくとも一部が撥液性を有し、かつ、上記表面の他の一部が親液性を有する隔壁を形成する工程と、上記画素電極上に液体材料を滴下し乾燥させることにより、少なくとも発光層を含む機能層を形成する工程と、上記機能層が形成された上記基板上に陰極層を形成する工程と、を含む。

かかる製造方法によれば、上記隔壁の親液性を有する側面により上記機能層の膜厚のばらつきの発生を抑制しつつ、上記隔壁の上面の撥液性の部分により滴下された液材が隣接する画素電極上に流出することを回避できる。

好ましくは、上記隔壁を形成する工程が、上記基板上の全面に有機材料層を形成し、上記有機材料層をパターニングすることにより行われる工程を含む。

有機材料は、本来の性質が親液性である一方で、フッ素系のプラズマ処理により表面を撥液性にできるので、かかる製造方法によれば、上面が撥液性を有し側面が親液性を有する隔壁を容易に形成できる。

好ましくは、上記隔壁を形成する工程が、上記有機材料層をパターニングする前に、上記有機材料層表面に、撥液性がより高くなるような条件下でのプラズマ処理を施すことにより行われる工程を含む。

かかる製造方法によれば、有機材料のみで形成されながら、上面が撥液性を有する一方、機能層と接する側面は親液性を有する隔壁を形成できるので、上記隔壁の構成を複雑化させずに、上記機能層の膜厚のばらつきの発生を抑制できる。

好ましくは、上記隔壁を形成する工程が、上記有機材料層をパターニングして上記隔壁を形成した後に、上記隔壁の上面の少なくとも一部に撥液性がより高くなるような条件下でのプラズマ処理を施すことにより行われる工程を含む。

かかる製造方法によれば、有機材料のみで形成された隔壁の上面のみに撥液性を付与することができる一方、上記機能層と接する隔壁の側面の親液性は保てるので、上記隔壁の構成を複雑化させずに、上記機能層の膜厚のばらつきの発生を抑制できる。

好ましくは、上記隔壁形成後、上記機能層を形成する前に、上記基板上に酸素プラズマ処理を施す工程を含む。

酸素プラズマはパターニング時に生じた有機系の残渣を除去できるので、かかる製造方法によれば、上記隔壁の側面、及び上記画素電極の表面をより一層親液性とすることができ、上記機能層の膜厚のばらつきの発生をより一層抑制できる。

また、上記目的を達成するために、本発明による有機ＥＬ装置の製造方法は、基板上に画素電極を形成する工程と、上記画素電極の周囲に、少なくとも有機材料で構成される最上層と、無機材料で構成される最下層とを含む複数の層からなる隔壁を形成する工程と、上記有機材料層の表面の一部または全体が撥液性になるような処理を施す工程と、上記画素電極上に、液体材料を滴下し乾燥させることにより、少なくとも発光層を含む機能層を形成する工程と、上記機能層が形成された上記基板上に陰極層を形成する工程と、を含み、上記無機材料層の膜厚を、上記機能層の膜厚よりも厚く形成することを特徴とする。

かかる製造方法によれば、上記機能層が、上記隔壁の撥液性を有する部分と接触する部分をなくすことができ、隔壁の撥液性を有する部分と親液性を有する部分との境界領域に起因する、上記機能層の膜厚ばらつきの発生を抑制できる。

好ましくは、上記無機材料層を、滴下直後の上記液体材料の液面高さよりも厚く形成する。

かかる製造方法によれば、上記機能層の乾燥中においても、上記隔壁のうち表面が撥液性の部分と接触することがなくなり、上記機能層の膜厚ばらつきの発生を、より一層抑制することができる。

好ましくは、上記無機材料層の膜厚を、上記有機材料層の膜厚よりも厚く形成する。

かかる製造方法によれば、上記隔壁の高さを必要以上に高くすることがなくなり、上記機能層形成後の基板表面の段差を低減できるため、上記機能層の上に形成する上記陰極層のつきまわりを向上できる。

好ましくは、上記複数の層を一括してパターニングすることにより、上記隔壁を形成する。

かかる製造方法によれば、多層構造の隔壁を有する有機ＥＬ装置の製造工程を簡略化でき、製造コストを削減できる。

好ましくは、上記複数の層からなる隔壁の形成が、少なくとも１層を、その上の層が形成される前にパターニングすることにより行われる。

かかる製造方法によれば、上記隔壁の上層のパターン寸法を、それより下層のパターン寸法に比較して小さくでき、上記隔壁の側面形状がオーバーハングすることを回避できる。その結果、上記機能層の上に形成する上記陰極層のつきまわりを向上できる。

好ましくは、上記隔壁の形成後、上記機能層を形成する前に、上記基板全面に酸素プラズマ処理を施す。

かかる製造方法によれば、上記機能層と接することになる上記無機材料層の側面部分、及び上記画素電極の表面が親液性となり、上記機能層の膜厚のばらつきをより一層抑制できる。

また、上記目的を達成するために本発明による有機ＥＬ装置は、基板上に配置された画素電極と、上記画素電極の周囲を囲む隔壁と、少なくとも発光層を含む機能層と、上記機能層を介して上記画素電極に対向する対向電極と、を有しており、上記隔壁の表面の少なくとも一部が撥液性表面を有し、上記隔壁の表面の少なくとも上記機能層と接している部分が、親液性表面を有している。

かかる構成により、機能層形成時において、上記隔壁の上面の撥液性表面を有する部分により液材が隣接する画素電極上へ流出することを防止しつつ、上記隔壁の側面の親液性表面を有する部分により上記機能層の膜厚のばらつきの発生を抑制でき、膜厚のばらつきに起因する色むらを抑制できる。

好ましくは、上記隔壁が、少なくとも最上層と最下層を含む複数の層で形成されている。

かかる構成により、上記隔壁を例えば、有機材料からなる層と無機材料からなる層のように、異なる材料で形成できる。そして有機材料は、プラズマ処理により表面を撥液性にできる一方、本来の性質は親液性なので、上記機能層の形成時における、液材の隣接する画素電極上への流出の防止と、上記機能層の膜厚のばらつきの発生を抑制することを両立できる。

また、上記目的を達成するために、本発明による有機ＥＬ装置は、基板上に配置された画素電極と、上記画素電極の周囲を囲む隔壁と、少なくとも発光層を含む機能層と、上記機能層を介して上記画素電極に対向する対向電極と、を有しており、上記最上層の表面は撥液性を有し、上記最下層の表面は親液性を有し、上記最下層の膜厚が上記機能層の膜厚よりも厚くなっている。

かかる構成により、上記機能層は、表面が親液性である上記隔壁の最下層にのみ接触することになる。したがって、表面が撥液性である上記隔壁の最上層により、液材が隣接する画素電極上へ流出することを防止しつつ、上記機能層が撥液性を有する最上層に触れることがなくなるため、上記機能層の膜厚のばらつきの発生を抑制できる。

（発明の概要）
図１〜図５は本発明の概要を示す、完成前の有機ＥＬ装置の断面図であり、画素電極、及び機能層等を図示したものである。基板１０２上に、ゲート電極１０３で制御されるＴＦＴ１０４が形成されており、さらに、層間絶縁膜としてのシリコン酸化膜１０５の所定の位置に形成されたコンタクトホール１０６を介して、ＴＦＴ１０４と導通する画素電極１０８が形成されている。

図１は撥液処理された部分１１を上面に有する、有機材料のみの単層で形成された隔壁１０と、当該隔壁内に形成された機能層を示したものである。上述した隔壁中の有機材料部分とシリコン酸化膜部分との境界領域が存在しないため、膜厚均一性の良好な機能層が得られる。

図２は、有機材料からなる隔壁上部３０６と、無機材料からなる隔壁下部３０４とで形成された２層隔壁３０を有する有機ＥＬ装置である。隔壁上部３０６は上面だけでなく、側面も撥液処理されている。そして、機能層材料（液材）が滴下された直後の態様を破線で、乾燥・硬化により固体となったときの態様を実線で示している。このように、インクジェット法による薄膜形成では液体から固体への移行時に材料の体積が大きく変化するので、上述した境界の影響を回避するためには、隔壁のうち、親液性の部分が多い方が好ましい。したがって、２層の隔壁でも隔壁上部３０６の側面（の少なくとも一部）を親液性にすることも考えられる。

図３〜図５は、図２に示した有機ＥＬ装置と同様の、２層隔壁３０を有する有機ＥＬ装置であって、隔壁上部３０６の表面で撥液処理された部分１１が占める割合を変化させたものである。図３に示すように、隔壁上部３０６の表面が全て撥液処理されていると、機能層を隔壁下部３０４より厚く形成することはできない。図４に示すように、隔壁上部３０６の側面の（上面から連続する）一部が撥液処理されていればその分機能層を厚く形成でき、さらに図５に示すように、隔壁上部３０６の側面の全域が親液性としてその分機能層を厚くすることもできる。

しかし、乾燥・硬化中、すなわち液体時の機能層材料が、できる限り上記境界領域に接しない方が良いならば、隔壁上部３０６の側面を親液性とするよりも、隔壁下部３０４の厚さを増加させる方が好ましい。したがって、機能層の均一性（表面形状）の観点からは、側面が親液性で上面が撥液処理された単一材料の隔壁か、有機材料の隔壁上部と、少なくとも硬化後の機能層膜厚よりも厚い無機材料からなる隔壁下部３０４とからなる２層構造の隔壁が好ましいと言える。本発明はこのような観点に基づき、膜厚均一性が向上した、すなわち良好な表面形状の機能層を有する有機ＥＬ装置を提供するものである。

なお、以下に述べる第１〜第５の各実施形態では、基板の裏面（ＴＦＴ、画素電極等が形成されていない方の面）から光を取り出す、いわゆるボトムエミッション方式の有機ＥＬ装置を例にして説明しているが、本発明はこれに限られるものではなく、例えば上記基板の表面（ＴＦＴ、画素電極等が形成されている方の面）から光を取り出す、いわゆるトップエミッション方式の有機ＥＬ装置にも同様に適用できる。また、本実施形態では、正孔注入層と発光層の２層を含む機能層を用いた例に沿って説明したが、他の層を含んでいても良い。

（第１の実施形態）
図６〜図１４に、本発明にかかる有機ＥＬ装置の製造方法の第１の実施形態を示す。まず、図６に示すように、透明基板（以下、基板と称する。）１０２上に、ゲート電極１０３を含むスイッチング素子としての薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴと称する。）１０４を形成し、その上面に（基板全面に）層間絶縁膜としてのシリコン酸化膜１０５を形成する。そして、ＴＦＴ１０４上の所定の位置に、シリコン酸化膜１０５を選択的に除去してコンタクトホール１０６を形成し、コンタクトホール１０６を介してＴＦＴ１０４と導通する画素電極１０８をＩＴＯ（酸化インジウム・スズ合金）で形成する。さらに基板全面に有機材料層としてポリイミド膜１１０を形成する。

次に、図７に示すように、基板１０２の全面に形成されたポリイミド膜１１０をＣＦ₄プラズマＡでプラズマ処理する。上記処理により、ポリイミド膜１１０の上面部分１１１にフッ素原子が入り込み、ポリイミドに含有されている炭素原子と反応し、（表面が）撥液性となる。プラズマ処理に用いるガスはＣＦ₄に限定されず、他のフッ素を含んだガス、例えばＳＦ₆、ＣＨＦ₃等を用いてもよい。

次に、図８に示すように、画素電極１０８上のポリイミド膜１１０を、フォトリソグラフィ−により選択的に除去し、画素電極１０８を露出させる。ここで、実際には、画素電極１０８の外周部分で、画素電極１０８とポリイミド膜１１０とが若干重なる部分が生じるように除去する。そうすると、画素電極１０８は、ポリイミド膜１１０をパターニングして形成された隔壁１０で囲まれた形状となる。そして前工程でポリイミド膜の上面部分１１１に撥液処理が施されており、その後、フォトリソグラフィ−により隔壁状としたので、隔壁１０は（ポリイミド膜の上面部分１１１がパターニングされた）隔壁上面１２のみが撥液性で、隔壁側面１４はポリイミド本来の性質（親液性）を保ったままとなる。

なお、（第１〜第５のすべての実施形態に共通することだが）ポリイミド膜１１０を、感光性のポリイミドで形成してもよい。フォトレジストの塗布工程、及び除去工程を省略できるからである。

次に、図９に示すように、基板１０２全面に酸素プラズマＢでプラズマ処理を行い、ポリイミド膜１１０のパターニング時に、基板１０２上、特に画素電極１０８上に残されていた有機系の残渣を除去する。酸素プラズマ処理の結果、画素電極１０８上が本来の性質（親液性）を取り戻す。

ここで、隔壁の上面１２は、上記ＣＦ₄プラズマ処理によりテフロン（登録商標）等の安定した物質となっているため、条件を最適化することにより前記酸素プラズマ処理を経ても撥液性を保つことができる。

次に、図１０に示すように、インクジェット装置のノズル１２０から画素電極１０８上に、正孔注入層を構成する材料を溶媒に溶解または分散させて得られる液材Ｃを滴下する。正孔注入層を構成する材料には、例えばポリチオフェン誘導体やポリアニリン誘導体を用いる。ここで、インクジェット装置のノズル１２０は、液材Ｃが、図示するように画素電極１０８の中央に滴下されるように調整されているが、多少のずれを生じることもある。また液材Ｃが真下に滴下されるとは限らない。しかし上記等の理由により、液材Ｃが仮に隔壁１０にかかっても隔壁上面１２は撥液性を有しているので、画素間の中間線を越えて滴下されたのではない限り、液材Ｃは所定の画素電極１０８上に流入する。

また、隔壁１０と画素電極１０８とで形成される窪みの容積を滴下された液材Ｃの容積が越えても、上述したように隔壁上面１２は撥液性を有しているため、滴下された液材Ｃは表面張力で盛り上がり、隣接する画素上には流出しない。

次に、図１１に示すように、乾燥・硬化工程により溶媒を除去して、画素電極１０８上に正孔注入層１２２を形成する。

次に、図１２に示すように、インクジェット装置のノズル１２０から画素電極１０８上（正孔注入層１２２上）に、有機ＥＬ層を構成する材料を溶媒に溶解または分散させて得られる液材Ｄを滴下する。隔壁上面１２は撥液性を有しているため、液材Ｄが隣接する画素上へ流出することを回避できる点は上述した液材Ｃの場合と同様である。

次に、図１３に示すように、乾燥・硬化工程により溶媒を除去して、画素電極１０８上に発光層１２４を形成する。正孔注入層１２２と発光層１２４とにより機能層１２６が形成される。

なお、本発明に係る実施形態の全てに共通することであるが、図１０、図１２の液材滴下工程と、図１１、図１３の乾燥・硬化工程の組み合わせは、上記の２回に限定されるものではない。機能層１２６には他に電子輸送層等も含まれることがあり得るからである。

最後に、図１４に示すように、基板１０２全面に陰極層１２８を形成する。基板１０２の裏側から光を取り出す、いわゆるボトムエミッション方式の場合には、光反射性を備えた金属膜（アルミニウム、アルミニウム合金、銀、または銀合金）からなる単一又は複数の層で形成する。一方、基板１０２の表側から光を取り出す、いわゆるトップエミッション方式の場合には、前記陰極層は光透過性を有する導電膜であるＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、或いはＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）等で形成される。そして、その後の若干の周知工程を経て、有機ＥＬ装置を完成させる。

上述したように、機能層の作成過程において、有機ＥＬ層を構成する材料等を含む液材と撥液性表面の隔壁が接触していると、その影響が画素電極中央まで及び、乾燥・硬化後の機能層の膜厚にばらつきが生じ、断面が波打ったような形状となり得る。しかし、上記製造方法の実施により、隔壁上面１２の撥液性を保ちつつ、隔壁側面１４を親液性にできるため、機能層１２６の膜厚のばらつきを抑制できる。さらに、液材Ｃ、Ｄが親液性の隔壁側面１４に引き付けられた状態で乾燥・硬化工程を行うため、形成された機能層１２６は周辺部で厚く、中央部で薄くなる傾向を有することになる。そのため、インクジェット法を用いて液材Ｃ、Ｄを滴下し、乾燥・硬化により機能層１２６を形成しても、機能層１２６中、特に発光層中の電流密度のばらつきによる、色むらの発生や寿命の低下が抑制された有機ＥＬ装置を得ることができる。

（第２の実施形態）
図１５〜図１８に、本発明に係る有機ＥＬ装置の製造方法の第２の実施形態を示す。なお、各図において図６〜図１４と共通する構成要素には同一の符号を付している。

まず、図１５に示すように、第１の実施形態と同様に基板１０２上に、ゲート電極１０３を含むスイッチング素子としてのＴＦＴ１０４、コンタクトホール１０６、画素電極１０８等を形成後、有機材料層としてのポリイミド膜１１０を形成する。

次に、図１６に示すように、画素電極１０８上の、ポリイミド膜１１０を、フォトリソグラフィーで選択的に除去し、画素電極１０８を露出させるとともに、残された部分で隔壁１０を形成する。その際、第１の実施形態と同様に、画素電極１０８の外周部分で、画素電極１０８とポリイミド膜１１０とが、若干重なる部分が生じるように除去する。また、ポリイミド膜１１０は感光性ポリイミドで形成するのが好ましい点も、第１の実施形態と同様である。

上記工程により、画素電極１０８は、ポリイミドからなる隔壁１０で囲まれた形状となる。すなわち、側面がポリイミドの隔壁１０で、底面が画素電極１０８である窪みが形成される。

次に、図１７に示すように、隔壁の部分が打ち抜かれた、選択プラズマ用マスク２０を基板１０２上に重ねる。そして上記第１の実施形態と同様に、ＣＦ₄等の、フッ素原子を含んだガスによるプラズマＡでプラズマ処理を行う。選択プラズマ用マスク２０により、隔壁側面１４には、プラズマＡが到達しない。

この処理により、図１８に示すように、マスクで覆われていなかった部分２２（隔壁１０の上面の少なくとも一部）のみが撥液性となる。一方、その他の部分、すなわち主として隔壁の側面１４（及び、画素電極１０８上面）はフッ化処理されず、元の性質を保ったままである。なお、プラズマ処理に用いるガスはＣＦ₄に限定されず、他のフッ素を含んだガス、例えばＳＦ₆、ＣＨＦ₃等を用いてもよい。

この後は、第１の実施形態と同様に、基板全面に酸素プラズマでプラズマ処理を行う。隔壁１０のマスクで覆われていなかった部分２２の撥液性を保ったまま、隔壁側面１４、及び画素電極１０８上の有機系の残渣を除去できる。

したがって、上述した工程までで、基板１０２上にマトリクス状に配置された、表面が親液性の画素電極１０８と、その周囲を囲む、上面の少なくとも一部が撥液性を有し側面が親液性を有する隔壁１０を形成できる。

この後さらに、図１０乃至１４と同一の工程により、画素電極１０８上に、正孔注入層１２２と発光層１２４とからなる機能層１２６を形成し、基板全面に陰極層１２８を形成して、さらに若干の周知工程を加えて、有機ＥＬ装置を完成させる。

隔壁上面１２の少なくとも一部は撥液性を有しているため、滴下される液材Ｃ、及びＤの隣接する画素上への流出を避けられる点は、第１の実施形態と同様である。

第１の実施形態と同様に、本実施形態でも単一材料（ポリイミド膜１１０）で形成されながら、上面１２の少なくとも一部が撥液性を有し、側面１４が親液性を有する隔壁１０を得られる。そして、滴下された液材が隣接する画素へ流出することは、撥液性を有する隔壁上面で防止できる一方、乾燥・硬化後の機能層は、表面が親液性を有する隔壁側面と画素電極とにのみ接していることになる。そのため、インクジェット法により液材を滴下し、乾燥・硬化により機能層１２６を形成しても、機能層１２６の膜厚のばらつきの発生を抑制できる。この結果、上記ばらつきに起因する色むら、輝度むらや寿命の低下等が抑制された有機ＥＬ装置を得ることができる。

（第３の実施形態）
図１９〜図２９に、本発明に係る有機ＥＬ装置の製造方法の、第３の実施形態を示す。各図において、図６〜図１４と共通する構成要素には同一の符号を付している。

まず、図１９に示すように、基板１０２上に、ゲート電極１０３を含むスイッチング素子としてのＴＦＴ１０４を形成し、その上面に（基板全面に）、層間絶縁膜としてのシリコン酸化膜１０５を形成する。そして、ＴＦＴ１０４上の所定の位置にコンタクトホール１０６を形成し、コンタクトホール１０６を介してＴＦＴ１０４と導通する画素電極１０８を形成する。画素電極１０８は透明性と導電性が必要なため、ＩＴＯを用いている。さらに基板全面に無機材料層として、第２のシリコン酸化膜３０２を形成する。

ここで、第２のシリコン酸化膜３０２の膜厚は、この後の工程で画素電極１０８上に形成される機能層１２６（図２８参照）の膜厚よりも厚くなるよう形成する。第２のシリコン酸化膜３０２は、機能層を構成する材料を含有する液材に対し親液性なので、形成（硬化）後の機能層１２６はエッジ部が若干厚めになる。したがって、その分も考慮して、第２のシリコン酸化膜３０２の膜厚を充分厚くする。

次に、図２０に示すように、第２のシリコン酸化膜３０２をフォトリソグラフィーによりパターニングし、画素電極１０８を囲む隔壁下部３０４を形成する。

次に、図２１に示すように、基板全面に有機材料層としてのポリイミド膜１１０を形成する。

ここで、ポリイミド膜１１０の膜厚は、第２のシリコン酸化膜の膜厚より薄くなるように形成することが好ましい。ポリイミド膜１１０を形成する目的は、後述する隔壁上部３０６の表面を撥液性として、滴下された液材の、隣接する画素上への流出を防ぐことにあり、高さはそれほど必要ではないからである。また、ポリイミド膜１１０の膜厚を必要以上に厚くすることは、隔壁による基板表面の段差を増加させ、後述する陰極層１２８のつきまわりを低下させ得るからである。

次に、図２２に示すように、ポリイミド膜１１０をフォトリソグラフィーによりパターニングし、画素電極１０８を囲む隔壁上部３０６を形成する。隔壁下部３０４と隔壁上部３０６とにより、画素電極１０８を囲む２つの層からなる隔壁（以下、２層隔壁と称する。）３０が形成される。

ここで、上記パターニングは、残されるポリイミド膜１１０すなわち隔壁上部３０６の幅が、その下の、パターニング後の第２のシリコン酸化膜３０２、すなわち隔壁下部３０４の幅よりも若干狭くなるように実施する。フォトリソグラフィーの合わせずれを考慮して、第２のシリコン酸化膜３０２をパターニングして得られた隔壁下部３０４の側面に、ポリイミド膜１１０を残留させないためである。

次に、図２３、図２４に示すように基板全面に、酸素プラズマＢによるプラズマ処理と、ＣＦ₄プラズマＡによるプラズマ処理を連続的に行なう。酸素プラズマＢにより、画素電極１０８の表面、及び隔壁下部３０４、すなわち第２のシリコン酸化膜３０２で形成された部分の、有機系の残渣が除去される。そして、ＣＦ₄プラズマＡにより、隔壁上部３０６、すなわちポリイミド膜１１０で形成された部分の表面が撥液性になる。なお、上記ＣＦ₄を用いるプラズマ処理は、他のフッ素原子を含んだガス、例えばＳＦ₆、ＣＨＦ₃等を用いてもよい。

次に、図２５に示すように、周囲を２層隔壁３０で囲まれた画素電極１０８上に、インクジェット装置のノズル１２０より、正孔注入層を構成する材料を溶媒に溶解または分散させて得られる液材Ｃを滴下する。隔壁上部３０６の表面は撥液性を有するため、隣接する画素電極上への液材Ｃの流出は回避できる。

次に、図２６に示すように、乾燥・硬化工程により溶媒を除去して、正孔注入層１２２を形成する。

次に、図２７に示すように、画素電極１０８上に形成された正孔注入層１２２上に、インクジェット装置のノズル１２０より、有機ＥＬ層を構成する材料を溶媒に溶解または分散させて得られる液材Ｄを滴下する。上述したように、画素電極１０８上には正孔注入層１２２が形成されているので、２層隔壁３０で形成された窪みは浅くなっている。したがって、滴下直後の液材Ｄは、隔壁下部３０４のみならず、隔壁上部３０６にも接触している。

次に、図２８に示すように乾燥・硬化工程により溶媒を除去して、発光層１２４を形成する。上述したように、パターニングされて隔壁下部３０４となる第２のシリコン酸化膜３０２の膜厚は充分厚くしてあるため、溶媒を除去して得られた発光層１２４は隔壁上部３０６には接触しない。

そして、最後に、図２９に示すように、第１の実施形態と同様に、周知の技術により基板全面に陰極層１２８を形成し、その後若干の周知工程を経て、有機ＥＬ装置を完成させる。

本実施形態では、滴下直後の液材は表面が撥液性の隔壁上部３０６に接触しているものの、滴下直後の溶媒が豊富な時期を経過すると、液材が、乾燥・硬化中に表面が撥液性の隔壁上部３０６から離れる。そしてその後は、上記液材が撥液性表面の部分には接しない状態で乾燥・硬化が進み、形成された機能層は、表面が親液性である隔壁下部３０４の側面と画素電極１０８にのみ接触することになる。

上述したように、機能層の形成過程において、有機ＥＬ層を構成する材料等を含む液材と撥液性表面の隔壁が接触していると、その影響が画素電極中央まで及び、乾燥・硬化後の機能層の膜厚はばらつきを有し、断面は波打ったような形状となる。また、画素電極周辺部では、液材が撥液性表面の隔壁にはじかれた状態で乾燥・硬化するため、極薄化し、電極間の短絡の原因となり得る。

しかし、上記製造方法の実施により、２層隔壁３０は上面（隔壁上部３０６）の撥液性を保ちつつ、側面（隔壁下部３０４）を親液性にできるため、膜厚のばらつきを抑制できる。さらに、液材が親液性の隔壁下部３０４に引き付けられた状態で乾燥・硬化工程を行うため、形成された機能層は周辺部が若干厚くなり、その他の部分は平坦となる傾向を有することになる。したがって、本実施形態の実施により、インクジェット法により液材を滴下し、乾燥・硬化により機能層１２６を得ても、機能層１２６中、特に発光層１２４中の電流密度のばらつきによる、色むら、輝度むらや寿命の低下が抑制され、さらには画素電極１０８の周辺部での電極間の短絡もない、有機ＥＬ装置を得ることができる。

（第４の実施形態）
図３０〜図３７に、本発明にかかる有機ＥＬ装置の製造方法の、第４の実施形態を示す。以下、図に基づいて、第４の実施形態による有機ＥＬ装置の製造方法を説明する。なお、各図において図６〜図１４、及び図１９〜図２９と共通する構成要素には同一の符号を付している。

まず、図３０に示すように、基板１０２上に、ゲート電極１０３を含むスイッチング素子としてのＴＦＴ１０４を形成し、その上面に（基板全面に）、層間絶縁膜としてのシリコン酸化膜１０５を形成する。そして、ＴＦＴ１０４上の所定の位置にコンタクトホール１０６を形成し、コンタクトホール１０６を介してＴＦＴ１０４と導通する画素電極１０８を形成する。画素電極１０８は、透明性と導電性が必要なため、ＩＴＯを用いている。

次に、図３１に示すように、基板１０２の全面に第２のシリコン酸化膜３０２を形成する。第３の実施形態と同様に、この後の工程で画素電極１０８上に形成される機能層１２６（図３６参照）の膜厚よりも若干厚くなるよう形成する。

さらに、図３２に示すように、第２のシリコン酸化膜３０２が形成された基板全面に、有機材料層としてのポリイミド膜１１０を形成する。ここで、ポリイミド膜１１０の膜厚は、第３の実施形態と同様に、第２のシリコン酸化膜３０２よりも薄くする。

そして、図３３に示すようにＣＦ₄プラズマＡによるプラズマ処理を施し、ポリイミド膜１１０の表面を、フッ素原子を注入することにより撥液性にする。

次に、図３４に示すように、第２のシリコン酸化膜３０２、及びポリイミド膜１１０をフォトリソグラフィーにより一括してパターニングして、隔壁上部３０６と隔壁下部３０４とで材質が異なる２層隔壁３０を、画素電極１０８を囲むように形成する。第３の実施形態とは異なり、隔壁上部３０６と隔壁下部３０４の合わせずれを考慮する必要がないので、２層隔壁３０の幅は滴下された液材Ｃの（隣接する画素への）流出防止が可能であれば充分となる。

次に、図３５に示すように、基板１０２全面に酸素プラズマＢによるプラズマ処理を施す。ポリイミド膜１１０のパターニング時に、基板１０２上、特に画素電極１０８上に残された有機系の残渣を酸化作用により除去し、画素電極１０８の表面、及び２層隔壁３０の下層部分のシリコン酸化膜表面をより一層親液性にする。

この後は、上記第３の実施形態の、図２５〜図２８と同様の工程を経て、正孔注入層１２２と発光層１２４を含む機能層１２６を形成する（図３６参照）。滴下直後の液材は隔壁上部３０６にも接触し得るが、溶媒を除去して得られた発光層１２４は隔壁上部３０６には接触していない点も、上記第３の実施形態と同様である。

そして、最後に、図３７に示すように、第１の実施形態と同様に、周知の技術により基板１０２の全面に陰極層１２８を形成し、その後若干の周知工程を経て有機ＥＬ装置を完成させる。

第３の実施形態と同様に、乾燥・硬化後の機能層１２６は、表面が撥液性である隔壁下部３０４と画素電極１０８とにのみ接している。そのため、色むら、輝度むらや寿命の低下が抑制され、さらには周辺部での電極間の短絡もない、有機ＥＬ装置を得ることができる。また、第３の実施形態と異なり、２層隔壁３０形成のためのフォトリソグラフィーは１回で済み、また上述したように、２層隔壁３０の幅も液材の流出を防止可能な必要最小限度まで小さくできるため、基板面積に占める発光面積を向上させることができる。なお、プラズマ条件は、隔壁上部３０６を撥液性とし、隔壁下部３０４及び画素電極１０８の表面を親液性とできる条件であれば特に限定されるものではない点は、第３の実施形態と同様である。

（第５の実施形態）
図３８〜図４８に、本発明にかかる有機ＥＬ装置の製造方法の、第５の実施形態を示す。工程は第４の実施形態と近似しているが、第２のシリコン酸化膜３０２の膜厚が非常に厚い点が異なっている。以下、図に基づいて、第５の実施形態による有機ＥＬ装置の製造方法を説明する。なお、各図において、図６〜図１４、及び図１９〜図２９と共通する構成要素には同一の符号を付している。

まず、図３８に示すように、基板１０２上に、ゲート電極１０３を含むスイッチング素子としてのＴＦＴ１０４を形成し、その上面に（基板全面に）層間絶縁膜としてのシリコン酸化膜１０５を形成する。そして、ＴＦＴ１０４上の所定の位置にコンタクトホール１０６を形成し、コンタクトホール１０６を介してＴＦＴ１０４と導通する画素電極１０８を形成する。画素電極１０８は透明性と導電性が必要なため、ＩＴＯを用いている。

次に、図３９に示すように、基板１０２全面に無機材料層としての第２のシリコン酸化膜３０２を形成する。この時、後述する（図４５参照）画素電極１０８上に形成される正孔注入層１２２を底部とし、第２のシリコン酸化膜３０２をパターニングして得られる隔壁下部３０４を側部とする窪みに、後述する（図４６参照）有機ＥＬ層を構成する材料を含む液材Ｄを所定量滴下してもあふれ出ないように、第２のシリコン酸化膜３０２の膜厚を充分厚くする。つまり、第３、第４の実施形態では、この後の工程で画素電極１０８上に形成される機能層の（溶媒が乾燥除去された）硬化後の膜厚よりも厚くなるように第２のシリコン酸化膜３０２を形成していたが、本実施形態では滴下直後の液材も、第２のシリコン酸化膜３０２を超えないような厚さにする。

次に、図４０に示すように、第２のシリコン酸化膜３０２が形成された基板１０２全面に有機材料層としてのポリイミド膜１１０を形成する。本実施形態においては、ポリイミド膜１１０の形成目的は隔壁の上面を撥液性にすることだけなので、可能な限り薄く形成する。後述する機能層１２６形成後の、基板表面の段差を低減し、陰極層１２８を形成しやすくするためである。

次に、図４１に示すようにＣＦ₄プラズマＡによるプラズマ処理を施し、ポリイミド膜１１０表面を、フッ素原子を注入することにより撥液性にする。

次に、図４２に示すように、第２のシリコン酸化膜３０２、及びポリイミド膜１１０を、フォトリソグラフィーにより一括してパターニングして、画素電極１０８を囲む、上層と下層とで材質が異なる２層隔壁３０を形成する。第２のシリコン酸化膜３０２をパターニングして得られた部分が隔壁下部３０４となり、ポリイミド膜１１０をパターニングして得られた部分が隔壁上部３０６となる。

次に、図４３に示すように、基板全面に酸素プラズマＢによるプラズマ処理を施す。有機系の残渣を酸化作用により除去し、画素電極１０８表面、及び隔壁下部３０４のシリコン酸化膜表面をより一層親液性にする。

次に、図４４に示すように、画素電極１０８上に、インクジェット装置のノズル１２０からの正孔注入層を構成する材料を溶媒に溶解または分散させて得られる液材Ｃを滴下する。第２のシリコン酸化膜３０２をパターニングして得られた部分が隔壁下部３０４は充分な高さを有するため、滴下直後の液材Ｃは隔壁下部３０４のみに接触し、隔壁上部３０６には接触しない。

次に、図４５に示すように、乾燥・硬化工程により液材Ｃの溶媒の除去し、正孔注入層１２２を形成する。

次に、図４６に示すように、インクジェット装置のノズル１２０からの有機ＥＬ層を構成する材料を溶媒に溶解または分散させて得られる液材Ｄを滴下する。上述したように、画素電極１０８上には正孔注入層１２２が形成されているので、２層隔壁３０で形成された窪みは浅くなっている。しかし、隔壁下部３０４の高さは充分高くしてあるので、滴下直後の液材Ｄも隔壁下部３０４のみに接触し、隔壁上部３０６には接触しない。

次に、図４７に示すように、乾燥・硬化工程により液材Ｄの溶媒を除去し、発光層１２４を形成する。正孔注入層１２２と発光層１２４とで、機能層１２６が形成される。

そして、最後に、図４８に示すように、第１の実施形態と同様に、周知の技術により基板全面に陰極層１２８を形成し、その後若干の周知工程を経て、有機ＥＬ装置を完成させる。

第３、第４の実施形態と異なり、乾燥・硬化後の機能層のみならず、滴下直後の液材も隔壁の表面が撥液性の部分に接触しないため、液材がはじかれることによる、膜厚のばらつきの発生を、より一層抑制できる。なお、プラズマ処理条件等について特に限定されるものではない点は、第３、第４の実施形態と同様である。

本発明の概要を示す断面図。 本発明の概要を示す断面図。 本発明の概要を示す断面図。 本発明の概要を示す断面図。 本発明の概要を示す断面図。 第１の実施形態に係る有機ＥＬ装置の製造方法を説明する断面図。 第１の実施形態に係る有機ＥＬ装置の製造方法を説明する断面図。 第１の実施形態に係る有機ＥＬ装置の製造方法を説明する断面図。 第１の実施形態に係る有機ＥＬ装置の製造方法を説明する断面図。 第１の実施形態に係る有機ＥＬ装置の製造方法を説明する断面図。 第１の実施形態に係る有機ＥＬ装置の製造方法を説明する断面図。 第１の実施形態に係る有機ＥＬ装置の製造方法を説明する断面図。 第１の実施形態に係る有機ＥＬ装置の製造方法を説明する断面図。 第１の実施形態に係る有機ＥＬ装置の製造方法を説明する断面図。 第２の実施形態に係る有機ＥＬ装置の製造方法を説明する断面図。 第２の実施形態に係る有機ＥＬ装置の製造方法を説明する断面図。 第２の実施形態に係る有機ＥＬ装置の製造方法を説明する断面図。 第２の実施形態に係る有機ＥＬ装置の製造方法を説明する断面図。 第３の実施形態に係る有機ＥＬ装置の製造方法を説明する断面図。 第３の実施形態に係る有機ＥＬ装置の製造方法を説明する断面図。 第３の実施形態に係る有機ＥＬ装置の製造方法を説明する断面図。 第３の実施形態に係る有機ＥＬ装置の製造方法を説明する断面図。 第３の実施形態に係る有機ＥＬ装置の製造方法を説明する断面図。 第３の実施形態に係る有機ＥＬ装置の製造方法を説明する断面図。 第３の実施形態に係る有機ＥＬ装置の製造方法を説明する断面図。 第３の実施形態に係る有機ＥＬ装置の製造方法を説明する断面図。 第３の実施形態に係る有機ＥＬ装置の製造方法を説明する断面図。 第３の実施形態に係る有機ＥＬ装置の製造方法を説明する断面図。 第３の実施形態に係る有機ＥＬ装置の製造方法を説明する断面図。 第４の実施形態に係る有機ＥＬ装置の製造方法を説明する断面図。 第４の実施形態に係る有機ＥＬ装置の製造方法を説明する断面図。 第４の実施形態に係る有機ＥＬ装置の製造方法を説明する断面図。 第４の実施形態に係る有機ＥＬ装置の製造方法を説明する断面図。 第４の実施形態に係る有機ＥＬ装置の製造方法を説明する断面図。 第４の実施形態に係る有機ＥＬ装置の製造方法を説明する断面図。 第４の実施形態に係る有機ＥＬ装置の製造方法を説明する断面図。 第４の実施形態に係る有機ＥＬ装置の製造方法を説明する断面図。 第５の実施形態に係る有機ＥＬ装置の製造方法を説明する断面図。 第５の実施形態に係る有機ＥＬ装置の製造方法を説明する断面図。 第５の実施形態に係る有機ＥＬ装置の製造方法を説明する断面図。 第５の実施形態に係る有機ＥＬ装置の製造方法を説明する断面図。 第５の実施形態に係る有機ＥＬ装置の製造方法を説明する断面図。 第５の実施形態に係る有機ＥＬ装置の製造方法を説明する断面図。 第５の実施形態に係る有機ＥＬ装置の製造方法を説明する断面図。 第５の実施形態に係る有機ＥＬ装置の製造方法を説明する断面図。 第５の実施形態に係る有機ＥＬ装置の製造方法を説明する断面図。 第５の実施形態に係る有機ＥＬ装置の製造方法を説明する断面図。 第５の実施形態に係る有機ＥＬ装置の製造方法を説明する断面図。

符号の説明

１０…隔壁、１１…撥液処理された部分、１２…隔壁上面、１４…隔壁側面、２０…選択プラズマ用マスク、２２…隔壁のマスクで覆われていなかった部分、３０…２層隔壁、１０２…基板、１０３…ゲート電極、１０４…ＴＦＴ、１０５…層間絶縁膜としてのシリコン酸化膜、１０６…コンタクトホール、１０８…画素電極、１１０…感光性ポリイミド膜、１１１…ポリイミド膜の上面部分、１２０…インクジェット装置のノズル、１２２…正孔注入層、１２４…発光層、１２６…機能層、１２８…陰極層、３０２…第２のシリコン酸化膜、３０４…隔壁下部、３０６…隔壁上部、Ａ…ＣＦ₄プラズマ、Ｂ…酸素プラズマ、Ｃ…正孔注入層を構成する材料を溶媒に溶解または分散させて得られる液材、Ｄ…有機ＥＬ層を構成する材料を溶媒に溶解または分散させて得られる液材。

Claims (14)

1. 基板上に、画素電極を形成する工程と、
   前記画素電極を囲むように、表面の少なくとも一部が撥液性を有し、かつ、前記表面の他の一部が親液性を有する隔壁を形成する工程と、
   前記画素電極上に、液体材料を滴下し乾燥させることにより、少なくとも発光層を含む機能層を形成する工程と、
   前記機能層が形成された前記基板上に陰極層を形成する工程と、
   を含むことを特徴とする有機ＥＬ装置の製造方法。
2. 前記隔壁を形成する工程が、前記基板上の全面に有機材料層を形成し、前記有機材料層をパターニングすることにより行われる工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ装置の製造方法。
3. 前記隔壁を形成する工程が、前記有機材料層をパターニングする前に、前記有機材料層表面に撥液性がより高くなるような条件下でのプラズマ処理を施すことにより行われる工程を含むことを特徴とする請求項２に記載の有機ＥＬ装置の製造方法。
4. 前記隔壁を形成する工程が、前記有機材料層をパターニングして前記隔壁を形成した後に、前記隔壁の上面の少なくとも一部に撥液性がより高くなるような条件下でのプラズマ処理を施すことにより行われる工程を含むことを特徴とする請求項２に記載の有機ＥＬ装置の製造方法。
5. 前記隔壁形成後、前記機能層を形成する前に、前記基板上に酸素プラズマ処理を施す工程を含むことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の有機ＥＬ装置の製造方法。
6. 基板上に、画素電極を形成する工程と、
   前記画素電極の周囲に、少なくとも有機材料で構成される最上層と、無機材料で構成される最下層とを含む、複数の層からなる隔壁を形成する工程と、
   前記有機材料層の表面の一部または全体が撥液性になるような処理を施す工程と、
   前記画素電極上に、液体材料を滴下し乾燥させることにより、少なくとも発光層を含む機能層を形成する工程と、
   前記機能層が形成された前記基板上に陰極層を形成する工程と、
   を含み、
   前記無機材料層の膜厚を、前記機能層の膜厚よりも厚く形成することを特徴とする有機ＥＬ装置の製造方法。
7. 前記無機材料層を、滴下直後の前記液体材料の液面高さよりも厚く形成することを特徴とする請求項６に記載の有機ＥＬ装置の製造方法。
8. 前記無機材料層の膜厚を、前記有機材料層の膜厚よりも厚く形成することを特徴とする請求項６又は７に記載の有機ＥＬ装置の製造方法。
9. 前記複数の層を一括してパターニングすることにより、前記隔壁を形成する工程を含むことを特徴とする請求項６乃至８のいずれか１項に記載の有機ＥＬ装置の製造方法。
10. 前記複数の層からなる隔壁の形成が、少なくとも１層を、その上の層が形成される前にパターニングすることにより行われることを特徴とする請求項６乃至８のいずれか１項に記載の有機ＥＬ装置の製造方法。
11. 前記隔壁の形成後、前記機能層を形成する前に、前記基板全面に酸素プラズマ処理を施す工程を含むことを特徴とする請求項６乃至１０のいずれか１項に記載の有機ＥＬ装置の製造方法。
12. 基板上に配置された画素電極と、
    前記画素電極の周囲を囲む隔壁と、
    少なくとも発光層を含む機能層と、
    前記機能層を介して前記画素電極に対向する対向電極と、
    を有する有機ＥＬ装置であって、
    前記隔壁の表面の少なくとも一部が撥液性を有し、前記隔壁の表面の少なくとも前記機能層と接している部分が親液性を有していることを特徴とする有機ＥＬ装置。
13. 前記隔壁が、少なくとも最上層と最下層を含む複数の層で形成されていることを特徴とする請求項１２記載の有機ＥＬ装置。
14. 基板上に配置された画素電極と、
    前記画素電極の周囲を囲む隔壁と、
    少なくとも発光層を含む機能層と、
    前記機能層を介して前記画素電極に対向する対向電極と、
    を有する有機ＥＬ装置であって、
    前記最上層の表面は撥液性を有し、前記最下層の表面は親液性を有し、前記最下層の膜厚が前記機能層の膜厚よりも厚いことを特徴とする有機ＥＬ装置。
    

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