JP2000113980A - El素子の製造方法 - Google Patents

El素子の製造方法

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JP2000113980A
JP2000113980A JP10285316A JP28531698A JP2000113980A JP 2000113980 A JP2000113980 A JP 2000113980A JP 10285316 A JP10285316 A JP 10285316A JP 28531698 A JP28531698 A JP 28531698A JP 2000113980 A JP2000113980 A JP 2000113980A
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JP
Japan
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transparent electrode
mask
thin film
film forming
light emitting
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Pending
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JP10285316A
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English (en)
Inventor
Morimitsu Wakabayashi
守光 若林
Hajime Yamamoto
肇 山本
Nobuyuki Miyama
信幸 深山
Shigeru Fukumoto
滋 福本
Tetsuya Tanpo
哲也 丹保
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hokuriku Electric Industry Co Ltd
Original Assignee
Hokuriku Electric Industry Co Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K71/00Manufacture or treatment specially adapted for the organic devices covered by this subclass
    • H10K71/60Forming conductive regions or layers, e.g. electrodes
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K59/00Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic light-emitting element covered by group H10K50/00
    • H10K59/10OLED displays
    • H10K59/17Passive-matrix OLED displays

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Electroluminescent Light Sources (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単な構成で製造が容易であり、透明電極部
での短絡や発光不良が生じないようにしたEL素子の製
造方法を提供する。 【解決手段】 ガラスや樹脂等の透明な基板12の表面
にITO等の透明な電極材料により所定の形状となるよ
うに透明電極14を形成する。透明電極14にEL材料
からなる発光層16を蒸着等の真空薄膜形成技術により
積層し、発光層16の表面に、透明電極14に対向した
所定形状のAl−Li等の背面電極18を形成する。透
明電極14を形成する際に、所定のパターンが開口した
第一のマスク22を用いて真空薄膜形成技術により所定
パターンの透明電極14を形成し、透明電極14の所定
範囲に開口した第二のマスク30を用いて有機EL発光
材料を真空薄膜形成技術により積層する。透明電極14
と対向するように所定の開口20を有した第三のマスク
32を介して真空薄膜形成技術により背面電極18を形
成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、平面光源やディ
スプレイ、その他所定のパターン等の発光表示に用いら
れるEL素子の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、有機EL(エレクトルミネッセン
ス)素子は、ガラス等からなる透明な基板に、透光性の
ITO膜を一面に形成し、所定のストライプ状にエッチ
ングして透明電極を形成していた。透明電極は、500
Å〜3000Åの厚さに形成され、抵抗値を下げるため
に厚く形成される方が好ましい。そして、透明電極の上
に発光層を形成する。発光層は、有機EL材料が通常2
〜3層にわたって、500Å〜1500Å程度の厚さに
形成され、印加電圧を低くするために薄い方が好まし
い。さらに発光層の表面に蒸着等により背面電極材料を
設け、背面電極を形成する。
【0003】ここで、発光層を構成する有機EL材料
は、トリフェニルアミン誘導体(TPD)等のホール輸
送材料と、発光材料であるアルミキレート錯体(Alq
3)等の電子輸送材料からなる。発光層は、ホール輸送
材料の上に電子輸送材料を積層したものや、これらの混
合層からなる。また、背面電極材料は、Al、Li、A
g、Mg、In等の金属またはこれらの合金からなる。
【0004】このようにして形成された発光部は、透明
電極と背面電極との間の所定の交点に所定の電流を流し
て発光層が発光する、いわゆるドットマトリックス方式
により駆動される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の技術の場
合、ITOの透明電極は大きな粒子の集積体であり、エ
ッチングされた端面は大きな凹凸のある荒い面となって
いる。従って、このような荒い面に、500Å〜150
0Åの薄い発光層や背面電極を形成すると、その部分の
膜厚が薄くばらつきも生じ、背面電極と表面電極の短絡
も発生しやすいものであった。 また、エッチング工程
は洗浄等の工程やクリーンルームでの作業を必要とし、
洗浄後の廃液処理も問題であった。
【0006】そこで、ポリイミドやフォトレジスト等の
有機材料をフォトエッチングにより透明電極に沿ったス
トライプ状に形成して、透明電極の側縁部の凹凸を覆う
ようにしたものもある。しかし、この場合、有機材料は
感光性のある材料を用いなければならず、エッチング工
程やその後の洗浄による水分や化学物質により発光層に
悪影響を及ぼす可能性もあり、製品の歩留まり低下の原
因にもなるものであった。しかも、実際にはこの有機材
料は、数μm程度と透明電極と比べて十倍以上の厚さで
あり、その段差部分での短絡や断線のおそれもあった。
【0007】この発明は上記従来の技術の問題点に鑑み
てなされたものであり、簡単な構成で製造が容易であ
り、透明電極部での短絡や発光不良が生じないようにし
たEL素子の製造方法を提供することを目的としたもの
である。
【0008】
【課題を解決するための手段】この発明のEL素子の製
造方法は、ガラスや樹脂等の透明な基板表面にITO等
の透明な電極材料により所定の形状となるように透明電
極を形成し、この透明電極にEL材料からなる発光層を
蒸着等の真空薄膜形成技術により積層し、上記発光層の
表面に、上記透明電極に対向した所定形状のAl−Li
等の背面電極を形成する。ここで、上記透明電極を形成
する際に、所定のパターンが開口した第一のマスクを用
いて真空薄膜形成技術により所定パターンの透明電極を
形成し、上記透明電極の所定範囲に開口した第二のマス
クを用いて有機EL発光材料を上記真空薄膜形成技術に
より積層し、この後、上記透明電極と対向するように所
定の開口を有した第三のマスクを介して上記真空薄膜形
成技術により背面電極を形成するEL素子の製造方法で
ある。
【0009】また、上記第一のマスクと第三のマスクの
所定パターンは、所定ピッチのストライプ状に形成さ
れ、上記真空薄膜形成に際して、互いに直交するように
順次配置される。さらに、上記第三のマスクは、上記第
一のマスクと同一のマスクであり、上記第一のマスクに
よるパターンと直交するようにストライプ状の開口の長
手方向を90°回動させて用いるものである。上記第透
明電極、有機EL発光材料、背面電極の形成は、上記各
マスクを用いて真空状態を保ったままで行うものであ
る。また、上記各マスクは、一つのパターンを複数のマ
スクにより形成してもよい。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施形態につい
て図面に基づいて説明する。この実施形態の有機EL素
子10は、図2に示すように、ガラスや石英、樹脂等の
透明な基板12の一方の表面に、ITO等の透明な電極
材料による透明電極14が形成されている。この透明電
極14は、所定のピッチでストライプ状に基板12上に
形成されている。透明電極14の表面には、500Å程
度のホール輸送材料、及び500Å程度の電子輸送材
料、その他発光材料によるEL材料からなる発光層16
が積層されている。そして発光層16の表面には、Li
を0.01〜0.05%程度含む純度99%程度のAl
−Li合金、その他Al−Mg等の陰極材料による背面
電極18が、適宜の500Å〜1000Å程度の厚みで
積層されている。
【0011】この背面電極18は、透明電極14と直交
して対向し、ストライプ状に形成される。これら基板1
2上に積層された透明電極14から背面電極18までが
発光部を形成する。
【0012】ここで発光層18は、母胎材料のうちホー
ル輸送材料としては、トリフェニルアミン誘導体(TP
D)、ヒドラゾン誘導体、アリールアミン誘導体等があ
る。一方、電子輸送材料としては、アルミキレート錯体
(Alq3)、ジスチリルビフェニル誘導体(DPVB
i)、オキサジアゾール誘導体、ビスチリルアントラセ
ン誘導体、ベンゾオキサゾールチオフェン誘導体、ペリ
レン類、チアゾール類等を用いる。さらに適宜の発光材
料を混合してもよく、ホール輸送材料と電子輸送材料を
混合した発光層を形成してもよく、その場合、ホール輸
送材料と電子輸送材料の比は、10:90乃至90:1
0の範囲で適宜変更可能である。
【0013】この発明のEL素子の一実施形態の製造方
法は、ガラスや石英、樹脂等の透明な基板12の表面全
面に、ITO等の透明な電極材料を蒸着等により設け
る。このとき、図1(A)に示すように、所定ピッチの
ストライプ状の開口部20が形成された第一のマスク2
2を用いて透明電極材料を基板12上に真空蒸着する。
【0014】第一のマスク22は、例えば矩形の環状の
フレーム24に、ストライプ状に線状材料26を緊張状
態で張り付けたものである。線状材料26は、ポリイミ
ド系のアラミド繊維などの樹脂系単繊維である。この線
状材料26は、例えば直径が約70μmで、0.5mm
程度のピッチで等間隔にフレーム24の開口部に配置
し、長手方向に約3%伸張し所定の張力を付与したもの
である。フレーム24との固定部は、線状材料26を接
着剤を介して、予め所定の治具により等間隔で平行に配
置し固定する。
【0015】蒸着に際しては、第一のマスク22を透明
基板12に重ね合わせ、第一のマスク22を、基板12
に対して蒸着源側に位置し、真空蒸着する。そして、蒸
着後、第一のマスク22を基板12上から除去する。こ
れにより、線状材料26間の開口20による透明電極1
4が形成される。
【0016】次に透明電極14の表面に、例えば有機E
L材料としてTPD等のホール輸送材料からなるホール
輸送層、Alq3等の電子輸送材料からなる電子輸送層
やその他発光材料からなる層を、真空蒸着やスパッタリ
ング、その他真空薄膜形成技術により積層し、発光層1
6を形成する。
【0017】発光層16の蒸着に際して、図1(B)に
示すように、発光層16の大きさの開口28を有した第
二のマスク30を用いて真空蒸着をおこなう。
【0018】蒸着条件として、例えば、真空度が6×1
0−5Torrで、EL材料の場合50Å/secの蒸
着速度で成膜させる。また発光層14等は、フラッシュ
蒸着により形成してもよい。フラッシュ蒸着法は、予め
所定の比率で混合したEL材料を、300℃〜600℃
好ましくは400℃〜500℃に加熱した蒸着源に落下
させ、EL材料を一気に蒸発させるものである。またそ
のEL材料を容器中に収容し、急速にその容器を加熱
し、一気に蒸着させるものでもよい。
【0019】次に、Liを0.01〜0.05%程度含
む純度99%程度のAl−Li合金、その他Al−Mg
の陰極材料からなる背面電極材料を、発光層16の表面
に真空蒸着等の真空薄膜形成技術により設ける。このと
きも、図1(C)に示すように、図1(A)と同様の樹
脂系の線状材料26を用いた第3のマスク32を利用し
て、透明電極14と直交する方向に背面電極18を形成
する。背面電極18は、約500Å〜1000Å程度の
厚みで積層する。
【0020】ここで、樹脂系の線状材料26のマスク
は、およそ20回程度繰り返し使用することができ、取
り替えに際しては、マスクの単繊維と接着剤を除去し、
上記と同様の方法でフレーム24に新しい単繊維を接着
してマスクを形成する。
【0021】また、発光層と背面電極の全面には、図示
しないSiO等の絶縁性の保護膜等を、真空蒸着やス
パッタリング、その他真空薄膜形成技術により形成して
もよい。さらに、撥水膜や樹脂の保護膜等を設けてもよ
い。
【0022】この実施形態のEL素子の製造方法によれ
ば、マスク蒸着により全行程を行っているので、エッチ
ング工程がなく、水分や化学物質等による発光材料への
悪影響がない。また透明電極14の側縁部にエッチング
によるような凹凸がなく、電極間の短絡がない。また全
工程を一つの真空装置内で行うことができ、汚染がな
く、また第一のマスク22と第三のマスク32を兼用し
たりすることにより、さらに効率的な蒸着が可能とな
る。また、クリーンルームでなくとも製造可能であり、
複雑なパターンも容易に形成可能である。
【0023】なおこの発明のEL素子の製造方法は、上
記実施形態に限定されるものではなく、図3(A),
(B),(C)の工程に示すように、透明電極14の端
部に接続端部36を一体に形成してもよい。この場合、
マスク形状も接続端部36を一体に形成する形状とす
る。
【0024】また、マスクの開口部の形状は、発光表示
させるパターンに合わせて適宜設定できるものである。
例えば、マスクは、金属板を打ち抜きやエッチングによ
りくりぬいて開口を形成したものでもよい。さらに、一
回の蒸着で所望のパターンが形成されない場合は、一つ
のパターンに複数のマスクを用いて蒸着を行ってもよ
い。薄膜の形成は、真空蒸着や、スパッタリング等を適
宜用いることができ、薄膜形成方法は問わない。
【0025】また背面電極は、Al、Li、Ag、M
g、In等の金属またはこれらの合金を用いるとよい。
【0026】
【発明の効果】この発明のEL素子の製造方法によれ
ば、マスクを用いて、一連の工程を行うので、エッチン
グ等による発光層への悪影響や、電極の凹凸がなく、短
絡や発光不良がない。またその製造設備が簡単であり、
製造も容易であり、コストも安価なものである。さら
に、排水等がなく、処理コストも少ない。また、全工程
を真空中で行うことにより、クリーンルームが不要とな
り、製造設備も安価に設けることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施形態のEL素子の各製造工程
に用いるマスクを示す斜視図である。
【図2】この実施形態により形成したEL素子の斜視図
である。
【図3】この発明の他の実施形態EL素子の製造工程を
示す斜視図である。
【図4】他の実施形態EL素子を示す斜視図である。
【符号の説明】
10 有機EL素子 12 基板 14 透明電極 16 発光層 18 背面電極 20 開口 22 第一のマスク 24 フレーム 26 線状材料 30 第二のマスク 32 第三のマスク
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 深山 信幸 富山県上新川郡大沢野町下大久保3158番地 北陸電気工業株式会社内 (72)発明者 福本 滋 富山県上新川郡大沢野町下大久保3158番地 北陸電気工業株式会社内 (72)発明者 丹保 哲也 富山県上新川郡大沢野町下大久保3158番地 北陸電気工業株式会社内 Fターム(参考) 3K007 AB01 AB05 AB18 BA06 CA01 CA02 CA05 CB01 DA00 DB03 EB00 FA00 FA01 FA03

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 透明な基板表面に透明な電極材料により
    所定の透明電極を形成し、この透明電極にEL材料から
    なる発光層を真空薄膜形成技術により積層し、上記発光
    層の表面に、上記透明電極に対向して背面電極を形成す
    るEL素子の製造方法において、 上記透明電極を形成する際に、所定のパターンが開口し
    た第一のマスクを用いて真空薄膜形成技術により所定パ
    ターンの透明電極を形成し、上記透明電極の所定範囲に
    開口した第二のマスクを用いて有機EL発光材料を上記
    真空薄膜形成技術により積層し、この後、上記透明電極
    と対向するように所定の開口を有した第三のマスクを介
    して上記真空薄膜形成技術により背面電極を形成するこ
    とを特徴とするEL素子の製造方法。
  2. 【請求項2】 上記第一のマスクと第三のマスクの所定
    パターンは、所定ピッチのストライプ状に形成され、上
    記真空薄膜形成に際して、互いに直交するように順次配
    置される請求項1記載のEL素子の製造方法。
  3. 【請求項3】 上記第三のマスクは、上記第一のマスク
    と同一のマスクであり、上記第一のマスクによるパター
    ンと直交するようにストライプ状の開口の長手方向を9
    0°回動させて用いる請求項2記載のEL素子の製造方
    法。
  4. 【請求項4】 上記第透明電極、有機EL発光材料、背
    面電極の形成は、上記各マスクを用いて真空状態を保持
    したまま行う請求項1,2または3記載のEL素子の製
    造方法。
  5. 【請求項5】 上記各マスクは、一つの薄膜パターンを
    複数のマスクのパターンにより形成する請求項1記載の
    EL素子の製造方法。
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