CN103824972A - 有机el元件的制造方法及有机el元件 - Google Patents

Abstract

一种能够提高光提取效率的有机EL元件的制造方法及有机EL元件。与第2区域（20B）对应的部分通过注入氧离子成为过氧化状态，成为不具有导电性的绝缘部（12B）。另一方面，由于第1区域（20A）中残留有抗蚀层（20），因此成为透明导电膜（12）被抗蚀层（20）覆盖的状态。因此，在该部分中，作为导电部（12A），以抗蚀层（20）的与第1区域（20A）对应的图案来进行图案形成。由此，在透明导电膜（12）上进行电性图案形成。另一方面，导电部（12A）及绝缘部（12B）由光学上相同的材料形成，因此能够成为在光学上未进行图案形成的状态，能够使提取光时的导电部（12A）与绝缘部（12B）之间的光学条件相近。

Description

有机EL元件的制造方法及有机EL元件

技术领域

本申请主张基于2012年11月15日申请的日本专利申请第2012-251285号、以及2013年5月16日申请的日本专利申请第2013-104343号的优先权。该申请的全部内容通过参考援用于本说明书中。

本发明涉及一种有机EL元件的制造方法及有机EL元件。

背景技术

作为有机EL元件，已知有在基板上形成预定图案的透明导电膜的有机EL元件。例如，专利文献1所示的有机EL元件的制造方法中，进行在抗蚀层上曝光预定图案的光刻蚀工序之后，通过对透明导电膜进行蚀刻来进行图案形成。

专利文献1：日本特开2012-123987号公报

通过专利文献1的制造方法制造的有机EL元件中，形成有透明导电膜的图案的部分作为导电部发挥作用，未形成的部分作为绝缘部发挥作用。然而，该结构中，将从发光层输出的光向外部提取时的光学条件在导电部与绝缘部相异，因此存在光提取效率下降的问题。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种能够提高光提取效率的有机EL元件及其制造方法。

本发明所涉及的有机EL元件的制造方法为制造具备基板及形成于基板上的透明导电膜的有机EL元件的方法，该有机EL元件的制造方法具备如下工序：准备在表面上形成有透明导电膜的基板；将具有形成有覆盖透明导电膜的第1区域、及曝露透明导电膜的第2区域的图案的图案形成部件设置于透明导电膜上；通过向与第2区域对应的部分中的透明导电膜注入氧、氧离子、氮、氮离子、氮氧化物及氮氧化物离子中的至少某一个来形成绝缘部，且将由第1区域覆盖的部分中的透明导电膜作为导电部来进行图案形成；及从透明导电膜上去除图案形成部件。

根据本发明所涉及的有机EL元件的制造方法，与图案形成部件的第2区域对应的部分中，成为透明导电膜曝露的状态。因此，该部分通过被注入氧或氧离子而成为过氧化状态，成为不具有导电性的绝缘部。并且，通过被注入氮、氮离子、氮氧化物或氮氧化物离子，在该部分形成具有绝缘性的氮化合物，因此成为不具有导电性的绝缘部。另一方面，与图案形成部件的第1区域对应的部分中，成为透明导电膜被图案形成部件覆盖的状态。因此，该部分不被注入氧、氧离子、氮、氮离子、氮氧化物及氮氧化物离子，作为具有导电性的导电部，以与图案形成部件的第1区域对应的图案进行图案形成。由此，在透明导电膜上进行电性图案形成。另一方面，由于导电部及绝缘部由相同材料形成，因此能够成为在光学上未进行图案形成的状态，且能够使提取光时的导电部与绝缘部之间的光学条件相近。因此，能够提高光提取效率。

本发明所涉及的有机EL元件的制造方法中，可在透明导电膜上形成抗蚀层，使与第1区域对应的部分的抗蚀层残留，并且从透明导电膜上去除与第2区域对应的部分的抗蚀层，由此在透明导电膜上设置图案形成部件。根据这种方法，能够按每一个有机EL元件分别设置图案形成部件，因此能够精度良好地形成导电部及绝缘部。

本发明所涉及的有机EL元件的制造方法中，也可以准备预先形成有第1区域及第2区域的图案形成部件，并且在透明导电膜上配置该图案形成部件，由此在透明导电膜上设置图案形成部件。根据这种方法，能够多次挪用图案形成部件，因此能够抑制成本。

本发明所涉及的有机EL元件的制造方法中，可使与第2区域对应的部分中的透明导电膜比与第1区域对应的部分中的透明导电膜更薄。与第2区域对应的部分中的透明导电膜在被注入离子等时折射率变高，因此有时反射率会变高。因此，通过使该部分变薄，能够使导电部与绝缘部之间的光学条件更相近。

本发明所涉及的有机EL元件的制造方法中，可对于与第2区域对应的部分中的透明导电膜，照射比形成绝缘部时的能量更低的能量的离子来进行与第2区域对应的部分中的透明导电膜的蚀刻。对与第2区域对应的部分，通过照射不会进行离子注入的程度的低能量离子，能够削去该部分而进行蚀刻。

本发明所涉及的有机EL元件的制造方法中，可利用氩离子进行与第2区域对应的部分中的透明导电膜的蚀刻。

本发明所涉及的有机EL元件，其具备基板及形成于基板上的透明导电膜，透明导电膜具有：导电部，该导电部具有预定图案；及绝缘部，该绝缘部的氧量、氮量及氮氧化物量中的至少某一个比该导电部更多。

根据本发明所涉及的有机EL元件，能够得到与上述有机EL元件的制造方法相同的效果。

发明效果

根据本发明，能够提高光提取效率。

附图说明

图1是表示用于制造本发明的有机EL元件的制造装置的一实施方式的框结构图。

图2是表示本发明的实施方式所涉及的有机EL元件的结构的图。

图3是表示比较例所涉及的有机EL元件的结构的图。

图4是表示本发明的实施方式所涉及的有机EL元件的制造方法的内容的流程图。

图5是用于说明图4所示的各工序内容的示意图。

图6是用于说明图4所示的各工序内容的示意图。

图7是表示变形例所涉及的有机EL元件的结构及其制造方法的示意图。

图中：10-有机EL元件，11-基板，12-透明导电膜，12A-导电部，12B-绝缘部，20-抗蚀层，20A-第1区域，20B-第2区域，100-制造装置，101-成膜部，102-图案形成部件准备工序执行部，103-氧注入部。

具体实施方式

以下，参考附图对基于本发明的有机EL元件的制造方法及有机EL元件的一实施方式进行详细说明。另外，在附图的说明中对相同要件赋予相同符号，并省略重复说明。

图1是表示用于制造本发明的有机EL元件10的制造装置100的一实施方式的框结构图。图2是表示本实施方式所涉及的有机EL元件10的结构的图。

（有机EL元件）

首先，参考图2对有机EL元件10进行说明。有机EL（Organic ElectroLuminescence）元件10是用于有机EL显示器等的发光元件。有机EL元件10具备基板11、作为阳极电极13发挥作用的透明导电膜（TCO：TransparentConductive Oxide）12、包含发光层的有机层15、阴极电极16及堤岸层17。其中，透明导电膜12具有导电部12A及绝缘部12B。如图2所示，设置成通过透明导电膜12的导电部12A的图案形成，多个阳极电极13在基板11上成为预定图案。另外，在基板11的底面侧设置有未图示的TFT基板。

透明导电膜12以覆盖基板11的方式形成。透明导电膜12具有以成为预定图案的方式形成的导电部12A、及氧量比该导电部12A更多的绝缘部12B。透明导电膜12在以与导电部12A的形状/位置相同地被图案形成的抗蚀层覆盖与导电部12A对应的位置的状态下注入氧，由此在未被该抗蚀层覆盖的部分形成有绝缘部12B。通过在透明导电膜12注入氧而成为过氧化状态，通过消除施主能级来形成绝缘部12B。另外，其中，所谓“氧”包含氧离子、氧自由基及氧原子。

如图2（b）所示，阳极电极13的图案由导电部12A构成（图2中，与透明导电膜12中未赋有圆点图样的部分对应），除导电部12A的该导电部12A的周边部分由绝缘部12B构成（图2中，与透明导电膜12中赋有圆点图样的部分对应）。作为透明导电膜12的材料，例如使用铟锡氧化物（ITO）、氧化锌、氧化铟、锑掺杂氧化锡、氟掺杂氧化锡、铝掺杂氧化锌、钾掺杂氧化锌、硅掺杂氧化锌、氧化锌-氧化锡类、氧化铟-氧化锡类、氧化锌-氧化铟-氧化镁类等金属氧化物。也可以复合2种以上这些金属氧化物。并且，透明导电膜12的厚度并不限定于以下数值，但例如可设定为10nm～500nm左右。另外，作为构成基板11的材料，使用透光性、稳定性和耐久性等优异的材料，例如可使用PET或玻璃、PEN或PMMA等树脂、其他透明晶体材料等。

在阳极电极13上形成有有机层15。有机层15例如包含发光层、空穴注入层、空穴传输层、电子传输层及电子注入层等层而构成。并且，在有机层15上，以在与阳极电极13之间夹持有机层15的方式形成阴极电极16。作为构成阴极电极16的材料，例如可使用银、铝等。堤岸层17为以分隔各像素区域的方式形成的绝缘层。另外，本实施方式中，与各像素区域对应的阳极电极13彼此之间通过透明导电膜12的绝缘部12B来分隔。如此，与各像素区域对应的阳极电极13通过绝缘部12B和堤岸层17等绝缘层被分隔，因此能够个别控制各阳极电极13来进行发光。

另外，有机EL元件10可以为从阳极电极13侧提取光L1的底部发射型。此时，阴极电极16作为反射层发挥作用。并且，阳极电极13也可以包含半透半反镜型的反射层，并在阳极电极13与阴极电极16之间反复进行反射。并且，有机EL元件10也可以为从阴极电极16侧提取光L2的顶部发射型。此时，阴极电极16设为透射型或半透半反镜型电极，阳极电极13设为包含反射层的结构。或者，有机EL元件10还可以为能够从双方提取光L1及光L2的结构。另外，透明导电膜12也可以不直接形成在基板11上，根据有机EL元件10的结构，可在基板11上设置其他层且透明导电膜12形成在该层上。此时，包含基板11及其他层的部件整体相当于权利要求中的“基板”。

（有机EL元件的制造装置）

如图1所示，用于制造有机EL元件10的制造装置100具备：成膜部101，其用于在基板11上形成透明导电膜12；图案形成部件准备工序执行部102，其用于通过光刻蚀工序在透明导电膜12上对导电部12A进行图案形成；及氧注入部103，其向透明导电膜12上注入氧而形成绝缘部12B。

成膜部101通过相对于基板11形成透明导电膜12的成膜装置构成。成膜部101中采用的成膜方法并没有特别限定，可采用各种成膜方法。例如，可采用对包括成膜材料的靶施加电压来在基板11上成膜透明导电膜12的DC溅射法、RF溅射法、AC溅射法等。或者，可采用利用等离子体将成膜材料离子化而使其附着于基板11上来进行透明导电膜12的成膜的离子镀法。或者，可采用真空蒸镀法、印刷法、旋涂法、其他涂装方法（涂布法）等。另外，也可以使用在制造装置100的外部预先形成有透明导电膜12的基板11，此时，也可以在制造装置100中省略成膜部101。

图案形成部件准备工序执行部102为了执行准备图案形成部件的工序，通过在各工序中使用的装置的组合构成。图案形成部件在氧注入部103对透明导电膜12注入氧时设置在该透明导电膜12上。图案形成部件具有形成有覆盖透明导电膜12的第1区域、及曝露透明导电膜12的第2区域（贯穿孔）的图案。图案形成部件可由通过光刻蚀工序被图案形成的光致抗蚀层构成，也可由掩模法（将预先形成有第1区域及第2区域的掩膜配置在透明导电膜12上的方法）中使用的掩膜构成。通过光刻蚀工序进行形成图案形成部件时，图案形成部件准备工序执行部102为了执行该光刻蚀工序，通过在各工序中使用的装置的组合构成。图案形成部件准备工序执行部102由涂布光致抗蚀层的装置、曝光图案于光致抗蚀层的装置、显影光致抗蚀层的装置、在氧离子注入后剥离光致抗蚀层的装置等构成。采用掩模法时，图案形成部件准备工序执行部102由制作图案形成部件的装置（或者，可使用在制造装置100的外部制作的装置）、在透明导电膜12上配置并回收图案形成部件的装置等构成。

氧注入部103由向基板11上的透明导电膜12注入氧的装置构成。本实施方式中，氧注入部103由注入氧离子的装置构成。氧注入部103中采用的方法并没有特别限定，可采用各种方法。例如，可适用在对离子束进行基于静电电场的偏转扫描及基于静电电场的平行化之后，在基板11上进行离子注入的离子注入装置。或者，可适用利用高频放电对氧进行离子化并在基板11上进行掺杂的等离子体掺杂装置。或者，也可以采用线性离子源。或者，可采用利用中和剂将氧离子作为已中和的氧自由基进行注入的方法。

（有机EL元件的制造方法）

接着，参考图4～图6，对有机EL元件10的制造方法进行说明。图4是表示本实施方式所涉及的有机EL元件10的制造方法的内容的流程图。图5及图6是用于说明图4所示的各工序内容的示意图。如图4所示，首先，从准备基板11的工序开始进行处理（步骤S10）。如图5（a）所示，S10工序中，准备设定为预定大小的基板11，并向成膜部101输送。接着，执行在基板11上形成透明导电膜12的工序（步骤S12）。如图5（b）所示，在基板11的一面11a上成膜透明导电膜12。S12的处理通过成膜部101执行。通过S10及S12的结束，准备在表面上形成有透明导电膜12的基板11的工序结束。另外，也可以在制造装置100的外部准备预先在表面上形成有透明导电膜12的基板11。

接着，执行通过在透明导电膜12上涂布抗蚀剂材料而形成抗蚀层20的工序（步骤S14）。作为抗蚀剂材料，可适用例如酚醛清漆型酚醛树脂和环氧树脂等。如图5（c）所示，S14中，在透明导电膜12的整个面上形成抗蚀层20。抗蚀层20划分为显影时残留于透明导电膜12上的第1区域20A和显影时被除去而成为贯穿孔的第2区域20B。第1区域20A具有与导电部12A对应的预定图案，通过在注入氧离子时覆盖透明导电膜12，将该被覆盖的部分作为导电部12A来进行图案形成。第2区域20B形成在与绝缘部12B对应的位置上，通过曝露透明导电膜12，向该曝露部分注入氧离子，形成绝缘部12B。

接着，执行在抗蚀层20上曝光图案并进行显影的工序（步骤S16）。首先，在抗蚀层20的上方配置未图示的光掩模。该光掩模上形成有导电部12A的图案。经由该光掩模向抗蚀层20照射光而曝光图案。之后，如图6（a）所示，通过进行显影，抗蚀层20中与导电部12A对应的第1区域20A残留在透明导电膜12上，而与绝缘部12B对应的第2区域20B被除去。另外，S14～S16工序由图案形成部件准备工序执行部102执行。

接着，执行经由抗蚀层20向透明导电膜12注入氧离子的工序（步骤S18）。如图6（b）所示，在透明导电膜12中，在未被抗蚀层20覆盖的部分（与第2区域20B对应的部分）照射氧离子F而注入氧离子。该部分所涉及的透明导电膜12过度氧化而成为绝缘部12B。另一方面，在透明导电膜12中，在被抗蚀层20覆盖的部分（与第1区域20A对应的部分）未被照射氧离子F从而未被注入氧离子，作为导电部12A进行图案形成。S18工序由氧注入部103执行。接着，执行去除抗蚀层20的工序（步骤S20）。如图6（c）所示，与残留有抗蚀层20的第1区域20A相应的部分也从透明导电膜12上去除。S20的处理由图案形成部件准备工序执行部102执行。由此，透明导电膜12的电性图案形成结束，图4所示的工序结束。

另外，采用掩模法来代替如上述的光刻蚀工序时，执行准备预先形成有第1区域20A及第2区域20B的图案形成部件的工序、及在透明导电膜12上配置图案形成部件的工序来代替S14及S16工序。并且，执行从透明导电膜12上回收图案形成部件的工序来代替S20工序。并且，注入氧（已中和的氧自由基）来代替如上述的注入氧离子的工序时，在透明导电膜12中，在未被抗蚀层20覆盖的部分（与第2区域20B对应的部分）被照射氧自由基而被注入氧（已中和的氧自由基）。

根据通过执行如图4所示的光刻蚀工序来在透明导电膜12上设置图案形成部件的方法，能够按每一个有机EL元件分别设置图案形成部件，因此能够精度良好地形成导电部12A及绝缘部12B。另一方面，根据采用掩模法的方法，能够多次挪用图案形成部件，因此能够抑制成本。

接着，对本发明所涉及的有机EL元件10及其制造方法的作用、效果进行说明。

首先，对比较例所涉及的有机EL元件50的结构进行说明。如图3（b）所示，有机EL元件50中，仅在与阳极电极13等相应的部分图案形成有透明导电膜12（以灰度涂布的部分形成有透明导电膜12）。另一方面，关于其他部分，未形成透明导电膜12，与该透明导电膜12不同材质的部件作为绝缘部形成（例如，如图3（a）所示的例子中，配置有堤岸层17）。然而，在该结构中，向外部提取从发光层输出的光时的光学条件在导电部即透明导电膜12与其他区域即绝缘部相异，因此存在光提取效率下降的问题。

另一方面，根据本实施方式所涉及的有机EL元件10的制造方法，在与第2区域20B对应的部分抗蚀层20被除去，因此成为透明导电膜12曝露的状态。因此，该部分通过注入氧离子成为过氧化状态，从而成为不具有导电性的绝缘部12B。另一方面，在第1区域20A中残留有抗蚀层20，因此成为透明导电膜12被抗蚀层20覆盖的状态。因此，该部分未被注入氧离子，而作为具有导电性的导电部12A，以与抗蚀层20的第1区域20A对应的图案进行图案形成。由此，在透明导电膜12上进行电性图案形成。另一方面，导电部12A及绝缘部12B由光学上相同的材料形成，因此能够成为在光学上未进行图案形成的状态，能够使提取光时的导电部12A与绝缘部12B之间的光学条件相近。因此，能够提高光提取效率。并且，由于能够提高光提取效率，因此能够成为低电力且高亮度的有机EL元件10。

例如，如图2（b）所示，有机EL元件10的阳极电极13通过在绝缘部12B中以成为预定图案的方式形成的导电部12A构成，因此能够发挥与图3（b）的比较例所涉及的有机EL元件50的阳极电极13相同的功能。另一方面，如图2（b）中以灰度所示，基板11整体被由光学上相同的材料形成的透明导电膜12覆盖。因此，能够使导电部12A与绝缘部12B之间的光学条件相近。

本发明并不限定于上述实施方式。例如，上述实施方式中示出的导电部12A的图案只是一个例子，也可以采用各种图案。并且，上述实施方式中示出的制造装置和制造方法也只是一个例子，只要能够形成具有导电部12A及绝缘部12B的透明导电膜12，就可以采用各种制造装置和制造方法。

上述实施方式中，通过向透明导电膜上注入氧离子而形成了绝缘部，但并不限定于此。即，可通过将氧、氧离子、氮、氮离子、氮氧化物及氮氧化物离子中的至少任一个注入到透明导电膜来形成绝缘部。例如，也可注入N₂O⁺、N₂O^*、O₃ ⁺、O₃ ^*、O₂ ⁺、O₂ ^*、O⁺、O^*、N⁺、N^*、N₂ ⁺、N₂ ^*等。绝缘部的氧量、氮量及氮氧化物量中的至少任一个比导电部更多。氧被注入到透明导电膜时，被注入了氧的部分成为过氧化状态，从而成为不具有导电性的绝缘部。并且，注入氮、氮离子、氮氧化物或氮氧化物离子时，在注入这些的部分生成具有绝缘性的氮化合物，因此成为不具有导电性的绝缘部。另外，与注入氮、氮离子、氮氧化物或氮氧化物离子时相比，注入氧或氧离子时，注入部分的光的折射率更接近于导电部，因此能够使导电部与绝缘部的界限难以用肉眼观察。

并且，注入氮、氮离子、氮氧化物或氮氧化物离子来代替注入氧或氧离子时，如图1所示的氧注入部103成为氮注入部，图4所示的注入氧离子的工序（步骤S18）成为注入氮的工序。

并且，如图7（a）所示，可使与第2区域20B对应的部分中的透明导电膜12（即绝缘部12B）比与第1区域20A对应的部分中的透明导电膜12（即导电部12A）更薄。与第2区域20B对应的部分中的透明导电膜12在被注入离子等时折射率稍微变高，因此存在反射率稍微变高的情况。因此，通过使该部分变薄，能够使导电部12A与绝缘部12B之间的光学条件更相近。具体而言，绝缘部12B的厚度可设为导电部12A的70%～99%。

具体而言，如图7（b）所示，对于与第2区域20B对应的部分中的透明导电膜12（成为绝缘部12B的部分），可通过照射比形成绝缘部12B时的能量更低的能量离子来进行与第2区域20B对应的部分中的透明导电膜12的蚀刻。例如，注入氧离子而形成绝缘部12B时，注入的离子F1的能量设定为可得到如与透明导电膜12的厚度相应的注入深度的较高值。另一方面，对于与第2区域20B对应的部分，通过照射不会进行离子注入的程度的低能量离子F2，能够削去该部分的表面12Ba而进行蚀刻。照射用于蚀刻的离子F2时，仅照射与所期望的蚀刻量相应的离子电流量。

可将用于注入的离子与用于蚀刻的离子设为相同元素。例如注入氧离子而形成绝缘部12B时，可利用氧离子进行蚀刻。并且，可将用于注入的离子与用于蚀刻的离子设为不同元素。例如注入氧离子而形成绝缘部12B时，可利用氩离子进行蚀刻。

并且，如图7（c）所示，可对用于注入的高能量离子F1与用于蚀刻的低能量离子F2以相同的离子枪G进行照射。此时的离子枪G对用于注入的高能量离子F1与用于蚀刻的低能量离子F2设置时间差来进行照射。并且，可对用于注入的高能量离子F1与用于蚀刻的低能量离子F2分别用离子枪G1、G2进行照射。此时，用离子枪G1照射高能量离子F1，用离子枪G2照射低能量离子F2。基于离子枪G1、G2的照射可设置时间差，也可同时进行。

Claims (7)

1.一种有机EL元件的制造方法，所述有机EL元件具备基板及形成于所述基板上的透明导电膜，该有机EL元件的制造方法具备如下工序：

准备在表面上形成有所述透明导电膜的所述基板；

将具有形成有覆盖所述透明导电膜的第1区域、及曝露所述透明导电膜的第2区域的图案的图案形成部件设置于所述透明导电膜上；

通过向与所述第2区域对应的部分中的所述透明导电膜注入氧、氧离子、氮、氮离子、氮氧化物及氮氧化物离子中的至少某一个来形成绝缘部，且将由所述第1区域覆盖的部分中的所述透明导电膜作为导电部来进行图案形成；及

从所述透明导电膜上去除所述图案形成部件。

2.根据权利要求1所述的有机EL元件的制造方法，其中，

在所述透明导电膜上形成抗蚀层，

使与所述第1区域对应的部分的所述抗蚀层残留，并且从所述透明导电膜上去除与所述第2区域对应的部分的所述抗蚀层，由此在所述透明导电膜上设置所述图案形成部件。

3.根据权利要求1所述的有机EL元件的制造方法，其中，

准备预先形成有所述第1区域及所述第2区域的所述图案形成部件，并且在所述透明导电膜上配置该图案形成部件，由此在所述透明导电膜上设置所述图案形成部件。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的有机EL元件的制造方法，其中，

使与所述第2区域对应的部分中的所述透明导电膜比与所述第1区域对应的部分中的所述透明导电膜更薄。

5.根据权利要求4所述的有机EL元件的制造方法，其中，

对于与所述第2区域对应的部分中的所述透明导电膜，照射比形成所述绝缘部时的能量更低的能量的离子，来进行与所述第2区域对应的部分中的所述透明导电膜的蚀刻。

6.根据权利要求5所述的有机EL元件的制造方法，其中，

利用氩离子来进行与所述第2区域对应的部分中的所述透明导电膜的蚀刻。

7.一种有机EL元件，其具备：

基板；及

形成于所述基板上的透明导电膜，

所述透明导电膜具有：导电部，该导电部具有预定图案；及绝缘部，该绝缘部的氧量、氮量及氮氧化物量中的至少某一个比该导电部多。

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