JP2013020711A - 有機ｅｌ装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】マスクを利用して有機ＥＬ装置を製造する際に、マスクを有機ＥＬ装置の特定の構成部材に接触させないようにしつつ有機ＥＬ素子の構成部材となる薄膜を精度よく成膜することを可能にする有機ＥＬ装置の製造方法を提供する。
【解決手段】基板上であって成膜用マスクと対向する面側にスペーサを設けるスペーサ設置工程と、第一のマスクを用いて少なくとも表示領域の一部に薄膜を形成する第一成膜工程と、第二のマスクを用いて表示領域に薄膜を形成する第二成膜工程と、を有し、前記スペーサが、前記表示領域以外の領域に設けられ、前記第一成膜工程において、前記第一のマスクが前記スペーサに支持されており、前記第二のマスクが前記スペーサの設置位置に対応する位置に開口を有することにより、前記第二成膜工程において、前記第二のマスクが前記スペーサに支持されていないことを特徴とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、有機ＥＬ装置の製造方法に関する。

有機ＥＬ装置を構成する有機ＥＬ素子は、陰極と陽極と、陰極と陽極との間に設けられ発光層を含む有機化合物層と、からなる電子素子である。また有機ＥＬ素子は、陰極と陽極との間に流れる電流によって発光層が発光する（発光層から特定の波長の光が出力される）電子素子である。

有機ＥＬ素子は自発光性であるため、視認性が高いのと同時に、薄型軽量化が可能である。このため、特にモバイル用アクティブマトリクス型パネルへの応用展開が進められている。

ところで有機ＥＬ素子を製造する際には、有機ＥＬ素子が耐水性が低いことや不純物の影響を大きく受けることを考慮して、蒸着法、スパッタ法等のドライプロセスが多用されている。具体的には、ＴＦＴ基板上にドライプロセスである蒸着法やスパッタリング法によるマスクパターニングを利用して電極層（陽極、陰極）や発光層等の有機化合物層を形成する。尚、有機ＥＬ素子を製造する際には、最後の工程として封止膜又は封止キャップによる封止処理工程が行われている。

ところで、有機ＥＬ素子を構成する発光層等の有機化合物層を形成する際には、各画素の色（又は種類）ごとに、異なる有機材料を所定パターンのマスクを用いて選択的に成膜する工程が行われるのが一般的である。しかし有機化合物層を選択的に成膜する、いわゆる塗分け工程を行う際に、使用するマスクが基板に接触すると、この接触により基板や有機化合物層が削れるという問題が生じる。またこの接触に起因したピンホールによるダークスポットや黒点等の欠陥が発生することがある。

ここで上述した課題を解決するために、さまざまな提案がなされている。特許文献１には、基板上であって発光領域ではない特定の位置にスペーサを設ける方法が提案されている。特許文献１の方法は、上記塗分け工程において、ピンホールによるダークスポット欠陥の発生の原因となる基板の表示領域内における基板とマスクとの接触を、基板上に設けられたスペーサによって防ぐ方法である。

また特許文献２には、マスクの基板と対抗する面側に樹脂からなる突起を設ける方法が提案されている。特許文献２の方法は、マスク上の異物による基板面の損傷の原因となる基板の表示領域内での基板とマスクとの接触を、マスク上に設けられた突起によって防ぐ方法である。

特許３４８１２３２号公報 特開２００７−９５４１１号公報

しかし特許文献１にて提案されている方法においては、発光層を含む有機化合物層上に設けられる上部電極を、スパッタリング法を利用したマスクパターニングにより形成する工程において、マスクと基板との密着がスペーサにより阻害される。そうすると、上部電極の成膜パターンが所望の領域を超えてその領域の周囲に広がるという問題が生じる。

ここで上部電極の成膜パターンが当該所望の領域の周囲に広がった場合、封止工程において、封止膜又は封止部材と基板との間に上部電極の構成材料が存する可能性がある。そして封止膜又は封止部材と基板との間に上部電極の構成材料が挟まれていると、封止不良が生じる。このように有機ＥＬ装置において封止不良が発生すると、大気中に存在する水分等が封止不良部から有機ＥＬ素子の内部に侵入し、これにより有機ＥＬ素子の発光寿命が短くなる。これを防ぐために、上部電極の構成材料が存する領域から外れるように周囲に広がった電極パターンよりも外周で封止を行うことも考えられるが、この場合、表示領域のサイズよりはるかに大きな封止構造を設けなければないという問題がある。

一方、特許文献２にて提案されている方法においては、マスクに堆積した有機材料を除去する場合に、スペーサを形成する樹脂材料がダメージを受けるという問題がある。また有機化合物層等の塗分け工程において使用されるマスク（蒸着用マスク）は、非常に高い開口部の位置精度が要求され、位置精度を悪化させずにスペーサを設けるのは非常に困難である。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものである。本発明の目的は、マスクを利用して有機ＥＬ装置を製造する際に、マスクを有機ＥＬ装置の特定の構成部材に接触させないようにしつつ有機ＥＬ素子の構成部材となる薄膜を精度よく成膜することを可能にする有機ＥＬ装置の製造方法を提供することである。

本発明の有機ＥＬ装置の製造方法は、基板上に表示領域が設けられ、
前記基板上に配置され少なくとも前記表示領域の一部に相当する領域に開口を有するマスクを用いて、少なくとも前記発光領域の一部に有機ＥＬ素子の構成材料を成膜する有機ＥＬ装置の製造方法において、
前記基板上であって前記マスクと対向する面側にスペーサを設けるスペーサ設置工程と、
第一のマスクを用いて少なくとも前記表示領域の一部に薄膜を形成する第一成膜工程と、
第二のマスクを用いて前記表示領域に薄膜を形成する第二成膜工程と、を有し、
前記スペーサが、前記表示領域以外の領域に設けられ、
前記第一成膜工程において、前記第一のマスクが前記スペーサに支持されており、
前記第二のマスクが前記スペーサの設置位置に対応する位置に開口を有することにより、前記第二成膜工程において、前記第二のマスクが前記スペーサに支持されていないことを特徴とする。

本発明によれば、マスクを利用して有機ＥＬ装置を製造する際に、マスクを有機ＥＬ装置の特定の構成部材に接触させないようにしつつ有機ＥＬ素子の構成部材となる薄膜を精度よく成膜することを可能にする有機ＥＬ装置の製造方法を提供することができる。

即ち、本発明の製造方法により、発光層の形成工程における各画素の色ごとのマスクパターニングによる塗分け工程において、表示領域内でのマスクと基板との接触に起因した欠陥の発生を防止することができる。また本発明の製造方法により、上部電極の成膜工程において形成される上部電極を、所望の領域を超えることがないように形成することができるので、封止不良の発生を防止できる。またこれにより装置を封止するために必要な封止構造を過度に大きくする必要がなくなる。

実施例１でのスペーサ設置工程において、基板上に設置されるスペーサの設置位置の一例を示す模式図であり、（ａ）は、平面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＡＡ’断面図である。 実施例１での第一成膜工程において、基板と基板上に設置されるマスクとの位置関係を示す模式図であり、（ａ）は、平面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＢＢ’断面図である。 実施例１での第二成膜工程において、基板と基板上に設置されるマスクとの位置関係を示す模式図であり、（ａ）は、平面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＣＣ’断面図である。 実施例２でのスペーサ設置工程において、基板上に設置されるスペーサの設置位置の一例を示す模式図であり、（ａ）は、平面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＤＤ’断面図である。 実施例２での第二成膜工程において、基板と基板上に設置されるマスクとの位置関係を示す模式図であり、（ａ）は、平面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＥＥ’断面図である。 比較例１での第二成膜工程において、基板と基板上に設置されるマスクとの位置関係を示す模式図であり、（ａ）は、平面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＦＦ’断面図である。

本発明の製造方法は、基本的には、装置を構成する基板上に配置され少なくとも有機ＥＬ装置に含まれる表示領域の一部に相当する領域に開口を有するマスクを用いて、少なくとも前記発光領域の一部に有機ＥＬ素子の構成材料を成膜する有機ＥＬ装置の製造方法である。

ここで本発明の有機ＥＬ装置の製造方法は、下記（１）乃至（３）の工程を有している。
（１）基板上であってマスクと対向する面側にスペーサを設けるスペーサ設置工程
（２）第一のマスクを用いて少なくとも表示領域の一部に薄膜を形成する第一成膜工程
（３）第二のマスクを用いて表示領域に薄膜を形成する第二成膜工程

ここでスペーサ設置工程において、設置されるスペーサは、表示領域以外の領域に設けられる。また第一成膜工程において、使用される第一のマスクはスペーサに支持されている。さらに第二成膜工程において、使用される第二のマスクはスペーサの設置位置に対応する位置に開口を有している。これにより、この第二成膜工程において、第二のマスクがスペーサに支持されていない状態になる。

以下、図面を参照しながら、本発明に係る有機ＥＬ装置の製造方法の実施形態について説明する。尚、本発明において特に図示又は記載されない箇所に関しては、当該技術分野の周知又は公知技術を適用することができる。また、以下に説明する実施例は、１枚の基板に複数の有機ＥＬ装置を作り込み（一括作製）、最後に有機ＥＬ装置ごとに分割して複数の有機ＥＬ装置を得る例であるが、あくまでも本発明の実施例一つに過ぎず、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。

［電極付基板の作製工程］
まず複数の有機ＥＬ装置の表示領域内に、有機ＥＬ素子毎に分割された下部電極２が形成されている電極付基板を作製する。ただし、簡略化のため、図１では個々の下部電極２に分けて記載していない。この工程で使用される基板や下部電極の構成材料は、公知の材料を使用することができる。尚、ここでいう基板には、ガラス等の基材のみからなる基板の他に、基材上に、有機ＥＬ装置を構成する有機ＥＬ素子を駆動するための駆動回路が設けられている基板も含まれる。

また下部電極は、例えば、下部電極となる電極薄膜の形成工程と、当該電極薄膜のパターニング工程と、を順次行うことによって各有機ＥＬ装置の表示領域内に選択的に形成される。ここで各工程を行う際には、公知の方法を採用することができる。尚、上述した電極薄膜の形成工程及び電極薄膜のパターニング工程は、例えば、マスクを使用して電極薄膜を有機ＥＬ装置の表示領域内に選択的に形成することで一括して行ってもよい。

［スペーサ設置工程］
電極付基板を作製した後、基板上の所定の位置にスペーサを設置する。図１は、本実施例でのスペーサ設置工程において、基板上に設置されるスペーサの設置位置の一例を示す模式図であり、（ａ）は、平面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＡＡ’断面図である。

本実施例では、図１（ａ）に示されるように、基板１上の表示領域Ｇの周囲にスペーサ３が設けられている。ここで基板１と、後述する第一成膜工程、第二の成膜工程においてそれぞれ用いられる第一のマスク、第二のマスクと、の相対的な位置関係から考慮すると、スペーサ３は、マスク（第一のマスク、第二のマスク）と対向する面側に設けられている。

ここで基板１上に設けられるスペーサ３の位置、形状、数は、図１（ａ）に示される態様に限定されるものではなく、マスクのサイズ、厚さ、張力、パネルのサイズ、要求されるパターニング精度等の条件により適宜選択することができる。またスペーサ３の高さはマスクのサイズ、厚さ、張力、パネルのサイズ、要求されるパターニング精度等の条件により適宜選択することができるが、表示領域２内に成膜される膜の厚み、即ち、有機化合物層と上部電極とからなる積層体の膜厚よりも高くすることが好ましい。

またスペーサ３の形状は、例えば、図１（ａ）、（ｂ）に示される円柱形状が挙げられるがこれに限定されるものではない。例えば、角柱形状でもよいし、円錐、角錐、円錐台、角錐台等のテーパを有する形状でもよい。

ここでスペーサを作製する際には、フォトレジストを利用したフォトリソグラフィーにより形成することが好ましいが、印刷法やインクジェット法等により形成してもよい。

［第一成膜工程］
次に、発光層を含む有機化合物層となる薄膜を少なくとも表示領域の一部に形成する。図２は、本実施例での第一成膜工程において、基板と基板上に設置されるマスクとの位置関係を示す模式図であり、（ａ）は、平面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＢＢ’断面図である。

本工程において使用される第一のマスク４は、基板１上に設けられているスペーサ３の上部に接触した状態で配置される。これにより、第一のマスク４は、基板１とは一定の距離を置いて離隔した状態が保たれる。

本工程において使用される第一のマスク４としては、樹脂、金属、ガラス等の無機材料からなる板、薄膜等を使用することができる。また第一のマスク４は、頑強なフレーム（不図示）にテンションをかけながら固定した状態で使用してもよい。

また第一のマスク４の開口Ｓ１は、表示領域Ｇにてパターン形成される有機化合物層のパターン形状に合わせて適宜設定される。例えば、一の表示領域に、Ｒ副画素と、Ｇ副画素と、Ｂ副画素と、からなる画素を１組あるいは２組以上形成する場合は、表示領域Ｇのうち形成したい副画素に相当する領域に開口を有するマスクを第一のマスク４として使用する。このように表示領域Ｇの一部に相当する領域に開口を有するマスクを使用する場合、本工程は、（有機化合物層の）塗り分け工程と呼ばれることがある。一方、一の表示領域に１つの有機ＥＬ素子を形成する場合、その表示領域に相当する領域に開口を有するマスクを第一のマスク４として使用してもよい。

［第二成膜工程］
次に、表示領域の全域にわたって上部電極となる薄膜を形成する。図３は、本実施例での上部電極の形成工程（第二成膜工程）において、基板と基板上に設置されるマスクとの位置関係を示す模式図であり、（ａ）は、平面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＣＣ’断面図である。

本工程において形成される上部電極の構成材料は、公知の材料を使用することができる。また本工程において上部電極を形成する際には、例えば、スパッタリング法を採用することができるが、本発明はこれに限定されるものではない。

本工程で使用される第二のマスク５は、スペーサ３の設置位置に対応する位置に開口Ｓ２を有している。具体的には、図３（ａ）に示されるように、第二のマスク５は、表示領域Ｇと、表示領域Ｇの周囲に設けられるスペーサ３とを開口の内側に含むような態様で開口Ｓ２を有している。

この開口Ｓ２により、第二のマスク５は、スペーサ３に接触することはない。その一方で第二のマスク５は、表示領域Ｇでもスペーサ３が設けられている領域でもない領域において基板１に密着する。このため、上部電極を形成する際に形成される膜の回りこみを抑えることができるので、成膜パターンの広がりのない状態で上部電極となる薄膜の成膜ができる。

尚、この第二成膜工程において形成される有機ＥＬ装置の部材は、上部電極のみに限定されるものではない。例えば、一の表示領域内に複数の有機ＥＬ素子を形成する場合において、各有機ＥＬ層に共通する有機化合物層（電子注入層等）をこの工程を利用して形成してもよい。

［封止工程］
上部電極を形成した後は、ＳｉＮ膜等の封止膜により有機ＥＬ装置毎に封止処理を行う。封止処理は樹脂や他の無機膜を複数重ねて成膜してもよいし、ガラスや金属のキャップで全体を覆うように封止してもよい。ここでガラスや金属のキャップを用いて封止を行う場合、表示領域外や素子周辺の目視で見えない領域に乾燥材や吸着材を設けてもよい。
最後に、封止構造の間で基板を切断し、複数の有機ＥＬ装置に分割する。

［装置の評価］
以上の工程に従って有機ＥＬ装置を作製して、装置を構成する有機ＥＬ素子の発光寿命を評価した。その結果、表示領域全体において十分な発光寿命を有することが確認できた。

以下に、上述した実施例１の変形例である実施例２について説明する。尚、以下に説明においては、実施例１との相違点を中心に説明する。

［電極付基板の作製工程］
まず電極付基板を作製する。尚、電極付基板の作製にあたっては実施例１で説明したプロセスをそのまま採用することができる。

［スペーサ設置工程］
図４は、本実施例でのスペーサ設置工程において、基板上に設置されるスペーサの設置位置の一例を示す模式図であり、（ａ）は、平面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＡＡ’断面図である。図４（ａ）に示されるように、スペーサ３は、基板１上の表示領域２から一定の距離をおいて離隔した状態で設けていてもよい。

［第一成膜工程］
次に、発光層を含む有機化合物層となる薄膜を少なくとも表示領域の一部に形成する。尚、本工程を行う際は、実施例１で説明したプロセスをそのまま採用することができる。

［第二成膜工程］
図５は、本実施例での第二成膜工程において、基板と基板上に設置されるマスクとの位置関係を示す模式図であり、（ａ）は、平面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＥＥ’断面図である。

本工程で使用される第二のマスク５は、表示領域Ｇに対応する領域に対応する開口Ｓ２ａの他に、スペーサ３の設置位置に対応する位置に開口Ｓ２ｂを有している。具体的には、図５（ａ）に示されるように、第二のマスク５は、表示領域Ｇと、表示領域Ｇと離隔して設けられるスペーサ３とその周辺に開口を有している。

この開口により、第二のマスク５は、スペーサ３に接触することはない。その一方で第二のマスク５は、表示領域Ｇでもスペーサ３が設けられている領域でもない領域において基板１に密着する。このため、上部電極を形成する際に膜の回りこみを抑えることができるので、成膜パターンの広がりのない状態で上部電極となる薄膜の成膜ができる。

［封止工程］
上部電極を形成した後は、ＳｉＮ膜等の封止膜により封止処理を行う。尚、本工程を行う際は、実施例１で説明したプロセスをそのまま採用することができる。

［装置の評価］
以上の工程に従って有機ＥＬ装置を作製して、装置を構成する有機ＥＬ素子の発光寿命を評価した。その結果、表示領域全体において十分な発光寿命を有することが確認できた。

［比較例１］
図６は、比較例１での第二成膜工程において、基板と基板上に設置されるマスクとの位置関係を示す模式図であり、（ａ）は、平面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＦＦ’断面図である。尚、本比較例では、第一成膜工程までの工程は実施例１にて説明したプロセスと同様である。

本工程で使用される第二のマスク６は、図６（ａ）に示されるように、表示領域２に対応する領域にのみ開口Ｓ２が設けられている。このため第二のマスク６は、基板１上に設けられているスペーサ３の上部に接触した状態で配置されている。このため第二のマスク６と基板１とは、図６（ｂ）に示されるように、一定の距離を置いて離隔した状態が保たれる。

図６に示された状態で、スパッタリング法を用いて上部電極を形成すると、電極のパターンが周囲に大きく広がった。

上部電極の形成後にＳｉＮ膜により封止処理を行い、発光寿命を評価したところ、発光寿命が極端に短かかった。特に、表示領域２の周縁の発光寿命が短く、表示領域２の周囲から暗くなる現象が生じた。

１：基板、２：表示領域、３：スペーサ、４：第一のマスク、５：第二のマスク

Claims (1)

1. 基板上に表示領域が設けられ、
   前記基板上に配置され少なくとも前記表示領域の一部に相当する領域に開口を有するマスクを用いて、少なくとも前記発光領域の一部に有機ＥＬ素子の構成材料を成膜する有機ＥＬ装置の製造方法において、
   前記基板上であって前記マスクと対向する面側にスペーサを設けるスペーサ設置工程と、
   第一のマスクを用いて少なくとも前記表示領域の一部に薄膜を形成する第一成膜工程と、
   第二のマスクを用いて前記表示領域に薄膜を形成する第二成膜工程と、を有し、
   前記スペーサが、前記表示領域以外の領域に設けられ、
   前記第一成膜工程において、前記第一のマスクが前記スペーサに支持されており、
   前記第二のマスクが前記スペーサの設置位置に対応する位置に開口を有することにより、前記第二成膜工程において、前記第二のマスクが前記スペーサに支持されていないことを特徴とする、有機ＥＬ装置の製造方法。

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