JP2011107476A - Method for manufacturing electronic device - Google Patents
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Description
本発明は、フォトリソグラフィプロセスなどを用いて樹脂膜をパターニングする工程を含む、電子デバイスの製造方法に関する。 The present invention relates to an electronic device manufacturing method including a step of patterning a resin film using a photolithography process or the like.
発光デバイスや、太陽電池や、その他半導体デバイスなどの様々な電子デバイスに関する研究・開発が活発に行なわれている。なかでも、有機機能層を有する有機電子デバイスの一つである有機ELデバイスは、次世代の薄型ディスプレイとしてのアプリケーションが有望視されており、近年非常に活発に研究が行なわれている。 Research and development on various electronic devices such as light-emitting devices, solar cells, and other semiconductor devices are actively conducted. In particular, an organic EL device, which is one of organic electronic devices having an organic functional layer, is expected to be used as a next-generation thin display, and has been actively researched in recent years.
有機ELデバイスは、陽極と陰極とで、発光層を含む有機機能層を挟んだ構造を有し、陽極から正孔を、陰極から電子を発光層に注入し、発光層内でそれらを再結合させて発光を取り出すデバイスである。有機ELデバイスは、自己発光のため視認性が高く、かつ、完全固体素子であることから、耐衝撃性に優れるなどの特徴を有しており、各種表示装置における発光デバイスとしての利用が注目されている(例えば、特許文献1参照)。すでに、携帯電話のメインディスプレイをはじめとして、各種用途への応用が始まっている。 An organic EL device has a structure in which an organic functional layer including a light emitting layer is sandwiched between an anode and a cathode. Holes from the anode and electrons from the cathode are injected into the light emitting layer, and they are recombined in the light emitting layer. This is a device that takes out light emission. Organic EL devices have high visibility due to self-emission and are completely solid elements, so they have characteristics such as excellent impact resistance, and their use as light-emitting devices in various display devices has attracted attention. (For example, refer to Patent Document 1). Already, the application to various uses including the main display of a cellular phone has begun.
現状の開発及び応用段階では、低分子有機材料を発光層として用いた有機ELデバイスの開発が先行している。これは、低分子有機材料を発光層として用いた場合、発光効率が高いことや寿命が長いことに起因している(例えば、特許文献2、3参照)。低分子有機材料の発光層は、真空蒸着などの真空プロセスを用いて作製される。
At the present development and application stage, development of an organic EL device using a low molecular weight organic material as a light emitting layer has preceded. This is because, when a low molecular organic material is used as the light emitting layer, the light emission efficiency is high and the lifetime is long (for example, see
しかしながら、この真空プロセスを用いた有機EL製造技術で、100インチ級の大型の有機ELパネルを量産レベルで作製するのは困難である。発光層を蒸着法で形成するときに用いる色(例えば、R、G、B)毎のマスクの配置を、精度よく保つことが困難であるからである。 However, it is difficult to produce a large-sized 100-inch organic EL panel at the mass production level by the organic EL manufacturing technology using this vacuum process. This is because it is difficult to accurately maintain the mask arrangement for each color (for example, R, G, B) used when the light emitting layer is formed by vapor deposition.
これに対して、有機機能層を印刷法で形成する製造技術も知られている。印刷法は、材料使用効率と製造時間、製造装置のコスト面などで優位である。また印刷法は、ディスプレイの製造への応用において、大面積パネルに配置された画素を塗り分けられるため、真空蒸着のような面内不均一の問題や蒸着層のパターニングに用いるメタルマスクのたわみに起因する問題が生じない。 On the other hand, a manufacturing technique for forming an organic functional layer by a printing method is also known. The printing method is advantageous in terms of material use efficiency, production time, and cost of production equipment. In addition, the printing method can apply the pixels arranged in a large-area panel separately in the production of displays, which can cause in-plane non-uniformity problems such as vacuum deposition and deflection of the metal mask used for patterning the deposited layer. No problems arise due to it.
そこで、印刷法を用いて形成された有機機能層を有する有機ELデバイスも開発されている(例えば、特許文献4参照)。特許文献4では、基板上の電極上にインクジェット法により水性の有機物質PEDOT:PSS(3,4エチレンジオキシチオフェン:ポリスチレンスルホン酸)からなる正孔注入層を形成し;その上に、架橋剤を含む正孔輸送性の材料を有機溶媒とともに塗布成膜し、膜を熱処理して架橋して不溶化し;次に、発光性の有機材料からなる第3層を有機溶媒とともに成膜して発光層を形成し;最後に、陰極を蒸着により形成して素子を形成している。塗布成膜は、バンクで規定された領域に材料溶液を塗布して、それを乾燥させることが多い。
Therefore, an organic EL device having an organic functional layer formed by using a printing method has been developed (see, for example, Patent Document 4). In
一方、有機ELデバイスには、陽極と発光層との間に正孔注入層を配置することがある。正孔注入層は、前述のPEDOT:PSSなどの有機層であることもあるが、無機層であることもある。PEDOT:PSS層は、発光層中にスルホン酸が拡散することで、デバイス特性を劣化させることが懸念される。さらには、PEDOT:PSS層の電導度は高すぎるために、PEDOT:PSS層と陰極とが接触してしまうとリーク電流が増大する。そのため、無機の正孔注入層が望まれる場合がある。 On the other hand, in an organic EL device, a hole injection layer may be disposed between an anode and a light emitting layer. The hole injection layer may be an organic layer such as the aforementioned PEDOT: PSS, but may also be an inorganic layer. There is a concern that the PEDOT: PSS layer may deteriorate device characteristics due to diffusion of sulfonic acid in the light emitting layer. Furthermore, since the electrical conductivity of the PEDOT: PSS layer is too high, the leakage current increases when the PEDOT: PSS layer comes into contact with the cathode. Therefore, an inorganic hole injection layer may be desired.
無機の正孔注入層として、イオン化ポテンシャルが大きく、エネルギーレベルの観点から正孔注入が有利である金属酸化物層を用いることが提案されている(例えば、特許文献5〜7を参照)。この正孔注入層としての金属酸化物層は、正孔を有機発光層へ注入しやすいことが必要条件であり、イオン化ポテンシャルが大きい材料でなくてはならない。これに好適な材料として、モリブデン酸化物、タングステン酸化物、およびモリブデンとタングステンとの混合物の酸化物などがある。 As an inorganic hole injection layer, it has been proposed to use a metal oxide layer that has a large ionization potential and is advantageous for hole injection from the viewpoint of energy level (see, for example, Patent Documents 5 to 7). The metal oxide layer as the hole injection layer is required to be easy to inject holes into the organic light emitting layer, and must be a material having a high ionization potential. Suitable materials include molybdenum oxide, tungsten oxide, and an oxide of a mixture of molybdenum and tungsten.
特許文献7に開示された有機ELデバイスの構造断面図が図4に示される。図4には、ガラス基板100上に配置された有機ELデバイスが示される。有機EL素子は、陽極(Al)111、酸化モリブデン層(遷移金属酸化物層)115、電荷ブロック層116、発光層112、陰極113を形成してトップエミッション型の有機ELデバイスを形成している。つまり、陽極111と正孔注入層115とは別個に形成されており、発光層112は画素規制層114で開口面積を規定されている。また、陰極113は、Ba−Al超薄膜:113aと、ITO膜:113bとの2層構造とされており、ストライプ状に形成されている。
A cross-sectional view of the structure of the organic EL device disclosed in Patent Document 7 is shown in FIG. FIG. 4 shows an organic EL device disposed on the
前記の通り、タングステンやモリブデンなどの遷移金属の酸化物膜は正孔注入能を有するため、陽極から発生した正孔を受け取り、それを前記酸化物膜に隣接する層に注入を促進する。例えば、陽極と有機発光層と陰極とを有する有機発光素子において、陽極と有機発光層との間に遷移金属の酸化物膜を配置すれば、陽極から発生した電子の有機発光層への注入を促進することができる。 As described above, an oxide film of a transition metal such as tungsten or molybdenum has a hole injecting ability. Therefore, it accepts holes generated from the anode and promotes injection into a layer adjacent to the oxide film. For example, in an organic light emitting device having an anode, an organic light emitting layer, and a cathode, if an oxide film of a transition metal is disposed between the anode and the organic light emitting layer, electrons generated from the anode are injected into the organic light emitting layer. Can be promoted.
また、電子デバイスの有機機能層(例えば、有機ELデバイスの有機発光層)は、インクジェットなどの印刷法により形成されることがある。有機層を印刷法で作製するには、印刷領域をバンクと呼ばれる隔壁により規定しておき、当該領域内に有機層を形成することが多い。 Moreover, the organic functional layer of an electronic device (for example, the organic light emitting layer of an organic EL device) may be formed by a printing method such as inkjet. In order to produce an organic layer by a printing method, a printing region is often defined by a partition called a bank, and an organic layer is formed in the region.
バンクと呼ばれる隔壁は、樹脂から構成されることが多く、感光性樹脂膜をフォトリソグラフィ法によりパターニング形成することが多い。より具体的には、感光性樹脂材料を塗布して、溶剤乾燥のためのプリベークなどを行って、樹脂膜を形成し;樹脂膜の一部に選択的に光(例えば紫外線)を照射して、樹脂材料の架橋反応を促進させ;現像液で未架橋部を溶解させることで、所望のパターニングを得て(現像);パターニングされた材料の強度を増すためにポストベークして、バンクは形成される。 A partition called a bank is often made of a resin, and a photosensitive resin film is often patterned by a photolithography method. More specifically, a photosensitive resin material is applied, and pre-baking for solvent drying is performed to form a resin film; a part of the resin film is selectively irradiated with light (for example, ultraviolet rays). Accelerate the crosslinking reaction of the resin material; dissolve the uncrosslinked portion with a developer to obtain the desired patterning (development); post-bake to increase the strength of the patterned material and form the bank Is done.
フォトリソグラフィ法の現像工程において用いる現像液は、pHが12〜13程度であるアルカリ溶液を用いることが多い。なかでも、一般的なアルカリ現像液として、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド(以下、TMAHと略す)を含む水溶液が知られている。 In many cases, an alkaline solution having a pH of about 12 to 13 is used as the developer used in the development process of the photolithography method. In particular, an aqueous solution containing tetramethylammonium hydroxide (hereinafter abbreviated as TMAH) is known as a general alkaline developer.
したがって、陽極と、有機発光層と、陰極と、陽極と有機発光層との間に配置された遷移金属の酸化物膜と、を有する有機発光素子の、有機発光層を印刷法で形成する場合には、遷移金属の酸化物膜上にバンクをフォトリソグラフィ法にて形成しなければならない場合がある。この場合には、バンクを形成する過程において、遷移金属の酸化物膜は現像液に接触せざるを得ない。 Therefore, when an organic light emitting layer of an organic light emitting element having an anode, an organic light emitting layer, a cathode, and an oxide film of a transition metal disposed between the anode and the organic light emitting layer is formed by a printing method In some cases, a bank must be formed on the transition metal oxide film by a photolithography method. In this case, in the process of forming the bank, the transition metal oxide film must be in contact with the developer.
ところが、タングステンやモリブデンなどの遷移金属の酸化物膜は、アルカリ現像液によって溶解しやすいことが明らかになった。つまり、遷移金属の酸化物膜を正孔注入層とし、その上にバンクを形成しようとすると、現像液によって、正孔注入層が溶解してしまうことがわかった。溶解により正孔注入層の表面粗さが大きくなり、正孔注入層上に塗布形成された有機層にピンホールができてしまい、場合によっては、電極同士で短絡してしまうなどの、デバイスとして不具合が発生することがわかった。 However, it has been clarified that oxide films of transition metals such as tungsten and molybdenum are easily dissolved by an alkali developer. That is, it was found that when a transition metal oxide film is used as a hole injection layer and a bank is formed thereon, the hole injection layer is dissolved by the developer. Dissolving increases the surface roughness of the hole injection layer, creating pinholes in the organic layer coated and formed on the hole injection layer, and in some cases, as a short circuit between the electrodes. It was found that a problem occurred.
以上の通り、有機ELデバイスにおいて、正孔注入層としての遷移金属の酸化物と、印刷法による機能層形成のためのバンクとを具備したデバイスにおいては、正孔注入層がバンク形成のための現像液に溶解してしまうという問題が明らかになった。前述の特許文献7には、正孔注入層としての遷移金属の酸化物と、バンクとを有する有機ELデバイスが開示されているが、バンク形成時に遷移金属酸化物からなる正孔注入層が溶解するという課題は示唆されない。 As described above, in an organic EL device, in a device including a transition metal oxide as a hole injection layer and a bank for forming a functional layer by a printing method, the hole injection layer is used for bank formation. The problem of being dissolved in the developer became clear. Patent Document 7 described above discloses an organic EL device having a transition metal oxide as a hole injection layer and a bank, but the hole injection layer made of the transition metal oxide is dissolved when the bank is formed. The problem of doing is not suggested.
本発明は、遷移金属の酸化物からなる正孔注入層上に、アルカリ溶液を用いるフォトリソグラフィ法にてバンクを形成したときに、正孔注入層の溶解などによるダメージを抑制することを目的とする。それにより、高品質な電子デバイスの製造方法を提供する。 An object of the present invention is to suppress damage caused by dissolution of a hole injection layer when a bank is formed on a hole injection layer made of an oxide of a transition metal by a photolithography method using an alkaline solution. To do. Thereby, a method for manufacturing a high-quality electronic device is provided.
本発明は以下に記載する電子デバイスの製造方法に関する。
[1] 遷移金属の酸化物からなる薄膜上に配置された感光性樹脂膜を、フォトリソグラフィプロセスにてパターニングして、有機樹脂層を形成する工程を含む、電子デバイスの製造方法であって、
前記フォトリソグラフィプロセスにおいて用いる現像液は、テトラアルキルアンモニウムハイドロオキサイドと、強酸の塩とを含む水溶液であり、かつpHが10.5〜11.5である、電子デバイスの製造方法。
[2] 前記テトラアルキルアンモニウムハイドロオキサイドは、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイドである、[1]に記載の電子デバイスの製造方法。
[3] 前記強酸は、硝酸、硫酸および塩酸のいずれかである、[1]または[2]に記載の電子デバイスの製造方法。
The present invention relates to a method for manufacturing an electronic device described below.
[1] A method for manufacturing an electronic device, including a step of patterning a photosensitive resin film disposed on a thin film made of an oxide of a transition metal by a photolithography process to form an organic resin layer,
The developing solution used in the photolithography process is an aqueous solution containing tetraalkylammonium hydroxide and a strong acid salt, and has a pH of 10.5 to 11.5.
[2] The method for producing an electronic device according to [1], wherein the tetraalkylammonium hydroxide is tetramethylammonium hydroxide.
[3] The electronic device manufacturing method according to [1] or [2], wherein the strong acid is any one of nitric acid, sulfuric acid, and hydrochloric acid.
[4] 前記遷移金属は、タングステン、モリブデンのいずれか、もしくはその混合物である、[1]〜[3]のいずれかに記載の電子デバイスの製造方法。 [4] The electronic device manufacturing method according to any one of [1] to [3], wherein the transition metal is tungsten, molybdenum, or a mixture thereof.
[5] 前記電子デバイスは、前記有機樹脂層で領域を規定された有機機能層を有する有機電子デバイスである、[1]〜[4]のいずれかに記載の電子デバイスの製造方法。
[6] 前記電子デバイスは、基板と、前記基板上に配置された第一電極と、前記陽極上に配置された正孔注入層と、前記正孔注入層上に配置されたバンクと、前記バンクで規定され、かつ正孔注入層上に配置された有機発光層を含む有機機能層と、前記有機機能層上に配置された第二電極と、を具備する有機ELデバイスであって、[1]における前記遷移金属の酸化物からなる薄膜は、前記正孔注入層であり、かつ[1]における前記有機樹脂層は、前記バンクである、[1]〜[4]のいずれかに記載の電子デバイスの製造方法。
[5] The method of manufacturing an electronic device according to any one of [1] to [4], wherein the electronic device is an organic electronic device having an organic functional layer whose region is defined by the organic resin layer.
[6] The electronic device includes a substrate, a first electrode disposed on the substrate, a hole injection layer disposed on the anode, a bank disposed on the hole injection layer, An organic EL device comprising: an organic functional layer defined by a bank and including an organic light emitting layer disposed on a hole injection layer; and a second electrode disposed on the organic functional layer, In any one of [1] to [4], the thin film made of the transition metal oxide in [1] is the hole injection layer, and the organic resin layer in [1] is the bank. Electronic device manufacturing method.
本発明の電子デバイスの製造方法によれば、バンクを形成するための現像液のpHを適切に調整することで正孔注入層の溶解を抑制することができ、特性の優れた電子デバイスを、塗布法にて製造することができる。 According to the method for producing an electronic device of the present invention, it is possible to suppress the dissolution of the hole injection layer by appropriately adjusting the pH of the developer for forming the bank. It can be manufactured by a coating method.
本発明の製造方法により得られる電子デバイス(本発明における電子デバイス)は、有機機能層と、前記有機機能層の領域を規定する有機樹脂層(つまり、樹脂バンク)と、を有することが好ましい。有機機能層は、電子デバイスに応じて適宜選択される。つまり、有機ELデバイスである場合には、有機機能層は有機発光層や中間層(インターレイヤー、正孔輸送層ともいう)などであり;太陽電池である場合には、有機機能層は受光層などである。また、有機機能層は塗布法により形成されることが好ましく、有機機能材料を含む溶液を樹脂バンクで規定された領域に提供することにより形成される。塗布法の例には、インクジェット法、ディスペンサー法、スピンコート法、グラビア印刷法、凸版印刷法などが含まれる。有機機能層は、一層であってもよいし、異なる機能を有する二層以上の層の組み合わせであってもよい。 The electronic device (electronic device in the present invention) obtained by the production method of the present invention preferably has an organic functional layer and an organic resin layer (that is, a resin bank) that defines a region of the organic functional layer. The organic functional layer is appropriately selected according to the electronic device. That is, in the case of an organic EL device, the organic functional layer is an organic light emitting layer, an intermediate layer (also referred to as an interlayer or a hole transport layer), etc .; in the case of a solar cell, the organic functional layer is a light receiving layer. Etc. The organic functional layer is preferably formed by a coating method, and is formed by providing a solution containing an organic functional material to a region defined by the resin bank. Examples of the coating method include an inkjet method, a dispenser method, a spin coating method, a gravure printing method, a relief printing method, and the like. The organic functional layer may be a single layer or a combination of two or more layers having different functions.
有機機能層の領域を規定する樹脂バンクの表面は、有機機能材料を含む溶液(インク)に対する撥液性が求められる。樹脂バンク表面への撥液性の付与手段は、大別して二種類ある。一つ目は、バンクを形成した後、フッ素ガスを用いたプラズマ処理を行い、バンク表面にフッ素化合物を付着させることで撥液化する方法である。一つ目の方法では、画素領域にもフッ素化合物が微量ながら付着する。これによって、フッ素成分が有機機能層に拡散し、デバイス特性を劣化させることがある。 The surface of the resin bank that defines the region of the organic functional layer is required to have liquid repellency with respect to a solution (ink) containing the organic functional material. There are roughly two types of means for imparting liquid repellency to the resin bank surface. In the first method, after forming the bank, a plasma treatment using fluorine gas is performed, and a fluorine compound is attached to the surface of the bank to make the liquid repellent. In the first method, a small amount of fluorine compound adheres to the pixel region. As a result, the fluorine component may diffuse into the organic functional layer and deteriorate device characteristics.
バンクへの撥液性の付与手段の二つ目は、フッ素化合物が配合された樹脂材料を用いてバンクを形成する方法である。フッ素化合物が配合された樹脂材料を用いれば、形成されたバンクに撥液化処理を行なうことなく、バンク表面の撥液性が得られる。よって、バンクの撥液化は二つ目の方法で行なうことが望ましい場合がある。 The second means for imparting liquid repellency to the bank is a method of forming a bank using a resin material containing a fluorine compound. If a resin material containing a fluorine compound is used, the liquid repellency of the bank surface can be obtained without subjecting the formed bank to a liquid repellency treatment. Therefore, it may be desirable to make the bank liquid repellent by the second method.
本発明の製造方法により得られる電子デバイスの有機機能層の一方の面には陽極が配置され、もう一方の面には陰極が配置されうる。陽極および陰極はそれぞれ、有機機能層に接触して配置されてもよいし、任意の層を介して配置されていてもよい。本発明における電子デバイスは、特に、陽極と有機機能層との間に、遷移金属の酸化物からなる正孔注入層が配置されていることを特徴とする。 An anode may be disposed on one surface of the organic functional layer of the electronic device obtained by the manufacturing method of the present invention, and a cathode may be disposed on the other surface. Each of the anode and the cathode may be disposed in contact with the organic functional layer, or may be disposed through an arbitrary layer. The electronic device according to the present invention is particularly characterized in that a hole injection layer made of an oxide of a transition metal is disposed between the anode and the organic functional layer.
バンクで規定された領域に形成された有機機能層よりも下側に正孔注入層を配置するには、正孔注入層の表面にバンクの樹脂材料からなる樹脂膜を配置し、それをパターニングして、バンクとすることが好ましい。バンクの樹脂材料が感光性樹脂であれば、フォトリソグラフィプロセスによって樹脂膜をバンクにパターニングすることができる。その後、バンクで規定された領域に有機機能層を塗布形成すれば、有機機能層よりも下側に正孔注入層が配置される。 To place the hole injection layer below the organic functional layer formed in the area defined by the bank, place a resin film made of the resin material of the bank on the surface of the hole injection layer and pattern it Thus, a bank is preferable. If the resin material of the bank is a photosensitive resin, the resin film can be patterned into the bank by a photolithography process. Thereafter, if an organic functional layer is applied and formed in a region defined by the bank, a hole injection layer is disposed below the organic functional layer.
一方、有機機能層よりも下側に正孔注入層を配置するために、バンクを形成した後に、バンクで規定された領域に正孔注入層を形成して、さらに有機機能層を形成することも考えられる。しかしながら、この場合は、撥液化されたバンク上に正孔注入層が形成されるので、バンクの撥液性が失われ、バンクとして機能しなくなる。よって、前記の通り、正孔注入層を形成した後に、バンクを形成することが求められる。 On the other hand, in order to arrange the hole injection layer below the organic functional layer, after forming the bank, the hole injection layer is formed in a region defined by the bank, and further the organic functional layer is formed. Is also possible. However, in this case, since the hole injection layer is formed on the lyophobic bank, the lyophobicity of the bank is lost and the bank does not function. Therefore, as described above, it is required to form a bank after forming the hole injection layer.
バンクを形成するには、感光性樹脂膜をフォトリソグラフィプロセスによってバンクにパターニングすることが好ましいが、感光性樹脂はネガ型であってもポジ型であってもよい。いずれにしても、感光性樹脂はアルカリ溶解型であることが好ましく、ネガ型感光性樹脂である場合には、非光照射部がアルカリ現像液によって除去され;ポジ型感光性樹脂である場合には、光照射部がアルカリ現像液によって除去される。 In order to form the bank, it is preferable to pattern the photosensitive resin film into the bank by a photolithography process. However, the photosensitive resin may be a negative type or a positive type. In any case, the photosensitive resin is preferably an alkali-soluble resin. When the photosensitive resin is a negative photosensitive resin, the non-light-irradiated portion is removed by an alkaline developer; when the photosensitive resin is a positive photosensitive resin The light irradiation part is removed with an alkali developer.
アルカリ現像液のpHは、10.5〜11.5であることが好ましい。また、アルカリ現像液にはテトラアルキルアンモニウムハイドロオキサイド、好ましくはテトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド(TMAH)を含むことが好ましい。テトラアルキルアンモニウムハイドロオキサイドは、リソグラフィ用のアルカリ現像液の成分としてよく知られており、現像工程においてアミンを発生させる。アルカリ現像液に含まれるテトラアルキルアンモニウムハイドロオキサイドの濃度は、0.05質量%〜2.38質量%であることが好ましく、0.1〜1.5質量%であることがより好ましい。テトラアルキルアンモニウムハイドロオキサイドの濃度が低すぎると、現像時間が過剰に長くなり現像性が低下する。一方、テトラアルキルアンモニウムハイドロオキサイドの濃度が高すぎると、現像時間が過剰に短くなり、現像時間に対するマージンが小さくなるばかりか、過剰現像が起こることがある。 The pH of the alkali developer is preferably 10.5 to 11.5. The alkali developer preferably contains tetraalkylammonium hydroxide, preferably tetramethylammonium hydroxide (TMAH). Tetraalkylammonium hydroxide is well known as a component of an alkaline developer for lithography and generates an amine in the development process. The concentration of the tetraalkylammonium hydroxide contained in the alkali developer is preferably 0.05% by mass to 2.38% by mass, and more preferably 0.1 to 1.5% by mass. If the concentration of the tetraalkylammonium hydroxide is too low, the development time becomes excessively long and the developability deteriorates. On the other hand, when the concentration of the tetraalkylammonium hydroxide is too high, the development time becomes excessively short, and not only the margin for the development time is reduced, but also excessive development may occur.
アルカリ現像液には、さらに強酸の塩が含まれることが好ましい。強酸とは、pKaが負である酸をいい、硫酸(pKa=−3)、塩酸(pKa=−8)および硝酸(pKa=−1.32)などが例示される。 The alkaline developer preferably further contains a strong acid salt. The strong acid refers to an acid having a negative pKa, and examples thereof include sulfuric acid (pKa = -3), hydrochloric acid (pKa = -8) and nitric acid (pKa = -1.32).
つまり、本発明におけるアルカリ現像液は、0.05質量%〜2.38質量%のTMAHを含む水溶液に、強酸を添加することでpHを10.5〜11.5に調整することで調製されうる。 That is, the alkaline developer in the present invention is prepared by adjusting the pH to 10.5 to 11.5 by adding a strong acid to an aqueous solution containing 0.05% by mass to 2.38% by mass of TMAH. sell.
本発明の電子デバイスには、樹脂バンクの下に、遷移金属の酸化物薄膜が配置される。したがって、バンクを形成するべくアルカリ現像液で現像を行おうとすると、アルカリ現像液が遷移金属の酸化物薄膜に接触する。本発明者は、テトラアルキルアンモニウムハイドロオキサイドを含有するアルカリ現像液によって、遷移金属の酸化物薄膜が溶解することがあること;しかしながら、テトラアルキルアンモニウムハイドロオキサイドを含有するアルカリ現像液のpHを調整し、好ましくは強酸の塩を含有させることで、遷移金属の酸化物薄膜の溶解を抑制できることを見出した。 In the electronic device of the present invention, an oxide thin film of a transition metal is disposed under the resin bank. Therefore, when developing with an alkali developer to form a bank, the alkali developer contacts the transition metal oxide thin film. The present inventor has found that the transition metal oxide thin film may be dissolved by the alkali developer containing tetraalkylammonium hydroxide; however, the pH of the alkali developer containing tetraalkylammonium hydroxide is adjusted. It has been found that the dissolution of the transition metal oxide thin film can be preferably suppressed by containing a strong acid salt.
遷移金属の酸化物膜の溶解の抑制メカニズムは限定されないが、テトラアルキルアンモニウムハイドロオキサイドの分解により生じたアミンが、強酸と反応して「アミン強酸塩」となるためであると考えられる。 The mechanism for suppressing the dissolution of the transition metal oxide film is not limited, but it is considered that the amine generated by the decomposition of the tetraalkylammonium hydroxide reacts with a strong acid to become an “amine strong acid salt”.
TMAHを含む現像液により、モリブデン酸化物の溶解抑制メカニズムを具体的に説明する。TMAHを含む現像液により、モリブデン酸化物はモリブデン酸イオンとして溶解し、TMAHと中和してモリブデン酸アミン塩となる。モリブデン酸イオン⇔モリブデン酸アミン塩の平衡反応を考えると、平衡をモリブデン酸アミン塩生成の方向に進めないようにするには、モリブデン酸より強い酸を添加すればよい。したがって、強酸であるほどモリブデン酸アミン塩の生成が抑制され、それによりモリブデン酸イオンの生成が低減され、つまりモリブデン酸化物の溶解量が少なくなる。 The mechanism for suppressing the dissolution of molybdenum oxide will be specifically described with a developer containing TMAH. With the developer containing TMAH, the molybdenum oxide is dissolved as molybdate ions, and neutralized with TMAH to become a molybdate amine salt. Considering the equilibrium reaction between molybdate ion and molybdate amine salt, an acid stronger than molybdic acid may be added to prevent the equilibrium from proceeding in the direction of the formation of molybdate amine salt. Therefore, the stronger the acid, the lower the generation of molybdate amine salt, thereby reducing the generation of molybdate ions, that is, the amount of molybdenum oxide dissolved is reduced.
また、感光性樹脂膜をパターニングするための現像液は、その現像性能を確保するため、一定以上のpHが求められ、具体的にはpH10.5以上であることが必要となる。アルカリ現像液の現像性能が低いと、バンクの現像残渣が発生する。バンクの現像残渣が正孔注入層上に存在すると、ホール注入性が低下する。またバンク材料は絶縁物であるため、抵抗成分が多くなり、デバイスの駆動電圧が上昇してしまう。これにより、同じ輝度を得るために電圧が上昇してしまう結果、デバイスの寿命も低下してしまう。 Further, the developer for patterning the photosensitive resin film is required to have a pH of a certain level or more in order to ensure its development performance, and specifically needs to be a pH of 10.5 or more. If the developing performance of the alkaline developer is low, a development residue of the bank is generated. When the development residue of the bank exists on the hole injection layer, the hole injection property is lowered. Further, since the bank material is an insulator, the resistance component increases and the drive voltage of the device increases. This increases the voltage to obtain the same brightness, resulting in a reduced device life.
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態を説明する。具体的には、電子デバイスとして有機ELデバイスを例にして説明する。以下の図面においては、説明の簡潔化のため、実質的に同一の機能を有する構成要素を同一の参照符号で示す。なお、本発明は以下の実施の形態に限定されない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Specifically, an organic EL device will be described as an example of the electronic device. In the following drawings, components having substantially the same function are denoted by the same reference numerals for the sake of brevity. In addition, this invention is not limited to the following embodiment.
図1には、実施の形態に係る有機ELデバイス1の構造断面図が示される。図1に示される有機ELデバイス1は、基板40と、基板40の上に形成されたトランジスタ素子50(50A、50B)と、その上に形成された有機エレクトロルミネッセンス(有機EL)部60とから構成されている。
FIG. 1 shows a structural cross-sectional view of an
基板40の例には、透明な無機基板(例えば、ガラス基板)、非透明の無機基板(例えば、シリコン基板)、樹脂基板(フレキシブルであってもよい)などが含まれる。基板40に配置された2つのトランジスタ素子50(50Aと50B)は、薄膜トランジスタ(TFT)である。各トランジスタ素子50(50Aと50B)は、ソース・ドレイン電極51と、ソース・ドレイン電極51に接触して形成される半導体層52と、半導体層52の上に形成されたゲート絶縁膜53と、ゲート絶縁膜53の上に配置されたゲート電極54とを含む。2つのトランジスタ素子50(50Aと50B)は、配線55によって互いに電気的に接続されている。この構造により、有機ELデバイス1は、アクティブマトリクス型の構造を有する。
Examples of the
基板40には、トランジスタ素子50を覆うように平坦化膜57が形成されている。平坦化膜57の上面は、平坦にされている。基板40と、トランジスタ素子50と、平坦化膜57とで、基板構造体であるTFT基板10を構成している。
A
平坦化膜57を含むTFT基板10の上には、有機EL部60が形成されている。有機EL部60は、陽極12と、正孔注入層13と、中間層14と、有機発光層15と、バンク層16と、電子注入層18と、透明陰極20と、透明封止膜22とを有する。
On the
図1に記載された有機ELデバイス1は、トップエミッション構造を有している。つまり、有機EL部60に電圧を印加すると、有機発光層15で発光が生じ、透明陰極20および透明封止膜22を通じて光70は外に(上方に)出射する。また、有機発光層15で生じた発光のうち、TFT基板10側に向かった光は、陽極12で反射され、透明陰極20および透明封止膜22を通じて光70として外に(上方に)出射する。したがって、陽極12は光反射性を有することが重要である。
The
トップエミッション構造の有機ELデバイス1は、一般的なボトムエミッション構造の有機ELデバイスと比較して、発光面積率を大きくすることができる。つまり、トップエミッション構造であれば、有機EL部60の下にトランジスタ素子50などを配置できるのに対し;ボトムエミッション構造の場合には、トランジスタ素子50などを有機EL部60と同一平面に配置しなければならないからである。
The
陽極12は、TFT基板10の表面上に積層され、透明陰極20に対して正の電圧を有機ELデバイス1に印加する電極である。陽極12を構成する陽極材料の例には、反射率の高い金属であるAl、Ag、またはそれらの合金(例えばAPC)などが含まれる。陽極12の厚さは、例えば、100〜300nmである。また、陽極12は、後述する正孔注入層13とともに、スパッタ成膜法により形成されることが好ましい。これにより、陽極12と正孔注入層13とを同一の真空層により形成することが可能となり、製造プロセスの簡略化が実現される。
The
正孔注入層13は、陽極12の表面上に形成され、正孔を安定的に、または正孔の生成を補助して、有機発光層15へ正孔を注入する機能を有する。これにより、有機ELデバイス1の駆動電圧が低電圧化され、正孔注入の安定化により素子が長寿命化される。正孔注入層13には、正孔注入性の他に、光透過性および表面平担性も要求される。
The
正孔注入層13の光透過性は、有機発光層15で生じた光を陽極12へ、陽極12から反射してきた光を透明陰極20の方向へロスなく透過させるために必要である。つまり、正孔注入層13の光透過性が高いと、有機ELデバイス1の発光効率が向上する。膜厚が大きくなるほど、正孔注入層13の光透過性は低下するので、正孔注入層13の膜厚は、例えば、10nm〜100nm程度にすることが好ましい。陽極12と正孔注入層13との積層膜の、可視光領域の光反射率は80%以上であることが好ましい。
The light transmissivity of the
正孔注入層13の表面平坦性は、正孔注入層13上に形成される有機発光層15(または中間層14)を、平坦かつ均一に作製するために求められる。これにより、画素内での有機発光層15の厚さのばらつきが抑制され、両極間での電界の偏りと、これに起因する劣化の加速、画素内の局所発光やショートを防止することができる。
The surface flatness of the
また、正孔注入層のイオン化ポテンシャル(Ip)が、隣接する陽極12のIpと有機発光層15(中間層14が存在する場合は中間層14)のIpとの間にあることが好ましい。これにより陽極12から有機発光層15(または中間層14)への正孔注入障壁を低減し、駆動電圧を低下させることが可能となる。
The ionization potential (Ip) of the hole injection layer is preferably between the Ip of the
このような正孔注入層に求められる条件に合致する材料として、遷移金属の酸化物があげられる。遷移金属の酸化物の例には、酸化モリブデン(MoOx)、酸化タングステン(WOx)、酸化モリブデンと酸化タングステンとの混合物が含まれる。 As a material meeting the conditions required for such a hole injection layer, an oxide of a transition metal can be given. Examples of the transition metal oxide include molybdenum oxide (MoOx), tungsten oxide (WOx), and a mixture of molybdenum oxide and tungsten oxide.
正孔注入層の物質として、酸化モリブデンや酸化タングステンが好ましい理由は、これらの金属酸化物はそれぞれ、高いIpを有し、正孔注入性能に優れるからである。すなわち、酸化タングステンのIpは5.5eVであり、酸化モリブデンのIpは5.6eVである。一方、他の金属酸化物材料、例えば、Ag2O、CuOx、TiOx、ZnOx、RuOx、VOxのIpは、いずれも5.0V未満である。例えば、Ag2OのIpは、4.6eVである。さらには、酸化モリブデンや酸化タングステンは、PEDOT:PSSのIpよりも高い。 The reason why molybdenum oxide or tungsten oxide is preferable as the material for the hole injection layer is that these metal oxides each have a high Ip and are excellent in hole injection performance. That is, Ip of tungsten oxide is 5.5 eV, and Ip of molybdenum oxide is 5.6 eV. On the other hand, the Ip of other metal oxide materials such as Ag 2 O, CuOx, TiOx, ZnOx, RuOx, and VOx are all less than 5.0V. For example, the Ip of Ag 2 O is 4.6 eV. Furthermore, molybdenum oxide and tungsten oxide are higher than Ip of PEDOT: PSS.
前記の通り、正孔注入層13の材質は、酸化モリブデン(MoOx)、酸化タングステン(WOx)、酸化モリブデンと酸化タングステンとの混合物が好ましいが、なかでも、酸化モリブデンと酸化タングステンとの混合物が好ましい場合がある。まず、酸化タングステンは、酸化モリブデンと比較して、水への溶解性が低い。そのため、正孔注入層13には、酸化タングステンが含まれることが好ましい。一方で、酸化タングステンのみからなる膜は表面粗さが高くなりやすいが、酸化モリブデンと酸化タングステンとの混合物からなる膜は表面粗さが低下する。そのため、正孔注入層13には、酸化モリブデンが含まれることが好ましい。
As described above, the material of the
このように、正孔注入層13には、酸化モリブデンと酸化タングステンの混合物が含有されることが好ましい。より具体的には、モリブデン原子とタングステン原子の総量に対するモリブデン原子の割合が、9原子%以上35原子%以下となるように、酸化モリブデンと酸化タングステンとの混合物とすることが好ましい。
Thus, the
酸化タングステンからなる膜と、酸化モリブデンと酸化タングステンとの混合物からなる膜(モリブデン原子の割合が10原子%)を、スパッタ成膜法により、フラットITO基板(ガラス上にITOが成膜されたもの)上に形成した。膜厚はいずれも50nmとした。スパッタ成膜条件は、出力250W(Ar流量100SCCM/O2流量100SCCM、ガス圧4.5Pa)とした。それぞれの膜の表面粗さ(RaおよびRmax)を測定した。その結果、酸化タングステンからなる膜のRaは1.64nm,Rmaxは21.62nmであり;酸化モリブデンと酸化タングステンとの混合物からなる膜のRaは0.81nm,Rmaxは10.89nmであった。
A film made of tungsten oxide and a film made of a mixture of molybdenum oxide and tungsten oxide (molybdenum atom ratio is 10 atomic%) are formed by sputtering on a flat ITO substrate (ITO film formed on glass) ) Formed on top. The film thickness was 50 nm in all cases. The sputter deposition conditions were an output of 250 W (
酸化モリブデンや酸化タングステンからなる正孔注入層は、蒸着温度を高く設定する必要がある蒸着成膜法よりも、スパッタ成膜法で作製することが好ましい。パネルの大型化や量産性の観点からである。 A hole injection layer made of molybdenum oxide or tungsten oxide is preferably formed by a sputtering film forming method rather than a vapor deposition film forming method that requires a high vapor deposition temperature. This is from the viewpoint of increasing the panel size and mass productivity.
中間層(インターレイヤー)14は、正孔注入層13の表面に形成される。中間層14は、正孔注入層13から注入された正孔を有機発光層15内へ効率良く輸送し、有機発光層15と正孔注入層13との界面での励起子の失活防止をし、さらには電子をブロックする正孔輸送層としての機能を有する。中間層14の材質は、正孔輸送性を有する有機材料であることが好ましい。正孔輸送性を有する有機材料とは、陽極で生じた正孔を分子間の電荷移動反応により伝達する性質を有する有機物質である。正孔輸送性を有する有機材料は、p−型の有機半導体と呼ばれることもある。中間層14の材質は、高分子材料でも低分子材料であってもよく、トリフェニルアミン、ポリアニリンなどが挙げられる。
The intermediate layer (interlayer) 14 is formed on the surface of the
中間層14は、印刷法で成膜されることが好ましい。中間層14の厚さは、例えば、5〜50nm程度である。
The
また、中間層14を構成する有機材料は、架橋剤で架橋されていることが好ましい。中間層14の上層となる有機発光層15を印刷法で形成する際に、中間層14が溶解することを抑制するためである。
Moreover, it is preferable that the organic material which comprises the intermediate |
中間層14を形成する印刷法としては、特に限定されるものではないが、インクジェット法に代表されるノズルジェット法や、ディスペンサー法を用いることができる。インクジェット法では、インク化した有機成膜材料をノズルから正孔注入層13の表面へ噴射して、中間層14を形成する。
Although it does not specifically limit as a printing method which forms the intermediate |
ただし中間層14は、その隣接層である正孔注入層13や有機発光層15の性能により、省略される場合もある。
However, the
有機発光層15は、中間層14の表面上に形成される。有機発光層15には正孔と電子が注入され、再結合することにより励起状態が生成され発光する機能を有する。
The organic
有機発光層15の材質は、発光性の有機材料であればよい。有機発光層15は、インクジェットやスピンコートのような印刷法で成膜されることが好ましく、それにより大画面の基板に対して、簡易で均一な成膜が可能となる。発光性の有機材料は、低分子有機材料であっても、高分子有機材料であってもよいが、好ましくは高分子有機材料である。高分子有機材料とすることで、有機発光層の信頼性を高め、低電圧でデバイスを駆動することができ、さらにはデバイス構造を簡易化することができる場合がある。
The material of the organic
有機発光層15を構成する高分子有機材料は、蛍光性を有し、芳香環または縮合環などを有するπ共役系高分子でありうる。有機発光層15を構成する高分子発光材料の具体例には、ポリフェニレンビニレン(PPV)またはその誘導体(PPV誘導体)、ポリフルオレン(PFO)またはその誘導体(PFO誘導体)、ポリスピロフルオレン誘導体、ポリチオフェンまたはその誘導体などが含まれる。
The polymer organic material constituting the organic
バンク層16は、正孔注入層13の表面上に形成され、かつ中間層14および有機発光層15の配置領域を規定する。つまり、中間層14および有機発光層15は、バンクが規定する領域内に、印刷法を用いて形成される。
The
バンク層16の材質は、特に限定されるものではないが、体積抵抗率が105Ω・cm以上の物質であることが好ましい。体積抵抗率が105Ω・cm以下の材料であると、バンク層16が、陽極と陰極との間のリーク電流あるいは隣接画素間のリーク電流の原因となり、消費電力の増加などの様々な問題を生じうる。
The material of the
バンク層16の材質は、無機物質および有機樹脂物質のいずれであってもよいが、有機樹脂物質の方が、一般的に撥液性が高く、より好ましく用いることができる。また、有機樹脂物質はフォトリソグラフィによりパターニングすることができるので、バンク層16の作製が容易になる。有機樹脂物質の例には、ポリイミド樹脂、ポリアクリル樹脂などが含まれる。
The material of the
バンク層16の表面は撥液性を有する。バンク層16の表面が撥液性を有しないと、中間層14や有機発光層15を塗布法で形成することが困難となる。バンク層16の表面を撥液性とするには、バンク層の材質自体を撥液性物質としてもよいし、バンク層の表面に撥液化処理を施してもよい。撥液性物質の例には、フッ素原子を分子構造に導入された有機樹脂、フッ素成分を含有する有機樹脂が含まれる。撥液化処理の例には、フッ素プラズマ処理が含まれる。
The surface of the
バンク層16の厚さは、例えば、100〜3000nm程度であればよい。
The thickness of the
バンク層16は所定の形状にパターニングされて、塗布領域に相当する領域が開口している。パターニング方法は、特に限定されるものではないが、感光性材料からなる膜を、フォトリソグラフィ法にて現像パターン化することが好ましい。本発明では、このフォトリソグラフィ法による現像パターン化における現像液を、テトラアルキルアンモニウムハイドロオキサイドを含み、pHが10.5〜11.5である水溶液としていることを特徴とする。具体的なフォトリソグラフィのフローは後述する。
The
電子注入層18は、有機発光層15の上に形成され、有機発光層15への電子注入の障壁を低減し、有機EL素子1の駆動電圧を低電圧化し、励起子失活を抑制する機能を有する。これにより、電子注入を安定化し素子を長寿命化し、透明陰極20との密着を強化して発光面の均一性を向上させ、素子欠陥を減少させうる。
The
電子注入層18は、特に限定されるものではないが、好ましくはバリウム、アルミニウム、フタロシアニン、フッ化リチウム、さらに、バリウム−アルミニウム積層体などからなる。電子注入層18の厚さは、例えば、2〜50nm程度である。
The
透明陰極20は、電子注入層18の表面上に積層され、陽極12に対して負の電圧を有機ELデバイス1に印加し、電子を素子内(具体的には有機発光層15)に注入する機能を有する。透明陰極20は、特に限定されるものではないが、透過率の高い物質および構造を用いることが好ましい。これにより、発光効率が高いトップエミッション有機ELデバイスを実現することができる。
The
透明陰極20の構成は、特に限定されるものではないが、金属酸化物層が用いられる。この金属酸化物層の例には、インジウム錫酸化物(ITO)からなる層、インジウム亜鉛酸化物(IZO)からなる層などが含まれる。透明陰極20の厚さは、例えば5〜200nm程度である。
The configuration of the
透明封止膜22は、透明陰極20の表面上に形成され、素子内への水分や酸素の浸入を抑制する機能を有する。透明封止膜22が形成されないと、水分や酸素によって電極と有機層との剥離等が進行し、ダークスポット(暗欠陥点)と称される点状または円状の無発光の欠陥が成長する。透明封止膜22は、透明であることが要求される。透明封止膜22の材質の例には、窒化シリコン(SiN)、窒化酸化シリコン(SiON)、および透明有機樹脂が含まれる。透明封止膜22の厚さは、例えば、20〜5000nm程度である。
The
次に、本発明の電子デバイスの製造方法を、有機ELデバイスの製造方法を例にして説明する。図2は、本発明の実施の形態に係る有機ELデバイスの断面図であり、図3(a)〜図3(k)は、本発明の実施の形態に係る有機ELデバイスの製造方法を説明する工程図である。 Next, the manufacturing method of the electronic device of the present invention will be described by taking the manufacturing method of the organic EL device as an example. FIG. 2 is a cross-sectional view of the organic EL device according to the embodiment of the present invention, and FIGS. 3A to 3K illustrate a method for manufacturing the organic EL device according to the embodiment of the present invention. FIG.
まず、図3(a)に示されたように、TFT基板10を用意する。TFT基板10は、図1に示されるような基板構造体であり、つまり基板40(例えばガラス基板)の上に、TFT50及び平坦化膜57が配置された基板でありうる。
First, as shown in FIG. 3A, a
次に、TFT基板10の上に陽極12となる金属膜12’を形成する(図3(b))。金属膜12’は、例えば、AlまたはAgあるいはそれらの合金からなる膜を、スパッタ成膜法により形成することが好ましい。ここでのスパッタ成膜法の条件(成膜条件)は、例えば、Ag合金ターゲットとTFT基板10とをチャンバー内に設置し;チャンバー内を真空状態にしたのち、アルゴン(Ar)や窒素(N2)などのガスを導入し;ターゲットと基板の間に電圧をかける。これにより、イオンが発生し、このイオンがAg合金ターゲットに衝突し、ターゲット粒子がはじき飛ばされて基板に付着し、Ag合金膜が形成されて、金属膜12’となる。
Next, a
金属膜12’の上に、レジストマスク81を形成する(図3(c))。レジストマスク81は、陽極12の形成領域(位置・形状)を規定する。レジストマスク81は、金属膜12’の上に形成されたフォトレジストを、フォトリソグラフィ法によってパターニングすることによって形成する。
A resist
レジストマスク81をマスクとして、ウェットエッチングによって、金属膜12’をパターニングして陽極12を形成する(図3(d))。ここでのウェットエッチングの条件は、例えば、工程仕掛かり品を、燐酸と硝酸と酢酸の酸系混合液中に浸漬させる。これにより、金属膜12’がエッチングされる。
Using the resist
次に、レジストマスク81を除去する(図3(e))。レジストマスク81の除去は、例えば、工程仕掛かり品をアセトンやジメチルホルムアミド、市販のレジスト剥離液中に浸漬させて溶解する。これにより、レジストが除去される。レジストを除去した後、基板をイソプロピルアルコール(IPA)や純水を用いて洗浄する。このようにしてレジスト剥離工程が実行される。
Next, the resist
次に、陽極12の上に、陽極12を覆うように正孔注入層13をスパッタ成膜法によって成膜する(図3(f))。正孔注入層13は、遷移金属の酸化物層である。ここでのスパッタ成膜法による成膜は、例えば、ターゲットとして遷移金属(MoまたはWあるいはMoW混合物など)を、工程仕掛かり品とともにチャンバー内に配置し;チャンバー内を真空状態にしたのち、Arガス及びO2ガスを導入し;ターゲットと基板の間に電圧をかけて行う。これにより、Arイオンが発生し、このイオンがターゲットに衝突し、ターゲット粒子がはじき飛ばされる。はじき飛ばされたターゲット粒子が基板に付着するまでの間または付着後に、O2と反応し、基板上に遷移金属の酸化物膜(モリブデン酸化膜、タングステン酸化膜、モリブデン−タングステン酸化膜など)が形成される。
Next, a
形成された正孔注入層13はエッチングされて、所望の領域にのみ配置されてもよい。また、金属膜12’と正孔注入層13とを成膜し、その後、レジストマスクを配置して、正孔注入層13のエッチングと金属膜12’のエッチング(図3(d))とを同時に行ってもよい。
The formed
次に、バンク層16を形成する。まず、正孔注入層13を覆うようにTFT基板10の上に、バンク用の感光性樹脂をスリットコート法やスピンコート法を用いて塗布して、感光性樹脂層82を成膜する(図3(g))。次に、プリベークを行ない、感光性樹脂層82に含まれる溶媒を除去する。
Next, the
次に、開口部85を規定するマスク(不図示)を介して、感光性樹脂層82に紫外光を照射し、感光性樹脂を光硬化させる(ネガ型感光性樹脂の場合)。次に、アルカリ性である現像液に基板を浸漬させることで、材料の未硬化部を除去する。それにより、感光性樹脂層82をパターニングして、開口部85を形成し、バンク層16とする(図3(h))。
Next, the
ここで現像液として、テトラアルキルアンモニウムハイドロオキサイドを含有し、pHが10.5〜11に調整された水溶液を用いることを特徴とする。正孔注入層13が、現像液によって溶解することを抑制するためである。
Here, as the developer, an aqueous solution containing tetraalkylammonium hydroxide and having a pH adjusted to 10.5 to 11 is used. This is to prevent the
バンク層16や正孔注入層13の表面をプラズマ処理して、濡れ性を制御してもよい。後述の有機材料の塗布(図3(i))の精度を高めるためである。
The surface of the
次に、バンク層16の開口部85に、有機機能層を構成する有機材料を塗布する。図3(i)では、有機発光材料を塗布して、有機発光層15を形成する。有機材料の塗布は、例えばインクジェット法を用いて行う。インクジェット法とは、成膜材料を含有するインク化をノズルから噴射して、膜形成する手法である。インクジェット法によって塗布された有機発光材料を乾燥する。それにより、バンク層16によって規定された凹部もしくは溝部内に、有機発光層15が形成される。
Next, an organic material constituting the organic functional layer is applied to the
有機発光層15の形成前に、中間層14を、同様に塗布形成してもよい(図1参照)。
Prior to the formation of the organic
次に、有機発光層15の上に電子注入層18を形成する(図3(j))。電子注入層18は、例えば蒸着法によって形成する。ここでの蒸着法の条件は、次の通りである。まず、例えばBa原料をるつぼ内に配置し;膜を形成する基板とともにチャンバー内に配置し;次に、チャンバー内を真空状態にしたのち、るつぼを加熱する。これにより、Baが蒸発し、基板に付着しBa膜が形成される。このときのるつぼ加熱方法は、抵抗加熱式、電子ビーム式、高周波誘導式などがある。
Next, the
次に、電子注入層18の上に透明陰極20を形成する(図3(k))。透明陰極20は、蒸着法やスパッタ成膜法によって電子注入層18を覆う層(ベタ層)を形成することによって得られる。ここでの蒸着法の条件(成膜条件)は、次の通りである。まず、例えばITO原料をるつぼ内に配置し、膜を付ける基板とともにチャンバー内に配置し;チャンバー内を真空状態にしたのち、るつぼを電子ビームで加熱することによりITOを蒸発させ、基板に付着させてITO膜を形成する。その後、必要に応じて所定のパターニングを行う。
Next, the
最後に、透明陰極20の上に透明封止膜22を形成すると(図1参照)、本実施の形態の有機ELデバイス1が得られる。透明封止膜22の形成は、スパッタ成膜法によって透明陰極20を覆う層(ベタ層)を形成することによって行えばよい。ここでのスパッタ成膜法の条件(成膜条件)は、例えば、SiNターゲットを、膜を付ける基板とともにチャンバー内に配置し;チャンバー内を真空状態にしたのち、Arガスを導入し;SiNターゲットと基板の間に電圧をかける。これにより、Arイオンが発生し、このイオンがターゲットに衝突し、ターゲット粒子がはじき飛ばされて基板に付着し、SiN膜が形成される。その後、必要に応じて所定のパターニングを行う。なおパターニングにおいてはウェットエッチングに限らずドライエッチングでもよい。
Finally, when the
以上説明した製造方法により、本実施の形態の有機ELデバイスを製造することができる。本発明の製造方法によれば、バンク層16を形成するときの現像液による、遷移金属の酸化物からなる正孔注入層13の溶解が抑制される。したがって、正孔注入性能の高い正孔注入層を有しつつ、塗布法により形成された有機機能層(例えば有機発光層)を有する有機ELデバイスを作製することができる。塗布法を採用することで、大型の有機ELパネル(例えば、100インチ級)を作製することが容易となり、その大型の有機ELパネルを量産レベルで製造することが可能となる。
The organic EL device of the present embodiment can be manufactured by the manufacturing method described above. According to the manufacturing method of the present invention, dissolution of the
次に、実施例及び比較例を参照して本発明をより詳細に説明するが、本発明の範囲はこれら実施例によって限定して解釈されない。 EXAMPLES Next, although this invention is demonstrated in detail with reference to an Example and a comparative example, the scope of the present invention is limited and interpreted by these Examples.
まず、実施例1〜2、および比較例1〜4に示される現像液を調製した。溶液のpH測定は、株式会社佐藤商事製デジタルpH計PH−201を使用した。 First, developers shown in Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 to 4 were prepared. The pH of the solution was measured using a digital pH meter PH-201 manufactured by Sato Corporation.
(実施例1)
実施例1では、0.2質量%のTMAH水溶液(東京応化製NMD−3)に硝酸(関東化学製特級)を少量添加して、pHを11に調製した薬液を現像液とした。
(実施例2)
実施例2では、0.2質量%のTMAH水溶液に硝酸を少量添加して、pH11.5に調製した薬液を現像液とした。
Example 1
In Example 1, a small amount of nitric acid (special grade manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd.) was added to a 0.2% by mass TMAH aqueous solution (NMD-3 manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.), and a chemical solution adjusted to pH 11 was used as a developer.
(Example 2)
In Example 2, a chemical solution prepared by adding a small amount of nitric acid to a 0.2% by mass TMAH aqueous solution and adjusting the pH to 11.5 was used as a developer.
(比較例1)
比較例1では、0.2質量%のTMAH水溶液(pH=12.5)を現像液とした。
(比較例2)
比較例2では、0.2質量%のTMAH水溶液に硝酸を少量添加して、pHを12に調製した薬液を現像液とした。
(比較例3)
比較例3では、0.2質量%のTMAH水溶液にギ酸(関東化学製特級)を少量添加して、pHを11に調製した薬液を現像液とした。
(比較例4)
比較例4では、0.2%のTMAH水溶液に酢酸(関東化学製特級)を少量添加して、pHを11に調製した薬液を現像液とした。
(Comparative Example 1)
In Comparative Example 1, a 0.2% by mass TMAH aqueous solution (pH = 12.5) was used as the developer.
(Comparative Example 2)
In Comparative Example 2, a chemical solution prepared by adding a small amount of nitric acid to a 0.2 mass% TMAH aqueous solution and adjusting the pH to 12 was used as a developer.
(Comparative Example 3)
In Comparative Example 3, a chemical solution prepared by adding a small amount of formic acid (special grade manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd.) to a 0.2% by mass TMAH aqueous solution and adjusting the pH to 11 was used as a developer.
(Comparative Example 4)
In Comparative Example 4, a chemical solution prepared by adding a small amount of acetic acid (special grade manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd.) to a 0.2% TMAH aqueous solution and adjusting the pH to 11 was used as a developer.
実施例1および2、比較例1〜4にて調製された現像液に関して、正孔注入層の溶解量を評価した。 With respect to the developers prepared in Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 to 4, the amount of the hole injection layer dissolved was evaluated.
評価に使用した正孔注入層は、フラットITO基板上に、RF電力500Wで反応性スパッタリング法にて成膜したモリブデンタングステン混合物膜である(膜厚:100nm)。モリブデンタングステン混合物膜の元素組成は、Mo/W=35/65とした(Mo含有率:35atom%)。成膜後に200℃30分の熱処理を行い、耐薬品性を向上させた。以下、成膜した正孔注入層をMoWOx膜と呼ぶ。 The hole injection layer used for evaluation is a molybdenum tungsten mixture film formed on a flat ITO substrate by a reactive sputtering method with an RF power of 500 W (film thickness: 100 nm). The elemental composition of the molybdenum tungsten mixture film was Mo / W = 35/65 (Mo content: 35 atom%). After film formation, a heat treatment was performed at 200 ° C. for 30 minutes to improve chemical resistance. Hereinafter, the formed hole injection layer is referred to as a MoWOx film.
このMoWOx膜を、上記のように調製した現像液に30秒間浸漬させて、10秒間純水(導電率:1〜10MΩ・cm程度)で洗浄し、N2ガスをブローすることで水分を除去した。浸漬実験は室温(23℃)にて行なった。 This MoWOx film is immersed in the developer prepared as described above for 30 seconds, washed with pure water (conductivity: about 1 to 10 MΩ · cm) for 10 seconds, and water is removed by blowing N 2 gas. did. The immersion experiment was performed at room temperature (23 ° C.).
MoWOx膜の溶解量は、現像液への浸漬前後の膜厚をそれぞれ測定することにより算出した。膜厚の測定には、東朋テクノロジー株式会社製の光学式膜厚測定機、NanoSpec6500Aを用いた。ただし、MoWOx膜は純水にはわずかしか溶解しないため、今回の実験では純水での溶解量は無視した。 The dissolution amount of the MoWOx film was calculated by measuring the film thickness before and after immersion in the developer. For measurement of the film thickness, an optical film thickness measuring device, NanoSpec6500A, manufactured by Toago Technology Co., Ltd. was used. However, since the MoWOx film is only slightly dissolved in pure water, the amount dissolved in pure water was ignored in this experiment.
表1には、実施例1〜2および比較例1〜4のそれぞれのMoWOx膜の溶解量と、薬液(現像液)条件と、添加された酸の酸性度を表すpKaの値(文献値)とをまとめた。pKaは酸の強さを定量的に表すための指標のひとつであり、酸解離定数または、酸性度定数という。酸から水素イオンが放出される解離反応についての、その平衡定数をKa、平衡定数の負の常用対数をpKaという。Kaが大きいほど、またはpKaが小さいほど強い酸であることを示す。 Table 1 shows the amounts of dissolved MoWOx films of Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 to 4, chemical solution (developer) conditions, and pKa values representing the acidity of the added acid (document values). And summarized. pKa is one of the indexes for quantitatively expressing the strength of the acid, and is called an acid dissociation constant or an acidity constant. For a dissociation reaction in which hydrogen ions are released from an acid, the equilibrium constant is called Ka, and the negative common logarithm of the equilibrium constant is called pKa. A larger Ka or a smaller pKa indicates a stronger acid.
実施例1の現像液に、MoWOx膜を30秒間浸漬させると、溶解により厚み9.5nm減少した。表1には、浸漬時間を1分間としたときの溶解量の換算値(18.9nm/min)を示してある。また、実施例2の現像液に、MoWOx膜を浸漬させた場合の溶解量は、25.0nm/minであった。 When the MoWOx film was immersed in the developer of Example 1 for 30 seconds, the thickness decreased by 9.5 nm due to dissolution. Table 1 shows the conversion value (18.9 nm / min) of the dissolution amount when the immersion time is 1 minute. Further, the dissolution amount when the MoWOx film was immersed in the developer of Example 2 was 25.0 nm / min.
一方、比較例1の現像液に、MoWOx膜を浸漬させた場合には、即溶解して、1秒以内に膜が消失した。また、比較例2の現像液に、MoWOx膜を浸漬させた場合の溶解量は、120nm/minであった。 On the other hand, when the MoWOx film was immersed in the developer of Comparative Example 1, the film dissolved immediately and disappeared within 1 second. Further, the dissolution amount when the MoWOx film was immersed in the developer of Comparative Example 2 was 120 nm / min.
MoWOx膜は、アルカリ溶液に可溶ではあるが、これらの結果から示されるように、アルカリ溶液のpH値を適切に調整すれば、その溶解量を低減できることが示唆される。 Although the MoWOx film is soluble in an alkaline solution, as shown by these results, it is suggested that the amount of dissolution can be reduced by appropriately adjusting the pH value of the alkaline solution.
上記の実施例および比較例では、ITO基板上に露出したMoWOx膜を現像液に浸漬させているため、MoWOx膜と現像液との接触時間が長い。一方、MoWOx膜を現像液で現像するべき樹脂膜で被覆した状態で、現像液に浸漬させれば、MoWOx膜と現像液との接触時間は短縮され、溶解量も低減する。 In the above examples and comparative examples, the MoWOx film exposed on the ITO substrate is immersed in the developer, so that the contact time between the MoWOx film and the developer is long. On the other hand, if the MoWOx film is covered with a resin film to be developed with a developing solution and immersed in the developing solution, the contact time between the MoWOx film and the developing solution is shortened and the amount of dissolution is also reduced.
そこで、前述と同様に、フラットITO基板にMoWOx膜を形成し、さらにMoWOx膜上にアルカリ可溶型のネガ型感光性アクリル樹脂(旭硝子株式会社製)の樹脂膜(厚み:1μm)を形成したサンプルを用意した。このサンプルを実施例1および2の現像液に浸漬(30秒間)させたところ、MoWOx膜の溶解量はほぼ0であった。一方、同様のサンプルを比較例1および2の現像液に、同条件にて浸漬させたところ、MoWOx膜の溶解が確認された。つまり、pHが11.5以下であれば、MoWOx膜の溶解を抑制できることがわかる。 Therefore, as described above, a MoWOx film was formed on the flat ITO substrate, and a resin film (thickness: 1 μm) of an alkali-soluble negative photosensitive acrylic resin (manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.) was further formed on the MoWOx film. A sample was prepared. When this sample was immersed in the developers of Examples 1 and 2 (30 seconds), the dissolved amount of the MoWOx film was almost zero. On the other hand, when the same sample was immersed in the developer of Comparative Examples 1 and 2 under the same conditions, dissolution of the MoWOx film was confirmed. That is, it can be seen that the dissolution of the MoWOx film can be suppressed if the pH is 11.5 or less.
また、実施例1の現像液による溶解量は18.9nm/minであり、比較例3の現像液による溶解量は29.8nm/minであり、比較例4の現像液に夜溶解量は36.9nm/minであった。 Further, the dissolution amount by the developer of Example 1 was 18.9 nm / min, the dissolution amount by the developer of Comparative Example 3 was 29.8 nm / min, and the dissolution amount by night in the developer of Comparative Example 4 was 36. 0.9 nm / min.
実施例1の現像液、比較例3の現像液および比較例4の現像液は、いずれもpHが11であるが、添加した酸の種類が異なる。実施例1で添加した硝酸、比較例3で添加したギ酸、および比較例4で添加した酢酸のpKaはそれぞれ、−1.32、3.75および4.8であり、硝酸>ギ酸>酢酸の順番で酸性度が高い。すなわち、現像液によるMoWOx膜の溶解を抑制するには、現像液のpHが同一であっても、強酸を添加することが好ましいことがわかった。 The developer of Example 1, the developer of Comparative Example 3, and the developer of Comparative Example 4 all have a pH of 11, but the type of acid added is different. The pKa of the nitric acid added in Example 1, the formic acid added in Comparative Example 3, and the acetic acid added in Comparative Example 4 are -1.32, 3.75, and 4.8, respectively, and nitric acid> formic acid> acetic acid. The acidity is high in order. That is, in order to suppress dissolution of the MoWOx film by the developer, it has been found that it is preferable to add a strong acid even if the pH of the developer is the same.
アルカリ現像液には、感光性樹脂をパターンエッチングしてバンクを形成する役割がある。アルカリ現像液のpHが低すぎると現像性能が低下するので、一般に、感光性樹脂膜のパターン現像のための現像液のpHは10.5以上であることが求められる。以上から、バンクの現像性の確保と正孔注入層の溶解抑制を両立させるためには、用いる現像液のpHが10.5から11.5であることが求められる。 The alkaline developer has a role of forming a bank by pattern etching of a photosensitive resin. If the pH of the alkaline developer is too low, the development performance is lowered. Therefore, it is generally required that the pH of the developer for pattern development of the photosensitive resin film is 10.5 or more. From the above, it is required that the developer used has a pH of 10.5 to 11.5 in order to ensure both the developability of the bank and the suppression of dissolution of the hole injection layer.
本発明により、有機ELデバイスの製造コストの低減及び大面積化が実現される。ディスプレイデバイスの画素発光源、液晶ディスプレイのバックライト、各種照明光源として有用であり、特に、TFTと組み合わせたアクティブマトリクス有機ELディスプレイパネルへの応用に適性がある。 According to the present invention, reduction in manufacturing cost and increase in area of an organic EL device are realized. It is useful as a pixel light source of a display device, a backlight of a liquid crystal display, and various illumination light sources, and particularly suitable for application to an active matrix organic EL display panel combined with a TFT.
1、2 有機ELデバイス
10 TFT基板
12 陽極
13 正孔注入層
14 中間層
15 有機発光層
16 バンク層
18 電子注入層
20 透明陰極
22 透明封止膜
40 基板
50 トランジスタ素子
50A、50B TFT
51 ソース・ドレイン電極
52 半導体層
53 ゲート絶縁膜
54 ゲート電極
55 配線
57 平坦化膜
60 有機EL部
70 光
81 レジストマスク
82 感光性樹脂層
85 開口部
DESCRIPTION OF
51 Source /
Claims (6)
前記フォトリソグラフィプロセスにおいて用いる現像液は、テトラアルキルアンモニウムハイドロオキサイドと、強酸の塩とを含む水溶液であり、かつpHが10.5〜11.5である、電子デバイスの製造方法。 A method of manufacturing an electronic device, including a step of patterning a photosensitive resin film disposed on a thin film made of an oxide of a transition metal by a photolithography process to form an organic resin layer,
The developing solution used in the photolithography process is an aqueous solution containing tetraalkylammonium hydroxide and a strong acid salt, and has a pH of 10.5 to 11.5.
請求項1における前記遷移金属の酸化物からなる薄膜は、前記正孔注入層であり、かつ
請求項1における前記有機樹脂層は、前記バンクである、
請求項1に記載の電子デバイスの製造方法。
The electronic device is defined by a substrate, a first electrode disposed on the substrate, a hole injection layer disposed on the anode, a bank disposed on the hole injection layer, and the bank. And an organic functional layer comprising an organic light emitting layer disposed on the hole injection layer, and a second electrode disposed on the organic functional layer,
The thin film made of the transition metal oxide in claim 1 is the hole injection layer, and the organic resin layer in claim 1 is the bank.
The manufacturing method of the electronic device of Claim 1.
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