JP4336742B2 - 有機ｅｌディスプレイパネル、およびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、有機ＥＬ素子や有機ＥＬディスプレイパネルなどの有機デバイス、およびその製造方法に関する。

有機半導体素子や有機ＥＬ素子などの有機デバイスは通常、陽極と陰極の間に配置された有機機能性材料を含む機能層を有する。有機機能性材料の機能によって、半導体素子（トランジスタ）や、発光素子や、液晶素子などの有機デバイスが得られる。半導体素子は、例えば基板面に配置されたソース電極とドレイン電極を接続する有機半導体材料を有し；有機ＥＬ素子は、例えば基板面に配置されたアノード電極に積層された有機ＥＬ材料を含む発光層を有し、さらに発光層をカソード電極で挟みこむ。

有機機能性材料を電極上にパターニングするために、電極面を囲む障壁（つまりバンク）を形成して、バンクで規定された領域に有機機能性材料を含む組成物を印刷することがある。バンクの材質は樹脂であってもよい。

バンクで規定された電極面を含む領域に有機機能性材料を含むインクを印刷する場合に、一般的には、印刷しようとする領域（電極表面を含む）の濡れ性が高いことが好ましく、かつバンク上面の濡れ性が低いことが好ましい。インクが目的とする領域以外に漏れ出すことを防止するためである。

一般的にフッ素成分は、物質表面のエネルギーを低下させて、濡れ性を低下させることが知られている。そのため、濡れ性の低い上面を有するバンクを形成するため、フルオロカーボン系ガスを用いて、バンク表面をプラズマ処理する技術が知られている（特許文献１を参照）。しかし、フルオロカーボン系ガスを用いてバンク表面をプラズマ処理した場合、通常フッ素はバンクなどの材料表面に化学的に結合するのではなく、単純に材料表面に分子間力で吸着された状態となる。したがって、プラズマ処理によってフッ素を材料表面に吸着させたとしても、熱プロセスなどによってフッ素のマイグレーションが生じることがある。フッ素が、例えば有機デバイスの有機機能層にマイグレートすれば、デバイス特性を悪化させる。特に、電子吸引性が大きいフッ素原子が有機発光層に混入すると、発光励起子を失活させ、発光効率などに悪影響を及ぼすことが懸念される。

上記課題を解決する手段として、フッ素化フォトレジストを用いてバンクを形成することも提案されている（特許文献２を参照）。フッ素化フォトレジストを塗布；現像；洗浄；焼成などのフォトリソグラフィープロセスによって、形成したバンクは、プラズマ処理をせずとも濡れ性が低いという特徴を有する。
特開２００５−５２８３５号公報 特表２００５−５２２０００号公報

前述の通り、フッ素化フォトレジストを用いたバンクは濡れ性が低いので、有機材料を印刷するためのバンクとして適している。しかしながら、フッ素化フォトレジストを用いたバンクでは、バンクの壁面の濡れ性が低いことがあった。このため、バンクによって規定された領域内に、有機材料を塗布し機能層を形成する場合、塗布された有機材料がバンクの壁面によってはじかれて、所望の領域内に均一な膜厚を有する機能層を形成することができない場合があった。

本発明は、フッ素フォトレジストを用いてバンクを形成する場合に、バンクの壁面の濡れ性を制御することにより、バンクによって規定された領域内に均一な膜厚を有する機能層を形成することを目的とする。

すなわち本発明は、以下に示す有機ＥＬディスプレイパネルに関する。
［１］基板上にマトリクス状に配置された有機ＥＬ素子を有する、有機ＥＬディスプレイパネルであって、前記有機ＥＬ素子のそれぞれは、前記基板上に形成されたアノード電極、前記アノード電極上に形成された有機ＥＬ層、前記有機ＥＬ層上に形成されたカソード電極、および前記有機ＥＬ層の領域を規定するバンク、を有し、前記バンクはフッ素樹脂を含み、前記バンクの厚さ方向に沿ってフッ素濃度の勾配を有し、前記バンクの頂点におけるフッ素濃度は前記バンクの底面におけるフッ素濃度よりも高く、前記バンクの形状は、順テーパ状であり、前記バンクの高さは０．８μｍ〜１．２μｍである、有機ＥＬディスプレイパネル。
［２］前記バンクの頂点におけるフッ素濃度は５〜１０ａｔｏｍ％であり、前記バンクの底面におけるフッ素濃度は０〜３ａｔｏｍ％である、［１］に記載の有機ＥＬディスプレイパネル。

本発明の有機デバイスは、上面の濡れ性の低いフッ素樹脂を含むバンクを有しているので、バンクで規定された領域に塗布された機能層の材料が他の領域に漏れ出さない。またバンクの壁面の濡れ性はバンクの上面と比較して高いことから、厚さの均一な機能層を形成することができる。特に本発明の有機デバイスが有するフッ素樹脂を含むバンクを順テーパ状にすると、その厚みに応じて濡れ性も勾配がつく（厚みが大きいほど濡れ性が低くなる）ので、均一な機能層を形成しやすい。

１．有機ＥＬ素子
本発明の有機ＥＬ素子は、基板、アノード電極、カソード電極、正孔輸送層、中間層、有機ＥＬ層およびバンクを有する。

本発明の有機ＥＬ素子は有機ＥＬ素子を駆動するための薄膜トランジスタ（駆動ＴＦＴ）を有していてもよく、有機ＥＬ素子のアノード電極と、駆動ＴＦＴのソースまたはドレイン電極とが接続されていてもよい。

本発明の有機ＥＬ素子の基板は、ボトムエミッション型か、トップエミッション型かによって、その材質が異なる。ボトムエミッション型の場合には、基板が透明であることが求められるので、ガラスや透明樹脂などの基板であればよい。一方、トップエミッション型の場合には、基板が透明である必要はなく、その材質は絶縁性であれば任意である。

基板には、アノード電極が形成されている。有機ＥＬ素子がボトムエミッション型の場合、アノード電極が透明電極であることが求められ、ＩＴＯなどで形成すればよい。有機ＥＬディスプレイパネルがトップエミッション型の場合には、アノード電極に光反射性が求められ、例えば銀を含む合金、より具体的には銀−パラジウム−銅合金（ＡＰＣとも称する）などで形成すればよい。

アノード電極上には、正孔輸送層または中間層が配置される。アノード電極上には、正孔輸送層、中間層の順で両方の層が配置されてもよい。また、正孔輸送層が形成されない場合もあり得る。

正孔輸送層とは正孔輸送材料からなる層である。正孔輸送材料の例には、ポリスチレンスルホン酸をドープしたポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）（ＰＥＤＯＴ−ＰＳＳと称される）や、その誘導体（共重合体など）が含まれる。正孔輸送層の厚さは通常、１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であり、約３０ｎｍでありうる。
また、正孔輸送層の材質は、ＷＯ_ｘ（タングステンオキサイド）やＭｏＯ_ｘ（モリブデンオキサイド）、ＶＯ_ｘ（バナジウムオキサイド）などの酸化物や、これらの組み合わせなどであってもよい。

中間層は、正孔輸送層に電子が輸送されるのをブロックする役割や、有機ＥＬ層に正孔を効率よく運ぶ役割などを有する。中間層は例えばポリアニリン系の材料からなる層である。中間層の厚さは通常、１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であり、好ましくは約４０ｎｍでありうる。

正孔輸送層および中間層は後述するバンクによって規定された領域内に配置される。

中間層上には、有機ＥＬ層が配置される。有機ＥＬ層に含まれる有機材料は、低分子系であっても高分子系であってもよい。低分子系有機ＥＬ材料である場合には、ドーパント材料とホスト材料との組み合わせを含み、ドーパント材料の例にはＢＣｚＶＢｉ、クマリン、ルブレン、ＤＣＪＴＢなどが含まれ、ホスト材料の例には、ＤＰＶＢｉ、Ａｌｑ３などが含まれる。
高分子系有機ＥＬ材料の例には、ポリフェニレンビニレンおよびその誘導体、ポリアセチレン（Poly acetylene）およびその誘導体、ポリフェニレン（Poly phenylene (PPP)）およびその誘導体、ポリパラフェニレンエチレン（Poly para phenyleneethylene (PPV)）およびその誘導体、ポリ３−ヘキシルチオフェン（Poly 3-hexyl thiophene (P3HT)）およびその誘導体、ポリフルオレン（Poly fluorene (PF)）およびその誘導体などが含まれる。有機ＥＬ層に含まれる有機材料は、好ましくは高分子系有機ＥＬ材料である。
有機ＥＬ層は、後述するバンクで規定された領域内に形成されればよい。

本発明の有機ＥＬ素子は、前述のように、中間層および有機ＥＬ層の領域を規定するバンクを有する。バンクは、フッ素樹脂を含むことを特徴とする。バンクに含まれるフッ素樹脂は、その高分子繰り返し単位のうち、少なくとも一部の繰り返し単位にフッ素原子を有するものであればよく特に限定されない。フッ素樹脂の例には、フッ素化ポリオレフィン系樹脂、フッ素化ポリイミド樹脂、フッ素化ポリアクリル樹脂などが含まれる。フッ素樹脂のさらに具体的な例には、例えば特表２００２−５４３４６９号公報に記載されているフッ素含有ポリマー；フルオロエチレンとビニルエーテルとの共重合体であるルミフロン（LUMIFLON、登録商標、旭硝子）などが含まれる。バンクの基板からの高さは０．１μｍ〜２μｍであり、特に０．８μｍ〜１．２μｍであることが好ましい。

またバンクの形状は順テーパ状であることが好ましい。順テーパ状とは、バンクの障壁面が斜めになっており、バンクの底面の面積がバンクの上面の面積よりも大きい形状を意味する（図１参照）。バンクの形状がテーパ状である場合、テーパ角度は２０〜８０°であり、特に３５〜４５°であることが好ましい。

本発明におけるバンクは、バンク上面の濡れ性が低いことを特徴とする。ここでバンクの上面とはバンクの頂点を含む面を意味する。濡れ性が低いとは、バンク上面の少なくとも一部の水の接触角が、８０°以上、好ましくは９０°以上であることを意味する。また通常、バンク上面の水の接触角は１１０°以下である。
また本発明におけるバンクは、バンクの底面の濡れ性が高いことを特徴とする。濡れ性が高いとは、バンク底面の少なくとも一部の水の接触角が、７０°以下、好ましくは６０°以下であることを意味する。
このように、本発明におけるバンクは、バンクの厚さ方向に沿って濡れ性の勾配を有することが好ましい。バンクにおける濡れ性は主にフッ素原子の濃度によって決定される。したがって、バンクの厚さ方向に沿った濡れ性の勾配は、バンクの厚さ方向に沿ってフッ素濃度の勾配を発生させることによって得られる。

後述するように本発明のバンクは、所望の形状にパターニングされたフッ素樹脂含有組成物の膜を、ベーク処理する（加熱処理）することにより形成されうる。本発明者は、ベーク処理で形成したバンクを順テーパ形状にすることで、バンクの厚さ方向に沿ってフッ素濃度の勾配を発生させることができることを見出した。

本発明では、バンク上面のフッ素原子濃度は、５〜１０ａｔｏｍ％であることが好ましく、バンクの底面におけるフッ素濃度は０〜３ａｔｏｍ％であることが好ましい。フッ素原子濃度は、Ｘ線光電子分光分析装置（ＸＰＳまたはＥＳＣＡとも称する）で測定されることができる。

以下、バンクの厚さ方向に沿ってフッ素濃度の勾配が発生するメカニズムについて説明する。
表１はフッ素樹脂含有組成物の膜をベーク処理する（加熱処理）することにより形成されたバンクの厚さとバンク上面におけるフッ素濃度との関係を示したグラフである。

表１に示されるように、バンクが厚くなればなるほど、バンクの上面におけるフッ素濃度は高くなり、水接触角およびアニソール接触角ともに大きくなる（濡れ性が低くなる）。

また、上述のようにバンクの形状が順テーパ状であると、その壁面においてバンクの厚さに勾配が生じる。つまり図１に示されるように、バンクの厚さは、３ａ、３ｂ、３ｃの順に小さくなる。

前述の通り、薄いバンクの上面のフッ素成分の密度が低くなり；厚いバンクの上面のフッ素成分の密度が高くなる。よって、図１に示される順テーパ状のバンク３のうち、３ａで示される箇所（バンクの厚さが大きい）におけるフッ素濃度は相対的に高く、かつ３ｃで示される箇所（バンクの厚さが小さい）におけるフッ素濃度は相対的に低くなる。したがって、バンク３におけるフッ素濃度は３ａ、３ｂ、３ｃの順に低くなる。図１において、１は基板であり、２は電極である。

このように、ベーク処理で形成したバンクを順テーパ形状にすることでバンクの厚さ方向にフッ素濃度の勾配を発生させることができる。また、バンクの厚さ方向にフッ素濃度の勾配を発生させることで、バンクの厚さ方向に沿った濡れ性の勾配を得ることができる。これにより、濡れ性の低いバンク上面３ａが、バンクによって規定される機能層の材料の漏れ出しを抑制するという、バンク本来の役割を果たすとともに；バンク壁面の下部３ｃの濡れ性が高いため、バンクにより規定される領域全体に、つまりバンクと当該領域の接線まで機能層（正孔輸送層、中間層または有機ＥＬ層）が確実に配置される。

このように、ベーク処理したフッ素樹脂のバンクの形状を順テーパ状として、バンク下部の濡れ性をバンク上部の濡れ性よりも高くすることで、パターニングされた領域に隙間なく均一の厚さを有する機能層を形成することができる。さらに順テーパ状の形状を調整することによって、形成される層の形状を制御することも可能である。例えば、テーパ角度を調整することによって、バンクによって規定された領域を超えて、機能層が漏れ出すことを防止することができる。

さらにバンクの形状は、順テーパ状であって、かつ２つの変曲点を有していてもよい（図２参照）。２つの変曲点を有する順テーパ状とすると、バンク３の下部のすその角度が緩やかになる。よって、機能層材料４を含むインクを、バンクが規定する領域に塗布しやすくなり、規定された領域全面に塗り残しなく塗布することができ、均一な薄膜が得られる。図２において、１は基板であり、２は電極である。

本発明の有機ＥＬ素子は、有機ＥＬ層上にカソード電極層を有する。カソード電極層の材質は、ボトムエミッション型か、トップエミッション型かによって、その材質が異なる。トップエミッション型の場合にはカソード電極が透明である必要があるので、ＩＴＯ電極やＩＺＯ電極などを形成することが好ましい。有機ＥＬ層とカソード電極層との間にはバッファー層等が形成されることが好ましい。一方、ボトムエミッション型の場合にはカソード電極が透明である必要はなく、任意の材質の電極を用いればよい。

本発明の有機ＥＬ素子に、さらにカソード電極を形成した面にカバー材を設けて封止してもよい。カバー材により水分や酸素の浸入を抑制する。

本発明の有機ＥＬ素子は電気絶縁性の無機膜（以下「無機絶縁膜」という）をさらに有していてもよい。無機絶縁膜は電気絶縁性であることはもちろんであるが、濡れ性が高いことも好ましい。無機絶縁膜の材質の例にはシリコンオキサイド（ＳｉＯ_２）やシリコンナイトライド（Ｓｉ_３Ｎ_４）、シリコンオキシナイトライド（ＳｉＯＮ）などが含まれる。無機絶縁膜の厚さは１０ｎｍ〜２００ｎｍであることが好ましい。

無機絶縁膜はバンクから、バンクによって規定された領域まではみ出していることが好ましい（図３参照）。好ましくは、無機絶縁膜はバンクから５〜１０μｍはみ出している。

本発明ではバンクからはみ出した無機絶縁膜上に機能層（正孔輸送層または中間層）の材料を含む溶液を塗布する。濡れ性の高い無機絶縁膜により溶液はバンクによって規定された領域全体に均一に塗布され、膜厚が均一な機能層を得ることができる。このように本発明では、厚さ方向に濡れ性の勾配を有するバンクと無機絶縁膜とを組み合わせることで、より均一な厚さを有する機能層を得ることができる。

前述の通り本発明の有機ＥＬ素子は、バンクからはみ出した無機絶縁膜（任意）を有するが、無機絶縁膜の配置位置は、正孔輸送層の材質に応じて、以下の２つの態様に分別されうる。以下、無機絶縁膜の形状ならびに配置位置について、２つの態様に分けて説明する。

（１）正孔輸送層の材質がＰＥＤＯＴ−ＰＳＳである場合（図３参照）
本態様における無機絶縁膜は正孔輸送層の底面に接するように基板上に配置される（図３参照）。無機絶縁膜が正孔輸送層の底面に接するように形成されることで、ＰＥＤＯＴ−ＰＳＳを材料とする正孔輸送層の膜厚をより均一にすることができる。

（２）正孔輸送層の材質がタングステンオキサイドなどの酸化物である場合（図４参照）
本態様では無機絶縁膜は、中間層の底面に接するように形成される（図４参照）。無機絶縁膜は、中間層の底面に接するように形成されるのであれば、正孔輸送層上に配置されてもよいし（図４Ａ）、基板上に配置されてもよいし（図４Ｂ）、基板上であって正孔輸送層の下に配置されてもよい（図４Ｃ）。無機絶縁膜が中間層の底面に接するように形成されることで、バンクで規定された領域内に中間層の材料を含む溶液を塗布することで形成される中間層の膜厚をより均一にすることができる。また、バンクと正孔輸送層との間に無機絶縁膜が配置されることで（図４Ａ）、バンクと酸化物からなる正孔輸送層との接着性が高まる。

２．有機ＥＬディスプレイパネルについて
本発明の有機ＥＬ素子は１の基板上にマトリクス状に複数個配置され、有機ＥＬディスプレイパネルを構成してもよい（図５参照）。

本発明の有機ＥＬディスプレイパネルは、基板、アノード電極、カソード電極、ならびに両電極に挟まれた正孔輸送層、中間層および発光層を有する有機ＥＬ素子を有する。また、本発明の有機ＥＬディスプレイパネルはバンクを有する。

本発明の有機ＥＬディスプレイパネルは、基本的に上述した有機ＥＬ素子を基板上にマトリクス状に配置した構成を有するが、アノード電極、バンク、正孔輸送層、中間層、有機ＥＬ層およびカソード電極は、以下の形状を有することを特徴とする。

アノード電極
有機ＥＬディスプレイパネルがパッシブマトリクス型である場合、アノード電極はライン状に、複数本形成される。ライン状のアノード電極は、互いに並行であることが好ましい。有機ＥＬディスプレイパネルがアクティブマトリクス型である場合、アノード電極は基板上にマトリクス状（有機ＥＬ素子ごと）に複数個形成される。

バンク
バンクは基板上にライン状に複数本形成され、基板上にライン状の領域を規定する（図５参照）。ライン状のバンクは互いに並行であることが好ましい。また、アノード電極がライン状である場合、ライン状のバンクのラインの方向と、アノード電極のラインの方向とは直交することが好ましい。
ライン状のバンクによって規定された１のライン状の領域内には１列に並んだ複数の有機ＥＬ素子が配置される。ライン状の領域には機能層の材料を含む溶液が順次塗布される。以下、ライン状のバンクによって規定されるライン状の領域を「塗布領域」と称する。

正孔輸送層
本発明の有機ＥＬディスプレイパネルでは、正孔輸送層は有機ＥＬ素子ごとに配置される。すなわち、正孔輸送層はマトリクス状に形成される（図６参照）。また、正孔輸送層は前述した塗布領域内に形成される。

中間層
中間層は、１の塗布領域内の複数の有機ＥＬ素子に亘って配置される。すなわち中間層は塗布領域内にライン状に形成される。

有機ＥＬ層
有機ＥＬ層は、１の塗布領域内の複数の有機ＥＬ素子に亘って配置される。すなわち有機ＥＬ層は塗布領域内にライン状に形成される。
有機ＥＬ材料は各塗布領域から所望の発色（レッドＲ，グリーンＧ，ブルーＢ）が生じるように、適宜選択される。例えば、レッド画素の隣にグリーン画素を配置し、グリーン画素の隣にブルー画素を配置し、ブルー画素の隣にレッド画素を配置する（図５参照）。

カソード電極
カソード電極は、各塗布領域に配置された有機ＥＬ層上に形成されていればよいが、通常は塗布領域にライン状に形成される（図５参照）。通常は、互いに隣接する塗布領域に形成されたカソード電極同士が通電しないように、ライン状のバンクがカソードセパレータとなる。カソード電極は、塗布領域ごとに分離されていなくてもよい場合がある。つまり、アクティブマトリクス型のようにアノード電極が画素電極ごとに独立して制御されていれば、画素電極をドライブするＴＦＴ素子が独立しているので、カソード電極を複数の塗布領域が共有することができる。

本発明の有機ＥＬディスプレイパネルは、バンクから塗布領域内にはみ出した無機絶縁膜を有していてもよい。
正孔輸送層の材質がＰＥＤＯＴ−ＰＳＳである場合、無機絶縁膜は正孔輸送層の底面に接するように配置される。また、正孔輸送層の材質がタングステンオキサイドなどの酸化物である場合、無機絶縁膜は、中間層の底面に接するように配置される。

本発明の有機ＥＬディスプレイパネルは塗布領域内に画素領域を規定する第２のバンクを有していてもよい（図７参照）。ここで画素領域とは１つの有機ＥＬ素子における開口部を意味する。第２のバンクの基板からの高さはライン状のバンクの基板からの高さと同じであってもよいが、ライン状のバンクの基板からの高さよりも低いことが好ましい。第２のバンクの基板からの高さは、０．１〜０．５μｍであることが好ましい。

第２のバンクの材質は、絶縁性であれば特に限定されないが、絶縁性樹脂であることが好ましい。また第２のバンクの材質は、フッ素樹脂を含んでも含まなくともよい。そのため第２のバンクの材質は、非フッ素系樹脂（非フッ素系ポリイミド樹脂や非フッ素系ポリアクリル樹脂など）でありうる。

画素領域を規定する第２のバンクには、隣接する画素領域同士を連通する溝が設けられている（図７参照）。溝の幅は１０〜３０μｍ、より好ましくは１８〜２２μｍであることが好ましい。

第２のバンクは正孔輸送層の材質によって配置位置および機能が異なる。以下、第２のバンクの配置位置を、正孔輸送層の材質がＰＥＤＯＴ−ＰＳＳである場合と、タングステンオキサイドなどの酸化物である場合とに分けて説明する。

（１）正孔輸送層の材質がＰＥＤＯＴ−ＰＳＳである場合。
正孔輸送層の材質がＰＥＤＯＴ−ＰＳＳである場合、第２のバンクは、正孔輸送層の領域を規定する。すなわち正孔輸送層の材質がＰＥＤＯＴ−ＰＳＳである場合、第２のバンクはＰＥＤＯＴ−ＰＳＳを含む溶液が塗布領域に塗布される際に、溶液が隣接する画素領域に侵入することを防止し、正孔輸送層をマトリクス状に規定する機能を有する。

（２）正孔輸送層の材質がタングステンオキサイドなどの酸化物である場合。
正孔輸送層の材質が酸化物である場合、第２のバンクは、中間層および有機ＥＬ層の領域を規定する。この場合、第２のバンクは歩留まりを向上させる機能を有する。

本発明の有機ＥＬディスプレイの製造過程において、中間層または有機ＥＬ層の形成前に、塗布領域内にホコリが付着することがある。後述するように、中間層および有機ＥＬ層は材料を塗布することで形成されることから、ホコリが付着した塗布領域内に中間層または、有機ＥＬ層の材料を塗布すると、塗布された材料はホコリに吸引され、塗布領域内に中間層または有機ＥＬ層が形成されない領域が発生する。
一方、塗布領域内に複数の画素領域を規定する第２のバンクが配置されている場合、塗布された中間層または有機ＥＬ層の材料がホコリに吸引されることを、第２のバンクがブロックする。これにより、たとえ塗布領域内にホコリが付着していたとしても、塗布領域内に中間層または有機ＥＬ層が形成されない領域が発生しにくくなる。したがって、中間層および有機ＥＬ層を規定する第２のバンクは歩留まりの向上に寄与する。

また、第２のバンクにより画素間の電気的なクロストークを抑制されうる。また、第２のバンクに画素領域同士を連通する溝が設けられていることにより、画素領域の間を中間層または有機ＥＬ層の材料を含む溶液が移動でき、形成される中間層または有機ＥＬ層の厚さが塗布領域内において平準化される。

３．有機ＥＬディスプレイパネルの製造方法について
本発明の有機ＥＬディスプレイパネルは、本発明の効果を損なわない限り、任意の方法で製造されうる。また、本発明の有機ＥＬディスプレイパネルは正孔輸送層の材質によって製造方法を違えることが好ましい。
以下、正孔輸送層がＰＥＤＯＴ−ＰＳＳである場合と、タングステンオキサイドなどの酸化物である場合とに分けて説明する。

（１）正孔輸送層の材質がＰＥＤＯＴ−ＰＳＳである場合。
正孔輸送層がＰＥＤＯＴ−ＰＳＳである場合、本発明の有機ＥＬディスプレイパネルの製造方法は、１）基板上にアノード電極を形成するステップ、２）基板上にライン状のフッ素樹脂を含むバンクを、前記アノード電極が露出するように形成し、ライン状の領域（塗布領域）を規定するステップ、３）前記基板上にマトリクス状の正孔輸送層を形成するステップ、４）塗布領域内に、ライン状の中間層を形成するステップ、５）塗布領域内に、ライン状の有機ＥＬ層を形成するステップ、６）有機ＥＬ層上にカソード電極を形成するステップを含むことが好ましい。

本製造方法は、１）ステップと２）ステップとの間に、さらに無機絶縁膜を形成するステップを有していてもよい。無機絶縁膜は例えば、プラズマＣＶＤ法や、スパッタ法によって形成される。

１）ステップにおいて、アノード電極は、基板に導電体薄膜を成膜して、フォトリソグラフィ加工またはエッチング加工によりパターニングするなどして形成すればよいが、特にその手法は限定されない。

２）ステップにおいて、ライン状のバンクは、フォトリソグラフィ技術または印刷技術を用いて形成される。

フォトリソグラフィ技術を用いてフッ素樹脂を含むバンクを形成する場合には、ａ）アノード電極が形成された基板に、フッ素樹脂を含む感光性樹脂組成物の膜を形成するステップ、ｂ）前記膜を露光および現像して、前記アノード電極の一部または全部を露出させるステップを含む。
アノード電極が形成された基板面にフッ素樹脂を含む感光性樹脂組成物の膜を形成するには、例えば、樹脂組成物をスピンコート、ダイコート、スリットコートなどの手法を用いて、樹脂組成物からなる膜を形成し；形成された膜を乾燥させればよい。乾燥条件は特に限定されないが、８０℃で２〜３分間放置すればよい。

フッ素樹脂を含む感光性樹脂組成物の膜を露光して、現像することによって、ライン状の領域（塗布領域）を規定し、アノード電極が露出する。現像後の膜の壁面の形状は、前述の通り、図１や図２に示されたような順テーパ状とすることが好ましい。壁面の形状は、露光や現像の条件を適宜に設定して制御することができる。

現像後の膜をベーク処理する。ベーク処理により、膜に含まれるフッ素樹脂のフッ素成分を膜表面に浮かび上がらせることができると推察される。ベーク処理の条件は、特に限定されないが、例えば温度は約２００℃以上であり、時間は約１時間である。それにより、所望の濡れ性の表面を有するバンクが形成される。前述のとおり、壁面の形状が順テーパ状にされていれば、壁面の濡れ性を、バンクの高さに応じて変化させることができる。

一方、印刷技術を用いて所定パターンのフッ素樹脂を含む樹脂膜を形成する場合には、凹版印刷や凸版印刷などの手法で印刷すればよい。

また本製造方法の例では、２）ステップにおいて第２のバンクを形成してもよい。本製造方法では、第２のバンクは正孔輸送層を規定する。また、第２のバンクに代わって、撥水性の自己組織化膜（self assembly monolayer（ＳＡＭ））を形成してもよい。このような自己組織化膜の材質の例には、シランカップリング剤などが含まれる。自己組織化膜は第２のバンクと同様に画素領域を規定することが好ましい。また自己組織化膜は無機絶縁膜上に配置されることが好ましい。自己組織化膜を形成する場合も、画素領域同士は連通していることが好ましい。

バンクの形成後、塗布領域内の基板やアノード電極表面を、オゾン水で洗浄してもよい。オゾン水による洗浄手順は特に限定されないが、オゾン水の濃度は約０．０２〜２０ｐｐｍであればよい。より具体的には、塗布領域にオゾン水を滴下し、基板をスピン（約１０ｒｐｍ）する。約２分間スピンしたのち、スピンしたまま、水を滴下、さらにイソプロピルアルコールなどを滴下して洗浄する。

オゾン水による洗浄によって、ベーク処理されたバンク表面を損傷することなく、基板やアノード電極表面に付着したバンク成分を適切に除去することができる。一方、従来は、塗布領域に紫外線やプラズマ（例えば、酸素プラズマ）を照射して、その濡れ性を高めていたが、紫外線やプラズマの照射によれば、ベーク処理されたバンク表面を損傷させやすく、表面に偏在したフッ素樹脂のフッ素成分が除去されてしまうことがわかった。よって、本発明では紫外線やプラズマの照射は行なわないことが好ましい。

このように、オゾン水による洗浄によって、塗布領域の基板またはアノード電極表面には、バンク成分（つまりフッ素樹脂）がほとんど残存しなくなる。バンク成分がほとんど残存しないとは、例えば塗布領域の基板またはアノード電極表面における炭素原子濃度が２０ａｔｏｍ％以下、好ましくは１５ａｔｏｍ％以下、より好ましくは１２ａｔｏｍ％以下であることを意味する。また、塗布領域内の基板またはアノード電極表面におけるフッ素原子濃度が、５ａｔｏｍ％以下であることが好ましい。基板またはアノード電極表面における炭素原子濃度やフッ素原子濃度は、積層された機能層を除去して基板またはアノード電極表面を露出させ、Ｘ線光電子分光分析装置（ＸＰＳまたはＥＳＣＡ）で測定すればよい。

３）ステップにおいて、正孔輸送層はＰＥＤＯＴ-ＰＳＳを含む溶液を、例えばインクジェット法やダイコート法、凸版印刷法などによって塗布し、マトリクス状の正孔輸送層を形成する。正孔輸送層はアノード電極上に形成される。また、第２のバンクが形成されている場合、ＰＥＤＯＴ-ＰＳＳを含む溶液を第２のバンクが規定する画素領域内に塗布することで、マトリクス状の正孔輸送層を形成してもよい。

４）ステップにおいて塗布領域内にライン状の中間層をインクジェット法やダイコート法、凸版印刷法などにより形成する。

５）ステップにおいて塗布領域内に、ライン状の有機ＥＬ材料と溶媒を含むインクをコートする。コートは、インクジェット、ディスペンサー、ノズルコート、凹版印刷または凸版印刷などの手法を用いて行なえばよい。ディスペンサーにより塗布する場合は、塗布するラインの始端と終端でサックバック動作などにより、ディスペンサーからのインクの吐出を制御することが好ましい。塗布されたインクの厚み（コート膜の厚み）は、約１〜１０μｍとすればよい。さらにコート膜を乾燥させることによって有機ＥＬ材料を含む層が形成される。

６）ステップにおいて、有機ＥＬ層上にカソード電極を形成する。カソード電極は蒸着法により形成されればよい。

（２）正孔輸送層の材質がタングステンオキサイドなどの酸化物である場合。
正孔輸送層がタングステンオキサイドなどの酸化物である場合、本発明の有機ＥＬディスプレイパネルの製造方法は、１）基板上にアノード電極を形成するステップ、２）基板上にマトリクス状の正孔輸送層を形成するステップ、３）基板上にライン状のフッ素樹脂を含むバンクを、前記正孔輸送層が露出するように形成し、塗布領域を規定するステップ、４）塗布領域内に、ライン状の中間層を形成するステップ、５）塗布領域内に、有機ＥＬ層を形成するステップ、６）有機ＥＬ層上にカソード電極を形成するステップを含むことが好ましい。

本製造方法は２）ステップと３）ステップとの間に無機絶縁膜を形成するステップを有していてもよい。

本製造方法における、基板面にアノード電極を形成するステップ、ライン状の中間層および有機ＥＬ層を形成するステップ、およびカソード電極を形成するステップは、上記（１）の製造方法と同じステップであり、同じ手段で行なえばよい。

２）ステップにおいて、基板上にタングステンオキサイドなどの酸化物からなるマトリクス状の正孔輸送層を形成する。マトリクス状の正孔輸送層は、スパッタ法や加熱蒸着法によって基板上にタングステンオキサイドなどの酸化物からなる層を形成した後に、エッチングなどによってマトリクス状にパターニングすればよい。また正孔輸送層はアノード電極上に形成される。

３）ステップにおいて、アノード電極および正孔輸送層が形成された基板上にライン状のフッ素樹脂を含むバンクを形成し、正孔輸送層を露出させる。バンクの形成方法は（１）の製造方法におけるバンクの形成方法と同じであってよい。
またライン状のフッ素樹脂を含むバンクを形成すると同時または形成した後、第２のバンクを形成してもよい。本製造方法では第２のバンクは、中間層および有機ＥＬ層の領域を規定する。また第２のバンクに代わって自己組織化膜を形成してもよい。

さらに、バンクの形成後、露出した正孔輸送層をオゾン水で洗浄してもよい。オゾン水による洗浄の方法は、（１）の製造方法におけるオゾン水による清浄方法と同じであってよい。

オゾン水による洗浄によって、塗布領域の基板または正孔輸送層表面には、バンク成分（つまりフッ素樹脂）がほとんど残存しなくなる。バンク成分がほとんど残存しないとは、例えば塗布領域の基板または正孔輸送層表面における炭素原子濃度が２０ａｔｏｍ％以下、好ましくは１５ａｔｏｍ％以下、より好ましくは１２ａｔｏｍ％以下であることを意味する。また、塗布領域内の基板または正孔輸送層表面におけるフッ素原子濃度が、５ａｔｏｍ％以下であることが好ましい。基板または正孔輸送層表面における炭素原子濃度やフッ素原子濃度は、積層された機能層を除去して基板または正孔輸送層表面を露出させ、Ｘ線光電子分光分析装置（ＸＰＳまたはＥＳＣＡ）で測定すればよい。

４）ステップにおいて、ライン状の塗布領域内に中間層を形成し、５）ステップにおいて、ライン状の塗布領域内に有機ＥＬ層を形成する。中間層および有機ＥＬ層の形成方法は、（１）の製造方法における中間層および有機ＥＬ層の形成方法と同じであってよい。
また、第２のバンクが形成されている場合、中間層および有機ＥＬ層の形成方法は、中間層および有機ＥＬ層の材料を含む溶液を第２のバンクが規定する画素領域に塗布するステップを含む。

４．有機半導体素子について
本発明の有機半導体素子は、基板、ソース電極、ドレイン電極、有機半導体層を有する。

ソース電極とドレイン電極は、ギャップを介して対向して配置されうる。ソース電極とドレイン電極とのギャップ距離は通常、数μｍである。ソース電極およびドレイン電極の材質は特に制限されず、導電性金属または導電性ポリマーなどである。導電性金属の例にはモリブデンＭｏ、タングステンＷ、アルミニウムＡｌ、クロムＣｒ、チタンＴｉ、金Ａｕ、およびこれらの合金などが含まれる。ソース電極およびドレイン電極は、異なる種類の金属の多層金属膜であってもよい。

基板上のソース電極およびドレイン電極と、両電極間を接続する領域を、有機半導体材料を含む半導体層（チャネル）が覆っている。有機半導体材料の例には、ペンタセン、テトラセンおよびフタロシアニン系化合物などの低分子系有機半導体材料、ポリチオフェンやポリフェニレンビニレンなどの高分子系有機半導体材料、ならびにカーボンナノチューブなどが含まれる。本発明の有機半導体素子は、高分子系有機半導体材料を有することが好ましい。

半導体層は、高分子系有機半導体材料をバンクによって規定された領域内に塗布することで形成されることが好ましい。

半導体層を規定するバンクは、有機ＥＬ素子と同様にフッ素樹脂を含むことを特徴とする。本発明の半導体素子におけるバンクの材質は、有機ＥＬ素子におけるバンクの材質と同じであってよい。またバンクは、バンクの厚さ方向に沿って濡れ性の勾配を有することが好ましい。すなわち、バンクの上面の濡れ性が低く、バンクの底面の濡れ性が高いことが好ましい。
バンクの厚さ方向に沿った濡れ性の勾配は、上述したように、ベーク処理で形成したバンクの形状を順テーパ状にすることで得ることができる。

これにより、バンクによって規定された領域内に塗布された半導体層の材料を含むインクはバンク端部にまで適切に塗布されることができ、均一な厚さを有する半導体層を得ることができる。これにより、半導体層のチャネル特性を改善することができる。

また、バンクの形成後、半導体層の形成前に、バンクによって規定された領域に露出した電極および基板をオゾン水で洗浄してもよい。オゾン水による洗浄方法は、有機ＥＬディスプレイパネルの製造方法におけるオゾン水による洗浄方法と同じであってよい。オゾン水による洗浄によって、より清浄な電極表面上に半導体層を形成することができる。

本発明の有機半導体は、有機半導体層であるチャネルを制御するゲート電極が配置されている。ゲート電極は、バックゲート電極であってもよく、トップゲート電極であってもよく、他のタイプのゲート電極であってもよい。有機半導体素子であれば、さらに有機半導体層を保護するオーバーコート層を配置してもよい。

［実施の形態１］
実施の形態１では本発明の有機ＥＬ素子について説明する。
図２には、本発明の有機ＥＬ素子の例が示される。図２に示された有機ＥＬ素子は、基板１、アノード電極２、バンク３、正孔輸送層４、中間層５、有機ＥＬ層６およびカソード電極７を有する。

前述の通り、有機ＥＬ素子をボトムエミッション方式とするときは基板１およびアノード電極２の材質を透明とすることが好ましく；トップエミッション方式とするときは、カソード電極７の材質を透明として、アノード電極２の材質を光反射性の強い材質とすることが好ましい。
またアノード電極２の、正孔輸送層４と接する面の仕事関数は、５．１〜５．５ｅＶに制御されていることが好ましい。正孔を注入し易くするためである。金属であるアノード電極の仕事関数とは、電極の表面からその外側へ、１個の電子を取り出すのに必要な最小エネルギーを意味する。

正孔輸送層４、中間層５および有機ＥＬ層６は、高分子系の有機材料からなることが好ましい。いずれの層も、塗布法により形成することが好ましいからである。

バンク３はフッ素樹脂を含むことを特徴とする。バンク３の色は、特に限定されないが黒色であってもよい。発光層からの発光とのコントラストの高い色（例えば黒色）のバンクとすると、輝度を高めることができる。

図２に示されるようにバンク３は、その壁面が順テーパ状とされているので、前述の通り、バンク下部の濡れ性が高く、かつバンク上部の濡れ性が低い。さらにバンク３は、その壁面が順テーパ状であって、２つの変曲点を有している。つまりバンク３のアノード電極２に対する接触角度が緩やかである。したがって、特に正孔輸送層４を塗布法で作製しようとするときに、バンク端部にまで正孔注入材料を含むインクを適切に塗布することができ、さらに均一の厚さを有する層となりやすい。したがって、発光層の全面から発光しやすくなり、開口率が高まる。

［実施の形態２］
実施の形態２ではアクティブマトリクス型の有機ＥＬディスプレイパネルについて説明する。また本実施の形態では正孔輸送層の材質はＰＥＤＯＴ−ＰＳＳである。

図５はアクティブマトリクス型の有機ＥＬディスプレイパネルの平面図である。図５に示されたパネルには、ライン状に形成された複数本のバンク３が配置されている。バンク３は塗布領域１０を規定している。塗布領域１０は、レッドの光を発光する塗布領域１０Ｒ；グリーンの光を発光する塗布領域１０Ｇ；ブルーの光を発光する塗布領域１０Ｂに分類され、順番に配置されている。塗布領域１０は、カソード電極７で覆われている。カソード電極７は、バンク３によって塗布領域１０ごとに分離されている。

バンク３はフッ素樹脂を含むことを特徴とする。バンク３の色は、特に限定されないが黒色であってもよい。発光層からの発光とのコントラストの高い色（例えば黒色）のバンクとすると、輝度を高めることができる。また図示されてはいないが、バンクの形状は順テーパ状であることが好ましい。

図６はカソード電極、有機ＥＬ層および中間層を除去した本実施の形態のアクティブマトリクス型の有機ＥＬディスプレイパネルの平面図である。図６に示されるように、第２のバンク３’によって規定された画素領域１１内に、正孔輸送層４が配置される。正孔輸送層４はその結果、基板１上にマトリクス状に配置される。また第２のバンク３’は画素領域１１同士を連通する溝を有する。

図７Ａには、図５に示された本実施の形態の有機ＥＬディスプレイパネルの線Ａ−Ａの断面図が示される。図７Ｂには、図５に示された本実施の形態の有機ＥＬディスプレイパネルの線Ｂ−Ｂの断面図が示される。

図７Ａに示されるように正孔輸送層４の底面に接するように無機絶縁膜８が配置されている。無機絶縁膜８によって、正孔輸送層４をＰＥＤＯＴ−ＰＳＳを画素領域１１に塗布することで形成する場合、正孔輸送層４の膜厚がより均一化される。

図７Ｂに示されるように、正孔輸送層４は、アノード電極２を覆うように各アノード電極２上に独立して配置される。一方、中間層５および有機ＥＬ層６は、塗布領域１０内の複数の有機ＥＬ素子に亘って配置される。

［実施の形態３］
実施の形態２では正孔輸送層の材質がＰＥＤＯＴ−ＰＳＳである有機ＥＬディスプレイパネルについて説明した。実施の形態３では、正孔輸送層の材質がタングステンオキサイドなどの酸化物である有機ＥＬディスプレイパネルについて説明する。

本実施の形態の有機ＥＬディスプレイパネルの平面図は、実施の形態２の有機ＥＬディスプレイパネルの平面図と同じである。したがって、図５は本実施の形態の平面図でもある。

図８Ａには、図５に示された本実施の形態の有機ＥＬディスプレイパネルの線Ａ−Ａの断面図が示される。図８Ｂには、図５に示された本実施の形態の有機ＥＬディスプレイパネルの線Ｂ−Ｂの断面図が示される。

図８Ａおよび図８Ｂに示されるように、本実施の形態の有機ＥＬディスプレイパネルは、無機絶縁膜８の配置位置以外は実施の形態２の有機ＥＬディスプレイパネルと同じである。したがって、実施の形態２の有機ＥＬディスプレイパネルと同一の部材については同一の符号を付して説明を省略する。

図８Ａに示されるように、本実施の形態の有機ＥＬディスプレイパネルにおいて、無機絶縁膜８は中間層５の底面に接するように配置されている。本実施の形態では正孔輸送層の材質がタングステンオキサイドなどの酸化物であることから、正孔輸送層は塗布法で形成されない。したがって、本実施の形態では、無機絶縁膜８は塗布法で形成される中間層５の膜厚を均一にする役割を担う。

［実施の形態４］
実施の形態４では有機半導体素子について説明する。
図９には、本発明の有機半導体素子の例が示される。図９に示される有機半導体素子は、いわゆる「バックゲート型」の薄膜トランジスタであり、基板２１、バックゲート電極２２、ソース電極２３、ドレイン電極２４、バンク２５、有機半導体層２６、オーバーコート層２７を有する。もちろん、本発明の有機半導体素子は、トップゲート式であってもかまわない。

バンク２５はフッ素樹脂を含むことを特徴とする。図２と同様に、図９に示されるバンク２５は、その壁面が順テーパ状とされているので、バンク下部の濡れ性が高く、かつバンク上部の濡れ性が低い。さらにバンク２５は、その壁面が順テーパ状であって、２つの変曲点を有している。つまりバンク２５のソース電極２３やドレイン電極２４に対する接触角度が緩やかである。
したがって、有機半導体層２６を塗布法で作製しようとするときに、バンク端部にまで有機半導体材料を含むインクを適切に塗布することができ、さらに均一の厚さを有する層となりやすく、薄膜化も可能となる。よって、有機半導体層２６のチャネル特性が改善される（移動度の向上や、ON/OFF比の向上を含む）。

本出願は、２００７年５月３１日出願の特願２００７−１４５８７７に基づく優先権を主張する。当該出願明細書に記載された内容は、すべて本願明細書に援用される。

本発明の有機ＥＬ素子は、有機機能性層の機能を適切に発揮させる。つまり、機能性層の厚みを一定にすることができ、かつバンク成分などの不純物による機能低下が抑制されている。本発明の有機デバイスは、例えば、有機半導体素子や、有機ＥＬ素子などとして用いることができる。

順テーパ状のバンクを有する有機ＥＬ素子を示す図である。 順テーパ状であって、２つの変曲点のあるバンクを有する有機ＥＬ素子を示す図である。 無機絶縁膜を有する有機ＥＬ素子の図である。 無機絶縁膜を有する有機ＥＬ素子の図である。 本発明の有機ＥＬディスプレイパネルの平面図である。 本発明の有機ＥＬディスプレイパネルからカソード電極、有機ＥＬ層および中間層を除いた平面図である。 本発明の有機ＥＬディスプレイパネルの断面図である。 本発明の有機ＥＬディスプレイパネルの断面図である。 本発明の有機ＥＬディスプレイパネルの断面図である。 本発明の有機ＥＬディスプレイパネルの断面図である。 本発明の有機半導体素子を示す図である。

１ 基板
２ アノード電極
３ バンク
３’ 第２のバンク
４ 正孔輸送層
５ 中間層
６ 有機ＥＬ層
７ カソード電極
８ 無機絶縁膜
１０ 塗布領域
１１ 画素領域
２０ 有機半導体素子
２１ 基板
２２ ゲート電極
２３ ソース電極
２４ ドレイン電極
２５ バンク
２６ 有機半導体層
２７ オーバーコート層

Claims (2)

1. 基板上にマトリクス状に配置された有機ＥＬ素子を有する、有機ＥＬディスプレイパネルであって、
   前記有機ＥＬ素子のそれぞれは、前記基板上に形成されたアノード電極、前記アノード電極上に形成された有機ＥＬ層、前記有機ＥＬ層上に形成されたカソード電極、および前記有機ＥＬ層の領域を規定するバンク、を有し、
   前記バンクはフッ素樹脂を含み、前記バンクの厚さ方向に沿ってフッ素濃度の勾配を有し、前記バンクの頂点におけるフッ素濃度は前記バンクの底面におけるフッ素濃度よりも高く、
   前記バンクの形状は、順テーパ状であり、
   前記バンクの高さは０．８μｍ〜１．２μｍである、有機ＥＬディスプレイパネル。
2. 前記バンクの頂点におけるフッ素濃度は５〜１０ａｔｏｍ％であり、前記バンクの底面におけるフッ素濃度は０〜３ａｔｏｍ％である、
   請求項１に記載の有機ＥＬディスプレイパネル。

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