JP4040965B2

JP4040965B2 - 表示素子の製造方法

Info

Publication number: JP4040965B2
Application number: JP2002367790A
Authority: JP
Inventors: 誠高村
Original assignee: Rohm Co Ltd
Current assignee: Rohm Co Ltd
Priority date: 2002-12-19
Filing date: 2002-12-19
Publication date: 2008-01-30
Anticipated expiration: 2022-12-19
Also published as: JP2004200026A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、表示素子及び表示素子の製造方法に関する。特に、コントラストの高い表示素子及びコントラストを高める表示素子の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
有機エレクトロルミネセンス（以後、「エレクトロルミネセンス」を「ＥＬ」と略記）表示素子は、表示デバイス、光源として期待されている。現在表示素子として主流の液晶表示素子に対して、有機ＥＬ表示素子は自発光素子であるために広い利用範囲が予想されている。
【０００３】
しかし、有機ＥＬ表示素子の製造方法に関して越えるべき課題を残している。即ち、ガラス基板に陽極である透明電極を形成し、その上に有機ＥＬ層、及び陰極である金属電極を順次積層した構造の有機ＥＬ表示素子素子において、陰極を形成するためのウェットエッチング工程又はドライエッチング工程で使用する溶剤、現像液、エッチング液、剥離液が有機ＥＬ層に進入して、性能劣化や寿命劣化を生じさせる。
【０００４】
そのために、陰極を形成する方法として、予め隔壁を設けておいて、その上から金属膜を蒸着し、隔壁により金属電極となる部分を分断する隔壁形成法（例えば、特許文献１参照。）と、金属電極をマスク蒸着により形成する塗り分け法（例えば、特許文献２参照。）が検討されている。
【０００５】
隔壁形成法を図１に示す。図１において、８１はガラス基板、８２は透明電極、８３は有機ＥＬ層、８４は金属電極、８５は絶縁膜、８６は隔壁、８７は金属電極と同じ材料の金属材料である。ガラス基板８１の上面に、陽極である透明電極８２を形成し、その上面に有機ＥＬ層８３と絶縁膜８５を形成する。絶縁膜８５の上に隔壁８６を設けて、その上から前面に陰極となる金属材料を蒸着すると、陰極となる金属電極８４が分離形成される。しかし、隔壁８６は逆テーパ状またはオーバハング状に形成しなければならず、隔壁上の金属材料８７が金属電極８４と完全に分離されないと金属電極間でショートが発生しやすい。
【０００６】
塗り分け法を図２に示す、図２において、８１はガラス基板、８２は透明電極、８３は有機ＥＬ層、８４は金属電極、８５は絶縁膜である。ガラス基板８１の上面に、陽極である透明電極８２を形成し、その上面に有機ＥＬ層８３と絶縁膜８５を形成する。陰極となる金属電極８４はマスク等でパターニングして蒸着するため、構造は簡易となる。しかし、金属電極の隙間から金属電極の裏側にある吸湿剤や封止板が見えてしまい、表示品位の低下となっていた。また、金属電極の隙間から表示面と反対方向からの光（図２における矢印）が漏れるため、十分なコントラストが得られない等の表示品位の低下を招いていた。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００１−２８１４４０号公報（第１図）
【特許文献２】
特開平１０−２１４０４３号公報（第１図）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような問題を解決するために、コントラストを高める表示素子の製造方法及びコントラストの高い表示素子を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前述した目的を達成するために、本願第一発明は、透明基板上に積層した透明電極材の上面のフォトレジストをフォトリソグラフィによりパターン形成する工程と、フォトエッチングによりフォトレジストで覆われていない透明電極材を除去してパターン化された透明電極を形成する工程と、該透明電極上のフォトレジストを残したまま前記透明基板の上面に遮光膜を積層する工程と、該フォトレジスト上の遮光膜及び該フォトレジストを除去する工程とを含む透明電極の間に遮光膜を形成する表示素子の製造方法である。
【００１０】
本願第二発明は、透明基板上に積層した透明電極材の上面のフォトレジストをフォトリソグラフィによりパターン形成する工程と、フォトエッチングによりフォトレジストで覆われていない透明電極材を除去してパターン化された透明電極を形成する工程と、該透明電極上のフォトレジストを残したまま前記透明基板の上面に遮光膜を積層する工程と、該フォトレジスト上の遮光膜及び該フォトレジストを除去する工程と、該透明電極の間に残された遮光膜と該透明電極との間、及び該透明電極の間に残された遮光膜の上面を覆うように絶縁層を形成する工程と、さらに、それらの上面に有機エレクトロルミネセンス層、及びパターン化された金属電極を順次形成する工程とを含む表示素子の製造方法である。
【００１１】
本願第三発明は、本願第一発明又は第二発明において、遮光膜の材料がアルミニウム、モリブデン、タングステン、タンタル、クロム、金属シリサイドのうちいずれかであることを特徴とする表示素子の製造方法である。
【００１２】
本願第四発明は、透明基板上にパターン化された透明電極と、該透明電極の間に形成された遮光膜と、該パターン化された透明電極と該遮光膜との間、及び該遮光膜の上面を覆う絶縁層と、それらの上面に形成された有機エレクトロルミネセンス層と、少なくとも該有機エレクトロルミネセンス層の上面にパターン化された金属電極とを有する表示素子である。
【００１３】
本願第五発明は、本願第四発明において、遮光膜の材料がアルミニウム、モリブデン、タングステン、タンタル、クロム、金属シリサイドのうちいずれかであることを特徴とする表示素子である。
【００１４】
本願第六発明は、本願第四発明又は第五発明の前記透明基板の側に、４分の１λ板と偏光子とを備えることを特徴とする表示素子。
【００１５】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
本発明の実施形態である表示素子の製造方法とその製造方法によって製造した表示素子について説明する。図３は、透明電極の間に反射膜を形成する表示素子の製造方法である。図３において、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）は工程の順番を表し、１１は透明基板、１２は透明電極、１３はフォトレジスト、１４は遮光膜、１５は遮光膜と同じ材料である。
【００１６】
透明基板１１としては、ガラス基板、フレキシブル基板、カラーフィルタや色変換膜あるいは誘電体反射膜が形成された基板を含む。カラーフィルタはその特性を調整し、効率や色純度を最適化できる。色変換膜は、ＥＬ発光の光を吸収し、蛍光変換膜の蛍光体から光を放出させることで、発光色の色変換を行わせる。誘電体多層膜はカラーフィルタの代わりに、所定の波長の光を透過させる。
【００１７】
陽極として使用する透明電極１２には高仕事関数で正孔注入の容易な金属が適するため、透明化の容易な金属が使用できる。透明化の容易な金属には、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）、ＩＺＯ（インジウム亜鉛酸化物）、ＳｎＯ_２（酸化スズ）、Ｉｎ_２Ｏ_３（酸化インジウム）、ＡｕやＮｉなどがある。
遮光膜１４の材料としては、アルミニウム、モリブデン、タングステン、タンタル、クロム、金属シリサイドが使用できる。また、絶縁体としてはブラックレジスト等の黒色の絶縁膜用レジストを使用することができる。
【００１８】
図３において、透明基板１１の上に透明電極１２となる材料を積層し、さらにその上面にフォトレジスト１３を塗布する（図３（ａ））。フォトレジスト１３をフォトリソグラフィにより所定の形状にパターン形成する（図３（ｂ））。フォトエッチングによりフォトレジスト１３で覆われていない透明電極材料を除去して、パターン化された透明電極を形成する（図３（ｃ））。透明電極１２がフォトレジストよりも線幅が細くなるように、透明電極をフォトエッチングする。このため、フォトエッチングには等方性でエッチングされる方法を選択することが好ましい。次に、フォトレジストを残したまま、遮光膜となる材料を透明基板の上面に遮光膜を積層する（図３（ｄ））。積層する方法としては、蒸着法、スパッタ法、ＰＥ−ＣＶＤ（Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition）法が適用できる。遮光膜の材料としてアルミニウムを使用した場合は、厚さ１５０ｎｍ以上が好ましい。透明電極１２の上のフォトレジスト１３及び遮光膜と同じ材料１５を除去する（図３（ｅ））。フォトレジスト１３の剥離と同時に遮光膜と同じ材料１５をリフトオフ法により除去すると製造工程が簡易になる。剥離には、４〜７重量％の水酸化カリウム又は水酸化ナトリウムを溶かせた剥離液を用いることが好適である。剥離液温度は摂氏３５〜４５度にすることが望ましい。さらに、遮光膜の材料としてモリブデン、タングステン、タンタル、クロムを使用した場合は、剥離液中で超音波を印加すると剥離が容易になる。本実施の形態で説明した製造方法で製造された表示素子では、図３（ｅ）に示すように、透明電極と遮光膜との間に一定の隙間を設けることができる。
【００１９】
本製造方法は、有機ＥＬ表示素子のみならず、透明基板に透明電極を設けた表示素子であって、透明電極間に一定の隙間をもって遮光膜を形成する表示素子に適用することができる。
【００２０】
このような製造方法で透明電極の間に遮光膜を形成すると、自己整合的に遮光膜のパターンを形成することができるため、表示素子の製造工程が簡易になる。また、遮光膜をアルミニウム、モリブデン、タングステン、タンタル、クロム等の金属材料で形成した場合でも、このような製造方法で形成した遮光膜は透明電極とショートすることを防止することができる。
【００２１】
また、透明電極の間に遮光膜を有する表示素子は、金属電極間の隙間からの光漏れを遮断することが可能となり、表示素子の表示品位を向上させることができる。
【００２２】
（実施の形態２）
本発明の実施形態である有機ＥＬ層を有する表示素子の製造方法とその製造方法によって製造した表示素子について説明する。図４は、有機ＥＬ発光表示素子を製造する製造工程を説明する図である。図４において、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は工程の順番を表し、１１は透明基板、１２は透明電極、１４は遮光膜、１６は絶縁膜、１７は有機ＥＬ層、１８は金属電極である。
【００２３】
透明基板１１としては、ガラス基板、フレキシブル基板、カラーフィルタや色変換膜あるいは誘電体反射膜が形成された基板を含む。カラーフィルタはその特性を調整し、効率や色純度を最適化できる。色変換膜は、ＥＬ発光の光を吸収し、蛍光変換膜の蛍光体から光を放出させることで、発光色の色変換を行わせる。誘電体多層膜はカラーフィルタの代わりに、所定の波長の光を透過させる。
【００２４】
陽極として使用する透明電極１２には高仕事関数で正孔注入の容易な金属が適するため、透明化の容易な金属が使用できる。透明化の容易な金属には、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）、ＩＺＯ（インジウム亜鉛酸化物）、ＳｎＯ_２（酸化スズ）、Ｉｎ_２Ｏ_３（酸化インジウム）、ＡｕやＮｉなどがある。
【００２５】
遮光膜１４の材料としては、アルミニウム、モリブデン、タングステン、タンタル、クロム、金属シリサイドが使用できる。また、絶縁体としてはブラックレジスト等の黒色の絶縁膜用レジストを使用することができる。
【００２６】
電気的絶縁のために用いる絶縁膜１６としては、ＳｉＯ_２やＳｉ_３Ｎ_４等の無機膜や、ポリイミド等の有機膜を用いることができる。
【００２７】
有機ＥＬ層１７には、必要な場合には正孔注入輸送層、有機ＥＬ発光層、電子注入輸送層を含む。正孔注入輸送層は、正孔注入電極から正孔の注入を容易にする機能、正孔を安定に輸送する機能を有する。電子注入輸送層は、電子注入電極からの電子の注入を容易にする機能、電子を安定に輸送する機能を有する。これらの層は、有機ＥＬ発光層に注入される正孔や電子を増大し、閉じ込め効果を発揮して発光効率を改善する。有機ＥＬ発光層には、発光機能を有する化合物である蛍光性物質を含有させ、ＥＬ現象によって発光する。
【００２８】
陰極として使用する金属電極１８には、低仕事関数で電子注入の容易な金属が適する。陰極電極材料には、Ａｌ、Ｌｉ、Ｍｇ、Ａｕ、Ａｇ又はこれらの合金を用いることができる
【００２９】
有機ＥＬ層を有する表示素子の製造方法としては、実施の形態１で説明した図３の製造工程を経て、さらに、図４に示す製造工程を追加することになる。図４において、透明電極１２と、後で説明する金属電極１８との電気的絶縁を図るため、及び遮光膜１４が導電性の場合には透明電極１２と遮光膜１４との電気的絶縁を図るため、絶縁膜１６を形成する（図４（ａ））。絶縁膜１６は、フォトリソグラフィ法、スパッタ法、塗布法、蒸着法、インクジェット法等で形成することができる。その上面に有機ＥＬ層１７を積層する（図４（ｂ））。モノカラー表示の場合は単一の有機ＥＬ材料で有機ＥＬ層を形成し、マルチカラー表示の場合は各カラーに応じた有機ＥＬ材料で塗り分けて有機ＥＬ層を形成する。有機ＥＬ層は、フォトリソグラフィ法、スパッタ法、塗布法、蒸着法、インクジェット法等で形成することができる。さらに、その上面に金属電極１８を形成する（図４（ｃ））。
【００３０】
本製造方法では、図３に示すように、フォトレジスト１３の剥離と同時に遮光膜と同じ材料１５をリフトオフ法により除去すると製造工程が簡易になる。また、製造された表示素子では、図３（ｅ）に示すように、透明電極と遮光膜との間に一定の隙間を設けることができる。
【００３１】
このような製造方法で透明電極の間に遮光膜を形成すると、自己整合的に遮光膜のパターンを形成することができるため、表示素子の製造工程が簡易になる。また、遮光膜をアルミニウム、モリブデン、タングステン、タンタル、クロム等の金属材料で形成した場合でも、絶縁膜を設けることによって、このような製造方法で形成した遮光膜は透明電極とショートすることを防止することができる。
【００３２】
また、透明電極の間に遮光膜を有する表示素子は、金属電極間の隙間からの光漏れを遮断することが可能となり、有機ＥＬ発光表示素子の表示品位を向上させることができる。
【００３３】
（実施の形態３）
実施の形態１又は２で説明した表示素子において、遮光膜１４を金属等の反射率の高い材料で形成した場合は、表示素子の外部から表示面に向かった光が遮光膜で反射されて表示素子の表示品位を劣化させる。本実施の形態では、表示素子の劣化を防止する方法について説明する。
【００３４】
図５は、遮光膜を備えた表示面での反射光を遮断する方法を説明する図である。図５において、１２は透明電極、１４は遮光膜、２１は偏光子、２２は４分の１λ板、２３は表示素子の表示面である。偏光子２１は１方向の直線偏光のみを通過させる。表示素子２３は前述した実施の形態１又は２で説明した表示素子である。
【００３５】
外部での自然光は無偏光のため、偏光子２１は１方向の直線偏光（図５における矢印）のみが通過する。通過した直線偏光は４分の１λ板２２で円偏光に返還される。円偏光が表示素子の表示面２３での遮光膜で反射され、再び４分の１λ板２２を通過すると、円偏光は直線偏光に変換される。但し、偏光子２１を通過した直線偏光に対して９０度偏光しているため、偏光子２１で遮断されてしまう。
【００３６】
従って、実施の形態１又は２で説明した表示素子の表示面に偏光子と４分の１λ板を配置すると、表示面側からの反射光を遮断することが可能となり、有機ＥＬ発光表示素子の表示品位を向上させることができる。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば透明電極の間に自己整合的に遮光膜のパターンを形成することができるため、表示素子の製造工程が簡易になる。また、本発明の表示素子は、有機ＥＬ発光表示素子の表示品位を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の有機ＥＬ表示素子の構造を説明する断面図である。
【図２】従来の有機ＥＬ表示素子の構造を説明する断面図である。
【図３】本発明による、透明電極の間に自己整合的に遮光膜のパターンを形成する製造工程を説明する図である。
【図４】本発明による、有機ＥＬ発光表示素子を製造する製造工程を説明する図である。
【図５】本発明による、表示素子の構造を説明する図である。
【符号の説明】
１１：透明基板
１２：透明電極
１３：フォトレジスト
１４：遮光膜
１５：遮光膜と同じ材料
１６：絶縁膜
１７：有機ＥＬ層
１８：金属電極
２１：偏光子
２２：４分の１λ板
２３：表示素子の表示面
８１：ガラス基板
８２：透明電極
８３：有機ＥＬ層
８４：金属電極
８５：絶縁膜
８６：隔壁
８７：金属電極と同じ材料の金属材料

Claims

透明基板上に積層した透明電極材の上面のフォトレジストをフォトリソグラフィによりパターン形成する工程と、フォトエッチングによりフォトレジストで覆われていない透明電極材を除去してパターン化された透明電極を形成する工程と、該透明電極上のフォトレジストを残したまま前記透明基板の上面に遮光膜を積層する工程と、該フォトレジスト上の遮光膜及び該フォトレジストを除去する工程と、該透明電極の間に残された遮光膜と該透明電極との間、及び該透明電極の間に残された遮光膜の上面を覆うように絶縁層を形成する工程と、さらに、それらの上面に有機エレクトロルミネセンス層、及びパターン化された金属電極を順次形成する工程とを含む表示素子の製造方法。
請求項１において、遮光膜の材料がアルミニウム、モリブデン、タングステン、タンタル、クロムのうちいずれかであることを特徴とする表示素子の製造方法。