JP2012124128A - 有機ｅｌ表示装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 昇華材料からなる剥離層を用いて発光層をパターニング形成する有機ＥＬ表示装置の製造方法において、昇華材料を塗布により形成すると有機化合物層を一貫した真空下で成膜ができなくなり、製造コストやタクトタイムが長くなってしまう。
【解決手段】 所定の画素に、前記発光層の蒸発温度よりも低い昇華温度を有する剥離層を真空蒸着にて形成する工程と、前記基板の全体に真空蒸着にて前記発光層を形成する工程と、前記剥離層の昇華温度よりも高く前記発光層の蒸発温度よりも低い温度で前記基板を加熱し、前記所定の画素に形成された前記剥離層および前記発光層を除去する工程と、を含む製造方法により、有機ＥＬ表示装置を形成する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、有機ＥＬ表示装置の製造方法に関するものである。

有機ＥＬ表示装置は、第１の電極と第２の電極とそれらの電極に挟まれた有機化合物層とを備える有機ＥＬ素子を基板の上に複数配置したものである。有機化合物層には有機発光層が含まれており、発光層の材料を適切に選択することで所望の色を得ることができる。

フルカラーの有機ＥＬ表示装置は、赤（Ｒ）に発光する発光層を含むＲ有機ＥＬ素子、緑（Ｇ）に発光する発光層を含むＧ有機ＥＬ素子、青（Ｂ）に発光する発光層を含むＢ有機ＥＬ素子が、それぞれ複数配置される。従来は、Ｒ、Ｇ、Ｂそれぞれの発光層を有機ＥＬ素子ごとにパターニング形成するために発光層ごとにシャドーマスクを用いていたが、蒸着時に蒸着源の熱の影響を受けてシャドーマスクが膨張し、着膜精度が低化して歩留まりを下げてしまうという問題があった。

この問題を解決するため、特許文献１では、マスクを使用せずにＲ、Ｇ、Ｂの発光層をパターニング形成する方法が提案されている。

特開平９−２０４９８４号公報

特許文献１にかかる有機ＥＬ表示装置の製造方法では、まず、有機機能層（有機化合物層）の蒸着温度より低い昇華温度を有する昇華材料（昇華性物質）を基板全体に塗布する。次に、第１有機機能層を形成する第１画素の陽極を昇華材料の昇華温度よりも高い温度に加熱して昇華材料を昇華させ、昇華材料が除去された第１画素の陽極に第１発光機能層を真空蒸着法にて形成する。そして第２画素、第３画素の陽極を昇華材料の昇華温度よりも高い温度に加熱して昇華材料を昇華させた後、改めて昇華材料を基板全体に塗布する。続いて、第２有機機能層を形成する第２画素の陽極を昇華材料の昇華温度よりも高い温度に加熱して昇華材料を昇華させ、昇華材料が除去された第２画素の陽極に第２発光機能層を真空蒸着にて形成する。同様の工程を繰り返して第３画素に第３有機化合物層を真空蒸着にて形成し、有機ＥＬ表示装置を製造する。この製造方法によれば、シャドーマスクを用いることなく、Ｒ、Ｇ、Ｂそれぞれの発光層のパターニング形成が可能となる。

ところが、昇華材料を塗布する工程は真空中で行うことができないため、有機化合物層を一貫した真空下で成膜ができなくなる上に、真空引き工程と大気リーク工程が交互に必要となり、製造コストやタクトタイムが長くなってしまう。

本発明は、上記問題を鑑みてなされたものであり、剥離層の成膜を含め有機化合物層の成膜工程を一連の真空下で行ない、高品質な有機ＥＬ表示装置を低コストで製造する方法を提供することを目的とする。

本発明は、基板の上に、発光層を備える複数の画素を配置した有機ＥＬ表示装置の製造方法であって、
所定の画素に、前記発光層の蒸発温度よりも低い昇華温度を有する剥離層を真空蒸着にて選択的に形成する工程と、
前記基板の全体に真空蒸着にて前記発光層を形成する工程と、
前記剥離層の昇華温度よりも高く前記発光層の蒸発温度よりも低い温度で前記基板を加熱し、前記所定の画素以外に形成された前記剥離層および前記発光層を除去する工程と、
を含むことを特徴とする。

本発明によれば、剥離層を真空蒸着法でパターニング形成（選択的に形成）することにより、一連の真空下で有機化合物層を形成することが可能となる。その結果、有機ＥＬ素子の性能を落とさずに製造工程を簡略化することができ、高品質な有機ＥＬ表示装置を低コストで製造することが可能となる。

第１の実施形態にかかる有機ＥＬ層成膜工程を示した断面図である。 第２の実施形態にかかる有機ＥＬ層成膜工程を示した断面図である。

以下、図を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。図では簡略化のため、互いに異なる色を発する第１画素、第２画素、第３画素の一組み（画素ユニット）しか示していないが、実際には、基板１の上に複数の画素ユニットが配置されている。

（第１の実施形態）
図１は、本実施形態にかかる有機ＥＬ表示装置の製造工程を示した断面図である。本実施形態では、それぞれ異なる色を発する第１画素、第２画素、第３画素の順に有機化合物層を形成するが、有機化合物層を形成する順序はこれに限られない。また、本実施形態では、有機化合物層には発光層の他に、ホール輸送層、電子輸送層、電子注入層が含まれる例を示すが、他の機能層が含まれていても良い。

まず、駆動回路（不図示）と、第１画素、第２画素、第３画素それぞれのアノード（下部電極）３１、３２、３３と、それらアノードの端部を覆うバンク２が形成された基板１を用意する。そして、基板１の上に昇華材料からなる剥離層４を第１アノード３１以外の部分に真空蒸着をする（図１（ａ）参照）。第１アノード３１の上に昇華材料が堆積しないようにシャドーマスク２１の非開口部を第１アノード３１の位置に合わせ、開口を第２アノード３３及び第３アノード３２に合わせて昇華材料を蒸着する。シャドーマスクは、第２アノード３３と第３アノード３２に同時に蒸着できる開口を有するものが好ましい。

昇華材料には、いずれの有機化合物層の蒸発温度よりも低く、かつ有機化合物層にダメージを与えない温度で昇華する材料で、且つ蒸着によって成膜できる材料であれば使用可能である。例えば、真空中で９０℃〜１３０℃程度で昇華するトリフェニルベンゼンを好適に用いることができる。

次に、図１（ｂ）のように、第１ホール輸送層５、第１発光層６を基板全体に蒸着する。第１アノード３１上には、直接第１ホール輸送層５、第１発光層６の順に積層されるが、第２アノード３３及び第３アノード３２の上には、剥離層４を介して第１ホール輸送層５、第１発光層６の順に積層される。

続いて、基板１に形成された剥離層４を昇華させるため、不図示の加熱手段により基板１全体を加熱する（図１（ｃ））。加熱手段として、ランプヒーター、ホットプレート、フラッシュランプなど基板全面を均一に加熱可能な手段を用いることができる。

加熱手段により昇華材料の昇華温度以上、かつ第１ホール輸送層５および第１発光層６の蒸発温度よりも低い温度に基板１を加熱すると、剥離層４は基板１上から昇華して消失する。このとき、第２アノード３３及び第３アノード３２の上の第１ホール輸送層５および第１発光層６は、剥離層４の上に積層されているため、剥離層４の昇華と共に基板１上から剥離し、消失する。そして、基板１上には、第１アノード３１上にだけ第１ホール輸送層５と第１発光層６がパターニング形成（選択的に形成）される。

基板１の加熱を中止し、基板１を昇華材料の蒸着可能な温度およびシャドーマスク２１に影響がない温度まで冷却した後、図１（ｄ）のように、シャドーマスク２１を用いて剥離層４を蒸着する。昇華材料は、第２アノード３３には蒸着せず、第１アノード３１及び第３アノード３２の上に蒸着する。

次に、図１（ｅ）のように第２ホール輸送層７、第２発光層８の順に蒸着を行なう。このとき、第２アノード３３の上には、直接第２ホール輸送層７、第２発光層８が順に積層される。第１アノード３１の上には第１ホール輸送層５、第１発光層６、剥離層４、第２ホール輸送層７、第２発光層８が順に積層され、第３アノード３２上には剥離層４、第２ホール輸送層７、第２発光層８が順に積層される。

この状態で、先程と同様に基板１の全体を加熱して、昇華材料の昇華温度よりも高く、かつ第１ホール輸送層５、第１発光層６、第２ホール輸送層７、第２発光層８いずれの蒸発温度よりも低い温度まで上昇させる（図１（ｆ））。すると、第１アノード３１の上から剥離層４が昇華して消失すると共に、第２ホール輸送層７、第２発光層８も基板１から消失する。また、第３アノード３２の上でも剥離層４の昇華とともに、第２ホール輸送層７および第２発光層８が基板から消失する。これにより、第２アノード３３の上に、第２ホール輸送層７および第２発光層８をパターニング形成することができる。

加熱を中止し、昇華材料を蒸着可能でシャドーマスク２１に影響がない温度まで基板１を冷却した後、図１（ｇ）のように、シャドーマスク２１を用いて剥離層４を蒸着する。剥離層４は、第３アノード３２には形成されず、第１アノード３１と第２アノード３３の上に形成される。

次に、第３ホール輸送層９および第３発光層１０の順に蒸着を行なう（図１（ｈ））。このとき、第３アノード３２上には、直接第３ホール輸送層９と第３発光層１０が順に積層される。第１アノード３１の上には、第１ホール輸送層５、第１発光層６、剥離層４、第３ホール輸送層９、第３発光層１０の順に積層される。第２アノード３３上は第２ホール輸送層７、第２発光層８、剥離層４、第３ホール輸送層９、第３発光層１０の順に積層される。

次に、不図示の加熱手段で基板１全体を加熱し、昇華材料の昇華温度より高く、かつ第１ホール輸送層５、第１発光層６、第２ホール輸送層７、第２発光層８、第３ホール輸送層９、第３発光層１０のいずれの蒸発温度よりも低い温度まで上昇させる（図１（ｉ））。すると、第１アノード３１および第２アノード３３の上からは、剥離層４と共に、第３ホール輸送層９および第３発光層１０が消失する。第３アノード３２の上には剥離層４が形成されていないため第３ホール輸送層９、第３発光層１０がそのまま残り、第３アノード３２の上には第３ホール輸送層９と第３発光層１０がパターニング形成される。

以上のような工程により、剥離層４の形成にシャドーマスクを用いるだけで、第１画素、第２画素、第３画素に、それぞれ第１発光層、第２発光層、第３発光層をパターニング形成することができる。

パターニング形成されたホール輸送層および発光層の上には、第１画素、第２画素、第３画素に共通して電子輸送層１１と電子注入層１２とカソード（上部電極）１３が順に堆積される（図１（ｊ））。その後、画素が形成された基板の表面は、水分等の外部環境から有機ＥＬ素子を保護するための保護部材で基板表面を覆われ、有機ＥＬ表示装置が完成する。本実施形態では、各色の画素ごとにホール輸送層発光層と発光層を形成して順にパターニング形成したが、例えば、各色の画素ごとにホール輸送層から電子注入層までを形成した後、剥離層４の昇華を行ってパターニングしても良い。

本実施形態において、第１画素でＲ、第２画素でＧ、第３画素でＢをそれぞれ発光させれば、フルカラーの有機ＥＬ表示装置を得ることができる。

以上、本実施形態では、蒸着温度の低い昇華材料の蒸着にのみシャドーマスクを使用するため、熱影響による有機化合物層の着膜ズレの発生を低減し、歩留まりの向上を図ることができる。また、剥離層をパターニング形成しているため、基板全体を加熱する簡便な方法で所定の画素以外に形成された膜を除去することができる。更に、剥離層を蒸着によって選択的に形成しているため、有機化合物層を形成する工程を一連の真空中で行なうことができる。その結果、製造工程を簡略化することができ、高品質な有機ＥＬ表示装置を低コストで製造することが可能となる。

（第２の実施形態）
本実施形態では、画素間に設けたリブの高さを利用して昇華材料を斜め方向から蒸着（以下、斜め蒸着と記述する）することによりパターニング形成する。図２は本実施形態の有機ＥＬ表示装置の製造工程を説明する図である。これは、第１画素、第２画素、第３画素からなる画素ユニットの断面を示した図である。隣接する画素ユニット間のバンク２の上にリブ２２が設けられている。

本実施形態では、第１画素、第２画素、第３画素の順に発光層を形成する工程を説明する。まず、図２（ａ）のように、斜め蒸着により昇華材料を真空蒸着し、第２アノード３３、第３アノード３２の上に剥離層４を蒸着する。昇華材料は、リブ２２の陰になり第１アノード３１の上には成膜されない角度で、第１アノード３１側から蒸着する。これにより、第１アノード３１の上には剥離層４は蒸着されない。本実施形態でも、剥離層４には第１の実施形態と同様の昇華材料を用いることができる。

次に、基板全面に第１ホール輸送層５、第１発光層６を蒸着する（図２（ｂ））。第１アノード３１の上には、直接第１ホール輸送層５、第１発光層６が順に積層され、第２アノード３３及び第３アノード３２の上は、剥離層４、第１ホール輸送層５、第１発光層６が順に積層される。

続いて、基板１の上に形成した剥離層４を昇華させるため、不図示の加熱手段で基板１全体を加熱する。基板１の温度が、昇華材料の昇華温度より高く、かつ第１ホール輸送層５、第１発光層６の蒸発温度より低い温度に達すると、剥離層４は基板１上から昇華して消失する。このとき、第２アノード３３及び第３アノード３２の上の第１ホール輸送層５および第１発光層６は剥離層４の上に積層されているため、剥離層４の消失と共に基板１から剥離、消失する。これにより、第１アノード３１の上にだけ、第１ホール輸送層５と第１発光層６とをパターニング形成することができる（図２（ｃ））。

次に、図２（ｄ）のように、リブ２２の陰になり第２アノード３３の上には昇華材料が蒸着されない角度で、第２アノード３３側から斜め蒸着して剥離層４を形成する。続いて、基板全面に第２ホール輸送層７、第２発光層８の順に蒸着を行なう（図２（ｅ））。このとき、第２アノード３３の上には、直接第２ホール輸送層７、第２発光層８が順に積層される。第１アノード３１の上は第１ホール輸送層５、第１発光層６、剥離層４、第２ホール輸送層７、第２発光層８の順に積層される。第３アノード３２の上は剥離層４、第２ホール輸送層７、第２発光層８の順に積層される。

基板上の剥離層４を昇華させるため、加熱手段により基板１の全体を加熱する。基板１の温度が、昇華材料の昇華温度より高く、かつ第１ホール輸送層５、第１発光層６、第２ホール輸送層７、第２発光層８のいずれの蒸発温度より低い温度に達すると、剥離層４は基板上から昇華して消失する。このとき、第１アノード３１及び第３アノード３２の上の第２ホール輸送層７及び第２発光層８は、剥離層４の上に積層されているため、剥離層４が昇華すると共に基板１上から同時に剥離し、消失した。その結果、剥離層４が蒸着されていない第２アノード３３の上にのみ、第２ホール輸送層７および第２発光層８をパターニング形成することができる（図２（ｆ））。

基板１の加熱を中止し、基板１が昇華材料を蒸着可能な温度、即ち昇華材料の昇華温度よりも低い温度まで冷却したら、昇華材料を斜め蒸着する。第３アノード３２には蒸着せず、第１アノード３１及び第２アノード３３の上に蒸着する。即ち、図２（ｇ）のように、第２アノード３３と第３アノード３２がリブの影になり、第１アノード３１にのみ昇華材料が形成される方向と、第１アノード３１と第３アノード３２がリブの影になり、第２アノード３３にのみ昇華材料が蒸着される方向から蒸着する。このとき、第１アノード３１の上にのみ、あるいは第２アノード３３の上にのみ形成したときよりも、基板の法線に対する蒸着材料の入射角が大きくなるように、基板１と蒸着源との位置が制御される。２つの方向から昇華材料を蒸着することで、第３アノード３２以外のアノードの上に剥離層４が形成される。

続いて、第３ホール輸送層９、第３発光層１０の順に蒸着を行なう（図２（ｈ））。このとき、第３アノード３２の上には、直接第３ホール輸送層９、第３発光層１０が順に積層される。第１アノード３１の上には、第１ホール輸送５、第１発光層６、剥離層４、第２ホール輸送層９、第２発光層１０が順に積層される。第２アノード３３の上は第２ホール輸送層７、第２発光層８、剥離層４、第３ホール輸送層９、第３発光層１０が順に積層される。

続いて、基板上の剥離層４を昇華するため、基板１の全面を加熱する。基板１の温度が、昇華材料の昇華温度より高く、かつ第１ホール輸送層５、第１発光層６、第２ホール輸送層７、第２発光層８、第３ホール輸送層９、第３発光層１０のいずれの蒸発温度より低い温度に達すると、剥離層４は基板１上から昇華して消失する。このとき、第１アノード３１及び第２アノード３３の上の第３ホール輸送層９、第３発光層１０は剥離層４の上に積層されているため、剥離層４の昇華と共に基板１上から剥離、消失する。これにより、第３アノード３２の上にのみ、第３ホール輸送層９、第３発光層１０がパターン形成される（図２（ｉ））。

パターニング形成されたホール輸送層および発光層の上には、第１画素、第２画素、第３画素に共通して電子輸送層１１と電子注入層１２とカソード（上部電極）１３が順に堆積される（図２（ｊ））。その後、画素が形成された基板の表面は、水分等の外部環境から有機ＥＬ素子を保護するための保護部材で基板表面を覆われ、有機ＥＬ表示装置が完成する。

以上のように、画素間にリブを形成し、リブの高さを利用して、斜め蒸着により昇華材料をパターニングしながら蒸着することで、シャドーマスクを用いずに、所定の画素に発光層を選択的に形成することが可能となる。その結果、有機化合物層を一連の真空下で蒸着により形成することでき、高品質な有機ＥＬ表示装置を低コストで製造することが可能となる。

１ 基板
２ バンク
３１ 第１アノード
３２ 第３アノード
３３ 第２アノード
４ 剥離層

Claims (3)

1. 基板の上に、発光層を備える複数の画素を配置した有機ＥＬ表示装置の製造方法であって、
   所定の画素に、前記発光層の蒸発温度よりも低い昇華温度を有する剥離層を真空蒸着にて選択的に形成する工程と、
   前記基板の全体に真空蒸着にて前記発光層を形成する工程と、
   前記剥離層の昇華温度よりも高く前記発光層の蒸発温度よりも低い温度で前記基板を加熱し、前記所定の画素に形成された前記剥離層および前記発光層を除去する工程と、
   を含むことを特徴とする有機ＥＬ表示装置の製造方法。
2. 基板の上に、第１発光層を備える第１画素と、第２発光層を備える第２画素とを備える有機ＥＬ表示装置の製造方法であって、
   前記第２画素に、前記第１発光層の蒸発温度よりも低い昇華温度を有する剥離層を真空蒸着にて選択的に形成する工程と、
   前記第１画素および前記第２画素に、真空蒸着にて第１発光層を形成する工程と
   前記剥離層の昇華温度よりも高く前記第１発光層の蒸発温度よりも低い温度で前記基板を加熱し、前記第２画素に形成された前記剥離層および前記第１発光層を除去する工程と、
   を含むことを特徴とする有機ＥＬ表示装置の製造方法。
3. さらに、前記第１画素の前記第１発光層の上に、前記第１発光層および前記第２発光層の蒸発温度よりも低い昇華温度を有する剥離層を真空蒸着にて選択的に形成する工程と、
   前記第１画素および前記第２画素に第２発光層を真空蒸着にて形成する工程と、
   前記剥離層の昇華温度よりも高く前記第１発光層および前記第２発光層の蒸発温度よりも低い温度で前記基板を加熱し、前記第１画素に形成された前記剥離層及び前記第２発光層を除去する工程と、
   を含むことを特徴とする請求項２に記載の有機ＥＬ表示装置の製造方法。

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