JP2004288469A

JP2004288469A - パターニングされた薄膜を有する基板の製造方法および基板、ならびに有機ｅｌ素子の製造方法および有機ｅｌ素子

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Publication number: JP2004288469A
Application number: JP2003078847A
Authority: JP
Inventors: Kiyoshi Okano; 清岡野
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2003-03-20
Filing date: 2003-03-20
Publication date: 2004-10-14

Abstract

【課題】高性能な機能素子を構成することができる、薄膜がパターニングされた基板およびその製造方法等を提供する。
【解決手段】所定のパターンを有する透明導電膜が形成された基板を用意する工程と、透明導電膜が形成された基板の上に、透明導電膜の少なくとも一部を露出するように絶縁膜を形成する工程と、透明導電膜の前記少なくとも一部と、透明導電膜の少なくとも一部に隣接する所定の領域の絶縁膜とに、選択的に光照射することによって、絶縁膜の表面の光照射領域の液状薄膜材料に対する濡れ性を高くする工程と、透明導電膜の前記少なくとも一部の表面に液状薄膜材料を付与し、基板上にパターニングされた薄膜を形成する工程とを包含する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、パターニングされた薄膜を有する基板等に関し、特に有機エレクトロルミネッセンス（有機ＥＬ）素子を構成する基板等に関する。
【０００２】
【従来の技術】
有機ＥＬ表示装置は、携帯電話や携帯情報端末の高画質化、低消費電力化に伴って、液晶表示装置に変わるディスプレイデバイスとして有望視されている。有機ＥＬ素子は、ガラスなどから形成された基板上に下部電極（画素電極）、有機ＥＬ層（例えば、発光層、または発光層と正孔輸送層および／または電子輸送層等との組み合わせ）、および上部電極が順次積層された構造を有し、上部電極と下部電極との間に電流を流すことによって発光する。
【０００３】
従来から有機ＥＬ素子用基板に有機ＥＬ層を形成するためには、スピンコート法、ディップ法、ロールコート法、およびドクターブレード法や、各種印刷法、または電着法等、種々の方法が採用されている。
【０００４】
近年、画素ごとに有機ＥＬ層を効率的に形成できるという利点から、インクジェット法が注目されている（例えば特許文献１、および非特許文献１参照）。インクジェット法を用いる場合、インクジェットヘッドから吐出された液状の有機材料（液滴の直径は例えば３０μｍ）が隣接する画素に流出する問題が生じることがある。これは、インクジェットヘッドと基板との間にギャップが必要なため、インクジェットヘッドのノズルから液状の有機材料を吐出させたときに、その液滴の着弾した位置が目標位置に対してずれたり、飛行曲がりが生じるためである。また、上記の問題は、ノズルから吐出する有機材料の液滴サイズを高精度に制御することが困難であることにも起因する。さらに上記の問題は、有機ＥＬ素子の作製において、可動式ＸＹテーブルを用いて基板の位置が機械的に制御されるが、この可動式ＸＹテーブルでは機械的な位置合わせ誤差、例えば、約数十μｍ程度の位置合わせ誤差が生じることにも起因する。以上説明したように、インクジェット法を用いると、所定の位置に精度よく有機ＥＬ層を形成することが困難であるという問題がある。
【０００５】
そこで特許文献２は、画素電極上に撥水性の有機絶縁層を形成し、この有機絶縁層表面の所定の領域に親水性を付与することにより、有機ＥＬ材料に対する層表面の濡れ性の違いを利用して有機ＥＬ層を形成する方法を開示している。以下、図６（ａ）〜（ｄ）を参照しながら上記製造方法を説明する。
【０００６】
まず、図６（ａ）に示すように、所定のパターンを有する画素電極５２が形成された基板５０の全面に、スピンコート法を用いて有機絶縁層５４を形成する。有機絶縁層５４は、光照射によって親水性が付与されるという性質を有する。有機絶縁層５４は具体的には、例えば二酸化チタンなどの光触媒と高分子樹脂からなるバインダとを含む層で形成される。この層表面に紫外線を照射すると、照射領域の表面が親水性に改質される。
【０００７】
次に図６（ｂ）に示すように、画素電極５２を形成するためのマスクと同一パターンのマスク５６を介して、紫外線５８を照射する。この紫外線照射により、有機絶縁層５４の表面のうち、紫外線照射領域の表面が親水性に改質される。すなわち、有機絶縁層５４の表面のうち、画素電極５２上の領域が親水性になり、その他の領域は撥水性のままである。
【０００８】
紫外線照射後、図６（ｃ）に示すように、インクジェット方法を用いて有機絶縁層５４上の画素電極５２上の領域に有機ＥＬ材料を付与する。上述したように、有機絶縁層５４の表面のうち、画素電極５２上の領域が選択的に親水性であるため、この領域に正確に有機ＥＬ層６０がパターニングされる。
【０００９】
有機ＥＬ層６０が形成された後、蒸着法を用いて図６（ｄ）に示すように上部電極６２を形成し、所定の封止工程を経て有機ＥＬ発光素子が作製される。
【００１０】
以上説明したように、特許文献２の有機ＥＬ素子の製造方法では、有機絶縁層５４の表面の有機ＥＬ材料に対する濡れ性の差異を利用して、有機ＥＬ層６０がパターニングされる。
【００１１】
【特許文献１】
特開平１０−１２３７７号公報
【特許文献２】
特開２０００−２２３２７０号公報
【非特許文献１】
Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．７２，５１９，（１９９８）
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特許文献２の製造方法を用いて作製された有機ＥＬ素子では、画素電極５２が形成された基板の全面に、発光に寄与しない有機絶縁膜５４が形成されているため、素子特性の低下が生じる。また、有機絶縁膜５４は炭化水素を含むため、素子特性の低下が顕著である。
【００１３】
なお、上記では有機ＥＬ素子に用いられる基板を例に従来技術の問題点を説明したが、上記の問題はこれに限られず、透明導電膜の上に薄膜がパターニングされた様々な基板に共通の問題である。すなわち、透明導電膜の上に薄膜がパターニングされた基板において、透明導電膜と薄膜との間に発光に寄与しない層が存在すると、素子特性を低下させてしまうという共通の問題が生じる。
【００１４】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、高性能な機能素子を構成することができる、薄膜がパターニングされた基板およびその製造方法、ならびに有機ＥＬ素子およびその製造方法を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明のパターニングされた薄膜を有する基板の製造方法は、所定のパターンを有する透明導電膜が形成された基板を用意する工程と、前記透明導電膜が形成された前記基板の上に、前記透明導電膜の少なくとも一部を露出するように絶縁膜を形成する工程と、前記透明導電膜の前記少なくとも一部と、前記透明導電膜の前記少なくとも一部に隣接する所定の領域の前記絶縁膜とに、選択的に光照射することによって、前記絶縁膜の表面の光照射領域の液状薄膜材料に対する濡れ性を高くする工程と、前記透明導電膜の前記少なくとも一部の表面に前記液状薄膜材料を付与し、前記基板上にパターニングされた薄膜を形成する工程とを包含し、これにより上記の課題が解決される。
【００１６】
前記光照射によって、前記透明導電膜の前記少なくとも一部の表面も、前記液状薄膜材料に対する濡れ性が高くされることが好ましい。
【００１７】
前記絶縁膜は、前記液状薄膜材料に対する濡れ性の低い材料で形成されていてもよい。
【００１８】
前記絶縁膜を形成する工程は、フッ素を含む雰囲気下でプラズマ処理を行うことによって、前記絶縁膜の表面の濡れ性を低下させる工程を含んでもよい。
【００１９】
前記絶縁膜は感光性樹脂を含むことが好ましい。
【００２０】
前記絶縁膜は、光触媒およびバインダを含んでもよい。
【００２１】
前記絶縁膜は界面活性剤を含んでもよい。
【００２２】
前記基板上にパターニングされた薄膜を形成する工程において、前記透明導電膜の前記少なくとも一部の表面への前記液状薄膜材料の付与は、インクジェット方式によって行われることが好ましい。
【００２３】
前記光照射はマスクを介して行われ、前記基板と前記マスクとの間隙は１００μｍ以下であってもよい。
【００２４】
前記光照射には、波長領域が２００ｎｍ以下の光が用いられてもよい。
【００２５】
前記マスクは、石英を主成分とする基板を備えるフォトマスクであってもよい。
【００２６】
前記光照射はマスクを介して行われ、前記マスクは、第１の厚さを有する第１の領域と、前記第１の厚さよりも大きい第２の厚さを有する第２の領域とを備えてもよい。
【００２７】
前記光照射はマスクを介して行われ、前記マスクは、光触媒材料を含む層を備えるフォトマスクであってもよい。
【００２８】
前記マスクは、開口部を有するメタルマスクであってもよい。
【００２９】
前記所定のパターンを有する透明導電膜は、複数の画素電極を含み、前記絶縁膜は、隣接する前記複数の画素電極の間隙に形成されてもよい。
【００３０】
前記絶縁膜は、前記複数の画素電極のそれぞれの端辺を覆うように形成されてもよい。
【００３１】
前記液状薄膜材料は有機ＥＬ材料を含んでもよい。
【００３２】
本発明のパターニングされた薄膜を有する基板は、上記の方法を用いて製造されることが好ましい。
【００３３】
本発明の有機ＥＬ素子の製造方法は、上記方法を用いて製造された前記基板を用意する工程と、前記基板の前記薄膜側の表面に、前記透明導電膜の前記少なくとも一部の表面と対向するように導電膜を配置する工程とを包含し、これにより上記の課題が解決される。
【００３４】
本発明の有機ＥＬ素子は、上記に記載の方法を用いて製造されることが好ましい。
【００３５】
【発明の実施の形態】
本発明のパターニングされた薄膜を有する基板は、基板と、基板上に形成された透明導電膜、絶縁膜、およびパターニングされた薄膜とを有している。このパターニングされた薄膜を有する基板は、例えば有機ＥＬ表示素子に好適に用いられる。典型的には、上記透明導電膜はＩＴＯまたはＩｎＺｎＯで形成される画素電極であり、上記パターニングされた薄膜は有機ＥＬ層である。有機ＥＬ層は、少なくとも有機発光層を含み、正孔輸送層および電子輸送層をさらに含んでもよく、また有機発光層が電子輸送層を兼ねることもある。
【００３６】
本発明のパターニングされた薄膜を有する基板では、絶縁膜が、透明導電膜の少なくとも一部を露出するように形成されていることを特徴の一つとしている。絶縁膜の表面には、有機ＥＬ材料（液状薄膜材料）に対する濡れ性の異なる少なくとも２種類の領域が形成されている。なお、本発明のパターニングされた薄膜を有する基板は、有機ＥＬ素子に限られず、様々な機能素子に好適に用いられる。
【００３７】
ここで、「液状薄膜材料」とは、例えば有機ＥＬ材料と溶剤（有機溶剤または水）とを含む液状材料であり、最終的に得られる基板が有する「薄膜」と区別することにする。「液状薄膜材料」は、ウェットプロセス（例えばインクジェット法やスピンコート法）で基板上に付与され、例えば有機ＥＬ材料溶液中の溶剤の少なくとも一部が除去されて、薄膜となる。
【００３８】
絶縁膜の液状薄膜材料に対する濡れ性が高いとは、絶縁膜の液状薄膜材料に対する接触角が、例えば１０°以下であることを意味し、絶縁膜の液状薄膜材料に対する濡れ性が低いとは、絶縁膜の液状薄膜材料に対する接触角が、例えば４０°以上であることを意味する。なお、濡れ性が高いことを親液性があるといい、濡れ性が低いことを撥液性があるという場合がある。接触角は、一般に液滴法という方法を用いて測定される。
【００３９】
次に、本発明のパターニングされた薄膜を有する基板の製造方法を説明する。本発明の製造方法では、絶縁膜の表面に設けられている、液状薄膜材料に対する濡れ性の差異を利用して、薄膜がパターニングされる。本発明の製造方法は、（１）所定のパターンを有する透明導電膜が形成された基板を用意する工程と、（２）透明導電膜が形成された基板の上に、透明導電膜の少なくとも一部を露出するように絶縁膜を形成する工程と、（３）透明導電膜の少なくとも一部と、透明導電膜の少なくとも一部に隣接する所定の領域の絶縁膜とに選択的に光照射することによって、絶縁膜の光照射領域の液状薄膜材料に対する濡れ性を高くする工程と、（４）透明導電膜の少なくとも一部の表面に液状薄膜材料を付与し、基板上にパターニングされた薄膜を形成する工程とを包含している。
【００４０】
例えば液状薄膜材料に有機ＥＬ材料を用いて、有機ＥＬ層がパターニングされた有機ＥＬ素子用基板を作製する場合、従来技術の説明で説明したように、透明導電膜（画素電極）と有機ＥＬ層との間に発光に寄与しない絶縁膜が存在すると、有機ＥＬ素子の特性が低下するという問題がある。これに対して本発明の製造方法では、上記（２）の工程で、絶縁膜が、透明導電膜の少なくとも一部を露出するように形成されるので、最終的に得られる基板において、薄膜と透明導電膜との間に絶縁膜が残存するのを抑制できる。従って、本発明の基板を用いれば、従来よりも特性の高い有機ＥＬ素子などの機能素子を作製することができる。
【００４１】
絶縁膜が感光性樹脂を含んでいると、上記（２）の工程で、比較的簡単な製造プロセスによって所望の形状にできるという効果が得られるので、好ましい。もちろん絶縁膜に感光性樹脂を用いることなく、絶縁材料の表面にフォトレジストを塗布した後、プリベーク、露光、現像、ポストベーク、酸素プラズマ等を用いたドライエッチング、レジスト剥離という一連のプロセスによって所望の形状の絶縁膜を形成することも可能であるが、感光性樹脂を用いれば、例えば、塗布、プリベーク、露光、現像、およびポストベークという非常に簡単なプロセスで形成できる。
【００４２】
なお、液状薄膜材料を上記工程（４）で基板上に付与する方法は特に限定されないが、インクジェット方式によって行われることが好ましい。
【００４３】
絶縁膜は、例えば、液状薄膜材料に対する濡れ性の低い材料で形成される。この絶縁膜は上記工程（３）で、光照射された膜表面領域の液状薄膜材料に対する濡れ性が選択的に高くなるように表面改質される。
【００４４】
液状薄膜材料に対する濡れ性の高い材料を用いて絶縁膜を形成する場合には、上記工程（３）で光照射を行う前に、あらかじめ、絶縁膜の表面の薄膜の濡れ性が低くなるように表面改質を行うことが好ましい。例えば四フッ化炭素等のフッ素を含む雰囲気下で絶縁膜にプラズマ処理を施しておけば、絶縁膜の表面の液状薄膜材料に対する濡れ性を低くできる。この絶縁膜は上記工程（３）で、光照射された膜表面領域の液状薄膜材料に対する濡れ性が選択的に高くなるように表面改質される。
【００４５】
なお、露出された透明導電膜の表面は、上記工程（３）で光照射された領域の絶縁膜表面と共に液状薄膜材料に対する濡れ性が高くされることが好ましい。
【００４６】
以上説明したように本発明では、単一の絶縁膜に、比較的製造コストが低く、処理時間の短い紫外線照射などの容易な方法によって、液状薄膜材料に対する濡れ性の異なる領域を膜表面に形成し、この膜表面の濡れ性の差異を利用して、高い精度で薄膜がパターニングされた基板を効率よく作製することができる。
【００４７】
なお、必要に応じて、絶縁膜の下層に下地膜が形成されても良い。下地膜は例えば、酸化シリコン、または窒化シリコンなどの無機材料を用いて形成される。下地膜は、表面の液状薄膜材料に対する濡れ性がより高くなるように表面処理されていても良い。バンク下地膜を有する有機ＥＬ素子の構成は、例えば特開平１１−８７０６２号公報、および１９９９ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＳｙｍｐｏｓｉｕｍＤｉｇｅｓｔｏｆＴｅｃｈｎｉｃａｌＰａｐｅｒｓ，ｐ．３７６に説明されている。ただし、バンク下地膜の形成には真空プロセスが必要になる場合があるので、本実施形態のように単一の絶縁膜を用いる場合、製造プロセスおよび製造コストを低くできるという利点がある。
【００４８】
以下、本発明の実施形態によるパターニングされた薄膜を有する基板およびその製造方法をより具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものでない。以下では、従来技術の説明と同様に有機ＥＬ素子用の基板を例示するが、本発明のパターニングされた薄膜を有する基板は、有機ＥＬ素子に限られず、液晶表示装置などの様々な機能素子に広く利用できる。また、以下の説明では、光照射によって絶縁膜の表面が撥液性から親液性に改質される場合を例示する。ここで、親液性とは液状薄膜材料に対する接触角が例えば１０°以下であることをいい、撥液性とは液状薄膜材料に対する接触角が例えば８０°以上であることをいう。
【００４９】
図１および図２は、本発明の基板を用いて構成される有機ＥＬ素子の製造方法を説明するための模式図である。
【００５０】
まず、ガラスなどの絶縁基板１上に、たとえばスパッタ法、電子ビーム蒸着法またはスプレー法などを用いてＩＴＯを含む透明導電層を成膜する。次に、例えばフォトリソグラフィ技術（例えばレジスト塗布、露光および現像工程を含む）を用いて、透明導電層をストライプ状にパターニングし、図１（ａ）に示すように画素電極２を形成する。画素電極２は、例えば最終的に得られる有機ＥＬ素子の陽極として機能する。なお、アクティブ駆動型の有機ＥＬ素子を作製する場合には、予め、低温ポリシリコン薄膜トランジスタが基板上に形成される。
【００５１】
次に、画素電極２を有する基板１上に、絶縁膜３を形成する。絶縁膜３は、例えば、スピンコート法を用いて画素電極２を有する基板１の全面に絶縁層を成膜した後、図１（ｂ）に示すように、画素電極２の少なくとも一部の表面が露出するように、公知の方法でパターニングを行うことによって形成される。絶縁膜３は、例えば画素電極２の両端辺を覆うように形成される。
【００５２】
本実施形態では、絶縁膜３は、撥液性を示すＳｉ元素を含む界面活性剤が混合された、有機系の感光性樹脂材料を用いて形成した。界面活性剤は、ポストベーク時に絶縁膜の表面に染みだしてくる（ブリード現象という）ため、絶縁膜の表面に撥液性が付与される。また、この絶縁膜表面の界面活性剤の層は非常に薄いため、紫外線照射等によって容易に除去可能である。従って、後述する光照射工程で光照射された領域の絶縁膜の表面の界面活性剤が除去されて、光照射領域の絶縁膜表面が選択的に親液性になる。
【００５３】
絶縁膜の材料として有機系の樹脂材料を用いると、有機溶剤に溶解した状態で例えばスピンコートなどの方法で絶縁層を成膜できるため、製造プロセスの簡略化が図れるという利点がある。また、感光性樹脂材料を用いることにより、後述する工程で絶縁層をパターニングする工程を簡略化できる。
【００５４】
また、絶縁膜形成後の工程で、基板上に付与した有機ＥＬ材料を加熱処理する必要があるため、絶縁膜は、耐熱性を有するアクリル系、ノボラック系、ポリイミド等の材料を用いて形成されることが好ましい。
【００５５】
次に図１（ｃ）に示すように、フォトマスク６を介して基板１に紫外線７を照射する。なお、この紫外線照射工程は、例えば、酸素が存在する雰囲気（例えば空気中）で、照射光波長１７２ｎｍ（Ｘｅエキシマ）、照射光強度１０ｍＷ／ｃｍ^２、照射時間１分の条件の下で行った。フォトマスク６は、所定の領域に例えばクロム層６ｃが設けられており、この領域がフォトマスク６の遮光部に対応し、他の領域がフォトマスク６の透過部に対応する。
【００５６】
フォトマスク６を用いた紫外線照射工程により、フォトマスク６の透過部に対応して紫外線照射された領域の絶縁膜３の表面に親液性が付与される。一方、フォトマスク６の遮光部に対応し、紫外線が照射されなかった領域の絶縁膜３の表面では、撥液性が維持される。紫外線照射領域は、画素電極２の露出領域８ｂの全てと、これに隣接する絶縁膜３の一部の領域８ａを含むように形成される。なお、画素電極２はＩＴＯを含むため、紫外線照射された画素電極２の表面８ｂは親液性になる。
【００５７】
親液性の表面を有する画素電極に、撥液性表面を有する絶縁膜の領域が直接隣接すると、後述する工程で画素電極上に薄膜を形成する際に、画素電極と絶縁膜との境界領域で薄膜の厚さが小さくなり、画素電極上の薄膜の厚さが不均一になり、画素電極と上部電極との間の電気的短絡が生じやすいという問題が生じる。これに対して、本実施形態の製造方法では、絶縁膜３の全表面のうち、画素電極２の露出領域８ｂに隣接する絶縁膜３の領域８ａが親液性に表面改質されるため、画素電極２と絶縁膜３との境界領域上においても均一な厚さで薄膜が形成され、画素電極２と上部電極５（図２（ｂ）参照）との間の電気的短絡を防止できる。なお、本実施形態では、画素電極２の露出された領域８ｂの幅は例えば８０μｍ程度であり、画素電極２の露出された領域８ａに隣接し、選択的に親液性にされる絶縁膜３の領域８ａの幅は例えば１０μｍ程度である。
【００５８】
紫外線照射する際の基板１とマスク６との間隙９は、大きすぎるとパターンがぼやけて精度が落ち、基板１とマスク６とを密着させると最も高い精度が得られる。但し、密着させるとマスクが傷つけられたり、汚染されたりするので、実用的には例えば、１００μｍ以下、３０〜５０μｍ程度の間隙９を設けることが好ましい。
【００５９】
紫外線照射による濡れ性変化は絶縁膜近傍における酸素の活性種と絶縁膜表面との反応による効果が大きく、紫外線の波長は酸素ガスによって吸収される領域、即ち真空紫外領域（２００ｎｍ以下）が望ましい。本実施形態では、波長１７２ｎｍのキセノンエキシマランプを用いた。真空紫外線を用いる場合、フォトマスクを構成する基板の材質は真空紫外線を透過するものである必要があるため、本実施形態では石英を主成分とする基板を有するフォトマスクを用いた。
【００６０】
次にインクジェット法により、有機ＥＬ材料を含むインク（液状薄膜材料）を吐出する。図１（ｃ）に示した前の工程で、紫外線照射された領域が親液性、それ以外の領域が撥液性になっているので、インクの着弾位置が多少ずれたとしても、親液領域に掛かっていれば、所定の位置に有機ＥＬ層が自己パターニングされる。その後ホットプレート上で加熱することにより、図２（ａ）に示すように有機ＥＬ層４が形成される。
【００６１】
本実施形態では、有機ＥＬ材料を含むインクとして、有機溶剤中に高分子材料であるポリフルオレン誘導体を０．５ｗｔ％の濃度で有機溶剤に溶解した溶液を用いた。勿論高分子材料としてはポリスピロやポリ−パラフェニレンビニレン、ポリアリーレン、ポリビニルカルバゾール等も使用可能であり、含有濃度も０．５ｗｔ％に限ったものではなく、０．１〜数ｗｔ％程度の間で最適化すればよい。有機溶剤としてはテトラリン（テトラヒドロナフタレン）を使用した。他にもインクジェット吐出工程時にノズルの目詰まりを生じにくく、基板上に滴下されて即座に乾燥してしまわないような高沸点溶媒、例えば１、２、３、４−テトラメチルベンゼン、１、２、４−トリメチルベンゼン、１、３、５−トリメチルベンゼン、ｐ−シメン、ドデシルベンゼン等も使用可能である。インクジェット塗布後の乾燥は１００℃〜２００℃で１時間程度行うこととし、７０ｎｍ程度の有機層膜厚とした。発光効率・輝度を向上させるために、発光層を形成する前に、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ（ポリエチレンジオキシチオフェン／ポリスチレンサルフォネート）膜を形成するのが望ましい。発光層と同様インクジェット法にて水溶液を吐出後、２００℃で乾燥焼成することにより正孔輸送層を形成する。この正孔輸送層の膜厚は８０ｎｍ程度であり、ＩＴＯ表面に絶縁破壊を引き起こす原因となりうる凹凸（スパイク）がある場合でも平坦化する、言わばバッファ層としての役割も果たす。
【００６２】
有機ＥＬ層４を形成した後、抵抗加熱蒸着法により、図２（ｂ）に示すように上部電極５を形成する。本実施形態では、上部電極５は陰極として機能する。有機ＥＬ素子がアクティブ駆動の場合、上部電極５は基板の表示部の全面に形成されればよく、細かなパターニングは不要である。なお、パッシブ駆動の場合、上部電極がストライプ形状を有するように、例えばメタルマスクを用いてパターニングを施す必要がある。
【００６３】
上部電極５の材料には、アルミニウム／カルシウムの積層膜を用いた。仕事関数の低いカルシウムを発光層と直接コンタクトさせることにより、電子の注入効率の向上が図れると同時に、アルミニウムが水や酸素を遮断するキャップ電極としての役割を果たすため、信頼性が向上する。膜厚は、カルシウムが５ｎｍ、アルミニウムが３００ｎｍとした。
【００６４】
上部電極５形成後、ＵＶ硬化シール樹脂ディスペンス、ガラスからなる対向基板の貼合せを行うことで封止を行い、ＩＴＯ（画素電極、陽極）／ＰＥＤＯＴ（正孔輸送層）／ポリフルオレン誘導体（発光層）／カルシウム（陰極）／アルミニウム（キャップ電極）という積層構造を有する有機ＥＬ表示素子が作製された。
【００６５】
なお、絶縁膜３は、液状薄膜材料に対する表面の濡れ性が光照射によって変化する材料であれば、上記のものに限られず、例えば光触媒およびバインダを含む材料を用いることも可能である。具体的には、例えば上述した従来技術文献２に説明されているが、光触媒に酸化チタン、バインダに反応性シリコーンを架橋したオルガノポリシロキサンなどを挙げることができる。これらの材料を用いて形成される有機絶縁膜では、光照射による光触媒の作用によって、バインダの一部が酸化または分解等され、光照射領域の有機絶縁膜表面が選択的に親液性になる。
【００６６】
絶縁膜３を形成するためのパターニング方法は、上述したフォトマスク４を用いる方法に限られない。以下、それぞれ異なるマスクを用いて絶縁膜３を形成する方法を例示する。なお、以下に説明するいずれの方法においても、図１（ｃ）を参照して先述した紫外線照射工程と同様の条件で紫外線照射工程を行うことができる。
【００６７】
まず１つめの方法では、図３に示すように、厚さの異なるフォトマスク１０を用いる。フォトマスク１０は、透過領域（第１の領域）の厚さ１２が、遮光領域（第２の領域）の厚さ１４よりも小さくなるように作製されており、さらに、フォトマスク１０の第２の領域と、この領域に対向する絶縁膜３とのギャップが、フォトマスク１０の第１の領域と、この領域に対向する絶縁膜３とのギャップよりも小さくなるようにされている。
【００６８】
第１の領域の厚さ１２は、フォトマスク１０を介して空気が透過するほど十分に小さい厚さに設定されているので、フォトマスク１０の第１の領域を介してフォトマスク１０と絶縁膜３との間に空気層が形成され、酸素の活性種と絶縁膜表面の反応が促進されて、第１の領域に対応する絶縁膜３の表面の領域が親液性になる。
【００６９】
２つめの方法では、図４に示すように、光触媒層２０を備えるフォトマスク１６を用いる（例えば特開２０００−２４９８２１号公報参照）。光触媒層２０は例えば酸化チタンを主成分とする。この光触媒層２０は、光が照射すると表面から酸素の活性種が生成し、この酸素の活性種が絶縁膜３の表面で反応を起こし、絶縁膜３の表面の表面が親液化される。
【００７０】
図１の製造方法では、絶縁膜３が光触媒を含む材料から形成される場合を説明したが、絶縁膜３自体が光触媒を含んでいる場合、光触媒の劣化によって素子に悪影響を与える恐れがある。これに対して、フォトマスク１６に光触媒層２０が設けられている場合、光照射工程の後にフォトマスク１６と共に光触媒層２０が除去されるため、上記の問題を解決できる。
【００７１】
また、図２の製造方法の説明では、例えば、界面活性剤が混合された感光性樹脂材料を用いて絶縁層３を形成する場合、真空紫外光を用いて光照射を行うことが好ましいことを説明したが、図４に示すように光触媒層２０を用いる場合には、近紫外領域の紫外線を用いても絶縁膜３の表面に親液性を付与できる。従って、通常の半導体工程や液晶工程で用いられている紫外線露光装置を利用でき、また、フォトマスクの基板材料に、石英よりも安価なガラスを用いることができるため、より安価に有機ＥＬ素子を作製することができるという利点もある。
【００７２】
３つめの方法では、図５に示すように、開口部（貫通孔）２２Ａを有するメタルマスク２２を用いる。メタルマスク２２を用いると、フォトマスクを用いる場合と比較して、パターン精度が劣るという不利益があるが、マスク２２が貫通した開口部２２Ａを有しているので、絶縁膜３の表面に空気を取り入れ易いという利点がある。また、メタルマスク２２は比較的安価であり、マスク２２の交換頻度を高くできる。従って、マスク２２を基板に密着させて使用した場合に、マスク２２の交換頻度を高くする必要が生じても、製造コストの上昇を抑制できるという利点がある。
【００７３】
【発明の効果】
本発明により、高性能な機能素子を構成することができる、薄膜がパターニングされた基板およびその製造方法、ならびに有機ＥＬ素子およびその製造方法が提供される。
【００７４】
本発明の薄膜がパターニングされた基板では、透明導電膜と薄膜との間に不必要な層が形成されるのを防止できるので、本発明の薄膜がパターニングされた基板を用いれば、高性能な電子機器を構成することができる。例えば本発明の薄膜がパターニングされた基板を用いて有機ＥＬ素子を構成すれば、素子の輝度特性および寿命特性を高くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）〜（ｃ）は、本発明の一実施形態の製造方法を説明するための模式図である。
【図２】（ａ）および（ｂ）は、本発明の一実施形態の製造方法を説明するための模式図である。
【図３】図１および図２と異なるマスクを用いて絶縁膜を形成する方法を説明するための模式図である。
【図４】図１および図２と異なるマスクを用いて絶縁膜を形成する方法を説明するための模式図である。
【図５】図１および図２と異なるマスクを用いて絶縁膜を形成する方法を説明するための模式図である。
【図６】（ａ）〜（ｄ）は、従来の製造方法を説明するための模式図である。
【符号の説明】
１基板
２画素電極
３絶縁膜
６フォトマスク
６ｃクロム層
７紫外線
８ａ絶縁膜の一部の領域
８ｂ画素電極の露出領域
１０フォトマスク
１２透過領域（第１の領域）の厚さ
１４遮光領域（第２の領域）の厚さ
１６フォトマスク
２０光触媒層
２２メタルマスク
２２Ａ開口部
５２画素電極
５４有機絶縁層
５６マスク
５８紫外線
６０有機ＥＬ層

Claims

所定のパターンを有する透明導電膜が形成された基板を用意する工程と、
前記透明導電膜が形成された前記基板の上に、前記透明導電膜の少なくとも一部を露出するように絶縁膜を形成する工程と、
前記透明導電膜の前記少なくとも一部と、前記透明導電膜の前記少なくとも一部に隣接する所定の領域の前記絶縁膜とに、選択的に光照射することによって、前記絶縁膜の表面の光照射領域の液状薄膜材料に対する濡れ性を高くする工程と、
前記透明導電膜の前記少なくとも一部の表面に前記液状薄膜材料を付与し、前記基板上にパターニングされた薄膜を形成する工程とを包含する、パターニングされた薄膜を有する基板の製造方法。
前記光照射によって、前記透明導電膜の前記少なくとも一部の表面も、前記液状薄膜材料に対する濡れ性が高くされる、請求項１に記載の基板の製造方法。
前記絶縁膜は、前記液状薄膜材料に対する濡れ性の低い材料で形成されている、請求項１または２に記載の基板の製造方法。
前記絶縁膜を形成する工程は、フッ素を含む雰囲気下でプラズマ処理を行うことによって、前記絶縁膜の表面の濡れ性を低下させる工程を含む、請求項１または２に記載の基板の製造方法。
前記絶縁膜は感光性樹脂を含む、請求項１から４のいずれかに記載の基板の製造方法。
前記絶縁膜は、光触媒およびバインダを含む、請求項１から５のいずれかに記載の基板の製造方法。
前記絶縁膜は界面活性剤を含む、１から６のいずれかに記載の基板の製造方法。
前記基板上にパターニングされた薄膜を形成する工程において、前記透明導電膜の前記少なくとも一部の表面への前記液状薄膜材料の付与は、インクジェット方式によって行われる、請求項１から７のいずれかに記載の基板の製造方法。
前記光照射はマスクを介して行われ、前記基板と前記マスクとの間隙は１００μｍ以下である、請求項１から８のいずれかに記載の基板の製造方法。
前記光照射には、波長領域が２００ｎｍ以下の光が用いられる、請求項１から９に記載の基板の製造方法。
前記マスクは、石英を主成分とする基板を備えるフォトマスクである、請求項１０に記載の基板の製造方法。
前記光照射はマスクを介して行われ、前記マスクは、第１の厚さを有する第１の領域と、前記第１の厚さよりも大きい第２の厚さを有する第２の領域とを備える、請求項１から１１のいずれかに記載の基板の製造方法。
前記光照射はマスクを介して行われ、前記マスクは、光触媒材料を含む層を備えるフォトマスクである、請求項１から５および７から１２のいずれかに記載の基板の製造方法。
前記マスクは、開口部を有するメタルマスクである、請求項１から８のいずれかに記載の基板の製造方法。
前記所定のパターンを有する透明導電膜は、複数の画素電極を含み、前記絶縁膜は、隣接する前記複数の画素電極の間隙に形成される、請求項に１から１４のいずれかに記載の基板の製造方法。
前記絶縁膜は、前記複数の画素電極のそれぞれの端辺を覆うように形成される、請求項１５に記載の基板の製造方法。
前記液状薄膜材料は有機ＥＬ材料を含む、請求項１から１６のいずれかに記載の基板の製造方法。
請求項１から１７のいずれかに記載の方法を用いて製造された、パターニングされた薄膜を有する基板。
請求項１７に記載の方法を用いて製造された前記基板を用意する工程と、
前記基板の前記薄膜側の表面に、前記透明導電膜の前記少なくとも一部の表面と対向するように導電膜を配置する工程とを包含する、有機ＥＬ素子の製造方法。
請求項１９に記載の方法を用いて製造された有機ＥＬ素子。