JP2007234312A

JP2007234312A - パッシベーション膜及び有機ｅｌ素子の製造方法

Info

Publication number: JP2007234312A
Application number: JP2006052491A
Authority: JP
Inventors: Shinji Ogino; 慎次荻野
Original assignee: Fuji Electric Holdings Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 2006-02-28
Filing date: 2006-02-28
Publication date: 2007-09-13

Abstract

【課題】レジストパターンを化学的に剥離しないリフトオフ法を提供する。
【解決手段】周囲環境から水分の浸透による有機ＥＬ素子の劣化を防止するためのパターンニングされたパッシベーション膜の製造方法であって、上記有機ＥＬ素子にパターニングされたリフトオフ用フィルムを形成する工程と、その後のパッシベーション膜を形成する工程と、上記リフトオフ用フィルムをその上に存在する上記パッシベーション膜の一部とともに剥離する工程と、を含んでなるパターニングされたパッシベーション膜の製造方法を提供する。
【選択図】なし

Description

本発明は、基板上に形成した有機ＥＬ素子において周囲環境からの水分の浸透による素子の劣化を防止するめに有機ＥＬ素子上に形成したパッシベーション膜のパターニングに関する。

従来の技術をガラス基板上に形成した有機ＥＬディスプレイを使って説明する。ガラス基板上に、ＣＣＭ（色変換材料）方式の場合にはＣＣＭ及びカラーフィルタ層を形成し、その後ＯＣＬ（オーバーコートレイヤー、平坦化層）を導入し、平坦化層中の残留水分や溶剤が有機ＥＬ層に拡散して、ＤＳ（ダークスポット）やＤＡ（ダークエリア）等の非発光欠陥の発生を防止するためにＳｉＮやＳｉＯＮ、ＳｉＯ₂などのＰＬ（パッシベーション層）を設ける。この上にＩＴＯ（Indium Tin Oxide）やＩＺＯ（Indium Zinc Oxide）など透明導電性膜を形成し、次いで、有機ＥＬ層を蒸着、アルミの陰極を形成する。

しかし、このままでは、アルミ電極の欠陥部を通じて雰囲気中の水分が有機ＥＬ層に達してＤＡやＤＳが発生する。そこで、カバーガラスを紫外線硬化型のエポキシ樹脂などを使用してガラス基板に接着して有機ＥＬデバイスと吸湿材も一緒に封入して、水分の有機ＥＬ層への侵入を阻止する。
この方法ではカバーガラスの厚さが１ｍｍ近くにも達し、また封止するための１ｍｍ程度の接着しろを確保すると厚さや基板サイズが表示部に比べ大きくなるという欠点があった。

そこで、カバーガラスによる封止から、ＳｉＮやＳｉＯＮ，ＳｉＯ₂などの無機の薄膜をスパッタやＣＶＤ法により形成したり、無機物と高分子膜の積層膜を数μｍの厚さに形成して大気中の水分の浸入を遮断しようという外部パッシベーション膜を形成する試みがされている。

有機ＥＬ層に電流を注入するためには、外部パッシベーション膜が取り出し電極を被覆しないようにパターニングしなくてはならないが、厚さが数μｍにも達するパッシベーション層を剥離液が浸入できないのでリフトオフ法（引用文献１）は適用できない。また、複合膜では、無機層と高分子層を交互にパターニングする必要があり、プロセスが煩雑になる。そこで、パッシベーション層を形成する際にメタルマスクによってパターニングすることができる。
特開２００２−１７０６６９号

メタルマスクによる方法では、メタルマスクが線状のパターンの場合長さに比べ断面積がある一定以下の値になると機械的強度が確保できなくなる。例えば、有機ＥＬ素子が大面積化すると直線状のパターンが長くなるし、また、取り出し電極部を狭くして、狭スペース化を図ろうとする場合も機械的強度が十分でなく、寸法精度が確保できないという課題があった。
また、レジストパターンを化学的に剥離するリフトオフ法ではパッシベーション膜が上部を覆うので、剥離液などのエッチング液が浸透しないので、リフトオフできないという課題があった。

本発明によれば、パッシベーション層を形成する前にリフトオフ用のパターンを基板上に貼り付けて、パッシベーション層を形成後にそのパターンを剥がすことによりにリフトオフを行う。
具体的には、周囲環境から水分の浸透による有機ＥＬ素子の劣化を防止するためのパターンニングされたパッシベーション膜の製造方法であって、上記有機ＥＬ素子にパターニングされたリフトオフ用フィルムを形成する工程と、その後のパッシベーション膜を形成する工程と、上記リフトオフ用フィルムをその上に存在する上記パッシベーション膜の一部とともに剥離する工程と、を含んでなるパターニングされたパッシベーション膜の製造方法を提供する。また、この記載の製造方法を用いてパッシベーション膜を製造する工程を含んでなる有機ＥＬ素子の製造方法を提供する。

フィルム状のリフトパターンを貼り付けた後外部パッシベーション層を形成してフィルム状のリフトオフパターンを剥がすことで外部パッシベーション層をリフトオフすることができる。

以下に、本発明の実施態様として、基板上に形成したボトムエミッション型の有機ＥＬディスプレイの製造方法を例にとり説明する。
図１は、基板１に陽極（第一電極）２と有機ＥＬ層３と陰極（第二電極）４とパッシベーション膜５を形成した本発明の有機ＥＬ素子の例を示す。

本発明に用いる基板としては、好ましくは、ガラス、ポリエチレンテレフタレート、ポリメチルメタクリレート等の樹脂等が挙げられる。
基板（例えば、ガラス基板）上にＣＣＭ（色変換材料）方式の場合にはＣＣＭ及びカラーフィルタ層を形成し、その後ＯＣＬ（平坦化層）を導入する。平坦化層中の残留水分や溶剤が有機ＥＬ層に拡散してＤＳ（ダークスポット）やＤＡ（ダークエリア）等の非発光欠陥の発生を防止するためにＳｉＮやＳｉＯＮ、ＳｉＯ₂などのＰＬ（パッシベーション層）を設けた基板を含んでもよい。この厚さは０．２〜１．０μｍの値が好ましい。

この基板上に陽極を好ましくはパターン形成する。
陽極としては、特に限定しないが、好ましくはＩＴＯ（Indium Tin Oxide）やＩＺＯ（Indium Zinc Oxide）等の透明導電性膜が挙げられる。陽極の形成方法は、特に限定しないが、例えばスパッタ法を用いることができる。陽極の厚さは、特に限定しないが、通常５０〜３００ｎｍである。
パターンは、陽極上にレジスト剤を塗布した後、フォトリソグラフィー法を用いて所定の形状にパターニングすることで得られる。レジスト層の厚さは、特に限定しないが、０．５〜２μｍである。
レジスト層としては、特に限定されないが、好ましくは、ノボラック樹脂が挙げられる。

次に、好ましくは、層間絶縁膜を形成する。
層間絶縁膜としては、好ましくは、ポジ型フォトレジスト、アクリレート等のネガ型のフォトレジスト、またはポリイミド材料等を用いることができる。
層間絶縁膜の厚さは、好ましくは０．５〜２μｍである。
層間絶縁膜の製造は、特に限定されず、フォトリソグラフ等の方法を用いることができる。
層間絶縁膜は、好ましくは、陽極（第一電極、透明電極）の端部を被覆する形状に形成する。第二電極（陰極）が段差上で断線しないように絶縁膜端部の基板に対する角度は鋭角とすることが好ましい。

次に、好ましくは、陰極分離用にネガ型フォトレジストを用いて、好ましくは、厚さ１〜５μｍの隔壁を逆テーパー状に形成する。隔壁は、陰極のパターンニング機能をもつ。陰極を目的の形状に開口部に形成したマスクにより成膜する場合には陰極分離隔壁を用いる必要はない。

次いで、エキシマＵＶランプで室温、大気環境下で基板を紫外線照射（第一処理）する。これにより陽極表面のレジスト残渣やＩＴＯの仕事関数を適正に上げることができる。

次に、有機発光層を含む有機ＥＬ層を形成する。
有機ＥＬ層は、少なくとも有機発光層を含み、必要に応じて、正孔注入層、正孔輸送層、及び／又は電子注入層を介在させた構造を有する。具体的には、下記のような層構成からなるものが採用される。
（ａ）発光層
（ｂ）正孔注入層／有機発光層
（ｃ）発光層／電子注入層
（ｄ）正孔注入層／有機発光層／電子注入層
（ｅ）正孔注入層／正孔輸送層／有機発光層／電子注入層
上記において、陽極は有機発光層又は正孔注入層に接続され、陰極は有機ＥＬ発光層又は電子注入層に接続される。

有機ＥＬ層の各層の材料としては、公知のものが使用される。青色から青緑色の発光を得るためには、有機発光層中に、例えばベンゾチアゾール系、ベンゾイミダゾール系、ベンゾオキサゾール系などの蛍光増白剤、金属キレート化オキソニウム化合物、スチリルベンゼン系化合物、芳香族ジメチリディン系化合物などが好ましく使用される。
有機ＥＬ層の製造方法は、特に限定されないが、例えば、基板上に、真空蒸着装置で、正孔注入層、正孔輸送層、有機発光層、電子注入層を、真空を破らずにメタルマスクを用いて順次製膜する方法が挙げられる。
有機発光層を含む有機ＥＬ層は、陽極の形成された基板上に形成されるが、好ましくは、陽極の形成された基板上で剥離層の存在しない部分に形成される。
各層の厚さは、特に限定されないが、通常、１０〜２００ｎｍの正孔注入層、１０〜１００ｎｍの正孔輸送層、１０〜１００ｎｍの有機発光層、１〜５０ｎｍの電子注入層である。

この後、前記メタルマスクより広いマスクを用いて、陰極（第二電極）を形成する。陰極としては、特に限定されないが、好ましくはアルミニウム層が挙げられる。陰極の形成方法は、特に限定しないが、例えばスパッタ法を用いることができる。陰極の厚さは、特に限定しないが、通常１００〜３００ｎｍである。
なお、有機ＥＬ素子は、少なくとも基板と陽極と有機ＥＬ層と陰極を含むものであり、上述のＣＣＭ、カラーフィルタ層、平坦化層、層間絶縁膜や後述する外部パッシベーション膜を含んでもよい。

図２に示すように、例えばポリエステルからなる支持用シート１１上に予めパターニングされたリフトオフ用フィルム１２を、外部パッシベーション膜を未形成の有機ＥＬ素子１３に貼り付ける。この貼り付け段階は、支持用シート１１に設けたマーカを利用して位置合わせをすることが好ましい。マーカとしては、位置合わせの目印となるものであれば特に限定されないが、支持用フィルムに印刷あるいは穴を開けたもの等を例示できる。
次いで、この支持用シートを剥がすと、図３に示すように、予めパターニングされたリフトオフ用フィルム１２が有機ＥＬ素子１３上に残る。なお、支持用シートとリフトオフ用フィルムは、フィルム同士であり、剥がしは容易である。
なお、パターニングされたリフトオフ用フィルムを用いるのは、この上に形成するパッシベーション膜をパターニングするためである。
リフトオフ用フィルムとしては、好ましくはポリイミド系等が挙げられる。リフトオフ用フィルムの厚さとしては、好ましくは２０〜５０μｍである。
支持用シートとしては、ポリエステル系が挙げられる。支持用シートの厚さは、好ましくは５０〜２００μｍである。
また、リフトオフ用フィルムは、陰極との密着性を保つため、適度な接着性を表面に持たせるとよいが、陰極との密着性が強すぎると、剥離に際に陰極を損傷するおそれがある。したがって、リフトオフ用フィルムは、陰極との密着性を持たせるために、接着剤を用いることは好ましくなく、陰極との適度な接着性を有する材料を選択することが好ましい。

次に、パッシベーション膜（上記ＰＬに対して「外部パッシベーション膜」と呼ばれることもある。）を形成する。
外部パッシベーション膜としては、好ましくは、ＳｉＮと、ＳｉＯＮと、ＳｉＯ₂と、Ａｌ₂０₃と、ＴｉＯ₂からなる一群から選ばれる一以上の無機膜、アクリル樹脂、ポリイミド系パリレン等の高分子膜と無機膜の積層構造が挙げられる。
パッシベーション膜の厚さは、無機膜では、好ましくは１〜３μｍであり、無機膜と高分子膜の積層構造を用いるときは、好ましくは無機膜と高分子膜の合計の厚さを１〜２μｍとして多層構造とする。例えば、Ｖｉｔｅｘ社のバリックス（商標）を利用できる。
パッシベーション膜は、数回に分けて形成して成膜してもよい。

有機ＥＬ層やアルミの陰極の剥離が生じないように、パッシベーション膜の内部応力を十分低い値になるようにする必要がある。具体的には成膜時のガスの圧力を５０〜２００Ｐａにするとよい。有機ＥＬ層は、蒸着等で形成されており、リフトオフ用フィルムとの付着強度はゼロに近いため、リフトオフ用フィルムは簡単に剥離可能である。

次に、外部パッシベーション膜のうちリフトオフ用フィルムの上部に存在する膜を剥離する。外部パッシベーション膜のリフトオフは、好ましくはリフト用フィルムのパターンの端を摘んで剥がすことにより行うことができる。
リフトオフ用フィルムと陰極（例えば、Ａｌ電極）との間の密着性は弱く、陰極とパッシベーション膜間の密着性は強いため、リフトオフ用フィルムを剥がしても、所定のパッシベーション膜だけがはがれ、陰極やその他の有機ＥＬ素子への影響はない。

主に、ボトムエミッション型の有機ＥＬディスプレイの製造方法を例にとり説明してきたが、本発明はトップエミッション型の有機ＥＬディスプレイにも適用できる。外部パッシベーション層は、ボトムエミッション型では有機ＥＬ層から発した光を透過する必要はないが、トップエミッション型では有機ＥＬ層から発した光を透過しなければならない。また、有機ＥＬ層から発した光を取り出す側の電極は、有機ＥＬ層からの発光を透過させければならないので、その側にＩＴＯやＩＺＯ等の透明電極を用いる必要がある。

以下、本発明を実施例に基づき説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
実施例１
透明電極までを作製した後、図２と同様にシート上に作製したフィルム（リフトオフ用フィルム）パターン２２を用意し、支持用シート上に作製したマーカと基板上のマーカを使って位置合わせを行った。シートの材質はポリエステルであり、厚さ１００μｍを有していた。フィルムの材質はポリイミドであり、厚さ２５μｍを有していた。マーカとして、支持用シートに印刷を施した。
次いで、このフィルムを外部パッシベーション膜を未形成な有機ＥＬ素子２３にシートのまま貼り付けた後シートだけ取り除くと、図３と同様にフィルム状のリフトオフパターンだけが残った。
基板２３ａの温度が１００℃以上にならないように、外部パッシベーション膜を未形成な有機ＥＬ素子上に、外部パッシベーション膜２４としてプラズマＣＶＤでＳｉＮを厚さ３μｍに堆積させた。このときの断面を略図で示すと図４に示す。なお、外部パッシベーション膜を未形成な有機ＥＬ素子は、厚さ０．７ｍｍのガラス基板、厚さ２２０ｎｍのＩＺＯ陽極、合計の厚さ２００ｎｍの有機ＥＬ層、厚さ１００ｎｍのアルミニウム陰極から構成された。
次に、フィルムパターンの端をつまんではがすとリフトオフができた。
このように作製した有機ＥＬ素子を６０℃で８０％の恒温恒湿環境に１００時間放置したところ、キャン封止の有機ＥＬ素子と同様に外部からの水分浸入によるＤＳの発生は認められなかった。

本発明の有機ＥＬ素子の例を示す。シート上に予めパターニングされたリフトオフ用フィルムを示す。有機ＥＬ素子上に貼り付けられたリフトオフ用フィルムを示す。パッシベーション膜を未形成の有機ＥＬ素子上に残されたパターニングされたリフトオフ用フィルムを示す。

符号の説明

１基板
２陽極（第一電極）
３有機ＥＬ層
４陰極（第二電極）
５パッシベーション膜
１１シート
１２パターニングされたリフトオフ用フィルム
１３パッシベーション膜を未形成の有機ＥＬ素子
２３パッシベーション膜を未形成の有機ＥＬ素子
２２パターニングされたリフトオフ用フィルム
２３ａ基板
２４パッシベーション膜

Claims

周囲環境から水分の浸透による有機ＥＬ素子の劣化を防止するためのパターニングされたパッシベーション膜の製造方法であって、
上記有機ＥＬ素子にパターニングされたリフトオフ用フィルムを形成する工程と、
その後のパッシベーション膜を形成する工程と、
上記リフトオフ用フィルムをその上に存在する上記パッシベーション膜の一部とともに剥離する工程と、
を含んでなるパターニングされたパッシベーション膜の製造方法。
上記リフトオフ用フィルムを形成する工程が、パターニングされたリフトオフ用フィルムを上記有機ＥＬ素子に貼り付ける段階を含み、該有機ＥＬ素子と接するフィルムの面が、上記剥離工程において該有機ＥＬ素子の積層構造を剥離するのには不充分な粘着性を有する請求項１に記載のパターニングされたパッシベーション膜の製造方法。
上記リフトオフ用フィルムを上記有機ＥＬ素子に貼り付ける段階が、該シートに設けたマーカを利用して位置合わせをする請求項２に記載のパターニングされたパッシベーション膜の製造方法。
請求項１〜３のいずれかに記載の製造方法を用いてパッシベーション膜を製造する工程を含んでなる有機ＥＬ素子の製造方法。