JP4398329B2 - マスク及び有機ｅｌ表示装置の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、マスク及び有機ＥＬ（Electro Luminescence）表示装置の製造方法に関する。

有機ＥＬ（Electro Luminescence）素子は、有機発光性化合物を含む有機ＥＬ層を陽極配線と陰極配線との間に挟んだ積層体構造を備えている。陽極配線と陰極配線の間に電圧を印加すると、陽極配線からは正孔が、陰極配線からは電子がそれぞれ有機ＥＬ層に注入されて再結合し、その際に生ずるエネルギーにより有機ＥＬ層に含まれる有機発光性化合物の分子が励起される。このようにして励起された分子が基底状態に戻る際のエネルギーが光として放出されて発光現象が生じる。有機ＥＬ素子はこの発光現象を利用した自発光素子である。

有機ＥＬ層は、正孔と電子が再結合して発光する発光層と呼ばれる有機層を少なくとも含み、必要に応じて、正孔が注入されやすくかつ電子を移動させにくい正孔輸送層と呼ばれる有機層、電子が注入されやすくかつ正孔を移動させにくい電子輸送層と呼ばれる有機層などを含む単層構造または多層積層構造を有している。

近年、有機ＥＬ素子を使用した有機ＥＬ表示装置の開発が盛んに行われている。有機ＥＬ表示装置は、液晶表示装置と比較して視野角が広く、また、応答速度も速く、有機物が有する発光性の多様性から、次世代の表示装置として期待されている。有機ＥＬ表示装置に用いられる有機ＥＬ素子は、基板上に陽極配線が形成され、陽極配線の上に有機ＥＬ層が形成される。そして、その有機ＥＬ層の上に、基板上に形成された陽極配線と対向するように陰極配線が形成されている。陽極配線、有機ＥＬ層及び陰極配線を重ねて配置した個所が表示画素となる。

基板に設けられた電極上に有機ＥＬ層を積層する場合、有機材料を真空蒸着させて有機ＥＬ層を形成する場合がある。しかし、有機材料を蒸着させる場合、有機ＥＬ層の下地となる電極の表面に異物の付着や突起、窪みがあると、その影響により、有機ＥＬ層を所望の状態にできないことがある。

この問題を解決する方法として、有機ＥＬ層となる有機ＥＬ材料溶液を液体中に分散または溶解させ、溶液として塗布することで異物、突起、窪みなどを被覆し、所望の有機ＥＬ層を形成する技術（湿式塗布法、以下、単に塗布法と記す。）が知られている。例えば、特許文献１には、有機ＥＬ層のうち少なくとも一層を塗布法により形成することが記載されている。

塗布法としては、例えば、オフセット印刷法、凸版印刷法、スプレー法などがある。オフセット印刷法や凸版印刷法では、有機ＥＬ材料溶液を溶媒中に分散または溶解させた溶液の層を所定の領域のみに形成する。また、スプレー法では、所望の領域に合致するような開口部を有するガラス・マスクや金属マスクなどを配置し、有機ＥＬ材料溶液を分散または溶解させた溶液を吐出する。この場合、溶液を窒素などの気体媒体中に分散させ、または二流体ノズルなどを用いて溶液を霧状にする。

また、有機ＥＬ表示装置では、有機ＥＬ層の上に設けられる陰極配線が隔離配置されるように隔離構造体（以下、隔壁と記す。）が設けられる。このような構成は、例えば、特許文献１に記載されている。図１０は、特許文献１に記載された隔壁の例を示す断面図である。基板１１１上には、陽極配線１０１が設けられ、その後、隔壁１００が設けられる。隔壁１００は、例えば、基板１１１から離れるにつれて断面が広がるように形成される。このような隔壁１００の構造は、逆テーパ構造あるいはオーバハング構造と称されている。

隔壁１００を逆テーパ構造とすることで、陰極配線の分離をより確実なものとすることができる。隔壁１００が設けられた状態で有機ＥＬ層（ホール注入輸送層１０２、発光層１０３、電子注入輸送層１０４）を塗布法などにより形成すると、隔壁１００により有機ＥＬ層が分離され、この結果、各隔壁１００の間に各有機薄膜層から構成される有機発光層が形成される。その後、陰極配線１０５が、蒸着法などによって形成される。陰極配線１０５も隔壁１００により分離され、パターニングされた陰極配線１０５が形成される。

また、開口部を有する絶縁層を陽極配線上に形成し、表示画素となる位置を開口部の位置によって定める場合もある。図１１は、特許文献１に記載された構成に、開口部を有する絶縁層を設けた場合の構成例を示す説明図である。図１１（ａ）は、電極が配置される側から基板を観察した状況を示す模式図であり、図１１（ｂ）は、図１１（ａ）のＡ−Ａ'断面図である。図１１（ａ）では、上層に設けられた陰極配線などによって隠れてしまう構成部も示している。

図１１に示す例において、基板１１１上には、まず陽極配線１０１と、陰極配線１０５に接続される陰極配線接続配線１２１とが形成される。続いて、開口部１２３を有する絶縁層１２２が形成される。開口部１２３は、陽極配線と陰極配線とが交差することになる位置に設けられる。そして、陽極配線１０１と直交するように隔壁１００が形成される。続いて、有機ＥＬ材料溶液が塗布または蒸着され、有機ＥＬ層１２４が形成される。

なお、有機ＥＬ層として複数の層が形成されるが、図１１（ｂ）では、複数の層をまとめて有機ＥＬ層１２４として示している。有機ＥＬ層１２４形成後、陰極配線１０５が有機ＥＬ層上に蒸着される。隔壁１００が有機ＥＬ層１２４や陰極配線１０５を分離することにより、隔壁間に有機ＥＬ層１２４が形成され、また、パターニングされた陰極配線１０５が形成される。

陰極配線１０５を形成した後、有機ＥＬ素子を保護するために、ポリマーなどで構成される有機層を陰極配線１０５上に形成する場合もある。この有機層（不図示）も、塗布法などによって形成される。また、基板１１１の電極などが配置された面には、もう一枚の基板（不図示）が対向するように配置される。この基板において、基板１１１の有機ＥＬ素子に対向する領域の外周に接着材（不図示）が塗布される。この接着材によって、基板１１１ともう一枚の基板は接着される。有機ＥＬ素子は、基板および接着材によって封止されることで、水分や酸素にさらされないように保たれる。
特開２００１−３５１７７９号公報

しかしながら、マスクを配置してスプレー塗布法によって有機ＥＬ材料溶液を塗布する場合、ノズルから吐出された有機ＥＬ材料溶液の液滴がマスクにあたって飛散するという問題が生じていた。例えば、図１２に示すように、基板１１１上にマスク開口部１３１を有するマスク１１３を配置し、その上からノズル１１４より有機ＥＬ材料溶液１１８を吐出する。ノズル１１４から有機ＥＬ材料溶液１１８を吐出しながら、基板１１１上を走査することによって、マスク開口部に相当する所望の領域に有機ＥＬ材料溶液１１８を塗布することができる。このとき、ノズル１１４の走査中は常に有機ＥＬ材料溶液１１８が吐出されているため、ノズル１１４が開口部以外の領域の上にある場合、有機ＥＬ材料溶液１１８がマスク１１３にあたって、液滴が飛散する。

すでに有機ＥＬ材料溶液１１８を塗布し終わった領域は、溶媒の揮発などにより乾燥している。このすでに塗布し終わった領域に飛散した液滴が入ると、飛散した液滴による微細な凹凸が表面に生じる。また、まだ塗布されていない領域に入ると、微小な有機ＥＬ材料溶液１１８の液滴は、すぐに乾燥する。その後、その部分に有機ＥＬ材料溶液１１８が塗布されても、飛散した液滴と塗布された有機ＥＬ材料溶液１１８は自己レベリングせず、膜厚ムラが発生する。

有機ＥＬ材料溶液１１８は一定の厚みが得られるように濃度などを調整されるが、この飛散した液滴のために、有機ＥＬ層の厚さにムラが生じる。したがって、各表示画素を発光させたときに発光ムラが生じる。

このように従来の有機ＥＬ表示装置では、有機ＥＬ層となる液状材料がマスクに当たって飛散することによって、膜厚ムラに起因する発光ムラが生ずるという問題点があった。本発明はこのような問題を背景になされたものであって、表示特性の優れた有機ＥＬ表示装置を提供することを目的とする。

本発明の第１の態様にかかるマスクは、有機ＥＬ材料溶液の液滴を対象物に付着させるためのマスクであって、対象物の塗布領域に対応するように複数の開口部が並置された平面部と、平面部の反対象物側に設けられた壁部とを有し、前記壁部は前記平面部に対して略垂直になるように、かつ前記開口部の縁の近傍に配置されているものである。これによって、マスクに当たって飛散した有機ＥＬ材料溶液が基板に付着するのを抑制することができる。

本発明の第２の態様にかかるマスクは、上記のマスクにおいて、前記壁部は前記開口部の辺よりも長く設けられているものである。これによって、壁に対して垂直方向だけでなく、斜め方向に飛散した有機ＥＬ材料溶液の基板への付着も抑制することができる。

本発明の第３の態様にかかるマスクは、上記マスクにおいて、前記壁部はマトリクス状に配列された前記開口部の行または列方向に沿って連続的に形成されているものである。これによって、より確実に壁に対して垂直方向だけでなく、斜め方向に飛散した有機ＥＬ材料溶液の基板への付着も抑制することができる。

本発明の第４の態様にかかるマスクは、上記マスクにおいて、前記壁部の前記開口部側の側面には吸水性を有する吸水部材が設けられているものである。これによって、壁の側面に付着した有機ＥＬ材料溶液が、壁をつたって基板上に垂れるのを防ぐことができる。

本発明の第５の態様にかかるマスクは、上記マスクにおいて前記壁部が前記平面部と一体的に形成されているものである。これによって、マスクの配置が容易になる。

本発明の第６の態様にかかるマスクは、上記マスクにおいて前記壁部と前記平面部とが別部材で構成されているものである。これによって、壁の高さあるいは位置を調整することが可能になる。

本発明の第７の態様にかかる有機ＥＬ表示装置の製造方法は、基板上に一対の電極と、前記一対の電極間に有機ＥＬ層を有する有機ＥＬ表示装置の製造方法であって、前記有機ＥＬ層を形成するに際し、有機ＥＬ材料溶液を塗布する塗布領域に対応する開口部と、反基板面側に設けられた壁部を有するマスクを前記基板に対向配置し、前記マスクの上から有機ＥＬ材料溶液を吐出し、前記開口部を介して前記基板に前記有機ＥＬ材料溶液を塗布する。これによって、マスクに当たって飛散した有機ＥＬ材料溶液が基板に付着するのを抑制することができる。

本発明の第８の態様にかかる有機ＥＬ表示装置の製造方法は、上記製造方法において、前記開口部の対向する２辺に沿って前記壁部が配置されたマスクを用い、前記有機ＥＬ材料溶液を吐出するノズルを前記壁部が設けられた方向に沿って走査し、前記有機ＥＬ材料溶液を基板に塗布する。これによって、確実にマスクに当たって飛散した有機ＥＬ材料溶液が基板に付着するのを抑制することができる。

本発明の第９の態様にかかる有機ＥＬ表示装置の製造方法は、上記製造方法において、前記壁部がマトリクス状に配置されている複数の開口部の列ごとに連続して設けられたマスクを用い、前記有機ＥＬ材料溶液を吐出するノズルを前記壁部が設けられた方向に沿って走査し、前記有機ＥＬ材料溶液を基板に塗布する。これによって、壁に対して垂直方向だけでなく、斜め方向に飛散した有機ＥＬ材料溶液の基板への付着も抑制することができる。

本発明によれば、表示特性の優れた有機ＥＬ表示装置を提供することが可能となる。

以下に、本発明を適用可能な実施の形態が説明される。以下の説明は、本発明の実施形態の一例を説明するものであり、本発明が以下の実施形態に限定されるものではない。

図１に本発明にかかるマスクの構造を示す。図１（ａ）は、マスクの一構成例の模式的部分平面図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）における切断線Ａ−Ａ’での模式的側面図である。図１（ｃ）は切断線Ｂ−Ｂ’での模式的側面図である。

マスク１３は、概ね平板上である。マスク１３を素子基板に重ねるように配置し、吐出手段から有機ＥＬ材料溶液を吐出し、マスク開口部３１から素子基板の上の所定の位置に付着させることによって、有機ＥＬ材料溶液の膜を形成する。マスク開口部３１の周縁には、吐出手段の走査方向、本図ではＹ方向に沿って、壁３２が備えられている。この壁３２によって、走査方向と直交する方向に飛散する有機ＥＬ材料溶液を遮ることができ、素子基板上に均一な厚みの膜を略同時に形成することができる。

図２は、図１とは異なる形状のマスクであって、マスクの一部を示している。本図は、Ｘ方向及びＹ方向の両方向、つまり４方向に壁３２を設けたマスクの一例の斜視図である。図２に示すように、開口部３１がマトリクス状に設けられており、矩形状の開口部３１の四辺に沿って上方向に垂直な壁３２が設けられている。

次に、本発明によって製造することができる有機ＥＬ表示装置について説明する。図１３は有機ＥＬ素子が形成されている基板の構成を示す平面図である。１は陽極配線、５は陰極配線、１０は隔壁、１１は基板、２１は陰極補助配線、２２は絶縁層、２３は画素開口部、２４は表示領域、２５はコンタクトホールである。

基板１１上には、基板１１の表面に接するように複数の陽極配線１が形成されている。複数の陽極配線１はそれぞれ平行に形成されている。陽極配線１の端部にはそれぞれの陽極配線１に対応する陽極補助配線（不図示）が基板１１の端部まで形成されている。この陽極補助配線は、陽極配線１と一列になるようにそれぞれ配置される。この陽極配線１の上には接続部（不図示）が形成され、陽極補助配線と接続される。陽極補助配線には外部配線などと接続するための端子部（不図示）が設けられている。また、基板１１上には、基板１１と接するように陰極接続配線２１が形成されている。陰極接続配線２１は後述する陰極配線５の本数に対応して形成され、それぞれの陽極配線１と垂直に形成されている。

陽極配線１は例えば、ＩＴＯなどの透明導電膜により形成される。陽極補助配線は、多層構造の金属膜により形成される。例えば、下からＭｏ層、Ａｌ層、Ｍｏ層の順番で陽極補助配線となる積層金属膜が構成される。なお、陰極補助配線２１は陽極補助配線と同様に多層構造の金属膜により形成されてもよい。あるいは陰極補助配線２１は陽極配線１と同じ工程により形成されても良い。さらには透明導電膜と積層金属膜とを積層して陰極補助配線２１を形成しても良い。これらの配線が形成された基板上には、絶縁層２２が形成される。絶縁層２２には、陽極配線１と陰極配線５とが交差する位置（すなわち表示画素となる位置）に画素開口部２３が設けられている。表示領域２４は、この複数の表示画素から構成される。

表示領域２４の外側には陰極補助配線２１と陰極配線５とを接続するため、絶縁層２２にコンタクトホール２５が形成されている。このコンタクトホール２５において、陰極配線５と陰極補助配線２１とが接続される。陰極補助配線２１の端部には端子部（不図示）が設けられており、外部配線、駆動回路と接続される。これにより、画素開口部２３において陽極配線１と陰極配線５に挟まれる有機ＥＬ層に電流を流すことができ、有機ＥＬ層が発光し、所望の画像を表示することができる。

絶縁層２２の上層には、有機ＥＬ層、陰極配線５が順に積層される。従って、有機ＥＬ層は陰極配線５と陽極配線１に挟まれる構成となる。ただし、図１３では有機ＥＬ層の図示を省略している。この有機ＥＬ層については、後に詳述する。また、有機ＥＬ層を形成する前に、隣接する陰極配線５同士を区分する分離構造体（以下、隔壁１０と記す。）が設けられる。隔壁１０は、陰極配線５を蒸着などにより形成する前に、所望のパターンに形成される。例えば、図１３に示すように、陽極配線１と直交する複数の陰極配線５を形成するため、陽極配線１と直交する複数の隔壁１０が陽極配線１の上に形成される。

隔壁１０は、逆テーパ構造を有していることが好ましい。すなわち、基板１１から離れるにつれて断面が広がるように形成されることが好ましい。これにより、隔壁１０の側壁及び立ち上がり部分が蒸着の陰となり、陰極配線５を区分することができる。隔壁１０は例えば、高さが３．４μｍで、幅が１０μｍで形成することができる。

隔壁１０が形成された後、有機ＥＬ層（不図示）が形成される。さらに有機ＥＬ層の上から金属を蒸着する。蒸着された金属膜は逆テーパ構造の隔壁１０により分断され、複数の陰極配線５が形成される。陰極配線５となる金属膜は隔壁１０の外側には形成されないよう蒸着マスクを用いて蒸着される。有機ＥＬ素子が形成された基板は上述のような構成を備えている。この基板が対向基板（不図示）と対向配置されて有機ＥＬパネルが形成される。

図１４は、本実施形態にかかる有機ＥＬ表示装置に用いる有機ＥＬパネルの一部の構成を示す模式的断面図である。尚、図１４は有機ＥＬパネルの一部の構成を模式的に示すものであって、実際の有機ＥＬパネルの詳細構成を反映するものではない。

有機ＥＬパネルは、ガラスなどよりなる基板１１と対向基板６３とで得られる気密空間内に、有機ＥＬ素子が形成されてなる構成を有する。基板１１と対向基板６３は、接着材６４によって固着されている。基板１１上に形成される有機ＥＬ素子は、陽極配線１、絶縁層２２、有機ＥＬ層４０及び陰極配線５から構成されている。

図１４に示すように、基板１１上において、最下層には陽極配線１が形成されている。陽極配線１は、ＩＴＯなどの透明導電性薄膜で形成される。陽極配線１の上には、ポリイミドなどからなる絶縁層２２が形成されている。この絶縁層２２には、陽極配線１と陰極配線５が交差する位置（すなわち画素が形成される位置）に開口部が設けられている。そして、この絶縁層の開口部に有機ＥＬ層４０が形成されている。

絶縁層２２は、有機ＥＬ層４０と陽極配線１とが接触する開口部を画定する役割を果たしている。また、絶縁層２２は、陽極配線１と陰極配線５のショートが発生しないように配設される。陽極配線１の反視認側には有機ＥＬ層４０が形成されている。有機ＥＬ層４０については、後に詳述する。この有機ＥＬ層４０の上には、発光輝度を高めるために、光反射率の高い金属からなる陰極配線５が設けられている。ここでは図示していないが、陰極配線５の分離のために、例えば、ノボラック樹脂などを主成分とする隔壁が設けられている。

基板１１上には、複数の有機ＥＬ素子が設けられ、有機ＥＬ素子が形成されている領域が表示領域となる。基板１１上には、さらに、各有機ＥＬ素子に信号を供給する陽極補助配線（不図示）と陰極補助配線２１が設けられている。ここでは、陰極補助配線２１が設けられている部分を図示している。これら補助配線は接着材６４の外側に延設されており、有機ＥＬ素子の陽極配線１及び陰極配線５はそれぞれの補助配線に接続されている。

基板１１の端部には駆動回路（不図示）が搭載されており、陽極配線１及び陰極配線５はそれぞれの補助配線を介して、駆動回路に接続される。この駆動回路から有機ＥＬ素子に電流を供給することにより、陽極配線１からは正孔が、陰極配線５からは電子がそれぞれ有機ＥＬ層４０に注入されて再結合し、その際に生ずるエネルギーにより有機ＥＬ層４０内の有機発光性化合物の分子が励起される。励起された分子は基底状態に戻る際のエネルギーが光として放出され、有機ＥＬ層４０が発光して所望の画像を表示することができる。

対向基板６３は、パネル中に水分や酸素が入らないように設けられる。対向基板６３としては、ステンレス、アルミニウムまたはその合金などの金属類のほか、ガラス、アクリル系樹脂などの１種類または、２種類以上からなるものを使用することができる。対向基板６３と基板１１は接着材６４によって固着され、対向基板６３と基板１１の間に封止空間（領域）が形成されている。封止空間内には、有機ＥＬ素子の他、有機ＥＬ素子への水分や酸素の影響を抑制し安定した発光特性を維持するための捕水材６２が配設されている。捕水材６２は、対向基板６３上、有機ＥＬ素子と対向する面上に配設されている。

捕水材６２は、例えば、所定の粘性を有する粘性吸湿部材を用いることができる。また、水分と反応性の高い有機金属化合物を膜状にしたものを用いることができる。また、無機系の乾燥剤を用いてもよい。

捕水材６２として粘性吸湿部材を用いる場合は、フッ素系オイルからなる不活性液体中に所定量の吸着剤を混合して構成する。または、フッ素系ゲルなどの不活性のゲル状部材に所定量の吸着剤を混合して構成する。吸着剤としては、活性アルミナ、モレキュラシーブス、酸化カルシウム及び酸化バリウムなどの物理的あるいは化学的に水分を吸着するものを用いる。粘性吸湿部材は、吸着剤が流動しない程度の粘性を有するクリーム状あるいはゲル状の粘着性を有するようにし、所定の位置に塗布し配設する。

基板１１の視認側には、円偏光板６５が配置される。この円偏光板６５は、視認側から入射する光を遮蔽し、有機ＥＬパネルの表示コントラストを改善するために設けられている。円偏光板６５は、直線偏光板とλ／４波長板とからなる。また、基板１１にλ／４波長板の機能を持たせて、直線偏光板だけを貼着するようにしてもよい。

ここで、本実施形態の有機ＥＬ層の構造について、図３を参照して説明する。図３は、有機ＥＬ層４０の模式的断面図を示す図である。有機ＥＬ層４０は、図３に示されるように、ポリマーバッファ層４１、正孔注入層４２、正孔輸送層４３、発光層４４、電子輸送層４５、電子注入層４６を順次積層した多層構造になっている。ただし、これとは異なる層構成も可能である。

ポリマーバッファ層４１は例えば、シクロヘキサノールと１，３−ジメチル−２−イミダゾリジノンと２−メチル−１−プロパノールを所定の割合で混合した溶媒に、１ｗｔ％のワニス（アミン系高分子）とドーパントを混合した溶液を用いることができる。また、正孔注入層４２としては、例えば、０．５％（質量百分率）のポリビニルカルバゾールを溶解した安息香酸エチル溶液を用いることができる。ポリマーバッファ層４１及び正孔注入層４２は、それぞれの材料溶液をスプレー法を用いて塗布することによって形成される。

また、正孔輸送層４３としてＮ，Ｎ'−ジ（ナフタレン−１−イル）−Ｎ，Ｎ'−ジフェニル−ベンジジン（α―ＮＰＤ）を用いることができる。そして、発光層４４兼電子輸送層４５としては、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（Ａｌｑ_３）とゲスト化合物の蛍光性色素となるクマリン６を、電子注入層４６としてはＬｉＦを用いることができる。なお、発光層４４と電子輸送層４５は別々に形成することも可能であり、また、発光層にホール輸送材料、電子輸送材料を混合した発光層を形成してもよい。

本形態における有機ＥＬ表示装置の製造方法について、図４を参照して説明する。図４は、本実施形態にかかる有機ＥＬパネルの製造工程を示すフローチャートである。まず、基板１１上に陽極配線１および陰極補助配線２１を形成する（ステップＳ１０１）。基板１１として、例えばガラス基板などの透明基板を用いる。陽極配線１および陰極補助配線２１は、基板１１上にＩＴＯを成膜して、そのＩＴＯ膜にエッチングを施すことによって形成する。ＩＴＯはスパッタや蒸着によって、ガラス基板全面に均一性よく成膜することができる。フォトリソグラフィー及びエッチングによりＩＴＯパターンを形成する。このＩＴＯパターンが陽極となる。

レジストとしてはフェノールノボラック樹脂を使用し、露光現像を行う。エッチングはウェットエッチングあるいはドライエッチングのいずれでもよいが、例えば、塩酸及び硝酸の混合水溶液を使用してＩＴＯをパターニングすることができる。レジスト剥離材としては例えば、モノエタノールアミンを使用することができる。

また、陰極補助配線２１にはＡｌあるいはＡｌ合金などの低抵抗金属材料を用いることも可能である。例えば、陽極配線１となるＩＴＯをパターニングした後に、Ａｌなどをスパッタ又は蒸着により成膜する。あるいは陰極補助配線２１を形成した後に陽極配線１を形成しても良い。そして、Ａｌ膜をフォトリソグラフィー及びエッチングによりパターニングして陰極補助配線２１を形成することができる。これにより、陰極補助配線２１の配線抵抗を低減することができる。さらには陰極補助配線２１の構成をＩＴＯと金属材料との多層構成としてもよい。例えば、１５０ｎｍのＩＴＯ層の上に４００〜５００ｎｍのＭｏやＭｏ合金の金属薄膜を形成してもよい。これにより、配線抵抗及びコンタクト抵抗を低減することができる。

次に、陽極配線１及び陰極補助配線２１を設けた基板１１の面に絶縁層２２を形成する（ステップＳ１０２）。例えば、感光性のポリイミドの溶液をスピンコーティングにより塗布する。この絶縁層の厚さは、例えば、０．７μｍになるようにすればよい。この絶縁層をフォトリソグラフィー工程でパターニングした後、キュアし、表示画素となる位置の絶縁層を除去し、画素開口部２３を設ける。後述するステップＳ１０５で形成される陰極配線５と、陽極配線１との交差部分が、表示画素が形成される位置である。同時に陰極配線５と陰極補助配線２１とのコンタクトホール２５を形成する。例えば、画素開口部２３は３００μｍ×３００μｍ程度のサイズで形成することができる

続いて、絶縁層２２（ポリイミドの層）の表面において、陰極配線５を分離配置できるように隔壁１０を形成する（ステップＳ１０３）。隔壁１０は、絶縁層２２の上層にノボラック樹脂、アクリル樹脂膜などの感光性樹脂を塗布することにより形成する。例えば、感光性樹脂をスピンコートして、フォトリソグラフィー工程でパターニングした後、光反応させて隔壁１０を形成する。隔壁１０が逆テーパ構造を有するようネガタイプの感光性樹脂を用いることが望ましい。

ネガタイプの感光性樹脂を用いると、上から光を照射した場合、深い場所ほど光反応が不十分となる。その結果、上から見た場合、硬化部分の断面積が上の方より下の方が狭い構造を有する。これが逆テーパ構造を有するという意味である。このような構造にすると、その後、陰極配線５の蒸着時に蒸着源から見て陰になる部分は蒸着が及ばないため、陰極配線５同士を分離することが可能になる。さらに、画素開口部２３のＩＴＯ層の表面改質を行うために、酸素プラズマ又は紫外線を照射してもよい。例えば、隔壁１０の高さは３．４μｍとすることができる。

そして、有機ＥＬ層４０を形成する（ステップＳ１０４）。まず、最下層にポリマーバッファ層４１を形成する。ポリマーバッファ層４１の材料としては、上述したシクロヘキサノールと１，３−ジメチル−２−イミダゾリジノンと２−メチル−１−プロパノールを所定の割合で混合した溶媒に、１ｗｔ％のワニス（アミン系高分子）とドーパントを混合した溶液を用いる。この溶液をスプレー法によって塗布する。この溶液が塗布された基板１１を、１８０℃で５分間仮焼成し、その後、２４０℃で１０分間本焼成する。このようにして、ポリマーバッファ層４１を形成する。

ポリマーバッファ層４１の上層に、正孔注入層４２を形成する。この正孔注入層４２もまた、ポリマーバッファ層４１と同じようにスプレー法を用いて形成する。正孔注入層４２としては、例えば、０．５％（質量百分率）のポリビニルカルバゾールを溶解した安息香酸エチル溶液を用いることができる。次に、溶液を濃縮乾燥することによって硬化処理し、正孔注入層４２を形成する。このポリマーバッファ層４１及び正孔注入層４２の材料溶液のスプレー塗布法については、後述する。

続いて、正孔注入層４２の上層に有機ＥＬ層４０を形成する他の有機層を形成する。例えば、まず、α−ＮＰＤ（Ｎ，Ｎ'−ジ（ナフタレン−１−イル）−Ｎ，Ｎ'−ジフェニル−ベンジジン）を蒸着して膜厚４０ｎｍの正孔輸送層４３を形成する。さらに、その上層に、発光層のホスト化合物となるＡｌｑ（トリス（８−ヒドロキシナト）アルミニウム）と、ゲスト化合物の蛍光性色素となるクマリン６とを同時に蒸着して、膜厚６０ｎｍの発光層４４兼電子輸送層４５を形成する。続いて、発光層兼電子輸送層の上層にＬｉＦを蒸着して、膜厚０．５ｎｍの電子注入層を形成する。

その後、アルミニウムなどの金属材料を蒸着して、例えば膜厚１００ｎｍの陰極配線５を形成する（ステップＳ１０５）。この結果、隔壁１０によってアルミニウム膜を分離して、それぞれの隔壁間に陽極配線１と交差する陰極配線５を形成することができる。

これらの工程により基板１１上に複数の有機ＥＬ素子を形成する。このように、典型的な有機ＥＬ表示装置に用いられる有機ＥＬ素子の製造工程の一例について説明した。但し、有機ＥＬ素子の製造工程は上述したものに限られることはない。

次に上述の工程により形成された有機ＥＬ素子を封止するため、封止用の対向基板６３を製造する工程について説明する。まず、素子基板とは別のガラス基板を準備する。このガラス基板を加工して吸湿部材を収納するための吸湿部材収納部を形成する。吸湿部材収納部を形成するため、ガラス基板にレジストを塗布し、露光、現像により基板の一部を露出させる。そして、この露出部分をエッチングにより薄くすることにより吸湿部材収納部を形成する。

この吸湿部材収納部に捕水材６２を配置した後、２枚の基板を重ね合わせて接着する（ステップＳ１０６）。具体的には、対向基板６３の吸湿部材収納部が設けられた面に、ディスペンサを用いて接着材６４を塗布する。接着材６４として、例えば、エポキシ系紫外線硬化性樹脂を用いることができる。また、接着材６４は、有機ＥＬ素子と対向する領域の外周全体に塗布する。二枚の基板を位置合わせして対向させた後、紫外線を照射して接着材を硬化させ、基板同士を接着する。この後、接着材６４の硬化をより促進させるために、例えば、８０℃のクリーンオーブン中で１時間熱処理を施す。この結果、接着材６４及び一対の基板によって、有機ＥＬ素子が置かれた基板間の空間と、外部とが隔離される。捕水材６２を配置することにより、封止された空間に残留または外部から侵入してくる水分などによる有機ＥＬ素子の劣化を防止することができる。このようにして、有機ＥＬパネルを製造する。

その後、基板の外周付近の不要部分を切断除去し、陽極配線１に信号電極ドライバを接続し、陰極補助配線に走査電極ドライバを接続する。基板端部において各配線に接続される端子部が形成されている。この端子部に異方性導電フィルム（ＡＣＦ）を貼付け、駆動回路が設けられたＴＣＰ（Tape Carrier Package）を接続する。具体的には端子部にＡＣＦを仮圧着する。ついで駆動回路が内蔵されたＴＣＰを端子部に本圧着する。これにより駆動回路が実装される。この有機ＥＬ表示パネルが筐体に取り付けられ、有機ＥＬ表示装置が完成する。

ここで、有機ＥＬ層４０中のポリマーバッファ層４１及び正孔注入層４２の形成に際して用いるスプレー塗布装置について説明する。図５は、有機ＥＬ材料溶液を吐出し、基板上に塗布を行うスプレー塗布装置１７の模式的概略図である。スプレー塗布装置１７は、陽極配線１、絶縁層２２などが形成された複数の有機ＥＬパネル形成領域を備えたマザー基板１２を載置する、Ｚ方向に移動可能なステージ１６を備えている。また、有機ＥＬ材料溶液１８を吐出するノズル１４を備えている。また、スプレー塗布装置１７には、防塵用にフィルタ１５が備えられている。このフィルタ１５は、例えばＨＥＰＡ（High Efficiency Particulate Air）フィルタである。さらに、スプレー塗布装置１７は、アクチュエータやサーボモータなどからなるＸ−Ｙ移動手段（不図示）を備えており、ノズル１４を任意の位置に移動できる。また、ノズル１４の位置及び移動速度、吐出圧力などを制御できる制御装置（不図示）を備えている。

このスプレー塗布装置１７を用いた有機ＥＬ材料溶液の塗布方法について説明する。まず、ステージ１６にマザー基板１２を載置する。マザー基板１２には、図１３に示す有機ＥＬ表示装置を形成する領域が複数形成されている。ステージ１６は、マザー基板１２とノズル１４の先端との距離が所定の距離になるようにＺ方向に移動し調整されている。そして、マザー基板１２の上にマスク１３を位置を調整して載置する。次に、ノズル１４の先端から有機ＥＬ材料溶液１８を吐出させ、マザー基板１２上にスプレー塗布する。Ｘ−Ｙ移動手段によって、ノズル１４をスプレー塗布終点位置まで移動させながらスプレー塗布し、マザー基板１２の全面に有機ＥＬ材料溶液１８を塗布することができる。

ノズル１４のマザー基板１２上の位置、圧縮窒素の圧力、ノズル１４の移動速度などは制御装置によって任意に設定することができ、制御装置から出力される制御信号によって制御される。このスプレー塗布始点位置からスプレー塗布終点位置までの間、溶液は常に吐出され、マザー基板１２上に連続的にスプレー塗布される。スプレー塗布終点位置まで移動したところで、有機ＥＬ材料溶液１８の吐出及びノズル１４の移動を停止する。

本実施形態では、マザー基板１２とノズル１４との距離は８０ｍｍ、走査速度は３００ｍｍ／ｓ、Ｎ_２流量は５．０ｌ／ｍｉｎ、溶液流量は０．９ｍｌ／ｍｉｎとする。また、ノズル１４から吐出される溶液は、コーン状に広がりを持っており、溶液がマザー基板１２に着滴したときの塗布される領域は、半径が１５ｍｍの円状である。この溶液が塗布される領域の中央付近と端部では、溶液の塗布量に差が出てしまい、膜厚がばらつくことになる。これを抑制し、均一なポリマーバッファ層４１及び正孔注入層４２を形成するために、それぞれのノズル１４の走査間隔を１２ｍｍとする。これによって、塗布領域が重なり、均一なポリマーバッファ層４１及び正孔注入層４２を得ることができる。

ここで、本実施形態にかかる有機ＥＬ材料溶液の塗布方法について図６、図７を用いて説明する。図６は、本実施形態の一例にかかる有機ＥＬ材料溶液の塗布方法を説明する図である。まず、マザー基板１２の上にアライメントしてマスク１３が配置される。このとき、マスク１３のマスク開口部３１と有機ＥＬ材料溶液１８を塗布すべき領域が重なるように配置する。また、マスク１３とマザー基板１２との間に所定距離、例えば５０μｍの空間が空くように取り付ける。

図６において、ノズル１４は、＋Ｙ方向に１ライン走査を行った後、＋Ｘ方向に上述した走査間隔分移動をし、その後−Ｙ方向に走査を行い、これを繰り返してマザー基板１２の全面に有機ＥＬ材料溶液を塗布する。ノズル１４は、有機ＥＬ材料溶液を吐出しながら、マザー基板１２上を走査することで、マスク１３のマスク開口部３１から、有機ＥＬ材料溶液１８を塗布する。マスク１３を用いることで、マスク開口部３１以外の領域には有機ＥＬ材料溶液１８が塗布されない。

また、マザー基板１２上に配置するマスク１３のマスク開口部３１の対向する２辺には壁３２が設けられている。この壁３２は、マスクの表面に対して略垂直になるように設けられている。この壁３２の高さは、マスク１３の上面にあたって飛散する有機ＥＬ材料１８の液滴の飛び上がる高さによって任意に設定される。この壁３２の高さは、例えば３〜５ｃｍである。この壁３２が延在する方向とノズル１４の走査方向とを略同一にする。すなわち、壁３２はＹ方向に延在するように設ける。

図７は、本実施形態の一例にかかる有機ＥＬ材料溶液１８の塗布法を説明する断面図である。マスク１３の反基板面側には壁３２が設けられている。この壁３２はマスク１３のマスク開口部３１の端部に、マスク開口部３１の大きさに対応する長さで設けられている。すなわち、壁３２はマスク開口部３２の一辺の全体にわたって設けられている。そして、マスク開口部３２の対向する２辺に、ノズル１４を走査する方向（Ｙ方向）に沿って、この壁３２が設けられる。

上述したように、スプレー法では、有機ＥＬ材料溶液１８を吐出するノズル１４でマザー基板１２上を走査することによって塗布を行う。図７では、ノズル１４を紙面に対して垂直方向に走査している。マスク開口部３１以外の位置にノズル１４があるとき、ノズル１４から吐出された有機ＥＬ材料溶液１８は、マスク１３の上面に当たって飛散する。しかし、飛散した液滴は壁３２の側面にあたる。よって、飛散した液滴がマスク開口部３２を介してマザー基板１２に付着するのを防ぐことができる。また、マスク１３のマスク開口部３１以外の領域及び壁３２に付着した有機ＥＬ材料溶液１８は、塗布中に乾燥する。

壁３２は図に示すよう走査方向（Ｙ方向）に沿って設けることが好ましい。走査方向と垂直方向（Ｘ方向）に飛散した有機ＥＬ材料溶液１８の液滴は、塗布された溶液が既に乾燥していた領域に付着してしまい膜厚ムラとなるおそれがある。あるいは、まだ、塗布されていない領域に付着してしまい膜厚ムラとなるおそれがある。走査方向と平行な方向に壁３２を設けることによって、垂直方向に飛散した液滴がマザー基板１２に付着するのを防ぐことができる。すなわち、隣のラインを走査しているとき、有機ＥＬ材料溶液１８の液滴が飛散して、マザー基板１２に付着するのを防ぐことができる。

一方、走査方向と平行な方向（Ｙ方向）に飛散して、有機ＥＬ材料溶液１８の液滴がマザー基板１２に付着した場合、そのマザー基板１２に付着した直後又は直前にノズル１４がその付着した位置のマスク開口部３２に移動する。したがって、飛散から塗布までの時間間隔が短いため、有機ＥＬ材料溶液１８が乾燥することがない。したがって、飛散した液滴が塗布された溶液と自己レベリングする。よって、走査方向と垂直方向には壁３２を設けなくてもよい。ただし、飛散する距離が長く、ノズル１４が移動する時間に比べて乾燥する時間が短いときは、垂直方向に壁３２を設けてもよい。

壁３２は開口部の一辺よりも長く設けてもよい。すなわち、開口部からＹ方向にはみ出すように設けてもよい。これにより、走査方向に対して斜めに飛散した液滴が基板に付着するのを防ぐことができる。また、この壁３２は、マスク開口部３１の周囲を囲むように形成されていてもよい。このようにすることで確実に有機ＥＬ層の膜厚ムラを抑制することができる。

マスク開口部３１がマトリクス状に複数配置されている場合について、図８を参照して説明する。マスク１３には、マトリクス状に複数のマスク開口部３１が設けられている。そして、ノズル１４は図６に示す走査方向と同じ方向に走査する。この場合、マスク開口部３１の列の、ノズル１４の走査方向と同じ方向に平行な２辺に連続して壁３２を設けることが好ましい。これによって、塗布している位置から斜め方向に飛散した液滴が基板に付着するのを抑制することができ、より確実に均一な膜厚で形成することができる。そして、膜厚ムラに起因する発光ムラを抑制することができる。

上述したように、壁３２はマスク開口部３１のノズルの走査方向に平行な２辺に設けられていることが好ましいが、隣り合うマスク開口部３１の間のどこか一部分に一つだけ設けられていてもよい。

この壁３２は、アルミニウムやＳＵＳなど、マスク１３と同じ材料からなることが好ましい。マスク１３と壁３２は一体成型または、溶接などで一体に製造される。この場合、マスク１３の配置が容易となる。

また、マスク１３と壁３２とを別部材で構成してもよい。別部材として構成した場合は、壁３２の高さあるいは位置を調整、変更することが容易になる。マスク１３と壁３２を別部材により構成した場合、壁３２をマスク１３に固定しても、固定しなくてもよい。壁３２とマスク１３を固定した場合は配置が容易になる。壁３２とマスク１３を別部材で構成し固定しない場合、壁３２はマスク１３に接触していなくてもよい。マスク１３の反基板面側に飛散防止用の壁３２があればよい。マスク１３と壁３２とを固定しない場合、マザー基板１２の上にマスク１３と壁３２をこの順番に配置する。

図９を参照して、スプレー法を用いて有機ＥＬ層４０の形成に用いるマスク１３の他の好ましい形態について説明する。図９において、マスク１３のマスク開口部３１の対向する２辺には壁３２が設けられている。この壁３２はマスク開口部３１から若干離れた位置に設けられている。すなわち、マスク開口部３１の端部から若干の距離を開けて壁３２が設けられている。スプレー塗布を行うと、壁３２には、吐出された有機ＥＬ材料溶液１８の液滴が付着する。その液滴が凝集するとマスク開口部３１内のマザー基板１２の塗布領域内に有機ＥＬ材料溶液が壁３２の表面に沿って落下する。これを防止するために、壁３２のマスク開口部３１側の側面にコットンなどの吸水性を有する吸水部材３３を配置する。これによって、有機ＥＬ材料溶液の液ダレを防止し、マザー基板１２に付着するのを防ぐことができる。

本実施の形態にかかるマスクの一構造例を示す模式図である。 開口部の４方向に壁を設けたマスクの一例の斜視図である。 本実施形態にかかる有機ＥＬ層の模式的断面図である。 本実施形態にかかる有機ＥＬパネルの製造工程の一例を示すフローチャートである。 本実施形態の有機ＥＬ層を塗布するスプレー塗布装置の一例の模式的概略図である。 本実施形態の有機ＥＬ層の塗布方法の一例を説明する図である。 同図６の断面図である。 本発明の他の好ましい形態の一例を説明する図である。 本発明の他の好ましい形態の一例を説明する図である。 従来の有機ＥＬ表示装置の素子基板の構成例を示す断面図である。 従来の有機ＥＬ表示装置の素子基板の構成例を示す図である。 従来の有機ＥＬ表示装置の素子基板の構成例を示す図である。 本実施形態にかかる有機ＥＬ表示装置の素子基板の一構成例を示す図である。 本実施形態に係る有機ＥＬ表示装置の一例の模式的断面図である。

符号の説明

１ 陽極配線
５ 陰極配線
１０ 隔壁
１１ 基板
１２ マザー基板
１３ マスク
１４ ノズル
１５ フィルタ
１６ ステージ
１７ スプレー塗布装置
１８ 有機ＥＬ材料溶液
２１ 陰極補助配線
２２ 絶縁層
２３ 画素開口部
２４ 表示領域
２５ コンタクトホール
３１ マスク開口部
３２ 壁
３３ 吸水部材
４０ 有機ＥＬ層
４１ ポリマーバッファ層
４２ 正孔注入層
４３ 正孔輸送層
４４ 発光層
４５ 電子輸送層
４６ 電子注入層
６２ 捕水材
６３ 対向基板
６４ 接着材
６５ 円偏光板

Claims (3)

1. 基板上に一対の電極と、前記一対の電極間に有機ＥＬ層を有する有機ＥＬ表示装置の製造方法であって、
   前記有機ＥＬ層を形成するに際し、
   有機ＥＬ材料溶液を塗布する塗布領域に対応する開口部と、反基板面側に設けられた壁部を有するマスクを前記基板に対向配置し、
   前記マスクの上から有機ＥＬ材料溶液を吐出し、前記開口部を介して前記基板に前記有機ＥＬ材料溶液を塗布する、
   有機ＥＬ表示装置の製造方法。
2. 前記開口部の対向する２辺に沿って前記壁部が配置されたマスクを用い、
   前記有機ＥＬ材料溶液を吐出するノズルを前記壁部が設けられた方向に沿って走査し、前記有機ＥＬ材料溶液を基板に塗布する、
   請求項１に記載の有機ＥＬ表示装置の製造方法。
3. 前記壁部がマトリクス状に配置されている複数の開口部の列ごとに連続して設けられたマスクを用い、
   前記有機ＥＬ材料溶液を吐出するノズルを前記壁部が設けられた方向に沿って走査し、前記有機ＥＬ材料溶液を基板に塗布する、
   請求項１または２に記載の有機ＥＬ表示装置の製造方法。

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