JP2005310466A

JP2005310466A - 有機ｅｌ素子の製造方法

Info

Publication number: JP2005310466A
Application number: JP2004124008A
Authority: JP
Inventors: Kazunobu Irie; 一伸入江
Original assignee: Toppan Printing Co Ltd
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 2004-04-20
Filing date: 2004-04-20
Publication date: 2005-11-04

Abstract

【課題】有機層に高分子材料を用いインクジェット法や凸版反転オフセット印刷法などの非真空プロセスを用いて有機層の形成を行う有機ＥＬ素子の製造方法において、パターン不良の検出を迅速に行う有機ＥＬ素子の製造方法を提供こと。
【解決手段】非真空プロセスを用いて有機ＥＬ素子の有機層のパターン３を形成した後の真空加熱乾燥を行う際に、光学的手段１９、１１を用いてパターンの欠陥検査を行うこと。印刷法が凸版反転オフセット印刷法であること。真空加熱乾燥を行う真空オーブンが透明基材で形成されていること。
【選択図】図２

Description

本発明は、非真空プロセス（ウェットプロセス）によって有機層のパターンを形成する有機ＥＬ素子を効率的に検査、製造する方法に関する。

有機ＥＬ素子は、電子注入電極をなす陰極と正孔注入電極をなす陽極との間に蛍光あるいは燐光性有機化合物を含む薄膜の有機層を挟んだ構造を有し、有機層に電子及び正孔を注入して再結合させることにより励起子を生成させ、この励起子が失活する際の光の放出（蛍光・燐光）を利用して表示を行う表示素子である。

有機ＥＬ素子の発光層に用いられる有機材料は、低分子の材料と高分子の材料とに分類されている。発光層の形成方法は材料によって異なり、低分子材料は主に蒸着法で成膜させる方法が用いられている。低分子材料を用いた有機ＥＬ素子をフルカラー化するために発光層をパターニングする手段としては、所望の画素形状に応じたパターンが形成されたマスクを用いて、異なる発光色の発光材料を所望する画素に対応した部分に蒸着し形成する方法が行われている。しかしながら、この方法は所望の形状に薄膜を均一に形成するには優れた方法であるが、マスクの精度の点から蒸着される基板が大型になると、パターンの形成が困難になるという問題点がある。

一方、高分子系材料を用いる場合には、真空プロセスを用いずにウェットプロセスによるパターニングが行われている。ウェットプロセスは真空プロセスに比べて、装置を簡略化することが可能で、大画面化にも適したプロセスである。有機ＥＬ素子の有機層をパターニングするウェットプロセスとして広く行われているものにはインクジェット法と印刷法を挙げることができる。

インクジェット法は、例えば、特開平１０−１２３７７号公報に開示されているように、インクジェットノズルから溶剤に溶かした有機層の材料を基板上に噴出して描画し、基板上で乾燥させることで所望のパターンを得る方法である。しかしながら、インクジェット法で有機層のパターンを形成する場合、ノズルから噴出されたインク液滴は球状をしている為、基板上に着弾する際にインクが円形状に広がり、形成したパターンの形状が直線性に欠けたり、着弾精度が悪くパターンの直線性が得られないという問題点がある。

これに対し、例えば、特開２００２−３０５０７７号公報では、予め基板上にフォトリソグラフィなどを用いて、撥インク性のある材料でバンクを形成し、そこにインク液滴を着弾させることで、バンク形状に応じてインクがはじき、直線のパターンが得られるという方法が開示されている。

また、印刷法で有機ＥＬ素子の有機層のパターンを形成する方法として注目されているのが凸版反転オフセット印刷法である。例えば、特開２００３−１７２６１号公報に開示されている凸版反転オフセット印刷法によると、有機ＥＬ素子の有機層のパターンを形成する方法は、まず、ブランケット胴に巻いたシリコンブランケット上にワイヤーバーコータやダイコータを用いて有機層の材料をインク化したものを塗布してインク層を形成し、次に、目的のパターンに対してネガ版になっている凸版または凹版を押し当てて、不要な部分のインク層を凸版または凹版に転写除去し、ブランケット上に残ったインク層を基板上に転写することで有機ＥＬ素子の有機層を形成するという方法である。

凸版反転オフセット印刷法によるパターンの形成方法は、大面積の基板に均一な膜のパ
ターンを短時間で形成する事が可能であり、使用する装置も少なく、材料の利用も効率的であるため、コストダウンに繋がり有機ＥＬ素子の有機層の形成方法として優れている。

しかしながら、インクジェット法であっても、印刷法であっても、パターンを形成するプロセスが大気中で行われるため、確率的に環境からの異物の混入が考えられる。また、インクジェット法ではパターン形成時の描画不良、印刷法ではパターン形成時の転写不良なども考えられる。

通常、低分子材料を用いた有機ＥＬ素子の場合、真空下での有機層の蒸着後に連続して陰極形成工程に入る為、基本的には有機層を形成した後のパターンの欠陥検査は行わず、陰極形成、封止、電極取り付け工程を行った後に点灯検査によって良否判定を行う。そのため、有機層の形成時に生じた欠陥が点灯検査で発見されるまで有機層を形成する工程の異常状態の回復を行うことができず、不良基板を大量に発生させてしまう。

有機層に高分子材料を用い、インクジェット法や凸版反転オフセット印刷法を用いて有機層の形成を行う場合には、基板への有機層の形成工程が大気下で行えるためにパターン形成後の基板に光源と光学検出素子を用いた光学的な欠陥検査を行うことが出来る。しかしながら、発光層の材料は大気下では非常に光に弱いので、大気下で転写を行った後の基板に強い検査光を照射して欠陥検査を行うと、発光層を劣化させてしまう可能性がある。

また、検査時間中もパターンが形成された基板は大気下にあるため、その時間分だけ、環境中からの異物の混入が高くなる。しかしながら、パターン形成後に欠陥検査を行わずに次の工程に基板を送ると、パターン不良の発見、その対応が遅れてしまい、結果として不良品が大量に発生する。
特開平１０−１２３７７号公報特開２００２−３０５０７７号公報

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、有機層に高分子材料を用い、インクジェット法や凸版反転オフセット印刷法などの非真空プロセスを用いて有機層の形成を行う有機ＥＬ素子の製造方法において、パターン不良の検出を迅速に行うことのできる有機ＥＬ素子の製造方法を提供ことを課題とする。

本発明は、非真空プロセスを用いて、有機層を形成する有機ＥＬ素子の製造方法において、非真空プロセスを用いて有機層のパターンを形成した後の真空加熱乾燥を行う際に、光学的手段を用いてパターンの欠陥検査を行うことを特徴とする有機ＥＬ素子の製造方法である。

また、本発明は、上記発明による有機ＥＬ素子の製造方法において、前記非真空プロセスがインクジェット法であることを特徴とする有機ＥＬ素子の製造方法である。

また、本発明は、上記発明による有機ＥＬ素子の製造方法において、前記非真空プロセスが印刷法であることを特徴とする有機ＥＬ素子の製造方法である。

また、本発明は、上記発明による有機ＥＬ素子の製造方法において、前記印刷法が凸版反転オフセット印刷法であることを特徴とする有機ＥＬ素子の製造方法である。

また、本発明は、上記発明による有機ＥＬ素子の製造方法において、前記真空加熱乾燥を行う真空オーブンの一部または全部が透明基材で形成されていることを特徴とする有機ＥＬ素子の製造方法である。

本発明は、非真空プロセスを用いて、有機層を形成する有機ＥＬ素子の製造方法において、非真空プロセスを用いて有機層のパターンを形成した後の真空加熱乾燥を行う際に、光学的手段を用いてパターンの欠陥検査を行うので、パターン不良の検出を迅速に行うことのできる有機ＥＬ素子の製造方法となる。

以下に、本発明による有機ＥＬ素子の製造方法を一実施例に基づいて詳細に説明する。本発明は、非真空プロセス（ウェットプロセス）を用いて、有機ＥＬ素子の有機層を形成する有機ＥＬ素子の製造方法において、非真空プロセスを用いて有機層のパターンを形成した後、真空加熱乾燥を行う際に光学的手段を用いてパターンの欠陥検査を行うことを特徴とする。基板上に有機ＥＬ素子の有機層のパターンを形成するための非真空プロセス（ウェットプロセス）としては、前述のようにインクジェット法（図１（ａ））や印刷法が知られている。印刷法においては特に凸版反転オフセット印刷法（図１（ｂ））が好ましく用いられる。

非真空プロセス（ウェットプロセス）を用いて、有機層を形成する有機ＥＬ素子の製造方法において、インクジェット法でパターンを形成する場合でも、印刷法でパターンを形成する場合でも、有機層を形成する高分子の有機材料は溶媒に溶解、あるいは分散しておりインク状になっている。用いる溶媒は有機層の材料を安定に溶解或いは分散させることの出来るものであれば特に限定はない。

溶媒としては、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、トリエチレングリコール、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、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノメ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、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールジアセテート、ジエチレングリコールジメチルエーテル、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、シクロヘキサノン、１−プロパノール、イソプロパノール、オクタン、ノナン、デカン、キシレン、エチルベンゼン、ジエチルベンゼン、トリメチルベンゼン、トリエチルベンゼン、ニトロベンゼン、アニソール等を挙げることができるが、本発明は特にこれらに限定されるものではない。また、必要に応じて２種類以上の溶媒を混合させて用いてもよい。ただし、蒸気圧が低すぎる溶媒の場合、乾燥速度が遅くなり、乾燥時のプロセス時間が長くなり好ましくない。

また、有機層のパターンを形成後、溶媒を蒸発させ有機層を乾燥させる工程が必要であるが、有機層のインクを乾燥させる工程としては真空オーブンが好ましく用いられる。真空オーブンの圧力は１．０×１０^-2Ｐａ以下であることが好ましい。オーブン内の圧力がこれ以上であると、溶媒の乾燥速度が遅くなり、有機層中に溶媒が残ってしまう可能性があり好ましくない。

真空オーブンの温度は高いほど乾燥が速くなり、乾燥時間を短縮できるので好ましいが、温度が有機層や下地の電荷輸送層のガラス転移点（Ｔｇ）を超えてしまうと、パターンとして形成された有機層と下地の電荷輸送層の層構造が崩れてしまい好ましくない。また
、乾燥時間は有機層の材料や溶媒に依存するが、乾燥時間が短く乾燥が不十分であると、パターンとして形成された有機層の中に溶媒が残留してしまう。残留溶媒はパネルとして組み込まれて発光をさせたときにダークスポットの原因となったり、素子の寿命を低下させる原因になるので好ましくない。

また、インクジェット法で有機層のパターンを形成する場合でも、印刷法でパターンを形成する場合でも、これらのパターンの形成方法は大気下で行うために、確率的に環境からの異物の混入によるパターン不良は避けられない。また、インクジェット法による有機層のパターン形成の場合、インクジェットノズルの描画不良などによる有機層のパターン不良、或いは印刷法による有機層のパターン形成の場合、ブランケットから基板上にうまく転写が行かずにパターン不良が発生する場合もある。

図２は、本発明による有機ＥＬ素子の製造方法の一実施例を説明する概略図である。図２に示すように、有機層のパターンを形成した後の基板１０を真空ポンプ１５を有する真空オーブン１４に投入し、真空加熱乾燥中に光学的な手法で欠陥検査を行う。欠陥検査の方法としては、加熱プレート１７上の基板１０をハーフミラー１２を通した投射照明１３や透過照明１９を光源として、ＣＣＤセンサーなどを有する光学検出ユニット１１で欠陥検査を行う方法である。

前述のように一般に有機ＥＬ素子の発光層の材料は酸素の存在下において、欠陥検査に用いるような強い光を照射すると、素子化した際の発光寿命や輝度などの特性が劣化してしまう。しかし、本発明にあるように、真空下で欠陥検査を行えば、検査光の照射下においても酸素が存在しない為に、発光層の劣化が抑えられる。そのため、発光層の劣化なしに光学的なパターン欠陥検査を行うことが可能になる。

一方、既存のインラインでの欠陥検査装置の場合、例えば、カラーフィルタの欠陥検査装置の場合、ラインのスループットを高める為に検査装置のＣＣＤセンサーなどを有する光学検出ユニットを１回あるいは２回程度のスキャンさせるだけで検査を行う必要がある。光学検出ユニットの台数を増やして検査を行えばスキャン回数を減らすことが可能であるが、光学検出ユニットの検出感度に個体差があるため、検出感度を調整するための作業が非常に煩雑になってしまう。

また、１台の検査装置に多数の光学検出ユニットを搭載する為に装置のコストが上昇してしまうという問題点もある。しかしながら、本発明においては加熱乾燥中に欠陥検査を行うため、加熱乾燥を行う時間を検査時間に充てることが出来、検査時間に余裕が出来る。そのため、検査装置の光学検出ユニットの台数を減らすことが可能になり、装置コストの低減でき、また、光学検出ユニットの調整が容易になる。

真空オーブン内の基板の欠陥検査するためには、光学検出ユニットをオーブン内に設置してもよいが、光学検出ユニットを真空オーブン内に設置すると、真空オーブンの容積が増える為、真空ポンプの容量を大きくする必要がある。しかし、本発明のように、真空オーブンの一部、あるいは全部を光学的に透明な基材にしておけば、検出ユニットを真空オーブンの外部に設置することが可能になり好ましい。

また、本発明においては光学的な検査を行う為の光源として透過照明又は／及び、落射照明又は／及び、暗視野照明などを用いて良い。これらの照明を目的のパターンの光学濃度や色相に応じて単独で、あるいは複数の光源を組み合わせた適切な照明下でＣＣＤなどの光学検出素子を用いた光学検出ユニットを用いて、パターンの欠陥検査を行うことが可能である。パターン欠陥検査の手法としては既知の手法を用いることが可能で、ＣＣＤなどの光学検出素子を用いた光学検出ユニットでパターンを撮影し、繰り返しパターン比較
法やダイツーダイの比較、輪郭抽出などの既知のアルゴリズムを用いて欠陥の検出を行うことが出来る。

これらの検査手法は顔料分散法におけるカラーフィルタの製造ラインに用いられている欠陥検査装置に用いている手法を利用することが可能である。また、検査用光源に少なくとも透過照明１９を用いた場合は真空オーブン中で基板を加熱しているホットプレート１７を透明にする必要がある。この場合ホットプレート１７を透明基材で作成し、ホットプレート１７を中空にする。更にこのホットプレート１７と送液ポンプ／ヒーター１６を熱媒管１８で連結し、熱媒として管内を透明な液体で満たして、加熱、循環を行えばよい。

（ａ）は、非真空プロセスで有機ＥＬ素子の有機層のパターンを形成するインクジェット法の説明図である。（ｂ）は、非真空プロセスで有機ＥＬ素子の有機層のパターンを形成する凸版反転オフセット印刷法の説明図である。本発明による有機ＥＬ素子の製造方法の一例を説明する概略図である。

符号の説明

１・・・インクジェットヘッド
２・・・ブランケット胴
３・・・有機層のパターン
４、１０・・・基板
１１・・・光学検出ユニット
１２・・・ハーフミラー
１３・・・投射照明
１４・・・真空オーブン
１５・・・真空ポンプ
１６・・・送液ポンプ／ヒーター
１７・・・加熱プレート
１８・・・熱媒管
１９・・・透過照明

Claims

非真空プロセスを用いて、有機層を形成する有機ＥＬ素子の製造方法において、非真空プロセスを用いて有機層のパターンを形成した後の真空加熱乾燥を行う際に、光学的手段を用いてパターンの欠陥検査を行うことを特徴とする有機ＥＬ素子の製造方法。
前記非真空プロセスがインクジェット法であ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。
前記非真空プロセスが印刷法であ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。
前記印刷法が凸版反転オフセット印刷法であることを特徴とする請求項３記載の有機ＥＬ素子の製造方法。
前記真空加熱乾燥を行う真空オーブンの一部または全部が透明基材で形成されていることを特徴とする請求項１、２、３、又は４記載の有機ＥＬ素子の製造方法。