JP4379394B2 - マスク及び有機el素子の製造方法 - Google Patents
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Description
特に、高分子有機EL素子は、高分子有機EL材料を溶剤に溶解し、スピンコート法又はインクジェット法により大気中で形成することができるので、大型基板への対応が容易である。その中でも製造方法の容易さから、スピンコート法は単色の光源や照明を形成する方法として最もよく利用されている。
しかしながら、スピンコート法は、基板塗布面の全面に有機材料を塗布するため、封止部分や回路等の電気的接続部分の窓あけの際には、溶剤用で選択的に有機材料を除去しなければならない。従来は、基板外周部に大量の溶剤を吹き付けて溶解除去していたが、溶剤を大量消費し、また、それに伴う廃液も大量発生するために地球環境への影響が懸念されている。
具体的には、まず、スピンコート法により有機材料を基板上に成膜し、パターンに対応した領域が開口されたマスクを基板上に密着させて装着する。その後、酸素プラズマを用いたドライエッチングにより、マスクに被覆されていない不要部分を選択的に除去することで、基板上に所定パターンを形成している(特許文献1参照)。
この方法では、大量の溶剤を必要とせず、しかもマスクによる正確なパターニングが可能であるので、溶剤の侵入のために必要であった余分な面積を削減することができ、製品チップの小型化とそれに伴う1枚の基板からの取り個数の増加による低コスト化を図ることができる。
また、例えばプラズマエッチング等により膜をパターニングする場合、マスクの保護部の対向面側に設けられた突起部が障壁となり、マスクの側方からの浸入を防止することができる。これにより、正確なパターンを形成することが可能となる。
この構成によれば、梁を例えば四角柱状に形成した場合と異なり、梁のエッジによってプラズマが遮断されることがない。従って、プラズマエッチングの際のプラズマの回り込みが促進され、梁の直下領域の膜も効率的にパターニングすることができる。
これらの非磁性不透明材料によれば、プラズマエッチングを行う場合、プラズマの軌道に影響を与えることはない。従って、設計値通りのパターンを形成することができる。
まず、本実施形態のマスクの構造について説明する。
図1は、本実施形態のマスク10の概略構成を示す斜視図である。図2は、図1に示すマスク10の裏面側の概略構成を示す断面図である。図3は、図1に示すマスクのA−A’線に沿った断面図である。なお、図1において座標系は、x−y−z右手系直交座標系を用いることとし、X−Y平面を紙面に平行にとり、Z平面をX−Y平面に垂直にとる。また、基板の密着面側の一部の構造が見えるようにハッチング部分は切断・除去している。また、図1,2において、マスク10の下方側の面(矢印が示す面)は、他の基板に対向して配置するため対向面と呼ぶ。
ここで、島部12の側面12b及び外周フレーム16の側面16bに架設される梁14は、後述するように、梁14の図中下方側(接触面側)にプラズマを回り込ませるため、密着させる基板(詳細には、基板上に形成した膜)と接触しない位置に架設される。つまり、梁14は、図3に示すように、島部12の側面12b及び外周フレーム16の側面16bの上方の位置に取り付けられる。なお、梁14の形状としては、円柱状の他に四角柱状等の種々の形状を採用することができる。
図3に示すように、島部12の対向面12aの両端部(図2において対向面12aの周縁部に該当)には、対向面12aよりも高さh1だけ突出する突起部18が形成されている。この突起部18の接触面18aは、島部12の対向面12aと略平行になるように形成される。つまり、後述の蒸着段階において、突起部18の接触面18aは、マスクを密着させる基板の面方向と略平行になる。これにより、突起部18を基板上の膜に確実に密着させることができ、プラズマの侵入を回避することができるようになっている。なお、突起部18の接触面18aの形状は、被成膜基板に接触すれば島部12の対向面12aに対して所定角度で傾斜しても良いし、湾曲していても良い。
また、本実施形態において、島部12の厚みh2と、外周フレーム16の厚みh3とは略同じに形成される。従って、突起部18の高さh1と島部12の厚みh2とを合わせた長さh4は、外周フレーム16の厚みh3よりも長くなっている。
図4は、本実施形態のマスク10を後述するパターンを蒸着するガラス基板20に装着させた状態を示す断面図である。
図4に示すように、外周フレーム16の接触面16a及び突起部18の接触面18aをガラス基板20に接触させる。すると、上述したように、突起部18が外周フレーム16の対向面16a及び島部12の対向面12aよりも突出しているため、外周フレーム16と外側に配列された島部12を架設する梁14aが撓む。この梁14の撓みにより、外周フレーム16に加えた押力が梁14aを伝って、外側に配列される島部12から中央部に配列される島部12に伝達され、マスク10の中央部に位置する島部12に、より強い押力が作用する。これにより、マスク10とガラス基板20との密着性の向上が図られる。従って、例えば、後述するように、酸素プラズマをマスク10に照射する場合に、マスク10とガラス基板20との隙間から酸素ラジカル等が内部に侵入することを防ぐことができる。なお、梁14に刻みを入れることにより、さらに梁14の弾性力を向上させることができる。
また本実施形態によれば、突起部18は、島部12の対向面12aの周縁部を区画するように形成されるため、例えばエッチング(例えばプラズマエッチング)する場合、突起部が障壁となり、マスク10の側方からのプラズマの侵入が防止される。従って、エッチングの回り込みが抑制され、精度の高いパターンを形成することができる。なお、マスク10の突起部18と接触する直下領域の膜は、非パターン領域の膜であるが、エッチング等の時間を調整することによりプラズマの回り込みが制御され、突起部18の直下領域の膜を容易に除去することができる。これにより、パターン領域の損傷を回避しつつ、所定形状のパターンを形成することが可能となる。
また本実施形態によれば、複数の島部12,12同士が梁14により架設されることにより、複数の島部12が一体化されたマスク10が構成される。これにより、複数のパターンを同時にパターニングすることが可能となり、パターンの形成時間の短縮及び低コスト化を図ることができる。
また本実施形態によれば、マスク10が上述した非磁性不透明材料からなるため、プラズマエッチングを行う場合、プラズマの軌道に影響を与えることはない。従って、設計値に通りのパターンを形成することができる。
次に、上述したマスクを用いて有機EL装置を製造する工程について説明する。
図5(a)〜(f)は、本実施形態の有機EL装置の製造工程の示す断面図である。
図5(a)に示すように、まず、透明材料からなるガラス基板20を用意し、ガラス基板20上に陽極22を形成する。陽極22は、ITO(インジウム錫酸化物)又はIZO(インジウム亜鉛酸化物)を用いてマスク蒸着により形成する。ガラス基板20上に陽極22を形成した後、陽極22を含むガラス基板20表面に酸素プラズマによるアッシングを施して基板表面の洗浄を行う。
図6は、プラズマ処理装置70を模式的に示す断面図である。
図6に示すように、チャンバー40の容器64の上部にはチャンバー40内部にガスを供給するためのガス導入口44が設けられ、容器64の下部にはチャンバー64から外部にガスを排出するためのガス排気口48が設けられている。チャンバー40内部の上方には、ガス導入口44に接続される複数の開口部が形成されたシャワーヘッド46が取り付けられ、ガス導入口44から供給された酸素ガスがチャンバー40内部に照射されるようになっている。また、チャンバー40内部の下方には、電極を兼ね備えた試料台42が設けられ、試料台42上には上記ガラス基板20が載置され、ガラス基板20上にはマスク10が装着される。また、試料台42はチャンバー40外部に設けられるバイアス印加用RF電源に接続されている。このようにして、チャンバー40内部に供給された酸素ガスがプラズマ化され、マスクエッチングが行われる。
本実施の形態によれば、スピンコート法により容易にエリアカラー(単色発光型)の高分子有機EL素子を形成することができるとともに、高価なインクジェット装置を用いる必要がないため低コスト化を図ることができる。また、インクジェット装置により発光層等を成膜する場合と比較して、成膜する膜厚の平坦性が良い。さらに、マスク10の島部12の対向面12aに突起部18を設けるため、発光層にマスクを接触させずに、発光層を所定形状にパターニングすることができる。従って、発光層をキズによる破損を防止することで、歩留り率の高いマスクドライエッチングプロセスを確立することができる。
次に、上述したマスクを用いて製造した有機EL素子を備える有機ELプリンタについて説明する。
図7は、有機ELプリンタの概略構成を模式的に示す図である。
図7に示すように、発光体基板54上には有機EL素子52がライン状に配列されている。有機EL素子52は、上述したように、陽極、正孔注入層、発光層及び陰極を有しており、単色発光光源となっている。発光体基板54の両長辺の下方側には、有機EL素子52と重畳しないように、IC実装基板50が配設されている。IC実装基板50上には、発光体基板54上に形成される有機EL素子52の画素数に対応して複数のドライバIC56が実装されている。また、有機EL素子52とドライバIC56とはワイヤボンディングにより配線58を介して電気的に接続されている。そして、ドライバIC56に所定のデータが供給されると、配線58を介して陽極に電流が供給されるようになっている。これにより、有機EL素子52による発光光が発光体基板54の裏面側(下方)に出射される。発光体基板54の裏面側(下方)には、セルフォック(登録商標)レンズアレイ60(マイクロレンズ)及び感光体ドラム62が配設されている。有機EL素子52からの発光光は、セルフォックレンズアレイ60等の等倍結像レンズアレイからなる光学結像系を通過し、感光体ドラム62上に結像、露光されるようになっている。
例えば、上記実施形態では、島部12と突起部18を合わせた厚さh4と外周フレームとの厚さh3とを異ならせていたが、島部12と突起部18を合わせた厚さh4と外周フレームとの厚さh3とを略等しくすることもできる。
また、上記実施形態では、島部12の対向面12aの一部を加工することにより、島部12の一部として突起部18を形成したが、これに限定されることはない。つまり、島部12の対向面12aの周縁部に、別途、島部12と同一材料又は異なる材料からなる突起部を、例えば接着材を介して島部12の対向面12aに貼り付けることにより突起部18を形成することを可能である。
Claims (9)
- 被成膜基板に成膜された膜を所定パターンに形成するためのエッチング用マスクであって、
少なくとも前記パターンとなるパターン領域の前記膜を覆う保護部と、
前記パターン領域の外周部に対応した位置の前記保護部の前記被成膜基板と対向する対向面に、前記対向面から突出して設けられた突起部と、
を備え、
複数の前記保護部の外周に沿って前記保護部を支持する枠部が設けられ、
前記保護部と前記枠部とが梁により架設され、
前記突起部が、前記枠部の前記被成膜基板と対向する対向面よりも前記被成膜基板に向かって突出して設けられ、
前記梁が弾力性を有することを特徴とするマスク。 - 前記梁に刻みが入れられていることを特徴とする請求項1に記載のマスク。
- 前記突起部が、前記保護部の前記対向面の周縁部を区画するようにして形成されたことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のマスク。
- 前記保護部が複数設けられ、
前記保護部同士が梁により架設されたことを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載のマスク。 - 前記枠部の厚みが、前記保護部と前記突起部とを合わせた厚みよりも薄く形成されたことを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載のマスク。
- 前記梁が前記保護部及び前記枠部のそれぞれの側面に設けられ、
前記梁が前記保護部及び前記枠部のそれぞれの前記対向面から離れた位置に設けられたことを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれか1項に記載のマスク。 - 前記梁が円柱状に形成されたことを特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれか1項に記載のマスク。
- 前記保護部、前記梁、及び前記枠部がアルミニウムの非磁性不透明材料からなることを特徴とする請求項1乃至請求項7のいずれか1項に記載のマスク。
- スピンコート法により高分子有機EL材料を前記被成膜基板上に塗布して膜を成膜し、前記請求項1乃至請求項8のいずれか1項に記載のマスクを用いて、酸素を含むドライエッチングにより前記膜を所定パターンにパターニングして有機EL素子を製造することを特徴とする有機EL素子の製造方法。
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