JP2010102989A - エレクトロルミネッセンス装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】工程を簡略化して生産性の向上を図り、しかも剥離液に起因する機能層の劣化を防止した、エレクトロルミネッセンス装置(EL装置)の製造方法を提供する。
【解決手段】隔壁に囲まれて形成される単一画素毎に設けられた第1電極と、第2電極と、発光層とを備えたEL装置の製造方法である。第1電極膜を形成する工程と、第1電極膜上に感光性樹脂層を形成する工程と、感光性樹脂層を、単一画素の形成領域ではその膜厚が隔壁の形成領域より薄くなり、第1電極間の分離領域では除去されて第1電極膜を露出させるように、パターニングして感光性樹脂マスク222を形成する工程と、感光性樹脂マスク222を用いてエッチングし、第1電極膜を複数の第1電極111に分離する工程と、感光性樹脂マスク222をアッシングして、単一画素の形成領域の第1電極を露出させ、隔壁の形成領域における感光性樹脂マスクを隔壁とする工程と、を備えている。
【選択図】図5
【解決手段】隔壁に囲まれて形成される単一画素毎に設けられた第1電極と、第2電極と、発光層とを備えたEL装置の製造方法である。第1電極膜を形成する工程と、第1電極膜上に感光性樹脂層を形成する工程と、感光性樹脂層を、単一画素の形成領域ではその膜厚が隔壁の形成領域より薄くなり、第1電極間の分離領域では除去されて第1電極膜を露出させるように、パターニングして感光性樹脂マスク222を形成する工程と、感光性樹脂マスク222を用いてエッチングし、第1電極膜を複数の第1電極111に分離する工程と、感光性樹脂マスク222をアッシングして、単一画素の形成領域の第1電極を露出させ、隔壁の形成領域における感光性樹脂マスクを隔壁とする工程と、を備えている。
【選択図】図5
Description
本発明は、エレクトロルミネッセンス装置の製造方法に関する。
有機エレクトロルミネッセンス素子(有機EL素子)を多数備えて構成される有機EL装置(有機EL装置)は、次世代ディスプレイとして期待され、多くの研究・開発がなされている。
有機EL装置は、陽極と陰極との間に有機発光層を含む機能層を挟持し、陽極から注入された正孔と陰極から注入された電子とを有機発光層で再結合させ、発光させるものである。すなわち、発光層中で正孔と電子とを再結合させることで励起子を生成し、励起状態から基底状態に戻るためにエネルギーを放出させ、放出したエネルギーの一部を光として取り出すことにより、発光させている。
有機EL装置は、陽極と陰極との間に有機発光層を含む機能層を挟持し、陽極から注入された正孔と陰極から注入された電子とを有機発光層で再結合させ、発光させるものである。すなわち、発光層中で正孔と電子とを再結合させることで励起子を生成し、励起状態から基底状態に戻るためにエネルギーを放出させ、放出したエネルギーの一部を光として取り出すことにより、発光させている。
ところで、このような有機EL装置を製造するには、例えば特許文献1に開示されているように、有機EL素子によって構成される単一画素毎に画素電極(陽極)を形成し、これら画素電極上に発光層を含む機能層を形成した後、共通電極としての陰極を形成している。また、特に機能層を液相法で形成する場合や、単一画素間での画素電極間のリークを防止する等の目的のため、単一画素を区画する隔壁を形成している。
特開平11−24604号公報
しかしながら、前記したような隔壁を形成する場合、導電膜をパターニングして画素電極を形成した後、これを区画するようにして隔壁を形成するため、工程が複雑になって生産性が悪くなるといった課題がある。すなわち、画素電極を形成するには、導電膜をパターニングするためにレジストマスクを形成し、次いでこのレジストマスクを用いて導電膜をパターニングした後、レジストマスクを剥離液で剥離するといった手法が採られている。そのため、その後に続く隔壁形成工程と合わせると、工程が複雑になっているのである。また、レジストマスクを剥離液で剥離することから、この剥離液が例えば画素電極間に露出する下地膜(平坦化膜)中に浸み込み、その後の熱プロセスや製品となった後の駆動時に、浸み込んだ剥離液が蒸発して機能層などの劣化を引き起こす懸念もある。
本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、工程を簡略化して生産性の向上を図り、しかも剥離液に起因する機能層の劣化を防止した、エレクトロルミネッセンス装置の製造方法を提供することにある。
本発明のエレクトロルミネッセンス装置の製造方法は、隔壁に囲まれて形成される単一画素毎に設けられた第1電極と、第2電極と、これら第1電極と第2電極との間に挟持された発光層と、を備えたエレクトロルミネッセンス装置の製造方法であって、
前記第1電極を形成するための第1電極膜を形成する工程と、
前記第1電極膜上に感光性樹脂層を形成する工程と、
前記感光性樹脂層を、前記単一画素の形成領域ではその膜厚が前記隔壁の形成領域より薄くなり、前記第1電極間の分離領域では除去されて前記第1電極膜を露出させるように、パターニングして感光性樹脂マスクを形成する工程と、
前記感光性樹脂マスクを用いて前記第1電極膜における前記第1電極間の分離領域をエッチングし、前記第1電極膜を複数の第1電極に分離する工程と、
前記分離領域のエッチング後、前記感光性樹脂マスクをアッシングして、前記単一画素の形成領域の前記第1電極を露出させるとともに、前記隔壁の形成領域における前記感光性樹脂マスクを前記隔壁とする工程と、
前記隔壁に囲まれた前記単一画素の形成領域の前記第1電極上に発光層を形成する工程と、
前記発光層上に第2電極を形成する工程と、を備えたことを特徴としている。
前記第1電極を形成するための第1電極膜を形成する工程と、
前記第1電極膜上に感光性樹脂層を形成する工程と、
前記感光性樹脂層を、前記単一画素の形成領域ではその膜厚が前記隔壁の形成領域より薄くなり、前記第1電極間の分離領域では除去されて前記第1電極膜を露出させるように、パターニングして感光性樹脂マスクを形成する工程と、
前記感光性樹脂マスクを用いて前記第1電極膜における前記第1電極間の分離領域をエッチングし、前記第1電極膜を複数の第1電極に分離する工程と、
前記分離領域のエッチング後、前記感光性樹脂マスクをアッシングして、前記単一画素の形成領域の前記第1電極を露出させるとともに、前記隔壁の形成領域における前記感光性樹脂マスクを前記隔壁とする工程と、
前記隔壁に囲まれた前記単一画素の形成領域の前記第1電極上に発光層を形成する工程と、
前記発光層上に第2電極を形成する工程と、を備えたことを特徴としている。
このエレクトロルミネッセンス装置の製造方法によれば、感光性樹脂層から第1電極をパターニングするためのマスクと、単一画素を囲む隔壁とを共に形成するため、従来行っていたレジストマスクの形成及びその剥離を省略することができ、したがって工程を簡略化して生産性の向上を図ることができる。また、レジストマスクの剥離を省略することができるので、剥離液を使用する必要がなくなり、この剥離液に起因する機能層の劣化を防止することもできる。
また、前記の製造方法においては、前記第1電極膜を形成する工程と前記感光性樹脂層を形成する工程との間に、前記第1電極膜を覆って無機隔壁材料層を形成する工程を有し、
前記第1電極膜を複数の第1電極に分離する工程では、前記第1電極膜のエッチングに先だって前記感光性樹脂マスクを用いて前記第1電極膜上の前記無機隔壁材料層をエッチングし、該無機隔壁材料層を複数の無機隔壁層に分離する処理を有し、
前記感光性樹脂マスクをアッシングして、前記単一画素の形成領域の前記第1電極を露出させる工程では、前記感光性樹脂マスクのアッシング処理後、前記単一画素の形成領域に露出した前記無機隔壁層をエッチングし、前記第1電極を露出させる処理を有しているのが好ましい。
このようにすれば、隔壁層を無機隔壁材料層からなる無機隔壁層と、感光性樹脂層からなる有機隔壁層との積層構造にすることができる。したがって、特に液相法で隔壁内に機能層を形成する場合、例えば無機隔壁層に親液処理を施し、有機隔壁層に撥液処理を施すことなどにより、機能層の形成を容易にすることができる。
前記第1電極膜を複数の第1電極に分離する工程では、前記第1電極膜のエッチングに先だって前記感光性樹脂マスクを用いて前記第1電極膜上の前記無機隔壁材料層をエッチングし、該無機隔壁材料層を複数の無機隔壁層に分離する処理を有し、
前記感光性樹脂マスクをアッシングして、前記単一画素の形成領域の前記第1電極を露出させる工程では、前記感光性樹脂マスクのアッシング処理後、前記単一画素の形成領域に露出した前記無機隔壁層をエッチングし、前記第1電極を露出させる処理を有しているのが好ましい。
このようにすれば、隔壁層を無機隔壁材料層からなる無機隔壁層と、感光性樹脂層からなる有機隔壁層との積層構造にすることができる。したがって、特に液相法で隔壁内に機能層を形成する場合、例えば無機隔壁層に親液処理を施し、有機隔壁層に撥液処理を施すことなどにより、機能層の形成を容易にすることができる。
また、前記の製造方法においては、前記第1電極膜を複数の第1電極に分離する工程では、形成する第1電極の端縁部が前記感光性樹脂マスクの内側に入り込むように、前記第1電極膜をオーバーエッチングするのが好ましい。その場合に、前記第1電極膜を複数の第1電極に分離する工程と前記感光性樹脂マスクをアッシングする工程との間に、前記感光性樹脂マスクを溶融固化することで該感光性樹脂マスクによって前記第1電極の端縁部を覆うのが好ましい。
第1電極膜をオーバーエッチングし、形成する第1電極の端縁部が前記感光性樹脂マスクの内側に入り込むようにすることにより、第1電極の端縁部の露出度合いを少なくすることができる。したがって、このような状態のもとで、感光性樹脂マスクを溶融固化することにより、該感光性樹脂マスクによって第1電極の端縁部を良好に覆うことが可能になる。
第1電極膜をオーバーエッチングし、形成する第1電極の端縁部が前記感光性樹脂マスクの内側に入り込むようにすることにより、第1電極の端縁部の露出度合いを少なくすることができる。したがって、このような状態のもとで、感光性樹脂マスクを溶融固化することにより、該感光性樹脂マスクによって第1電極の端縁部を良好に覆うことが可能になる。
また、前記の製造方法においては、前記感光性樹脂層をパターニングして感光性樹脂マスクを形成する工程では、透過率の異なる複数の膜からなるハーフトーンマスクを露光マスクとして用いて前記感光性樹脂層を露光し、その後現像することでパターニングすることにより、感光性樹脂マスクを形成するのが好ましい。
このようにすれば、感光性樹脂層を直接パターニングして感光性樹脂マスクを容易に形成することができる。
このようにすれば、感光性樹脂層を直接パターニングして感光性樹脂マスクを容易に形成することができる。
また、前記の製造方法においては、前記感光性樹脂層をパターニングして感光性樹脂マスクを形成する工程では、解像度以下のスリットを設けたグレートーンマスクを露光マスクとして用いて前記感光性樹脂層を露光し、その後現像することでパターニングすることにより、感光性樹脂マスクを形成するのが好ましい。
このようにすれば、感光性樹脂層を直接パターニングして感光性樹脂マスクを容易に形成することができる。
このようにすれば、感光性樹脂層を直接パターニングして感光性樹脂マスクを容易に形成することができる。
また、前記の製造方法においては、前記感光性樹脂層を、感光部分が現像液に溶解するポジ型の感光性樹脂で形成するのが好ましい。
このようにすれば、特にハーフ露光を行った際、露光面となる表面側が感光部分となって現像液に溶解するようになり、したがって現像処理によって感光した表面側のみを選択的に溶解することが可能になる。
このようにすれば、特にハーフ露光を行った際、露光面となる表面側が感光部分となって現像液に溶解するようになり、したがって現像処理によって感光した表面側のみを選択的に溶解することが可能になる。
また、前記の製造方法においては、前記エレクトロルミネッセンス装置が前記単一画素を形成する表示領域とは別に第2電極コンタクト領域を有し、該第2電極コンタクト領域の第2電極コンタクトを前記第1電極膜によって形成する場合に、前記感光性樹脂層をパターニングして感光性樹脂マスクを形成する工程では、前記感光性樹脂層を、前記第2電極コンタクトのコンタクト部分ではその膜厚が前記単一画素の形成領域と同じになるように薄くし、前記第1電極との間の分離領域では除去されて前記第1電極膜を露出させるように、パターニングするのが好ましい。
このようにすれば、第2電極コンタクト領域の第2電極コンタクトについても、画素電極の形成と同じ工程で形成することができ、したがってさらに工程の簡略化を図ることができる。
このようにすれば、第2電極コンタクト領域の第2電極コンタクトについても、画素電極の形成と同じ工程で形成することができ、したがってさらに工程の簡略化を図ることができる。
以下、本発明のエレクトロルミネッセンス装置の製造方法を詳しく説明する。
まず、本発明の製造方法によって製造されるエレクトロルミネッセンス装置(以下、EL装置と記す)の一例について、図1〜図3を参照して説明する。なお、図1は、本発明に係る有機EL装置の配線構造を示す説明図、図2は、図1に示した有機EL装置の平面模式図、図3は、図1に示した有機EL装置の要部の断面模式図である。
まず、本発明の製造方法によって製造されるエレクトロルミネッセンス装置(以下、EL装置と記す)の一例について、図1〜図3を参照して説明する。なお、図1は、本発明に係る有機EL装置の配線構造を示す説明図、図2は、図1に示した有機EL装置の平面模式図、図3は、図1に示した有機EL装置の要部の断面模式図である。
図1に示すように有機EL装置1は、複数の走査線101と、走査線101に対して交差する方向に延びる複数の信号線102と、信号線102に並列に延びる複数の電源線103とがそれぞれ配線された構成を有するとともに、走査線101及び信号線102の各交点付近に、単一画素を構成する画素領域Aを形成したものである。
信号線102には、シフトレジスタ、レベルシフタ、ビデオライン及びアナログスイッチを備えるデータ側駆動回路104が接続されている。走査線101には、シフトレジスタ及びレベルシフタを備える走査側駆動回路105が接続されている。また、画素領域Aの各々には、走査線101を介して走査信号がゲート電極に供給されるスイッチング用の薄膜トランジスタ112と、このスイッチング用の薄膜トランジスタ112を介して信号線102から供給される画素信号を保持する保持容量capと、該保持容量capによって保持された画素信号がゲート電極に供給される駆動用の薄膜トランジスタ113と、この駆動用薄膜トランジスタ(駆動用TFT)113を介して電源線103に電気的に接続したときに該電源線103から駆動電流が流れ込む陽極(第1電極、画素電極)111と、この画素電極111と陰極(第2電極、対向電極)12との間に挟み込まれ、挟持された機能層110とが設けられている。
なお、陽極(第1電極)111と陰極(第2電極)12と機能層110とを備えてなることにより、有機EL素子が構成されている。
なお、陽極(第1電極)111と陰極(第2電極)12と機能層110とを備えてなることにより、有機EL素子が構成されている。
このような構成によれば、走査線101が駆動されてスイッチング用の薄膜トランジスタ112がオンになると、そのときの信号線102の電位が保持容量capに保持され、該保持容量capの状態に応じて、駆動用の薄膜トランジスタ113のオン・オフ状態が決まる。そして、駆動用の薄膜トランジスタ113のチャネルを介して、電源線103から画素電極111に電流が流れ、さらに機能層110を介して陰極12に電流が流れる。すると、機能層110はこれを流れる電流量に応じて発光する。
また、図2及び図3に示すようにこの有機EL装置1は、ガラス等からなる透明な基板2と、マトリックス状に配置された有機EL素子とを具備して構成されている。図3に示すように有機EL素子3は、基板2上に形成されたもので、画素電極111と、機能層110と、陰極12とを備えて構成されている。機能層110は、画素電極111側から順に正孔注入・輸送層60、発光層62が積層されたもので、発光層62上に陰極12が設けられたことにより、画素電極(陽極)111と陰極12との間に配設され、挟持されたものとなっている。
また、図3に示すように基板2の厚さ方向において、前記有機EL素子3を含むEL素子部10と基板2との間には、回路素子部14が形成されている。この回路素子部14には、前述の走査線、信号線、保持容量、スイッチング用の薄膜トランジスタ、駆動用の薄膜トランジスタ113等が形成されている。
また、陰極12は、その一端が陰極コンタクト70のコンタクト部分70aに接続されており、この陰極コンタクト70は、基板2上に形成された陰極用配線12aに接続されている。そして、図2に示すようにこの配線12aの端部が、フレキシブル基板5上の配線5aに接続されている。なお、この配線5aは、フレキシブル基板5上に備えられた駆動IC6(駆動回路)に接続されている。
また、有機EL装置1は、本実施形態では機能層110から基板2側に発した光が、回路素子部14及び基板2を透過して基板2の外側(観測者側)に出射されるとともに、機能層110から基板2と反対の側に発した光も、陰極12に反射されて回路素子部14及び基板2を透過し、基板2の外側(観測者側)に出射される、いわゆるボトムエミッション型となっている。
図3に示すように回路素子部14には、基板2上にSiO2を主体とする下地保護層281が下地として形成され、その上にはシリコン層241が形成されている。このシリコン層241の表面には、SiO2及び/又はSiNを主体とするゲート絶縁層282が形成されている。
また、前記シリコン層241のうち、ゲート絶縁層282を挟んでゲート電極242と重なる領域が、チャネル領域241aとされている。なお、このゲート電極242は、図示しない走査線の一部である。一方、シリコン層241を覆い、ゲート電極242を形成したゲート絶縁層282の表面には、SiO2を主体とする層間絶縁層283が形成されている。
また、前記シリコン層241のうち、ゲート絶縁層282を挟んでゲート電極242と重なる領域が、チャネル領域241aとされている。なお、このゲート電極242は、図示しない走査線の一部である。一方、シリコン層241を覆い、ゲート電極242を形成したゲート絶縁層282の表面には、SiO2を主体とする層間絶縁層283が形成されている。
また、シリコン層241のうち、チャネル領域241aのソース側には、低濃度ソース領域241bおよび高濃度ソース領域241Sが設けられる一方、チャネル領域241aのドレイン側には低濃度ドレイン領域241cおよび高濃度ドレイン領域241Dが設けられて、いわゆるLDD(Light Doped Drain )構造となっている。これらのうち、高濃度ソース領域241Sは、ゲート絶縁層282と層間絶縁層283とにわたって開孔するコンタクトホール243aを介して、ソース電極243に接続されている。このソース電極243は、電源線(図示せず)の一部として構成されている。一方、高濃度ドレイン領域241Dは、ゲート絶縁層282と層間絶縁層283とにわたって開孔するコンタクトホール244aを介して、ソース電極243と同一層からなるドレイン電極244に接続されている。
ソース電極243およびドレイン電極244が形成された層間絶縁層283の上層には、平坦化膜284が形成されている。この平坦化膜284は、アクリル系やポリイミド系等の、耐熱性絶縁性樹脂などによって形成されたもので、駆動用TFT113やソース電極243、ドレイン電極244などによる表面の凹凸をなくすために形成された公知のものである。
そして、この平坦化膜284の表面上には画素電極(第1電極)111が形成されており、この画素電極111は、前記平坦化膜284に設けられたコンタクトホール111cを介してドレイン電極244に接続されている。すなわち、画素電極111は、ドレイン電極244を介して、シリコン層241の高濃度ドレイン領域241Dに接続されている。なお、画素電極111は、ボトムエミッション型である本実施形態では、透明導電材料によって形成され、具体的にはITOが好適に用いられている。
画素電極111が形成された平坦化膜284の表面上には、画素電極111と、これの外周部を覆う無機隔壁25とが形成されており、さらにこの無機隔壁25上には、有機隔壁221が形成されている。ここで、無機隔壁25はSiO2からなっており、有機隔壁221は、アクリル系やポリイミド系等の耐熱性絶縁性樹脂で、かつ、感光性の樹脂からなっている。本実施形態では、このような無機隔壁25と有機隔壁221との積層体により、本発明の隔壁200が構成されている。
また、本実施形態では、隔壁200は隣り合う一対の隔壁部200a、200bからなっており、これらの間には平坦化膜284が臨んでいる。すなわち、これら一対の隔壁部200a、200b間は分離領域210となっており、この分離領域210は、後述するように画素電極111間を分離している分離領域211に対応したものとなっている。
また、画素電極111上には、隔壁200に形成された無機隔壁25の開口内、及び有機隔壁221の開口内、すなわち単一画素の形成領域に、前記した機能層110が形成されている。
また、画素電極111上には、隔壁200に形成された無機隔壁25の開口内、及び有機隔壁221の開口内、すなわち単一画素の形成領域に、前記した機能層110が形成されている。
機能層110は、正孔注入・輸送層60と発光層62とが積層されてなるもので、後述するように液相法で形成されたものである。正孔注入・輸送層60は、その形成材料として、例えば3,4−ポリエチレンジオキシチオフェン−ポリスチレンスルフォン酸(PEDOT−PSS)の分散液、すなわち、分散媒としてのポリスチレンスルフォン酸に3,4−ポリエチレンジオキシチオフェンを分散させ、さらにこれを水に分散させた分散液が好適に用いられている。ただし、これ以外にも、従来公知の正孔注入・輸送性材料を用いることができるのはもちろんである。
発光層62は、前記正孔注入・輸送層60上に形成されたもので、その形成材料としては、ポリフルオレン誘導体、ポリフェニレン誘導体、ポリビニルカルバゾール、ポリチオフェン誘導体等の高分子材料が用いられ、さらに、これらの高分子材料にペリレン系色素、クマリン系色素、ローダミン系色素、例えばルブレン、ペリレン、9,10-ジフェニルアントラセン、テトラフェニルブタジエン、ナイルレッド、クマリン6、キナクリドン等がドープされたものも用いられる。
陰極12は、発光層62を覆い、さらに隔壁200を覆って形成されたもので、例えばLiFが厚さ5nm程度に形成され、その上にAlが厚さ300nm程度に形成されて構成されたものである。このような積層構造の電極とされたことにより、特にAlは反射層としても機能するものとなっている。なお、陰極12についても透明な材料を用いれば、発光した光を陰極側からも出射させることができる。透明な材料としては、ITO、Pt、Ir、Ni、もしくはPdを用いることができる。膜厚としては、透明性を確保するうえで、75nm程度とするのが好ましく、さらにこの膜厚より薄くするのがより好ましい。
この陰極12上には、接着層(図示せず)を介して封止基板(図示せず)が貼着されている。
この陰極12上には、接着層(図示せず)を介して封止基板(図示せず)が貼着されている。
前記機能層110において正孔注入・輸送層60は、その内部において正孔を輸送する機能を有するとともに、正孔を発光層62側に注入・輸送する機能をも有している。このような正孔注入・輸送層60を画素電極111と発光層62との間に設けることにより、発光層62の発光効率、寿命等の素子特性を向上させることができる。
次に、このような構成の有機EL装置1の製造方法に基づき、本発明の製造方法の一実施形態を説明する。
本実施形態ではまず、従来と同様にして基板2上に回路素子部14を形成するとともに、陰極用配線12aとこれに通じるコンタクト(図示せず)を形成する。
そして、図4(a)に示すように、基板2の全面を覆って画素電極111及び陰極コンタクト70となる透明導電層(第1電極膜)111aを、ITOによって形成する。
本実施形態ではまず、従来と同様にして基板2上に回路素子部14を形成するとともに、陰極用配線12aとこれに通じるコンタクト(図示せず)を形成する。
そして、図4(a)に示すように、基板2の全面を覆って画素電極111及び陰極コンタクト70となる透明導電層(第1電極膜)111aを、ITOによって形成する。
次いで、この透明導電層111a上に、図4(b)に示すようにこれを覆って無機隔壁材料層250を形成する。具体的には、SiO2等の無機絶縁材料をCVD法等で成膜することにより、無機隔壁材料層250を形成する。
次いで、図4(c)に示すように、前記無機隔壁材料層250上に感光性樹脂層220を形成する。この感光性樹脂層220を形成する樹脂材料としては、感光性のアクリル樹脂やポリイミド樹脂が好適に用いられる。また、特に紫外線照射等による感光(露光)によってその感光部分が現像液に溶解する、ポジ型の感光性樹脂が用いられる。なお、この感光性樹脂層220は、後述するようにこれから有機隔壁221を形成することから、目的とする有機隔壁221の高さより厚くなるように、感光性樹脂層220の膜厚を設定し、形成する。
次いで、図4(c)に示すように、前記無機隔壁材料層250上に感光性樹脂層220を形成する。この感光性樹脂層220を形成する樹脂材料としては、感光性のアクリル樹脂やポリイミド樹脂が好適に用いられる。また、特に紫外線照射等による感光(露光)によってその感光部分が現像液に溶解する、ポジ型の感光性樹脂が用いられる。なお、この感光性樹脂層220は、後述するようにこれから有機隔壁221を形成することから、目的とする有機隔壁221の高さより厚くなるように、感光性樹脂層220の膜厚を設定し、形成する。
次いで、この感光性樹脂層220を露光し、さらに現像することにより、図4(d)に示すように感光性樹脂層220をパターニングして、感光性樹脂マスク222を形成する。ここで、感光性樹脂層220の露光に際しては、露光マスクとして、透過率の異なる複数の膜からなるハーフトーンマスク、あるいは、解像度以下のスリットを設けたグレートーンマスクが好適に用いられる。
具体的には、前記有機隔壁221の形成領域においては露光光を透過せず、前記単一画素の形成領域では露光光を一部透過し、前記画素電極111間の分離領域211に対応する隔壁部200a、200b間の分離領域210には、露光光が全部透過するように、前記のハーフトーンマスクあるいはグレートーンマスクを形成する。また、陰極コンタクト70の形成領域においては、そのコンタクト部分70aに対応する箇所では露光光を一部透過し、残りの箇所では露光光を透過せず、さらに画素電極111と陰極コンタクト70との分離領域では露光光が全部透過するように、前記のハーフトーンマスクあるいはグレートーンマスクを形成する。そして、これを用いて露光を行う。
露光後現像処理を行うことにより、有機隔壁221の形成領域では感光性樹脂層220の厚さを保持し、単一画素の形成領域ではその膜厚が有機隔壁221の形成領域より十分に薄くなり、さらに隔壁部200a、200b間の分離領域210(画素電極111間の分離領域211)では除去されて無機隔壁材料層250を露出させるように、パターニングする。また、陰極コンタクト70の形成領域においては、そのコンタクト部分70aに対応する箇所ではその膜厚が感光性樹脂層220の厚さより十分に薄くなり、残りの箇所では感光性樹脂層220の厚さを保持し、さらに画素電極111と陰極コンタクト70との分離領域では、除去されて無機隔壁材料層250を露出させるように、パターニングする。
これにより、感光性樹脂マスク222が形成される。
これにより、感光性樹脂マスク222が形成される。
次いで、この感光性樹脂マスク222を用いて無機隔壁材料層250をウエットエッチング等でエッチングし、図5(a)に示すように該無機隔壁材料層250を複数の無機隔壁層251に分離するとともに、分離した無機隔壁層251、251間に透明導電層111aを露出させる。その際、無機隔壁材料層250をオーバーエッチングすることにより、得られる無機隔壁層251の端縁部が感光性樹脂マスク222の内側に入り込むようにする。
続いて、感光性樹脂マスク222を用いて露出した透明導電層111aをウエットエッチング等でエッチングし、図5(b)に示すように該透明導電層111aを多数の画素電極111に分離するとともに、陰極コンタクト70を形成する。その際、透明導電層111aをオーバーエッチングすることにより、前記無機隔壁層251と同様に、得られる画素電極111の端縁部が感光性樹脂マスク222の内側に入り込むようにする。
次いで、感光性樹脂マスク222を加熱(ベーク)し冷却することにより、これを溶融固化する。すると、感光性樹脂マスク222は溶融することで特に外周部が垂れ下がる。そして、その後固化することにより、図5(c)に示すように感光性樹脂マスク222の内側に入り込んだ無機隔壁層251の端縁部、及び画素電極111の端縁部を良好に覆うようになる。
次いで、感光性樹脂マスク222の表層部をアッシングし、図5(d)に示すように前記単一画素の形成領域、及びコンタクト部分70aに対応する箇所を覆っている、膜厚を薄く形成した部分を除去して無機隔壁層251を露出させる。また、このようにアッシングすることで、隔壁の形成領域においては、感光性樹脂マスク222からなる有機隔壁221が形成される。
次いで、前記感光性樹脂マスク222、すなわち有機隔壁221をマスクにして、前記単一画素の形成領域、及びコンタクト部分70aに対応する箇所に露出した無機隔壁層251をエッチング除去し、図6(a)に示すように画素電極111、及び陰極コンタクト70のコンタクト部70aを露出させる。これにより、無機隔壁層251は無機隔壁25となり、この無機隔壁25と前記有機隔壁221とからなる隔壁200が形成される。
次いで、このようにして画素電極111とコンタクト部70aと無機隔壁25と有機隔壁221とを形成した側の面を酸素プラズマ処理し、その表面に付着した有機物等の汚染物を除去して濡れ性を向上させる。具体的には、基板2を所定温度、例えば70〜80℃程度に加熱し、続いて大気圧下で酸素を反応ガスとするプラズマ処理(O2プラズマ処理)を行う。
次いで、撥液化処理を行うことにより、特に有機隔壁221の上面及び側面の濡れ性を低下させる。具体的には、大気圧下で4フッ化メタンを反応ガスとするプラズマ処理(CF4プラズマ処理)を行い、その後、プラズマ処理のために加熱された基板2を室温まで冷却することで、有機隔壁221の上面及び側面を撥液化し、その濡れ性を低下させる。
なお、このCF4プラズマ処理においては、画素電極111の露出面および無機隔壁25についても多少の影響を受けるが、画素電極111やコンタクト部70aの材料であるITOおよび無機隔壁25の構成材料であるSiO2などはフッ素に対する親和性に乏しいため、酸素プラズマ処理で濡れ性が向上した面は濡れ性がそのままに保持される。
なお、このCF4プラズマ処理においては、画素電極111の露出面および無機隔壁25についても多少の影響を受けるが、画素電極111やコンタクト部70aの材料であるITOおよび無機隔壁25の構成材料であるSiO2などはフッ素に対する親和性に乏しいため、酸素プラズマ処理で濡れ性が向上した面は濡れ性がそのままに保持される。
次いで、前記有機隔壁221に囲まれた単一画素の形成領域内に正孔注入・輸送層60を形成する。この正孔注入・輸送層60の形成工程では、スピンコート法や液滴吐出法が採用されるが、本実施形態では、単一画素の形成領域に正孔注入・輸送層60の形成材料を選択的に配するため、特に液滴吐出法であるインクジェット法が好適に採用される。このインクジェット法により、正孔注入・輸送層60の形成材料であるPEDOT−PSSの分散液を前記画素電極111の露出面上に配し、その後、熱処理(乾燥処理)を行うことにより、図6(b)に示すように正孔注入・輸送層60を形成する。
次いで、この正孔注入・輸送層60上に、発光層62の形成材料を同様にインクジェット法で配し、その後、熱処理(乾燥処理)を行うことにより、図6(c)に示すように発光層62を形成する。これにより、正孔注入・輸送層60と発光層62とからなる機能層110が形成される。
次いで、前記機能層110及び有機隔壁221、さらに前記陰極コンタクト70の形成領域におけるコンタクト部70aを覆って例えばLiFを厚さ5nm程度、アルミニウムを厚さ300nm程度に積層し、図6(d)に示すように前記コンタクト部70aを覆ってこれに接する陰極12を形成する。
次いで、前記機能層110及び有機隔壁221、さらに前記陰極コンタクト70の形成領域におけるコンタクト部70aを覆って例えばLiFを厚さ5nm程度、アルミニウムを厚さ300nm程度に積層し、図6(d)に示すように前記コンタクト部70aを覆ってこれに接する陰極12を形成する。
なお、この陰極12の形成では、前記正孔注入・輸送層60や発光層62などの形成とは異なり、蒸着法やスパッタ法等で行うことにより、画素領域にのみ選択的に形成するのでなく、基板2のほぼ全面に陰極12を形成する。
その後、前記陰極12上に接着層(図示せず)を形成し、さらにこの接着層によって封止基板を接着し、封止を行う。これにより、図3に示した有機EL装置1を得る。
その後、前記陰極12上に接着層(図示せず)を形成し、さらにこの接着層によって封止基板を接着し、封止を行う。これにより、図3に示した有機EL装置1を得る。
このような製造方法にあっては、感光性樹脂層220から画素電極111(陽極、第1電極)をパターニングするためのマスク(感光性樹脂マスク222)と、単一画素を囲む隔壁200の有機隔壁221とを共に形成するため、従来行っていたレジストマスクの形成及びその剥離を省略することができる。したがって、製造工程を簡略化して生産性の向上を図ることができる。また、陰極コンタクト領域における陰極コンタクト70についても、画素電極111の形成と同じ工程で形成することができるので、さらに工程の簡略化を図ることができる。さらに、感光性樹脂マスク222によって画素電極111の形成と有機隔壁221の形成とを共に行うため、発光部となる単一画素の形成領域の位置精度を良好にし、開口率を設計通りに形成することができる。
また、レジストマスクの剥離を省略することができるので、剥離液を使用する必要がなくなり、この剥離液に起因する機能層110の劣化を防止することもできる。さらに、レジストマスクを形成しないため、レジストに由来するパーティクルが発生せず、したがってパーティクルに起因する発光特性の低下を防止することができる。
また、感光性樹脂マスク222を溶融固化することで、特に画素電極111の端縁部を良好に覆っているので、画素電極111間や画素電極111と陰極12との間でのショートを確実に防止することができる。
また、感光性樹脂マスク222を溶融固化することで、特に画素電極111の端縁部を良好に覆っているので、画素電極111間や画素電極111と陰極12との間でのショートを確実に防止することができる。
なお、前記実施形態では隔壁200を無機隔壁25と有機隔壁221との積層構造としたが、本発明はこれに限定されることなく、図7に示すように、有機隔壁221のみから隔壁200を構成してもよい。
その場合にも、前記感光樹脂層220からなる感光性樹脂マスク222を用いることで、画素電極111(陽極、第1電極)のパターニングと有機隔壁221の形成とを共に行うことができる。
すなわち、図7に示した構造の有機EL装置を製造するには、まず、従来と同様にして基板2上に回路素子部14を形成するとともに、陰極用配線12aとこれに通じるコンタクト(図示せず)を形成する。
そして、図8(a)に示すように、基板2の全面を覆って画素電極111及び陰極コンタクト70となる透明導電層(第1電極膜)111aを、ITOによって形成する。
すなわち、図7に示した構造の有機EL装置を製造するには、まず、従来と同様にして基板2上に回路素子部14を形成するとともに、陰極用配線12aとこれに通じるコンタクト(図示せず)を形成する。
そして、図8(a)に示すように、基板2の全面を覆って画素電極111及び陰極コンタクト70となる透明導電層(第1電極膜)111aを、ITOによって形成する。
次いで、この透明導電層111a上に、図8(b)に示すように前述した感光性樹脂層220を形成する。
次いで、この感光性樹脂層220を露光し、さらに現像することにより、図8(c)に示すように感光性樹脂層220をパターニングして、感光性樹脂マスク222を形成する。ここで、感光性樹脂層220の露光に際しては、露光マスクとして、透過率の異なる複数の膜からなるハーフトーンマスク、あるいは、解像度以下のスリットを設けたグレートーンマスクが好適に用いられ、本実施形態では、前記実施形態で用いたマスクと同等の露光マスクを用い、露光を行う。
次いで、この感光性樹脂層220を露光し、さらに現像することにより、図8(c)に示すように感光性樹脂層220をパターニングして、感光性樹脂マスク222を形成する。ここで、感光性樹脂層220の露光に際しては、露光マスクとして、透過率の異なる複数の膜からなるハーフトーンマスク、あるいは、解像度以下のスリットを設けたグレートーンマスクが好適に用いられ、本実施形態では、前記実施形態で用いたマスクと同等の露光マスクを用い、露光を行う。
そして、露光後、感光性樹脂層220の現像処理を行うことにより、前記実施形態と同じにパターニングする。すなわち、有機隔壁221の形成領域では感光性樹脂層220の厚さを保持し、単一画素の形成領域ではその膜厚が有機隔壁221の形成領域より十分に薄くなり、さらに隔壁部200a、200b間の分離領域210(画素電極111間の分離領域211)では除去されて透明導電層111aを露出させるように、パターニングする。また、陰極コンタクト70の形成領域においては、そのコンタクト部分70aに対応する箇所ではその膜厚が感光性樹脂層220の厚さより十分に薄くなり、残りの箇所では感光性樹脂層220の厚さを保持し、さらに画素電極111と陰極コンタクト70との分離領域では、除去されて透明導電層111aを露出させるように、パターニングする。
これにより、感光性樹脂マスク222が形成される。
これにより、感光性樹脂マスク222が形成される。
次いで、この感光性樹脂マスク222を用いて露出した透明導電層111aをウエットエッチング等でエッチングし、図8(d)に示すように該透明導電層111aを多数の画素電極111に分離する。その際、透明導電層111aをオーバーエッチングすることにより、得られる画素電極111の端縁部が感光性樹脂マスク222の内側に入り込むようにする。
次いで、感光性樹脂マスク222を加熱(ベーク)し冷却することにより、これを溶融固化する。すると、感光性樹脂マスク222は溶融することで特に外周部が垂れ下がる。そして、その後固化することにより、図9(a)に示すように感光性樹脂マスク222の内側に入り込んだ画素電極111の端縁部を良好に覆うようになる。
次いで、感光性樹脂マスク222の表層部をアッシングし、図9(b)に示すように前記単一画素の形成領域、及びコンタクト部分70aに対応する箇所を覆っている、膜厚を薄く形成した部分を除去して画素電極111、及び陰極コンタクト70のコンタクト部70aを露出させる。また、このようにアッシングすることで、隔壁の形成領域においては、感光性樹脂マスク222からなる有機隔壁221、すなわち隔壁200が形成される。
次いで、このようにして画素電極111とコンタクト部70aと有機隔壁221とを形成した側の面を酸素プラズマ処理し、その表面に付着した有機物等の汚染物を除去して濡れ性を向上させる。
次いで、図9(c)に示すように前記有機隔壁221に囲まれた単一画素の形成領域内に、機能層110を形成する。ただし、本実施形態では、前記実施形態のように正孔注入・輸送層60と発光層62とを積層することで機能層110を形成するのに代えて、例えば正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層をこの順に積層することで、機能層110とする。また、これら各層については、基本的にはマスク蒸着法により、単一画素の形成領域内に選択的に成膜し、形成するようにする。特に、発光層の形成材料については、前述した高分子系の材料に代えて、低分子系の公知の発光材料を用いる。
次いで、前記機能層110及び有機隔壁221、さらに前記陰極コンタクト70の形成領域におけるコンタクト部70aを覆って例えばLiFを厚さ5nm程度、アルミニウムを厚さ300nm程度に積層し、図9(d)に示すように前記コンタクト部70aを覆ってこれに接する陰極12を形成する。
その後、前記陰極12上に接着層(図示せず)を形成し、さらにこの接着層によって封止基板を接着し、封止を行う。これにより、図7に示した有機EL装置を得る。
その後、前記陰極12上に接着層(図示せず)を形成し、さらにこの接着層によって封止基板を接着し、封止を行う。これにより、図7に示した有機EL装置を得る。
このような製造方法にあっても、感光性樹脂層220から画素電極111(陽極、第1電極)をパターニングするためのマスク(感光性樹脂マスク222)と、単一画素を囲む隔壁200の有機隔壁221とを共に形成するため、従来行っていたレジストマスクの形成及びその剥離を省略することができる。したがって、製造工程を簡略化して生産性の向上を図ることができる。また、陰極コンタクト領域における陰極コンタクト70についても、画素電極111の形成と同じ工程で形成することができるので、さらに工程の簡略化を図ることができる。さらに、感光性樹脂マスク222によって画素電極111の形成と有機隔壁221の形成とを共に行うため、発光部となる単一画素の形成領域の位置精度を良好にし、開口率を設計通りに形成することができる。
また、レジストマスクの剥離を省略することができるので、剥離液を使用する必要がなくなり、この剥離液に起因する機能層110の劣化を防止することもできる。さらに、レジストマスクを形成しないため、レジストに由来するパーティクルが発生せず、したがってパーティクルに起因する発光特性の低下を防止することができる。
また、感光性樹脂マスク222を溶融固化することで、特に画素電極111の端縁部を良好に覆っているので、画素電極111間や画素電極111と陰極12との間でのショートを確実に防止することができる。
また、感光性樹脂マスク222を溶融固化することで、特に画素電極111の端縁部を良好に覆っているので、画素電極111間や画素電極111と陰極12との間でのショートを確実に防止することができる。
なお、本発明は前記実施形態に限られることなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、前記実施形態では、発光層62で発光した光を基板2側から出射させる、いわゆるボトムエミッション型の有機EL装置に本発明の有機EL素子を適用した例を示したが、基板2と反対側の、封止基板側から光を出射させる、いわゆるトップエミッション型の有機EL装置にも本発明を適用することができる。
また、本発明は有機EL装置の製造方法に限定されることなく、無機EL装置の製造方法にも適用可能である。
例えば、前記実施形態では、発光層62で発光した光を基板2側から出射させる、いわゆるボトムエミッション型の有機EL装置に本発明の有機EL素子を適用した例を示したが、基板2と反対側の、封止基板側から光を出射させる、いわゆるトップエミッション型の有機EL装置にも本発明を適用することができる。
また、本発明は有機EL装置の製造方法に限定されることなく、無機EL装置の製造方法にも適用可能である。
1…有機EL装置、2…基板、3…有機EL素子、12…陰極(第2電極)、12a…陰極用配線、25…無機隔壁、60…正孔注入・輸送層、62…発光層、70…陰極コンタクト、70a…コンタクト部、110…機能層、111…画素電極(陽極、第1電極)、111a…透明導電層(第1電極膜)、200、200a、200b…隔壁、220…感光性樹脂層、221…有機隔壁、222…感光性樹脂マスク、250…無機隔壁材料層、251…無機隔壁層
Claims (8)
- 隔壁に囲まれて形成される単一画素毎に設けられた第1電極と、第2電極と、これら第1電極と第2電極との間に挟持された発光層と、を備えたエレクトロルミネッセンス装置の製造方法であって、
前記第1電極を形成するための第1電極膜を形成する工程と、
前記第1電極膜上に感光性樹脂層を形成する工程と、
前記感光性樹脂層を、前記単一画素の形成領域ではその膜厚が前記隔壁の形成領域より薄くなり、前記第1電極間の分離領域では除去されて前記第1電極膜を露出させるように、パターニングして感光性樹脂マスクを形成する工程と、
前記感光性樹脂マスクを用いて前記第1電極膜における前記第1電極間の分離領域をエッチングし、前記第1電極膜を複数の第1電極に分離する工程と、
前記分離領域のエッチング後、前記感光性樹脂マスクをアッシングして、前記単一画素の形成領域の前記第1電極を露出させるとともに、前記隔壁の形成領域における前記感光性樹脂マスクを前記隔壁とする工程と、
前記隔壁に囲まれた前記単一画素の形成領域の前記第1電極上に発光層を形成する工程と、
前記発光層上に第2電極を形成する工程と、を備えたことを特徴とするエレクトロルミネッセンス装置の製造方法。 - 前記第1電極膜を形成する工程と前記感光性樹脂層を形成する工程との間に、前記第1電極膜を覆って無機隔壁材料層を形成する工程を有し、
前記第1電極膜を複数の第1電極に分離する工程では、前記第1電極膜のエッチングに先だって前記感光性樹脂マスクを用いて前記第1電極膜上の前記無機隔壁材料層をエッチングし、該無機隔壁材料層を複数の無機隔壁層に分離する処理を有し、
前記感光性樹脂マスクをアッシングして、前記単一画素の形成領域の前記第1電極を露出させる工程では、前記感光性樹脂マスクのアッシング処理後、前記単一画素の形成領域に露出した前記無機隔壁層をエッチングし、前記第1電極を露出させる処理を有していることを特徴とする請求項1記載のエレクトロルミネッセンス装置の製造方法。 - 前記第1電極膜を複数の第1電極に分離する工程では、形成する第1電極の端縁部が前記感光性樹脂マスクの内側に入り込むように、前記第1電極膜をオーバーエッチングすることを特徴とする請求項1記載のエレクトロルミネッセンス装置の製造方法。
- 前記第1電極膜を複数の第1電極に分離する工程と前記感光性樹脂マスクをアッシングする工程との間に、前記感光性樹脂マスクを溶融固化することで該感光性樹脂マスクによって前記第1電極の端縁部を覆うことを特徴とする請求項3記載のエレクトロルミネッセンス装置の製造方法。
- 前記感光性樹脂層をパターニングして感光性樹脂マスクを形成する工程では、透過率の異なる複数の膜からなるハーフトーンマスクを露光マスクとして用いて前記感光性樹脂層を露光し、その後現像することでパターニングすることにより、感光性樹脂マスクを形成することを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載のエレクトロルミネッセンス装置の製造方法。
- 前記感光性樹脂層をパターニングして感光性樹脂マスクを形成する工程では、解像度以下のスリットを設けたグレートーンマスクを露光マスクとして用いて前記感光性樹脂層を露光し、その後現像することでパターニングすることにより、感光性樹脂マスクを形成することを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載のエレクトロルミネッセンス装置の製造方法。
- 前記感光性樹脂層を、感光部分が現像液に溶解するポジ型の感光性樹脂で形成することを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載のエレクトロルミネッセンス装置の製造方法。
- 前記エレクトロルミネッセンス装置が前記単一画素を形成する表示領域とは別に第2電極コンタクト領域を有し、該第2電極コンタクト領域の第2電極コンタクトを前記第1電極膜によって形成する場合に、
前記感光性樹脂層をパターニングして感光性樹脂マスクを形成する工程では、前記感光性樹脂層を、前記第2電極コンタクトのコンタクト部分ではその膜厚が前記単一画素の形成領域と同じになるように薄くし、前記第1電極との間の分離領域では除去されて前記第1電極膜を露出させるように、パターニングすることを特徴とする請求項1〜7のいずれか一項に記載のエレクトロルミネッセンス装置の製造方法。
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-
2008
- 2008-10-24 JP JP2008274247A patent/JP2010102989A/ja not_active Withdrawn
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