JP2003264071A

JP2003264071A - 有機ｅｌ素子の製造方法及びその装置

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Publication number: JP2003264071A
Application number: JP2002063131A
Authority: JP
Inventors: Toshio Negishi; 敏夫根岸
Original assignee: Ulvac Inc
Current assignee: Ulvac Inc
Priority date: 2002-03-08
Filing date: 2002-03-08
Publication date: 2003-09-19

Abstract

(57)【要約】【課題】良質の有機薄膜を有する有機ＥＬ素子を効率よ
く製造しうる有機ＥＬ素子の製造技術を提供する。【解決手段】本発明の有機ＥＬ素子製造装置は、不活性
ガス雰囲気中において有機薄膜層を塗布形成するための
第１の成膜ユニット１０と、この第１の成膜ユニット１
０と気密的に接続され、真空雰囲気中において有機薄膜
層上に陰極を形成するための第２の成膜ユニット２０と
を有する。不活性ガス雰囲気中において、基板の陽極上
に発光層を含む有機薄膜層を塗布形成した後、真空雰囲
気中において、有機薄膜層上に陰極を連続的に形成す
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、有機ＥＬ素子の製
造方法及びその装置に関し、特に高分子系の有機材料を
用いた有機ＥＬ素子の製造方法及びその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、ＥＬ（Electroluminescence）発
光を示す有機ＥＬ素子を用いたフラットパネルディスプ
レイへの研究が進展している。

【０００３】有機ＥＬ素子は、蛍光性有機化合物を電気
的に励起して発光させる自発光型素子で、高輝度、高視
野角、面発光、薄型で多色発光が可能であり、しかも数
Ｖという低電圧の直流印加で発光する全固体素子で、か
つ低温においてもその特性の変化が少ないという特徴を
有している。

【０００４】従来、このような有機ＥＬ素子としては、
低分子系の色素材料を用いたものと、高分子系の色素材
料を用いたものが知られている。

【０００５】図６は、高分子系の色素材料を用いた有機
ＥＬ素子の一例を示す断面図である。図６に示すよう
に、この有機ＥＬ素子１００は、例えばガラス基板１０
１上に形成されたＩＴＯからなる陽極１０２の上に、そ
れぞれ有機材料からなる陽極バッファ層１０３及び発光
層１０４が形成され、さらに、その上に例えばマグネシ
ウムと銀（Ｍｇ／Ａｇ）の合金からなる陰極１０５が形
成されている。

【０００６】そして、この有機ＥＬ素子１００の陽極１
０２と陰極１０５との間に数Ｖ程度の低電圧を印加する
ように構成されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
従来技術にあっては、通常の場合、高分子材料を用いて
スピンコートにより陽極バッファ層１０３及び発光層１
０４を形成するが、このような高分子材料は酸素
（Ｏ₂）や水（Ｈ₂Ｏ）に対して弱いため大気にさらさず
に成膜を行う必要がある。

【０００８】その一方、近年、フルカラー有機ＥＬ素子
の実用化が現実的になりつつあり、そのため有機ＥＬ素
子を効率良く製造するシステムの構築が要求されるよう
になってきている。

【０００９】本発明は、このような従来の技術の課題を
考慮してなされたもので、良質の有機薄膜を有する有機
ＥＬ素子を効率よく製造しうる有機ＥＬ素子の製造方法
及びその装置を提供することを目的とする。

【００１０】

【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、所定の不活性ガス雰
囲気中において、陽極を有する基板上に、発光層を含む
有機薄膜層を塗布形成する工程と、真空雰囲気中におい
て、上記有機薄膜層上に陰極を連続的に形成する工程と
を有することを特徴とする有機ＥＬ素子の製造方法であ
る。また、請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明
において、所定の不活性ガス雰囲気中において、陽極上
に有機薄膜からなる陽極バッファ層を形成した後、該陽
極バッファ層上に発光層を形成することを特徴とする。
さらに、請求項３は、請求項１又は２のいずれか１項記
載の発明において、発光層の材料として、高分子系の有
機材料を用いることを特徴とする。さらにまた、請求項
４は、請求項２又は３のいずれか１項記載の発明におい
て、陽極バッファ層の材料として、高分子系の有機材料
を用いることを特徴とする。さらにまた、請求項５記載
の発明は、請求項１乃至４のいずれかに記載の発明にお
いて、所定の不活性ガス雰囲気中において、レーザ照射
によって不要な有機薄膜を除去する工程を含むことを特
徴とする。さらにまた、請求項６記載の発明は、請求項
１乃至５のいずれかに記載の発明において、有機薄膜上
に陰極材料からなる層を全面成膜した後、所定の電極パ
ターンに対応するレジスト膜を形成し、ドライエッチン
グにより上記陰極材料の不要な部分を除去して陰極を形
成することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項
記載の有機ＥＬ素子の製造方法。さらにまた、請求項７
記載の発明は、請求項６記載の方法によって得られた有
機ＥＬ素子を真空雰囲気中において封止する工程を有す
ることを特徴とする。一方、請求項８記載の発明は、所
定の不活性ガス雰囲気中において有機薄膜層を塗布形成
するための第１の成膜ユニットと、この第１の成膜ユニ
ットと気密的に接続され、真空雰囲気中において上記有
機薄膜層上に陰極を形成するための第２の成膜ユニット
とを有することを特徴とする有機ＥＬ素子製造装置であ
る。また、請求項９記載の発明は、請求項８記載の発明
において、所定の不活性ガス雰囲気中においてレーザ照
射によって不要な有機薄膜を除去するための有機薄膜除
去室を有することを特徴とする。さらに、請求項１０記
載の発明は、請求項８又は９のいずれか１項記載の発明
において、第１の成膜ユニットが、所定のスピンナを有
するスピンコート室と、所定のヒータを有するベーキン
グ室とを備えていることを特徴とする。さらにまた、請
求項１１記載の発明は、請求項８乃至１１のいずれかに
記載の発明において、第２の成膜ユニットが、所定のス
パッタリングガスを導入可能なスパッタリング室と、所
定の反応ガスを導入可能なドライエッチング室とを有す
ることを特徴とする。さらにまた、請求項１２記載の発
明は、請求項８乃至１１のいずれかに記載の発明におい
て、第２の成膜ユニットが、当該有機ＥＬ素子を封止す
るための封止室を有することを特徴とする。

【００１１】本発明の方法の場合、有機薄膜層を塗布形
成した後、有機薄膜層上に陰極を連続的に形成するよう
にしたことから、従来技術に比べて有機ＥＬ素子を効率
良く形成することができる。

【００１２】また、本発明の装置においては、所定の不
活性ガス雰囲気中において有機薄膜層を塗布形成するた
めの第１の成膜ユニットと、真空雰囲気中において有機
薄膜層上に陰極を形成するための第２の成膜ユニットと
を気密的に接続するようにしたことから、高分子材料を
大気にさらすことなく、良質の有機薄膜層を形成するこ
とができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る有機ＥＬ素子
の製造方法及びその装置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。

【００１４】図１は、本発明の有機ＥＬ素子製造装置の
実施の形態の概略構成図である。図１に示すように、本
実施の形態の有機ＥＬ素子製造装置１は、後述する有機
薄膜層を形成するための第１の成膜ユニット１０と、陰
極形成及び封止を行うための第２の成膜ユニット２０と
を有している。

【００１５】第１の成膜ユニット１０は、搬送室１１を
中心としてその周囲に搬入室１２、第１のスピンコート
室１３、第１のベーキング室１４、第２のスピンコート
室１５、第２のベーキング室１６及び搬出室１７が配設
されている。

【００１６】これら搬送室１１、搬入室１２、第１及び
第２のスピンコート室１３，１５、第１及び第２のベー
キング室１４，１６、搬出室１７は気密に接続され、図
示しないガス源から例えば窒素(Ｎ₂）ガス等の不活性ガ
スを導入できるように構成されている。

【００１７】また、搬送室１１内には基板搬送ロボット
１８が配設され、この基板搬送ロボット１８によって搬
送室１１、搬入室１２、第１及び第２のスピンコート室
１３，１５、第１及び第２のベーキング室１４，１６、
搬出室１７間において、例えばガラス板からなる基板３
の搬出入を自由に行えるようになっている。

【００１８】一方、第２の成膜ユニット２０は、搬送室
２１を中心としてその周囲に搬入室２２、陰極形成室２
３、レジスト膜形成室２４、エッチング室２５、封止室
２６、搬出室２７が配設されている。

【００１９】これら搬送室２１、搬入室２２、陰極形成
室２３、レジスト膜形成室２４、エッチング室２５、封
止室２６、搬出室２７は気密に接続され、図示しない真
空排気系に接続されている。

【００２０】また、搬送室２１内には上記同様の基板搬
送ロボット２８が配設され、この基板搬送ロボット２８
によって搬送室２１、搬入室２２、陰極形成室２３、レ
ジスト膜形成室２４、エッチング室２５、封止室２６、
搬出室２７間において、基板３の搬出入を自由に行える
ようになっている。

【００２１】他方、第１の成膜ユニット１０と第２の成
膜ユニット２０との間には、有機薄膜除去室３０が設け
られている。

【００２２】この有機薄膜除去室３０は、第１の成膜ユ
ニット１０の搬出室１７及び第２の成膜ユニット２０の
搬入室２２と気密的に接続できるように構成されてい
る。また、有機薄膜除去室３０内には、例えば窒素
(Ｎ₂）ガス等の不活性ガスを導入できるようになってい
る。

【００２３】図２は、本発明に係る有機ＥＬ素子の製造
方法の一実施の形態を示す工程図であり、図３（ａ）〜
（ｄ）は、同実施の形態の各工程に対応する有機ＥＬ素
子の構成を示す断面図である。

【００２４】図４（ａ）は、本発明によって製造される
有機ＥＬ素子の構成を示す断面図、図４（ｂ）は、この
有機ＥＬ素子の電極の位置関係を示す斜視図である。

【００２５】以下、図１、図３及び図４を用いて本発明
に係る有機ＥＬ素子の製造方法の好ましい実施の形態を
説明する。

【００２６】図１及び図３の工程１に示すように、本実
施の形態においては、まず、例えばＩＴＯからなる陽極
５１が形成された基板３を、第１の成膜ユニット１０の
搬入室１２及び搬送室１１を介して第１のスピンコート
室１３に搬入する。

【００２７】スピンコート１３室内には、図示しないス
ピンコータが配設されている。そして、この第１のスピ
ンコート室１３において、公知のスピンコート法によ
り、図４（ａ）に示すように、基板３の陽極５１上に陽
極バッファ層５２ａを形成する。

【００２８】ここで、陽極バッファ層５２ａの材料とし
ては、例えばポリアニリン（ＰＡｎ）を好適に用いるこ
とができる。

【００２９】また、スピンコートの条件は、圧力１．０
０×１０⁵〜１．０１×１０⁵Ｐａの窒素雰囲気で、温度
２０℃、時間６０秒程度とすることが好ましい。

【００３０】続く工程２では、基板３を第１のベーキン
グ室１４内に搬入してベーキングを行う。この第１のベ
ーキング室１４内には図示しないヒータが配設され、基
板３を所定の温度に加熱できるようになっている。

【００３１】この場合、ベーキングの条件は、圧力１．
００×１０⁵〜１．０１×１０⁵Ｐａの窒素雰囲気で、温
度２００℃、時間３００秒程度とすることが好ましい。

【００３２】続く工程３では、基板３を第２のスピンコ
ート室１５に搬入する。スピンコート１５室内には、図
示しないスピンコータが配設されている。そして、所定
の高分子材料溶液を用い、スピンコート法により、図４
（ｂ）に示すように、陽極バッファ層５２ａ上に発光層
５２ｂを形成する。

【００３３】この場合、発光層５２ｂの材料としては、
例えば、ポリパラフェニレンビニレン誘導体（ＭＥＨ−
ＰＰＶ）等を好適に用いることができる。

【００３４】また、スピンコートの条件は、圧力１．０
０×１０⁵〜１．０１×１０⁵Ｐａの窒素雰囲気で、温度
２０℃、時間６０秒程度とすることが好ましい。

【００３５】続く工程４では、基板３を第２のベーキン
グ室１６内に搬入してベーキングを行う。この第２のベ
ーキング室１６内には図示しないヒータが配設され、基
板３を所定の温度に加熱できるようになっている。

【００３６】この場合、ベーキングの条件は、圧力５０
〜１００Ｐａの真空雰囲気で、温度９０℃、時間６０秒
程度とすることが好ましい。そして、このような工程を
経ることにより、陽極５１上に陽極バッファ層５２ａ及
び発光層５２ｂからなる有機薄膜層５２が形成される。

【００３７】続く工程５では、基板３を有機薄膜除去室
３０に搬入する。有機薄膜除去室３０には図示しないレ
ーザ光源が配設され、このレーザ光源から基板３にレー
ザビームを照射することにより、基板３に付着した不要
な陽極バッファ層５２ａ及び発光層５２ｂの材料を除去
する。

【００３８】この場合、レーザビームによる有機薄膜除
去処理は、１．０１×１０⁵Ｐａ程度の窒素雰囲気中に
おいて行う。

【００３９】続く工程６では、第２の成膜ユニット２０
の搬入室２２及び搬送室２１を介して基板３を蒸着室２
３に搬入する。この蒸着室２３内には例えば図示しない
ワイヤフィード蒸着源が設けられ、これにより、図４
（ｃ）に示すように、発光層３２上に厚さ５００ｎｍ程
度のアルミニウム（Ａｌ）層５３を全面成膜する。

【００４０】この場合、蒸着の条件は、圧力７×１０^-5
〜２×１０^-4Ｐａの真空雰囲気で、温度２０℃、時間２
４０秒程度とすることが好ましい。

【００４１】続く工程７では、基板３をスパッタリング
室２４内に搬入し、例えば図示しないマスクを用いて反
応性スパッタリングを行うことにより、図４（ｄ）に示
すように、所定の電極パターンに対応するＡｌＮ膜（レ
ジスト膜）５４を形成する。

【００４２】この場合、スパッタリングの条件は、Ａｌ
ターゲットを用い、例えば窒素(Ｎ₂）ガスを導入し、圧
力１．３×１０^-1〜６．７×１０^-1Ｐａの真空雰囲気
で、温度２０℃、時間３００秒程度とすることが好まし
い。

【００４３】続く工程８では、基板３をエッチング室２
５内に導入し、例えばＣＣｌ₄等のハロゲンガスを用い
てエッチングを行う。これにより、図４（ｅ）に示すよ
うに、所定の電極パターンに対応するように陰極５３ａ
が形成される。

【００４４】この場合、エッチングの条件は、圧力１．
３×１０^-1〜６．７×１０^-1Ｐａの真空雰囲気で、温度
２０℃、時間６０秒程度とすることが好ましい。

【００４５】そして、上述した工程１〜８により、図４
（ａ）（ｂ）に示すように、直線状に延びる所定数の陽
極５１が一定の間隔で形成された基板３上に陽極バッフ
ァ層５２ａ及び発光層５２ｂがこの順で形成され、さら
に、各陽極５１と直交する方向に延びる所定数の陰極５
３ａが一定の間隔で形成された有機ＥＬ素子６０が得ら
れる。

【００４６】なお、これらの陽極５１と陰極５３ａは、
直流電源５５の各端子に接続されるようになっている。

【００４７】工程９では、基板３を封止室２６内に導入
し、例えばエポキシ樹脂等のＵＶ硬化樹脂を用いて有機
ＥＬ素子６０の封止を行う。

【００４８】図５は、本実施の形態における封止工程の
一例を示す説明図である。図５に示すように、本実施の
形態においては、吸湿剤６１が配された板状の容器６２
を用いて有機ＥＬ素子６０を封止する。

【００４９】この容器６２は、有機ＥＬ素子６０の基板
３と同一の大きさを有しており、図５に示すように、容
器６２のフランジ部６３にＵＶ硬化樹脂６４を塗布し、
マスク６５を介してＵＶランプ６６から紫外線を照射す
ることによりＵＶ硬化樹脂６４を硬化させて有機ＥＬ素
子６０の素子部６０ａを容器６２内に密封する。

【００５０】この場合、封止の条件は、圧力９．０×１
０⁵〜１．０１×１０⁵Ｐａの窒素雰囲気で、温度２０
℃、時間１２０秒程度とすることが好ましい。

【００５１】そして、このような封止工程を行うことに
より、長寿命の有機ＥＬ素子が得られる。

【００５２】以上述べたように本実施の形態によれば、
有機薄膜層と陰極を連続的に形成するようにしたことか
ら、従来技術に比べて有機ＥＬ素子を効率良く製造する
ことができる。

【００５３】また、本実施の形態の装置においては、所
定の不活性ガス雰囲気中において有機薄膜を形成する第
１の成膜ユニットと、真空雰囲気中において陰極を形成
する第２の成膜ユニットとを気密的に接続するようにし
たことから、高分子材料を大気にさらすことなく良質の
有機薄膜層を形成することができる。

【００５４】なお、本発明は上述の実施の形態に限られ
ることなく、種々の変更を行うことができる。例えば、
上述の実施の形態においては、ＩＴＯ膜を形成した基板
を第１の成膜ユニットに搬入して有機薄膜層を形成する
ようにしたが、本発明はこれに限られず、第１の成膜ユ
ニットにおいて陽極を形成した後に有機薄膜層を形成す
るように構成することも可能である。

【００５５】また、本発明は、陽極バッファ層を形成し
ない場合にも適用しうることはもちろんである。

【００５６】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、良質
の有機薄膜層を有する有機ＥＬ素子を効率良く製造する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る有機ＥＬ素子製造装置の実施の形
態の概略構成図

【図２】同有機ＥＬ素子の製造方法の一実施の形態を示
す工程図

【図３】（ａ）〜（ｅ）：同実施の形態の各工程に対応
する有機ＥＬ素子の構成を示す断面図

【図４】（ａ）：本発明によって製造される有機ＥＬ素
子の断面構成図（ｂ）：同有機ＥＬ素子の電極の位置関係を示す斜視図

【図５】同実施の形態における封止工程の一例を示す説
明図

【図６】高分子系の色素材料を用いた有機ＥＬ素子の一
例を示す断面図

【符号の説明】

１…有機ＥＬ素子製造装置３…基板１０…第１の成
膜ユニット１１…搬送室１２…搬入室１３…第１
のスピンコート室１４…第１のベーキング室１５…第２のスピンコート室１６…第２のベーキング
室１７…搬出室２０…第２の成膜ユニット２１…
搬送室２２…搬入室２３…陰極形成室２４…保護
層形成室２５…エッチング室２６…封止室２７…
搬出室３０…有機薄膜除去室５１…陽極５２…有
機薄膜層５２ａ…陽極バッファ層５２ｂ…発光層
５３ａ…陰極５４…ＡｌＮ膜（レジスト膜）６０…
有機ＥＬ素子６１…吸湿剤６２…容器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所定の不活性ガス雰囲気中において、陽極
を有する基板上に、発光層を含む有機薄膜層を塗布形成
する工程と、真空雰囲気中において、上記有機薄膜層上に陰極を連続
的に形成する工程とを有することを特徴とする有機ＥＬ
素子の製造方法。
【請求項２】所定の不活性ガス雰囲気中において、陽極
上に有機薄膜からなる陽極バッファ層を形成した後、該
陽極バッファ層上に発光層を形成することを特徴とする
請求項１記載の有機ＥＬ素子の製造方法。
【請求項３】発光層の材料として、高分子系の有機材料
を用い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素子の製造方法。
【請求項４】陽極バッファ層の材料として、高分子系の
有機材料を用いることを特徴とする請求項２又は３のい
ずれか１項記載の有機ＥＬ素子の製造方法。
【請求項５】所定の不活性ガス雰囲気中において、レー
ザ照射によって不要な有機薄膜を除去する工程を含むこ
とを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載の有
機ＥＬ素子の製造方法。
【請求項６】有機薄膜上に陰極材料からなる層を全面成
膜した後、所定の電極パターンに対応するレジスト膜を
形成し、ドライエッチングにより上記陰極材料の不要な
部分を除去して陰極を形成することを特徴とする請求項
１乃至５のいずれか１項記載の有機ＥＬ素子の製造方
法。
【請求項７】請求項６記載の方法によって得られた有機
ＥＬ素子を真空雰囲気中において封止する工程を有する
ことを特徴とする有機ＥＬ素子の製造方法。
【請求項８】所定の不活性ガス雰囲気中において有機薄
膜層を塗布形成するための第１の成膜ユニットと、該第１の成膜ユニットと気密的に接続され、真空雰囲気
中において上記有機薄膜層上に陰極を形成するための第
２の成膜ユニットとを有することを特徴とする有機ＥＬ
素子製造装置。
【請求項９】所定の不活性ガス雰囲気中においてレーザ
照射によって不要な有機薄膜を除去するための有機薄膜
除去室を有することを特徴とする請求項８記載の有機Ｅ
Ｌ素子製造装置。
【請求項１０】第１の成膜ユニットが、所定のスピンナ
を有するスピンコート室と、所定のヒータを有するベー
キング室とを備えていることを特徴とする請求項８又は
９のいずれか１項記載の有機ＥＬ素子製造装置。
【請求項１１】第２の成膜ユニットが、所定のスパッタ
リングガスを導入可能なスパッタリング室と、所定の反
応ガスを導入可能なドライエッチング室とを有すること
を特徴とする請求項８乃至１０のいずれか１項記載の有
機ＥＬ素子製造装置。
【請求項１２】第２の成膜ユニットが、当該有機ＥＬ素
子を封止するための封止室を有することを特徴とする請
求項８乃至１１のいずれか１項記載の有機ＥＬ素子製造
装置。