JP2006221960A - 発光装置および発光装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 隔壁で囲まれた領域内に液状物を充填して機能層を形成する場合でも、生産性を低下させることなく、下部電極層と上部電極層との短絡を確実に防止できる発光装置、およびその製造方法を提供すること。
【解決手段】 有機ＥＬ装置の製造工程において、画素電極１１および隔壁５を形成する際、画素電極１１の外周縁１１５を隔壁５の底部の内周縁５０５より所定の寸法ｄだけ内側に位置させて画素電極１１と隔壁５の底部との間には、画素電極１１の周りを囲むように、底面に第２層間絶縁膜２３が位置する溝１３０を形成しておく。このため、隔壁５により囲まれた凹部５１内に正孔注入層形成材料４０ａおよび発光層形成材料４０ｂの充填、固化により、正孔注入層１３ａおよび発光層１３ｂからなる機能層１３を形成しても、画素電極１１と対向電極１２とが短絡することがない。
【選択図】 図６

Description

本発明は、発光装置、およびその製造方法に関するものである。さらに詳しくは、発光装置の機能層を液相プロセスにより形成するための構造技術に関するものである。

携帯電話機、パーソナルコンピュータやＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔｓ）などの電子機器に使用される表示装置や、デジタル複写機やプリンタなどの画像形成装置における露光用ヘッドとして、有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ／Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）装置などの発光装置が注目されている。この種の発光装置を製造するにあたっては、図８（Ａ）に示すように、画素電極（陽極）として機能する下部電極層１１′の上側に樹脂によって隔壁５′を形成しておき、図８（Ｂ）に示すように、隔壁５′により囲まれた凹部５１′内に、インクジェットプリンタなどで採用されているインクジェット方式で液状の発光層形成材料４０ａ′を充填した後、図８（Ｃ）に示すように、液状の発光層形成材料４０ａ′を固化させて発光層４０′を形成し、しかる後に、図８（Ｄ）に示すように、発光層４０′の上層側に陰極として機能する上部電極層１２′を形成することが提案されている（例えば、特許文献１、２、３、４、５参照）。

但し、図８に示す方法では、隔壁５と下部電極層１１′とによって構成された隅部分５０′で、液状物４０ａ′が隔壁５によってはじかれてしまい、その結果、発光層４０′が薄くなって下部電極層１１′と上部電極層１２′とが短絡するおそれがある。

そこで、特許文献１、２では、図９（Ａ）に示すように、樹脂製の隔壁５′の下層側に別の隔壁６′を形成しておき、この隔壁６′によって下部電極層１１′の外周側を覆っておく構造が提案されている。このような構造によれば、図９（Ｂ）に示すように、隔壁５′により囲まれた凹部５１′内に液状の発光層形成材料４０ａ′を充填した後、図９（Ｃ）に示すように、液状の発光層形成材料４０ａ′を固化させて発光層４０′を形成し、しかる後に、発光層４０′の上層側に上部電極層１２′を形成したとき、隔壁５′と下部電極層１１′とによって構成された隅部分５０′で発光層４０′が薄くなっても、そこには別の隔壁６０′が存在するので、下部電極層１１′と上部電極層１２′とが短絡することがない。

また、特許文献３では、レジストを残しておくことにより、２層構造の隔壁を形成することが提案されている。さらに、特許文献４、５では、隔壁の上面のみを撥液性とし、側面について親液性としておくことが提案されている。
特開２００３−２４９３７５号公報 特開２００３−２７２８７１号公報

しかしながら、２層構造の隔壁を利用して下部電極層と上部電極層との短絡を防止する構造の場合、その分、フォトリソグラフィプロセスが増えることになり、生産性が低下するという問題点がある。また、隔壁の上面のみを撥液性とし、側面について親液性としておく構造の場合も工程数が増えるという問題点がある。しかも、側面を選択的に親液性とする構造の場合、側面の親液性にばらつきが発生すると、機能膜の膜厚が大きくばらついてしまい、発光むらが発生するおそれがある。

以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、隔壁で囲まれた領域内に液状物を充填して機能層を形成する場合でも、生産性を低下させることなく、下部電極層と上部電極層との短絡を確実に防止できる発光装置、およびその製造方法を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明では、隔壁で囲まれた領域内に下部電極層および機能層がこの順に積層され、かつ、前記機能層の上層に上部電極層が積層された発光装置において、前記下部電極層の外周縁が前記隔壁の底部の内周縁より所定の寸法だけ内側に位置し、前記下部電極層と前記隔壁の底部との間には、前記下部電極層の周りを囲むように、底面に絶縁層が位置する溝が形成されていることを特徴とする。

本発明において、前記機能層は、前記隔壁で囲まれた領域内に充填された液状物を固化してなる層である。すなわち、本発明では、下部電極層の上方で隔壁により囲まれた凹部内に液状物を充填する液状物充填工程と、前記液状物を固化させて機能層を形成する固化工程と、前記機能層の上層に上部電極層を積層する上部電極層形成工程とを有する発光装置の製造方法において、前記液状物充填工程を行う前に、前記下部電極層および前記隔壁を形成する際、前記下部電極層の外周縁を前記隔壁の底部の内周縁より所定の寸法だけ内側に位置させることにより、前記下部電極層と前記隔壁の底部との間には、前記下部電極層の周りを囲むように、底面に絶縁層が位置する溝を形成しておくことを特徴とする。

本発明では、下部電極層の外周縁は、隔壁の底部の内周縁より所定の寸法だけ内側に位置し、下部電極層と隔壁の底部との間には、下部電極層の周りを囲むように溝が形成されている。このため、隔壁により囲まれた凹部内に液状物を充填した際、液状物は、溝内にも充填される。また、隔壁により形成された隅部分で液状物が薄くなった場合でも、あくまで、薄くなった部分は、底面に絶縁層が位置する溝内に位置し、薄くなった部分には下部電極層が存在しない。それ故、液状物を固化させて機能層を形成した後、機能層の上層に上部電極層を形成したときでも、下部電極層と上部電極層とが短絡することがない。しかも、本発明では、下部電極層の外周縁と隔壁の底部の内周縁の相対位置を変更するだけであるため、製造工程数が増えないので、生産性が低下することもない。

本発明において、前記溝は、前記下部電極層の周りの全体を囲むように形成されていることが好ましい。

本発明において、前記隔壁は、前記液状物に対して撥液性を備えていることが好ましい。このように構成すると、液状物が隔壁の外にはみ出ることを確実に防止することができる。

本発明において、前記溝の底面は、前記液状物に対して親液性を備えていることが好ましい。このように構成すると、溝内を確実に液状物を充填することができる。

本発明において、前記下部電極層の厚さは、前記機能層の厚さの２倍以下であることが好ましい。このように構成すると、下部電極層の角部分で機能層が極端に薄くなることを防止することができる。

本発明は、機能層で発生した光が下部電極層側から出射されるボトムエミッション型の発光装置、および機能層で発生した光を上部電極層側から出射されるトップエミッション型の発光装置の双方に適用することができる。前者の場合には、前記下部電極層は光透過性を備える一方、前記対向電極は光反射性を備えている構成を採用すればよい。これに対して、後者の場合には、前記下部電極層および前記対向電極はいずれも、光透過性を備える一方、前記下部電極層の下層側には、金属製の光反射層が形成されている構成を採用すればよい。この後者の場合も、前記光反射層の外周縁が前記隔壁の底部の内周縁より所定の寸法だけ内側に位置することにより、前記下部電極層および前記光反射層と前記隔壁の底部との間には、底面に前記絶縁層が位置する前記溝が前記光反射層および前記下部電極層の周りを囲むように形成されている構成を採用すれば、光反射層および下部電極層と、上部電極層との短絡を防止することができる。

本発明において、前記下部電極層、前記機能層および前記上部電極層は、例えば、エレクトロルミネッセンス素子を構成している。

本発明を適用した発光装置は、携帯電話機、パーソナルコンピュータやＰＤＡなどの電子機器において表示装置として用いられる。また、本発明を適用した発光装置は、デジタル複写機やプリンタなどの画像形成装置における露光用ヘッドとして用いられる。

以下に、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の説明に用いた各図では、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材毎に縮尺を相違させてある。

（有機ＥＬ表示装置の全体構成）
図１は、自発光素子として有機ＥＬ素子を備えた有機ＥＬ表示装置の電気的構成を示すブロック図である。図２（Ａ）、（Ｂ）は、有機ＥＬ表示装置の１画素分の平面図および断面図である。

図１において、有機ＥＬ表示装置１００は、有機半導体膜からなる機能膜に駆動電流が流れることによって発光するＥＬ素子を薄膜トランジスタで駆動制御する発光装置であり、このタイプの発光装置を表示装置として用いた場合、発光素子が自己発光するため、バックライトを必要とせず、また、視野角依存性が少ないなどの利点がある。ここに示す有機ＥＬ表示装置１００では、複数の走査線６３と、この走査線６３の延設方向に対して交差する方向に延設された複数のデータ線６４と、これらのデータ線６４に並列する複数の共通給電線６５と、データ線６４と走査線６３との交差点に対応する画素１５とが構成され、画素１５は、画像表示領域にマトリクス状に配置されている。データ線６４に対しては、シフトレジスタ、レベルシフタ、ビデオライン、アナログスイッチを備えるデータ線駆動回路５１が構成されている。走査線６３に対しては、シフトレジスタおよびレベルシフタを備える走査線駆動回路５４が構成されている。また、画素１５の各々には、走査線６３を介して走査信号がゲート電極に供給される画素スイチング用の薄膜トランジスタ６と、この薄膜トランジスタ６を介してデータ線６４から供給される画像信号を保持する保持容量３３と、この保持容量３３によって保持された画像信号がゲート電極４３に供給される電流制御用の薄膜トランジスタ７と、薄膜トランジスタ７を介して共通給電線６５に電気的に接続したときに共通給電線６５から駆動電流が流れ込む発光素子１３とが構成されている。有機ＥＬ表示装置１００でカラー表示を行う場合には、各画素１５を赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）に対応させることになる。

このような有機ＥＬ表示装置１００を構成するにあたって、より具体的には、図２（Ａ）、（Ｂ）に示すように、素子基板を構成するガラス基板などからなる基板２０上にシリコン酸化膜からなる下地保護膜（図示せず）が形成され、この下地保護膜上に、薄膜トランジスタ７などを構成するための低温ポリシリコン膜からなる半導体膜９ａが島状に形成されている。半導体膜９ａには不純物の導入によってソース・ドレイン領域９ｂ、９ｃが形成され、不純物が導入されなかった部分がチャネル領域９ｄとなっている。下地保護膜および半導体膜９ａの上層側にはゲート絶縁膜２１が形成され、ゲート絶縁膜２１上にはＡｌ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ等からなる走査線６３およびゲート電極４３が形成されている。走査線６３、ゲート電極４３およびゲート絶縁膜２１の上層側には、第１層間絶縁膜２２と第２層間絶縁膜２３とがこの順に積層されている。ここで、第１層間絶縁膜２２および第２層間絶縁膜２３は、ＳｉＯ₂、ＴｉＯ₂などの無機絶縁膜から構成されている。

第１層間絶縁膜２２の上層には、第１層間絶縁膜２２およびゲート絶縁膜２１のコンタクトホール２２１、２２２を介してソース・ドレイン領域１０ｂ、１０ｃにそれぞれ接続するソース・ドレイン電極２６および共通給電線６５が形成されている。また、第１層間絶縁膜２２の上層にはデータ線６４も形成されている。

第２層間絶縁膜２２上には、ＩＴＯ層からなる光透過性の画素電極１１（上部電極層）が形成され、この画素電極１１は、第２層間絶縁膜２２のコンタクトホール２２１を介してソース・ドレイン電極２６に電気的に接続している。従って、画素電極１１は、薄膜トランジスタ７を介して共通給電線６５に電気的に接続したとき、共通給電線６５から駆動電流が流れ込む。

各画素１５には、陽極としてのＩＴＯ膜からなる画素電極１１と、機能層１３（有機機能層）と、陰極としての対向電極１２（上部電極層）がこの順に積層された有機ＥＬ素子１０（自発光素子）が形成されている。機能層１３は、例えば、画素電極１１上に積層された正孔注入層１３ａと、正孔注入層１３ａ上に形成された発光層１３ｂとから構成されている。発光層１３ｂと対向電極１２との間に電子注入層や電子輸送層が形成される場合もある。また、発光層１３ｂと正孔注入層１３ａとの間に正孔輸送層が形成される場合もある。正孔注入層１３ａは、正孔を発光層１３ｂに注入する機能を有しており、発光層１３ｂでは、正孔注入層１３ａから注入された正孔と、対向電極１２の側から注入された電子が再結合し、発光が得られる。ここで、多数の画素１５は、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の各色に対応しており、このような色の対応は、機能層１３を構成する材料の種類によって規定されている。

本形態の有機ＥＬ表示装置１００は、基板側に向けて表示光を出射するボトムエミッション型であり、対向電極１２は、薄いカルシウム層やアルミニウム膜などからなり、光反射性を備えている。なお、有機ＥＬ表示装置１００が、基板とは反対側に向けて表示光を出射するトップエミッション型である場合、図６を参照して後述するように、対向電極１２は、薄いカルシウム層と、ＩＴＯ層などからなる光透過性陰極層とから構成され、画素電極１１の下層側には、画素電極１１の略全体と重なるようにアルミニウム膜などからなる光反射層が形成される。

本形態では、隣接する画素１５の境界領域には、画素電極１１の周縁部を取り囲むように、感光性樹脂からなる隔壁５がバンクとして形成されている。隔壁５は、機能層１３を形成する際にインクジェット法（液体吐出法）やスピンコート法などの液相プロセスを用いるとき、塗布される液状物の塗布領域を規定するものであり、その表面張力によって、液状物が均一な厚さで形成される。インクジェット式の液滴吐出装置としては、圧電体素子の体積変化により流動体を吐出させるピエゾジェットの液滴吐出装置や、エネルギー発生素子として電気熱変換体を用いた液滴吐出装置などが採用される。なお、液滴吐出装置としてはディスペンサー装置でもよい。ここで、液状物は、水性であると油性であるとを問わない。また、液状物については、流動性を備えていれば十分で、固体物質が混入していても全体として流動体であればよい。また、液体材料に含まれる固体物質は融点以上に加熱されて溶解されたものでも、溶媒中に微粒子として分散させたものでもよく、溶媒の他に染料や顔料その他の機能性材料を添加したものであってもよい。

なお、基板２０の素子形成面側には、水や酸素の侵入を防ぐことによって、陰極層あるいは機能層の酸化を防止する封止樹脂（図示せず）が形成され、さらに封止基板（図示せず）が貼られることがある。

（動作）
このように構成した有機ＥＬ表示装置１００において、走査線６３が駆動されて薄膜トランジスタ６がオン状態になると、そのときの信号線６４の電位が保持容量３３に保持され、この保持容量３３の状態に応じて薄膜トランジスタ７の導通状態が制御される。また、薄膜トランジスタ７がオン状態になったとき、薄膜トランジスタ７を介して共通給電線６５から画素電極１１に電流が流れ、有機ＥＬ素子１０では、機能層１３を通じて対向電極１２に電流が流れる。そして、このときの電流量に応じて発光層１３ｂが発光する。そして、ボトムエミンション型の場合、発光層１３ｂから発した光は、画素電極１１および基板２０を透過して出射される。これに対して、トップエミッション型の場合、対向電極１２を透過して、観測者側に出射される一方、発光層１３ｂから基板２０に向けて出射された光は、画素電極１１の下層に形成された光反射層によって反射され、対向電極１２を透過して観測者側に出射される。

（有機ＥＬ表示装置の製造方法）
図３（Ａ）〜（Ｋ）は、本発明を適用した有機ＥＬ表示装置の製造方法を示す工程断面図である。図４（Ａ）、（Ｂ）は、本発明を適用した有機ＥＬ表示装置の製造工程のうち、画素電極形成工程および隔壁形成工程を拡大して示す説明図である。図５（Ａ）〜（Ｅ）は、本発明を適用した有機ＥＬ表示装置の製造工程のうち、液状物充填工程から上部電極層形成工程までを拡大して示す説明図である。

本形態の有機ＥＬ表示装置１００を製造するには、まず、図３（Ａ）に示すように、基板２０を用意する。ここで、有機ＥＬ表示装置１００がボトムエミッション型である場合、基板２０としてはガラスや石英、樹脂等の透明ないし半透明なものが用いられるが、特にガラスが好適に用いられる。また、基板２０に色フィルター膜や蛍光性物質を含む色変換膜、あるいは誘電体反射膜を配置して、発光色を制御するようにしてもよい。これに対して、有機ＥＬ表示装置１００がトップエミッション型である場合、基板２０は不透明であってもよく、その場合、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、熱可塑性樹脂などを用いることができる。

次に、基板２０に対して、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）を形成する。

次に、基板２０の温度を約３５０℃に設定して、下地保護膜の表面にプラズマＣＶＤ法により厚さ約３０〜７０ｎｍのアモルファスシリコン膜からなる半導体膜９を形成する。次に、半導体膜９に対してレーザアニールまたは固相成長法などの結晶化工程を行い、半導体膜９をポリシリコン膜に結晶化する。レーザアニール法では、例えばエキシマレーザでビームの長寸が４００ｍｍのラインビームを用い、その出力強度は、例えば２００ｍＪ／ｃｍ²とする。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。

次に、図３（Ｂ）に示すように、半導体膜（ポリシリコン膜）９をパターニングして島状の半導体膜９ａとし、その表面に対して、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２１を形成する。なお、半導体膜９ａは、図１に示す薄膜トランジスタ７のチャネル領域およびソース・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薄膜トランジスタ６のチャネル領域およびソース・ドレイン領域となる半導体膜も形成されている。すなわち、有機ＥＬ表示装置１００では、二種類のトランジスタ６、７が同一の層間、あるいは異なる層間に形成されるが、概ね同一の手順で形成されるため、以下の説明では、薄膜トランジスタ７についてのみ説明し、薄膜トランジスタ６についてはその説明を省略する。

次に、図３（Ｃ）に示すように、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からなる導電膜をスパッタ法により形成した後、これをパターニングし、ゲート電極４３などを形成する。次に、この状態でリンなどの不純物を打ち込み、半導体膜９ａに、ゲート電極４３に対して自己整合的にソース・ドレイン領域９ｂ、９ｃを形成する。なお、不純物が導入されなかった部分がチャネル領域９ｄとなる。

次に、図３（Ｄ）に示すように、第１層間絶縁膜２２を形成した後、コンタクトホール２２１、２２２を形成し、これらのコンタクトホール２２１、２２２を介してソース・ドレイン領域９ｂ、９ｃに電気的に接続するソース・ドレイン電極２６および共通給電線６５を形成する。その際、データ線６４なども形成する。

次に、図３（Ｅ）に示すように、各配線の上面を覆うように、ＳｉＯ₂、ＴｉＯ₂などの無機絶縁膜からなる第２層間絶縁膜２３を形成した後、第２層間絶縁膜２３に対してソース・ドレイン電極２６に対応する位置にコンタクトホール２３１を形成する。

次に、図３（Ｅ）および図４（Ａ）に示す画素電極形成工程（下部電極形成工程）において、第２層間絶縁膜２３の上層にＩＴＯ膜を形成した後、ＩＴＯ膜をパターニングして、データ線６４、走査線６３および共通給電線６５に囲まれた所定位置に画素電極１１を形成する。

次に、大気雰囲気中で酸素を処理ガスとするプラズマ処理（Ｏ₂プラズマ処理）を行い、画素電極１１、および第２層間絶縁膜２３のうち、画素電極１１から露出している部分２３５に、正孔注入層１３ａおよび発光層１３ｂを形成するための液状物に対する親液性を付与する。ここで、第２層間絶縁膜２３は、ＳｉＯ₂、ＴｉＯ₂などの無機絶縁膜からなるため、正孔注入層１３ａおよび発光層１３ｂを形成するための液状物の組成によっては、プラズマ処理を行わなくても、親液性を備えている場合があり、この場合、プラズマ処理は省略できる。

次に、図３（Ｆ）および図４（Ｂ）に示す隔壁形成工程において、正孔注入層１３ａおよび発光層１３ｂの形成場所を囲むように隔壁５を形成する。その結果、隔壁５の内側には凹部５１が形成される。隔壁５は、仕切り部材として機能するものであり、例えば、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂等の絶縁性有機材料、あるいはポリシラザン等の絶縁性無機材料で形成する。隔壁５の膜厚については、例えば１〜２μｍの高さとなるように形成する。

本形態では、画素電極１１の外周縁１１５が隔壁５の底部の内周縁５０５より所定の寸法ｄだけ内側に位置させて、画素電極１１と隔壁５の底部との間には、画素電極１１の周りを囲むように、底面に第２層間絶縁膜２３が位置する溝１３０を形成しておく。このような溝１３０は、画素電極１１の周りの全体を囲むように形成される。

次に、隔壁５に対してフッ素化処理を行い、隔壁５に対して、正孔注入層１３ａおよび発光層１３ｂを形成するための液状物に対する撥液性を付与する。このような撥液性を付与するためには、例えば、隔壁５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が採用される。フッ素化合物としては、例えばＣＦ₄、ＳＦ₅、ＣＨＦ₃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。

次に、図３（Ｇ）および図５（Ａ）に示す第１の液滴吐出工程（液状物充填工程）においては、基板２０の上面を上に向けた状態で、液状の正孔注入層形成材料４０ａ（液状物）を、液滴吐出装置の液滴吐出ヘッドより、隔壁５に囲まれた凹部５１内に選択的に充填する。その際、正孔注入層形成材料４０ａは、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隔壁５が形成されているので、正孔注入層形成材料４０ａは隔壁５を越えてその外側に広がることがない。ここで、正孔注入層形成材料４０ａとしては、例えば、ポリオレフィン誘導体である３，４−ポリエチレンジオシチオフェン／ポリスチレンスルフォン酸（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）を正孔注入材料として用い、これを有機溶剤を主溶媒として分散させてなる分散液が好適に用いられる。但し、正孔注入材料としては、前記のものに限定されることなく、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）アルミニウム等を用いることもできる。

このようにして正孔注入層形成材料４０ａを液滴吐出ヘッドから吐出して所定位置に配置した後、液状の正孔注入層形成材料４０ａに対して乾燥処理を行い、正孔注入層形成材料４０ａ中の分散媒を蒸発させ、正孔注入層形成材料４０ａを固化させる（固化工程）。その結果、図３（Ｈ）および図５（Ｂ）に示すように、画素電極１１上に正孔注入層１３ａが形成される。

次に、図３（Ｉ）および図５（Ｃ）に示す第２の液滴吐出工程（液状物充填工程）においては、基板２０の上面を上に向けた状態で、上述した液滴吐出装置の液滴吐出ヘッドより液状物として発光層形成材料４０ｂ（液状物）を、隔壁５に囲まれた凹部５１内に選択的に充填する。発光材料としては、例えば分子量が１０００以上の高分子材料が用いられる。具体的には、ポリフルオレン誘導体、ポリフェニレン誘導体、ポリビニルカルバゾール、ポリチオフェン誘導体、またはこれらの高分子材料に、ペリレン系色素、クマリン系色素、ローダミン系色素、例えばルブレン、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、キナクリドン等をドープしたものが用いられる。なお、このような高分子材料としては、二重結合のπ電子がポリマー鎖上で非極在化しているπ共役系高分子材料が、導電性高分子でもあることから発光性能に優れるため、好適に用いられる。特に、その分子内にフルオレン骨格を有する化合物、すなわちポリフルオレン系化合物がより好適に用いられる。また、このような材料以外にも、例えば特開平１１−４０３５８号公報に示される有機ＥＬ素子用組成物、すなわち共役系高分子有機化合物の前駆体と、発光特性を変化させるための少なくとも１種の蛍光色素とを含んでなる有機ＥＬ素子用組成物も、発光層形成材料として使用可能である。このような発光材料を溶解あるいは分散する有機溶媒としては、非極性溶媒が好適とされ、特に発光層が正孔注入層１３ａの上に形成されることから、この正孔注入層１３ａに対して不溶なものが用いられる。具体的には、キシレン、シクロへキシルベンゼン、ジハイドロベンゾフラン、トリメチルベンゼン、テトラメチルベンゼン等が好適に用いられる。なお、発光層形成材料４０ｂの吐出による発光層の形成は、赤色の発色光を発光する発光層の形成材料、緑色の発色光を発光する発光層の形成材料、青色の発色光を発光する発光層の形成材料を、それぞれ対応する画素に吐出し塗布することによって行う。また、各色に対応する画素は、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４０ｂを吐出した後、液状の発光層形成材料４０ｂに対して乾燥処理を行い、発光層形成材料４０ｂ中の分散媒を蒸発させ、発光層形成材料４０ｂを固化させる（固化工程）。その結果、図３（Ｊ）および図５（Ｄ）に示すように、正孔注入層１３ａ上に固形の発光層１３ｂが形成される。これにより、正孔注入層１３ａおよび発光層１３ｂからなる機能層１３が形成される。

ここで、機能層１３の厚さは、画素電極１１の厚さの１／２倍以上であることが好ましい。言い換えれば、画素電極１１の厚さは、機能層１３の厚さの２倍以下であることが好ましい。

なお、発光層形成材料４０ｂの乾燥処理については、発光層形成材料４０ｂのガラス転移点未満の温度、例えば１００°未満の温度で加熱することにより、乾燥するのが好ましい。このような温度で乾燥することにより、発光層形成材料４０ｂ中の溶剤の蒸発速度を比較的低く抑えることができるとともに、発光層形成材料４０ｂの液状化による流動も抑えることができ、その結果、得られる発光層１３ｂについても十分に平坦化することができる。また、発光層形成の際の乾燥処理によって生じる熱的ダメージが、発光層発光層１３ｂだけでなく正孔注入層１３ａに対しても小さくなり、初期輝度の低下などによる表示性能の低下が抑制される。ここで、正孔注入層１３ａと発光層１３ｂの他、正孔輸送層、電子注入層、電子輸送層を形成する場合には、同様な方法で形成することができるので、それらの説明を省略する。

次に、図３（Ｋ）および図５（Ｅ）に示すように、基板２０の表面全体に、あるいはストライプ状に、ＬｉＦ／Ａｌ（ＬｉＦとＡｌとの積層膜）やＭｇＡｇ、あるいはＬｉＦ／Ｃａ／Ａｌ（ＬｉＦとＣａとＡｌとの積層膜）を蒸着法等によって成膜し、対向電極１２を形成する。その後、封止を行った後、さらに配線等の各種要素を形成することにより、有機ＥＬ素子１０を各画素１５に備えた有機ＥＬ表示装置１００を製造する。

（本形態の主な効果）
以上説明したように、本形態では、液状物（正孔注入層形成材料４０ａおよび発光層形成材料４０ｂ）の充填工程を行う前に、画素電極１１および隔壁５を形成する際、画素電極１１の外周縁１１５を隔壁５の底部の内周縁５０５より所定の寸法ｄだけ内側に位置させて画素電極１１と隔壁５の底部との間には、画素電極１１の周りを囲むように、底面に第２層間絶縁膜２３が位置する溝１３０を形成しておく。このため、隔壁５により囲まれた凹部５１内に正孔注入層形成材料４０ａおよび発光層形成材料４０ｂを充填した際、正孔注入層形成材料４０ａおよび発光層形成材料４０ｂが隔壁５ではじかれても、正孔注入層形成材料４０ａおよび発光層形成材料４０ｂは、溝１３０内にも充填され、画素電極１１を確実に覆う従って、隔壁５により形成された隅部分で正孔注入層形成材料４０ａおよび発光層形成材料４０ｂが薄くなった場合でも、薄くなった部分では、底面に第２層間絶縁膜２３が位置し、画素電極１１が存在しない。それ故、正孔注入層形成材料４０ａおよび発光層形成材料４０ｂを固化させて機能層１３を形成した後、機能層１３の上層に対向電極１２を形成したときでも、画素電極１１と対向電極１２とが短絡することがない。

また、画素電極１１の上層では、機能層１３が隔壁５の撥液性から受ける影響を緩和できるため、機能層１３の厚さが画素電極１１上の位置によってばらつかない。それ故、輝度むらの発生を防止することができるという利点もある。

しかも、本形態では、画素電極１１の外周縁１１５と隔壁５の底部の内周縁５０５の相対位置を変更するだけであるため、製造工程数が増えないので、生産性が低下することもない。

また、本形態において、隔壁５は、正孔注入層形成材料４０ａおよび発光層形成材料４０ｂに対して撥液性を備えているため、正孔注入層形成材料４０ａおよび発光層形成材料４０ｂが隔壁５の外にはみ出ることを確実に防止することができる。この場合、正孔注入層形成材料４０ａおよび発光層形成材料４０ｂは、隔壁５の側面によって、より強力にはじかれることになるが、このような場合でも、画素電極１１と対向電極１２とが短絡することがない。

さらに、本形態において、溝１３０の底面に位置する第２層間絶縁膜２４には、正孔注入層形成材料４０ａおよび発光層形成材料４０ｂに対する親液性が付与されているため、溝１３０内を確実に液状物を充填することができる。

さらにまた、本形態において、機能層１３の厚さは、画素電極１１の厚さの１／２倍以上である。言い換えれば、画素電極１１の厚さは、機能層１３の厚さの２倍以下である。従って、画素電極１１の角部分１１４で機能層１３が極端に薄くなることを防止することができる。それ故、機能層１３の厚さが画素電極１１上の位置によってばらつかないので、輝度むらの発生を防止することができる。なお、溝１３０の幅については、画素電極１１と対向電極１２との短絡を防止できる寸法であればよい。

［その他の実施の形態］
上記有機ＥＬ表示装置１００は、ボトムエミッション型であるため、画素電極１１を透過して基板２０の側から光が出射される。このような場合には、出射光がソース・ドレイン電極２６や薄膜トランジスタ７などで遮られて出射光量が低下する。このような出射光量の低下が問題点となる場合には、画素電極１１の一部を隔壁５と平面的に重なる領域まで延ばし、隔壁５と平面的に重なる領域にコンタクトホール２２１を形成してもよい。この場合には、画素電極１１の一部と隔壁とが重なるため、部分的に溝１３０を形成できない箇所が発生するが、かかる箇所は極めて狭いので、画素電極１１と対向電極１２とが短絡が発生する可能性は極めて低いといえる。

これに対して、有機ＥＬ表示装置１００がトップエミッション型である場合、対向電極１２の側から光が出射されるので、上記形態で説明したような形態、すなわち、機能層１３と平面的に重なる領域にコンタクトホール２２１を形成しても出射光量の低下は発生しない。

但し、トップエミッション型の場合、図６に示すように、画素電極１１の下層側には、画素電極１１の略全体と重なるようにアルミニウム膜などからなる光反射層１６が形成される。この場合も、光反射層１６の外周縁１６５については、画素電極１１の外周縁１１５と同様、隔壁５の底部の内周縁５０５より所定の寸法だけ内側に位置させて、画素電極１１および光反射層と隔壁５の底部との間には、画素電極１１および光反射層の周りを囲むように、底面に第２層間絶縁膜２３が位置する溝１３０を形成しておけば、画素電極１１および光反射層１６と、対向電極１２との短絡を防止することができる。

上記形態では、機能層１３の形成領域の平面形状、および隔壁５によって形成された凹部５１の平面形状が矩形であったが、液状物が隔壁５によって形成された凹部５１の隅々まで行き渡るように、図７（Ａ）に示すように、隔壁５によって形成された凹部５１の平面形状については角が丸まった矩形形状、あるいは、図７（Ｂ）に示すように、隔壁５によって形成された凹部５１の平面形状が楕円形状や長円形状とすることがある。これらのいずれの形態を採用した場合にも、画素電極１１および隔壁５を形成する際、画素電極１１の外周縁１１５を隔壁５の底部の内周縁５０５より所定の寸法ｄだけ内側に位置させて画素電極１１と隔壁５の底部との間には、画素電極１１の周りを囲むように、底面に第２層間絶縁膜２３が位置する溝１３０を形成しておけば、画素電極１１と対向電極１２との短絡を防止することができる。

上記形態では、機能層１３を形成する際の液相プロセスとして、インクジェット法により、隔壁５によって形成された凹部５１内に液滴を吐出して充填する構成であったが、液状物をスピンコート法により塗布して、隔壁５によって形成された凹部５１内に液状物を充填する場合に本発明を適用してもよい。

また、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能であり、実施形態で挙げた具体的な材料や構成などは一例に過ぎず、適宜変更が可能である。従って、ＥＬ表示装置の他、プラズマディスプレイ装置、電子放出素子を用いた装置（Ｆｉｅｌｄ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｄｉｓｐｌａｙ及びＳｕｒｆａｃｅ‐Ｃｏｎｄｕｃｔｉｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ‐Ｅｍｉｔｔｅｒ Ｄｉｓｐｌａｙ等）などの各種電気光学装置に本発明を適用してもよい。また、本発明を適用した電気光学装置については、携帯電話機、パーソナルコンピュータやＰＤＡなど、様々な電子機器において表示装置として用いることができる。また、本発明を適用した発光装置は、デジタル複写機やプリンタなどの画像形成装置における露光用ヘッドとして用いることもできる。

自発光素子として有機ＥＬ素子を備えた有機ＥＬ表示装置の電気的構成を示すブロック図である。 図２（Ａ）、（Ｂ）は、ボトムエミッション型の有機ＥＬ表示装置の１画素分の平面図および断面図である。 （Ａ）〜（Ｋ）は、本発明を適用したボトムエミッション型の有機ＥＬ表示装置の製造方法を示す工程断面図である。 （Ａ）、（Ｂ）は、本発明を適用したボトムエミッション型の有機ＥＬ表示装置の製造工程のうち、画素電極形成工程および隔壁形成工程を拡大して示す説明図である。 本発明を適用したボトムエミッション型の有機ＥＬ表示装置の製造工程のうち、液状物充填工程から上部電極層形成工程までを拡大して示す説明図である。 本発明をトップエミッション型の有機ＥＬ表示装置に適用した場合の説明図である。 （Ａ）、（Ｂ）は、本発明を適用した有機ＥＬ表示装置の機能層の形成領域の平面形状、および隔壁によって形成された凹部の平面形状の変形例を示す説明図である。 従来の有機ＥＬ表示装置の製造工程のうち、液状物充填工程から上部電極層形成工程までを拡大して示す説明図である。 従来の別の有機ＥＬ表示装置の製造工程のうち、液状物充填工程から上部電極層形成工程までを拡大して示す説明図である。

符号の説明

５ 隔壁、６、７ 薄膜トランジスタ、１１ 画素電極（上部電極層）、１３ 機能層（有機機能層）、１２ 対向電極（上部電極層）、１０ 有機ＥＬ素子（自発光素子）、１３ａ 正孔注入層、１３ｂ 発光層、１６ 光反射層、２０ 基板、２１、２２ 層間絶縁膜、４０ａ 正孔注入層形成材料（液状物）、４０ｂ 発光層形成材料（液状物）、５１ 隔壁によって構成された凹部、６３ 走査線、６４ データ線、６５ 共通給電線、１００ 有機ＥＬ表示装置（発光装置）、１１５ 画素電極の外周縁、１３０ 溝、１６５ 光反射層の外周縁、５０５ 隔壁底部の内周縁

Claims (12)

1. 隔壁で囲まれた領域内に下部電極層および機能層がこの順に積層され、かつ、前記機能層の上層に上部電極層が積層された発光装置において、
   前記下部電極層の外周縁が前記隔壁の底部の内周縁より所定の寸法だけ内側に位置し、前記下部電極層と前記隔壁の底部との間には、前記下部電極層の周りを囲むように、底面に絶縁層が位置する溝が形成されていることを特徴とする発光装置。
2. 請求項１において、前記機能層は、前記隔壁で囲まれた領域内に充填された液状物を固化してなることを特徴とする発光装置。
3. 請求項１または２において、前記溝は、前記下部電極層の周りの全体を囲むように形成されていることを特徴とする発光装置。
4. 請求項１ないし３のいずれかにおいて、前記隔壁は、前記液状物に対して撥液性を備えていることを特徴とする発光装置。
5. 請求項１ないし４のいずれかにおいて、前記溝の底面は、前記液状物に対して親液性を備えていることを特徴とする発光装置。
6. 請求項１ないし５のいずれかにおいて、前記下部電極層の厚さは、前記機能層の厚さの２倍以下であることを特徴とする発光装置。
7. 請求項１ないし６のいずれかにおいて、前記下部電極層は光透過性を備える一方、前記対向電極は光反射性を備えていることを特徴とする発光装置。
8. 請求項１ないし６のいずれかにおいて、前記下部電極層および前記対向電極はいずれも、光透過性を備える一方、前記下部電極層の下層側には、金属製の光反射層が形成されており、
   当該光反射層の外周縁が前記隔壁の底部の内周縁より所定の寸法だけ内側に位置することにより、前記下部電極層および前記光反射層と前記隔壁の底部との間には、底面に前記絶縁層が位置する前記溝が前記光反射層および前記下部電極層の周りを囲むように形成されていることを特徴とする発光装置。
9. 請求項１ないし８のいずれかにおいて、前記下部電極層、前記機能層および前記上部電極層は、エレクトロルミネッセンス素子を構成していることを特徴とする発光装置。
10. 下部電極層の上方で隔壁により囲まれた凹部内に液状物を充填する液状物充填工程と、前記液状物を固化させて機能層を形成する固化工程と、前記機能層の上層に上部電極層を積層する上部電極層形成工程とを有する発光装置の製造方法において、
    前記液状物充填工程を行う前に、前記下部電極層および前記隔壁を形成する際、前記下部電極層の外周縁を前記隔壁の底部の内周縁より所定の寸法だけ内側に位置させることにより、前記下部電極層と前記隔壁の底部との間には、前記下部電極層の周りを囲むように、底面に絶縁層が位置する溝を形成しておくことを特徴とする発光装置の製造方法。
11. 請求項１０において、前記溝は、前記下部電極層の周りの全体を囲むように形成されていることを特徴とする発光装置の製造方法。
12. 請求項１０または１１において、前記下部電極層、前記機能層および前記上部電極層は、エレクトロルミネッセンス素子を構成することを特徴とする発光装置の製造方法。

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