JP2013084553A - 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、局所的な発光材料への負荷を減らすことにより、より長寿命の有機ＥＬ素子及びその製造方法を提供すること。
【解決手段】本発明に係る有機ＥＬ素子は、基材と、基材上に形成され、複数の画素の各々に対応する複数の区画を有する第一電極層と、第一電極層の区画の各々の周縁部を覆うように形成される第一隔壁と、第一電極層上に形成され、画素の各々に対応する複数のスルーホールが設けられる絶縁層と、絶縁層上に形成され、スルーホールの各々を介して第一電極層に電気的に接続される第二電極層と、第二電極層上に形成される有機発光媒体層と、有機発光媒体層上に形成される第三電極層と、第三電極層を覆う封止層とを備え、各画素内の第二電極層及び各画素内の有機発光媒体層が凹面形状を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、テレビ、パソコンモニタ、携帯電話等の携帯端末などに使用されるフラットパネルディスプレイや、面発光光源、照明、発光型広告体などとして、幅広い用途が期待される有機ＥＬ素子及びその製造方法に関する。

有機ＥＬ素子を画素に用いた有機ＥＬディスプレイは、広視野角、応答速度の速さ、低消費電力などの利点から、ブラウン管や液晶ディスプレイに替わるフラットパネルディスプレイとして期待されている。

有機ＥＬ素子は、少なくとも一方が透光性を有する二枚の電極層の間に、有機発光媒体層を挟持した構造を有し、両電極間に電圧を印可し電流を流すことにより有機発光媒体層で発光が生じる自発光型の表示素子である。しかし、効率良く発光させるには、有機発光媒体層の膜厚のコントロールが重要であり、例えば膜厚１００ｎｍ程度の薄膜にする必要がある。さらに、これをディスプレイ化するには、高精細にパターニングする必要がある。

有機発光媒体層に用いる有機発光材料には、低分子材料と高分子材料とがある。低分子材料を用いる場合、一般に、基板上に抵抗加熱蒸着法（真空蒸着法）等により薄膜を形成し、このときに微細パターンのマスクを用いてこの薄膜をパターニングして有機発光媒体層を形成する。ただし、この方法では基板が大型化すればするほど、パターニング精度を出しにくいという問題がある。

そこで、最近では有機発光材料として高分子材料を用い、この有機発光材料を溶剤に溶解させて塗工インキ液を調製した後、これをウェットコーティング法で基板に塗布して薄膜を形成する方法が試みられるようになってきている。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、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）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でのパターン印刷による薄膜形成が最も有効であると考えられる。

さらに、各種印刷法の中でも、有機ＥＬ素子やディスプレイでは、基板としてガラス基板を用いることが多いため、グラビア印刷法等で用いる金属製の硬い印刷版を用いる方法は不向きである。そのために、弾性を有するゴム製の印刷版を用いた印刷法や、ゴム製の印刷用ブランケットを用いたオフセット印刷法や、弾性を有するゴムやその他の樹脂を主成分とした感光性樹脂版を用いる凸版印刷法等が採用される。具体的に、これらの印刷法として、オフセット印刷によるパターン印刷方法（特許文献１参照）、凸版印刷によるパターン印刷方法（特許文献２及び３参照）などが知られている。

一方、凸版印刷法で用いられる粘稠状インキ、チクソトロピー性インキ、または、液状インキには、最適な粘度、表面張力があることが知られており、特に液状のインキには、増粘剤といった粘度調整剤や、表面張力を調整するための界面活性剤等を添加するのが一般的である。

電子材料を印刷する場合、材料の溶解性に限りがあったり、不純物を嫌う場合があったりするなど、インキ物性としての制限が大きい場合がある。

特に、有機発光材料を印刷法により印刷して成膜する場合、有機発光材料は、水やアルコール、その他の有機溶剤といった溶媒や、必要に応じてバインダー樹脂に分散もしくは溶解させることにより、印刷、塗工用のインキ液としてインキ化される。

有機発光材料をパターン成膜し、有機発光素子として駆動させる場合、その素子の耐久性は有機発光材料により成膜される膜の純度が高い方が良いとされている。したがって、有機発光材料の膜中に残留する増粘剤などは純度を低下させる要因となるため添加することができない。この理由からも、印刷物のインキ転移性、パターン形状の安定性を得るために必要な有機発光材料インキ液の諸物性の調整可能範囲は限られてしまう。

上記の理由と、有機発光材料の溶解性の低さとから、溶媒として、一部の芳香族溶剤しか用いることができないのが現状であり、インキの選択幅はさほど大きくない。

また、ウェットコーティング法により有機発光材料を画素に塗布する場合、画素を隔てた隔壁に塗布液がメニスカスを形成するため、隔壁近傍の膜厚が極端に厚くなり、画素の中心部分のみが正常に光り、発光面積が狭くなる現象が起きてしまう。この場合、正常に光る領域が狭くなってしまうため、ディスプレイの全体の輝度を得るためにはより多い電流を流す必要がある。しかしながら、画素の中心部分への負荷が大きくなり輝度寿命の大幅な短縮に繋がる。特に、画素幅の小さい１５０ｐｐｉ以上の高精細のディスプレイを作製する場合、メニスカス形成により隔壁近傍の厚膜化領域が相対的に大きくなるため、画素中央部の膜への輝度依存も相対的に大きくなり、輝度寿命を大幅に縮める結果となる。

また、金属電極の反射光との干渉現象により、外部に取り出せる光の色が変化するが、画素内の膜厚が均一でない場合、パネル全体としての色味の制御を行うことも難しくなってしまう。

上述した理由からインキ緒物性をコントロールすることは難しいため、対策として、隔壁の濡れ性を変化させ、メニスカスの形成を小さく抑えることがインクジェット印刷等で行われている。しかしながら、この方法は、プロセスの増加を招き、プラズマ装置等の設備投資の負担も大きくしてしまうこととなる。また、有機発光媒体層を多層化する場合、プロセスマージンも狭くなり、平坦化に向けたプロセスの難易度も高くなる。

そこで、有機発光層の発光効率を上げるために陽極の表面を曲面にする技術が知られている。有機発光材料を塗布する前に、あらかじめそれに相応する形状を形成しておけば、有機発光材料のみの画素内の膜厚差を軽減できることが予想される。すなわち画素中央部を中心に凹んでいる凹曲面状を形成することにより改善が期待される。この構造の形成には、基材のエッチング加工により凹曲部を形成し、その上に、陽極、正孔注入層、発光層、陰極を順に積層する方法が採られている（特許文献４及び５参照）。

一方、エッチング加工により凹曲状を形成する場合は、設備投資が大きいこと、また、エッチング処理表面の平滑性が足りず、基材上に形成する陽極の形状に悪影響を及ぼすことが危惧される。さらには、平滑性が足りないために陽極と陰極間でのショートの発生も危惧される。

特開２００１−９３６６８号公報 特開２００１−１５５８５８号公報 特開２００１−１５５８６１号公報 特開２００５−１７４７１７号公報 特開２０１０−５０１０７号公報

本発明は、有機発光媒体層自体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により、より長寿命の有機ＥＬ素子及びその製造方法を提供することを目的とする。

本発明は、複数の画素を有する有機ＥＬ素子に関する。本発明に係る有機ＥＬ素子は、基材と、基材上に形成され、複数の画素の各々に対応する複数の区画を有する第一電極層と、第一電極層の区画の各々の周縁部を覆うように形成される第一隔壁と、第一電極層上に形成され、画素の各々に対応する複数のスルーホールが設けられる絶縁層と、絶縁層上に形成され、スルーホールの各々を介して第一電極層に電気的に接続される第二電極層と、第二電極層上に形成される有機発光媒体層と、有機発光媒体層上に形成される第三電極層と、第三電極層を覆う封止層とを備える。各画素内の第二電極層及び各画素内の有機発光媒体層が凹面形状を有する。

また、本発明は、上記の構成を有する有機ＥＬ素子の製造方法に関する。本発明に係る有機ＥＬ素子の製造方法は、基材上に、複数の画素の各々に対応する複数の区画を有する第一電極層を形成する工程と、第一電極層の区画の各々の周縁部を覆うように第一隔壁を形成する工程と、第一電極層上に、画素の各々に対応する複数のスルーホールが設けられる絶縁層を形成する工程と、絶縁層上に、スルーホールの各々を介して第一電極層に電気的に接続される第二電極層を形成する工程と、第二電極層上に有機発光媒体層を形成する工程と、有機発光媒体層上に第三電極層を形成する工程と、第三電極層を覆う封止層とを形成する工程とを備え、絶縁層がウェットコーティング法または印刷法により形成される。

本発明によれば、有機発光媒体層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により、より長寿命の有機ＥＬ素子及びその製造方法を提供することができる。

本発明の実施形態に係る有機ＥＬ素子の断面概略図 本発明の実施形態に係る有機ＥＬ素子のスルーホール部の断面拡大概略図であり、（ａ）はスルーホールを備えた絶縁層形成後の状態を示す図、（ｂ）は第二電極層形成後の状態を示す図

以下、本発明の有機ＥＬ素子の一例を、図面を参照しながら説明する。なお、本発明は実施の形態に限定されるものではない。

本発明は、凸版印刷法により電子材料をディスプレイとして印刷する際の、画素内の膜厚均一性を得ることを目的とする。

図１は、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。図１に示す有機ＥＬ素子は、基材１０、第一電極層１１、絶縁層１２、第二電極層１４、有機発光媒体層１５、第三電極層１６を備える。絶縁層１２には、スルーホール１３が形成されている。有機発光媒体層１５は、正孔輸送層、有機発光層、電子注入層を備えている。

本実施の形態に係る有機ＥＬ素子では、電極基材１０を用いる。電極基材１０としては、ガラスや石英、ポリエーテルサルフォン、ポリカーボネート等のプラスチックフィルムからなる基材上に、後述する第一電極層１１が少なくとも形成されたものであれば良い。
以下では、基材上に薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）が形成された駆動用基板を用いた例を説明する。

薄膜トランジスタとしては、公知のものを利用できる。具体的には、主として、ソース／ドレイン領域及びチャネル領域が形成される活性層と、ゲート絶縁膜と、ゲート電極とから構成される薄膜トランジスタが挙げられる。薄膜トランジスタの構造としては、特に限定されるものではなく、例えば、スタガ型、逆スタガ型、トップゲート型、ボトムゲート型、コプレーナ型等が挙げられる。

活性層は、特に限定されるものではなく、例えば、非晶質シリコン、多結晶シリコン、微結晶シリコン、セレン化カドミウム等の無機半導体材料又はチオフエンオリゴマー、ポリ（ｐ−フェリレンビニレン）等の有機半導体材料により形成することができる。これらの活性層の形成方法としては、例えば、アモルファスシリコンをプラズマＣＶＤ法により積層し、イオンドーピングする方法、ＳｉＨ_４ガスを用いてＬＰＣＶＤ法によりアモルファスシリコンを形成し、固相成長法によりアモルファスシリコンを結晶化してポリシリコンを得た後、イオン打ち込み法によりイオンドーピングする方法、Ｓｉ_２Ｈ_６ガスを用いてＬＰＣＶＤ法により、また、ＳｉＨ_４ガスを用いてＰＥＣＶＤ法によりアモルファスシリコンを形成し、エキシマレーザ等のレーザによりアニールし、アモルファスシリコンを結晶化してポリシリコンを得た後、イオンドーピング法によりイオンドーピングする方法（低温プロセス）、減圧ＣＶＤ法又はＬＰＣＶＤ法によりポリシリコンを積層し、１０００℃以上で熱酸化してゲート絶縁膜を形成し、その上にｎ＋ポリシリコンのゲート電極を形成し、その後、イオン打ち込み法によりイオンドーピングする方法（高温プロセス）等が挙げられる。

ゲート絶縁膜としては、通常、ゲート絶縁膜として使用されているものを用いることができ、例えば、ＰＥＣＶＤ法、ＬＰＣＶＤ法等により形成されたＳｉＯ_２；ポリシリコン膜を熱酸化して得られるＳｉＯ2等を用いることができる。

ゲート電極としては、通常、ゲート電極として使用されているものを用いることができ、例えば、アルミ、銅等の金属、チタン、タンタル、タングステン等の高融点金属、ポリシリコン、高融点金属のシリサイド、ポリサイド等が挙げられる。また、薄膜トランジスタは、シングルゲート構造、ダブルゲート構造、ゲート電極が３つ以上のマルチゲート構造であってもよい。また、ＬＤＤ構造、オフセット構造を有していてもよい。さらに、１つの画素中に２つ以上の薄膜トランジスタが配置されていてもよい。

有機ＥＬ素子は、薄膜トランジスタが有機ＥＬ素子のスイッチング素子として機能するように、薄膜トランジスタのドレイン電極と有機ＥＬ素子の第一電極層１１とが電気的に接続されている。薄膜トランジスタのドレイン電極と有機ＥＬ素子の第一電極層１１との接続は、平坦化膜を貫通するコンタクトホール内に形成された接続配線を介して行われる。

また、第一電極層１１は、第一隔壁１７によって区画され、各画素に対応した画素電極となる。第一電極層１１の材料としては、ＩＴＯなど仕事関数の高い材料を選択することが好ましく、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、これらの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させた微粒子分散膜の単層もしくは積層したものを使用することができる。また、上面発光型の有機ＥＬ素子の場合のように、第一電極層１１に正孔注入性と反射性が必要な場合には、ＡｇやＡｌのような金属材料の上にＩＴＯ膜を積層すればよい。第一電極層１１の膜厚は、有機ＥＬ素子の素子構成により最適値が異なるが、単層、積層にかかわらず、１００Å以上１００００Å以下であり、より好ましくは、３０００Å以下である。

第一電極層１１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。

第一隔壁１７は画素に対応した発光領域を区画するように形成する。一般的にアクティブマトリクス駆動型の表示装置では各画素に対して第一電極層１１が形成される。各画素の面積を可能な限り大きくするため、第一電極層１１の端部を覆うように形成される第一隔壁１７の最も好ましい形状は、第一電極層１１を最短距離で区切る格子状である。

第一隔壁１７の形成方法としては、従来と同様、基材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、基材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。

第一隔壁１７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。第一隔壁１７の高さが１０μｍを超えると対向電極の形成及び封止を妨げてしまう。第一隔壁１７の高さが０．１μｍ未満だと第一電極層１１の端部を覆い切れなかったり、発光媒体層の形成時に隣接画素間でショートしたり、混色したりしてしまう。

絶縁層１２は、感光性と光透過性を有する絶縁材料を、基材上にスピンコートする事によって形成される。このようにウェットコーティング法により材料を塗布する場合、隔壁によって隔てられた画素内に塗布液がメニスカスを形成する。このとき、材料の液体分子をひきつける力が材料よりも隔壁の方が強いために、隔壁近傍の膜厚が極端に厚くなり、自然と凹状曲面形状を形成することができる。印刷法でも同様にして凹状曲面形状を形成する。ここで、スピンコートでは隔壁上へも絶縁材料の塗布液が塗布されることとなるが、印刷法では隔壁上までは塗布されないという違いがあるが、特性の違いは生じない。絶縁層１２の膜厚は、凹状曲面形状を形成するためには、第一隔壁１７より薄膜である必要があるため、０．１μｍ以上２μｍ未満が好ましい。

画素幅の小さい１５０ｐｐｉ以上の高精細のディスプレイを作製する場合、隔壁近傍のメニスカス形成による厚膜化領域が相対的に大きくなってしまう。画素開口部の大きさも絶縁層の形状に大きく影響するため、画素開口部の大きさに応じて最適な絶縁層の塗布液の粘度等の形成条件を決定する必要がある。

その後、スルーホール１３を、フォトリソグラフィ法により形成する。スルーホール１３は、第一電極層１１と第二電極層１４とが導通できるよう形成しておく必要があるため、スルーホール１３の長さは貫通する部分の絶縁層１２の膜厚分となる。また、スルーホール１３の形状は、導通をとるには、第一電極層１１に向かって内径が広がる逆テーパー形状となるのではなく、円柱状や第一電極層１１に向かって内径が狭まる順テーパー形状となることが好ましい。スルーホール１３の内径は電極間の導通ができる大きさであればよいが、余りに大きすぎると画素内の平坦率にも影響を及ぼすため、２μｍ以上３０μｍ未満が好ましい。
さらに、スルーホールは円形だけでなく、方形でもよく、そのほかにも十字型など特に限られるものではない。また、絶縁層１２の凹状曲面形状が維持できるのであれば絶縁層１２にスルーホールを複数個設けても良い。このように、一般に四角形である画素に対してスルーホールを形状を方形や十字型、さらに多数設けることにより、スルーホールから流れる電流を第二電極へ広がりやすくでき、それにより第二電極上の有機発光媒体層１５への電流もスルーホール周囲だけでなく第二電極面の全体から流れるようにすることができる。

ここで、平坦率の定義について説明する。有機ＥＬ素子の画素内の平坦率の定義は、画素中央部を通る短辺方向の画素内の膜厚をみた場合、有機発光層の膜厚の高低差の小さい領域として、高低差が１０ｎｍの領域Ｙの幅を画素幅Ｘで割り求めることができる（画素内平坦率％＝高低差の小さい（高低差１０ｎｍ）領域Ｙの幅／画素幅Ｘ×１００）。言い換えれば、ここでいう平坦率は、画素中央部を通る短辺方向の画素幅Ｘのうち、最大高低差が１０ｎｍ以内である連続した領域Ｙの幅が占める割合をいう。

第二電極層１４は、第一電極層１１と同じ材料及び形成方法を用い、所定のパターンに形成される。第二電極層１４は、スルーホール１３を通して、第一電極層１１と導通する。スルーホール１３のエッジの形状が直角であれば、第二電極層１４には、スルーホール１３の長さ以上の膜厚が必要となるが、スルーホール１３が、第１電極層１１に向けて径の狭まる順テーパー形状であれば、第二電極層１４の膜厚が特に制限されることはない。

次に、絶縁層１２の形成により画素間を隔てる第一隔壁１７が低くなり、隣の画素との混色の発生が危惧されるため、また、第二電極層１４の端部を覆いショートを防ぐため、第二隔壁１８を、第一隔壁１７と同様に画素に対応した発光領域を区画するように形成する。一般的にアクティブマトリクス駆動型の表示装置では、各画素に対して第二電極層１４が形成されており、各画素の面積を可能な限り大きくするために、第二隔壁１８の最も好ましい形状は第二電極層１４を最短距離で区切る格子状である。

第二隔壁１８の形成方法としては、第一隔壁１７と同様、基材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、基材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。

第二隔壁１８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０．３μｍ以上２μｍ以下である。第二隔壁１８の高さが５μｍを超えると対向電極の形成及び封止を妨げてしまったり、凹状曲面形状を形成することで有機発光媒体層の平坦化を狙った効果が薄れてしまったりする。一方、第二隔壁１８の高さが０．１μｍ未満だと第二電極層１４の端部を覆い切れなかったり、有機発光媒体層の形成時に隣接する画素間でショートしたり、混色したりしてしまう。

有機発光媒体層１５は、発光物質を含む単層膜、あるいは、多層膜で形成することができる。多層膜で形成する場合の構成例としては、正孔輸送層及び電子輸送性発光層、または、正孔輸送性発光層及び電子輸送層の２層構成や、正孔輸送層、発光層、電子輸送層からなる３層構成、さらには、必要に応じて正孔（電子）注入機能と正孔（電子）輸送機能を分けたり、正孔や電子の輸送をブロックする層などを挿入したりして、さらに多層化することがより好ましい。

正孔輸送材料の例としては、ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリビニルカルバゾール、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との混合物などの高分子正孔輸送材料、ポリチオフェンオリゴマー材料、その他既存の正孔輸送材料の中から選ぶことができる。

高分子ＥＬ素子の場合には、正孔輸送層上に、インターレイヤ層を形成することが好ましい。インターレイヤ層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することができる。

発光材料としては、ポリフルオレン、ポリパラフェニレンビニレン、ポリチオフェン、ポリスピロなどの高分子材料や、これら高分子材料に前記低分子材料の分散または共重合した材料や、その他既存の蛍光発光材料や燐光発光材料を用いることができる。

電子輸送材料の例としては、２−（４−ビフェニルイル）−５−（４−ｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール、２，５−ビス（１−ナフチル）−１，３，４−オキサジアゾール、オキサジアゾール誘導体やビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］キノリノラート）ベリリウム錯体、トリアゾール化合物等を用いることができる。また、これらの電子輸送材料に、ナトリウムやバリウム、リチウムといった仕事関数が低いアルカリ金属、アルカリ土類金属を少量ドープすることにより、電子注入層としてもよい。

有機発光媒体層１５の膜厚は、単層または積層により形成する場合においても、１０００ｎｍ以下であり、好ましくは５０〜２００ｎｍ程度である。

有機発光媒体層１５の形成方法としては、材料に応じて、真空蒸着法や、スリットコート、スピンコート、スプレーコート、ノズルコート、フレキソ、グラビア、マイクログラビア、凹版オフセットなどのコーティング法や印刷法、インクジェット法などを用いることができる。この中でも、印刷法を用いた成膜が可能な高分子材料は、溶剤に溶解又は安定して分散させてインキ化することによって大面積の成膜ができ、低分子材料を用いた有機ＥＬ素子の製造と比較して、低コストであるという利点がある。

第三電極層１６としては、少なくとも、電子注入性の陰極としての役割があればよく、ＬｉやＢａ、Ｃａなどのアルカリ金属やアルカリ土類金属と、ＡｌやＡｇといった安定性のある金属膜の積層膜が用いられる。トップエミッション型の有機ＥＬ素子の場合には、透明電極としての役割を兼用する必要があるため、電子注入性の陰極としては、仕事関数が低いＬｉやＢａ、Ｍｇ、Ｃａといったアルカリ金属やアルカリ土類金属や、これら金属の酸化物、フッ化物などの化合物を用いることができる。これら材料は電子注入性に優れるものの、安定性に乏しいため、ＡｌやＡｇなどの安定性に優れた金属との積層膜もしくは合金膜を用いることがより好ましい。

第三電極層１６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、スパッタリング法を選択すればよい。また、第三電極層１６の厚さに特に制限はないが、１０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下程度で用いることができる。トップエミッション型ＥＬ素子の場合には、Ｂａなどのアルカリ金属を５ｎｍ程度、Ａｌなどの安定金属を１０ｎｍ程度としてもよく、さらにＩＴＯなどの透明電極を１００ｎｍ程度積層し低抵抗化することもできる。

有機ＥＬ素子の封止構造は特に限定されず、例えば、ガラスキャップからなる封止基材２０を用いたキャップ封止や、パッシベーション膜と接着層１９、ガラス基材からなる封止基材２０を用いたべた封止などがある。パッシベーション層としては、酸化珪素、酸化アルミニウム等の金属酸化物、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、窒化炭素などの金属窒化物、酸窒化珪素などの金属酸窒化物、炭化ケイ素などの金属炭化物、必要に応じて、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリエステル樹脂などの高分子樹脂膜との積層膜を用いてもよい。特に、バリア性と透明性の面から、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素を用いることが好ましく、さらには、成膜条件により、膜密度を可変した積層膜や勾配膜を使用してもよい。また、これらには必要に応じて色変換層やカラーフィルター層、光取出し層などを設けても良い。

パッシベーション層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、ＣＶＤ法を用いることができるが、特に、バリア性や透光性の面でＣＶＤ法を用いることが好ましい。ＣＶＤ法としては、熱ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法、触媒ＣＶＤ法、ＶＵＶ−ＣＶＤ法などを用いることができる。また、ＣＶＤ法における反応ガスとしては、モノシランや、ヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳ）やテトラエトキシシランなどの有機シリコン化合物に、Ｎ_２、Ｏ_２、ＮＨ_３、Ｈ_２、Ｎ_２Ｏなどのガスを必要に応じて添加してもよく、例えば、シランの流量を変えることにより膜の密度を変化させてもよく、使用する反応性ガスにより膜中に水素や炭素が含有させることもできる。封止層の膜厚としては、有機ＥＬ素子の電極段差や基板の隔壁高さ、要求されるバリア特性などにより異なるが、１０ｎｍ以上１００００ｎｍ以下程度が一般的に用いられている。

接着層１９の材料としては、公知の接着性樹脂を使用することができるが、例えば、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂などの光硬化型接着性樹脂、熱硬化型接着性樹脂ポリエチレン、ポリプロピレンなどの酸変性物からなる熱可塑性接着性樹脂などを使用することができる。接着層１９には、必要に応じてギャップ制御のためにガラスや樹脂からなる球状、棒状などのスペーサを混入することができる。

接着層１９の形成方法としては、材料やパターンに応じて、スピンコート、スプレーコート、フレキソ、グラビア、マイクログラビア、凹版オフセットなどのコーティング法、印刷法や、インクジェット法、ディスペンサ塗布、ノズル吐出、転写法、ラミネート法などを用いることができる。

接着層１９を介して電極基材１０と封止基材２０とを貼り合わせる工程は、接着層１９中に有機ＥＬ素子の劣化の原因となる酸素や水分が含まれないように真空中、又は不活性ガス雰囲気中で行う。不活性ガスを用いる場合は、アルゴンなどの希ガスを用いることもできるが、取り扱い易さや経済的な理由から窒素が好適に用いられる。

以下、本発明の実施例及び比較例を説明するが、本発明はこの実施例にのみ限定されるものではない。

＜実施例＞
先ず、透明基板である平行平板のガラスからなる基材１０上に、ＩＴＯ膜（４００ｎｍ）よりなる第一電極層１１を、スパッタリング法、フォトリソグラフィ法、エッチング法を用いて形成した。

次に、第一隔壁を形成した。具体的には、日本ゼオン社製ポジレジストＺＷＤ６２１６−６をスピンコーターにて基板全面に厚み１μｍで形成した後、フォトリソグラフィ法を用いて、第一隔壁１７を形成した。この第一隔壁１７によって発光領域が区画された。

次に、絶縁層１２を形成した。具体的には、アクリルモノマーを含有する紫外線硬化性透明樹脂から構成される樹脂溶液を上述の第一電極層１１上に仕上がり膜厚が０．５μｍになるようにスピンコートし、減圧乾燥後、９０℃で９０秒加熱した。その後、高圧水銀灯を光源とする光を１００ｍＪ/ｃｍ2の照射量で所望のパターンになるよう照射した。その後、アルカリ現像液にて３０秒間現像処理を行った後、２３０℃で４０分焼成した。このようにして、画素の中央部に直径３μｍで、エッジ形状がテーパー形状であるスルーホール１３を有する絶縁層１２を得た。この時、樹脂溶液を開口部画素に塗布するため、画素を隔てた隔壁にウェット液がメニスカスを形成するため、隔壁近傍の膜厚が厚くなり、画素開口部は凹面形状となった。

続いて、第二電極層１４を形成した。具体的には、ＩＴＯ膜（４００ｎｍ）をスパッタリング法、フォトリソグラフィ法、エッチング法を用いて第二電極層１４を形成し、スルーホール１３を通して第一電極層１１と第二電極層１４とを導通させた。

続いて、画素を区画するような形状で第二隔壁１８を形成した。具体的には、日本ゼオン社製ポジレジストＺＷＤ６２１６−６をスピンコーターにて基板全面に厚み１μｍで形成した後、フォトリソグラフィ法を用いて第二隔壁１８を形成した。

次に、有機発光媒体層１５を形成した。具体的には、正孔輸送層には、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との混合物（２０ｎｍ）を用い、発光層には、ポリ［２−メトキシ−５−（２'−エチル−ヘキシロキシ）−１，４−フェニレンビニレン］（ＭＥＨＰＰＶ）（１００ｎｍ）を用い、それぞれ、凸版印刷法を用いてパターン形成し、平坦率８３％の有機発光媒体層を得た。

次に、第三電極層１６を形成した。具体的には、Ｂａ膜（５ｎｍ）とＡｌ膜（２００ｎｍ）とを、蒸着法を用いて積層した。次に、封止のために、接着剤１５（光硬化型のエポキシ接着剤）、封止材１６（ガラス基材）を順に積層し、実施例に係る有機ＥＬ素子を製造した。

本実施例に係る有機ＥＬ素子は、画素周辺部まで均一に発光し、発光面積が大幅に拡大し、寿命も従来品より３０％改善できた。

＜比較例１＞
実施例と同様の方法を用いて形成するが、スルーホール１３を備えた絶縁層１２及び第二電極層１４を形成せず、それ以外の工程を通して有機ＥＬ素子を製造した。

比較例１に係る有機ＥＬ素子の有機発光媒体層の平坦率は４２％であった。また、発光させた場合の発光面積も実施例に係る有機ＥＬ素子より狭くなっており、画素周辺部の有機発光層の膜厚が厚い部分は電気が流れにくく、発光が弱くなってしまうことが確認された。つまり、平坦性によって明らかな発光の差が生じた。

＜比較例２＞
実施例と同様の方法を用いて形成するが、第二隔壁１８を形成せず、それ以外の工程を行って有機ＥＬ素子を製造した。比較例２に係る有機ＥＬ素子の有機発光層の平坦率は、一部で６０％であり、平坦性の改善が見られた。しかしながら、第一隔壁１７だけでは混色を防ぐのに十分ではなく、混色が多数発生し、表示特性に問題が生じた。

＜比較例３＞
実施例と同様の方法を用いて形成するが、スルーホール１３の直径が４０μｍと画素の開口幅の６割以上を占める有機ＥＬ素子を製造した。

上記のように製造した、有機ＥＬ素子の有機発光媒体層の平坦率は５０％であった。画素の開口幅の大半をスルーホール１３の直径が占めるため、必要な凹状曲面形状が得られず、この結果、平坦性の大きな改善が得られなかった。

＜比較例４＞
実施例と同様の方法を用いて形成するが、スルーホール１３の長さが５μｍと長い有機ＥＬ素子を製造した。

上記のように製造した、有機ＥＬ素子の有機発光媒体層の平坦率は４２％であった。スルーホール１３の長さ５μｍは、スルーホール１３の形成箇所における絶縁層１２の膜厚と等しい。したがって、スルーホール１３の長さ（深さ）を大きくとるためには、結局、それに応じた厚さの絶縁層１２を形成することが必要となるが、この場合、絶縁層１２が第一隔壁１７の高さ（実施例１と同じ条件であるので、１μｍ）よりも厚くなってしまう。よって、比較例４では、画素の形状は平坦なままとなり、有機発光媒体層の平坦性の改善は得られなかった。

本発明は、フラットパネルディスプレイや、面発光光源、照明等に用いられる有機ＥＬ素子及びその製造方法に利用できる。

１０…基材
１１…第一電極層
１２…絶縁層
１３…スルーホール
１４…第二電極層
１５…有機発光媒体層
１６…第三電極層
１７…第一隔壁
１８…第二隔壁
１９…接着層
２０…封止基材

Claims (8)

1. 複数の画素を有する有機ＥＬ素子であって、
   基材と、
   前記基材上に形成され、前記複数の画素の各々に対応する複数の区画を有する第一電極層と、
   前記第一電極層の前記区画の各々の周縁部を覆うように形成される第一隔壁と、
   前記第一電極層上に形成され、前記画素の各々に対応する複数のスルーホールが設けられる絶縁層と、
   前記絶縁層上に形成され、前記スルーホールの各々を介して前記第一電極層に電気的に接続される第二電極層と、
   前記第二電極層上に形成される有機発光媒体層と、
   前記有機発光媒体層上に形成される第三電極層と、
   前記第三電極層を覆う封止層とを備え、
   各画素内の前記第二電極層及び各画素内の前記有機発光媒体層が凹面形状を有する、有機ＥＬ素子。
2. 前記凹面形状の最も凹んでいる箇所は、前記画素の中心部であることを特徴とする、請求項１に記載の有機ＥＬ素子。
3. 前記第二電極層は、前記第一隔壁上において、前記複数の画素の各々に対応する複数の領域に区画されており、
   前記第一隔壁上において前記第一隔壁に沿って延びるように形成され、前記第二電極層の前記領域の各々の周縁部を覆うように形成される第二隔壁を更に備えることを特徴とする、請求項１に記載の有機ＥＬ素子。
4. 前記スルーホールが設けられる絶縁層が光透過性を有することを特徴とする、請求項１または２に記載の有機ＥＬ素子。
5. 前記スルーホールが設けられる絶縁層が感光性を有することを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の有機ＥＬ素子。
6. 前記スルーホールの直径Ｒが、２μｍ＜Ｒ＜３０μｍを満足することを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の有機ＥＬ素子。
7. 前記スルーホールの長さＴが、０．１μｍ＜Ｔ＜２μｍを満足することを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の有機ＥＬ素子。
8. 請求項１〜６のいずれかに記載の有機ＥＬ素子の製造方法であって、
   基材上に、前記複数の画素の各々に対応する複数の区画を有する前記第一電極層を形成する工程と、
   前記第一電極層の前記区画の各々の周縁部を覆うように前記第一隔壁を形成する工程と、
   前記第一電極層上に、前記画素の各々に対応する複数のスルーホールが設けられる前記絶縁層を形成する工程と、
   前記絶縁層上に、前記スルーホールの各々を介して前記第一電極層に電気的に接続される第二電極層を形成する工程と、
   前記第二電極層上に前記有機発光媒体層を形成する工程と、
   前記有機発光媒体層上に前記第三電極層を形成する工程と、
   前記第三電極層を覆う前記封止層とを形成する工程とを備え、
   前記絶縁層がウェットコーティング法または印刷法により形成される、有機ＥＬ素子の製造方法。