JP2011070990A - 有機ｅｌ素子及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】画素内の平坦性を良好にして局所的な発光材料への負荷を減らすことで、画素内を均一に発光させることができる有機ＥＬ素子及びその製造方法を提供する。
【解決手段】基板を準備し、基板上に第一電極を形成し、第一電極を複数の画素に区画する隔壁を形成し、第一電極上及び隔壁近傍に有機発光層を含む複数の発光媒体層の内の一層をウェットコーティング法により形成し、隔壁近傍に発光媒体層の一部が未硬化な状態を保ったまま焼成処理し、焼成処理によって発光媒体層を硬化し、発光媒体層の未硬化な箇所を除去し、発光媒体層上に第二電極を形成することを特徴とする有機ＥＬ素子の製造方法。
【選択図】図１

Description

本発明は、有機ＥＬ素子及びその製造方法に関し、特に、画素内の平坦性を良好にする有機ＥＬ素子及びその製造方法に関する。

有機ＥＬ素子は、二つの対向する電極の間に正孔輸送材料からなる正孔輸送層及び有機発光材料からなる有機発光層が形成され、電流を流すことで有機発光層から放出される表示光を光透過性電極から取り出すものである。前述したように、有機ＥＬ素子は、簡便な構造であるにもかかわらず直流低電圧駆動による高輝度発光が可能な発光素子として開発が進められている。

有機ＥＬ素子の種類は有機発光層に用いる有機発光材料により、低分子有機発光材料を用いた有機ＥＬ素子（以下、「低分子有機ＥＬ素子」という）と、高分子有機発光材料を用いた有機ＥＬ素子（以下、「高分子有機ＥＬ素子」という）とに大別される。

低分子有機ＥＬ素子は、一般的に真空蒸着法などのドライコーティング法により薄膜形成を行う。有機ＥＬ表示装置として正孔輸送層や有機発光層のパターニングが必要な場合は、メタルマスクなどを用いてパターニングを行うが、この方法では基板が大型化すればするほどパターニング精度が出にくいという問題がある。また真空中で成膜するためにスループットが悪いという問題がある。また、下地の凹凸の影響を受け易く、それにより表示にムラが発生することがある。

高分子有機ＥＬ素子は、有機発光材料を溶剤に溶かして塗工液にし、これをウェットコーティング法で薄膜形成する方法が試みられるようになってきている。薄膜形成するためのウェットコーティング法としては、スピンコート法、バーコート法、突出コート法、ディップコート法等があるが、高精細にパターニングしたりＲ（赤）、Ｇ（緑）及びＢ（青）の３色に塗り分けしたりするためには、これらのウェットコーティング法では難しく、塗り分け、パターニングを得意とする印刷法による薄膜形成が最も有効であると考えられる。

各種印刷法のなかでも、有機ＥＬ素子や有機ＥＬ表示装置では、基板としてガラス基板を用いることが多いため、グラビア印刷法等のように金属製の印刷版等の硬い版を用いる方法は不向きであり、弾性を有するゴムブランケットを用いるオフセット印刷法や同じく弾性を有するゴム版や感光性樹脂版を用いる凸版印刷法が適正である。実際にこれらの印刷法による試みとして、特許文献１では、例えば、オフセット印刷による方法が開示され（特許文献１参照）、特許文献２では、例えば、凸版印刷による方法が開示されている（特許文献２参照）。

有機発光材料と同様に、正孔輸送材料も通常は低分子有機材料と高分子有機材料とが用いられている。低分子正孔輸送材料の代表例として、特許文献３では、例えば、ＴＰＤ（トリフェニレンアミン系誘導体）を用いる技術が開示され（特許文献３参照）、高分子正孔輸送材料の代表例として、特許文献４では、例えば、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ（ポリチオフェンとポリスチレンスルホン酸の混合物）を用いる技術が開示されている（特許文献４参照）。正孔輸送材料の成膜法は、有機発光材料と同様にドライコーティング法またはウェットコーティング法である。

また、電極の間には有機発光層及び正孔輸送層以外にもキャリア注入層（キャリア輸送層、とも呼ばれる）が形成される。キャリア注入層とは、電極から有機発光層へ電子を注入させる際に、電子の注入量を制御あるいは、もう一方の電極から有機発光層へ正孔が注入される際に、正孔の注入量を制御するのに用いられる層で、電極と有機発光層の間に挿入される層をいう。電子注入層としては、キノリノール誘導体の金属錯体などの電子輸送性の有機物や、Ｃａ、Ｂａなどの仕事関数の比較的小さい例えばアルカリ金属などが用いられ、あるいはこれらの機能を持つ層を複数積層する場合もある。有機材料の正孔注入層として、特許文献５では、例えば、ＴＰＤ（トリフェニレンアミン系誘導体）を用いる技術が開示され（特許文献５参照）、特許文献６では、例えば、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ（ポリチオフェンとポリスチレンスルホン酸の混合物）を用いる技術が開示されている。あるいは、特許文献７では、例えば、無機材料の正孔輸送材料を用いる技術が開示されている（特許文献７参照）。

また、有機発光層とキャリア注入層の間にインターレイヤを積層することで、有機発光層の溶解防止、電子ブロック作用、及びキャリア注入層からの物質移動阻止や有機発光層からのエネルギー移動の阻止といった効果から、有機ＥＬ素子の長寿命化と高効率化とが期待できる。インターレイヤとしては、側鎖若しくは主鎖に芳香族アミンを有する芳香族アミンを含むポリマーなどが挙げられる。ここで、電極の間に形成される有機発光層、正孔輸送層、キャリア注入層及びインターレイヤを含む層を発光媒体層という。

理想的にはＲＧＢのそれぞれに対して異なる発光媒体層を用いることで性能を引き出すことが可能であるが、量産プロセスにおいて工程が増えることと、高精細パターニングが困難であることから、発光媒体層はＲＧＢ共通の塗布膜が形成されることが一般的である。

しかし、種々の発光媒体層はある一定以上の温度で焼成することで硬化する性質を持つ。従って、膜厚が厚すぎたり、焼成温度が低すぎたり、焼成時間が短すぎたりすると硬化が十分に進まず、種々の発光媒体層を塗布した際の膜減り及び界面での溶解反応の原因となってしまう。

さらに、ウェットコーティング法を用いて画素に塗布していく場合、ウェット液により画素を隔てた隔壁近傍の膜厚が極端に厚くなり、画素の中心部分が強く光るような現象が起きてしまう。この場合、強く光る領域が狭くなってしまう為、有機ＥＬ表示装置の全体の輝度を得る為に、より多い電流を流すこととなり、画素の中心部分への負荷が大きくなり輝度寿命や発光効率が大幅に減少することとなってしまう。

特開２００１−９３６６８号公報 特開２００１１５５８５８号公報 特許第２９１６０９８号公報 特許第２８５１１８５号公報 特許第２９１６０９８号公報 特許第２８５１１８５号公報 特開平９−６３７７１号公報

本発明は、画素内の平坦性を良好にして局所的な発光材料への負荷を減らすことで、画素内を均一に発光させることができる有機ＥＬ素子及びその製造方法を提供することである。

本発明の請求項１に係る発明は、基板を準備し、基板上に第一電極を形成し、第一電極を複数の画素に区画する隔壁を形成し、第一電極上及び隔壁近傍に有機発光層を含む複数の発光媒体層の内の一層をウェットコーティング法により形成し、隔壁近傍に発光媒体層の一部が未硬化な状態を保ったまま焼成処理し、焼成処理によって発光媒体層を硬化し、発光媒体層の未硬化な箇所を除去し、発光媒体層上に第二電極を形成することを特徴とする有機ＥＬ素子の製造方法としたものである。

本発明の請求項２に係る発明は、発光媒体層が第一キャリア注入層、インターレイヤ及び有機発光層を含むことを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ素子の製造方法としたものである。

本発明の請求項３に係る発明は、発光媒体層を焼成処理する際の温度が１５０℃以上２５０℃以下であ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素子の製造方法としたものである。

本発明の請求項４に係る発明は、発光媒体層を焼成処理する際の時間が１０分以上３０分以下であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の有機ＥＬ素子の製造方法としたものである。

本発明の請求項５に係る発明は、発光媒体層を形成後、発光媒体層を形成した面とは反対側の面から加熱することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の有機ＥＬ素子の製造方法としたものである。

本発明の請求項６に係る発明は、隔壁近傍に形成された発光媒体層の厚膜な箇所を無機溶剤、有機溶剤あるいはこれらの混合溶液により洗い流すことにより除去することを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の有機ＥＬ素子の製造方法としたものである。

本発明の請求項７に係る発明は、隔壁近傍に形成された発光媒体層の厚膜な箇所を無機溶剤、有機溶剤あるいはこれらの混合溶液の蒸気にさらすことにより除去することを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の有機ＥＬ素子の製造方法としたものである。

本発明の請求項８に係る発明は、請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の有機ＥＬ素子の製造方法を用いて形成されたことを特徴とする有機ＥＬ素子としたものである。

本発明の請求項９に係る発明は、請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の有機ＥＬ素子の製造方法を用いて形成された有機ＥＬ素子を有することを特徴とする画像表示装置としたものである。

本発明によれば、画素内の平坦性を良好にして局所的な発光材料への負荷を減らすことで、画素内を均一に発光させることができる有機ＥＬ素子の製造方法を提供することができる。

本発明の実施の形態に係る有機ＥＬ素子を示す概略断面図である。 本発明の実施の形態に係る赤、緑、青３画素の有機ＥＬ素子を示す概略断面図である。 従来の有機ＥＬ素子の隔壁近傍に形成されるインターレイヤの厚膜箇所を示す概略断面図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。実施の形態において、同一構成要素には同一符号を付けることにする。

本発明の実施の形態に係る有機ＥＬ素子１００においては、塗布により発光媒体層を形成し、焼成する工程を含む有機ＥＬ素子１００の製造方法に適用することができる。以下、第一電極２と有機発光層５との間に形成されるインターレイヤに適用する場合について説明するが、本発明は、これに限定されるわけではない。

図１は、本発明の実施の形態に係る有機ＥＬ素子１００を示す概略断面図である。図１に示すように、本発明の実施の形態に係る有機ＥＬ素子１００は、基板１と、基板１上に形成された第一電極２と、第一電極２に対向するように形成された第二電極７と、第一電極２と第二電極７とに挟持された発光媒体層６とを備える。発光媒体層６には、少なくとも発光に寄与する有機発光層５と、電子あるいは正孔を注入するキャリア注入層として、第一キャリア注入層３とインターレイヤ４とを含んでいる。なお、インターレイヤ４としては、第二電極７と有機発光層５との間に電子注入層や正孔ブロック層（図示せず）、第一電極２と有機発光層５との間に正孔注入層や電子ブロック層等を必要に応じて積層することができる。また、上述した発光媒体層６は、大気中の水分や酸素によって容易に劣化してしまうため、外部と遮断する封止体９と、封止体９を接着する封止樹脂１０とを用いて有機ＥＬ素子を密閉する。

次に、図２に示す有機ＥＬ素子２００において、基板１上の第一電極２を隔てて、発光媒体層６を区画する隔壁８について説明する。図２に示す有機ＥＬ素子２００は、基板１上に第一電極２を形成して、第一電極２の端部に発光媒体層６を区画する隔壁８を有する。このような、有機ＥＬ素子２００を画素（サブピクセル）として配列することにより、有機ＥＬ表示装置とすることができる。例えば図２に示すように、有機発光層５を赤色有機発光層５Ｒ、緑色有機発光層５Ｇ及び青色有機発光層５Ｂの３色に塗り分けることで、フルカラーの有機ＥＬ表示装置を作製することができる。

また、図２に示す本発明の実施の形態に係る有機ＥＬ素子２０において、第一キャリア注入層３は、第一電極２と有機発光層５との間に形成され、第一キャリア注入層３は少なくとも一部が隔壁８で挟持される。すなわち、基板１上かつ隣接する隔壁８の間に第一キャリア注入層３が形成される。さらに、インターレイヤ４は、基板１上の第一電極２の全面を覆うように形成され、第二電極７は、基板１上の隔壁８及び有機発光層５を含み、駆動方式に応じてストライプ状にあるいは全面を覆うように形成される。
ている。

しかし、インターレイヤ４が第一電極２の全面を覆うように形成すると、図３に示すように、隔壁８上に厚膜な箇所が生じてしまう。このことにより、隔壁８近傍の膜厚が極端に厚くなり、画素の中心部分が強く光る現象が起きてしまう。つまり、画素の中心部分が強く光る現象の原因となる隔壁８近傍の膜厚な箇所を除去し、無機溶剤、有機溶剤あるいはこれらの混合溶液を用いて除去することによりインターレイヤ４の膜面を平坦にすることで、発光を均一に保つことができる。

インターレイヤ４以外の発光媒体層６の場合でも、熱によって硬化し、未硬化部分を溶剤等で除去できるものであれば、適用することができる。熱硬化させる焼成工程では、第一電極２上に形成された発光媒体層６の領域は硬化させる必要がある。そして、隔壁８表面の厚膜形成部分を未露光状態とする。したがって、加熱方法としては、基板１側からホットプレート等で加熱し、発光媒体層６の膜面方向で熱勾配を持たせることが好ましい。このようにすれば、温度や加熱時間の制御により発光媒体層６の厚膜部分を第二電極７側から未硬化な状態に調整することができる。このときの発光媒体層６を焼成する際の温度としては、１５０℃以上２５０℃以下であることが好ましい。また、発光媒体層６を焼成する時間は、１０分以上３０分以下であることが好ましい。ここで、発光媒体層６を焼成する際の温度が２５０℃を超えると、発光媒体層６の膜減りが生じてしまい、１５０℃未満だと、積層された発光媒体層６の界面での溶解反応起きてしまう。また、発光媒体層６を焼成する時間が３０分を超えると、厚膜形成部分を含め発光媒体層６が露光状態になってしまい、発光媒体層６を焼成する時間が１０分未満だと、厚膜形成部分を未露光状態にできなくなってしまう。

次に、無機溶剤、有機溶剤あるいはこれらの混合溶液を基板１上に塗布して未硬化部分を洗い流し、除去する。このときの溶剤は、例えば除去する発光媒体層６の塗布時のインキ溶剤を用いることができる。このあと加熱等による乾燥工程で溶剤を除去することで、未硬化部分が除去され、かつ隔壁８近傍の厚膜部分が平坦化することができる。このとき第一電極２上の表示領域中央の膜厚と等しくなるように未硬化部分を調整し、除去することが理想的である。

以下、本発明の実施の形態の有機ＥＬ素子の構成について図１及び図２を参照して詳細に説明する。本発明の実施の形態の有機ＥＬ素子の説明をする例として、第一電極２を陽極、第二電極７を陰極とした有機ＥＬ素子について説明する。この場合には、第一電極２は、画素ごとに隔壁８で区画された画素電極として形成され、第二電極７は、基板１上の全面に形成した対向電極となる。また、第一キャリア注入層３及びインターレイヤ４は正孔輸送性の正孔注入層となる。本発明はこれに限られず、例えば各電極がそれぞれ直交するストライプ状とした有機ＥＬ素子であってもよい。また第一電極２側を陰極とした逆構造の有機ＥＬ素子としてもよい。この場合には第一キャリア注入層３及びインターレイヤ４は電子輸送性の電子注入層となる。

＜基板１＞
有機ＥＬ素子の基板１としては、機械的強度、絶縁性を有し寸法安定性に優れた基板であれば如何なる材料も使用することができる。基板１として、例えば、ガラスや石英、ポリプロピレン、ポリエーテルサルフォン、ポリカーボネート、シクロオレフィンポリマー、ポリアリレート、ポリアミド、ポリメチルメタクリレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等のプラスチックフィルムやシート、または、これらプラスチックフィルムやシートに酸化珪素、酸化アルミニウム等の金属酸化物や、弗化アルミニウム、弗化マグネシウム等の金属弗化物、窒化珪素、窒化アルミニウムなどの金属窒化物、酸窒化珪素などの金属酸窒化物、アクリル樹脂やエポキシ樹脂、シリコン樹脂、ポリエステル樹脂などの高分子樹脂膜を単層もしくは積層させた透光性基材や、アルミニウムやステンレスなどの金属箔、シート、板や、プラスチックフィルムやシートにアルミニウム、銅、ニッケル、ステンレスなどの金属膜を積層させた非透光性基材などを用いることができる。また、基板１には、あらかじめ薄膜トランジスタを形成したものを用いてもよい。有機ＥＬ素子１００において、光取出しをどちらの面から行うかに応じて基板１の透光性を選択すればよい。上述した材料からなる基板１は、有機ＥＬ素子の表示装置内への水分の侵入を避けるために、無機膜を形成したり、フッ素樹脂を塗布したりして、防湿処理や疎水性処理を施してあることが好ましい。特に、発光媒体層６への水分の侵入を避けるために、基板１における含水率及びガス透過係数を小さくすることが好ましい。

＜画素電極＞
基板１上に第一電極２を成膜し、必要に応じてパターニングを行う。本発明の実施の形態において、第一電極２は隔壁８によって区画され、各画素に対応した画素電極となる。第一電極２の材料としては、例えば、ＩＴＯ（インジウムスズ複合酸化物）やインジウム亜鉛複合酸化物、亜鉛アルミニウム複合酸化物などの金属複合酸化物や、金、白金などの金属材料や、これら金属酸化物や金属材料の微粒子をエポキシ樹脂やアクリル樹脂などに分散した微粒子分散膜を、単層もしくは積層したものをいずれも用いることができる。画素電極を第一電極２とする場合にはＩＴＯなど仕事関数の高い材料を選択することが好ましい。下方（基板１側）から光を取り出す、いわゆるボトムエミッション構造の場合は透光性のある材料を選択する必要がある。必要に応じて、画素電極の配線抵抗を低くするために、銅やアルミニウムなどの金属材料を補助電極として併設してもよい。画素電極の形成方法としては、材料に応じて、抵抗加熱蒸着法、電子ビーム蒸着法、反応性蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタリング法などの乾式成膜法や、グラビア印刷法、スクリーン印刷法などの湿式成膜法などを用いることができる。画素電極のパターニング方法としては、材料や成膜方法に応じて、マスク蒸着法、フォトリソグラフィ法、ウェットエッチング法、ドライエッチング法などの既存のパターニング法を用いることができる。

＜隔壁８＞
第一電極２が形成された基板１上に感光性絶縁樹脂を塗布する。次に、感光性絶縁樹脂をパターン露光、現像して隔壁８のパターンを形成する。そして、隔壁８のパターンを焼成した後、光照射などを施して親水化させ、隔壁８を形成する。

隔壁８の形成方法としては、従来と同様、第一電極２が形成された基板１上に無機膜を一様に形成し、レジストでマスキングした後、ドライエッチングを行う方法や、第一電極２が形成された基板１上に感光性樹脂を積層し、フォトリソグラフィ法により所定のパターンとする方法が挙げられる。必要に応じて撥水剤を添加したり、プラズマやＵＶを照射して形成した後にインクに対する撥液性を付与したりすることもできる。隔壁８の好ましい高さは０．１μｍ以上１０μｍ以下であり、より好ましくは０．５μｍ以上２μｍ以下である。隔壁８の高さが１０μｍより高すぎると、対向電極７の形成及び封止を妨げてしまい、隔壁８の高さが０．１μｍより低すぎると、画素電極の端部を覆い切れない、あるいは発光媒体層６形成時に隣接する画素と混色してしまう。

隔壁８を形成する感光性樹脂としては、ポジ型レジスト又はネガ型レジストのどちらであってもよく、絶縁性を有する感光性樹脂を用いることができる。隔壁８が十分な絶縁性を有さない場合に、ある画素に電圧を印加すると、隔壁８を挟んでその画素と隣り合う画素にも電流が流れてしまい表示不良が発生してしまう。隔壁８を形成する感光性樹脂の具体例としては、ポリイミド系、アクリル樹脂系、ノボラック樹脂系、フルオレン系といった樹脂が挙げられるがこれらに限定するものではない。また、有機ＥＬ素子の表示品位を上げる目的で、光遮光性の材料を感光性樹脂に含有させても良い。

隔壁８を形成する感光性樹脂はスピンコート法、バーコート法、ロールコート法、ダイコート法、グラビアコート法などの塗布方法を用いて塗布される。塗布した感光性樹脂をパターン露光、現像して隔壁８のパターンを形成する工程では、露光、現像方法により隔壁８となる部分のパターンを形成できる。また隔壁８の焼成処理に関してはオーブン、ホットプレートなどでの方法により焼成を行うことができる。

焼成した隔壁８のパターンに光照射を施して親水化させる工程では、隔壁８のパターンを形成した基板１の上面（基板１上の第一電極２が形成された面）から紫外線などを照射して隔壁８となる部分及び第一電極２の部分を親水化させる。照射する光としては、一般に親水化処理などの紫外線洗浄に用いられる紫外線が好ましく、超高圧水銀ランプ、高圧水銀ランプ、メタルハライドランプなどによる紫外線照射処理が好ましい。なお、親水化処理の工程はキャリア注入層３を形成する直前に行われることが好ましい。

＜キャリア注入層３＞
キャリア注入層３は、第一電極２を覆うようにパターンあるいは全面に成膜される。キャリア注入層３を形成する正孔輸送材料としてはポリアニリン誘導体、ポリチオフェン誘導体、ポリビニルカルバゾール（ＰＶＫ）誘導体、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）（ＰＥＤＯＴ）などが挙げられる。これらの材料は溶媒に溶解または分散させ、スピンコート法等を用いた各種塗布方法や凸版印刷方法を用いて形成される。

また正孔輸送材料として無機材料を用いる場合、無機材料としては、Ｃｕ_２Ｏ，Ｃｒ_２Ｏ_３，Ｍｎ_２Ｏ_３，ＦｅＯｘ（ｘ〜０．１），ＮｉＯ，ＣｏＯ，Ｐｒ_２Ｏ_３，Ａｇ_２Ｏ，ＭｏＯ_２，Ｂｉ_２Ｏ_３、ＺｎＯ，ＴｉＯ_２，ＳｎＯ_２，ＴｈＯ_２，Ｖ_２Ｏ_５，Ｎｂ_２Ｏ_５，Ｔａ_２Ｏ_５，ＭｏＯ_３，ＷＯ_３，ＭｎＯ_２等の遷移金属酸化物及びこれらの窒化物、硫化物を一種以上含んだ無機化合物を用いることができる。ただし材料はこれらに限定されるものではない。無機材料は耐熱性及び電気化学的安定性に優れている材料が多いため好ましい。これらは単層もしくは複数の層の積層構造、又は混合層として形成することができる。正孔輸送層（キャリア注入層）３の好ましい膜厚は５ｎｍ以上であり、より好ましくは約１５ｎｍ以上である。正孔輸送層３の形成方法としては、材料に応じて、抵抗加熱蒸着法、電子ビーム蒸着法、反応性蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタリング法などのドライ成膜法や、スピンコート法、ゾル−ゲル法、などのウェットコーティング法など既存の成膜法を用いることができるが本発明ではこれらに限定されず、一般的な成膜法を用いることができる。

＜インターレイヤ４＞
キャリア注入層３を形成後、隔壁８を覆うようにインターレイヤ４を形成する。インターレイヤ４に用いる材料として、ポリビニルカルバゾール若しくはその誘導体、側鎖若しくは主鎖に芳香族アミンを有するポリアリーレン誘導体、アリールアミン誘導体、トリフェニルジアミン誘導体などの、芳香族アミンを含むポリマーなどが挙げられる。これらの材料を水、有機溶媒あるいはこれらの混合溶剤に溶解または分散させ、インキとしてウェットコーティング法により形成する。

有機溶剤としては、トルエン、キシレン、アニソール、メシチレン、テトラリン、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、酢酸エチル、酢酸ブチルなどが使用できる。またインキには、界面活性剤、酸化防止剤、粘度調整剤、紫外線吸収剤などを添加してもよい。インターレイヤ４の成膜方法としては、スピンコート法、ゾル−ゲル法、などのウェットコーティング法など既存の成膜法を用いることができるが本発明ではこれらに限定されず、一般的な成膜法を用いることができる。

インターレイヤ４は焼成により架橋し硬化する。したがって、前述のように、焼成処理の際に第一電極２側（基板１側）から加熱することにより、隔壁８に乗り上げた厚膜領域の一部を未硬化とし、溶剤で未硬化部分を洗い流すことにより、平坦性の高いインターレイヤ４を形成することができる。

＜有機発光層５＞
インターレイヤ４を形成後、有機発光層５を形成する。有機発光層５は電流を通すことにより発光する層であり、有機発光層５から放出される表示光が単色の場合、インターレイヤ４を被覆するように形成するが、多色の表示光を得るには必要に応じてパターニングを行うことにより好適に用いることができる。

有機発光層５を形成する有機発光材料は、例えばクマリン系、ペリレン系、ピラン系、アンスロン系、ポルフィレン系、キナクリドン系、Ｎ，Ｎ’−ジアルキル置換キナクリドン系、ナフタルイミド系、Ｎ，Ｎ’−ジアリール置換ピロロピロール系、イリジウム錯体系などの発光性色素をポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリビニルカルバゾール等の高分子中に分散させたものや、ポリアリーレン系、ポリアリーレンビニレン系やポリフルオレン系の高分子材料が挙げられるが本発明ではこれらに限定されるわけではない。

これらの有機発光材料は溶媒に溶解または安定に分散させ有機発光インキとなる。有機発光材料を溶解または分散する溶媒としては、トルエン、キシレン、アセトン、アニソール、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノンなどの単独またはこれらの混合溶媒が上げられる。中でもトルエン、キシレン、アニソールといった芳香族有機溶媒が有機発光材料の溶解性の面から好適である。また、有機発光インキには必要に応じて、界面活性剤、酸化防止剤、粘度調整剤、紫外線吸収剤等を添加してもよい。

上述した高分子材料に加え、９，１０−ジアリールアントラセン誘導体、ピレン、コロネン、ペリレン、ルブレン、１，１，４，４−テトラフェニルブタジエン、トリス（８−キノラート）アルミニウム錯体、トリス（４−メチル−８−キノラート）アルミニウム錯体、ビス（８−キノラート）亜鉛錯体、トリス（４−メチル−５−トリフルオロメチル−８−キノラート）アルミニウム錯体、トリス（４−メチル−５−シアノ−８−キノラート）アルミニウム錯体、ビス（２−メチル−５−トリフルオロメチル−８−キノリノラート）［４−（４−シアノフェニル）フェノラート］アルミニウム錯体、ビス（２−メチル−５−シアノ−８−キノリノラート）［４−（４−シアノフェニル）フェノラート］アルミニウム錯体、トリス（８−キノリノラート）スカンジウム錯体、ビス［８−（パラ−トシル）アミノキノリン］亜鉛錯体及びカドミウム錯体、１，２，３，４−テトラフェニルシクロペンタジエン、ポリ−２，５−ジヘプチルオキシ−パラ−フェニレンビニレンなどの低分子系発光材料が使用できる。

有機発光層５の形成方法としては、材料に応じて、抵抗加熱蒸着法、電子ビーム蒸着法、反応性蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタリング法などのドライ成膜法や、インクジェット印刷法、凸版印刷法、グラビア印刷法、スクリーン印刷法などのウェット成膜法など既存の成膜法を用いることができるが本発明ではこれらに限定されるわけではない。

＜電子注入層＞
有機発光層５を形成した後、正孔ブロック層や電子注入層等を形成する。これらの機能層（発光媒体層６）は、有機ＥＬ表示装置の大きさ等から任意に選択することができる。正孔ブロック層及び電子注入層に用いる材料としては、一般に電子輸送材料として用いられているものであれば良く、トリアゾール系、オキサゾール系、オキサジアゾール系、シロール系、ボロン系等の低分子系材料、フッ化リチウムや酸化リチウム等のアルカリ金属やアルカリ土類金属の塩や酸化物等を用いて真空蒸着法による成膜が可能である。また、これらの電子輸送性材料及びこれら電子輸送材料をポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリビニルカルバゾール等の高分子中に溶解させトルエン、キシレン、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、酢酸エチル、酢酸ブチル、水等の単独または混合溶媒に溶解または分散させて電子注入塗布液とし、印刷法により成膜できる。

＜第二電極７＞
次に、第二電極７を形成する。第二電極７を陰極とする場合には、有機発光層５への電子注入効率の高い、仕事関数の低い物質を用いる。具体的にはＭｇ，Ａｌ，Ｙｂ等の金属単体を用いたり、発光媒体層６と接する界面にＬｉや酸化Ｌｉ，ＬｉＦ等の化合物を１ｎｍ程度挟んで、安定性・導電性の高いＡｌやＣｕを積層して用いたりしてもよい。または電子注入効率と安定性を両立させるため、仕事関数が低いＬｉ，Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｌａ，Ｃｅ，Ｅｒ，Ｅｕ，Ｓｃ，Ｙ，Ｙｂ等の金属１種以上と、安定なＡｇ，Ａｌ，Ｃｕ等の金属元素との合金系を用いてもよい。具体的にはＭｇＡｇ，ＡｌＬｉ，ＣｕＬｉ等の合金が使用できる。

第二電極７の形成方法は、材料に応じて、抵抗加熱蒸着法、電子ビーム蒸着法、反応性蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタリング法を用いることができる。

＜封止体９＞
有機ＥＬ素子１００としては電極間に有機発光材料を挟み、電流を流すことで発光させることが可能であるが、有機発光材料は大気中の水分や酸素によって容易に劣化してしまうため通常は外部と遮断するための封止体９を設ける。封止体９は例えば封止材上に封止樹脂１０を設けて作製することができる。

封止材としては、水分や酸素の透過性が低い基材である必要がある。また、材料の一例として、アルミナ、窒化ケイ素、窒化ホウ素等のセラミックス、無アルカリガラス、アルカリガラス等のガラス、石英、耐湿性フィルムなどを挙げることができる。耐湿性フィルムの例として、プラスチック基材の両面にＳｉＯｘをＣＶＤ法で形成したフィルムや、透過性の小さいフィルムと吸水性のあるフィルムまたは吸水剤を塗布した重合体フィルムなどがあり、耐湿性フィルムの水蒸気透過率は、１０^−６ｇ／ｍ^２／ｄａｙ以下であることが好ましい。

封止樹脂１０の材料の一例として、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、シリコン樹脂などからなる光硬化型接着性樹脂、熱硬化型接着性樹脂、２液硬化型接着性樹脂や、エチレンエチルアクリレート（ＥＥＡ）ポリマー等のアクリル系樹脂、エチレンビニルアセテート（ＥＶＡ）等のビニル系樹脂、ポリアミド、合成ゴム等の熱可塑性樹脂や、ポリエチレンやポリプロピレンの酸変性物などの熱可塑性接着性樹脂を挙げることができる。樹脂層を封止材の上に形成する方法の一例として、溶剤溶液法、押出ラミ法、溶融・ホットメルト法、カレンダ法、ノズル塗布法、スクリーン印刷法、真空ラミネート法、熱ロールラミネート法などを挙げることができる。必要に応じて吸湿性や吸酸素性を有する材料を含有させることもできる。封止材上に形成する樹脂層の厚みは、封止する有機ＥＬ素子の大きさや形状により任意に決定されるが、５μｍ〜５００μｍが望ましい。なお、ここでは封止材上に封止樹脂１０として形成したが直接有機ＥＬ素子側に形成することもできる。

最後に、有機ＥＬ素子と封止体９との貼り合わせを封止室で行う。封止体９を、封止材と封止樹脂１０の２層構造とし、封止樹脂１０に熱可塑性樹脂を使用した場合は、加熱したロールで圧着のみ行うことが好ましい。熱硬化型接着樹脂を使用した場合は、加熱したロールで圧着した後、さらに硬化温度で加熱硬化を行うことが好ましい。光硬化性接着樹脂を使用した場合は、ロールで圧着した後、さらに光を照射することで硬化を行うことができる。

本発明の実施の形態に係る有機ＥＬ素子において、発光媒体層６をウェットコーティング法により塗布する際に形成された隔壁８近傍の厚膜な箇所を発光媒体層６の焼成時間及び焼成条件を調整し、隔壁８近傍に形成された未硬化な厚膜箇所を除去することで、画素内の平坦性を良好にし、局所的な発光材料への負荷を減らすことで有機ＥＬ素子を均一に発光させることができる。

以下、本発明の有機ＥＬ素子の実施例を挙げるが、本発明は実施例に何ら制限されるものではない。

まず、基板１として対角１．８インチサイズのガラス基板を準備した。次に、ガラス基板１上にスパッタリング法を用いてＩＴＯ（インジウム−錫酸化物）薄膜を形成し、フォトリソグラフィ法により第一電極２のパターンを描き、酸溶液によるエッチングでＩＴＯ膜をパターニングして、第一電極２を形成した。第一電極２のラインパターンは、線幅１３６μｍ、スペース３０μｍでラインが約３２ｍｍ角の中に１９２ラインを形成するパターンとした。

次に、隔壁８を形成した。隔壁８は、第一電極２を形成したガラス基板１上に、東レ社製、フォトニース、商品名「ＤＬ−１０００」で表示されるポジ型感光性ポリイミドを全面スピンコートした。スピンコートの条件は、１５０ｒｐｍで５秒間回転させた後、５００ｒｐｍで２０秒間回転させ１回コーティングとした。感光性ポリイミドは、隔壁８の高さを１．５μｍとするように約１．５μｍの厚さで塗布した。次に、全面に塗布した感光性ポリイミドに対し、フォトリソグラフィ法により露光、現像を行い、第一電極２の間に配置される隔壁８となる部分のラインパターンを形成した。隔壁８のパターンは２３０℃、３０分間オーブンにて焼成を行い、隔壁８を形成した。

次に、第一キャリア注入層（正孔輸送層）３を印刷する前の基板（第一電極２及び隔壁８が形成された基板１）に、前処理としてオーク製作所製、ＵＶ／Ｏ_３洗浄装置にて３分間紫外線照射を行い親水化させた。親水化処理した基板に、正孔輸送層３を形成するインキとして、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）とポリスチレンスルホン酸（以下ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）の１ｗｔ％水分散液とを、印刷法を用いて表示領域となる部分が膜厚７０ｎｍになるように成膜し、２００℃、１５分間大気中で焼成を行った。

次に、インターレイヤ４の材料であるポリビニルカルバゾール誘導体を濃度０．５％になるようにトルエンに溶解させたインキを用い、基板（第一電極２、正孔輸送層３及び隔壁８が形成された基板１）上にスピンコート法を用いて表示領域となる部分が膜厚３０ｎｍになるように成膜し、２００℃、１５分間大気中で発光媒体層の焼成を行った。

その後、２００℃、１５分間の焼成では硬化しきらなかった、隔壁８の近傍に形成されたインターレイヤ４の厚膜な箇所をトルエンで洗い流した。洗浄後の発光媒体層６のパターニング状態を観察したところ、各画素内の発光媒体層６は均一な膜形状を保持し、隔壁８の近傍に成膜されたインターレイヤ４の隔壁８の近傍に形成された厚膜な箇所はきれいに除去されていることが確認できた。このときの発光媒体層６の膜厚は２０ｎｍであった。

有機発光材料であるポリフェニレンビニレン誘導体を濃度１％になるようにトルエンに溶解させた有機発光インキを用い、隔壁８に挟まれた画素部位にある第一電極２の真上に、そのラインパターンにあわせて有機発光材料を凸版印刷法で印刷して有機発光層５を形成し、乾燥させた。印刷、乾燥後の有機発光層５の膜厚は１００ｎｍとなった。

次に、有機発光層５上にＣａ、Ａｌからなる第二電極７を第一電極２のラインパターンと直交するようなラインパターンで抵抗加熱蒸着法によりマスク蒸着して形成した。以上の手順で有機ＥＬ素子２０を形成し、最後に、有機ＥＬ素子を外部の酸素や水分から保護するために封止体９としてのガラスキャップで覆い、封止樹脂１０としての接着剤を用いてガラスキャップを接着して有機ＥＬ素子２０を密閉封止し、有機ＥＬ素子を作製した。

得られた有機ＥＬ素子の表示部の第一電極２と第二電極７を電源に接続して印加することにより、得られた有機ＥＬ素子の点灯表示確認を行った。

画像表示装置にした際に最低限必要な輝度は１０００ｃｄであるが、得られた有機ＥＬ素子を駆動したところ、画素内で１０００ｃｄを均一に点灯できた面積は、発光画素の８０％であった。

インターレイヤ４を形成後、トルエンの蒸気にさらすことでインターレイヤ４の厚膜な箇所の除去を行った。その他の条件は実施例１と同様である。

得られた有機ＥＬ素子の表示部の第一電極２と第二電極７を電源に接続して印加することにより、得られた有機ＥＬ素子の点灯表示確認を行った。

得られた有機ＥＬ素子を駆動したところ、画素内で１０００ｃｄを均一に点灯できた面積は、発光画素の８０％であった。

［比較例］
インターレイヤ４を成膜後、無機溶剤、有機溶剤あるいはこれらの混合溶液を用いて厚膜の箇所の除去を一切行わなかった。その他の条件は実施例１と同様である。

得られた有機ＥＬ素子の表示部の第一電極２と第二電極７を電源に接続して印加することにより、得られた有機ＥＬ素子の点灯表示確認を行った。

さらに、得られた有機ＥＬ素子を駆動したところ、画素内で１０００ｃｄを均一に点灯できた面積は、発光画素の５０％であった。

本発明の実施例１及び２に係る有機ＥＬ素子によれば、インターレイヤ４の隔壁８近傍に形成された厚膜な箇所を除去することにより画素を均一に発光させることができた。

１…基板、２…第一電極、３…キャリア注入層、４…インターレイヤ、５…有機発光層、５Ｒ…発光媒体層（赤色有機発光層）、５Ｇ…発光媒体層（緑色有機発光層）
５Ｂ…発光媒体層（青色有機発光層）、７…第二電極、８…隔壁、９…封止体、１０…封止樹脂、１００…有機ＥＬ素子、２００…３画素の有機ＥＬ素子

Claims (9)

1. 基板を準備し、
   基板上に第一電極を形成し、
   前記第一電極を複数の画素に区画する隔壁を形成し、
   前記第一電極上及び前記隔壁近傍に有機発光層を含む複数の発光媒体層の内の一層をウェットコーティング法により形成し、
   前記隔壁近傍に前記発光媒体層の一部が未硬化な状態を保ったまま焼成処理し、
   前記焼成処理によって前記発光媒体層を硬化し、
   前記発光媒体層の未硬化な箇所を除去し、
   前記発光媒体層上に第二電極を形成することを特徴とする有機ＥＬ素子の製造方法。
2. 前記発光媒体層が第一キャリア注入層、インターレイヤ及び有機発光層を含むことを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ素子の製造方法。
3. 前記発光媒体層を焼成処理する際の温度が１５０℃以上２５０℃以下であ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素子の製造方法。
4. 前記発光媒体層を焼成処理する際の時間が１０分以上３０分以下であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の有機ＥＬ素子の製造方法。
5. 前記発光媒体層を形成後、前記発光媒体層を形成した面とは反対側の面から加熱することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の有機ＥＬ素子の製造方法。
6. 前記隔壁近傍に形成された前記発光媒体層の厚膜な箇所を無機溶剤、有機溶剤あるいはこれらの混合溶液により洗い流すことにより除去することを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の有機ＥＬ素子の製造方法。
7. 前記隔壁近傍に形成された前記発光媒体層の厚膜な箇所を無機溶剤、有機溶剤あるいはこれらの混合溶液の蒸気にさらすことにより除去することを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の有機ＥＬ素子の製造方法。
8. 請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の有機ＥＬ素子の製造方法を用いて形成されたことを特徴とする有機ＥＬ素子。
9. 請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の有機ＥＬ素子の製造方法を用いて形成された有機ＥＬ素子を有することを特徴とする画像表示装置。