JP2011071008A

JP2011071008A - 有機ｅｌ発光装置の製造方法及び有機ｅｌ発光装置

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Publication number: JP2011071008A
Application number: JP2009222264A
Authority: JP
Inventors: Yukari Sumioka; 由香里住岡
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2009-09-28
Filing date: 2009-09-28
Publication date: 2011-04-07

Abstract

【課題】バンクで囲まれた画素領域に、液状材料を吐出して発光層を含む機能層を形成する工程を含む有機ＥＬ素子の製造方法においては、メニスカス低減のためにバンクテーパー角度を９０に近づけると、共通電極が断線してしまい画素欠陥に繋がる。
【解決手段】バンクで囲まれた画素領域に、液状材料を吐出することにより、基板、バンク及び、画素電極上を除く機能層の一部に接しており、かつ行方向又は列方向に沿って前記画素領域を跨る断線防止構造を形成した後、共通電極を形成することを特徴とする有機ＥＬ発光装置の製造方法。
【選択図】図１

Description

本発明は、有機ＥＬ発光装置の製造方法及び有機ＥＬ発光装置に関する。

有機ＥＬ発光装置は、発光層がＥＬ発光性能を持つ有機低分子あるいは有機高分子で形成された素子である。自己発光のため広い視野角性能を有し、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長を有している。このため、各種の分野において研究開発が精力的に進められている。

有機ＥＬ発光装置の製造方法としては、真空蒸着法、印刷法、インクジェット法、ディスペンス法などが広く研究開発されている。この中でも特に、インクジェット法やディスペンス法など、有機溶剤に有機ＥＬ材料を溶解して塗布する湿式の製造方法において、画素間を塗り分ける目的で、バンク構造が用いられている。

特許文献１には、バンクによる電極の断線を防止するために、バンクの所定の位置に平坦部分を形成し、この平坦部を介して電気的に接続させることで、断線を防止する方法が開示されている。また、特許文献２には、絶縁膜や、感光性樹脂からなるバンクに紫外線を照射する方法が開示されている。

特開２００２−８２６３２号公報特開２００１−２３００７８号公報

鋭意検討をしたところ、湿式の製造方法においては、メニスカス低減のためにバンクテーパー角度を９０度に近づけることが好ましいことが分かった。ところが、バンクテーパー角度を９０度に近づけると、共通電極が断線してしまい、非発光画素に繋がる。

そこで、特許文献１では、電極の断線を防止するために、バンクの一部に平坦部分を形成しているが、この場合、メニスカスの制御が難しくなり、発光領域の液状材料の膜厚変動に繋がる。さらに、材料を溶解した液状材料が溢れる可能性も高くなり、混色や膜厚変動に繋がる。

また、特許文献２では、バンクに紫外線を照射するためにバンク形状が丸みをおびてしまいメニスカスの増大に繋がる。さらに、バンクの撥液性も弱まるため、液状材料が溢れてしまい、混色や膜厚変動に繋がる。

そこで、本発明は、メニスカス、混色及び膜厚変動を抑え、バンクによる電極の断線を防止する有機ＥＬ発光装置の湿式の製造方法及び有機ＥＬ発光装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は、バンクで囲まれた画素領域に、液状材料を吐出して発光層を含む機能層を形成する工程を有する有機ＥＬ発光装置の製造方法であって、前記液状材料を吐出することにより、基板、前記バンク及び、画素電極上を除く前記機能層の一部に接しており、かつ行方向又は列方向に沿って前記画素領域を跨る断線防止構造を形成した後、共通電極を形成することを特徴とする有機ＥＬ発光装置の製造方法を提供するものである。

また、本発明は、基板上に、駆動回路、平坦化層、副画素に対応する画素電極及び、発光層を含む機能層を有し、さらに、１つ以上の前記画素電極及び同じ色からなる前記副画素を囲むバンクを有する有機ＥＬ発光装置であって、前記基板、前記バンク及び、前記画素電極上を除く前記機能層の一部に接しており、かつ行方向又は列方向に沿って画素領域を跨る断線防止構造を有し、前記断線防止構造及び前記画素領域を覆う共通電極を有することを特徴とする有機ＥＬ発光装置を提供するものである。

本発明の有機ＥＬ発光装置の製造方法及び有機ＥＬ発光装置によれば、メニスカス、混色及び膜厚変動を抑え、バンクによる電極の断線を防止することができる。

本発明を適用できる、有機ＥＬ発光装置を説明するための模式図である。実施例１の有機ＥＬ発光装置の模式図である。本発明に適用できる機能層を示す模式的断面図である。実施例２の有機ＥＬ発光装置の模式図である。実施例３の有機ＥＬ発光装置の模式図である。比較例の有機ＥＬ発光装置の模式図である。

本発明の実施形態について説明する。

図１は本発明を適用できる、有機ＥＬ発光装置を説明するための模式図である。

本発明を適用できる有機ＥＬ発光装置は、図１（ａ）に示すように、不図示のＴＦＴ駆動回路、平坦化膜を有する基板上に、発光する領域に対応して複数の画素電極（第１の電極）１０３を形成する。さらに、少なくとも１つ以上の画素電極１０３を囲むように、例えばポリイミドやアクリル、エポキシ等の樹脂でバンク１０２を形成する。

次に、バンク１０２で囲まれた領域（画素領域）に、発光層を含む機能層１０４を形成する。

ここで、機能層１０４の説明をする。図３は、本発明に適用できる機能層を示す模式的断面図である。機能層１０４は、通常、ホール輸送層１０７、発光層１０６、電子輸送層１０８が積層された構成をとる。

発光層１０６は、それぞれの発光色に応じた蛍光性有機化合物若しくは燐光性有機化合物を含む。また発光層１０６には、ゲスト材料、ホスト材料などの複数の材料が含まれていてもよい。発光材料としては、高分子材料、中分子材料または低分子材料などが挙げられ、塗布型の発光材料であれば特に限定されない。例えば、ポリフルオレン、ポリフルオレンの共重合体、ポリフェニレンビニレンなどの高分子材料、オリゴフルオレンなどの中分子材料、フルオレン系、ピレン系、フルオランテン系、アントラセン系などの縮合多環化合物、イリジウムを含む金属錯体などの低分子材料が挙げられる。

また、必要に応じて第１の電極１０３とホール輸送層１０７との間にホール注入層１０９を、第２の電極１１１と電子輸送層１０８との間に電子注入層１１０を挟持しても良い。

上述した機能層１０４を有する有機ＥＬ発光装置に電圧を印加すると、陽極から正孔が、陰極から電子が機能層１０４に注入される。注入された正孔と電子は発光層１０６において励起子を形成し、励起子が再結合する際に光（自然放出光）を放射する。

機能層１０４内の各層は、材料を溶解した液状材料を用いて湿式にて形成することができる。湿式の製造方法としては、ノズルから液柱を連続して吐出する方式であるディスペンス方式、あるいはノズルから微小な液滴を吐出する方式であるインクジェット方式を適用することができる。

機能層１０４を形成した後は、断線防止構造１０１を形成する。断線防止構造１０１は、バンク１０２によって共通電極１１１が断線しても互いに導通できるように、発光に寄与しない領域に設ける。例えば、図１（ａ）に示すように、ストライプ状のバンク１０２を形成した場合、ストライプ状の複数のバンクと交差するように設けると良い。断線防止構造１０１は、ストライプ状のバンクの途中に設けてもよいし、終端部に設けても良いし、これらを複数組み合わせて設けても良い。また、図５に示したように、行方向、列方向に交差する格子状のバンク１０２を形成した場合は、行方向のバンクもしくは列方向のバンクのどちらかに沿って画素領域を跨る断線防止構造１０１を設けると良い。また、断線防止構造１０１は基板、バンク及び、画素電極上を除く機能層１０４の一部に接するように形成する。断線防止構造１０１の材料としては、例えばポリイミドやアクリル、エポキシ等の樹脂、または、液状導電材料を用い、ノズルから液柱を連続して吐出する方式、あるいはノズルから液滴を間欠吐出するインクジェット方式にて形成することができる。特に前記液状導電材料を用いた場合には、共通電極１１１の断線を防止できると共に、配線抵抗を低下し、有機ＥＬ発光装置の発光むら、シェーディングの抑制、消費電力の低減ができる。

次に、機能層１０４及び断線防止構造１０１を覆うように、共通電極（第２の電極）１１１（図１の点線１１１の内側）を形成する。共通電極１１１は光透過膜であることが望ましい。

本発明によれば、図１（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）（それぞれ図１（ａ）の線分Ａ−Ａ’、線分Ｂ−Ｂ’、線分Ｃ−Ｃ’における断面図）に示すように、断線防止構造１０１上の共通電極１１１は断線されずに繋がる。その結果、バンク１０２で囲まれストライプ状に繋がっている各画素領域の電極は電気的に接続され、断線を防止することができる。

上記では、有機ＥＬ発光装置をトップエミッションに適用したが、ボトムエミッションのものにも本発明を適用できることは言うまでもない。

以下、本発明の実施例について説明する。

［実施例１］
図２は、本実施例の有機ＥＬ発光装置の模式図である。図２（ａ）に、画素とバンクのレイアウトを説明する模式図を示す。図２（ｂ）に、本実施例の断線防止構造１０１と全体のレイアウトの位置関係を説明する模式図を示す。図２（ｃ）に、図２（ａ）、（ｂ）の線分Ａ−Ａ’における断面図を示す。

本実施例の有機ＥＬ発光装置は、図２（ａ）に示すように、複数の画素１２１を有し、画素１２１は複数色（赤色（Ｒ）発光１２３、緑色（Ｇ）発光１２４、青色（Ｂ）発光１２５）の副画素１２２からなる。

まず、基板上に、駆動回路（不図示）や平坦化層（不図示）、画素電極１０３を、対角３インチ画面ＱＶＧＡの仕様で形成した。画素電極１０３としては、スパッタリングによりＩＺＯを１００ｎｍ形成した。

次に、バンク１０２を、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、同じ色からなる複数の副画素が囲まれるようなストライプ状に形成した。バンク１０２としては、エポキシを主成分にフッ素樹脂を混合したネガ型感光性樹脂を用いた。バンク１０２は自己撥液性を持つ。バンク幅は５μｍ、バンク高さは３μｍとした。テーパー角度は８０度とした。前記テーパー角は８０度に限るものではなく、湿式の製造方法のメニスカスの制御に適した角度であれば良く、より９０度に近くても、９０度を超える逆テーパー角であっても良い。

次に、機能層１０４内の各層を形成した。

バンク１０２で囲まれた画素領域に、ホール注入材料のＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ材料を、ディスペンス装置を用いて塗布形成した。ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳの厚さは各色の副画素で共通とした。ノズルから液状材料を連続的に滴下させながら、ノズルを塗布方向に（矢印２０１に沿って）高速に搬送させることで、材料を塗布形成した。膜厚は、４０ｎｍとした。

次に、各色の発光層１０６を、ディスペンス装置を用いて塗布形成した。Ｒ発光層は、ゲスト材料として赤色燐光発光イリジウム金属錯体とホスト材料としてポリフルオレンを含有するＲ発光層塗布液を用い、約１００ｎｍの膜厚で形成した。Ｇ発光層は、ゲスト材料としてフルオランテン系の縮合多環化合物とホスト材料としてポリフルオレンを含有するＧ発光層塗布液を用い、約１００ｎｍの膜厚で形成した。Ｂ発光層は、ピレン系の縮合多環化合物とホスト材料としてオリゴフルオレンを含有するＢ発光層塗布液を用い、約８０ｎｍの膜厚で形成した。

次に、各色の発光層１０６上に、共通の電子輸送層１０８としてバソフェナントロリン（Ｂｐｈｅｎ）を真空蒸着法にて２０ｎｍの膜厚で形成した。次に、共通の電子注入層１１０として、ＢｐｈｅｎとＣｓ₂ＣＯ₃とを共蒸着（重量比９０：１０）し、１０ｎｍの膜厚で形成した。

次に、断線防止構造１０１を、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、ストライプ状のバンク１０２の、長手方向の終端で、画素電極上を避け発光に寄与しない領域に形成した。本実施例では、パネルに対して片側の端部にだけ形成した。断線防止構造１０１は、バンク１０２で囲まれた各画素領域を、バンク１０２を乗り越えて横断して形成する。このとき、断線防止構造１０１は列方向に沿って画素領域を跨っている。かつ、図２（ｃ）に示すように、断線防止構造１０１は、基板、バンク及び、機能層１０４に接するように形成する。断線防止構造１０１として、エポキシ樹脂を、ディスペンス装置を用いて塗布形成した。

次に、共通電極１１１として、スパッタリングによりＩＺＯを３０ｎｍ形成した。共通電極１１１は断線防止構造１０１及び、画素領域を覆うように形成する（図２（ａ）点線１１１の内側）。

次にキャップガラス（不図示）で封止することにより、有機ＥＬ発光装置を作製した。

このようにして得られた有機ＥＬ発光装置を発光させ検査装置で測定したところ、非発光画素は見つからなかった。輝度ムラは全体で７％程度であり、官能試験で、人間の目には輝度バラツキを見つけることは出来なかった。

［比較例１］
図６に示すように、本比較例では、断線防止構造を形成しない例を説明する。図６（ａ）に本比較例を説明する模式図を示す。図６（ｂ）に、図６（ａ）の線分Ｄ−Ｄ’、Ｇ−Ｇ’における断面図を示す。図６（ｃ）に、図６（ａ）の線分Ｅ−Ｅ’、Ｆ−Ｆ’における断面図を示す。

本比較例では、断線防止構造を形成しない以外は、実施例１と同様にして有機ＥＬ発光装置を作製した。

このようにして得られた発光素子の発光特性を評価したところ、バンクで囲まれた画素領域が一箇所非発光となっていた。また、バンクで囲まれた画素領域のうち、一部の輝度が２０％低くなっている箇所が見つかった。ここでＳＥＭを用いて、前記、欠陥領域の共通電極を評価したところ、図６（ｂ）に示すように共通電極の断線がみられた。

［実施例２］
本実施例では、湿式で形成した発光層上に直接、断線防止構造１０１が接する例を説明する。図４は、本実施例の有機ＥＬ発光装置の模式図である。図４（ａ）に本実施例の模式図を示す。図４（ｂ）に図４（ａ）の線分Ａ−Ａ’における断面図を示す。

まず、実施例１と同様に各色の発光層１０６を塗布形成した。次に、断線防止構造１０１を形成した。即ち、図４（ｂ）に示すように、断線防止構造１０１を、湿式で形成した発光層１０６上に形成した。

断線防止構造１０１を、図４（ａ）に示すように、ストライプ状のバンク１０２の、長手方向の終端で、画素電極上を避け発光に寄与しない領域に形成した。断線防止構造１０１は、バンク１０２で囲まれた各画素領域を、バンク１０２を乗り越えて横断して形成する。このとき、断線防止構造１０１は列方向に沿って画素領域を跨っている。かつ、図４（ｂ）に示すように、断線防止構造１０１は、基板、バンク及び、発光層１０６に接するように形成する。断線防止構造１０１として、エポキシ樹脂を、ディスペンス装置を用いて塗布形成した。

次に、断線防止構造１０１形成後に、蒸着法にて、共通の電子輸送層及び共通の電子注入層１１２を形成した。

次に、共通電極１１１として、スパッタリングによりＩＺＯを３０ｎｍ形成した。共通電極１１１は断線防止構造１０１及び、画素領域を覆うように形成する（図４（ａ）点線１１１の内側）。

このようにして得られた有機ＥＬ発光装置を発光させ検査装置で測定したところ、非発光画素は見つからなかった。輝度ムラは全体で３％未満に抑えられ、官能試験で、人間の目には輝度バラツキをみつけることは出来なかった。

［実施例３］
本実施例では図５に示すように、フルカラー有機ＥＬ発光装置において、バンク１０２を格子状に形成する例を説明する。

まず、実施例１と同様に、画素電極１０３までを形成した。

次に、バンク１０２を、同じ色からなる複数の副画素がバンク１０２で囲まれるように格子状に形成した。バンク幅は５μｍ、バンク高さは３μｍとした。バンク１０２としては、エポキシを主成分にフッ素樹脂を混合したネガ型感光性樹脂を用いた。バンク１０２は自己撥液性を持つ。

本実施例では、バンク１０２で囲まれた画素領域に、ホール注入材料のＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ材料を、インクジェット方式で形成した。ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳの厚さは各色の副画素で共通とした。インクジェットヘッドから液状材料を吐出させながら、材料を塗布形成した。膜厚は、４０ｎｍとした。

次に、各色の発光層１０６を、インクジェット方式で形成した。Ｒ発光層は、ゲスト材料として赤色燐光発光イリジウム金属錯体とホスト材料としてポリフルオレンを含有するＲ発光層塗布液を用い、約１００ｎｍの膜厚で形成した。Ｇ発光層は、ゲスト材料としてフルオランテン系の縮合多環化合物とホスト材料としてポリフルオレンを含有するＧ発光層塗布液を用い、約１００ｎｍの膜厚で形成した。Ｂ発光層は、ピレン系の縮合多環化合物とホスト材料としてオリゴフルオレンを含有するＢ発光層塗布液を用い、約８０ｎｍの膜厚で形成した。

次に、断線防止構造１０１を、異なる色（赤色（Ｒ）発光１２３、緑色（Ｇ）発光１２４、青色（Ｂ）発光１２５）の画素領域を横断する方向（矢印２０２）のバンク１０２に沿って画素電極上を避け発光に寄与しない領域に形成した。断線防止構造１０１は、バンク１０２で囲まれた各画素領域を、バンク１０２を乗り越えて横断して形成する。このとき、断線防止構造１０１は列方向に沿って画素領域を跨っている。かつ、断線防止構造１０１は、基板、バンク及び、機能層１０４に接するように形成する。断線防止構造１０１として、エポキシ樹脂を、ディスペンス装置を用いて塗布形成した。

次に、共通電極１１１として、スパッタリングによりＩＺＯを３０ｎｍ形成した。共通電極１１１は断線防止構造１０１及び、画素領域を覆うように形成する。

本発明は、バンクにて画素領域を囲み、発光材料を湿式にて形成する発光装置に利用可能である。

１０１：断線防止構造、１０２：バンク、１０３：画素電極（第１の電極）、１０４：機能層、１０５：基板、１０６：発光層、１０７：ホール輸送層、１０８：電子輸送層、１０９：ホール注入層、１１０：電子注入層、１１１：共通電極（第２の電極）

Claims

バンクで囲まれた画素領域に、液状材料を吐出して発光層を含む機能層を形成する工程を有する有機ＥＬ発光装置の製造方法であって、
前記液状材料を吐出することにより、基板、前記バンク及び、画素電極上を除く前記機能層の一部に接しており、かつ行方向又は列方向に沿って前記画素領域を跨る断線防止構造を形成した後、
共通電極を形成することを特徴とする有機ＥＬ発光装置の製造方法。
前記断線防止構造は、液状導電材料からなることを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ発光装置の製造方法。
前記断線防止構造は、ノズルから液柱を連続して吐出する方式、あるいはノズルから液滴を間欠吐出するインクジェット方式を用いて形成することを特徴とする請求項１乃至請求項２のいずれかに記載の有機ＥＬ発光装置の製造方法。
基板上に、駆動回路、平坦化層、副画素に対応する画素電極及び、発光層を含む機能層を有し、
さらに、１つ以上の前記画素電極及び同じ色からなる前記副画素を囲むバンクを有する有機ＥＬ発光装置であって、
前記基板、前記バンク及び、前記画素電極上を除く前記機能層の一部に接しており、かつ行方向又は列方向に沿って画素領域を跨る断線防止構造を有し、
前記断線防止構造及び前記画素領域を覆う共通電極を有することを特徴とする有機ＥＬ発光装置。