JP2002359074A - エレクトロルミネッセント素子の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、複数の発光層をフォトリソグラフ
ィー法により形成した場合でも、混色等の問題点の生じ
ることの無いＥＬ素子の製造方法を提供することを主目
的とするものである。 【解決手段】上記目的を達成するために、本発明は、電
極層が形成された基体上に、発光色の異なる発光層を複
数回にわたりフォトリソグラフィー法により形成するＥ
Ｌ素子の製造方法において、上記複数の発光層が、それ
ぞれの発光層から得られる光の波長について短波長側か
ら順に形成されることを特徴とするＥＬ素子の製造方法
を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数の発光層がフ
ォトリソグラフィー法によりパターン形成されたエレク
トロルミネッセント（以下ＥＬと略称する場合があ
る。）素子の製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ＥＬ素子は、対向する電極から注入され
た正孔および電子が発光層内で結合し、そのエネルギー
で発光層中の蛍光物質を励起し、蛍光物質に応じた色の
発光を行うものであり、自発光の面状表示素子として注
目されている。その中でも、有機物質を発光材料として
用いた有機薄膜ＥＬディスプレイは、印加電圧が１０Ｖ
弱であっても高輝度な発光が実現するなど発光効率が高
く、単純な素子構造で発光が可能で、特定のパターンを
発光表示させる広告その他低価格の簡易表示ディスプレ
イへの応用が期待されている。

【０００３】このようなＥＬ素子を用いたディスプレイ
の製造にあっては、電極層や有機ＥＬ層のパターニング
が通常なされている。このＥＬ素子のパターニング方法
としては、発光材料をシャドウマスクを介して蒸着する
方法、インクジェットによる塗りわけ方法、紫外線照射
により特定の発光色素を破壊する方法、スクリーン印刷
法等がある。しかしながら、これらの方法では、発光効
率や光の取り出し効率の高さ、製造工程の簡便さや高精
細なパターン形成の全てを実現するＥＬ素子を提供する
ことはできなかった。

【０００４】このような問題点を解決する手段として、
発光層をフォトリソグラフィー法によりパターニングす
ることにより形成するＥＬ素子の製造方法が提案されて
いる。この方法によれば、従来行われてきた蒸着による
パターニング法と比較すると、高精度のアライメント機
構を備えた真空設備等が不要であることから、比較的容
易にかつ安価に製造することができる。一方、インクジ
ェット方式を用いたパターニング法と比較すると、パタ
ーニングを補助する構造物や基体に対する前処理等を行
うことない点で好ましく、さらにインクジェットヘッド
の吐出精度との関係から、本発明の製造方法の方がより
高精細なパターンの形成に対しては好ましい方法である
といえるといった利点を有するものであった。

【０００５】しかしながら、近年においてＥＬ素子はカ
ラー化することが必要とされており、このためには発光
層を複数層形成する必要がある。この際、この複数の発
光層を上記フォトリソグラフィー法により形成した場合
は、製造工程においてこれらの発光層が接触する場合が
あり、この際混色を生じてしまうといった問題が生じる
可能性があった。

【０００６】

【本発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題
点に鑑みてなされたものであり、複数の発光層をフォト
リソグラフィー法により形成した場合でも、混色等の問
題点の生じることの無いＥＬ素子の製造方法を提供する
ことを主目的とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、請求項１に記載するように、電極層が形
成された基体上に、発光色の異なる発光層を複数回にわ
たりフォトリソグラフィー法により形成するＥＬ素子の
製造方法において、上記複数の発光層が、それぞれの発
光層から得られる光の波長について短波長側から順に形
成されることを特徴とするＥＬ素子の製造方法を提供す
る。

【０００８】一般に、エネルギーの高い短波長の発光材
料と、エネルギーの低い長波長の発光材料との２種類の
発光材料が混合した場合、長波長の発光材料からの発光
が主となる。本発明においては、発光する光の波長が短
波長のものから順に形成するようにしているので、後か
ら形成する発光層の発光材料が長波長の発光材料とな
り、後から形成される発光層に先に形成された発光層の
発光材料が混合した場合でも、混入してきた先に形成さ
れた短波長の発光材料はほとんど発光することがなく、
混色等の問題となる可能性を極めて低下させることがで
きる。

【０００９】上記請求項１に記載された発明において
は、請求項２に記載するように、上記発光層が、赤、緑
および青の光を発光する３種類の発光層であることが好
ましい。フルカラーで発光させるためには、通常赤、
緑、および青の３原色で発光させることが好ましいから
である。

【００１０】上記請求項１または請求項２に記載された
発明においては、請求項３に記載するように、上記発光
層が、フォトレジスト溶媒、フォトレジスト現像液、お
よびフォトレジスト剥離液に不溶であって、かつ、フォ
トレジストが上記発光層形成に用いる溶媒に不溶である
ことが好ましい。例えばドライエッチングを用いる方法
や、ドライフィルムを用いる方法等のようにフォトリソ
グラフィー法の種類にもよるが、一般的な湿式のフォト
リソグラフィー法を用いる場合は、このような要件を満
たす発光層およびフォトレジストを用いることが好まし
いからである。

【００１１】上記請求項１から請求項３までのいずれか
の請求項に記載された発明においては、請求項４に記載
するように、上記基体上に、フォトリソグラフィー法を
用いてパターニングしてなるバッファー層を形成する工
程を有することが好ましい。本発明においては、上述し
たように複数の発光層をパターニングする際にフォトリ
ソグラフィー法を用いて形成するものであるが、さらに
バッファー層をフォトリソグラフィー法によりパターニ
ングするようにしてもよい。例えば、発光層が有機高分
子からなるＥＬ素子においては、発光効率の面でバッフ
ァー層と発光層とを組み合わせることが好ましく、この
際両者をフォトリソグラフィー法によりパターニングす
ることにより、安価でかつ高品質なＥＬ素子を製造する
ことができるからである。

【００１２】上記請求項４に記載された発明において
は、請求項５に記載するように、上記バッファー層が、
フォトレジスト溶媒およびフォトレジスト剥離液に不溶
であって、かつ、フォトレジストが上記バッファー層形
成に用いる溶媒に不溶であることが好ましい。上述した
発光層の場合と同様に、フォトリソグラフィー法の種類
にもよるが、全て湿式で行うフォトリソグラフィー法に
おいては、上記要件を満たすことが必要だからである。

【００１３】上記請求項１から請求項５までのいずれか
の請求項に記載された発明においては、請求項６に記載
するように、上記フォトリソグラフィー法を用いたパタ
ーニングが、パターニングされる発光層上にフォトレジ
ストを塗布し、露光し、現像することによりフォトレジ
ストをパターニングした後、ドライエッチングを用いて
フォトレジストが除去された部分の発光層を除去するこ
とによるパターニングであることが好ましい。このよう
に発光層をドライエッチングする方法を用いることによ
り、より高精細なパターンの形成が可能となる。

【００１４】上記請求項６に記載された発明において
は、請求項７に記載するように、上記ドライエッチング
が、反応性イオンエッチングであることが好ましい。反
応性イオンエッチングとすることで、効果的に有機ＥＬ
層の除去が行えるからである。

【００１５】また、上記請求項６に記載された発明にお
いては、請求項８に記載するように、上記ドライエッチ
ングに、酸素単体または酸素を含むガスを用いることが
好ましい。酸素単体または酸素を含むガスを用いること
で、酸化反応によりガラスやＩＴＯに影響を与えること
なく効果的に有機ＥＬ層の除去が行えるからである。

【００１６】さらに、上記請求項６に記載された発明に
おいては、請求項９に記載するように、上記ドライエッ
チングに、大気圧プラズマを用いることが好ましい。大
気圧プラズマを用いることで、真空工程を無くすことが
でき、生産性の高いパターニングが可能となるからであ
る。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明のＥＬ素子の製造方
法について説明する。本発明のＥＬ素子の製造方法は、
電極層が形成された基体上に、発光色の異なる発光層を
複数回にわたりフォトリソグラフィー法により形成する
ＥＬ素子の製造方法において、上記複数の発光層が、そ
れぞれの発光層から得られる光の波長について短波長側
から順に形成されることを特徴とするものである。

【００１８】通常、蛍光性発光材料は、２色以上が混合
した場合、励起エネルギーの高いレベルの励起子からは
低いレベルの励起子へのエネルギーの移動が起こり、最
も低い励起状態からの蛍光が観測される。つまりエネル
ギーの高い短波長の発光成分と、エネルギーの低い長波
長の発光成分とが混在している場合、長波長の発光成分
からの発光が主たる発光となるのである。本発明は、こ
のような発光材料の性質を利用したものであり、短波長
の光を発光する発光層から順に形成することにより、先
の短波長の発光材料により形成された第１の発光層上
に、より長波長の発光材料により形成された第２の発光
層が形成される。したがって、上記第１の発光層がパタ
ーニングされた基体上に第２の発光層を製膜した際に、
第１の発光層のパターニングした端部から発光材料の一
部が溶けだし、第２の発光層と混合したとしても、第１
の発光層における発光材料の励起エネルギーがエネルギ
ー移動し、第２の発光層からの発光のみが観測されるこ
とになり、発光特性の低下を最小限とすることができる
のである。

【００１９】図１は、本発明のＥＬ素子の製造方法の一
例を示すものである。この例においては、まず図１
（ａ）に示すように基体１上にパターニングされた第１
電極層２およびバッファー層３が形成される。このバッ
ファー層に関しては後で詳述する。

【００２０】そして、これらの上に第1発光層形成用塗
料をスピンコート法等を用いて全面に塗布する。この第
1発光層形成用塗料は少なくとも第1色を発光する発光材
料および溶媒と、必要に応じて添加されるドーピング剤
等からなるものである。全面塗布された第1発光層形成
用塗料を乾燥させて硬化させることにより、第1発光層
４が形成される（図1（ａ））。

【００２１】次に、この第1発光層４上に、ポジ型レジ
ストを全面塗布してポジ型レジスト層５を形成し（図1
（ｂ））、第1発光層４を形成する部分が露光しないよ
うに、フォトマスク６を用い紫外線７をパターン照射す
る（図１（ｃ））。そしてポジ型レジスト層５の露光し
た部分をレジスト現像液によって現像し、水洗すること
により、図１（ｄ）に示すように露光部のポジ型レジス
ト層５が除去される。そして発光層現像液により現像す
ることにより、ポジ型レジスト層５で覆われていない部
分の第１発光層４のみ除去され、ポジ型レジスト層５
と、これに被覆された第１発光層４が残る（図１
（ｅ））。なお、この際の発光層の現像は、後述するよ
うにドライエッチングを用いて行うことができる。

【００２２】次に、これらの上に第２発光層形成用塗料
をスピンコート法等を用いて全面に塗布する（図１
（ｆ））。この第２発光層形成用塗料も、上記第１発光
層形成用塗料と同様に、発光材料および溶媒、さらには
必要に応じて添加されるドーピング剤等からなるもので
ある。ただし、第２発光層に用いられる発光材料による
発光が、上記第１発光層に用いられる発光材料による発
光よりも長波長となるように発光材料が選択される。

【００２３】この際、図１（ｆ）から明らかなように、
上記全面に塗布された第２発光層形成用塗料と、第１発
光層４とが接触する部分が生じる。すなわち、上述した
ように基体１上に残る第１発光層４はポジ型レジスト層
５にその表面は覆われているが、発光層現像液により現
像された端部ａは露出された状態となっている。したが
って、この上に上記第２発光層形成用塗料を塗布する
と、この端部ａにおいて第１発光層４と第２発光層形成
用塗料とが接触するのである。この際、第２発光層形成
用塗料は、上述したように溶媒を含むものであるので、
この溶媒と第１発光層に含まれる発光材料との溶解性に
もよるが、第１発光層の発光材料の一部は上記第２発光
層形成用塗料中に溶出する可能性がある。このように第
１発光層の発光材料が第２発光層形成用塗料中に溶出し
た状態で、乾燥させて固化させることにより第２発光層
８を形成すると、第２発光層８は第１発光層中の発光材
料を含むことになる。しかしながら、この例において
は、第１発光層中の発光材料と第２発光層中の発光材料
とを上述したような基準、すなわち、第１発光層の発光
材料が発光する光の方が、第２発光層の発光材料が発光
する光よりも短波長となるように選択されているので、
第２発光層中に第１発光層の発光材料が混入した場合で
あっても、上述した理由により第２発光層中で第１発光
層の発光材料が発光する可能性は少なくすることができ
るのである。

【００２４】次に、図１（ｇ）に示すようにポジ型レジ
スト層５を全面に形成し、図１（ｈ）に示すように第１
および第２発光層を形成する部分をマスクするようにフ
ォトマスク６を配置し、紫外線７により露光する。そし
てレジスト現像液により現像、水洗し、さらに発光層現
像液により現像することにより、図１（ｉ）に示すよう
にポジ型レジスト層５が残存していない部分の第２発光
層８のみ除去され、ポジ型レジスト層５に被覆された部
分のみ残る。なお、この第２発光層８の現像工程におい
ても、後述するドライエッチング法を用いることができ
る。

【００２５】さらに、第１および第２発光層の形成と同
様に、第３発光層形成用塗料をスピンコート法等を用い
て全面に塗布する。この際の第３発光層形成用塗料も、
上記第１および第２発光層形成用塗料と同様に、発光材
料と溶媒、さらには必要に応じて添加されるドーピング
剤とを有するものである。また、この際に用いられる発
光材料は、この第３発光層に用いられる発光材料による
蛍光が、上記第１発光層および上記第２発光層に用いら
れる発光材料による蛍光よりも長波長となるように選択
される。

【００２６】このように第３発光層形成用塗料を塗布し
た際にも、例えば図１（ｊ）に示すように、最初に形成
された第１発光層４の端部ａにおいて第１発光層と、さ
らには第２発光層８の端部ｂおよび端部ｃにおいて第２
発光層と、塗布した第３発光層形成用塗料が接触する。
この際にも同様に、第１発光層中の発光材料および第２
発光層中の発光材料が、第３発光層形成用塗料中の溶媒
に溶解し、第３発光層形成用塗料中に溶出する可能性が
ある。この場合も、上記第３発光層中の発光材料が、第
１発光層中の発光材料および第２発光層中の発光材料よ
りも、発光する蛍光が長波長となるように選択されてい
ることから、上述した理由により、第１発光層の発光材
料および第２発光層中の発光材料が、第３発光層中で発
光する可能性は少なく、混色が生じる恐れを低減するこ
とができる。

【００２７】次いで、上記第３発光層形成用塗料を乾燥
・固化させて第３発光層９を形成した後、ポジ型レジス
ト層５を全面にわたって形成する（図１（ｊ））。そし
て、図１（ｋ）に示すように第１、第２および第３発光
層を形成する部分をマスクするようにフォトマスク６を
配置し、紫外線７で露光する。これをレジスト現像液に
よって現像、水洗し、発光層用現像液を用いて現像（も
しくは、ドライエッチング法により現像）することによ
り、図１（ｌ）に示すようにポジ型レジスト層５により
被覆されていない部分の第３発光層９のみ除去され、他
のポジ型レジスト層５に被覆された部分が残る。

【００２８】そして、レジスト剥離液により剥離処理を
するとレジストが形成された部分から上の層が剥離し、
図１（ｍ）に示すように、第１発光層４（通常は青）、
第２発光層８（通常は緑）、第３発光層９（通常は赤）
といった３色の発光層が剥き出しに形成される。最後に
図１（ｎ）のようにこれらの発光層上に第２電極層１０
を形成すると図の下方にＥＬ発光１１を放つＥＬ素子が
製造できる。

【００２９】以下、上述した例により示される本発明の
ＥＬ素子の製造方法の各構成について詳細に説明する。

【００３０】Ａ．発光層 本発明は、電極層２が形成された基体１上に形成される
複数色の発光層（４、８、および９）の形成順序を発光
する蛍光の低波長順と規定した点に特徴を有するもので
ある。

【００３１】ここで、発光層の種類は複数、すなわち２
色以上であれば特に制限されるものではないが、フルカ
ラーで表示することが可能である点から、少なくとも３
種類、すなわち3色以上であることが好ましく、特に三
原色、すなわち、青、緑、および赤の光を発光する３種
類の発光層が形成されることが好ましい。

【００３２】このような発光層を形成する材料（以下、
発光層形成用材料とする場合がある。）としては、蛍光
を発する発光材料を含み発光するものであれば特に限定
されない。発光層を形成する材料としては、発光機能と
正孔輸送機能や電子輸送機能をかねていることができる
が、特に発光層を形成する材料が、上記フォトレジスト
溶媒、上記フォトレジスト現像液、および上記フォトレ
ジスト剥離液に不溶であることが好ましい。また、この
場合は、発光層をフォトリソグラフィー法によりパター
ニングする際に用いるフォトレジストが、次に形成され
る発光層に用いる溶媒に不溶の材料を用いることが好ま
しい。

【００３３】（発光材料）本発明において用いることが
できる発光材料としては、例えば以下のものが挙げられ
る。

【００３４】１．色素系材料 色素系材料としては、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、トリフェニルアミン誘導
体、オキサジアゾ−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、シロール誘導体、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等を挙げるこ
とができる。

【００３５】２．金属錯体系材料 金属錯体系材料としては、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、ベンゾオキサゾール
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、ユーロピウム錯体等、中
心金属に、Ａｌ、Ｚｎ、Ｂｅ等または、Ｔｂ、Ｅｕ、Ｄ
ｙ等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、キノリン構造等を有する金属錯体等を挙げ
ることができる。

【００３６】３．高分子系材料 高分子系の材料としては、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等、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、金属錯体系発光材料を高分子化したもの等
を挙げることができる。

【００３７】本発明は、このような発光材料を用い、こ
の発光材料が発光する光の波長の短い順に塗布すること
を特徴とする。具体的には、発光材料として赤色の蛍光
を発する発光材料、緑色の蛍光を発する発光材料、さら
には青色の蛍光を発する発光材料が用いられることが好
ましい。フルカラーの画像を発光させるためには、この
三原色を用いることが好ましいからである。そして、こ
のような発光材料を用いた場合は、この発光材料が、短
波長順、すなわち青色、緑色、赤色の順にとなるよう
に、これら発光材料を含有する発光層が塗布・形成され
ることが好ましい。

【００３８】ここで、本発明に用いることができる青色
の蛍光を発光する発光材料としては、ジスチリルベンゼ
ン誘導体、オキサジアゾ−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等を挙げることがで
き、中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、ポリフルオレン誘導体
等が好ましいが特にこれらに限定されるものではない。

【００３９】また、緑色の蛍光を発光する発光材料とし
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
リオレフィン誘導体等挙げられ、中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
体等が好ましいが、特にこれらに限定されるものではな
い。

【００４０】さらには、赤色の蛍光を発光する発光材料
としては、クマリン誘導体、チオフェン還化合物および
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等が挙げ
られ、中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
等が好ましいが、特にこれらに限定されるものではな
い。

【００４１】（ドーピング材料）発光層中に発光効率の
向上、発光波長を変化させる等の目的でドーピング材料
を添加することができる。このドーピング材料としては
例えば、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
フィレン誘導体、スチリル系色素、テトラセン誘導体、
ピラゾリン誘導体、デカシクレン、フェノキサゾン等を
挙げることができる。

【００４２】（発光層塗布用溶媒）本発明において、発
光層は、上述した発光材料、必要に応じて添加されるド
ーピング剤を溶媒に溶解させてなる発光層形成用塗料を
塗布することにより形成される。このような発光層形成
用塗料に用いられる溶媒（以下、発光層塗布用溶媒とす
る場合がある。）は、特に制限されるものではないが、
バッファー層が形成される場合、発光層の製膜の際にバ
ッファー層と発光材料が混合や溶解することを防ぎ、発
光材料本来の発光特性を保つためにバッファー層を溶解
しないことが望ましい。

【００４３】このような観点から、発光層塗布用溶媒は
バッファー層材料に対する溶解度が２５℃、１気圧で
０．００１（ｇ／ｇ溶媒）以下の溶媒を選択することが
好ましく、さらに好ましくは０．０００１（ｇ／ｇ溶
媒）以下の溶媒を選択することが好ましい。

【００４４】さらに発光層塗布用溶媒は、発光層を複数
層塗布する場合、２色目以降の発光層製膜の際に、フォ
トレジスト層と発光材料が混合や溶解することを防ぎ、
さらに、すでにパターニングされている発光層を保護す
るためにフォトレジストを溶解しないことが望ましい。

【００４５】このような観点から、発光層塗布用溶媒は
フォトレジストに対する溶解度が２５℃、１気圧で０．
００１（ｇ／ｇ溶媒）以下の溶媒を選択することが好ま
しく、さらに好ましくは０．０００１（ｇ／ｇ溶媒）以
下の溶媒を選択することが好ましい。

【００４６】例えば、バッファー層が水系やＤＭＦ、Ｄ
ＭＳＯ、アルコール等の極性溶媒に溶解し、フォトレジ
ストが一般的なノボラック系ポジレジストの場合、ベン
ゼン、トルエン、キシレンの各異性体およびそれらの混
合物、メシチレン、テトラリン、ｐ−シメン、クメン、
エチルベンゼン、ジエチルベンゼン、ブチルベンゼン、
クロロベンゼン、ジクロロベンゼンの各異性体およびそ
れらの混合物等をはじめとする芳香族系溶媒、アニソー
ル、フェネトール、ブチルフェニルエーテル、テトラヒ
ドロフラン、２−ブタノン、１，４−ジオキサン、ジエ
チルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ジフェニルエ
ーテル、ジベンジルエーテル、ジグライム等をはじめと
するエーテル系溶媒、ジクロロメタン、１，１−ジクロ
ロエタン、１，２−ジクロロエタン、トリクロロエチレ
ン、テトラクロロエチレン、クロロホルム、四塩化炭
素、１−クロロナフタレン等のクロル系溶媒、シクロヘ
キサノン等が挙げられるが、この他でも条件を満たす溶
媒であれば使用可能であり、２種以上の混合溶媒であっ
ても良い。

【００４７】Ｂ．バッファー層 本発明のＥＬ素子の製造方法においては、上記発光層を
形成する工程の他に、バッファー層を形成する工程を有
するものであってもよい。以下、このバッファー層につ
いて説明する。

【００４８】本発明でいうバッファー層とは、発光層に
電荷の注入が容易に行われるように、陽極と発光層との
間または陰極と発光層との間に設けられ、有機物、特に
有機導電対などを含む層である。例えば、発光層への正
孔注入効率を高めて、電極などの凹凸を平坦化する機能
を有する導電性高分子とすることができる。

【００４９】本発明に用いられるバッファー層は、その
導電性が高い場合、素子のダイオード特性を保ち、クロ
ストークを防ぐためにパターニングされていることが望
ましい。なお、バッファー層の抵抗が高い場合等はパタ
ーニングされていなくても良い場合もあり、またバッフ
ァー層が省ける素子の場合はバッファー層を設けなくて
も良い場合もある。

【００５０】本発明において、バッファー層および発光
層の両者がフォトリソグラフィー法によりパターニング
されて形成される場合は、バッファー層を形成する材料
が、フォトレジスト溶媒および発光層形成に用いる溶媒
に不溶であるものを選択することが好ましく、より好ま
しくはバッファー層を形成する材料が、フォトレジスト
剥離液に不溶である材料を選択した場合である。

【００５１】本発明に用いられるバッファー層を形成す
る材料としては、具体的にはポリアルキルチオフェン誘
導体、ポリアニリン誘導体、トリフェニルアミン等の正
孔輸送性物質の重合体、無機酸化物のゾルゲル膜、トリ
フルオロメタン等の有機物の重合膜、ルイス酸を含む有
機化合物膜等が挙げられるが、上述したような溶解性に
関する条件を満たしていれば特に限定されず、製膜後に
反応、重合あるいは焼成等により上記の条件を満たして
も良い。

【００５２】また、本発明においてバッファー層を形成
する際に用いられる溶媒としては、バッファー材料が分
散または溶解していればよく、特に制限されるものでは
ないが、フルカラーのパターニング等において、複数回
のバッファー層の製膜が必要である場合、フォトレジス
ト材料を溶解しないバッファー層溶媒を用いる必要があ
り、さらに好ましくは発光層を溶解しないバッファー層
溶媒であることが好ましい。本発明に用いることができ
るバッファー層溶媒としては、レジスト材料の溶解度
が、２５℃、１気圧で０．００１（ｇ／ｇ溶媒）以下の
溶媒を選択することが好ましく、さらに好ましくは０．
０００１（ｇ／ｇ溶媒）以下の溶媒を選択することであ
る。またバッファー層溶媒としてさらに好ましくは、発
光材料の溶解度が、２５℃、１気圧で０．００１（ｇ／
ｇ溶媒）以下の溶媒を選択することであり、特に０．０
００１（ｇ／ｇ溶媒）以下の溶媒を選択することが好ま
しい。具体的には、水、メタノール、エタノールをはじ
めとするアルコール類、ジメチルホルムアミド、ジメチ
ルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、Ｎ−メチル−
２−ピロリドン等の溶媒が挙げられるが、この他でも条
件を満たす溶媒であれば使用可能である。また、２種以
上の溶媒を混合して用いても良い。

【００５３】Ｃ．フォトリソグラフィー法 本発明のＥＬ素子の製造方法においては、上述した複数
層の発光層、さらに必要であればバッファー層がフォト
リソグラフィー法により形成される。このフォトリソグ
ラフィー法とは、光照射によりフォトレジスト層の光照
射部の溶解性が変化することを利用して光照射パターン
に応じた任意のパターンを形成する方法である。以下、
このフォトグラフィー法について説明する。

【００５４】（フォトレジスト）本発明において用いる
ことができるフォトレジストは、ポジ型であってもネガ
型であっても特に限定されるものではないが、発光層
（必要であればバッファー層においても適用される。以
下の説明においては発光層とするが、バッファー層もフ
ォトリソグラフィー法で形成される場合は、以下の説明
はバッファー層にも適用されるものとする。）形成に用
いる溶媒に不溶であるものが好ましい。

【００５５】具体的に用いることができるフォトレジス
トとしては、ノボラック樹脂系、ゴム＋ビスアジド系等
を挙げることができる。

【００５６】（フォトレジスト溶媒）本発明において、
上記フォトレジストをコーティングする際に用いられる
フォトレジスト溶媒としては、フォトレジスト製膜の際
に発光層とフォトレジスト材料が混合や溶解することを
防ぎ、本来の発光特性を保つために発光材料等の発光層
形成用材料を溶解しないものを用いることが望ましい。
この点を考慮すると、本発明に用いることができるフォ
トレジスト溶媒としては、発光層形成用材料に対する溶
解度が、２５℃、１気圧で０．００１（ｇ／ｇ溶媒）以
下の溶媒を選択することが好ましく、さらに好ましくは
０．０００１（ｇ／ｇ溶媒）以下の溶媒を選択すること
が好ましい。

【００５７】例えば、バッファー層形成用材料が水系の
溶媒に溶解し、発光層が芳香族系等の無極性有機溶媒に
溶解する場合に用いることができるフォトレジスト溶媒
としては、アセトン、メチルエチルケトンをはじめとす
るケトン類、プロピレングリコールモノエチルエーテル
アセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテル
アセテート、エチレングリコールモノメチルエーテルア
セテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセ
テート、をはじめとするセロソルブアセテート類、プロ
ピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリ
コールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノメ
チルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル
をはじめとするセロソルブ類、メタノール、エタノー
ル、１−ブタノール、２−ブタノール、シクロヘキサノ
ールをはじめとするアルコール類、酢酸エチル、酢酸ブ
チル等のエステル系溶媒、シクロヘキサン、デカリン等
が挙げられるが、この他でも条件を満たす溶媒であれば
使用可能であり、２種以上の混合溶媒であっても良い。

【００５８】（フォトレジスト現像液）また、本発明に
用いることができるフォトレジスト現像液としては、上
記発光層を形成する材料を溶解するものでなければ特に
限定されるものではない。具体的には、一般的に使用さ
れている有機アルカリ系現像液を使用できるが、そのほ
かに、無機アルカリ、またはレジストの現像が可能な水
溶液を使用することができる。レジストの現像を行った
後は水で洗浄するのが望ましい。

【００５９】本発明に用いることができる現像液として
は、発光層形成用材料に対する溶解度が、２５℃、１気
圧で０．００１（ｇ／ｇ現像液）以下の現像液であるこ
とが好ましく、さらに好ましくは０．０００１（ｇ／ｇ
現像液）以下の現像液を選択することである。

【００６０】（フォトレジスト剥離液）さらに、本発明
において用いることができるフォトレジスト剥離液とし
ては、上記発光層を溶解するものではなく、フォトレジ
スト層を溶解することが必要であり、上述したようなフ
ォトレジストの溶媒をそのまま使用することがでる。ま
た、ポジ型レジストを用いた場合はＵＶ露光を行った後
でレジスト現像液として挙げた液を用いて剥離すること
も可能である。

【００６１】さらに、強アルカリ水溶液、ジメチルホル
ムアミド、ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシ
ド、Ｎ−メチル−２−ピロリドン等の溶媒、およびそれ
らの混合物、市販のレジスト剥離液を用いてもよい。レ
ジスト剥離後は、２−プロパノール等でリンスし、さら
に水でリンスしてもよい。

【００６２】（パターニング方法）本発明に用いられる
フォトリソグラフィー法によるパターニングは、具体的
には、ポジ型のフォトレジストを用いた場合、まず発光
層または必要であればバッファー層を全面形成後、その
上に上記フォトレジスト材料を上記フォトレジスト溶媒
に溶解したフォトレジスト溶液を全面塗布して乾燥させ
ることにより、まずフォトレジスト層を形成する。次い
で、このフォトレジスト層に対してパターン露光を行
い、露光部分のフォトレジストを上述したようなレジス
ト現像液で現像する。この現像により、未露光部のフォ
トレジストのみ残す。そして、フォトレジストが被覆さ
れていない部分の発光層を除去することにより、発光層
をパターニングする方法である。

【００６３】なお、上記のような発光層を全面形成する
方法としては、通常の発光層の形成と同様であって特に
制限はないが、蒸着法の他、電着法、材料の溶融液、溶
液または混合液を使用するスピンコーティング法、キャ
スティング法、ディッピング法、バーコート法、ブレー
ドコート法、ロールコート法、グラビアコート法、フレ
キソ印刷法、スプレーコート法等の塗布方法が挙げられ
る。

【００６４】本発明に用いられるフォトリソグラフィー
法においては、上述したフォトレジストのパターニング
の後、フォトレジスト層で被覆されていない部分を発光
層現像液で除去し、発光層をパターニングするようにし
てもよいが、ドライエッチングを用いてフォトレジスト
層で被覆されていない部分の発光層を除去するようにす
ることが好ましい。

【００６５】通常、フォトレジスト層は、発光層よりか
なり厚く成膜されることから、全体的にドライエッチン
グを行うことにより、発光層を除去することができる。

【００６６】この場合、フォトレジスト層の膜厚は、
０．１〜１０μｍの範囲内であることが好ましく、さら
に好ましくは、０．５〜５μｍの範囲内である。このよ
うな膜厚とすることで、フォトレジストのレジスト機能
を保ったまま、加工精度の高いドライエッチングが可能
となる。

【００６７】このようにフォトリソグラフィー法の一部
にドライエッチング法を組み合わせることにより、エッ
チングの端部をよりシャープとすることが可能となるこ
とから、パターンの端部に存在する膜厚不均一領域の幅
をより狭くすることが可能となり、その結果、より高精
細なパターニングが可能となるという効果を奏する。

【００６８】本発明に用いられるドライエッチング法と
しては、ドライエッチングが、反応性イオンエッチング
であることが好ましい。反応性イオンエッチングを用い
ることにより、有機膜が化学的に反応を受け、分子量の
小さい化合物となることにより、気化・蒸発して基体上
から除去することができ、エッチング精度の高い、短時
間の加工が可能となるからである。

【００６９】また、本発明においては、上記ドライエッ
チングに際して、酸素単体または酸素を含むガスを用い
ることが好ましい。酸素単体または酸素を含むガスを用
いることで有機膜の酸化反応による分解除去が可能であ
り、基体上から不要な有機物を除去することができ、エ
ッチング精度の高い、短時間の加工が可能である。ま
た、この条件では、通常用いられるＩＴＯ等の酸化物透
明導電膜をエッチングすることがないので、電極特性を
損なうことなく、電極表面を浄化することができる点に
おいても効果的である。

【００７０】さらに、本発明においては上記ドライエッ
チングに、大気圧プラズマを用いることが好ましい。大
気圧プラズマを用いることで、通常真空装置が必要であ
るドライエッチングが大気圧下で行なうことができ、処
理時間の短縮、およびコストの低減が可能である。この
場合、エッチングはプラズマ化した大気中の酸素によっ
て有機物が酸化分解することを利用することとできる
が、ガスの置換および循環によって反応雰囲気のガス組
成を任意に調整してもよい。

【００７１】Ｄ．その他 最後に、本発明のＥＬ素子の製造方法におけるその他の
構成について説明する。

【００７２】（基体）本発明に用いることができる基体
としては、特に限定されるものではなく、通常ＥＬ素子
において用いられているガラス等の基体であれば用いる
ことができる。

【００７３】（電極層）本発明においては、上記基体上
に第1電極層が形成され、また上述した発光層上には第2
電極層が形成される。このような電極層としては、通常
ＥＬ素子に用いられるものであれば特に限定されるもの
ではない。

【００７４】これらの電極層は、陽極と陰極からなり、
陽極と陰極のどちらか一方が、透明または、半透明であ
り、陽極としては、正孔が注入し易いように仕事関数の
大きい導電性材料が好ましい。また、複数の材料を混合
させてもよい。いずれの電極層も、抵抗はできるだけ小
さいものが好ましく、一般には、金属材料が用いられる
が、有機物あるいは無機化合物を用いてもよい。

【００７５】好ましい陽極材料としては、例えば、ＩＴ
Ｏ、酸化イソジウム、金が挙げられる。好ましい陰極材
料としては、例えばマグネシウム合金（ＭｇＡｇ他）、
アルミニウム合金（ＡｌＬｉ、ＡｌＣａ、ＡｌＭｇ
他）、金属カルシウムおよび仕事関数の小さい金属が挙
げられる。

【００７６】（電荷注入層）本発明のＥＬ素子の製造方
法において製造されるＥＬ素子には、他に電荷注入層が
形成されていてもよい。この電荷注入層には正孔注入層
および／または電子注入層が含まれる。これらは、例え
ば特開平１１−４０１１号公報に記載のもののように、
ＥＬ素子に一般に用いられるものであれば特に限定され
ない。

【００７７】（絶縁層）本発明のＥＬ素子において、基
体上に形成されている第１電極層のパターニングしたエ
ッジ部分および素子の非発光部分を覆い、発光に不要な
部分での短絡を防ぐために、絶縁層を発光部分が開口と
なるように予め設けておいても良い。このようにするこ
とで、素子の短絡等による欠陥を低減し、長寿命で安定
発光する素子が得られる。

【００７８】このような絶縁層は、通常知られている通
り、例えば、ＵＶ硬化性の樹脂材料等を用いて１μｍ程
度の膜厚でパターン形成することができるが、本発明に
おいて、ドライエッチングで有機ＥＬ層をパターニング
する場合、絶縁層はドライエッチング耐性があることが
望ましく、耐性が小さい場合は、１μｍ以上、例えば、
１．５〜１０μｍの膜厚で形成し、ドライエッチングで
欠損しないようにすることが好ましく、さらに好ましく
は２〜５μｍの膜厚で形成することである。

【００７９】なお、本発明は、上記実施形態に限定され
るものではない。上記実施形態は例示であり、本発明の
特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一
な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかな
るものであっても本発明の技術的範囲に包含される。

【００８０】

【実施例】以下に実施例を示し、本発明をさらに説明す
る。

【００８１】［実施例］ （バッファー層の製膜）６インチ□、板厚１．１ｍｍの
パターニングされたＩＴＯ基体を洗浄し、基体および第
１電極層とした。バッファー層塗布液（バイエル製Ｂａ
ｙｔｒｏｎＰ、以下の化学式（１）に示す。）を０．５
ｍｌとり、基体の中心部に滴下して、スピンコーティン
グを行った。２５００ｒｐｍで２０秒間保持して層形成
した。この結果、膜厚は８００オングストロームとなっ
た。

【００８２】

【化１】 ポジ型フォトレジスト液（東京応化社製、ＯＦＰＲ−８
００）を２ｍｌとり、上記基体の中心部に滴下して、ス
ピンコーティングを行った。５００ｒｐｍで１０秒間保
持し、その後、２０００ｒｐｍで２０秒間保持して層形
成した。この結果、膜厚は約１μｍとなった。８０℃で
３０分間プリベークを行った。その後、アライメント露
光機に露光マスクと共にセットし、バッファー層を除去
したい部分に紫外線露光した。レジスト現像液（東京応
化社製、ＮＭＤ−３）で２０秒間現像後、水洗し、露光
部のフォトレジストおよび、バッファー層を除去した。
１２０℃で３０分間ポストベークした後、アセトンでフ
ォトレジストを全て除去し、アセトンに不溶のバッファ
ー層を任意のパターンに形成した。

【００８３】（発光層の製膜）第１発光層として、バッ
ファー層がパターニングされた基体上に青色発光材料の
ポリビニルカルバゾール（以下の化学式（２）に示
す。）の２ｗｔ％トルエン溶液を、を２ｍｌとり、基体
の中心部に滴下して、スピンコーティングを行った。２
０００ｒｐｍで１０秒間保持して層形成した。この結
果、膜厚は８００オングストロームとなった。

【００８４】

【化２】 ポジ型フォトレジスト液（東京応化社製、ＯＦＰＲ−８
００）を２ｍｌとり、基体の中心部に滴下して、スピン
コーティングを行った。５００ｒｐｍで１０秒間保持
し、その後、２０００ｒｐｍで２０秒間保持して層形成
した。この結果、膜厚は約１μｍとなった。８０℃で３
０分間プリベークを行なった。その後、アライメント露
光機に露光マスクと共にセットし、第１発光層の発光部
分以外の発光層を除去したい部分に紫外線露光した。レ
ジスト現像液（東京応化社製、ＮＭＤ−３）で２０秒間
現像後、水洗し、露光部のフォトレジストを除去した。
１２０℃で３０分間ポストベークした後、超音波浴中に
おいてトルエンでフォトレジストが除去された部分の発
光層を除去し、第１発光層がフォトレジストで保護され
た基体を得た。

【００８５】第２発光層としてオレンジ色発光材料のポ
リパラフェニレンビニレン誘導体発光高分子ＭＥＨ−Ｐ
ＰＶ（以下の化学式（３）に示す。）の１ｗｔ％トルエ
ン溶液を２ｍｌとり、基体の中心部に滴下して、スピン
コーティングを行った。２０００ｒｐｍで１０秒間保持
して層形成した。この結果、膜厚は８００オングストロ
ームとなった。アセトンでフォトレジストを剥離するこ
とで、パターニングされた第１発光層の上部に形成され
たフォトレジストとともに、第２の発光層を剥離し、パ
ターニングされた第１発光層を露出させた。

【００８６】

【化３】 ポジ型フォトレジスト液（東京応化社製、ＯＦＰＲ−８
００）を２ｍｌとり、基体の中心部に滴下して、スピン
コーティングを行った。５００ｒｐｍで１０秒間保持
し、その後、２０００ｒｐｍで２０秒間保持して層形成
した。この結果、膜厚は約１μｍとなった。８０℃で３
０分間プリベークを行った。その後、アライメント露光
機に露光マスクと共にセットし、第１発光層と第２発光
層の発光部分以外の、発光層を除去したい領域に紫外線
を露光した。レジスト現像液（東京応化社製、ＮＭＤ−
３）で２０秒間現像後、水洗し、露光部のフォトレジス
トを除去した。１２０℃で３０分間ポストベークした
後、超音波浴中においてトルエンでフォトレジストが除
去された部分の発光層を除去し、第１および第２発光層
がフォトレジストで保護された基体を得た。

【００８７】その後、アセトンでフォトレジストをすべ
て除去し、パターニングされた発光層を露出させた。

【００８８】１００℃で１時間乾燥した後、次いで、得
られた基体上に、第２電極層（上部電極）としてＣａを
５００オングストロームの厚みで蒸着し、さらに保護層
としてＡｇを２５００オングストロームの厚みで蒸着
し、ＥＬ素子を作製した。

【００８９】（ＥＬ素子の発光特性の評価）ＩＴＯ電極
側を正極、Ａｇ電極側を負極に接続し、ソースメーター
により、直流電流を印加した。２０Ｖ印加時に第１発光
層からポリビニルカルバゾール由来の４３０ｎｍ付近を
ピーク波長とする発光が認められ、１０Ｖ印加時に第２
発光層からＭＥＨ−ＰＰＶ由来の５９０ｎｍ付近をピー
クとする発光が認められた。

【００９０】この際、第２発光層には第１発光層の端部
からポリビニルカルバゾールが一部流出し、第２の発光
層の発光部でＭＥＨ−ＰＰＶと混合していると予想され
るが、ポリビニルカルバゾール由来の発光は認められな
かった。

【００９１】［比較例］第１発光層をＭＥＨ−ＰＰＶ、
第２発光層をポリビニルカルバゾールとした以外は、実
施例と同様に素子作製を行った。

【００９２】ＩＴＯ電極側を正極、Ａｇ電極側を負極に
接続し、ソースメーターにより、直流電流を印加した。
１０Ｖ印加時に第１発光層からＭＥＨ−ＰＰＶ由来の５
９０ｎｍ付近をピーク波長とする発光が認められ、１０
Ｖ印加時に第２発光層からポリビニルカルバゾールおよ
びＭＥＨ−ＰＰＶ由来の４３０ｎｍおよび５９０ｎｍ付
近に２つのピークを持つ発光が認められた。

【００９３】第２発光層の塗布時に、すでにパターニン
グの終わっている第１発光層の端部からＭＥＨ−ＰＰＶ
が流出し、第２の発光層の発光部でポリビニルカルバゾ
ールと混色を起こしたことが原因であった。

【００９４】

【発明の効果】本発明によれば、発光層を発光する光の
波長が短波長のものから順に形成するようにしているの
で、後から形成する発光層の発光材料が、先に形成され
た発光層の発光材料より長波長の蛍光を発光する発光材
料となる。一般に、エネルギーの高い短波長の発光材料
と、エネルギーの低い長波長の発光材料との２種類の発
光材料が混合した場合、長波長の発光材料からの発光が
主となる。したがって、本発明においては、後から形成
される発光層に先に形成された発光材料が混合した場合
でも、混入してきた先に形成された短波長の発光材料は
ほとんど発光することがない。よって、本発明の製造方
法によれば、発光層における混色等の問題が無い高品質
のＥＬ素子を製造することができるという効果を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のＥＬ素子の製造方法の一例を示すもの
であり、３色の発光層のパターニングを行い、フルカラ
ー表示のＥＬ素子を製造する手順を示す工程図である。

【符号の説明】

１ … 基体 ２ … 第１電極層 ３ … バッファー層 ４ … 第1発光層 ５ … ポジ型フォトレジスト層 ８ … 第2発光層 ９ … 第3発光層

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電極層が形成された基体上に、発光色の
   異なる発光層を複数回にわたりフォトリソグラフィー法
   により形成するエレクトロルミネッセント素子の製造方
   法において、 前記複数の発光層が、それぞれの発光層から得られる光
   の波長について短波長側から順に形成されることを特徴
   とするエレクトロルミネッセント素子の製造方法。
2. 【請求項２】 前記発光層が、赤、緑および青の光を発
   光する３種類の発光層であることを特徴とする請求項１
   に記載のエレクトロルミネッセント素子の製造方法。
3. 【請求項３】 前記発光層が、フォトレジスト溶媒、フ
   ォトレジスト現像液、およびフォトレジスト剥離液に不
   溶であって、かつ、フォトレジストが前記発光層形成に
   用いる溶媒に不溶であることを特徴とする請求項１また
   は請求項２に記載のエレクトロルミネッセント素子の製
   造方法。
4. 【請求項４】 前記基体上に、フォトリソグラフィー法
   を用いてパターニングしてなるバッファー層を形成する
   工程を有することを特徴とする請求項１から請求項３ま
   でのいずれかの請求項に記載のエレクトロルミネッセン
   ト素子の製造方法。
5. 【請求項５】 前記バッファー層が、フォトレジスト溶
   媒およびフォトレジスト剥離液に不溶であって、かつ、
   フォトレジストが前記バッファー層形成に用いる溶媒に
   不溶であることを特徴とする請求項４に記載のエレクト
   ロルミネッセント素子の製造方法。
6. 【請求項６】 前記フォトリソグラフィー法を用いたパ
   ターニングが、パターニングされる発光層上にフォトレ
   ジストを塗布し、露光し、現像することによりフォトレ
   ジストをパターニングした後、ドライエッチングを用い
   てフォトレジストが除去された部分の発光層を除去する
   ことによるパターニングであることを特徴とする請求項
   １から請求項５までのいずれかの請求項に記載のエレク
   トロルミネッセント素子の製造方法。
7. 【請求項７】 前記ドライエッチングが、反応性イオン
   エッチングであることを特徴とする請求項６に記載のエ
   レクトロルミネッセント素子の製造方法。
8. 【請求項８】 前記ドライエッチングに、酸素単体また
   は酸素を含むガスを用いることを特徴とする請求項６に
   記載のエレクトロルミネッセント素子の製造方法。
9. 【請求項９】 前記ドライエッチングに、大気圧プラズ
   マを用いることを特徴とする請求項６記載のエレクトロ
   ルミネッセント素子の製造方法。