JP2009054582A - 有機エレクトロルミネッセンス素子およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】上部電極と下部電極との間に有機層を介して流れるリーク電流を抑制する有機ＥＬ素子を提供する。
【解決手段】有機ＥＬ素子５１は、バンク３で囲まれた画素領域１１に形成されて少なくとも１層の発光層６を含む有機層９と、有機層９を挟んで形成された上部電極７及び下部電極２と、画素領域１１とバンク領域１３との間の境界領域１２の上部電極７と下部電極２との間に形成され、画素領域１１とバンク領域１３との間の境界領域１２の上部電極７と下部電極２との間に形成されたリーク電流ブロック層５とを備え、リーク電流ブロック層５の抵抗が、リーク電流ブロック層５と下部電極２との間の有機層９全体の抵抗よりも大きい。
【選択図】 図１

Description

本発明は有機エレクトロルミネッセンス素子（以後、有機ＥＬ素子と称す）およびその製造方法に関するものであり、特に有機ＥＬ素子のリーク電流の防止構造に関するものである。

有機ＥＬ素子は、ガラス、プラスチック（フィルムを含む）、シリコンウェハ等からなる基板上に形成される。有機ＥＬ素子は、一般的に、下部電極、上部電極、および、これらの電極の間に配置された有機層を含む積層構造を成している。有機層は、有機発光材料からなる発光層と、必要に応じて、正孔輸送層および／または電子輸送層などを有している。有機ＥＬ素子の上部電極と下部電極との間に電圧を印加して電流を流すと、両電極から注入されたキャリア（電子及び正孔）が発光層で再結合する結果、発光層が発光する。

このような有機ＥＬ素子において、バンクを下部電極上に直接形成すると、有機層（インク）のパターニング精度を高めることができる半面、インク液滴がバンク側面部ではじかれることに起因して、バンクと下部電極との境界部において有機層の厚さが小さくなる場合がある。この問題を回避するため、例えば特許文献１には、下部電極とバンクとの間に、下部電極の周縁部を覆う酸化シリコン等の無機絶縁膜を挿入する構成が提案されている。この方法によれば、無機絶縁膜はバンクと下部電極との境界部を覆って形成されていることから、バンクと下部電極との境界部における絶縁耐圧を向上させることができるので、電気的リークの抑制を図ることが可能になる。

特開２００５−２０３２１５号公報

しかしながら、特許文献１の方法では、インクジェット法により有機層を形成するプロセスの前に、一般には化学的気相成長法（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ；ＣＶＤ）やスパッタリング法等の真空装置を用いたプロセスによって、無機絶縁膜を形成しなければならない。そのため、特許文献１の方法は、高額な設備投資を必要とする共に、大画面化への対応が困難であるという問題を有する。そしてさらに、この方法においては、以下に説明するように正孔注入層を介して流れるリーク電流に対しては効果的に機能しないという課題があった。

図６は従来の有機ＥＬ素子の正孔注入層を介してリーク電流が流れる様子を示す断面図である。図６に示す有機ＥＬ素子５０では、ガラス基板１の上に、複数の下部電極２が形成され、隣接する下部電極２の間には、それぞれ下部電極２を囲むようにバンク３が設けられている。バンク３は、隣接する下部電極２のそれぞれの周縁部の上に形成されている。バンク３の開口部には、有機層９（正孔注入層４および発光層６）がインクジェット法で形成されている。有機層９およびバンク３の上面に上部電極７が形成されている。

図６に示すように、有機層９とバンク３との間の境界領域では、有機層９（正孔注入層４および発光層６）がバンク３の傾斜面を這い上がっている。この這い上がり部はバンクの撥液性を低下させることにより形成される。なお、這い上がり部とは、成膜により、傾斜面を這い上がった形状で形成された膜の部分を意味する。そして、正孔注入層４の抵抗率は、発光層６など比較してそれほど大きくない。この結果、上部電極７と下部電極２との間に図６中矢印Ｃにて示すように、リーク電流が流れる場合がある。そして、このような経路で流れるリーク電流に対しては、上記の方法、すなわち、下部電極とバンクとの間に下部電極の周縁部を覆う酸化シリコン等の無機絶縁膜を挿入する方法は有効なものでなかった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、画素領域とバンク領域との間の境界領域において上部電極と下部電極との間に有機層を介して流れるリーク電流を抑制する有機ＥＬ素子およびその製造方法を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる有機ＥＬ素子は、バンクで囲まれた画素領域に形成されて少なくとも１層の発光層を含む有機層と、有機層を挟んで形成された上部電極及び下部電極と、画素領域とバンク領域との間の境界領域の上部電極と下部電極との間に形成されたリーク電流ブロック層とを備えた有機エレクトロルミネッセンス素子であって、該リーク電流ブロック層の抵抗がリーク電流ブロック層と下部電極との間の有機層全体の抵抗よりも大きいことを特徴とする。

また、本発明にかかる有機ＥＬ素子の製造方法は、バンクで囲まれた画素領域に形成されて少なくとも１層の発光層を含む有機層と、有機層を挟んで形成された上部電極及び下部電極とを有する有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法において、有機層を形成する工程は、画素領域とバンク領域との間の境界領域の上部電極と下部電極との間に、形成するリーク電流ブロック層よりも下部の有機層全体の抵抗よりも大きな抵抗の有機材料をインクジェット法により吐出してリーク電流ブロック層を形成するブロック層形成工程を含むことを特徴とする。

この発明の有機ＥＬ素子によれば、画素領域とバンク領域との間の境界領域の上部電極と下部電極との間に形成されて有機層より大きな抵抗の有機材料からなるリーク電流ブロック層とを備えているので、境界領域において上部電極と下部電極との間に有機層を介して流れるリーク電流を確実に抑制するという効果を奏する。

また、この発明の有機ＥＬ素子の製造方法によれば、有機層より大きな抵抗の有機材料をインクジェット法により吐出してリーク電流ブロック層を形成するので、リーク電流ブロック層を容易に且つ適切に形成することができる。

以下に、本発明にかかる有機ＥＬ素子およびその製造方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は本発明にかかる有機ＥＬ素子の実施の形態１の画素領域の一部を示す図２のＡ−Ａ線に沿う矢視断面図である。図２は有機ＥＬ素子の画素領域を凹部の開口側から見た図である。図１および図２において、本実施の形態の有機ＥＬ素子５１の構造については、まず、ガラス基板１の第一の面（上側面）の画素領域１１を含む所定の領域上に下部電極２が形成されている。隣接する下部電極２の間には、それぞれ下部電極２を囲むようにバンク３が設けられている。バンク３は、隣接する下部電極２のそれぞれの周縁部の上に厚さ大きく積層されている。このように形成されたバンク３は、画素領域１１の部分に下部電極２を底面とするように凹部を形成する。

このバンク３が形成する凹部は、図２に示すように第一の面上方側から見て概略小判型（長円形状）を成し、凹部のうち下部電極２上にバンク３が設けられてない領域が上述の画素領域１１を形成している。このバンク３が形成する凹部は、画素領域１１の周囲の部分で傾斜して広がる形状をなし傾斜面を形成している。そして、画素領域１１の周囲から傾斜面の最も高い位置に至る傾斜面の領域が境界領域１２を形成している。この境界領域１２は、さらにその周囲に広がるバンク領域１３と画素領域１１との境界を構成している。境界領域１２の基板方向幅には特に制限はないが、コストの観点から考慮して１μｍ以上１０μｍ以下が好ましい。

バンク３が形成する画素領域凹部内において積層された各層について、形成される工程の順番にて説明する。まず、下部電極２の第一の面側に正孔注入層４が形成される。この正孔注入層４は下部電極２からの正孔注入効率を改善する機能を有している。正孔注入層４はインクジェット法で形成されている。正孔注入層４は液体の表面張力の作用により、周囲がバンク３の傾斜面を這い上がるようにして形成されている。

そして、本実施の形態においては、図１に示すように、正孔注入層４の第一の面側にリーク電流ブロック層５が形成される（ブロック層形成工程）。リーク電流ブロック層５もまたインクジェット法で形成されている。リーク電流ブロック層５は、下層に形成された正孔注入層４からはじかれる性質を利用して、画素領域１１の内周側面に形成された正孔注入層４の傾斜面を這い上がらせることにより、境界領域１２の正孔注入層４の第一の面側に形成される。そして、このリーク電流ブロック層５は、正孔注入層４の這い上がり部４ａを全て覆うように、その這い上がり部５ａは、正孔注入層４の這い上がり部４ａの形成する傾斜面のさらに高い位置まで這い上がっている。リーク電流ブロック層５の下端５ｂも正孔注入層４によってはじかれ画素領域１１の外周近傍の位置まで後退している。

正孔注入層４のさらに第一の面側に発光する機能を有する発光層６が形成されている。発光層６も表面張力の作用により、リーク電流ブロック層５の傾斜面を這い上がるようにして形成されているが、その這い上がり部６ａは、リーク電流ブロック層５の端部を覆う位置までは至っていない。発光層６のさらに第一の面側には最上位層として上部電極７が形成されている。

ブロック層形成工程においては、有機溶剤および高抵抗有機材料である高分子樹脂を主成分とするインクを用いて、インクジェット法にて吐出した後、熱及び／または光により架橋してリーク電流ブロック層５を形成する。このとき、高抵抗有機材料の粘度を適宜調整して、インク吐出後の乾燥工程に至るまで上記所定の位置に留まるようにする。

以上のように、本実施の形態においては、境界領域１２の正孔注入層４の這い上がり部４ａを覆うように、正孔注入層４と上部電極７との間にリーク電流ブロック層５が形成されている。リーク電流ブロック層５は、正孔注入層４や発光層６より抵抗が大きく、好ましくは１０⁶Ωｃｍより大きい高抵抗率を有しており、より好ましくは１０^１４Ωｃｍより大きく、上部電極７から正孔注入層４を介して下部電極２に流れる電流を防止する。そして、リーク電流ブロック層５は、インクジェット法という簡単なプロセス工程にて形成されているので、低コストにて大幅に画質の改善をすることができる。

本発明に用いられるリーク電流ブロック層５は、このリーク電流ブロック層５と下部電極２との間の有機層全体よりも大きな抵抗の有機材料を有している。ここで、該有機材料としては、架橋基を有する高分子化合物に加熱または光照射等の処理を行って架橋させた高分子化合物、高分子化合物と架橋材料を混合した後に加熱または光照射等の処理を行って架橋させた高分子化合物等があげられる。

上述のように本実施の形態においては、リーク電流ブロック層５は、正孔注入層４や発光層６と同様にインクジェット法にて形成される。そして、リーク電流ブロック層５を形成する１つの方法は、インクが正孔注入層４上ではじかれて正孔注入層４が画素領域１１の周囲に形成する傾斜面を所定の位置まで這い上がる方法である。そのため、インクジェット法にて噴射する際の高抵抗有機材料を含むインクの粘度が非常に大きな要因となる。粘度が大きすぎても小さすぎても適切な位置に形成することができない。下層（本実施の形態の場合、正孔注入層４）に対するはじかれやすさを考慮して最適な粘度が選択される。

リーク電流ブロック層５を形成する他の方法は、リーク電流ブロック層用インクとバンク表面との撥液性、インク表面張力、バンクの傾斜角度、インク液量等の様々な条件を調整することにより、インク液滴を境界領域または画素領域内部に滴下させ、液滴を蒸発・乾燥する過程で、リーク電流ブロック層の端部が自動的にバンク傾斜面上に位置し、いわゆる這い上がり部ができるようになる方法である。中でも、インクジェット法にて噴射する際の高抵抗有機材料を含むインクの粘度が非常に大きな要因となる。粘度を大き過ぎず、また小さ過ぎないように適宜調整することにより適切な位置にリーク電流ブロック層５を形成することができる。

なお、本実施の形態の有機層９は、正孔注入層４および発光層６から構成されるが、これに限らず、有機層９にはさらに他の層が含まれてもよい。また、本実施の形態においては、正孔注入層４を介してリークする電流を抑制の対象としているが、有機層の他の層を介してリークする電流を抑制の対象とするように構成を変更してもよい。この場合、対象となるリーク電流を遮断するようにリーク電流ブロック層を形成すればよく、リーク電流ブロック層を構成する有機材料の粘度を適切なものとすることにより実現することができる。

つまり、有機層９は、有機発光層以外の層を含んでいてもよい。具体的には、有機化合物を含む正孔注入層、有機化合物を含む正孔輸送層、有機化合物を含む電子注入層、有機化合物を含む電子輸送層、有機化合物を含む正孔ブロック層、有機化合物を含む電子ブロック層があげられる。そして、この有機層９は陽極（下部電極）２に直接接して設けられていてもよく、陽極（下部電極）２上に他の層を介して設けられていてもよい。陽極（下部電極）２と有機層との間の他の層としては、無機化合物からなる正孔注入層、無機化合物からなる電子注入層があげられる。

そして、本実施の形態においては、基板１上に、陽極（下部電極）２と、発光層を含む有機ＥＬ層（有機層）９と、陰極（上部電極）７と、が順に積層された有機ＥＬ素子５１が形成され、この基板１上に形成された有機ＥＬ素子５１全体を覆うように、図示しない封止層が形成された構造を有する。

ここで、基板１としては、ガラス基板やシリコン基板、プラスチック基板など種々のものを用いることができる。また、陽極２としては、比較的仕事関数の大きな（４．０ｅＶより大きな仕事関数を持つものが好適である）、導電性の金属酸化物膜や半透明の金属薄膜などが一般的に用いられる。具体的には、インジウムスズ酸化物（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ、以下、ＩＴＯという）、酸化スズなどの金属酸化物、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）などの金属またはこれらのうちの少なくとも１つを含む合金、ポリアニリンまたはその誘導体、ポリチオフェンまたはその誘導体などの有機の透明導電膜などを用いることができる。また、陽極２は、必要があれば二層以上の層構成により形成することができる。陽極２の膜厚は、電気伝導度を（ボトムエミッション型の場合には、光の透過性も）考慮して、適宜選択することができるが、たとえば１０ｎｍ〜１０μｍであり、好ましくは２０ｎｍ〜１μｍであり、さらに好ましくは５０ｎｍ〜５００ｎｍである。陽極２の作製方法としては、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、メッキ法などが挙げられる。なお、トップエミッション型の場合には、基板側に出射される光を反射させるための反射膜を陽極２の下に設けてもよい。

本実施の形態の有機ＥＬ層９は、少なくとも有機物からなる発光層を含んで構成される。この発光層は、蛍光または燐光を発光する有機物（低分子化合物または高分子化合物）を有する。なお、さらにドーパント材料を含んでいてもよい。有機物としては、色素系材料、金属錯体系材料、高分子系材料などを挙げることができる。また、ドーパント材料は、有機物の発光効率の向上や発光波長を変化させるなどの目的で必要に応じて有機物中にドープされるものである。これらの有機物と必要に応じてドープされるドーパントとからなる発光層の厚さは通常２０〜２，０００Åである。

（色素系材料）
色素系材料としては、たとえば、シクロペンダミン誘導体、テトラフェニルブタジエン誘導体化合物、トリフェニルアミン誘導体、オキサジアゾール誘導体、ピラゾロキノリン誘導体、ジスチリルベンゼン誘導体、ジスチリルアリーレン誘導体、ピロール誘導体、チオフェン環化合物、ピリジン環化合物、ペリノン誘導体、ペリレン誘導体、オリゴチオフェン誘導体、トリフマニルアミン誘導体、オキサジアゾールダイマー、ピラゾリンダイマーなどが挙げられる。

（金属錯体系材料）
金属錯体系材料としては、たとえば、イリジウム錯体、白金錯体などの三重項励起状態からの発光を有する金属錯体、アルミキノリノール錯体、ベンゾキノリノールベリリウム錯体、ベンゾオキサゾリル亜鉛錯体、ベンゾチアゾール亜鉛錯体、アゾメチル亜鉛錯体、ポルフィリン亜鉛錯体、ユーロピウム錯体など、中心金属に、アルミニウム（Ａｌ）、亜鉛（Ｚｎ）、ベリリウム（Ｂｅ）などまたはテルビウム（Ｔｂ）、ユーロピウム（Ｅｕ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）などの希土類金属を有し、配位子にオキサジアゾール、チアジアゾール、フェニルピリジン、フェニルベンゾイミダゾール、キノリン構造などを有する金属錯体などを挙げることができる。

（高分子系材料）
高分子系材料としては、ポリパラフェニレンビニレン誘導体、ポリチオフェン誘導体、ポリパラフェニレン誘導体、ポリシラン誘導体、ポリアセチレン誘導体、ポリフルオレン誘導体、ポリビニルカルバゾール誘導体、上記色素体や金属錯体系発光材料を高分子化したものなどが挙げられる。

上記発光性材料のうち、青色に発光する材料としては、ジスチリルアリーレン誘導体、オキサジアゾール誘導体、およびそれらの重合体、ポリビニルカルバゾール誘導体、ポリパラフェニレン誘導体、ポリフルオレン誘導体などを挙げることができる。なかでも高分子材料のポリビニルカルバゾール誘導体、ポリパラフェニレン誘導体やポリフルオレン誘導体などが好ましい。

また、緑色に発光する材料としては、キナクリドン誘導体、クマリン誘導体、およびそれらの重合体、ポリパラフェニレンビニレン誘導体、ポリフルオレン誘導体などを挙げることができる。なかでも高分子材料のポリパラフェニレンビニレン誘導体、ポリフルオレン誘導体などが好ましい。

また、赤色に発光する材料としては、クマリン誘導体、チオフェン環化合物、およびそれらの重合体、ポリパラフェニレンビニレン誘導体、ポリチオフェン誘導体、ポリフルオレン誘導体などを挙げることが出来る。なかでも高分子材料のポリパラフェニレンビニレン誘導体、ポリチオフェン誘導体、ポリフルオレン誘導体などが好ましい。

（ドーパント材料）
ドーパント材料としては、たとえば、ペリレン誘導体、クマリン誘導体、ルブレン誘導体、キナクリドン誘導体、スクアリウム誘導体、ポルフィリン誘導体、スチリル系色素、テトラセン誘導体、ピラゾロン誘導体、デカシクレン、フェノキサゾンなどを挙げることができる。

また、有機ＥＬ層９には、発光層以外に、発光層と陽極２との間に設けられる層と、発光層と陰極７との間に設けられる層と、を適宜設けることができる。まず、発光層と陽極２との間に設けられるものとして、陽極２からの正孔注入効率を改善する正孔注入層や、陽極２、正孔注入層または陽極２により近い正孔輸送層から発光層への正孔注入を改善する正孔輸送層などがある。また、発光層と陰極７との間に設けられるものとして、陰極７からの電子注入効率を改善する電子注入層や、陰極７、電子注入層または陰極７により近い電子輸送層からの電子注入を改善する機能を有する電子輸送層などがある。

（正孔注入層）
正孔注入層を形成する材料としては、フェニルアミン系、スターバースト型アミン系、フタロシアニン系、酸化バナジウム、酸化モリブデン、酸化ルテニウム、酸化アルミニウムなどの酸化物、アモルファスカーボン、ポリアニリン、ポリチオフェン誘導体などが挙げられる。

（正孔輸送層）
正孔輸送層を構成する材料としては、ポリビニルカルバゾールもしくはその誘導体、ポリシランもしくはその誘導体、側鎖もしくは主鎖に芳香族アミンを有するポリシロキサン誘導体、ピラゾリン誘導体、アリールアミン誘導体、スチルベン誘導体、トリフェニルジアミン誘導体、ポリアニリンもしくはその誘導体、ポリチオフェンもしくはその誘導体、ポリアリールアミンもしくはその誘導体、ポリピロールもしくはその誘導体、ポリ（ｐ−フェニレンビニレン）もしくはその誘導体、またはポリ（２，５−チエニレンビニレン）もしくはその誘導体などが例示される。

なお、これらの正孔注入層または正孔輸送層が、電子の輸送を堰き止める機能を有する場合には、これらの正孔輸送層や正孔注入層を電子ブロック層ということもある。

（電子輸送層）
電子輸送層を構成する材料としては、公知のものが使用でき、オキサジアゾール誘導体、アントラキノジメタンもしくはその誘導体、ベンゾキノンもしくはその誘導体、ナフトキノンもしくはその誘導体、アントラキノンもしくはその誘導体、テトラシアノアントラキノジメタンもしくはその誘導体、フルオレノン誘導体、ジフェニルジシアノエチレンもしくはその誘導体、ジフェノキノン誘導体、または８−ヒドロキシキノリンもしくはその誘導体の金属錯体、ポリキノリンもしくはその誘導体、ポリキノキサリンもしくはその誘導体、ポリフルオレンもしくはその誘導体などが例示される。

（電子注入層）
電子注入層としては、発光層の種類に応じて、Ｃａ層の単層構造からなる電子注入層、または、Ｃａを除いた周期律表ＩＡ族とＩＩＡ族の金属であり且つ仕事関数が１．５〜３．０ｅＶの金属およびその金属の酸化物、ハロゲン化物および炭酸化物の何れか１種または２種以上で形成された層とＣａ層との積層構造からなる電子注入層を設けることができる。仕事関数が１．５〜３．０ｅＶの、周期律表ＩＡ族の金属またはその酸化物、ハロゲン化物、炭酸化物の例としては、リチウム、フッ化リチウム、酸化ナトリウム、酸化リチウム、炭酸リチウムなどが挙げられる。また、仕事関数が１．５〜３．０ｅＶの、Ｃａを除いた周期律表ＩＩＡ族の金属またはその酸化物、ハロゲン化物、炭酸化物の例としては、ストロンチウム、酸化マグネシウム、フッ化マグネシウム、フッ化ストロンチウム、フッ化バリウム、酸化ストロンチウム、炭酸マグネシウムなどが挙げられる。

なお、これらの電子輸送層または電子注入層が、正孔の輸送を堰き止める機能を有する場合には、これらの電子輸送層や電子注入層を正孔ブロック層ということもある。

陰極７としては、仕事関数が比較的小さく（４．０ｅＶより小さな仕事関数を持つものが好適である）、発光層への電子注入が容易な透明または半透明の材料が好ましい。たとえば、リチウム（Ｌｉ）、ナトリウム（Ｎａ）、カリウム（Ｋ）、ルビジウム（Ｒｂ）、セシウム（Ｃｓ）、Ｂｅ、マグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、バリウム（Ｂａ）、Ａｌ、スカンジウム（Ｓｃ）、バナジウム（Ｖ）、Ｚｎ、イットリウム（Ｙ）、インジウム（Ｉｎ）、セリウム（Ｃｅ）、サマリウム（Ｓｍ）、Ｅｕ、Ｔｂ、イッテルビウム（Ｙｂ）などの金属、または上記金属のうち２つ以上の合金、もしくはそれらのうち１つ以上と、Ａｕ，Ａｇ，Ｐｔ，Ｃｕ，マンガン（Ｍｎ）、チタン（Ｔｉ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、タングステン（Ｗ）、スズ（Ｓｎ）のうち１つ以上との合金、またはグラファイトもしくはグラファイト層間化合物、またはＩＴＯ、酸化スズなどの金属酸化物などが用いられる。

なお、陰極７を２層以上の積層構造としてもよい。この例としては、上記の金属、金属酸化物、フッ化物、これらの合金と、Ａｌ，Ａｇ，クロム（Ｃｒ）などの金属との積層構造などが挙げられる。陰極７の膜厚は、電気伝導度や耐久性を考慮して、適宜選択することができるが、たとえば１０ｎｍから１０μｍであり、好ましくは２０ｎｍ〜１μｍであり、さらに好ましくは５０ｎｍ〜５００ｎｍである。陰極７の作製方法としては、真空蒸着法、スパッタリング法、また金属薄膜を熱圧着するラミネート法などが用いられる。

なお、本実施の形態に用いられるリーク電流ブロック層は、バンクの傾斜面を這い上がる正孔注入層、正孔輸送層、電子ブロック層、発光層、正孔ブロック層、電子輸送層、電子注入層の這い上がり部と上部電極との間に形成することができる。

実施の形態２．
図３は本発明にかかる有機ＥＬ素子の実施の形態２の画素領域を凹部の開口側から見た図である。バンクの傾斜面およびこの傾斜面を這い上がる正孔注入層の這い上がり部は、形成される条件にもよるが、主に画素領域の両端の湾曲部の周囲にて大きく形成され、直線部では余り形成されないことがある。

本実施の形態の有機ＥＬ素子５２においては、このように形成されたものであり、概略小判型（長円形状）を成す画素領域１１Ｂの両端の湾曲部のみに境界領域（バンクの傾斜面）１２Ｂが形成されている。そして、図示しない正孔注入層の這い上がり部もこの境界領域１２Ｂのみに形成されている。そして、本実施の形態のリーク電流ブロック層５Ｂは、この湾曲部に形成された正孔注入層の這い上がり部を覆うべく、画素領域１１Ｂの両端の湾曲部のみに形成されている。

このような構成の有機ＥＬ素子５２においては、必要とする部分のみにリーク電流ブロック層５Ｂを形成するので、実施の形態１と同様の効果を得られるとともに、リーク電流ブロック層５Ｂを形成する有機材料を削減してコストダウンを図ることができる。

実施の形態３．
図４は本発明にかかる有機ＥＬ素子の実施の形態３の画素領域の一部を示す断面図である。上述の実施の形態１においては、リーク電流ブロック層５は、正孔注入層４と発光層６との間に形成されていた。本実施の形態の有機ＥＬ素子５３のリーク電流ブロック層５Ｃは、発光層６およびバンク３と上部電極７との間に形成されている。すなわち、本実施の形態においては、発光層６を形成した後にリーク電流ブロック層５Ｃを形成する。

リーク電流ブロック層５Ｃは、実施の形態１と同様にインクジェット法にて形成される。リーク電流ブロック層５Ｃは、適度な粘度の材料を用いて形成することにより、発光層６にてはじかれて発光層６が画素領域１１の周囲に形成する傾斜面を這い上がる。これにより、リーク電流ブロック層５Ｃは、少なくとも境界領域１２の発光層６と上部電極７との間の領域を含む適切な領域に形成される。

このように形成されたリーク電流ブロック層５Ｃは、境界領域１２の正孔注入層４の這い上がり部４ａおよび発光層６の這い上がり部６ａを覆うとともに、自らの這い上がり部５Ｃａは境界領域１２のさらに上方まで形成されている。リーク電流ブロック層Ｃ５の下端５Ｃｂは、画素領域１１の外周部を覆う位置まで延びている。このような構成の有機ＥＬ素子５３においては、実施の形態１と同様の効果を得られるとともに、発光層６を介してリークする電流も抑制することができる。

実施の形態４．
図５には、他の実施の形態４を示す。図５では図１に比べてバンクの有機層用インクに対する撥液性が大きい場合の例である。有機層９はバンクの撥液性のためにバンク３との接触部において層厚が極端に小さくなっている。このような場合でも本発明の方法により、少なくとも境界領域１２にリーク電流ブロック層５を形成することにより、リーク電流を低減することができる。有機層９（正孔注入層４および発光層６）を形成した場合、親液化処理を行うことによりバンク３の表面の撥液性を適度に低下させ、しかる後にリーク電流ブロック層用インク液滴をインクジェット法により、境界領域１２または画素領域１１の内部領域に吐出させる。吐出された液滴の蒸発・乾燥過程において自動的にリーク電流ブロック層５の端部がバンク傾斜面上に位置する。このような方法でリーク電流ブロック層５をバンク傾斜面上に形成することにより、結果として、少なくとも境界領域１２全体を覆うと共に、隔壁領域１３寄りの端部５ｂから、画素領域１１内を一部覆うように他方の端部５ａまでに渡って形成されている。このような範囲にリーク電流ブロック層５を設けることにより有機層９の膜厚が極端に薄い部分を十分に覆い、リーク電流ブロック層５としての機能をより有効に発揮させることができる。この方法によれば、従来のように化学的気相成長法（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ；ＣＶＤ）やスパッタリング法等の高額な真空装置を用いたプロセスによって、無機絶縁膜を形成することなくリーク電流を防止できる。
なおバンク表面の親液処理の方法としては、紫外線処理、紫外線オゾン処理、酸素プラズマ処理が挙げられる。紫外線を利用する処理法ではマスクを利用して境界領域のみに照射してもよい。

次ぎに実際の有機ＥＬ素子の作製工程について説明する。

本実施例は、上記実施の形態１に対応したものであり、全周にわたって画素の周辺部にリーク電流ブロック層を形成した。
［基板前処理］
ガラス基板上にＩＴＯ電極パターンが形成され、その上に住友化学製フォトレジスト（Ｍ３０２Ｒ）をパターニングしてバンク形成した基板を使用した。バンクサイズは１７０μｍ×５０μｍ、画素ピッチ２３７μｍであった。基板洗浄後、リアクティブイオンエッチング装置（サムコ社製ＲＩＥ−２００Ｌ）により基板の表面処理を行った。表面処理条件はＯ₂プラズマ処理（圧力５Ｐａ、出力３０Ｗ、Ｏ₂流量４０ｓｃｃｍ、時間１０分）を行い、続けてＣＦ₄プラズマ処理（圧力５Ｐａ、出力５Ｗ、ＣＦ₄流量７ｓｃｃｍ、時間５分）を行った。

［ホール注入層形成］
ホール注入層としてＰＥＤＯＴ（Ｈ．Ｃ、Ｓｔａｒｋ社製ＣＨ８０００ＬＶＷ１８５）に２−ブトキシエタノールを２ｗｔ％混合し、０．４５μｍフィルタにてろ過したものを使用した。そして、Ｌｉｔｒｅｘ社製８０Ｌを用い、インクジェット塗布を行った。このとき、等間隔に液滴を塗布し、一画素あたりの液滴数は４滴であった。塗布後、真空乾燥を行った。ＰＥＤＯＴからなる正孔注入層の抵抗率は１〜３×１０^５Ωｃｍであった。

［画素の周辺部にリーク電流ブロック層形成］
熱／光硬化性の絶縁性高分子１を有機溶剤に溶かしたインクを使用し、Ｌｉｔｒｅｘ社製１２０Ｌを用いて、インクジェット塗布を行った。インク添加剤として、ＤＰＨＡ（ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、日本化薬社製）、イルガキュア９０７（チバスペシャリティケミカルズ社製）を重量比で、絶縁性高分子１：ＤＰＨＡ：イルガキュア９０７＝１：０．２５：０．０１の割合で配合し、絶縁性高分子１が０．４ｗｔ％になるようインクを作製した。このとき、１μｍフィルタでろ過を行い、粘度を３ｃＰとする。バンク内全体に塗布する場合には一画素あたり３〜５滴程度をバンク内に等間隔に塗布した。塗布後、真空中で約２００℃、２０分加熱処理を行い、絶縁性高分子を硬化させた。硬化させた高分子膜の抵抗率は２×１０^１４Ωｃｍ以上であった。

［発光層塗布前処理］
加熱処理によってバンクの撥液効果が消失してしまうため、ＣＦ₄プラズマ処理（圧力５Ｐａ、出力５Ｗ、ＣＦ₄流量７ｓｃｃｍ、時間１分）を行った。また、硬化した絶縁性高分子１上の撥水性を低減するため、ＵＶ／Ｏ₃処理を１分行った。

［発光層形成］
発光層インクの溶媒として絶縁性高分子１と同じ有機溶媒を使用した。発光層ポリマーとして、ＧＰ１３０２（サメイション社製）を使用し、インク濃度を０．８ｗｔ％とし、粘度を８ｃＰとした。このとき、１μｍフィルタにてろ過して使用した。その後、Ｌｉｔｒｅｘ社製１２０Ｌを用いて、インクジェット塗布を行った。一画素あたり７滴ずつ吐出した。塗布後、真空中で約１００℃で、６０分間の加熱処理を行った。

［蒸着、封止］
加熱処理後、大気にさらさずに蒸着工程へ移行させて、１００ÅのＢａ膜、２００ÅのＡｌ膜の順で発光層上に蒸着し陰極を形成した。その後、ガラス封止を行った。
以上の方法にて有機ＥＬ素子を作製すると、リーク電流が抑制された良好な動作をする有機ＥＬ素子を得ることができた。

本実施例は、上記実施の形態２に対応したものであり、画素の湾曲部のみにリーク電流ブロック層を形成する場合である。
［画素の湾曲部のみにリーク電流ブロック層を形成］
実施例１のリーク電流ブロック層の形成工程において、絶縁性高分子１のインクを画素周辺部全体に形成するのではなく、画素の湾曲部のみに形成することを除いては実施例１と同様にして素子作製を行う。ただし、この場合には、画素の湾曲部分にのみ（１画素につき２箇所に）１滴ずつ吐出する。本実施例２の有機ＥＬ素子は、実施例１のものと比較してインクの量を削減することができる。

以上のように、本発明にかかる有機エレクトロルミネッセンス素子およびその製造方法は、アクティブマトリックスディスプレイやパッシブマトリックスディスプレイなどのフラットパネルディスプレイに用いられる有機ＥＬ素子に適用されて有用なものである。

本発明にかかる有機ＥＬ素子の実施の形態１の画素領域の一部を示す図２のＡ−Ａ線に沿う矢視断面図である。 有機ＥＬ素子の画素領域を凹部の開口側から見た図である。 本発明にかかる有機ＥＬ素子の実施の形態２の画素領域を凹部の開口側から見た図である。 本発明にかかる有機ＥＬ素子の実施の形態３の画素領域の一部を示す断面図である。 本発明にかかる有機ＥＬ素子の実施の形態４の画素領域の一部を示す断面図である。 従来の有機ＥＬ素子の正孔注入層を介してリーク電流が流れる様子を示す断面図である。

符号の説明

１ ガラス基板（基板）
２ 下部電極
３ バンク
４ 正孔注入層
５，５Ｂ，５Ｃ リーク電流ブロック層
６ 発光層
７ 上部電極
９ 有機層
１１，１１Ｂ 画素領域
１２，１２Ｂ 境界領域
１３ バンク領域
５１，５２，５３ 有機ＥＬ素子

Claims (16)

1. バンクで囲まれた画素領域に形成されて少なくとも１層の発光層を含む有機層と、前記有機層を挟んで形成された上部電極及び下部電極と、前記画素領域とバンク領域との間の境界領域の前記上部電極と前記下部電極との間に形成されたリーク電流ブロック層とを備えた有機エレクトロルミネッセンス素子であって、
   前記リーク電流ブロック層の抵抗が、前記リーク電流ブロック層と前記下部電極との間の有機層全体の抵抗よりも大きい
   ことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
2. 前記リーク電流ブロック層は、インクジェット法により形成されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
3. 前記画素領域は、概ね直線状をなす二つの直線部を含む概略長円形状をなし、前記リーク電流ブロック層は、前記二つの直線部を除く湾曲部に形成されている
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
4. 前記有機層は、インクジェット法により形成されて前記画素領域の内周側面を形成する前記バンクの傾斜面への這い上がり部を有する正孔注入層を含んで構成され、
   前記リーク電流ブロック層は、前記正孔注入層の這い上がり部と前記上部電極との間に形成されている
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
5. 前記有機層は、インクジェット法により形成されて前記画素領域の内周側面を形成する前記バンクの傾斜面への這い上がり部を有する前記発光層を含んで構成され、
   前記リーク電流ブロック層は、前記発光層の這い上がり部と前記上部電極との間に形成されている
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
6. 前記境界領域の基板面方向の幅は、１μｍ以上１０μｍ以下である
   ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
7. 前記リーク電流ブロック層は、１０⁶Ωｃｍ以上の抵抗率を有する
   ことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
8. 前記リーク電流ブロック層は、熱または光により架橋させた高分子樹脂である
   ことを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
9. バンクで囲まれた画素領域に形成されて少なくとも１層の発光層を含む有機層と、
   前記有機層を挟んで形成された上部電極及び下部電極を有する有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法において、
   前記有機層を形成する工程は、前記画素領域とバンク領域との間の境界領域の前記上部電極と前記下部電極との間に、形成するリーク電流ブロック層よりも下部の有機層全体の抵抗よりも大きな抵抗の有機材料をインクジェット法により吐出してリーク電流ブロック層を形成するブロック層形成工程を含む
   ことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法。
10. 前記ブロック層形成工程において、前記有機材料が正孔注入層からはじかれる性質を利用して、前記有機材料に前記画素領域の内周側面に形成された前記正孔注入層の傾斜面を這い上がらせることにより、前記画素領域とバンク領域との間の境界領域の前記正孔注入層の上面に前記リーク電流ブロック層を形成する
    ことを特徴とする請求項９に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法。
11. 前記ブロック層形成工程において、前記境界領域または画素領域内に前記有機材料を含む液滴を滴下させ、前記リーク電流ブロック層の端部を前記画素領域の内周側面に形成された前記正孔注入層の傾斜面上に形成する
    ことを特徴とする請求項９に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法。
12. 前記ブロック層形成工程において、前記有機材料が発光層からはじかれる性質を利用して、前記有機材料に前記画素領域の内周側面に形成された前記発光層の傾斜面を這い上がらせることにより、前記画素領域とバンク領域との間の境界領域の前記発光層の上面に前記リーク電流ブロック層を形成する
    ことを特徴とする請求項９に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法。
13. 前記ブロック層形成工程において、前記境界領域または画素領域内に前記有機材料を含む液滴を滴下させ、前記リーク電流ブロック層の端部を前記画素領域の内周側面に形成された前記発光層の傾斜面上に形成する
    ことを特徴とする請求項９に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法。
14. 前記ブロック層形成工程は、前記有機材料として有機溶剤を主成分とするインクを用いて、前記インクジェット法にて吐出した後、熱及び／または光により架橋させて前記リーク電流ブロック層を形成する
    ことを特徴とする請求項９から１３のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法。
15. 前記正孔注入層をインクジェット法により形成する
    ことを特徴とする請求項９から１４のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法。
16. 前記発光層をインクジェット法により形成する
    ことを特徴とする請求項９から１５のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法。

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