JP2001353454A

JP2001353454A - 成膜方法、有機ｅｌ素子の製造方法及び成膜装置

Info

Publication number: JP2001353454A
Application number: JP2000178600A
Authority: JP
Inventors: Tomoyuki Shirasaki; 友之白嵜; Takeshi Ozaki; 剛尾崎; Hiroyasu Yamada; 裕康山田
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 2000-06-14
Filing date: 2000-06-14
Publication date: 2001-12-25

Abstract

(57)【要約】【課題】エッチングやその他の従来の手法により、微
細パターン形成が困難な材料を容易にパターニングした
状態に成膜することができるようにする。【解決手段】成膜材料を帯電した微粒子状とするとと
もに、基板１０上に形成された複数の電極１１のうちの
成膜すべき選択電極１１ｓと成膜しない非選択電極１１
ｕとで電位を変える。これにより、複数の電極１１のう
ちの前記選択電極１１ｓ上に選択的に前記成膜材料を堆
積させて薄膜を形成する。また、電極１１の電位を変え
る方法としては、たとえば、選択電極１１ｓに帯電した
微粒子と逆極性の電圧を印加する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、基板上に複数形成
された電極のうちの選択された電極上に薄膜を形成する
成膜方法と、この成膜方法を用いた有機ＥＬ素子の製造
方法及び成膜装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、有機蛍光物質薄膜を金属電極で挟
み込み直流電流を流し電荷注入を行う事でエレクトロル
ミネッセンス（ＥＬ）発光が得られることが発見され
た。これは有機薄膜ＥＬダイオード（有機ＥＬ素子）と
よばれ、現在は、その応用によるフラットパネルディス
プレイの実現を目指し多くの研究が為されている。有機
ＥＬ素子によるフルカラーディスプレイのＲＧＢ画素構
造としては、１，白色発光とＲＧＢカラーフィルタを用
いる方法、２，青色発光素子と青色発光素子からの青色
光を緑、赤に変換するの蛍光材料を用いる方法、３，Ｒ
ＧＢの発光素子を各々形成する方法、などが提案されて
いる。この中で、３の構造は、最も低消費電力が実現で
きるものとして期待されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】とこで、前述の３の構
造とは、カラー表示するために、ＲＧＢの各発光色の発
光素子を、たとえば、ストライプ状やモザイク状に配置
する必要がある。従って、前記３の構造を実現するため
には、発光層薄膜（有機ＥＬ薄膜）の微細パターン形成
を行わなければならない。一般に有機ＥＬ薄膜のウェッ
トエッチングは困難であり、また、フォトリソグラフィ
ーにより感光性樹脂のマスクをパターニングする際の紫
外線等の影響により有機ＥＬ薄膜の膜質の低下が生じる
ため、そのパターン形成は有機ＥＬ素子の最大の技術課
題となっている。有機ＥＬ素子の成膜方法は、湿式コー
ティングと、抵抗加熱蒸着によるドライ蒸着成膜法に大
別され、それぞれの成膜技術に対応したパターン形成方
法としてジェットプリンティング法、シャドウマスク法
が提案されている。しかしながらジェットプリンティン
グ法は有機溶媒系の液剤への適合性において未だ十分な
設計がなされておらず、またシャドウマスク法では微細
化およびパターン形状の制約により、何れの手法におい
ても満足な結果が得られていない。

【０００４】本発明の課題は、エッチングやその他の従
来の手法により、微細パターン形成が困難な材料を容易
にパターニングした状態に成膜することができる成膜方
法と、該成膜方法を用いた有機ＥＬ素子の製造方法及び
成膜装置を提供することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１記載の
成膜方法は、たとえば図１及び図２に示すように、成膜
材料を帯電した微粒子状とするとともに、基板１０上に
形成された複数の電極１１のうちの前記成膜材料を成膜
すべき選択電極１１ｓと成膜しない非選択電極１１ｕと
で電位を変えることにより、複数の電極のうちの前記選
択電極１１ｓ上に選択的に前記成膜材料を堆積させて薄
膜を形成することを特徴とする。上記構成によれば、帯
電した成膜材料の微粒子と、電位を互いに変えられた選
択電極及び非選択電極との間で、電気的な吸引や反発を
生じることにより、選択電極に選択的に微粒子化された
成膜材料を堆積させることができる。従って、基板上
に、予め、パターン化された二つ以上の電極が配置され
ていれば、成膜材料をパターニングした状態で成膜させ
ることができる。また、電極を縦横に多数配列してお
き、任意の電極を選択電極とし、残りの電極を非選択電
極とすることで、任意のパターンで成膜を行うことがで
きる。

【０００６】以上のことから、カラーディスプレイ用の
有機ＥＬ素子を製造する際に、ＲＧＢの各色に対応する
電極毎に、その色に対応した有機ＥＬ素子を成膜するこ
とが可能となる。また、この際のパターニングの精度
は、有機ＥＬ素子において、透明基板上に形成される透
明電極のパターニングの精度とほぼ等しいものとなり、
シャドウマスク法に比較して、微細なパターニングが可
能となるとともに、透明電極のパターン形状に対応して
パターニングされるので、パターン形状の制約もない。

【０００７】より具体的には、たとえば、本発明の請求
項２記載の構成のように、前記選択電極１１ｓに、帯電
した微粒子状の成膜材料と逆極性の電位を与えることに
より、選択電極１１ｓの電位と非選択電極１１ｕの電位
とを変えるものとしても良い。すなわち、帯電した成膜
材料の微粒子と逆極性の電圧を選択電極に印加すること
により、微粒子が選択電極に引きつけられ、微粒子を選
択電極上に堆積させることができる。

【０００８】また、本願発明の請求項３記載の構成のよ
うに、（たとえば、図３に示すように、）前記非選択電
極１１ｕに、帯電した微粒子状の成膜材料と同極性の電
位を与えることにより、選択電極１１ｓの電位と非選択
電極１１ｕの電位とを変えるものとしても良い。すなわ
ち、帯電した成膜材料の微粒子と同極性の電圧を非選択
電極に印加することにより、非選択電極に対して微粒子
が反発し、非選択電極以外の選択電極を含む部分に成膜
材料が堆積させることができる。なお、たとえば、有機
ＥＬ素子においては、基本的に電極と接する部分が発光
するので、電極以外の部分に有機ＥＬ素子の薄膜が形成
されても、電極間の絶縁が保たれるならあまり問題とな
らない可能性が高い。また、請求項２記載の構成と請求
項３記載の構成とを組み合わせることにより、選択電極
に微粒子が吸着され、非選択電極から微粒子が反発され
ることになり、より確実に選択電極のみに成膜材料を成
膜させることができる。また、請求項２記載の構成にお
いて、非選択電極を接地するものとしても良いし、請求
項３記載の構成において、選択電極を接地するものとし
ても良い。

【０００９】また、本発明の請求項４記載の構成のよう
に、（たとえば、図４に示すように）、前記選択電極１
１ｓを接地するとともに、前記非選択電極１１ｕを絶縁
した状態に浮かせることで、選択電極１１ｓの電位と非
選択電極１１ｕの電位とを変えるものとしても良い。こ
の場合には、浮いた状態の非選択電極は、帯電した微粒
子や、その周囲の帯電したガス雰囲気により、帯電した
微粒子と同極性の電位となり、帯電した微粒子が反発す
る状態となるとともに、接地された選択電極は帯電する
ことなくグランド電位となることで、帯電した微粒子を
引きつけることになる。従って、選択電極に成膜材料を
堆積させることができる。

【００１０】さらに、本発明の請求項５記載の構成のよ
うに、前記非選択電極１１ｕを予め帯電する微粒子と同
極性に帯電させておくことにより、浮いた非選択電極が
停電した微粒子等により帯電するまでの間、微粒子が非
選択電極に付着してしまうの防止することができる。

【００１１】また、上記成膜材料の微粒子化において
は、請求項６記載の構成のように、前記成膜材料を微粒
子化する際に、液状の成膜材料を霧状化するものとして
も良いし、請求項７記載の構成のように、前記成膜材料
を微粒子化する際に、成膜材料を気化するものとしても
良い。

【００１２】本発明の請求項８記載の有機ＥＬ素子の製
造方法は、請求項１〜７のいずれか一つの成膜方法を用
いた有機ＥＬ素子の製造方法であって、前記基板１０が
透明基板１０とされ、前記電極１１が透明電極１１とさ
れ、前記成膜材料が有機ＥＬ材料とされ、各発光色の有
機ＥＬ材料を順次対応する前記透明電極１１上に成膜す
るに際し、成膜すべき有機ＥＬ材料の発光色に対応する
透明電極１１を前記選択電極１１ｓとするとともに、成
膜すべき有機ＥＬ材料に対応しない透明電極１１を前記
非選択電極１１ｕとして、前記成膜方法により選択電極
１１ｓに選択的に有機ＥＬ材料を成膜することを特徴と
する。

【００１３】上記構成によれば、上記成膜方法を用い
て、透明基板上に形成された透明電極のうちの選択電極
だけに、有機ＥＬ材料を堆積させて有機ＥＬの薄膜を形
成できるので、透明基板上の各透明電極に予め決められ
た発光色の有機ＥＬ薄膜を形成することができる。これ
により、有機ＥＬ薄膜を微細パターニングして、カラー
ディスプレイ用の有機ＥＬ素子を容易に形成することが
できる。たとえば、アクティブマトリックスのカラーデ
ィスプレイ用に基板上に形成された各画素電極のうちの
赤用の画素電極を選択電極として、該電極に赤色発光す
る有機ＥＬ材料の薄膜を形成し、緑用の画素電極を選択
電極として、該電極に緑色発光する有機ＥＬ材料の薄膜
を形成し、青用の画素電極を選択電極として、該電極に
青色発光する有機ＥＬ材料の薄膜を形成することができ
る。

【００１４】また、単純マトリックスのカラーディスプ
レイ用に透明基板上に形成されたストライプ状の電極の
うちの赤用の電極を選択電極として、該電極に赤色発光
する有機ＥＬ材料の薄膜を形成し、次に、緑用の電極を
選択電極として該電極に緑色発光する有機ＥＬ材料の薄
膜を形成し、青用の電極を選択電極として該電極に青色
発光する有機ＥＬ材料の薄膜を形成することができる。
また、その精度は、上述のように、透明電極のパターニ
ング精度とほぼ同等のものとなり、高精細なカラーディ
スプレイ用の有機ＥＬ素子を製造することができる。ま
た、本発明の請求項９記載の成膜装置は、請求項１〜７
のいずれか一つの成膜方法もしくは請求項８記載の有機
ＥＬ素子の製造方法に用いられる成膜装置であって、成
膜材料を微粒子化する微粒子化手段（霧化ユニット２）
と、微粒子化された成膜材料を帯電させる帯電手段（イ
オナイザー６）と、前記電極１１のうちの成膜すべき選
択電極１１ｓと、成膜しない非選択電極１１ｕとで電位
を変える電極電位変更手段（電圧印加手段２０）とを備
えたことを特徴とする。

【００１５】上記構成によれば、上記成膜方法により、
シャドウマスクを用いたり、エッチングを行ったりする
ことなく、微細パターニングされた状態で成膜を行うこ
とができ、カラーディスプレイ用の有機ＥＬ素子の製造
に好適に用いることができる。なお、微粒子化手段と
は、たとえば、液状の成膜材料を微粒子化するものや、
成膜材料を気化させて分子レベルに微粒子化するもので
ある。また、帯電手段は、成膜材料の微粒子をコロナ放
電等により帯電させるものである。また、電極電位変更
手段とは、選択電極に帯電した微粒子と逆極性の電圧を
印加したり、選択電極をアースに接続したり、非選択電
極に微粒子と同極性の電圧を印加したり、非選択電極を
予め微粒子と同極性の電位に帯電させたりするものであ
る。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態例の
成膜方法、有機ＥＬ素子の製造方法及び成膜装置を図面
を参照して説明する。なお、この例は、本発明をカラー
ディスプレイ用の有機ＥＬ素子の製造における有機ＥＬ
の薄膜形成工程に応用したものであり、有機ＥＬ素子用
の基板（透明基板）上に形成されたＲＧＢ各色用の電極
（透明電極）に、各電極に対応するＲＧＢ各発光色の有
機ＥＬ薄膜を形成するものである。まず、この例の成膜
装置を説明する。この例の成膜装置は、図１に示すよう
に、成膜材料を霧状に微粒子化するとともに、コロナ放
電下で対象物に塗布して成膜する周知の霧化塗布装置１
を応用するとともに、図２に示すように、塗布対象物と
しての基板１０上に複数形成された電極１１のうちの成
膜材料を塗布すべき選択電極１１ｓに、帯電した微粒子
と逆極性の電圧を印加する電圧印加手段２０（電圧変更
手段）と、微粒子を排出する排出手段３０を備えるもの
である。

【００１７】この霧化塗布装置１は、霧化ユニット２
（微粒子化手段）と、霧状に微粒子化された成膜材料を
吐出するノズル３と、高電圧電源４及びコロナ放電用針
状電極５を備えるイオナイザー６（帯電手段）とを備え
たものである。また、霧化ユニット２内には、図示しな
いが、液状の成膜材料（有機ＥＬ材料及びそれを溶かす
溶剤）が貯留されたタンクと、タンクから成膜材料を供
給するためのポンプと、ポンプにより供給された成膜材
料を霧状に微粒子化するとともに、発生した微粒子の中
から特に小さい超微粒子を選択する微粒子発生装置と、
微粒子を発生させる時間の間隔を制御する制御装置とを
備えた霧発生装置２ａを有する。また、霧化ユニット２
には、成膜材料の微粒子を吐出させるためのキャリアガ
ス（不活性ガス）が供給されるようになっている。な
お、霧化塗布装置１としては、たとえば、商品名エアロ
コート（ノードソン株式会社）を用いることができる。

【００１８】なお、イオナイザー６は、必ずしも有機Ｅ
Ｌ材料及び溶剤の微粒子自体をイオン化するものではな
く、その周囲のガス雰囲気（キャリアガス）をイオン化
するものであり、微粒子はイオン化されたつまり電荷を
有するガスにより運ばれる状態となる。なお、本発明に
おいては、微粒子自体のイオン化や、その周囲のガス雰
囲気のイオン化を含めた意味で、微粒子が帯電した状態
と表現している。

【００１９】電圧印加手段２０は、図２に示すように、
基板１０上にストライプ状に形成された各電極１１のう
ちの選択された選択電極１１ｓに電圧を印加させるもの
である。なお、図３においては、イオナイザー６と同じ
電源からイオナイザー６と逆極性の電圧が印加されるよ
うに図示したが、イオナイザー６と、基板１０上の選択
電極１１ｓとが同じ電源から電圧を印加される必要はな
い。すなわち、電圧印加手段２０は、電源と、該電源と
電極１１とを接続するとともに、各電極１１毎もしくは
後述するように同じ発光色に対応する電極１１毎に電圧
をかけるか否かを選択可能とする図示しないスイッチン
グ手段とからなるものである。

【００２０】前記排出手段３０は、たとえば、基板１０
が設置される図示しないチャンバー内にノズル３と基板
１０とが配置された状態で、有機ＥＬ材料の帯電した微
粒子のうちの選択された選択電極１１ｓに吸引されずに
浮遊した状態の微粒子を基板１０上から排出するための
ものであり、浮遊した微粒子が選択電極１１ｓ以外の部
分に付着するのを防止するためのものである。

【００２１】次に、以上のような成膜装置を用いた成膜
方法を説明する。なお、この成膜方法は、上述のように
カラーディスプレイ用の有機ＥＬ素子において、透明基
板１０上に形成された透明電極１１の上面に有機ＥＬ薄
膜を形成するものである。そして、この例においては、
単純マトリックスの有機ＥＬ素子の製造において、たと
えば、基板１０上にストライプ状に多数の電極１１を形
成した後に行われる電極１１上への有機ＥＬの薄膜を形
成する。なお、基板１０上のストライプ状の多数の電極
１１は、３本の電極１１を一組として多数組の電極１１
が配置された状態となっているとともに、各組にそれぞ
れ赤色発光用の透明電極１１（以下、Ｒ電極１１Ｒと称
する）と緑色発光用の透明電極１１（以下、Ｇ電極１１
Ｇと称する）と青色発光用の透明電極１１（以下、Ｂ電
極１１Ｂと称する）が備えられた状態となっている。

【００２２】また、基板１０上へのパターニングされた
透明電極の形成は、フォトリソグラフィ等の周知の方法
により行われる。また、有機ＥＬ材料としては、たとえ
ば、ポリマー系の材料が用いられる。そして、ポリマー
系の材料の溶液が液状の有機ＥＬ材料として用いられ
る。ポリマー系の材料としては、たとえば、ポリカルバ
ゾール、ポリパラフェニレン、ポリアリーレンビニレ
ン、ポリチオフェン、ポリフルオレン、ポリシラン、ポ
リアセチレン、ポリアニリン、ポリピリジン、ポリピリ
ジンビニレン、ポリピロールが挙げられる。また、高分
子材料としては、上記高分子材料（ポリマー）を形成し
ているコモノマーの誘導物の重合体及び共重合体と、オ
キサゾール（オキサンジアゾール、トリアゾール、ジア
ゾール）又はトリフェニルアミン骨格を有するコモノマ
ーを重合した重合体及び共重合体を挙げることができ
る。また、これらポリマーのコモノマーとしては、熱、
圧、ＵＶ、電子線などを与える事で上述の化合物を形成
しるコモノマー及びプレカーサポリマーを含むものであ
る。また、これらコモノマー間を結合する非共役系ユニ
ットを導入しても構わない。

【００２３】高分子材料の具体的な商品としては、ポリピニルカルバゾール：東京化成、ポリトデシルチオフェン：Rieke社、ポリエチレンジオキシチオフェン、ＰＳＳ（ポリスチレ
ンスルフォン酸）分散体変性物 cpp１０５：長瀬産
業、ポリ９，９−ジアルキルフルオレン、ポリ（チエニレン
−９，９−ジアルキルフルオレン）、ポリ（２，５−ジ
アルキルパラフェニレン−チエニレン）、（ジアルキ
ル：R=C1〜C20）：ＤＯＷケミカル社、ＰＰＶポリパラフェニレンビニレン、ＭＥＨ−ＰＰＶ
ポリ（２−メトキシ−５−（２’−エチル−ヘキシロ
キシ）−パラフェニレンビニレン）、ＭＭＰ−ＰＰＶ
ポリ（２−メトキシ−５−（２’−エチル−ペンチロキ
シ）−パラフェニレンビニレン）、ＰＤＭＰＶポリ
（２，５−ジメチル−パラフェニレンビニレン）、ＰＴ
Ｖポリ（２，５−チエニレンビニレン）、ＰＤＭＯＰ
Ｖポリ（２，５−ジメトキシパラフェニレンビニレ
ン）、ＣＮ−ＰＰＶポリ（１，４−パラフェニレンシ
アノビニレン）：ＣＤＴ社などが挙げられる。

【００２４】また、有機ＥＬ材料は、ポリマー系材料に
限られるものではなく、低分子材料をポリマー分散して
用いるものとしても良い。また、低分子材料の性質によ
っては、低分子材料を溶媒に溶かした状態で霧状化する
ものとしても良い。そして、低分子材料をポリマー分散
する際のポリマーとしては、周知の汎用ポリマーを含む
各種ポリマーを状況に応じて使用することができる。そ
して、低分子の発光材料（発光物質またはドーパント）
としては、アントラセン、ナフタレン、フェナントレ
ン、ピレン、テトラセン、コロネン、クリセン、フルオ
レセイン、ペリレン、フタロペリレン、ナフタロペリレ
ン、ペリノン、フタロペリノン、ナフタロペリノン、ジ
フェニルブタジエン、テトラフェニルブタジエン、クマ
リン、オキサジアゾール、アルダジン、ビスベンゾキゾ
リン、ビススチリル、ピラジン、オキシン、アミノキノ
リン、イミン、ジフェニルエチレン、ビニルアントラセ
ン、ジアミノカルバゾール、ピラン、チオピラン、ポリ
メチン、メロシアニン、イミダゾールキレート化オキシ
ノイド化合物等と、これらの誘導体が挙げられる。ま
た、低分子の材料としては、４−ジシアノメチレン−４
Ｈ−ピラン及び４−ジシアノメチレン−４Ｈ−チオピラ
ンと、ジケトン、クロリン系化合物とが挙げられる。

【００２５】そして、低分子の発光材料となる具体的商
品としては、Ａｌｑ３、キナクリドン：同仁化学研究所、Ａｌｍｑ３（Ａｌキノリノール錯体の誘導体）：ケミプ
ロ化成クマリン６、ＤＣＭ：アクロス社、ルモゲンＦ：山本通商などが挙げられる。なお、発光材料は、上述のものに限
定されるものではなく、粒子化することにより有機ＥＬ
の薄膜を形成することが可能な材料ならば良い。

【００２６】そして、薄膜形成工程においては、まず、
ＲＧＢ各発光色用の電極のうちの一つの発光色用の電極
１１、たとえば、Ｒ電極１１Ｒが有機ＥＬ薄膜を成膜す
べき選択電極１１ｓとされる。そして、図２（ａ）、
（ｂ）に示すように選択電極１１ｓとされたＲ電極１１
Ｒに電圧印加手段２０の電源が接続される。なお、選択
電極１１ｓ以外のＧ電極１１Ｇ及びＢ電極１１Ｂ（非選
択電極１１ｕ）は、絶縁されて電気的に浮いた状態とす
る。一方、上記霧化塗布装置１のノズル３から微粒子化
された有機ＥＬ材料（赤色発光するもの）がキャリアガ
スとともに吐出されるとともに、有機ＥＬ材料の微粒子
又はキャリアガスがイオナイザー６により帯電した状態
とされる。この際には、微粒子又はその周囲のキャリア
ガスが、選択電極１１ｓに印加される電圧と逆極性の電
荷に帯電するようにする。たとえば、選択電極１１ｓに
正の電圧を印加し、微粒子又はその周囲のキャリアガス
に負の電荷を帯電させる。また、排出手段３０を作動さ
せ、チャンバー内の浮遊微粒子ををキャリアガスととも
に吸引して排気させる。

【００２７】このようにすることで、負の電荷が帯電し
た微粒子は、正の電圧が印加された選択電極１１ｓ（Ｒ
電極１１Ｒ）に吸引され選択電極１１ｓ上に堆積して有
機ＥＬ材料の薄膜が形成される。また、選択電極１１ｓ
に吸引されなかった微粒子は排出手段３０によりチャン
バーから排出される。また、非選択電極１１ｕ（Ｇ電極
１１Ｇ及びＢ電極１１Ｂ）においては、僅かに、微粒子
が付着する可能性がある。しかし、イオナイザー６によ
り微粒子が帯電するとともに、チャンバー内のガス雰囲
気がイオン化され、これら微粒子やイオン化されたガス
により、絶縁された状態の非選択電極１１ｕには、微粒
子と同極性の電荷がチャージされることになり、微粒子
との間で反発力が作用し、非選択電極１１ｕに微粒子が
ほとんど付着しない状態となる。以上のことから、選択
電極１１ｓであるＲ電極１１Ｒに選択的に赤色発光する
有機ＥＬ材料が成膜される。

【００２８】そして、Ｒ電極１１Ｒに赤色発光する有機
ＥＬ材料が成膜された後に、図２（ｃ）、（ｄ）に示す
ように、たとえば、Ｇ電極１１Ｇに緑色発光する有機Ｅ
Ｌ材料を成膜する。この際には、有機ＥＬ材料を緑色発
光用のものとするとともに、Ｇ電極１１Ｇを選択電極１
１ｓとして電圧印加手段２０の電源を接続し、Ｒ電極１
１Ｒ及びＢ電極１１Ｂを非選択電極１１ｕとして、絶縁
して浮かせた状態とする。そして、Ｒ電極１１Ｒを選択
電極１１ｓとした場合と同様に成膜を行うことにより、
選択電極１１ｓであるＧ電極１１Ｇに選択的に緑色発光
する有機ＥＬ材料が成膜される。

【００２９】次いで、図２（ｅ）、（ｆ）に示すよう
に、Ｂ電極１１Ｂに青色発光する有機ＥＬ材料を成膜す
る。この際には、有機ＥＬ材料を青色発光用のものとす
るとともに、Ｂ電極１１Ｂを選択電極１１ｓとして電圧
印加手段２０の電源を接続し、Ｒ電極１１Ｒ及びＧ電極
１１Ｇを非選択電極１１ｕとして、絶縁して浮かせた状
態とする。そして、Ｒ電極１１Ｒを選択電極１１ｓとし
た場合と同様に成膜を行うことにより、選択電極１１ｓ
であるＢ電極１１Ｂに選択的に青色発光する有機ＥＬ材
料が成膜される。

【００３０】なお、この例の成膜方法において、たとえ
ば、図３に示すように、成膜時に、非選択電極１１ｕに
イオナイザー６と等電位すなわち、帯電した粒子の電荷
と同極性の電圧を印加するものとしても良い。また、こ
の際の電圧印加手段２０の電源は、上述のようにイオナ
イザー６の電源と同じである必要はない。また、電圧印
加手段２０においては、非選択電極１１ｕに選択電極１
１ｓと逆極性の電圧を印加できる構成となっている必要
がある。このような構成とすることで、非選択電極１１
ｕと帯電した微粒子とが反発することになり、非選択電
極１１ｕに微粒子が付着するのを確実に防止できる。上
記実施形態では、ノズル３の下方に基板１０を配置した
が、ノズル３と排出手段３０との間でキャリアガスが流
れる経路中に基板１０を設けてもよい。

【００３１】また、この例の成膜方法において、たとえ
ば、図４に示すように、選択電極１１ｓに帯電した微粒
子と逆極性の電圧を印加するのではなく、選択電極１１
ｓを接地し、非選択電極１１ｕを絶縁して浮遊状態とす
るものとしても良い。このような構成とすれば、図４に
示すように、成膜材料の微粒子を含む霧流束から少しず
れた位置に基板１０を配置した場合に、帯電した微粒子
等が接地された選択電極１１ｓ側に流れるようなイオン
風が生じ、選択電極１１ｓに選択的に帯電した微粒子が
付着することになる。そして、選択電極１１ｓに選択的
に成膜材料が堆積して薄膜が形成される。一方、非選択
電極１１ｕにおいては、上述のように、帯電した微粒子
やイオン化されたキャリアガスにより、微粒子と同極性
の電荷がチャージされることにより、微粒子との間で反
発力が作用し、非選択電極１１ｕに微粒子がほとんど付
着しない状態となる。また、選択電極１１ｓや非選択電
極１１ｕに上述のように電圧を印加した場合に比較し
て、近接する選択電極１１ｓと非選択電極１１ｕとの間
で放電等により絶縁破壊が生じる可能性が低い。この
際、帯電した微粒子やイオン化されたキャリアガスの電
位は正であっても負であってもよい。

【００３２】また、この例の成膜方法や、選択電極１１
ｓに帯電した微粒子と逆極性の電圧を印加する代わり
に、選択電極１１ｓを接地させる成膜方法において、絶
縁された状態の非選択電極１１ｕに、予め、選択電極１
１ｓと逆極性、すなわち、帯電した微粒子又はイオン化
されたキャリアガスと同極性の電荷をチャージするもの
としても良い。この際には、たとえば、微粒子を吐出さ
せない状態でイオナイザー６を作動させてチャンバー内
のガス雰囲気を微粒子と同じ電荷にイオン化させること
で、絶縁された状態の非選択電極１１ｕに微粒子やイオ
ン化されたキャリアガスと同極性の電荷を帯電させるも
のとしても良い。

【００３３】たとえば、図５（Ａ）に示すように、霧化
ユニット２の霧発生装置２ａをオフにした状態でキャリ
アガスを霧化装置内に送るとともにイオナイザー６を作
動させる。これにより、イオン化されたキャリアガスの
みを基板１０に吹き付けることにより、絶縁されて浮い
た状態の非選択電極１１ｕが帯電する。この際には、成
膜材料の微粒子は発生していないので、非選択電極１１
ｕに成膜材料が付着することなく、帯電したキャリアガ
スと同極性の電荷が非選択電極１１ｕにチャージされ
る。次いで、図５（Ｂ）に示すように、霧発生装置２ａ
を作動することで、上述のように成膜を行うが、この
際、既に非選択電極１１ｕには、帯電したキャリアガス
と同極性の電荷がチャージされているので、非選択電極
１１ｕに対して帯電したキャリアガスに周囲を覆われた
微粒子が反発し、非選択電極１１ｕに微粒子が付着する
のを確実に防止することができる。

【００３４】また、基板１０のイオナイザー６を備えた
ノズル３に対する配置位置は、ノズル３から吐出する霧
流束中に配置すると、選択電極１１ｓ以外の部分に成膜
材料が付着する可能性が高くなるので、成膜速度が低下
するが、基板１０を霧流束から少しずれた位置に配置す
ることが好ましい。このようにすることで、より選択的
に選択電極１１ｓに成膜を行うことができる。なお、基
板が霧流束から外れていても、帯電した微粒子と逆極性
に電圧を印加されるか、もしくは、接地された選択電極
１１ｓに向ってイオン化された微粒子や雰囲気ガスが吸
引されて、選択電極１１ｓに微粒子が付着する。

【００３５】なお、成膜速度が低下した場合、すなわ
ち、霧状の有機ＥＬ材料を吐出するノズル３と、選択電
極１１ｓとの距離が遠くなった場合や、成膜材料の霧流
束から基板１０が少し外れた位置にある場合に、溶媒に
ポリマー系の有機ＥＬ材料を溶解した溶液からなる成膜
材料においては、有機ＥＬ材料の溶液からなる微粒子が
選択電極１１ｓに至る前に、微粒子から溶媒が揮発して
しまう可能性がある。微粒子から溶媒が揮発してしまう
と微粒子は液状ではなく、粉状となって選択電極１１ｓ
に付着することになり、連続した有機ＥＬ材料の薄膜を
形成することが困難になる。そこで、基板の周囲を揮発
した溶媒雰囲気として、微粒子からの溶媒の揮発を防止
するようにしても良い。

【００３６】また、高精細なディスプレイ用の有機ＥＬ
素子の場合に、隣接する電極１１同士の間隔が極めて狭
いものとなるので、選択電極１１ｓに電圧を印加すると
ともに、絶縁された状態の非選択電極１１ｕに選択電極
１１ｓと逆極性の電荷が帯電した状態や、非選択電極１
１ｕに選択電極１１ｓと逆極性の電圧が印加された状態
となっていると、近接する選択電極１１ｓと非選択電極
１１ｕとの間で放電等により絶縁破壊が生じる可能性が
ある。そこで、たとえば、各電極１１同士の間に絶縁膜
をパターニング形成しておくものとしても良い。この場
合には、各電極の有機ＥＬ薄膜を形成する部分が絶縁膜
から露出している必要がある。

【００３７】また、絶縁膜の高さは、たとえば、電極１
１と成膜すべき有機ＥＬ薄膜とを合わせた高さとされる
ことが好ましいが、有機ＥＬ薄膜形成後に形成される電
極（カソード電極）が断線しない程度に凹凸があっても
良く、絶縁膜が僅かに電極１１より高くなっていること
が好ましい。

【００３８】次に、図６を参照して、この例のその他の
変形例を説明する。この変形例は、微粒子化して電極１
１上に成膜材料を堆積する霧化塗布装置１を上記のエア
ロコートシステムに代えて、周知のガスデポジション法
を用いたガスデポジションシステムにしたものであり、
その他の構成について、上述の構成を用いるものであ
る。また、上記例の成膜装置において液状の成膜材料を
液状のまま微粒子化していたのに対して、この例では、
成膜材料を揮発させて気化することにより微粒子化して
いる。

【００３９】そして、この変形例の塗布装置に用いられ
るガスデポジション法とは、粒径が１μm以下の超微粒
子を不活性ガスと混合し、ガスの流れを用いて搬送、さ
らに細いノズルを通して亜音速で基板に吹き付け、基板
と衝突する際に運動エネルギーの一部が熱エネルギーに
変換され、基板や粒子間と結合することにより、堆積さ
せる方法である。

【００４０】また、この変形例のガスデポジションシス
テムにおいては図５に示すように、有機ＥＬ材料を微粒
子化する際に、上述のように有機ＥＬ材料を気化させて
いる。図５に示すように、ガスデポジションシステム
は、それぞれ密閉されたチャンバーからなる気化部４０
と堆積部５０とからなり、気化部４０と堆積部５０との
間には、搬送管６０が配置されている。該搬送管６０
は、気化部４０側が二重管とされ、堆積部５０側の先端
部が細いノズル６１となっている。

【００４１】そして、搬送管６０の二重管とされた部分
の外管６２は、気化部４０内に連通するとともに、外部
からポンプ６３により吸引されるようになっており、気
化部４０内の余分な粒子を排出するようになっている。
また、搬送管６０の二重管とされた部分の内管６４が、
実質的な搬送管であり、気化部４０内から堆積部５０内
に至るように配置され、堆積部５０内に挿入された部分
の先端部が前記ノズル６１とされている。そして、堆積
部５０内のガスはポンプ５１により吸引されるととも
に、搬送管６０の二重管部の外管６２からポンプ６３に
吸引されたガスと合わされてＨｅガス純化循環システム
７０に戻されるようになっている。

【００４２】一方、Ｈｅガス純化循環システム７０は、
回収されたＨｅガス及び図示しないタンクから供給され
るＨｅガスを気化部４０に供給するようになっている。
これにより、気化部４０にＨｅガスが供給されるととも
に、堆積部５０からＨｅガスが吸引されることで、搬送
管６０に気化部４０から堆積部５０に向う気流が生じる
とともに、ノズル６１で加速されるようになっている。
なお、ノズル６１から成膜材料を吐出させる際には、気
化部４０の気圧が０．５ＭＰａ以上とされ、堆積部５０
の気圧がＫＰａオーダー以下とされている。

【００４３】また、気化部４０内には、誘導加熱電源４
１により成膜材料を加熱して気化させる気化装置４２が
配置され、気化部４０内で成膜材料が気化し、前記搬送
管６０のＨｅガスの流れに沿って気化した成膜材料がＨ
ｅガスとともにノズル６０から高速に吐出されるように
なっている。また、ノズル６０には、図示しない上述の
イオナイザーの電極が設置され、気化した成膜材料を帯
電させるようになっている。また、ノズル６０の先側に
は、対象物を設置する設置部５２があり、該設置部５２
に基板１０が設置されるようになっている。また、設置
部５２にはヒータが設置されるとともに、温度センサと
して熱電対５３が設置されている。また、堆積部５０に
は、前記ポンプ５１とは別に排気用のポンプ５４が設け
られている。

【００４４】そして、このようなガスデポジションシス
テムを用いて成膜材料を気化させるとともに、帯電させ
てノズル６１から吐出させ、基板１０側において、上述
のように選択電極１１ｓと非選択電極１１ｕとで電位を
変えることにより、選択電極１１ｓに選択的に成膜材料
を成膜することができるので、上記例と同様に、有機Ｅ
Ｌ素子の製造における有機ＥＬ材料の成膜工程に用いる
ことができるとともに、上記例と同様の作用効果を得る
ことができる。

【００４５】また、この変形例では、成膜材料を霧状化
させるのではなく、熱により気化させて微粒子化させる
ので、上記例のように有機ＥＬ材料（成膜材料）とし
て、ポリマー系の材料を溶媒に溶解させたポリマー溶液
材料ではなく、蒸着により成膜が可能な低分子蒸着用材
料を用いることができる。このような低分子蒸着材料と
しては、たとえば、上述の低分子材料で蒸着が可能な材
料を用いることができる。

【００４６】なお、本発明においては、成膜材料を液状
の超微粒子とさせるか気化させて分子レベルの微粒子と
するとともに、生成された微粒子を帯電させることがで
きる装置ならば、上述のエアロシステムやガスデポジシ
ョンシステム以外のシステムを用いるものとしてもよ
い。

【００４７】

【実施例】次に、上記エアロコートシステムを用いた実
験結果を実施例として説明する。塗布装置としては、上
述のノードソン（株）製のエアロコートを用いるととも
に、成膜対象物としては、基板１０上にストライプ状に
多数の電極１１を形成したものを用いた。なお、電極１
１間の距離は、１．２ｍｍとした。また、基板１０側に
おいては、選択電極１１ｓに帯電した微粒子の電荷と逆
極性の電圧を印加し、非選択電極１１ｕを絶縁して浮か
せた状態とした。また、各選択電極１１ｓ及び非選択電
極１１ｕの配置をイオナイザー６の針状電極５及びノズ
ル３の近傍から少し離れた位置まで複数箇所に配置し
た。

【００４８】

【表１】表１は、上述の実験結果の中で成膜速度を示すデポジシ
ョンレート（デポレート、１分間当りに生成された膜の
厚み）がもっとも高いものと、選択電極に付着した成膜
材料に対する選択電極以外の基板上に付着した成膜材料
を比を示すＳ／Ｎ比がもっとも高いものとにおける、デ
ポジションレートと、Ｓ／Ｎ比とを示す。なお、成膜速
度は、ノズル３の近傍に配置された選択電極１１ｓにお
いてもっとも早かった。一方、Ｓ／Ｎ比は、ノズル３か
ら僅かに離れたものが高く、従って、Ｓ／Ｎ比が高いも
のにおいては、成膜速度が遅くなっている。

【００４９】また、成膜速度が早いものは、成膜材料の
霧流束の中もしくはその極めて近傍に配置されることに
より、Ｓ／Ｎが悪化するとともに、イオナイザー６の針
状電極５に近接することで、放電等により選択電極１１
ｓとそれに隣合う非選択電極１１ｕとの間で、絶縁破壊
が生じ、選択電極１１ｓに近接する非選択電極１１ｕに
も成膜材料が付着する現象が生じる。従って、表１に示
すように、デポジションレートが高いものにおいては、
Ｓ／Ｎ比が悪化しており、上述のように電極１１同士の
間に絶縁膜を設ける等して、絶縁破壊を防止してＳ／Ｎ
比の向上を図ることが好ましい。

【００５０】一方、Ｓ／Ｎ比が最も高いものについて
は、非選択電極１１ｕへの微粒子の付着は、ほとんど認
められず、基板１０上に僅かに微粒子の付着が認められ
る程度で、成膜材料のパターニングには全く問題がな
い。しかし、上述のようにデポジションレートが遅くな
ると、微粒子が選択電極１１ｓに付着する前に乾燥して
しまうという問題があるので、基板１０周囲を溶媒雰囲
気にするなどして、微粒子の乾燥を抑制することが好ま
しい。

【００５１】

【発明の効果】本発明の請求項１〜７記載の成膜方法に
よれば、帯電した成膜材料の微粒子と、電位を互いに変
えられた選択電極及び非選択電極との間で、電気的な吸
引や反発を生じることにより、選択電極に選択的に微粒
子化された成膜材料を堆積させることができる。これに
より、基板上に、予め、パターン化された二つ以上の電
極が配置されていれば、成膜材料をパターニングした状
態で成膜させることができる。また、電極を縦横に多数
配列しておき、任意の電極を選択電極とし、残りの電極
を非選択電極とすることで、任意のパターンで成膜を行
うことができる。

【００５２】また、上記成膜方法を用いる本発明の請求
項８記載の有機ＥＬ素子の製造方法によれば、対応する
電極毎に、その色に対応した有機ＥＬ素子を成膜するこ
とが可能となる。また、この際のパターニングの精度
は、有機ＥＬ素子において、透明基板上に形成される透
明電極のパターニングの精度とほぼ等しいものとなる。

【００５３】また、本発明の請求項９記載の成膜装置に
よれば、上記成膜方法により成膜を行うことができ、請
求項１〜８記載の構成と同様の効果を奏することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態例の成膜方法で用いられる
成膜装置の概略を示す図面である。

【図２】上記例の成膜方法を用いた有機ＥＬ素子の製造
方法を説明するための図面である。

【図３】上記例の成膜方法の変形例を説明するための図
面である。

【図４】上記例の成膜方法の他の変形例を説明するため
の図面である。

【図５】上記例の成膜方法の他の変形例を説明するため
の図面である。

【図６】上記例の成膜方法の他の変形例の成膜装置の概
略を示す図面である。

【符号の説明】

１霧化塗布装置２霧化ユニット（微粒子化手段）６イオナイザー（帯電手段）１０基板１１電極１１ｓ選択電極１１ｕ非選択電極２０電圧印加手段（電極変更手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０５Ｂ 33/14 Ｈ０５Ｂ 33/14 Ａ (72)発明者山田裕康東京都八王子市石川町2951番地５カシオ計算機株式会社八王子研究所内Ｆターム(参考） 3K007 AB04 AB18 BA06 CA01 CB01 DA01 DB03 EB00 FA01 4D075 AA02 AA09 BB81X DB14 DC22 EA02 4F034 AA04 BA01 BB16 CA11 5G435 AA04 AA17 BB05 CC09 CC12 KK05 KK10

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】成膜材料を帯電した微粒子状とするとと
もに、基板上に形成された複数の電極のうちの前記成膜
材料を成膜すべき選択電極と成膜しない非選択電極とで
電位を変えることにより、複数の電極のうちの前記選択
電極上に選択的に前記成膜材料を堆積させて薄膜を形成
することを特徴とする成膜方法。
【請求項２】前記選択電極に、帯電した微粒子状の成
膜材料と逆極性の電位を与えることにより、選択電極の
電位と非選択電極の電位とを変えることを特徴とする請
求項１記載の成膜方法。
【請求項３】前記非選択電極に、帯電した微粒子状の
成膜材料と同極性の電位を与えることにより、選択電極
の電位と非選択電極の電位とを変えることを特徴とする
請求項１または２記載の成膜方法。
【請求項４】前記選択電極を接地するとともに、前記
非選択電極を絶縁した状態に浮かせることで、選択電極
の電位と非選択電極の電位とを変えることを特徴とする
請求項１記載の成膜方法。
【請求項５】前記非選択電極を予め帯電する微粒子と
同極性に帯電させておくことを特徴とする請求項４記載
の成膜方法。
【請求項６】前記成膜材料を微粒子化する際に、液状
の成膜材料を霧状化することを特徴とする請求項１〜５
のいずれか一つに記載の成膜方法。
【請求項７】前記成膜材料を微粒子化する際に、成膜
材料を気化することを特徴とする請求項１〜５のいずれ
か一つに記載の成膜方法。
【請求項８】請求項１〜７のいずれか一つの成膜方法
を用いた有機ＥＬ素子の製造方法であって、前記基板が透明基板とされ、前記電極が透明電極とさ
れ、前記成膜材料が有機ＥＬ材料とされ、各発光色の有
機ＥＬ材料を順次対応する前記透明電極上に成膜するに
際し、成膜すべき有機ＥＬ材料の発光色に対応する透明
電極を前記選択電極とするとともに、成膜すべき有機Ｅ
Ｌ材料に対応しない透明電極を前記非選択電極として、
前記成膜方法により選択電極に選択的に有機ＥＬ材料を
成膜することを特徴とする有機ＥＬ素子の製造方法。
【請求項９】請求項１〜７のいずれか一つの成膜方法
もしくは請求項８記載の有機ＥＬ素子の製造方法に用い
られる成膜装置であって、成膜材料を微粒子化する微粒子化手段と、微粒子化され
た成膜材料を帯電させる帯電手段と、前記電極のうちの
成膜すべき選択電極と、成膜しない非選択電極とで電位
を変える電極電位変更手段とを備えたことを特徴とする
成膜装置。