JP4918752B2 - 有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法、有機エレクトロルミネッセンス装置、電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法、有機エレクトロルミネッセンス装置、電子機器に関するものである。

近年、自発光素子である有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）素子を画素として用いた有機ＥＬ装置の開発が進められている。有機ＥＬ素子は、陽極と陰極との間に発光層等の有機機能層を挟持した構成を備えており、最近では、有機物材料を溶解した液体材料をインクジェット法によって基板上パターン配置する方法を採用した有機ＥＬ装置の開発が行われている。このような有機ＥＬ装置では、画素毎を区画する隔壁部材を基板上に設け、この隔壁部材で囲まれた領域内に上記液体材料を吐出することで、基板上に正確に有機機能層を形成することができる。
有機ＥＬ装置は、発光層からの光取り出し方向の違いにより、基板側から光を取り出すボトムエミッション型と、封止部材側から光を取り出すトップエミッション型とに分類される。近年では、画素の高開口率化、高効率化を実現するのに有利なトップエミッション型の有機ＥＬ装置の開発が盛んに行われている（例えば特許文献１参照）。
特開平１１−２８３７５１号公報

このような有機ＥＬ装置においては、均一且つ高輝度の発光を得るために、液体材料を電極上に均一に配置することが必要となる。通常、トップエミッション型の構造を作り込む場合には、画素の下地にＴＦＴや配線等、凹凸のある構造が入っているため、たとえ平坦化膜を設けたとしても、完全に凹凸を取り除くことはできない。そのため、インクジェット法等の液相法を用いて有機機能層を成膜すると、低い場所に液体材料が流れて膜厚が厚くなり、発光が不均一になるという課題を有していた。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、液相法により形成された有機機能層を備えた有機エレクトロルミネッセンス装置であって、均一な膜厚に形成された有機機能層を具備し、もって均一かつ高度の発光が得られる有機エレクトロルミネッセンス装置とその製造方法を提供することを目的とする。また、このような有機エレクトロルミネッセンス装置を備えた高輝度、高コントラストの高画質表示が可能な電子機器を提供することを目的とする。

基体上に第１電極と有機機能層と第２電極とを積層してなる有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法であって、前記基体上に複数の第１突起からなる第１突起群を形成する工程と、前記第１突起群の上に前記第１電極を形成する工程と、前記第１突起群の凹凸形状に対応して、表面に複数の第２突起からなる第２突起群が形成された前記第１電極の上に、前記有機機能層の形成材料を含む液体材料を配置する工程とを備えたことを特徴とする。
液相法により前記有機機能層を形成する場合、第１電極上に有機機能層を形成するための形成材料と溶媒とを含む液体材料を配し、乾燥固化させることで有機機能層を形成する。ここで、本発明では、前記第１電極の表面に第２突起からなる第２突起群が形成されているので、前記液体材料を乾燥固化させる際に、前記第２突起群により前記液体材料が第１電極上で流動するのを堰き止めることができる。これにより、液体材料が偏った状態で固化されることが防止され、有機機能層が均一な膜厚、膜質を有して形成されるようになる。また、膜厚が均一であることから、電極間での短絡も良好に防止され、信頼性に優れた有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）装置が得られる。さらに、第１電極の表面に凹凸形状が付与されていると、第１電極と有機機能層との界面が広がるので、発光効率も向上する。また、有機機能層の膜厚が凹凸によって微視的に不均一となるため、光の干渉条件が凹凸のある部分とない部分とで異なったものとなり、表示光を取り出す際の色味の視角依存性が緩和される。

本発明においては、前記第２突起は、概ね一定のピッチで規則的に配列されているものとすることができる。ここで、前記第２突起はドット状に形成されるものとすることができる。この場合、前記突起のサイズは２μｍ以上１０μｍ以下であり、前記突起の高さは５０ｎｍ以上２００ｎｍ以下であり、前記突起の配置ピッチは５μｍ以上２００μｍ以下であることが望ましい。
この方法によれば、液体材料をより良好に保持することができ、また第２突起による表示への影響も抑えることができる。

本発明においては、前記第１突起は、前記基体と前記第１電極との間に配置される構造物（駆動素子、配線等）を形成する際に同時に形成されるものとすることができる。
この方法によれば、第１突起を形成するための新たな工程が必要なくなるため、プロセスが簡略化され、製造コストも抑えることができる。

本発明の有機エレクトロルミネッセンス装置は、基体上に第１電極と有機機能層と第２電極とを積層してなる有機エレクトロルミネッセンス装置であって、前記基体と前記第１電極との間には、複数の第１突起からなる第１突起群が設けられており、前記第１電極の表面には、前記第１突起群の凹凸形状に対応して、複数の第２突起からなる第２突起群が形成されていることを特徴とする。
この構成によれば、均一な発光が得られ、発光効率も高く、色味の視角依存性も少ない有機ＥＬ装置を提供することができる。

本発明においては、前記第２突起は、概ね一定のピッチで規則的に配列されているものとすることができる。
この構成によれば、有機機能層を液相法で形成する場合に、第１電極の上に配置される液体材料を第２突起群によって良好に保持することができ、第１電極上での液体材料の均一配置、並びに形成される有機機能層の膜厚の均一化という効果を得ることができる。この場合、前記第２突起のサイズを２μｍ以上１０μｍ以下、前記第２突起の高さを５０ｎｍ以上２００ｎｍ以下、前記第２突起の配置ピッチを５μｍ以上２００μｍ以下とすることで、前記効果をより良好なものとすると共に、突起に起因した表示不良の発生も確実に防止することができる。

本発明の電子機器は、前述した本発明の製造方法により製造されてなる有機エレクトロルミネッセンス装置又は前述した本発明の有機エレクトロルミネッセンス装置を備えたことを特徴とする。
この構成によれば、高輝度、高コントラストの高画質表示が可能な表示部を備えた電子機器を提供することができる。また、均一な発光が可能であることから、ラインプリンタの露光手段等、表示装置以外の電子機器の光源としても好適に用いることができる。

（有機ＥＬ装置）
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。以下の実施の形態では、有機ＥＬ素子を画素として基体上に配列してなるトップエミッション型の有機ＥＬ装置（有機エレクトロルミネッセンス装置）を例示して説明する。この有機ＥＬ装置は、例えば電子機器等の表示手段として好適に用いることができるものである。

＜第１の実施形態＞
図１は本発明の第１の実施形態の有機ＥＬ装置の回路構成図、図２は、同有機ＥＬ装置に備えられた各画素７１の平面構造を示す図であって、（ａ）は画素７１のうち、主にＴＦＴ等の画素駆動部分を示す図、（ｂ）は画素間を区画するバンク（隔壁部材）等を示す図である。また図３は、図２（ａ）のＡ−Ａ線に沿う断面構成を示す図である

図１に示すように、有機ＥＬ装置７０は、透明の基板上に、複数の走査線（配線、電力導通部）１３１と、これら走査線１３１に対して交差する方向に延びる複数の信号線（配線、電力導通部）１３２と、これら信号線１３２に並列に延びる複数の共通給電線（配線、電力導通部）１３３とがそれぞれ配線されたもので、走査線１３１及び信号線１３２の各交点毎に、画素（画素領域）７１が設けられて構成されたものである。

信号線１３２に対しては、シフトレジスタ、レベルシフタ、ビデオライン、及びアナログスイッチ等を備えるデータ側駆動回路７２が設けられている。一方、走査線１３１に対しては、シフトレジスタ及びレベルシフタ等を備える走査側駆動回路７３が設けられている。また、画素領域７１の各々には、走査線１３１を介して走査信号がゲート電極に供給されるスイッチング用ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）１４２と、このスイッチング用ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）１４２を介して信号線１３２から供給される画像信号（電力）を保持する保持容量ｃａｐと、保持容量ｃａｐによって保持された画像信号がゲート電極に供給される駆動用ＴＦＴ１４３と、この駆動用ＴＦＴ１４３を介して共通給電線１３３に電気的に接続したときに共通給電線１３３から駆動電流が流れ込む画素電極１４１と、この画素電極１４１と共通電極１５４との間に挟み込まれる発光部１４０と、が設けられている。そして、前記画素電極（第１電極）１４１と共通電極（第２電極）１５４と、有機機能層からなる発光部１４０とによって構成される素子が、本発明に係る有機ＥＬ素子である。

このような構成のもとに、走査線１３１が駆動されてスイッチング用ＴＦＴ１４２がオンとなると、そのときの信号線１３２の電位が保持容量ｃａｐに保持され、該保持容量ｃａｐの状態に応じて、駆動用ＴＦＴ１４３のオン・オフ状態が決まる。そして、駆動用ＴＦＴ１４３のチャネルを介して共通給電線１３３から画素電極１４１に電流が流れ、さらに発光部１４０を通じて共通電極１５４に電流が流れることにより、発光部１４０は、これを流れる電流量に応じて発光するようになる。

次に、図２（ａ）に示す画素７１の平面構造をみると、画素７１は、平面視略矩形状の画素電極１４１の四辺が、信号線１３２、共通給電線１３３、走査線１３１及び図示しない他の画素電極用の走査線によって囲まれた配置となっている。また図３に示す画素７１の断面構造をみると、基板（基体）Ｐ上に、駆動用ＴＦＴ１４３が設けられており、駆動用ＴＦＴ１４３を覆って形成された複数の絶縁膜を介した基板Ｐ上に、有機ＥＬ素子２００が形成されている。有機ＥＬ素子２００は、基板Ｐ上に立設されたバンク（隔壁部材）１５０に囲まれる領域内に設けられた有機機能層１４０を主体として構成され、この有機機能層１４０を、画素電極１４１と共通電極１５４との間に挟持した構成を備える。

ここで、図２（ｂ）に示す平面構造をみると、バンク１５０は、画素電極１４１の形成領域に対応した平面視略矩形状の開口部１５１を有しており、この開口部１５１に先の有機機能層１４０が形成されるようになっている。また、図２（ｂ）及び図３に示すように、画素電極１４１の表面には、下地の凹凸形状に対応して、平面視ドット状の複数の突起１４１Ｐが形成されている。

図３に示すように、駆動用ＴＦＴ１４３は、半導体膜２１０に形成されたソース領域１４３ａ、ドレイン領域１４３ｂ、及びチャネル領域１４３ｃと、半導体層表面に形成されたゲート絶縁膜２２０を介してチャネル領域１４３ｃに対向するゲート電極１４３Ａとを主体として構成されている。半導体膜２１０及びゲート絶縁膜２２０を覆う第１層間絶縁膜２３０が形成されており、この第１層間絶縁膜２３０を貫通して半導体膜２１０に達するコンタクトホール２３２，２３４内に、それぞれドレイン電極２３６、ソース電極２３８が埋設され、各々の電極はドレイン領域１４３ｂ、ソース領域１４３ａに導電接続されている。第１層間絶縁膜２３０には、第２層間絶縁膜２４０が形成されており、この第２層間絶縁膜２４０に貫設されたコンタクトホールに画素電極１４１の一部が埋設されている。そして画素電極１４１とドレイン電極２３６とが導電接続されることで、駆動用ＴＦＴ１４３と画素電極１４１（有機ＥＬ素子２００）とが電気的に接続されている。画素電極１４１の周縁部に一部乗り上げるようにして無機絶縁材料からなる無機バンク（第１隔壁層）１４９が形成されている。無機バンク１４９上には、有機材料からなるバンク（第２隔壁層）１５０が積層され、この有機ＥＬ装置における隔壁部材を成している。

ゲート絶縁膜２２０上には、ドット状をなす多数の微細な突起（第１突起）１４３Ｐからなる突起群（第１突起群）が設けられている。突起１４３Ｐは、有機機能層１４０が形成される領域全体に概ね一定のピッチで規則的に配列されている。これらの突起１４３Ｐは、例えば、ゲート電極１４３Ａを形成する際に同時に形成される。第１層間絶縁膜２３０及び第２層間絶縁膜２４０の表面には、それぞれ突起１４３Ｐの凹凸形状に対応して、多数の微細な突起２３０Ｐ及び突起２４０Ｐからなる突起群が形成されている。さらに、第２層間絶縁膜２４０に形成された突起２４０Ｐの凹凸形状に対応して、画素電極１４１の表面には、有機機能層１４０側に突出する多数の微細な突起（第２突起）１４１Ｐからなる突起群（第２突起群）が形成されている。なお、突起１４３Ｐは、ＳｉＮ等の材料を用いて、ゲート電極１４３Ａとは別個の工程で形成することも可能である。

上記有機ＥＬ素子２００は、画素電極１４１上に、正孔注入層（電荷輸送層）１４０Ａと発光層１４０Ｂとを積層し、この発光層１４０Ｂとバンク１５０とを覆う共通電極１５４を形成することにより構成されている。正孔注入層１４０Ａは、画素電極１４１を覆って形成されており、その周端部は、バンク１５０の下層側に設けられた無機バンク１４９のうち、バンク１５０から画素電極１４１中央側に突出して配置された部分も覆って形成されている。

基板Ｐとしては、いわゆるトップエミッション型の有機ＥＬ装置の場合、有機ＥＬ素子２００が配設された側から光を取り出す構成であるので、ガラス等の透明基板のほか、不透明基板も用いることができる。不透明基板としては、例えばアルミナ等のセラミックス、ステンレススチール等の金属シートに表面酸化などの絶縁処理を施したもの、また熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂、さらにはそのフィルム（プラスチックフィルム）などが挙げられる。
画素電極１４１は、基板Ｐを介して光を取り出すボトムエミッション型の場合には、ＩＴＯ（インジウム錫酸化物）等の透光性導電材料により形成されるが、トップエミッション型の場合には透光性である必要はなく、金属材料等の適宜な導電材料によって形成できる。

共通電極１５４は、発光層１４０Ｂとバンク１５０の上面、さらにはバンク１５０の側面部を形成する壁面を覆った状態で基板Ｐ上に形成される。この共通電極１５４を形成するための材料としては、トップエミッション型の場合、透明導電材料が用いられる。透明導電材料としてはＩＴＯが好適であるが、他の透光性導電材料であっても構わない。

共通電極１５４の上層側には、陰極保護層を形成してもよい。係る陰極保護層を設けることで、製造プロセス時に共通電極１５４が腐食されるのを防止する効果が得られ、無機化合物、例えば、シリコン酸化物、シリコン窒化物、シリコン窒酸化物等のシリコン化合物により形成できる。共通電極１５４を無機化合物からなる陰極保護層で覆うことにより、無機酸化物からなる共通電極１５４への酸素等の侵入を良好に防止することができる。
なお、このような陰極保護層は、共通電極１５４の平面領域の外側の基板上まで、１０ｎｍから３００ｎｍ程度の厚みに形成される。

上記構成を備えた本実施形態の有機ＥＬ装置では、画素電極１４１の表面に多数の微細な突起１４１Ｐからなる突起群が形成されており、この突起群を覆って有機機能層１４０が形成されている。突起１４１Ｐは、有機機能層１４０を液相法で形成する際に、液体材料が画素内の低い部分に流れ出さないように保持する機能を果たすものである。すなわち、図３では、駆動用ＴＦＴ１４３と有機ＥＬ素子２００とは基板Ｐの法線方向において重なり合わないように配置されているが、発光層からの光を基板Ｐと反対側から取り出すトップエミッション型の構造では、画素電極１４１の下層側の構造物（駆動用ＴＦＴ１３２や各種配線等）によって開口率が低下することはないので、通常は、これらの構造物と有機ＥＬ素子２００とは重なり合うように配置される。画素電極１４１の下地にこのような構造物が存在すると、その構造物の凹凸形状が画素電極１４１の表面に転写されて、画素電極１４１の表面に段差部が形成されてしまう。このような段差は、第１層間絶縁膜２３０や第２層間絶縁膜２４０によって多少は緩和されるものの、完全には取り除くことはできない。そのため、インクジェット法等の液相法を用いて有機機能層１４０を成膜すると、段差の高い場所から低い場所に液体材料が流れて、膜厚が不均一になることがある。そこで、本実施形態では、画素電極１４１の表面に突起１４１Ｐからなる突起群を形成し、この突起群によって液体材料の流動を抑止するようにしている。

この構成においては、第２突起群による流れ止めの効果によって有機機能層１４０の膜厚や膜質が均一化され、発光輝度のばらつきのない均一な発光が得られる。また、電極間での短絡も防止されるため、信頼性の向上にも寄与することができる。また、突起１４１Ｐは、下地の凹凸によって画素電極１４１の表面に付与されたものであるため、例えば画素電極１４１の表面に樹脂等を用いて突起を形成する場合と異なり、有機機能層１４０への電荷注入性に悪影響を及ぼすことはない。
また、画素電極１４１の表面に凹凸形状が付与されていると、画素電極１４１と有機機能層１４０との界面が広がるので、発光効率も向上する。また、有機機能層１４０の膜厚が凹凸によって微視的に不均一となるため、光の干渉条件が凹凸のある部分とない部分とで異なったものとなり、表示光を取り出す際の色味の視角依存性が緩和される。

突起１４１Ｐの突出高さは、５０ｎｍ以上２００ｎｍ以下であることが望ましい。突起１４１Ｐの高さが２００ｎｍ以上であると、突起１４１Ｐ上の発光層の膜厚が薄くなりすぎて短絡し易くなる。また、有機機能層１４０内での膜厚差が大きくなることから、有機ＥＬ素子の平面領域で発光むらを生じるおそれがある。突起１４１Ｐの高さが５０ｎｍ以下であると、液体材料の流れ止めの効果が得られなくなる。
突起１４１Ｐのサイズ（径）は２μｍ以上１０μｍ以下であることが望ましい。突起１４１Ｐの平面サイズが１０μｍ×１０μｍ以上であると、ブロードな構造体として認識されるため、流れ止めの効果が得られなくなる。突起１４１Ｐの平面サイズが２μｍ×２μｍ以下では、逆にサイズが小さくなりすぎて、やはり流れ止めの効果が得られなくなる。また、このような小さなサイズのものはパターニングも困難となる。
突起１４１Ｐの配置ピッチは、５μｍ以上１０μｍ以下であることが望ましい。また、突起１４１Ｐのある部分とない部分が等ピッチで配置されることが望ましい。このような構成とすることで、より大きな流れ止めの効果が得られるようになる。

なお、突起１４１Ｐの形状は特に限定されることなく、円柱状、多角柱状、円錐状、多角錐状、円錐台状、多角錐台状等の種々の形状を適用することができる。また、平面視ないし側面視で対称形状となっていなくてもよい。さらに、突起１４１Ｐ（突起１４３Ｐ）を平面視略ストライプ状に形成することもできる。
また、図２（ｂ）では、突起１４１Ｐを画素領域全体に設けたが、突起１４１Ｐの配置は必ずしもこれに限定されない。下地の構造物によって形成された段差の上面部分にのみ突起１４１Ｐを設ける構成としてもよい。突起１４３Ｐの設置面積を小さくすることで、表示への影響を最小限に抑えることができる。
また、図２（ｂ）では、突起１４１Ｐを一定のピッチで配列したが、突起１４１Ｐの配置ピッチは必ずしも一定である必要はない。液体材料の溜まり易い部分と溜まりにくい部分とで密度差を設けることも可能である。

（有機ＥＬ装置の製造方法）
以下、本発明に係る有機ＥＬ装置の製造方法について図面を参照しながら説明する。本実施形態では、図１から図３に示した構成を備えた有機ＥＬ装置を、液滴吐出法（インクジェット法）を用いて製造する方法を例示して説明する。なお、以下に示す手順や液体材料の材料構成は一例であってこれに限定されるものではない。また、液滴吐出装置については公知のものを用いることができる。

以下、上記有機ＥＬ装置７０に備えられる有機ＥＬ素子の製造方法について図４及び図５を参照しながら説明する。尚、図４、図５には、説明を簡略化するために単一の画素７１のみが図示されている。

まず、図４（ａ）に示すように、基板Ｐ上に駆動用ＴＦＴ１４３を形成する。トップエミッション型では、基板は不透明であってもよいため、アルミナ等のセラミックス、ステンレス等の金属シートに表面酸化などの絶縁処理を施したもの、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂なども用いることができるが、従来から液晶装置等に用いられているガラス基板であってもよい。

上記駆動用ＴＦＴ１４３の作製手順は、例えば以下のような工程による。
まず、基板Ｐに対し、必要に応じてＴＥＯＳ（テトラエトキシシラン）や酸素ガスなどを原料としてプラズマＣＶＤ法により厚さ約２００〜５００ｎｍのシリコン酸化膜からなる下地保護膜（図示せず）を形成しておく。その後、基板温度を３５０℃程度に設定して基板Ｐの表面にプラズマＣＶＤ法により厚さ約３０〜７０ｎｍのアモルファスシリコン膜を形成し、公知のフォトリソグラフィ技術を用いてパターニングすることで半導体膜２１０を形成する。そしてこの半導体膜２１０を、レーザアニールまたは固相成長法などによる結晶化工程に供することで結晶化してポリシリコン膜とする。レーザアニール法では、例えばエキシマレーザであってビームの長寸が４００ｍｍのラインビームを用いることができ、その出力強度は例えば２００ｍＪ／ｃｍ^２である。ラインビームについては、その短寸方向におけるレーザ強度のピーク値の９０％に相当する部分が各領域毎に重なるようにラインビームを走査する。

次いで、半導体膜２１０及び基板Ｐの表面に対して、ＴＥＯＳや酸素ガスなどを原料としてプラズマＣＶＤ法により厚さ約６０〜１５０ｎｍのシリコン酸化膜または窒化膜からなるゲート絶縁膜２２０を形成する。なお、半導体膜２１０は、図１に示した駆動用ＴＦＴ１４３のチャネル領域及びソース・ドレイン領域となるものであるが、異なる断面位置においてはスイッチング用ＴＦＴ１４２のチャネル領域及びソース・ドレイン領域となる半導体膜も形成されている。つまり、図４（ａ）に示す駆動用ＴＦＴ１４３を作製する工程では、２種類のトランジスタ１４２、１４３が同時に作製される。

次に、アルミニウム、タンタル、モリブデン、チタン、タングステンなどの金属膜、ないしこれらの積層膜からなる導電膜をスパッタ法等により形成した後、パターニングすることで、ゲート電極１４３Ａを形成する。この際、ゲート電極１４３Ａと同時に突起１４３Ｐからなる突起群も形成する。突起１４３Ｐは、画素全体に形成してもよいし、画素電極１４１と基板Ｐとの間に配置される構造物（駆動素子、配線等）によって該画素電極１４１の表面に段差が形成される場合には、この段差の上面部分に対応する領域にのみ形成するようにしてもよい。
なお、突起１４３Ｐは、ゲート電極１４３Ａとは別に形成することも可能である。例えば、ゲート電極１４３Ａを形成した後に、ＳｉＮ等の材料を１００ｎｍ程度成膜し、これをパターニングすることによって、突起１４３Ｐを形成することができる。突起１４３Ｐの材料は、ＳｉＮに限らず、均一に成膜できて精密にパターニングできる材料であればよい。

続いて、半導体膜２１０に対して、高濃度のリンイオンを打ち込むことで、ゲート電極１４３Ａに対して自己整合的にソース・ドレイン領域１４３ａ、１４３ｂを形成する。このとき、ゲート電極１４３Ａにより遮蔽されて不純物が導入されなかった部分がチャネル領域１４３ｃとなる。

次に、図４（ｂ）に示すように、半導体膜２１０及び基板Ｐ表面を覆う第１層間絶縁膜２３０を形成する。この第１層間絶縁膜２３０の表面には、突起１４３Ｐからなる突起群の凹凸形状に対応して、突起２３０Ｐからなる突起群が形成される。続いて、第１層間絶縁膜２３０を貫通するコンタクトホール２３２及び２３４を形成し、これらコンタクトホール２３２及び２３４内にドレイン電極２３６及びソース電極２３８を埋め込むように形成し、駆動用ＴＦＴ１４３を得る。ここで、第１層間絶縁膜２３０上においてソース電極２３８に接続するように、不図示の共通給電線（配線）や走査線も形成しておく。

次に、第１層間絶縁膜２３０、及び各配線の上面を覆うように第２層間絶縁膜２４０を形成し、この第２層間絶縁膜２４０を貫通してドレイン電極２３６に達するコンタクトホール２４０ａを貫設する。第２層間絶縁膜２４０の表面には、突起２３０Ｐからなる突起群の凹凸形状に対応して、突起２４０Ｐからなる突起群が形成される。

上記の工程によって駆動用ＴＦＴ１４３を形成したら、次に、図４（ｃ）に示すように、コンタクトホール２４０ａを含む領域に、公知のフォトリソグラフィ技術を用いて画素電極１４１をパターン形成する。これにより、先の図２（ａ）に示したような信号線、共通給電線、及び走査線に囲まれた位置に、ドレイン電極２３６を介して駆動用ＴＦＴ１４３のドレイン領域１４３ａと導電接続された画素電極１４１が形成される。この画素電極１４１の表面には、突起２４０Ｐからなる突起群の凹凸形状に対応して、突起１４１Ｐからなる突起群が形成される。

本実施形態の場合、有機ＥＬ装置はトップエミッション型であるため、画素電極１４１は透明導電膜である必要はなく、金属材料により形成することができる。画素電極１４１をアルミニウム、銀、金、プラチナ等の光反射性の金属膜を含む構成とすれば、この画素電極に入射した光を反射させて観察者側へ射出できるようになる。本有機ＥＬ装置では、画素電極１４１は陽極として機能するので、仕事関数が４．８ｅＶ以上の材料で形成することが好ましく、具体例を挙げるならば、ＩＴＯ／Ａｌの積層膜、金、プラチナ等からなる金属膜で形成するのがよい。

尚、この画素電極１４１の形成に先立って、平坦化絶縁膜２４０の表面を清浄化する処理（例えば酸素プラズマ処理、ＵＶ照射処理、オゾン処理等）を施しておいてもよい。これにより、画素電極１４１と平坦化絶縁膜２４０との密着性を向上させることができる。

次に、図４（ｄ）に示すように、画素電極１４１の周縁部と一部平面的に重なるように、酸化シリコン等の無機絶縁材料からなる無機バンク（第１隔壁層）１４９を形成する。具体的には、画素電極１４１及び平坦化絶縁膜２４０を覆うように酸化シリコン膜を形成した後、公知のフォトリソグラフィ技術を用いて酸化シリコン膜をパターニングし、画素電極１４１の表面を部分的に開口させることで形成できる。
なお、図４及び図５では、図面を見易くするために、突起群を４つの突起によって図示しているが、実際には多数の突起が形成されている。

次に、図４（ｄ）に示すように、無機バンク１４９上に、アクリル、ポリイミド等の有機絶縁材料からなるバンク（第２隔壁層）１５０を形成する。バンク１５０の高さは、例えば１〜２μｍ程度に設定され、基板Ｐ上で有機ＥＬ素子の仕切部材として機能する。このような構成のもと、有機ＥＬ素子の正孔注入層や発光層の形成場所、すなわちこれらの形成材料の塗布位置とその周囲のバンク１５０との間に十分な高さの段差からなる開口部１５１が形成される。
また、このバンク１５０を形成するに際しては、バンク１５０の開口部１５１の壁面を、無機バンク１４９の開口部１４９ｂから若干外側へ後退させて形成するのがよい。このようにバンク１５０の開口部１５１内に無機バンク１４９を一部露出させておくことで、バンク１５０内での液体材料の濡れ広がりを良好なものとすることができる。

バンク１５０を形成したならば、次に、バンク１５０及び画素電極１４１を含む基体上の領域に対して撥液処理を施す。バンク１５０は、有機ＥＬ素子を区画する仕切部材として機能するので、液滴吐出ヘッド２０（図５（ａ）参照）から吐出される液体材料に対して非親和性（撥液性）を示すものであることが好ましく、前記撥液処理により、バンク１５０に選択的に非親和性を発現させることができる。
係る撥液処理として、例えばバンクの表面をフッ素系化合物などで表面処理するといった方法を採用できる。フッ素化合物としては、例えばＣＦ_４、ＳＦ_６、ＣＨＦ_３などがあり、表面処理としては、例えばプラズマ処理、ＵＶ照射処理などが挙げられる。

このような撥液処理では、基体の一面側全体に処理を施したとしても、ＩＴＯ膜や金属膜からなる無機材料の画素電極１４１表面は有機材料からなるバンク１５０の表面よりも撥液化されにくく、バンク１５０の表面のみが選択的に撥液化され、バンク１５０に囲まれる領域内に液体材料に対する親和性の異なる複数の領域が形成される。

次に、図５（ａ）に示すように、基板Ｐの上面を上に向けた状態で正孔注入層形成材料を含む液体材料１１４ａを液滴吐出ヘッド２０によりバンク１５０に囲まれた塗布位置に選択的に塗布する。正孔注入層を形成するための液体材料１１４ａは、正孔注入層形成材料及び溶媒を含む。

正孔注入層形成材料としては、ポリマー前駆体がポリテトラヒドロチオフェニルフェニレンであるポリフェニレンビニレン、１，１−ビス−（４−Ｎ，Ｎ−ジトリルアミノフェニル）シクロヘキサン、トリス（８−ヒドロキシキノリノール）アルミニウム、ポリスチレンスルフォン酸、ポリエチレンジオキシチオフェンとポリスチレンスルフォン酸との混合物（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）等を例示することができる。また、溶媒としては、イソプロピルアルコール、Ｎ−メチルピロリドン、１，３−ジメチル−イミダゾリノン等の極性溶媒を例示することができる。

上述した正孔注入層形成材料を含む液体材料１１４ａが液滴吐出ヘッド２０より基板Ｐ上に吐出されると、流動性が高いため水平方向に広がろうとするが、塗布された位置を囲んでバンク１５０が形成されているので、液体材料１１４ａはバンク１５０を越えてその外側に広がらないようになっている。また、画素電極１４１の表面に下地の凹凸による段差が形成されている場合には、段差の高い場所から低い場所に液体材料１１４ａが流れて、膜厚が不均一になることがあるが、本実施形態では、このような流動が画素電極１４１の表面の突起群によって堰き止められるので、段差の高い部分にも液体材料１１４ａが良好に保持され、バンク１５０内に均一に液体材料１１４ａが満たされるようになる。

続いて、加熱あるいは光照射により液体材料１１４ａの溶媒を蒸発させて画素電極１４１上に固形の正孔注入層１４０Ａを形成する。または、大気環境下又は窒素ガス雰囲気下において所定温度及び時間（一例として２００℃、１０分）焼成するようにしてもよい。あるいは大気圧より低い圧力環境下（減圧環境下）に配置することで溶媒を除去するようにしてもよい。この際、乾燥の進行に伴って、液体材料１１４ａの液面はバンク界面での表面張力によってバンク側に引っ張られるような形状となる。このとき液面とともに液体材料１１４ａの内部でもバンク１５０側へ向かって液体が流動し、溶質（正孔注入層形成材料）がバンク１５０側へ移動する。ここで突起１４１Ｐが設けられていないとすれば、液体材料１１４ａは画素電極１４１の外周部に偏ることになり、得られる正孔注入層１４０Ａも外周側で膜厚が大きいものとなるが、突起１４１Ｐが設けられていれば、液体材料１１４ａの流動を阻害するように機能するので、液体材料１１４ａが画素電極１４１上で偏在するのを効果的に防止することができ、従って得られる正孔注入層１４０Ａも膜厚、膜質が均一であり、その表面の平坦性にも優れたものとなる。

続いて、図５（ｂ）に示すように、基板Ｐの上面を上に向けた状態で液滴吐出ヘッド２０より発光層形成材料と溶媒とを含む液体材料１１４ｂをバンク１５０内の正孔注入層１４０Ａ上に選択的に塗布する。
この発光層形成材料としては、蛍光あるいは燐光を発光することが可能な公知の高分子発光材料である、ポリフルオレン誘導体（ＰＦ）、ポリパラフェニレンビニレン誘導体（ＰＰＶ）、ポリフェニレン誘導体（ＰＰ）、ポリパラフェニレン誘導体（ＰＰＰ）、ポリビニルカルバゾール（ＰＶＫ）、ポリチオフェン誘導体、ポリジアルキルフルオレン（ＰＤＡＦ）、ポリフルオレンベンゾチアジアゾール（ＰＦＢＴ）、ポリアルキルチオフェン（ＰＡＴ）や、ポリメチルフェニルシラン（ＰＭＰＳ）等のポリシラン系などを好適に用いることができる。また、これらの発光材料に、ペリレン系色素、クマリン系色素、ローダミン系色素などの高分子系材料や、ルブレン、ペリレン、９，１０−ジフェニルアントラセン、テトラフェニルブタジエン、ナイルレッド、クマリン６、キナクリドン等の低分子材料をドープして用いることもできる。

前記発光層形成材料については、極性溶媒に溶解または分散させて液体材料とし、この液体材料を液滴吐出ヘッド２０から吐出するのが好ましい。極性溶媒は、前記発光材料等を容易に溶解または均一に分散させることができるため、液滴吐出ヘッド２０のノズル孔での発光層形成材料中の固型分が付着したり目詰りを起こすのを防止することができる。
このような極性溶媒として具体的には、水、メタノール、エタノール等の水と相溶性のあるアルコール、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、Ｎ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）、ジメチルイミダゾリン（ＤＭＩ）、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）、キシレン、シクロヘキシルベンゼン、２，３−ジヒドロベンゾフラン等の有機溶媒または無機溶媒が挙げられ、これらの溶媒を２種以上適宜混合したものであってもよい。

上記、液体材料１１４ｂを液滴吐出ヘッド２０から吐出することによる発光層の形成は、赤色の発色光を発光する発光層形成材料を含む液体材料、緑色の発色光を発光する発光層形成材料を含む液体材料、青色の発色光を発光する発光層形成材料を含む液体材料を、それぞれ対応する画素７１（開口部１５１）に吐出し塗布することによって行う。なお、各色に対応する画素７１は、これらが規則的な配置となるように予め決められている。

このようにして各色の発光層形成材料を含む液体材料１１４ｂを吐出し塗布したならば、液体材料１１４ｂ中の溶媒を蒸発させる。この工程により、図５（ｃ）に示すように正孔注入層１４０Ａ上に固形の発光層１４０Ｂが形成され、これにより正孔注入層１４０Ａと発光層１４０Ｂとからなる有機機能層１４０が得られる。ここで、発光層形成材料を含む液体材料１１４ｂ中の溶媒の蒸発については、必要に応じて加熱あるいは減圧等の処理を行うが、発光層形成材料は通常乾燥性が良好で速乾性であることから、特にこのような処理を行うことなく、したがって各色の発光層形成材料を順次吐出塗布することにより、その塗布順に各色の発光層１４０Ｂを形成することができる。また先に記載のように、液体材料１１４ｂが配される正孔注入層１４０Ａの表面は良好に平坦化されているので、その上に形成される発光層１４０Ｂも良好な平坦性を持って形成され、膜厚及び膜質が均一なものとなる。従って、均一かつ良好な発光特性、信頼性を備えた発光層となる。

その後、図５（ｃ）に示すように、基板Ｐの表面全体に、あるいはストライプ状に、ＩＴＯ等の透明導電材料からなる共通電極１５４を形成する。こうして、有機ＥＬ素子２００を製造することができる。尚、本実施形態において有機ＥＬ素子２００は画素電極１４１と正孔注入層１４０Ａと発光層１４０Ｂと共通電極１５４とを含むものである。

このような有機ＥＬ素子の製造方法において、正孔注入層１４０Ａや発光層１４０Ｂといった有機ＥＬ素子の構成要素となる薄膜は液滴吐出装置により製造されるので、正孔注入層１４０Ａや発光層１４０Ｂの形成材料となる液体材料のロスは少なく、正孔注入層１４０Ａや発光層１４０Ｂは比較的安価にしかも安定して形成される。

以上説明したように、本発明に係る製造方法によれば、基板Ｐ上にバンク１５０及び有機ＥＬ素子２００を形成するに際して、画素電極１４１の表面に多数の突起１４１Ｐからなる突起群を形成しておき、その後バンク１５０の内部に液体材料１１４ａを配するので、画素電極１４１表面で液体材料が均一に濡れ広がり、かつ均一な膜厚にて乾燥固化することができる。これにより、画素７１内で均一な発光特性が得られ、また膜厚が均一であることから電極間の短絡も生じ難い、信頼性に優れた有機ＥＬ素子２００を製造することができる。

また、画素電極１４１に凹凸形状を付与するための突起群が、ゲート電極１４３Ａを形成する際に同時に形成される場合には、新たに突起群を形成するための工程が必要なくなるため、プロセスが簡略化され、製造コストも低減される。なお、突起１４３Ｐからなる突起群は、ゲート電極１４３Ａ以外の構造物と同時に形成することも可能である。例えばソース電極やドレイン電極等の各種配線や、ＴＦＴ等の素子を構成する部材の形成と同時に形成することができる。

なお、上記実施形態では、液滴吐出装置を用いた液滴吐出法により液体材料を塗布することで有機機能層１４０を形成する場合について説明したが、液滴吐出法に限らず、例えばスピンコート法、スリットコート（或いはカーテンコート）、ダイコート法など他の塗布方法を用いることもできる。
また、上記実施形態では、特に有機ＥＬ装置の構造をトップエミッション型とした。これは、トップエミッション型の有機ＥＬ装置においては、画素電極の平面領域内に配線等の構造物が形成されることが多く、より本発明の効果が発揮され易いからである。しかし、ボトムエミッション型の構造であっても、下地の構造物によっては画素電極の表面に段差等の凹凸形状が形成されることがあり、このような場合には、前述した本発明の構成を採用することで、上記と同様の効果を得ることができる。

（電子機器）
図６は、本発明に係る電子機器の一例を示す斜視構成図である。
図６に示す映像モニタ１２００は、先の実施形態の有機ＥＬ装置を備えた表示部１２０１と、筐体１２０２と、スピーカ１２０３等を備えて構成されている。そして、この映像モニタ１２００は、先の有機ＥＬ装置により高画質で、均一な明るさの表示が可能である。特に大型のパネルでは画素が大型であるため、発光部である有機機能層を均一に形成するのが困難になるが、本発明に係る有機ＥＬ装置では、任意の大きさの有機機能層を均一に形成できるため、大型のパネルに用いて好適な有機ＥＬ装置となっている。
上記各実施の形態の有機ＥＬ装置は、上記携帯電話に限らず、電子ブック、パーソナルコンピュータ、デジタルスチルカメラ、ビューファインダ型あるいはモニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末、タッチパネルを備えた機器等々の画像表示手段として好適に用いることができ、いずれの電子機器においても、高画質表示が可能になっている。さらに、本発明の有機ＥＬ装置は、ラインプリンタの露光手段として使用する等、表示装置以外の電子機器にも広く適用可能である。

第１実施形態に係る有機ＥＬ装置の回路構成図。 同、平面構成図。 図２のＡ−Ａ線に沿う断面構成図。 実施形態に係る有機ＥＬ装置の製造工程を示す断面構成図。 実施形態に係る有機ＥＬ装置の製造工程を示す断面構成図。 電子機器の一例を示す斜視構成図。

符号の説明

７０…有機ＥＬ装置、１１４ａ，１１４ｂ…液体材料、１４０…有機機能層、１４１…画素電極（第１電極）、１４１Ｐ…第２突起、１４３Ｐ…第１突起、１４９…無機バンク（第１隔壁層）、１５０…バンク（第２隔壁層；隔壁部材）、１５４…共通電極（第２電極）、Ｐ…基板（基体）

Claims (6)

1. 基体上に第１電極と有機機能層と第２電極とを積層してなる有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法であって、
   前記基体上に複数の第１突起からなる第１突起群を形成する工程と、
   前記第１突起群の上に前記第１電極を形成する工程と、
   前記第１突起群の凹凸形状に対応して、表面に複数の第２突起からなる第２突起群が形成された前記第１電極の上に、前記有機機能層の形成材料を含む液体材料を配置する工程とを備えたことを特徴とする、有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法。
2. 前記第２突起は、概ね一定のピッチで規則的に配列されていることを特徴とする、請求項１記載の有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法。
3. 前記第１突起は、前記基体と前記第１電極との間に配置される構造物を形成する際に同時に形成されることを特徴とする、請求項１又は２に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法。
4. 基体上に第１電極と有機機能層と第２電極とを積層してなる有機エレクトロルミネッセンス装置であって、
   前記基体と前記第１電極との間には、複数の第１突起からなる第１突起群が設けられており、前記第１電極の表面には、前記第１突起群の凹凸形状に対応して、複数の第２突起からなる第２突起群が形成されていることを特徴とする、有機エレクトロルミネッセンス装置。
5. 前記第２突起は、概ね一定のピッチで規則的に配列されていることを特徴とする、請求項４記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
6. 請求項１〜３のいずれかの項に記載の製造方法により製造されてなる有機エレクトロルミネッセンス装置又は請求項４又は５に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置を備えたことを特徴とする、電子機器。

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