JP2010044916A - Manufacturing method of organic el element - Google Patents
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- Electroluminescent Light Sources (AREA)
Abstract
Description
本発明は、有機エレクトロルミネセンス(以下有機ELという)素子の製造方法に関する。この有機EL素子は高精細で視認性に優れ、携帯端末機、産業用計測器、家庭用テレビなど広範囲な画面表示への応用可能性を有する。 The present invention relates to a method for manufacturing an organic electroluminescence (hereinafter referred to as organic EL) element. This organic EL element has high definition and excellent visibility, and has applicability to a wide range of screen displays such as portable terminals, industrial measuring instruments, and home televisions.
表示装置に適用される発光素子の一つとして、有機化合物の薄膜積層構造を有する有機EL発光素子が知られている。有機EL発光素子は、薄膜の自発光型素子であり、低駆動電圧、高解像度、高視野角といった優れた特徴を有することから、それらの実用化に向けて様々な検討がなされている。 As one of light emitting elements applied to a display device, an organic EL light emitting element having a thin film laminated structure of organic compounds is known. Organic EL light-emitting elements are thin-film self-luminous elements and have excellent characteristics such as low driving voltage, high resolution, and high viewing angle, and various studies have been made for their practical use.
有機EL発光素子は、陽極と陰極の間に少なくとも有機EL層を備えた構造を有している。有機EL層は有機発光層を備え、さらに、必要に応じて、正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層および/または電子注入層を介在させた構造を有する。陽極および陰極に電圧が印加されることによって注入された正孔および電子が有機発光層で再結合し、その結果生じた高エネルギー状態から基底状態に遷移する際に発光する。ディスプレイは多くの画素をマトリクスに配列して表示を構成する。画素のマトリクスの駆動方法には種々あるが、アクティブマトリクス駆動と呼ばれる方法は、個々の画素がTFT素子のスイッチング動作によって駆動されることから、パッシブマトリクス方式より消費電力を低下でき、また、動画などの表示に適していると期待されている。 The organic EL light emitting element has a structure including at least an organic EL layer between an anode and a cathode. The organic EL layer includes an organic light emitting layer, and further has a structure in which a hole injection layer, a hole transport layer, an electron transport layer and / or an electron injection layer are interposed as required. Holes and electrons injected by applying a voltage to the anode and cathode recombine in the organic light emitting layer, and light is emitted when the resulting high energy state transitions to the ground state. A display is configured by arranging many pixels in a matrix. There are various pixel matrix driving methods, but the method called active matrix driving can reduce the power consumption compared to the passive matrix method because each pixel is driven by the switching operation of the TFT element, and the moving image etc. It is expected to be suitable for display.
近年、ディスプレイの大型化の要請が高まり、アクティブマトリクス型有機EL素子についても大型サイズにおける消費電力の低下が課題となってきている。低消費電力化では、発光面側の透明電極に起因する電圧降下を防ぐことが重要な課題である。 In recent years, there has been an increasing demand for larger displays, and reduction of power consumption in large-size active matrix organic EL elements has become an issue. In order to reduce power consumption, it is an important issue to prevent a voltage drop caused by the transparent electrode on the light emitting surface side.
発光面側の透明電極に起因する電圧降下を防ぐために、基板上に第1電極部と絶縁された補助配線を設け、第2電極と露出した補助配線との接触を行うという提案がある(例えば、特許文献1参照。)。 In order to prevent a voltage drop due to the transparent electrode on the light emitting surface side, there is a proposal that an auxiliary wiring insulated from the first electrode portion is provided on the substrate, and the second electrode is brought into contact with the exposed auxiliary wiring (for example, , See Patent Document 1).
また、第1電極を区画する絶縁層に覆われた補助電極に、絶縁層に設けたスルーホールを介して第2電極を接続する提案もある(例えば、特許文献2参照。)。 There is also a proposal of connecting the second electrode to an auxiliary electrode covered with an insulating layer that partitions the first electrode through a through hole provided in the insulating layer (see, for example, Patent Document 2).
また、第1電極をそれぞれに区画する壁状絶縁層上に補助電極を設け、有機EL層を壁状絶縁層内に形成し、基板全面に第2電極を形成して、補助電極と第2電極を接続させる提案もある(例えば、特許文献3参照。)。 In addition, an auxiliary electrode is provided on the wall-like insulating layer partitioning the first electrode, an organic EL layer is formed in the wall-like insulating layer, a second electrode is formed on the entire surface of the substrate, and the auxiliary electrode and the second electrode are formed. There is also a proposal for connecting electrodes (for example, see Patent Document 3).
また、下部電極と上部電極との間に有機層が設けられた有機電界発光素子を基板上に設けた表示装置の製造方法が提案されており、その製造方法において、前記基板上の各画素にパターン形成された下部電極の間に設けられた光吸収層を備えた補助配線を設けた後、基板全面に有機EL層を形成し、レーザー光を補助配線部に照射して、補助配線部の上に形成された有機EL層を除去することにより、補助電極と上部電極を接続する提案もある(例えば、特許文献4参照。)。 In addition, a method for manufacturing a display device in which an organic electroluminescent element having an organic layer provided between a lower electrode and an upper electrode is provided on a substrate has been proposed. In the manufacturing method, each pixel on the substrate is provided with each pixel. After providing the auxiliary wiring having the light absorption layer provided between the patterned lower electrodes, an organic EL layer is formed on the entire surface of the substrate, and the auxiliary wiring portion is irradiated with laser light. There is also a proposal for connecting the auxiliary electrode and the upper electrode by removing the organic EL layer formed thereon (see, for example, Patent Document 4).
上記特許文献1〜3では、いずれも有機EL層はマスク蒸着法または塗布法により画素を塗り分けて形成している。しかし、マスク蒸着法はマスク合わせ精度、歩留りに問題があり、塗布法では高精細化が容易ではないという問題があった。 In the above Patent Documents 1 to 3, the organic EL layer is formed by separately painting pixels by a mask vapor deposition method or a coating method. However, the mask vapor deposition method has problems in mask alignment accuracy and yield, and the coating method has a problem that high definition is not easy.
特許文献4では、基板全面に有機EL層を形成した後、レーザー光照射を用いて、補助電極上に堆積した有機EL層を除去しているため、レーザー光による有機EL層の除去により製造コストが高くなるという問題がある。 In Patent Document 4, after an organic EL layer is formed on the entire surface of the substrate, the organic EL layer deposited on the auxiliary electrode is removed using laser light irradiation. There is a problem that becomes high.
本発明はこのような状況に鑑み、なされたもので、有機EL層を全面蒸着しながらも、より簡便な工程で補助電極と第2電極との接続を行うことのできる有機EL素子の製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and a method for manufacturing an organic EL element capable of connecting the auxiliary electrode and the second electrode in a simpler process while depositing the entire surface of the organic EL layer. The purpose is to provide.
即ち、本発明の有機EL素子の製造方法は、複数のTFTが形成された基板上に複数の画素が形成される有機EL素子の製造方法であって、前記有機EL素子が、画素領域を規定する第1電極と、第1電極に対向して設けられた透明な第2電極と、第1電極と第2電極の間に挟まれる有機EL層とを有し、前記第1電極の端部は絶縁膜により覆われており、前記第2電極が前記絶縁膜上にパターン形成された金属膜と接続されてなるトップエミッション型有機EL素子であって、絶縁膜上に金属膜パターンを形成する工程と、形成された金属膜パターンに重ねるようにワイヤマスクを、張力をかけた状態で設置する工程と、ワイヤマスクが設置された基板全面に有機EL層を形成する工程と、有機EL層が形成された基板からワイヤマスクを除く工程と、ワイヤマスクを除いた基板全面に第2電極を形成する工程を有することを特徴とする。 That is, the organic EL device manufacturing method of the present invention is a method of manufacturing an organic EL device in which a plurality of pixels are formed on a substrate on which a plurality of TFTs are formed, and the organic EL device defines a pixel region. And an organic EL layer sandwiched between the first electrode and the second electrode, and an end portion of the first electrode. Is a top-emission organic EL element in which the second electrode is connected to a metal film patterned on the insulating film, and the metal film pattern is formed on the insulating film. A step of installing a wire mask in a tensioned state so as to overlap the formed metal film pattern, a step of forming an organic EL layer on the entire surface of the substrate on which the wire mask is installed, and an organic EL layer comprising: Wire mask from the formed substrate Ku and step, and a step of forming a second electrode over the entire surface of the substrate except for the wire mask.
本発明の製造方法により得られる有機EL素子は、上部透明電極に補助陰極を形成したことによって、水平方向に電流が流れる際の電圧降下を極小さくすることができるため、均一な発光を得ることが可能となる。また、この有機EL素子をTFTなどを用いたアクティブマトリックス方式で駆動させる場合に駆動電圧を上げることなく、高輝度と高発光効率を提供することが可能となる。 The organic EL element obtained by the manufacturing method of the present invention can obtain uniform light emission since the auxiliary cathode is formed on the upper transparent electrode, so that the voltage drop when the current flows in the horizontal direction can be minimized. Is possible. In addition, when the organic EL element is driven by an active matrix method using TFTs or the like, it is possible to provide high luminance and high light emission efficiency without increasing the driving voltage.
また、本発明の有機EL素子の製造方法によれば、より簡便な工程で補助電極と第2電極との接続を行うことができる。 Moreover, according to the manufacturing method of the organic EL element of this invention, a connection with an auxiliary electrode and a 2nd electrode can be performed by a simpler process.
以下、本発明について実施の形態を詳細に説明する。
図1は本発明の製造方法により製造する有機EL素子の1実施態様の素子構造を示す上部電極までを形成した要部断面図であり、1副画素とそれに隣接する補助電極を示している。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
FIG. 1 is a cross-sectional view of a main part in which up to an upper electrode showing the element structure of one embodiment of an organic EL element manufactured by the manufacturing method of the present invention is shown, showing one subpixel and an auxiliary electrode adjacent thereto.
TFT基板10の上には、パターン形成された第1電極11が搭載されている。
フォトレジスト材料あるいはシリコン酸化膜などの無機材料からなる層間絶縁膜12は第1電極11の端部から、隣接する第1電極11間のTFT基板10表面を経て、隣接する第1電極11の端部にかけて形成され、画素領域を定める。
On the
The
層間絶縁膜12はその断面形状がその中央部に凹部13を有する形状となっている。前記凹部上に金属膜14を形成し、この金属膜14を第2電極16と接続する補助電極とする。層間絶縁膜12の断面形状の中央部に凹部が形成されており、その凹部の上に形成される金属膜14の断面形状もこれに沿ってその中央部に凹部が形成されている。
The
層間絶縁膜12の凹部13は、所定のレジストパターンをマスクとして用いて、露出している層間絶縁膜部をエッチングすることによって形成できる。
The
金属膜14形成後、図2に示すように、この金属膜の前記断面形状の凹部からなる凹状溝に沿ってワイヤマスク17を設置する。このとき、ワイヤマスク17はこの金属膜の凹部状箇所で固定されることになる。図2はワイヤが円形断面を有するワイヤである場合を示している。ワイヤマスク17の直径は前記金属膜の断面形状の凹部の開口部の幅よりも大きいものとする。
After the formation of the
有機EL層15が蒸着で形成されるとき、有機分子の蒸気流はほぼ直線的に進むので、ワイヤマスク17に正対する箇所では有機分子はワイヤの影になる部分に堆積することはない。たとえ、蒸気流の回り込みがあったとしても、金属膜14とワイヤマスク17の接触箇所で回り込みは阻止され、凹状内部に有機EL層15が堆積することはない。
When the
ワイヤマスクに用いるワイヤの断面形状は、円形、楕円形、矩形、台形など任意の断面形状とすることができるが、図2に示すような円形断面を有するワイヤが好ましく用いられる。図5はワイヤマスク17として矩形断面形状を有するワイヤを用いた例を示しているが、図5に示す矩形状ワイヤの場合も上記と同様金属蒸気流の回り込みは阻止される。
The cross-sectional shape of the wire used for the wire mask can be any cross-sectional shape such as a circle, an ellipse, a rectangle, and a trapezoid, but a wire having a circular cross-section as shown in FIG. 2 is preferably used. FIG. 5 shows an example in which a wire having a rectangular cross-sectional shape is used as the
金属膜14の凹部状周辺にテーパーをつけることで、テーパー部でワイヤマスク17を接触させ、ワイヤマスク17のぶれを抑えることができる。
By tapering the periphery of the concave portion of the
層間絶縁膜12の凹部13がテーパー形状であることが金属膜14のテーパーを形成するために望ましい。
In order to form the taper of the
凹部13を有する層間絶縁膜12、金属膜(補助電極)14はフォトリソグラフィーにより高精細に形成する。
The
図3にワイヤマスク17を設置した場合の平面図を示す。図3は、3画素分を示している。
FIG. 3 shows a plan view when the
図3に示す画素領域開口部18は周囲を層間絶縁膜12でかこまれ、第1電極11がその表面に露出している。この画素領域開口部18に有機EL層15、第2電極16を順次形成して画素を形成する。
The pixel region opening 18 shown in FIG. 3 is surrounded by the
本発明においては、図2に示すように、有機EL層15形成前に、層間絶縁膜12上部の補助電極14上に金属ワイヤマスク17を設置し、例えば、蒸着法やスパッタ法で有機EL層15を形成する。即ち、複数本のワイヤをマスクとすることにより有機EL層15の分離パターンを形成する。有機EL層15を形成後、ワイヤマスク17を除去し、その後、第2電極16を基板全面に形成して、補助電極14と第2電極16の接続を行う。ワイヤマスク17除去後の凹状内部には有機EL層15が堆積することはないので、第2電極16と金属膜14のコンタクトは金属膜14の凹状部中心部で確実に形成される。
In the present invention, as shown in FIG. 2, before the
ワイヤマスクによるパターン形成については、パッシブマトリクス素子の陰極分離法ではあるが、有機EL層の上にワイヤマスクを置いた状態で上部陰極を形成することでラインパターンを有する上部陰極を形成している(特許文献5参照。)。このワイヤが所定の間隔をあけて直線的に配置されるようにワイヤには張力がかけられている。また、これもパッシブマトリクス素子の陰極分離法ではあるが、陰極分離工程における線材の伸びによるストレスの影響を吸収するために、樹脂線状材料を用いる提案もある(特許文献6参照。)。特許文献7もパッシブマトリクス型有機EL装置に関するもので、特許文献7では、ワイヤをマスクとしてEL層を蒸着により形成している。 The pattern formation by the wire mask is a cathode separation method of the passive matrix element, but the upper cathode having the line pattern is formed by forming the upper cathode with the wire mask placed on the organic EL layer. (See Patent Document 5). The wire is tensioned so that the wire is linearly arranged at a predetermined interval. Although this is also a cathode separation method for passive matrix elements, there is also a proposal to use a resin linear material in order to absorb the influence of stress due to elongation of the wire in the cathode separation step (see Patent Document 6). Patent Document 7 also relates to a passive matrix organic EL device. In Patent Document 7, an EL layer is formed by vapor deposition using a wire as a mask.
いずれの例においても、ワイヤは平らな基板面に置かれており、ワイヤに張力がかけられていても基板の両端に張り渡されたワイヤのぶれが生じるため、高精細なパターン形成は困難となる。 In any example, the wire is placed on a flat substrate surface, and even if the wire is tensioned, the wire stretched across the both ends of the substrate is generated, which makes it difficult to form a high-definition pattern. Become.
本発明においては、ワイヤマスク17は、耐熱性金属のワイヤを用いてなることが好ましい。ワイヤマスク17に好ましく用いることのできる耐熱性金属としては、タングステン、タンタル、モリブデンあるいはこれらの合金を挙げることができる。
In the present invention, the
このワイヤマスク17を構成するワイヤの太さは、所定の分離間隔を実現できる太さであればよいが、好ましくは15μm〜60μm、より好ましくは30μmの太さのワイヤを用いる。
The wire constituting the
有機EL層15は、少なくとも有機発光層を備え、必要に応じて電子注入層、電子輸送層、正孔輸送層、正孔注入層などの層を積層してなるものであり、基板全面に画素領域を開口した蒸着マスクを用いず、真空蒸着法により各層を順次ベタ形成する。以下に、例示的な有機EL層の構成を示す。
The
(1)陽極/有機発光層/陰極
(2)陽極/正孔注入層/有機発光層/陰極
(3)陽極/有機発光層/電子注入層/陰極
(4)陽極/正孔注入層/有機発光層/電子注入層/陰極
(5)陽極/正孔注入層/正孔輸送層/有機発光層/電子注入層/陰極
(1) Anode / organic light emitting layer / cathode (2) Anode / hole injection layer / organic light emitting layer / cathode (3) Anode / organic light emitting layer / electron injection layer / cathode (4) Anode / hole injection layer / organic Light emitting layer / electron injection layer / cathode (5) Anode / hole injection layer / hole transport layer / organic light emitting layer / electron injection layer / cathode
有機EL層における各層の材料としては、特に限定されるものではなく公知のものを使用することが可能である。例えば、電子注入層としてはLiFを用いることができる。電子輸送層としてはAlq3を用いることができ、これにLiなどのアルカリ金属をドープしてもよい。 The material of each layer in the organic EL layer is not particularly limited, and known materials can be used. For example, LiF can be used as the electron injection layer. Alq 3 can be used as the electron transport layer, and it may be doped with an alkali metal such as Li.
有機発光層の材料は、所望する色調に応じて選択することが可能であり、例えば青色から青緑色の発光を得るためには、ベンゾチアゾール系、ベンゾイミダゾール系、べンゾオキサゾール系などの蛍光増白剤、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を使用することが可能である。 The material of the organic light emitting layer can be selected according to the desired color tone. For example, in order to obtain light emission from blue to blue-green, fluorescence such as benzothiazole, benzimidazole, and benzoxazole is used. Brightening agents, styrylbenzene compounds, aromatic dimethylidin compounds, and the like can be used.
ホスト材料としては、アルミキレート、4,4’−ビス(2,2’−ジフェニルビニル)、2,5−ビス(5−tert−ブチル−2−ベンゾオキサゾリル)−チオフェン(BBOT)、ビフェニル(DPVBi)を用いる。青色ドーパントとしては、ぺリレン、2,5,8,11−テトラ−t−ブチルペリレン(TBP)、4,4’−ビス[2−{4−(N,N−ジフェニルアミノ)フェニル}ビニル]ビフェニル(DPAVBi)などを0.1〜5%、赤色ドーパントとしては、4−(ジシアノメチレン)−2−メチル−6−(p−ジメチルアミノスチリル)−4H−ピラン、4,4−ジフロロ−1,3,5,7−テトラフェニル−4−ボラ−3a,4a,−ジアザ−s−インダセン、プロパンジニトリル(DCJT1)、ナイルレッドなどを0.1〜5%添加することが用いられる。白色発光を行うには、上記の青色ドーパントを含む青色発光層と上記の赤色ドーパントを含む赤色発光層を積層してもよい。 As host materials, aluminum chelate, 4,4′-bis (2,2′-diphenylvinyl), 2,5-bis (5-tert-butyl-2-benzoxazolyl) -thiophene (BBOT), biphenyl (DPVBi) is used. Blue dopants include perylene, 2,5,8,11-tetra-t-butylperylene (TBP), 4,4′-bis [2- {4- (N, N-diphenylamino) phenyl} vinyl] Biphenyl (DPAVBi) or the like is 0.1 to 5%, and red dopants include 4- (dicyanomethylene) -2-methyl-6- (p-dimethylaminostyryl) -4H-pyran, 4,4-difluoro-1 , 3,5,7-tetraphenyl-4-bora-3a, 4a, -diaza-s-indacene, propanedinitrile (DCJT1), Nile Red and the like are used in an amount of 0.1 to 5%. In order to perform white light emission, a blue light-emitting layer containing the blue dopant and a red light-emitting layer containing the red dopant may be stacked.
正孔輸送層としてはα−NPDを用いることができ、これにF4−TCNQなどのルイス酸化合物をドーピングしてもよい。また、正孔注入層としてはCuPcを用いることができる。 As the hole transport layer, α-NPD can be used, and it may be doped with a Lewis acid compound such as F4-TCNQ. Moreover, CuPc can be used as the hole injection layer.
図6に示すように色変換フィルター基板200は以下のように作製する。
As shown in FIG. 6, the color
1.1 カラーフィルター
本発明の素子で用いるカラーフィルターは、フォトレジストに顔料を分散させた、顔料分散型カラーフィルターを用いる。
1.1 Color Filter The color filter used in the element of the present invention is a pigment dispersion type color filter in which a pigment is dispersed in a photoresist.
カラーフィルターは、400nm〜550nmの波長を透過する青色フィルター24、500nm〜600nmの波長を透過する、緑色フィルター23、600nm以上の波長を透過する、赤色フィルター22のそれぞれを配列する。また、各カラーフィルター画素間に、主にコントラストの向上を目的として、可視域を透過しない、ブラックマトリックス25を配設する。
The color filter includes a
1.2 色変換フィルター
本発明において、色変換フィルター26、27に用いる有機蛍光色素としては、発光体から発する近紫外領域ないし可視領域の光、特には青色ないし青緑色領域の光を吸収して異なる可視光を発するものであればよいが、好ましくは、少なくとも赤色領域の蛍光を発する蛍光色素の一種類以上が用いられ、緑色領域の蛍光を発する蛍光色素の一種以上と組み合わせてもよい。
1.2 Color Conversion Filter In the present invention, the organic fluorescent dye used for the color conversion filters 26 and 27 absorbs light in the near-ultraviolet region or visible region, particularly blue or blue-green region emitted from the light emitter. Any one that emits different visible light may be used, but preferably at least one fluorescent dye that emits fluorescence in the red region is used, and may be combined with one or more fluorescent dyes that emit fluorescence in the green region.
発光体から発する青色から青緑色領域の光を吸収して、赤色領域の蛍光を発する蛍光色素としては、例えばローダミンB、ローダミン6G、ローダミン3B、ローダミン101、ローダミン110、スルホローダミン、ベーシックバイオレット11、ベーシックレッド2などのローダミン系色素、シアニン系色素、1−エチル−2−〔4−(p−ジメチルアミノフェニル)−13−ブタジエニル〕−ピリジウム−パークロレート(ピリジン1)などのピリジン系色素、あるいはオキサジン系色素などが挙げられる。
Examples of fluorescent dyes that absorb light in the blue to blue-green region emitted from the light emitter and emit fluorescence in the red region include rhodamine B, rhodamine 6G, rhodamine 3B, rhodamine 101, rhodamine 110, sulforhodamine,
発光体から発する青色ないし青緑色領域の光を吸収して、緑色領域の蛍光を発する蛍光色素としては、例えば3−(2‘−ベンゾチアゾリル)−7−ジエチルアミノクマリン(クマリン6)、3−(2’−ベンゾイミダゾリル)−7−N,N−ジエチルアミノクマリン(クマリン7)、3−(2‘−N−メチルベンゾイミダゾリル)−7−N,N−ジエチルアミノクマリン(クマリン30)、2,3,5,6−1H,4H−テトラヒドロ−8−トリフルオロメチルキノリジン(9,9a,1−gh)クマリン(クマリン153)などのクマリン系色素、あるいはクマリン色素系染料であるベーシックイエロー51、さらにはソルベントイエロー11、ソルベントイエロー116などのナフタルイミド系色素などが挙げられる。 Examples of fluorescent dyes that absorb light in the blue or blue-green region emitted from the light emitter and emit fluorescence in the green region include 3- (2′-benzothiazolyl) -7-diethylaminocoumarin (coumarin 6) and 3- (2 '-Benzimidazolyl) -7-N, N-diethylaminocoumarin (coumarin 7), 3- (2'-N-methylbenzimidazolyl) -7-N, N-diethylaminocoumarin (coumarin 30), 2, 3, 5, 6 -1H, 4H-tetrahydro-8-trifluoromethylquinolidine (9,9a, 1-gh) coumarin (coumarin 153) and other coumarin dyes, or basic yellow 51 which is a coumarin dye dye, and solvent yellow 11 And naphthalimide dyes such as Solvent Yellow 116.
なお、本発明に用いる有機蛍光色素を、ポリメタクリル酸エステル、ポリ塩化ビニル、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合樹脂、アルキッド樹脂、芳香族スルホンアミド樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、ベンゾグアナミン樹脂及びこれらの樹脂混合物などに予め練り込んで顔料化して、有機蛍光顔料としてもよい。 The organic fluorescent dye used in the present invention is a polymethacrylate, polyvinyl chloride, vinyl chloride-vinyl acetate copolymer resin, alkyd resin, aromatic sulfonamide resin, urea resin, melamine resin, benzoguanamine resin, and these resins. An organic fluorescent pigment may be obtained by kneading into a mixture or the like in advance to obtain a pigment.
本発明に用いる有機蛍光色素は、蛍光色変換膜に対して、該変換膜の重量を基準として0.01〜5重量%、より好ましくは0.1〜2重量%含有される。もし有機蛍光色素の含有量が0.01重量%未満ならば、十分な波長変換を行うことができず、あるいはまた、該含有量が5%を越えるならば、濃度消光等の効果により色変換効率の低下をもたらす。 The organic fluorescent dye used in the present invention is contained in the fluorescent color conversion film in an amount of 0.01 to 5% by weight, more preferably 0.1 to 2% by weight, based on the weight of the conversion film. If the content of the organic fluorescent dye is less than 0.01% by weight, sufficient wavelength conversion cannot be performed, or if the content exceeds 5%, color conversion is performed due to effects such as concentration quenching. Resulting in reduced efficiency.
次に、本発明の蛍光色変換膜に用いられるマトリクス樹脂は、光硬化性または光熱併用型硬化性樹脂を、光および/または熱処理して、ラジカル種やイオン種を発生させて重合または架橋させ、不溶不融化させたものである。光硬化性又は光熱併用型硬化性樹脂が高精細でパターニングが可能であり、耐溶剤性、耐熱性等の信頼性の面でも好ましい。 Next, the matrix resin used in the fluorescent color conversion film of the present invention is a photocurable or photothermal combination type curable resin that is subjected to light and / or heat treatment to generate radical species or ionic species to be polymerized or crosslinked. Insoluble and infusible. A photocurable or photothermal combination type curable resin can be patterned with high definition, and is preferable in terms of reliability such as solvent resistance and heat resistance.
1.3 ガスバリア層
色変換フィルター基板200を、有機発光素子と組み合わせる場合、色変換フィルターから発生する水分から有機発光素子を守る目的で、上面にパッシベーション効果を有するガスバリア層28を積層しても良い。ガスバリア層28は透明且つピンホールのない緻密な膜が求められ、例えばSiOx、SiNx、SiNxOy、AlOx、TiOx、TaOx、ZnOx等の無機酸化物、無機窒化物等が使用できる。該ガスバリア層28の形成方法としては特に制約はなく、スパッタ法、CVD法、真空蒸着法、ディップ法等の慣用の手法により形成できる。膜厚は200〜500nmが好ましい。
1.3 Gas Barrier Layer When the color
上記のように形成された、有機発光素子基板100と、色変換フィルター基板200とを、図7に示すように対向して重ねあわせ、これをグローブボックス内乾燥窒素雰囲気(酸素および水分濃度ともに10ppm以下)下において、貼り合わせてディスプレイを完成することができる。
The organic light-emitting
以下に、実施例を用いて本発明をさらに説明する。 The present invention will be further described below with reference to examples.
<実施例1>
VGA規格(640×RGB×480)のディスプレイの作製をおこなった。画素ピッチは0.780mmである。RGB副画素サイズは0.148×0.664mm、副画素間隔は0.100mmとし、画素サイズは0.664mm×0.664mm、画素間隔は0.116mmとした。
<Example 1>
A VGA standard (640 × RGB × 480) display was produced. The pixel pitch is 0.780 mm. The RGB subpixel size was 0.148 × 0.664 mm, the subpixel interval was 0.100 mm, the pixel size was 0.664 mm × 0.664 mm, and the pixel interval was 0.116 mm.
500mm×500mm×0.50mmのガラス基板19上に、上記画素構成の発光部(640×RGB×480)を形成した。その作製法を以下に示す。
On the
図4は、有機EL素子の工程を段階的に示す要部断面図であり、1副画素とそれに隣接する補助電極を示す。 FIG. 4 is a cross-sectional view of an essential part showing steps of the organic EL element step by step, showing one subpixel and an auxiliary electrode adjacent thereto.
まず、ガラス基板19上にポリシリコンTFT基板10を従来公知の方法で形成した。図4(a)はガラス基板19上にポリシリコンTFT基板10を搭載した状態を示す図である。
First, the
次に、蒸着法にて高反射電極として、厚さ100nmのAlを全面蒸着し、フォトリソグラフィーにより不要部分を除去して、0.148mm×0.664mmの副画素電極となる第1電極(陰極)11を形成した。第1電極(陰極)11が形成された状態を図4(b)に示す。TFT基板10に開口したビアホールを介して第1電極11とTFTのドレインとのコンタクトが形成されている。
Next, 100 nm-thick Al is vapor-deposited as a highly reflective electrode by vapor deposition, and unnecessary portions are removed by photolithography to form a first electrode (cathode) that becomes a subpixel electrode of 0.148 mm × 0.664 mm. ) 11 was formed. FIG. 4B shows a state where the first electrode (cathode) 11 is formed. A contact between the
次にポジ型フォトレジスト[WIX−2A](商品名、日本ゼオン製)を全面に塗布し、フォトリソグラフィーにより第1電極11上の副画素対応箇所に0.148×0.664mmの開口部を形成して、厚さ1.0μmの層間絶縁膜12を形成した。その状態を図4(c)に示す。層間絶縁膜12端部のTFT基板10に対する角度は鋭角となっている。
Next, a positive photoresist [WIX-2A] (trade name, manufactured by ZEON CORPORATION) is applied to the entire surface, and an opening of 0.148 × 0.664 mm is formed at the position corresponding to the subpixel on the
引き続き、フォトリソグラフィーにより、層間絶縁膜12の中央に、画素アレイの一方向に伸びる、幅20μmの開口部を設けたレジストパターンを基板全面に形成し、露出した層間絶縁膜部分を深さ0.5μm分エッチングし,レジストを剥離した後、画素アレイの一方向に伸びる、幅20μm、深さ0.5μmの凹部13を形成した。その状態を図4(d)に示す。
Subsequently, a resist pattern having an opening of 20 μm width extending in one direction of the pixel array is formed on the entire surface of the substrate by photolithography, and the exposed interlayer insulating film portion has a depth of 0.1 mm. After etching by 5 μm and stripping the resist, a
次に、凹部形成用のレジストパターン形成用のフォトマスクと同じパターン形状のマスクを用いた蒸着法にて、層間絶縁膜12上に設けた凹部を覆うように、厚さ200nm、幅25μmのAl金属膜14を形成し、補助電極とした。補助電極も下地の絶縁膜の凹状形状を反映し、幅20μm、深さ0.5μmの凹部を有した。補助電極を設置した状態を図4(e)に示す。
Next, Al having a thickness of 200 nm and a width of 25 μm is formed so as to cover the concave portion provided on the
次に、第1電極11、層間絶縁膜12、金属膜14からなる補助電極を形成した基板を基板ホルダに配置し、複数本のタングステンワイヤ(直径60μm)からなるワイヤマスク17を、補助電極14の凹状形状をガイドとして、補助電極の配列方向に平行に整列させた。ワイヤマスク17を配置した状態を図4(f)に示す。このワイヤには10Nの張力を印加した。基板ホルダを蒸着装置の真空準備室に移動させて、基板をワイヤマスク17に密着させ、真空槽内圧を1×10-4Paまで減圧した。
Next, the substrate on which the auxiliary electrode made of the
以上の工程に続き、前記第1電極11、層間絶縁膜12を形成した基板を蒸着装置内に装着し、電子輸送層、第1有機発光層、正孔輸送層を、真空を破らずに順次成膜して有機EL層15を形成した。成膜に際して真空槽内圧は1×10-4Paまで減圧した。電子輸送層はAlq3を40nm積層した。有機発光層はホスト材料4,4'−ビス(2,2'−ジフェニルビニル)ビフェニル(DPVBi)に、青色ゲスト材料を4,4’−ビス[2−{4−(N,N−ジフェニルアミノ)フェニル}ビニル]ビフェニル(DPAVBi)5%ドープして40nm積層した。正孔輸送層はα−NPDを200nm積層した。有機EL層15を形成した状態を図4(g)に示す。
Following the above steps, the substrate on which the
この後、真空準備室にて、基板ホルダからワイヤマスクをとりはずし、スパッタ法にて透明電極(ITO)を膜厚100nmで全面成膜して透明な第2電極の形成を行った。図4(h)はワイヤマスク17を取り外した状態を示し、図4(i)は第2電極を形成した状態を示す。
Thereafter, in the vacuum preparation chamber, the wire mask was removed from the substrate holder, and a transparent electrode (ITO) was formed over the entire surface with a film thickness of 100 nm by sputtering to form a transparent second electrode. FIG. 4 (h) shows a state where the
(色変換フィルター基板の作製)
図6は、色変換フィルター基板の製造工程の一例を示す模式断面図である。
(Production of color conversion filter substrate)
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing an example of the manufacturing process of the color conversion filter substrate.
[ブラックマトリックスの作製]
500mm×500mm×0.50mmのガラス基板21上に、上記画素構成の発光部(640×RGB×480)に対応させた色変換フィルター部を以下のようにして作製した。
[Preparation of black matrix]
On a
ガラス基板21としてのコーニングガラス(0.7mm厚)上に、スピンコート法により黒色色素を含むレジスト樹脂を塗布し、フォトリソグラフ法により、パターニングを実施し、カラーフィルター形成用の開口部を形成し、膜厚2μmのブラックマトリックス25を副画素間は0.100mm幅、画素間は0.116mm幅でパターン形成した。
A resist resin containing a black pigment is applied on a Corning glass (0.7 mm thickness) as the
[カラーフィルターの作製]
青色フィルター材料(富士フィルム製:カラーモザイクCB−7001)をスピンコート法にて塗布後、フォトリソグラフ法によりパターニングを実施し、0.780mmピッチ、膜厚2μmのラインパターンを形成し、青色フィルター24を得た。つぎに、緑色フィルター材料(富士フィルム製:カラーモザイクCG−7001)をスピンコート法にて塗布後、フォトリソグラフ法によりパターニングを実施し、0.780mmピッチ、膜厚2μmの緑色フィルターパターンを形成し、緑色フィルター23を得た。つぎに、赤色フィルター材料(富士フィルム製:カラーモザイクCR−7001)をスピンコート法にて塗布後、フォトリソグラフ法によりパターニングを実施し、0.780mmピッチ、膜厚2μmの赤色フィルターパターンを形成し、赤色フィルター22を得た。
[Production of color filters]
After applying a blue filter material (Fuji Film: Color Mosaic CB-7001) by spin coating, patterning is performed by photolithography to form a line pattern with a 0.780 mm pitch and a film thickness of 2 μm. Got. Next, after applying a green filter material (manufactured by Fuji Film: Color Mosaic CG-7001) by a spin coating method, patterning is performed by a photolithographic method to form a green filter pattern having a 0.780 mm pitch and a film thickness of 2 μm. A
[緑色変換フィルターの作製]
蛍光色素としてクマリン6(0.7重量部)を溶剤のプロピレングリコールモノエチルアセテート(PGMEA)120重量部へ溶解させた。該溶液に対して光重合性樹脂「V259PA/P5」(商品名、新日鐵化成工業株式会社)100重量部を加えて溶解させ、塗布液を得た。この塗布溶液を、透明基板としてのコーニングガラス(645mm×845mm×1.1mm)上に、スピンコート法を用いて塗布し、フォトリソグラフ法によりパターニングを実施し、0.780mmピッチ、膜厚10μmの緑色変換フィルター27を得た。
[Production of green conversion filter]
Coumarin 6 (0.7 parts by weight) as a fluorescent dye was dissolved in 120 parts by weight of a solvent, propylene glycol monoethyl acetate (PGMEA). 100 parts by weight of a photopolymerizable resin “V259PA / P5” (trade name, Nippon Steel Chemical Industry Co., Ltd.) was added to the solution and dissolved to obtain a coating solution. This coating solution is applied onto a coning glass (645 mm × 845 mm × 1.1 mm) as a transparent substrate using a spin coating method, and patterned by a photolithographic method, with a 0.780 mm pitch and a film thickness of 10 μm. A
[赤色変換フィルターの作製]
蛍光色素としてクマリン6(0.6重量部)、ローダミン6G(0.3重量部)、ベーシックバイオレット11(0.3重量部)を溶剤のプロピレングリコールモノエチルアセテート(PGMEA)120重量部へ溶解させた。光重合性樹脂の[V259PA/P5](商品名、新日鐵化成工業株式会社)100重量部を加えて溶解させ、塗布液を得た。この塗布溶液を、透明基板としてのコーニングガラス(645mm×845mm×1.1mm)上に、スピンコート法を用いて塗布し、フォトリソグラフ法によりパターニングを実施し、0.780mmピッチ、膜厚10μmの赤色変換フィルター26を得た。
[Production of red conversion filter]
Coumarin 6 (0.6 parts by weight), rhodamine 6G (0.3 parts by weight) and basic violet 11 (0.3 parts by weight) are dissolved in 120 parts by weight of propylene glycol monoethyl acetate (PGMEA) as a solvent. It was. 100 parts by weight of photopolymerizable resin [V259PA / P5] (trade name, Nippon Steel Chemical Industry Co., Ltd.) was added and dissolved to obtain a coating solution. This coating solution is applied onto a coning glass (645 mm × 845 mm × 1.1 mm) as a transparent substrate using a spin coating method, and patterned by a photolithographic method, with a 0.780 mm pitch and a film thickness of 10 μm. A
[ガスバリア層の作製]
この蛍光変換フィルターの上に、ガスバリア層28としてUV硬化型樹脂(エポキシ変性アクリレート)をスピンコート法にて塗布し、高圧水銀灯にて照射し、基板全面に膜厚5μm形成した。この時、蛍光変換フィルターのパターンは変形がなく、且つ、保護層上面は平坦であった。
[Production of gas barrier layer]
On this fluorescence conversion filter, a UV curable resin (epoxy-modified acrylate) was applied as a
上記のようにして色変換フィルター基板200を形成した。
The color
上記のようにして得られた有機発光素子基板100と、赤色色変換層と緑色色変換層を備えた色変換フィルター基板200とを、乾燥窒素雰囲気(酸素および水分濃度ともに10ppm以下)下において、UV硬化接着剤29を用いて封止した。
The organic light-emitting
図7では、有機発光素子基板100と色変換フィルター基板200の間に充填剤30としてエポキシ系熱硬化樹脂を入れた場合を示したが、充填剤30を入れないで窒素雰囲気としてももちろんかまわない。
Although FIG. 7 shows a case where an epoxy thermosetting resin is put as the
こうして得られた有機EL素子は、上部透明電極に補助陰極を形成したことによって、水平方向に電流が流れる際の電圧降下を極小さくすることができるため、均一な発光を得ることが可能となった。また、この有機EL素子をアクティブマトリックス方式で駆動させた場合に駆動電圧を上げることなく、高輝度と高発光効率を提供することが可能となった。 The organic EL device obtained in this way can form uniform light emission since the auxiliary cathode is formed on the upper transparent electrode, so that the voltage drop when the current flows in the horizontal direction can be minimized. It was. Further, when this organic EL element is driven by an active matrix method, it becomes possible to provide high luminance and high luminous efficiency without increasing the driving voltage.
また、簡易な方法でワイヤマスク用のガイドとなる凹部を補助電極上に設けたので、ワイヤズレによる歩留り低下がなくなり、生産性が向上した。 In addition, since a concave portion serving as a guide for the wire mask is provided on the auxiliary electrode by a simple method, the yield is not reduced by wire displacement, and the productivity is improved.
<実施例2>
ポジ型フォトレジスト[WIX−2A]に代え、シリコン酸化膜を層間絶縁膜に用い、シリコン酸化膜のパターニングと凹部形成にドライエッチングを用いた以外は実施例1と同様に有機EL素子の形成をおこなった。シリコン酸化膜の形成と所定のパターン形成は以下のように行った。
<Example 2>
In place of the positive photoresist [WIX-2A], an organic EL element is formed in the same manner as in Example 1 except that a silicon oxide film is used as an interlayer insulating film, and dry etching is used for patterning of the silicon oxide film and forming a recess. I did it. Formation of the silicon oxide film and predetermined pattern formation were performed as follows.
シリコン酸化膜のパターン形成は、ポジ型レジスト(東京応化工業株式会社製:TFR−1250)を塗布し、所定のパターンのマスクを用いて露光、現像を行い、レジストパターンを形成した後、スパッタリング装置を用い、厚さ1.0μm成膜した。その際の条件は、単結晶シリコンをターゲットとし、スパッタガスとしてアルゴンと酸素の分圧比を1対1とするスパッタガスを用いてパワー2.5kW、ガス圧0.5Paで行った。次に、層間絶縁膜を所定の形状に加工するため、ポジ型レジスト(東京応化工業株式会社製:TFR−1250)を塗布し、所定のパターンのマスクを用いて露光、現像を行い、レジストパターンを形成した。その後、ドライエッチング装置で層間絶縁膜であるシリコン酸化膜をドライエッチングした。条件は、SF6ガスとCHF3ガスとアルゴンの流量比を2:1:1、ガス圧を100Pa、印加電力1.5kWとした。この後、酸素ガス500SCCM、ガス圧20Pa、印加電力2kWの条件でアッシングによるレジストの除去を行った。この場合は、実施例1に比べて側壁が略垂直である凹部が得られるが、ワイヤの一部がこの開口部内に入り込むものを用いればよい。 The silicon oxide film pattern is formed by applying a positive resist (manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd .: TFR-1250), performing exposure and development using a mask having a predetermined pattern to form a resist pattern, and then a sputtering apparatus. Was used to form a film having a thickness of 1.0 μm. The conditions at that time were a single crystal silicon target, a sputtering gas having a partial pressure ratio of argon and oxygen of 1: 1 as a sputtering gas, and a power of 2.5 kW and a gas pressure of 0.5 Pa. Next, in order to process the interlayer insulating film into a predetermined shape, a positive resist (manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd .: TFR-1250) is applied, exposed and developed using a mask of a predetermined pattern, and a resist pattern Formed. Thereafter, the silicon oxide film as an interlayer insulating film was dry etched with a dry etching apparatus. The conditions were SF 6 gas / CHF 3 gas / argon flow ratio of 2: 1: 1, gas pressure of 100 Pa, and applied power of 1.5 kW. Thereafter, the resist was removed by ashing under the conditions of oxygen gas 500 SCCM, gas pressure 20 Pa, and applied power 2 kW. In this case, a concave portion whose side wall is substantially vertical as compared with the first embodiment is obtained, but a wire in which a part of the wire enters the opening may be used.
得られた有機EL素子は実施例1で得た有機EL素子と同様、水平方向に電流が流れる際の電圧降下を極小さくすることができるため、均一な発光を得ることが可能となった。また、この有機EL素子をアクティブマトリックス方式で駆動させた場合に駆動電圧を上げることなく、高輝度と高発光効率を提供することが可能となった。また、この有機EL素子は実施例1で得た有機EL素子と同様、ワイヤズレによる歩留り低下がなく、生産性が向上した。 Like the organic EL element obtained in Example 1, the obtained organic EL element can minimize the voltage drop when a current flows in the horizontal direction, so that uniform light emission can be obtained. Further, when this organic EL element is driven by an active matrix method, it becomes possible to provide high luminance and high luminous efficiency without increasing the driving voltage. Moreover, this organic EL element did not have a decrease in yield due to wire misalignment as in the organic EL element obtained in Example 1, and the productivity was improved.
本発明の製造方法によれば、均一に発光し、高輝度と高発光効率を有する有機EL素子を高生産性で製造することが可能となる。 According to the manufacturing method of the present invention, it becomes possible to manufacture an organic EL element that emits light uniformly and has high luminance and high luminous efficiency with high productivity.
10 TFT基板
11 第1電極
12 層間絶縁膜
13 凹部
14 金属膜(補助電極)
15 有機EL層
16 第2電極
17 ワイヤマスク
18 画素領域開口部
19、21 ガラス基板
22 赤色フィルター
23 緑色フィルター
24 青色フィルター
25 ブラックマトリックス
26 赤色変換フィルター
27 緑色変換フィルター
28 ガスバリア層
29 UV硬化接着剤
30 充填剤
100 有機発光素子基板
200 色変換フィルター基板
10
DESCRIPTION OF
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-
2008
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