JP2003077678A

JP2003077678A - 有機ｅｌ素子及びその製造方法

Info

Publication number: JP2003077678A
Application number: JP2001263989A
Authority: JP
Inventors: Yoshiyuki Ukishima; 禎之浮島; Masahiro Ito; 正博伊藤; Ketsuki Ri; 傑煕李; Yuji Ichinohe; 裕司一戸; Takashi Komatsu; 孝小松
Original assignee: Ulvac Inc
Current assignee: Ulvac Inc
Priority date: 2001-08-31
Filing date: 2001-08-31
Publication date: 2003-03-14
Anticipated expiration: 2021-08-31
Also published as: JP4598326B2

Abstract

(57)【要約】【課題】少ない工程で膜質の高い隔壁を形成しうる有機
ＥＬ素子の製造技術を提供する。【解決手段】本発明の有機ＥＬ素子は、所定の陰極を隔
てるための隔壁１６を有し、この隔壁１６は、蒸着重合
によるフッ素含有ポリイミド膜からなる。ポリイミド膜
中には、フッ素が２０〜４０重量％含まれる。蒸着重合
の原料モノマーとしては、フッ素を含む置換基を有する
モノマーを用いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、有機ＥＬ素子の製
造技術に関するものであり、特に蒸着重合を利用した隔
壁の形成に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、インクジェット法を用いて有機Ｅ
Ｌパネルを製造する方法が提案されている。従来、イン
クジェット法を用いて有機ＥＬパネルの製造する際に
は、ノズルから吐き出したインクを精度よく基板上へ成
膜するため、図５（ａ）に示すように、ＩＴＯ電極１０
２、ＳiＯ₂膜１０３がパターニングされたガラス基板１
０１上へ厚さ１〜２μｍのポリイミドからなる隔壁１０
４を形成するようにしている。

【０００３】そして、この基板１００に対し、図５
（ｂ）に示すように、ＩＴＯ電極１０２に対して親イン
ク性を持たせるためのＯ₂プラズマ処理と、図５（ｃ）
に示すように、隔壁１０４表面に撥インク性を持たせる
ためのＣＦ系（例えばＣＦ₄₎プラズマ処理を連続で行う
方法が提案されている（例えば、Ｍ＆ＢＥ分科会主催第
９回講習会資料、ｐ．６３，２００１）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の方法の場合、隔壁１０４を形成した後にＩＴ
Ｏ電極１０２表面に対して親インク性処理を行うととも
に、隔壁１０４表面に対しては撥インク性処理を行わな
ければならず、２回の連続した表面処理が必要になり工
程が複雑になるという問題がある。

【０００５】しかも、これらの処理は、相反する機能を
付与するものであるため、隔壁１０４のポリイミド表面
の撥インク性を持たせるためＣＦ系プラズマ処理を施し
た後では、Ｏ₂プラズマ処理をして親インク性を施した
ＩＴＯ電極１０２表面も撥インク、撥水性になってしま
う。

【０００６】このため、従来技術では、ＩＴＯ電極１０
２表面におけるインクの濡れ性が悪く、均一な厚さの膜
を形成することが困難となり、膜の密着強度も落ちてし
まうという課題があった。

【０００７】本発明は、このような従来の技術の課題を
解決するためになされたもので、少ない工程で膜質の高
い隔壁を形成しうる有機ＥＬ素子の製造技術を提供する
ことを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
になされた請求項１記載の発明は、所定の陰極を隔てる
ための隔壁を有する有機ＥＬ素子であって、前記隔壁
が、蒸着重合によるフッ素含有高分子膜を有することを
特徴とする。

【０００９】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明において、前記フッ素含有高分子膜が、ポリイミド膜
であることを特徴とする。

【００１０】請求項３記載の発明は、請求項１又は２の
いずれか１項記載の発明において、前記高分子膜中のフ
ッ素の含有量が、２０〜４０重量％であることを特徴と
する。

【００１１】請求項４記載の発明は、請求項１乃至３の
いずれか１項記載の有機ＥＬ素子の製造法であって、前
記フッ素含有高分子膜を形成する際に、原料モノマーと
して、フッ素を含む置換基を有するモノマーを用いるこ
とを特徴とする。

【００１２】本発明においては、所定の陰極を隔てるた
めの隔壁が、蒸着重合によるフッ素含有高分子膜を有
し、この高分子膜は撥インク性及び撥水性を有している
ことから、従来技術のようなＣＦ₄を用いたポリイミド
プラズマ処理を施す必要がなくなる。

【００１３】その結果、本発明によれば、陰極表面上に
おけるインクの濡れ性を向上させることができ、これに
よりインクジェット法によって均一で密着強度の大きい
膜を形成することが可能になる。

【００１４】また、本発明によれば、ＣＦ₄を用いたポ
リイミドプラズマ処理を施す必要がなくなるため、製造
工程を短縮することができるというメリットもある。

【００１５】本発明においては、フッ素含有高分子膜
が、ポリイミド膜である場合には、モノマーの蒸発特性
及び反応性の絶縁性の点で有利である。

【００１６】また、高分子膜中のフッ素の含有量が２０
〜４０重量％となるように構成すれば、インクジェット
用のインクに対して十分な撥水（インク）性を有すると
ともに、例えば、ＳiＯ₂からなる絶縁層に対して密着性
の良好なパターン形成を行うことが可能になる。

【００１７】本発明にあっては、蒸着重合の原料モノマ
ーとして、フッ素を含む置換基を有するモノマーを用い
れば、インクジェット用のインクに対して十分な撥水性
を有する隔壁を形成することができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施の形
態を図面を参照して詳細に説明する。

【００１９】図１は、本発明の有機ＥＬ素子の隔壁を形
成するための成膜装置の一例の概略構成を示すものであ
る。図１に示すように、この成膜装置１は、マルチチャ
ンバー方式の枚葉式の装置であり、図示しない搬送ロボ
ットが組み込まれているコア室２の周囲に、Ｓｉウェハ
ー等の基板１０の出し入れを行うための仕込み取出室３
と、蒸着重合を行うための蒸着重合室４と、加熱処理を
行う加熱処理室５と、エッチングを行うＩＣＰドライエ
ッチング室６とが配置され、これらはすべて図示しない
ゲートバルブを介して連結されている。

【００２０】また、これらコア室２、仕込み取出室３、
蒸着重合室４、加熱処理室５、ＩＣＰドライエッチング
室６は、図示しない真空ポンプ等を有する真空排気系に
連結されている。さらに、基板１０は、コア室２内に配
置されるロボットによって仕込み取出室３と蒸着重合室
４、加熱処理室５、ＩＣＰドライエッチング室６との間
を自由に搬送できるようになっている。

【００２１】図２は、図１に示す成膜装置１の蒸着重合
室４の概略構成を示すものである。図２に示すように、
蒸着重合室４の上方には、２種類の原料モノマーＡ、Ｂ
の蒸発源４０Ａ、４０Ｂが導入管４１Ａ、４１Ｂを介し
て接続されている。

【００２２】各蒸発源４０Ａ、４０Ｂのハウジング４２
Ａ、４２Ｂには、それぞれ蒸発用容器４３Ａ、４３Ｂが
設けられる。そして、蒸発用容器４３Ａ、４３Ｂの内部
には、所定量のフッ素を含有する芳香族ポリイミド膜を
形成するための原料モノマーＡ、Ｂとして、フッ素を含
む置換基を有するジアミンモノマーと酸成分（無水物）
モノマーがそれぞれ注入されている。

【００２３】本発明の場合、フッ素を含む置換基を有す
るジアミンモノマーとしては、例えば、2,2′-ビス(ト
リフルオロメチル)-4,4′-ジアミノビフェニル(ＴＦＤ
Ｂ)、テトラフルオロ-ｍ-フェニレンジアミン(４ＦＭＰ
Ｄ）等を用いることができる。これらのうちでも、ＴＦ
ＤＢは、蒸発特性の点から特に好ましいものである。

【００２４】一方、フッ素を含む置換基を有する酸成分
モノマーとしては、1,4-ジフルオロ-2,3,5,6-ベンゼン
テトラカルボン酸二無水物(Ｐ２ＦＤＡ)、2,2′-ビス
(3,4-ジカルボキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン二
無水物(６ＦＤＡ)等の酸二無水物を用いることができ
る。これらのうちでも、６ＦＤＡは、蒸発特性の点から
特に好ましいものである。

【００２５】また、本発明においては、高分子膜中のフ
ッ素の含有量が、２０〜４０重量％であることが好まし
い。

【００２６】高分子膜中のフッ素の含有量が、２０重量
％より少ないと、インクジェット用のインクに対する十
分な撥水性を発現することができず、４０重量％より多
いと、ＳiＯ₂に対する高分子膜の密着性が悪くなり、パ
ターン形成の際に隔壁が剥離してしまうという不都合が
ある。

【００２７】なお、ジアミンモノマー又は酸成分モノマ
ーのいずれかにフッ素を含有しないモノマーを用いても
よい。

【００２８】このようなモノマーとしては、例えば、ジ
アミンモノマーであるピロメリット酸ニ無水物（ＰＭＤ
Ａ）や、酸成分モノマーである4,4′-ジアミノジフェニ
ルエーテル（ＤＤＥ）等があげられる。

【００２９】各蒸発用容器４３Ａ、４３Ｂの近傍には、
各原料モノマーＡ、Ｂを加熱するためのヒーター４４
Ａ、４４Ｂが設けられている。

【００３０】一方、各導入管４１Ａ、４１Ｂの周囲には
ヒーター４９が巻き付けられ、これによって原料モノマ
ーＡ、Ｂの温度を制御できるように構成されている。ま
た、各導入管４１Ａ、４１Ｂの途中には、各原料モノマ
ーＡ、Ｂの供給量を調整するためのバルブ４５Ａ、４５
Ｂが設けられ、これらを開閉することにより、蒸着重合
膜の形成時に膜厚を制御できるようになっている。

【００３１】図２に示すように、蒸着重合室４内の下部
には加熱用のホットプレート４６が設けられ、このホッ
トプレート４６上に基板１０が支持される。そして、蒸
着重合室４の上部には、下方に向って広がるように形成
された混合槽４７が設けられている。この混合槽４７の
内壁には、原料モノマーＡ、Ｂの蒸気を加熱するための
ヒーター４８が設けられている。

【００３２】図３（ａ）〜（ｄ）及び図４（ｅ）〜
（ｇ）は、本発明に係る有機ＥＬ素子の製造方法の一例
を示す工程図である。

【００３３】まず、図３（ａ）に示すように、本発明に
おいては、ガラス基板１１上に、アノード電極であるＩ
ＴＯ電極１２と、ＳiＯ₂膜による絶縁層１３のパターン
が形成された基板１０を用意する。

【００３４】そして、この基板１０を、図１の成膜装置
１の仕込み取出室３から蒸着重合室４内に搬入し、以下
に説明する蒸着重合法により、図３（ｂ）に示すよう
に、基板１０上にフッ素化ポリイミド膜１４を形成す
る。

【００３５】この場合、まず、各バルブ４５Ａ、４５Ｂ
を閉じた状態で蒸着重合室４内の圧力を３×１０^-3Ｐａ
程度の高真空に設定し、ヒーター４４Ａ、４４Ｂによっ
て各原料モノマーＡ、Ｂを所定の温度に加熱する。

【００３６】そして、各原料モノマーＡ、Ｂが所定の温
度に達して所要の蒸発量が得られた後に、各バルブ４５
Ａ、４５Ｂを開き、所定の蒸発速度で各原料モノマー
Ａ、Ｂを上方から基板１０上に蒸着、堆積させ、ポリア
ミド酸膜を形成した後に各バルブ４５Ａ、４５Ｂを閉じ
る。この場合、原料モノマーＡ、Ｂの蒸発速度は、化学
量論比で１：１となるように制御する。また、ホットプ
レート４６によって基板１０の温度を所定の温度に制御
する。

【００３７】その後、基板１０を加熱処理室５内に搬入
し、基板１０上のポリアミド酸膜に対し、ホットプレー
ト５０を用いて所定の加熱処理を行う。

【００３８】この場合、加熱条件は、昇温速度５℃／ｍ
ｉｎで３００℃程度まで加熱し、その状態を３０分間程
度保持するようにする。また、この加熱処理は例えば真
空中で行う。

【００３９】その後、図３（ｃ）に示すように、フォト
レジスト工程により、フッ素化ポリイミド膜１４上にレ
ジストパターン１５を形成する。

【００４０】そして、基板１０をＩＣＰドライエッチン
グ室６内にセットし、例えばＯ₂ガスを用い、プラズマ
エッチングによってポリイミド膜１４上のレジストパタ
ーン１５を除去するとともに、ＩＴＯ電極１２の表面に
対して親インク処理を行う。

【００４１】これにより、図３（ｄ）に示すように、後
述する陰極を隔てるための隔壁１６が形成される。

【００４２】さらに、例えばスピンコート法により、隔
壁間のＩＴＯ電極１２上ホール注入材料（例えば、ポリ
テトラヒドロチオフェニルフェニレン等）を乾燥後の厚
さが５０〜２００ｎｍとなるように塗布する。

【００４３】そして、基板１０を加熱処理室５内に搬入
し、ホットプレート５０を用いて２００℃程度の加熱を
行う。

【００４４】これにより、図４（ｅ）に示すように、Ｉ
ＴＯ電極１２上にポリフェニレンビニレンからなるホー
ル層１７が形成される。

【００４５】その後、インクジェット法により、順次、
Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各発光材料（例えば、
Ｒ：シアノポリフェニレンビニレン、Ｇ：ポリフェニレ
ンビニレン、Ｂ：ポリフェニレンビニレン及びポリアル
キルフェニレン等）をホール層１７上に吐出する。

【００４６】これにより、図４（ｆ）に示すように、各
隔壁１６の間に各色の発光層１８Ｒ、１８Ｇ、１８Ｂが
形成される。

【００４７】そして、基板１０を真空蒸着室（図示せ
ず）に搬入し、蒸着材料として例えばＭｇとＡｇを用
い、共蒸着法により（例えば、Ｍｇ：Ａｇ＝１０：
１）、陰極の成膜を行う。

【００４８】これにより、図４（ｇ）に示すように、隔
壁１６及び各発光層１８Ｒ、１８Ｇ、１８Ｂ上にＭｇＡ
ｇからなる陰極１９が形成された基板２０を得る。

【００４９】なお、陰極１９は、ＡｌＬｉ、Ｌｉ／Ａｌ
等の材料からなる積層膜により形成することもできる。

【００５０】以上述べたように本実施の形態において
は、隔壁１６が、蒸着重合によるフッ素化ポリイミド膜
１４からなり、このポリイミド膜１４はインクジェット
用インクに対する撥水性を有していることから、従来技
術のようなＣＦ₄を用いたポリイミドプラズマ処理を施
す必要がなく、また、エッチングでＩＴＯ電極１２表面
の改質（親インク性）が行われる。

【００５１】その結果、本実施の形態によれば、ＩＴＯ
電極１２表面におけるインクの濡れ性を向上させること
ができ、これによりインクジェット法によって均一で密
着強度の大きい膜を形成することが可能になる。

【００５２】また、本発明によれば、撥水性を持たせる
ための上記ポリイミド膜１４上のＣＦ₄プラズマ処理を
施す必要がなくなるため、製造工程を短縮することがで
き、かつ、親インク性の改質を行うＯ₂プラズマ処理を
施す必要もなくなるので、さらに製造工程を短縮するこ
とができる。

【００５３】また、ポリイミド膜１４中のフッ素の含有
量が２０〜４０重量％となるように構成すれば、インク
ジェット用のインクに対して十分な撥インク性を有する
とともに、例えば、ＳiＯ₂からなる絶縁層に対して密着
性の良好なパターン形成を行うことができる。

【００５４】本実施の形態にあっては、蒸着重合の原料
モノマーとして、フッ素を含む置換基を有するモノマー
を用いることにより、インクジェット用のインクに対し
て十分な撥水性を有する隔壁１６を形成することができ
る。

【００５５】なお、本発明は、隔壁１６の高分子膜の材
料としてポリイミドを用いた場合のみならず、ポリ尿
素、ポリアミドを用いた場合にも適用しうるものである
が、ポリイミドを用いた場合に最も有効なものである。

【００５６】

【実施例】以下、本発明の実施例を比較例とともに詳細
に説明する。

【００５７】＜実施例１＞まず、上述のガラス基板１１
上へＩＴＯ電極１２とＳiＯ₂膜１３がパターニングされ
た基板（図３（ａ）参照）を用意した。

【００５８】次いで、図１に示す成膜装置１を用い、蒸
着重合室４において基板１０上にフッ素化ポリイミド膜
１４を形成した。

【００５９】この場合、フッ素を含む置換基を有するジ
アミンモノマー及び酸成分モノマーとして、ＴＦＤＢと
６ＦＤＡを用い、蒸発源４０Ａ、４０Ｂにおいて蒸発さ
せた各原料モノマーＡ、Ｂの蒸気を蒸着重合室４に導入
して、静電チャック４６によって保持された基板１０上
へポリイミドの前駆体であるポリアミド酸の膜を厚さ２
μｍ形成した。

【００６０】成膜終了後、基板１０を加熱処理室５へ搬
送して、温度３００℃、３０分の過熱処理を行いイミド
化反応を完結させた（図３（ｂ）参照）。

【００６１】その後、基板１０を取り出し、通常のレジ
ストパターニング法によりポリイミド膜１４上にレジス
トパターン１５を形成した（図３（ｃ）参照）。

【００６２】この基板１０をＩＣＰドライエッチング室
６にセットして、Ｏ₂ガスによりポリイミド膜１４をエ
ッチングするとともにレジストパターン１５を除去した
（図３（ｄ）参照）。

【００６３】なお、レジストパターン１５とポリイミド
膜１４のＯ₂プラズマエッチングにおける選択比を測定
したところ、ほぼ１：１であることが確認された。その
ため、本発明においては、レジストパターン１５の膜厚
は、ポリイミド膜１４の膜厚と同等となるように設定す
ることが望ましい。

【００６４】ここで、エッチングが終了したポリイミド
膜１４を電子顕微鏡で観察したところ、良好な形状、密
着性を保っており、隔壁１６としての機能を十分に備え
た膜であることが確認された。本実施例の場合、ポリイ
ミド膜１４のフッ素含有率は３５重量％であった。

【００６５】また、フッ素化ポリイミド膜１４表面の撥
インク性の評価として、水に対する接触角を測定した。

【００６６】その結果、接触角は９０°であり、本実施
例のポリイミド膜１４は、撥水性（撥インク性）に優れ
た膜であることが確認された。

【００６７】一方、ＩＴＯ電極１２表面の親インク性の
評価としては、ガラス基板上にＩＴＯ膜及び上述のフッ
素化ポリイミド膜が全面成膜された基板のフッ素化ポリ
イミド膜をエッチングした後、この基板におけるＩＴＯ
膜表面の水に対する接触角を測定した。

【００６８】この場合、エッチング条件は、ＲＦパワー
で５００Ｗ、反応ガス(Ｏ₂）の導入量は３０ｓｃｃｍ、
圧力は０．６７Ｐａ、エッチング時間は２分とした。

【００６９】その結果、ＩＴＯ表面の水に対する接触角
は５°となり、親水性（親インク性）に優れた膜である
ことが確認された。

【００７０】この基板に対してインクジェット用のイン
クを吹き付けてインクの塗れを観察した。その結果、Ｉ
ＴＯ膜上にのみ薄膜が形成される一方でフッ素化ポリイ
ミド膜上には薄膜が形成されず、本発明によるフッ素化
ポリイミドからなる隔壁がインクジェット用インクに対
する隔壁として有用であることが確認された。

【００７１】＜実施例２＞フッ素を含む置換基を有する
ジアミンモノマーとして、2,2′-ビス(トリフルオロメ
チル)-4,4′-ジアミノビフェニル(ＴＦＤＢ)を用い、酸
成分モノマーとして、フッ素を含まないピロメリット酸
ニ無水物（ＰＭＤＡ）を用い、実施例１と同様の条件で
蒸着重合を行い、フッ素化ポリイミド膜１４を形成し
た。

【００７２】本実施例のポリイミド膜１４のフッ素含有
量は２３重量％であった。また、水に対する接触角は８
８°であった。

【００７３】この結果から、本発明においては、フッ素
含有量が少ないポリイミド膜１４でも撥インク性に大き
な違いが見られないことが確認された。

【００７４】＜参考例＞実施例１で使用した６ＦＤＡと
ＴＦＤＢのポリアミド酸溶液をスピンコート法により成
膜したものをキュア（３００℃、３０分）したものをパ
ターニングしても同様の効果が得られた。

【００７５】＜比較例１＞フッ素を含む置換基を有する
ジアミンモノマーとして、5-(パーフルオロノネニルオ
キシ)-1,3-ジアミノベンゼン(１７ＦＭＰＤ)と、上記Ｐ
２ＦＤＡを用い、実施例１と同様の条件で蒸着重合を行
い、フッ素化ポリイミド膜１４を形成した。

【００７６】本比較例のポリイミド膜のフッ素含有量は
４３重量％であった。また、水に対する接触角は９０°
であった。

【００７７】比較例１の場合、ポリイミド膜におけるフ
ッ素含有量が大きく、水に対する接触角は９０°と大き
く変わらなかったが、基板との密着性に問題があるため
に隔壁としては適していなかった。

【００７８】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、少な
い工程で膜質の高い隔壁を形成しうる有機ＥＬ素子の製
造技術を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の有機ＥＬ素子の隔壁を形成するための
成膜装置の一例の概略構成図

【図２】図１に示す成膜装置の蒸着重合室の概略構成図

【図３】（ａ）〜（ｄ）：本発明に係る有機ＥＬ素子の
製造方法の一例を示す工程図（その１）

【図４】（ｅ）〜（ｇ）：本発明に係る有機ＥＬ素子の
製造方法の一例を示す工程図（その２）

【図５】（ａ）〜（ｃ）：従来の有機ＥＬ素子の製造方
法の一例を示す工程図

【符号の説明】

１…成膜装置１０…基板１１…ガラス基板１２…
ＩＴＯ電極１４…ポリイミド膜１６…隔壁

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者李傑煕千葉県山武郡山武町横田523 株式会社アルバック千葉超材料研究所内 (72)発明者一戸裕司千葉県山武郡山武町横田523 株式会社アルバック千葉超材料研究所内 (72)発明者小松孝千葉県山武郡山武町横田523 株式会社アルバック千葉超材料研究所内Ｆターム(参考） 3K007 AB04 AB15 AB18 BA06 CA01 CB01 DA01 DB03 EB00 FA01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所定の陰極を隔てるための隔壁を有する有
機ＥＬ素子であって、前記隔壁が、蒸着重合によるフッ素含有高分子膜を有す
ることを特徴とする有機ＥＬ素子。
【請求項２】前記フッ素含有高分子膜が、ポリイミド膜
であることを特徴とする請求項１記載の有機ＥＬ素子。
【請求項３】前記高分子膜中のフッ素の含有量が、２０
〜４０重量％であることを特徴とする請求項１又は２の
いずれか１項記載の有機ＥＬ素子。
【請求項４】所定の陰極を隔てるための隔壁を有する機
ＥＬ素子の製造方法であって、原料モノマーとして、フッ素を含む置換基を有するモノ
マーを用い、蒸着重合によって前記隔壁を形成する工程
を有することを特徴とすることを特徴とする有機ＥＬ素
子の製造方法。
【請求項５】インクジェット法によって所定の発光層を
形成する工程を有することを特徴とする請求項４記載の
有機ＥＬ素子の製造方法。