JP4449846B2 - エレクトロルミネッセンス装置の製造方法 - Google Patents
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Description
Assistants)などの電子機器に使用される表示装置や、デジタル複写機やプリンタなどの画像形成装置における露光用ヘッドとして、有機エレクトロルミネッセンス(EL/Electroluminescence)装置などの発光装置が注目されている。この種の発光装置をカラー用に構成するにあたっては、従来、発光層を構成する材料を画素毎に変えることにより、各画素から各色の光が出射されるように構成されている。
また、本発明は、画素によって厚さの異なる陽極を、比較的に容易にかつ高精度に形成することができるエレクトロルミネッセンス装置、エレクトロルミネッセンス装置の製造方法および電子機器を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明のエレクトロルミネッセンス装置の製造方法は、基板上において、複数色にそれぞれ対応する複数の画素の各々に、光透過性の陽極層、少なくとも発光層を含む機能層、および陰極層が積層された発光素子を備えたエレクトロルミネッセンス装置の製造方法であって、前記陽極層は、少なくとも、前記複数色における第1色(例えば緑)の画素形成領域には第1の厚さ(g)で形成され、前記複数色における第2色(例えば青)の画素形成領域には第2の厚さ(b)で形成されるものであり、前記第1の厚さから前記第2の厚さを引いた厚さ(g−b)の前記陽極層を前記第1色の画素形成領域に形成する第1工程と、前記第2の厚さ(b)の前記陽極層を前記第1色の画素形成領域と前記第2色の画素形成領域とに形成する第2工程とを有することを特徴とする。
本発明は、例えば2色の原色(例えば緑色と青色など)で色を表現するエレクトロルミネッセンス装置において、各色での光共振に最適な光学膜厚の陽極層を比較的容易に実現することができる。
例えば、赤色の画素領域に第1の厚さdgの陽極層を形成し、緑色の画素領域に第2の厚さdbの陽極層を形成することとする。そして、第1工程において、赤色の画素領域にdg−dbの厚さの陽極層を形成する。次いで、第2工程において、赤色の画素領域に第2の厚さdbの陽極層を積層し、同時に、緑色の画素領域に第2の厚さdbの陽極層を形成する。すると、赤色の画素領域では、(dg―db+db)=dgの厚さの陽極層が形成され、緑色の画素領域では、dbの厚さの陽極層が形成されることとなる。
ここで、第1の厚さdgは第2の厚さdbの2倍程度とすることができ、各工程で形成する陽極層の厚さを同程度にすることができる。したがって、本発明によれば、第1工程と第2工程とでエッチング時間を同程度に近づけることができる。そこで、本発明は、フォトリソ工程の回数増大を抑えながら、長時間のエッチングによるサイドエッジの発生などを回避でき、工程管理を容易化することもできる。
上記目的を達成するために、本発明のエレクトロルミネッセンス装置の製造方法は、基板上において、複数色(例えば赤、緑、青)にそれぞれ対応する複数の画素の各々に、光透過性の陽極層、少なくとも発光層を含む機能層、および陰極層が積層された発光素子を備えたエレクトロルミネッセンス装置の製造方法であって、前記陽極層は、前記複数色における第1色(例えば赤)の画素形成領域には第1の厚さで形成され、前記複数色における第2色(例えば緑)の画素形成領域には第2の厚さで形成され、前記複数色における第3色(例えば緑)の画素形成領域には第3の厚さで形成されるものであり、前記第1の厚さから前記第2の厚さを引いた厚さの前記陽極層を前記第1色の画素形成領域に形成する第1工程と、前記第2の厚さから前記第3の厚さを引いた厚さの前記陽極層を前記第1色の画素形成領域と前記第2色の画素形成領域とに形成する第2工程と、前記第3の厚さの前記陽極層を前記第1色の画素形成領域と前記第2色の画素形成領域と前記第3色の画素形成領域とに形成する第3工程とを有することを特徴とする。
本発明は、例えば3原色(赤色、緑色、青色)で色を表現するエレクトロルミネッセンス装置において、各色での光共振に最適な光学膜厚の陽極層を比較的容易に実現することができる。
例えば、赤色の画素領域に第1の厚さdrの陽極層を形成し、緑色の画素領域に第2の厚さdgの陽極層を形成し、青色の画素領域に第3の厚さdbを形成することとする。そして、第1工程において、赤色の画素領域にdr−dgの厚さの陽極層を形成する。次いで、第2工程において、赤色の画素領域にdg−dbの厚さの陽極層を積層し、緑色の画素領域にdg−dbの厚さの陽極層を形成する。次いで、第3工程において、赤色の画素領域に第3の厚さdbの陽極層を積層し、緑色の画素領域に第3層の厚さdbの陽極層を積層し、青色の画素領域に第3層の厚さdbの陽極層を形成する。
すると、赤色の画素領域では、(dr―dg)+(dg−db)+db=drの厚さの陽極層が形成される。緑色の画素領域では、(dg−db)+db=dgの厚さの陽極層が形成される。青色の画素領域では、dbの厚さの陽極層が形成されることとなる。
これらにより、各工程で形成する陽極層の厚さを同程度にすることができる。したがって、本発明によれば、第1から第3工程のそれぞれにおいてエッチング時間を同程度に近づけることができる。そこで、本発明は、フォトリソ工程の回数増大を抑えながら、長時間のエッチングによるサイドエッジの発生などを回避でき、工程管理を容易化することもできる。
また、本発明のエレクトロルミネッセンス装置の製造方法は、前記発光層で発生した光は、前記第2電極側に出射されることを特徴とする。
また、本発明のエレクトロルミネッセンス装置の製造方法は、前記基体と前記第1電極との間に反射層を形成する工程を含み、前記発光層から出射された光は前記反射層で反射して光共振器を形成すること特徴とする。
また、本発明のエレクトロルミネッセンス装置の製造方法は、前記発光素子が、前記陽極層の下層側に下層側反射層を備えた光共振器が形成されたエレクトロルミネッセンス素子であり、前記第1色は赤色であり、前記第2色は緑色であり、前記第3色は青色であり、前記第1工程から第3工程はそれぞれフォトリソグラフィ工程を用いて行われることが好ましい。
本発明によれば、発光層から見て基板とは反対側に光が出射されるトップエミッション型のEL装置の製造方法において、フォトリソ工程の回数増大を抑えながら、長時間のエッチングによるサイドエッジの発生などを回避でき、工程管理を容易化することもできる。
本発明によれば、画素領域ごとに異なる厚さの陽極層を有するエレクトロルミネッセンス装置を低コストで、かつ信頼性の高い製品として提供することができる。ここで、各工程で積層された陽極層同士の界面は、その物性が外面以外の部分の物性と異なることから、特定することができる。
本発明によれば、所謂トップエミッション型のEL装置を低コストで、かつ信頼性の高い製品として提供することができる。
また、本発明のエレクトロルミネッセンス装置は、前記発光素子が、前記陽極層の下層側に下層側反射層を備えた光共振器が形成されたエレクトロルミネッセンス素子であり、前記陽極層と前記下層側反射層との層間には該下層側反射層を覆う光透過性の絶縁保護層が形成されていることが好ましい。
本発明によれば、陽極層の厚さが相違する画素が含まれているため、このような陽極層を形成する際に複数回のエッチング工程を行うことになる。しかし、本発明のエレクトロルミネッセンス装置は、陽極層と下層側反射層との層間に、当該下層側反射層を覆う光透過性の絶縁保護層が形成されているため、下層側反射層を形成した以降、陽極層を形成するのに複数回のエッチング工程を行っても、かかるエッチングによって下層側反射層が劣化することを回避できる。
アルミニウム、アルミニウム合金、銀、銀合金などの金属層は、陽極層形成時のエッチング液、エッチングガス又は剥離液によって劣化し易い。しかし、本発明によれば、絶縁保護層により下層側反射層を覆っているので、上記エッチング液などによって下層側反射層が劣化することを回避できる。また、本発明は、下層側反射層にアルミニウム又は銀などを主成分とする金属を用いることにより、下層側反射層での反射率を高めることができ、光取り出し効率の高いエレクトロルミネッセンス装置を提供することができる。
本発明によれば、下層側反射層と陽極層との間に絶縁保護層を形成すると、この絶縁保護層の光学距離(厚さ×屈折率)が光共振器の光学距離に含まれることとなる。ここで、光共振器に求められる光学距離は画素が対応する色毎に決まっている。そこで、絶縁保護層の屈折率が大であると、陽極層を薄くしなければならず、あまりに薄い陽極層を高精度に形成することは困難であるので、陽極層の厚さ精度が低下する。しかし、本発明では、絶縁保護層の屈折率が小であるため、陽極層を厚くすることができ、厚さについて精度の高い陽極層を簡便に形成することができる。このような観点より、絶縁保護層は、SiN、SiO2又はアクリル系樹脂などが好ましい。
本発明によれば、赤色、緑色および青色を原色とするカラー表示のエレクトロルミネッセンス装置を、低コストで、かつ信頼性の高い製品として提供することができる。
本発明によれば、高品位のカラー画像を表示することができる電子機器を、低コストでかつ信頼性の高い製品として提供することができる。
(EL装置の基本構成)
図1は、本発明の第1実施形態に係る有機EL装置(EL装置)の構成を模式的に示す断面図である。
前記の各画素100には、陽極層12、正孔輸送層13、発光層14、電子輸送層15、陰極層16からなる有機EL素子10が各々形成されるとともに、後述する反射層19及び絶縁保護層18が形成されており、該有機EL素子10、反射層19及び絶縁保護層18から一単位としての画素が構成されている。
画素100(B)<画素100(G)<画素100(R)
である。例えば、陽極層12の厚さは、各画素100(R)、(G)、(B)で以下の値
画素100(B)の陽極層12の厚さ=30nm
画素100(G)の陽極層12の厚さ=65nm
画素100(R)の陽極層12の厚さ=95nm
に設定されている。従って、各画素100(R)、(G)、(B)における光共振器40の光学長(光学距離)は、各画素100(R)、(G)、(B)で相違している。言い換えれば、陽極層12の厚さは、光共振器の光学長が、各画素100(R)、(G)、(B)から所定の色光が出射されるように調整されている。また、例えば、陽極層12をなすITOの屈折率は1.95とする。
また、本実施形態では、反射層19と陽極層12との層間に、反射層19の表面および側面を覆うように光透過性の絶縁保護膜18が形成されている。このような絶縁保護膜18としては、例えば、厚さが約50nm、屈折率が1.8のシリコン窒化膜(SiN)が挙げられる。
このような構成の有機EL装置1を製造するには、まず、基板11の表面に光反射性を備えた金属膜(アルミニウム、アルミニウム合金、銀、または銀合金)をスパッタ法又は真空蒸着法などにより形成した後、フォトリソグラフィ技術を用いてパターニングし、反射層19を形成する。
次に、陽極層12の形成方法について具体的に説明する。
図2は、図1に示す有機EL装置1の陽極層12の形成方法を示す模式断面図である。図3は、陽極層12の形成方法の具体例を示す模式断面図である。
先ず、上記製造方法で述べたようにして、基板11の表面に反射層19を形成する。次いで、反射層19の露出全体を覆うように絶縁保護膜18を形成する。その後、絶縁保護膜18の上層に、図2および図3に示すような厚みが画素ごとに異なる陽極層12の形成工程を行う。
そして、図3(a)に示す第1回目のフォトリソ工程(第1工程)において、画素100(R)の形成領域Rに概ね膜厚(dr−dg=約30nm)のITO膜121を形成する。
次いで、図3(b)に示す第2回目のフォトリソ工程(第2工程)において、画素100(R)の形成領域Rと画素100(G)の形成領域Gとに、概ね膜厚(dg−db=約35nm)のITO膜122を形成する。
次いで、図3(c)に示す第3回目のフォトリソ工程(第3工程)において、画素100(R)の形成領域Rと画素100(G)の形成領域Gと画素100(B)の形成領域Bとに、概ね膜厚(db:約30nm)のITO膜123を形成する。
(第1工程)
上記SiN層の上層に、膜厚30nmのITOをスパッタ法で成膜する。次いで、レジスト塗布、レジストプリキュア、マスク露光、レジスト現像をすることにより、画素100(R)の画素領域Rのみにレジストがパターニングされた状態にする。次いで、レジストキュア、ITOエッチング、レジスト剥離をすることにより、画素100(R)の画素領域Rのみに膜厚30nmのITO121がパターニングされた状態とする(図3(a)の状態)。
膜厚35nmのITOをスパッタ法で成膜する。次いで、レジスト塗布、レジストプリキュア、マスク露光、レジスト現像をすることにより、画素100(R)の画素領域Rと画素100(G)の画素領域Gのみにレジストがパターニングされた状態にする。次いで、レジストキュア、ITOエッチング、レジスト剥離をすることにより、画素100(R)の画素領域Rと画素100(G)の画素領域Gのみに膜厚35nmのITO122がパターニングされた状態とする(図3(b)の状態)。すなわち、画素領域Rでは30nm+35nm=65nmのITOが形成されたこととなり、画素領域Gでは35nmのITOが形成されたこととなる。
膜厚30nmのITOをスパッタ法で成膜する。次いで、レジスト塗布、レジストプリキュア、マスク露光、レジスト現像をすることにより、画素100(R)の画素領域Rと画素100(G)の画素領域Gと画素100(B)の画素領域Bとにレジストがパターニングされた状態にする。次いで、レジストキュア、ITOエッチング、レジスト剥離をすることにより、画素100(R)の画素領域Rと画素100(G)の画素領域Gと画素100(B)の画素領域Bとに膜厚30nmのITO123がパターニングされた状態とする(図3(c)の状態)。すなわち、画素領域Rでは30nm+35nm+30nm=95nmのITOが形成されたこととなり、画素領域Gでは35nm+30nm=65nmのITOが形成されたこととなり、画素領域Bでは30nmのITOが形成されたこととなる。これらにより、陽極層12の形成が完了する。
これらにより本実施形態によれば、3回のフォトリソ工程で、赤色、緑色、青色の各画素について光共振に最適な光学膜厚を比較的容易に実現することができる。本実施形態にような製造方法及びITO積層構造を用いないで、各色の画素ごとに異なる膜厚のITO電極(陽極層12)を形成するには、3回のフォトリソ工程では不可能である。また、本実施形態では、最も厚い赤色の画素領域Rの陽極層12を3つの工程に分割して形成しているので、各工程(第1から第3工程)のエッチング時間を概ね近い時間とすることができ、工程管理を容易化することができる。また、1回の工程で形成する陽極層12の膜厚を大きくした場合、エッチング時間の長時間化などによりサイドエッジが生じ易くなる。本実施形態によれば、第1工程及び第2工程においてエッチング深さを等分割することができ、サイドエッジの発生を回避することができる。
ところが本実施形態では、絶縁保護膜18は、シリコン窒化膜(SiN)から構成されており、その屈折率は、1.8と小であるため、陽極層12を厚くすることができ、陽極層12が厚ければ、厚さの精度を高くできるなどの利点がある。
図4は、本発明の第2実施形態に係る有機EL装置(EL装置)の構成を模式的に示す断面図である。
画素100(B)<画素100(G)<画素100(R)
である。例えば、陽極層12の厚さは、各画素100(R)、(G)、(B)で以下の値
画素100(B)の陽極層12の厚さ=40nm
画素100(G)の陽極層12の厚さ=70nm
画素100(R)の陽極層12の厚さ=110nm
に設定されている。すなわち、陽極層12の厚さは、光共振器の光学長が、各画素100(R)、(G)、(B)から所定の色光が出射されるように調整されている。また、陽極層12は、屈折率が1.95のITOで構成されているものとする。
上記実施形態では、基板11側とは反対側に向けて表示光を出射するトップエミッション型を例に説明したが、基板側に向けて表示光を出射するボトムエミッション型に本発明を適用してもよい。すなわち、ボトムエミッション型の場合には、陽極層の下層側に半透過反射性の下層側反射層を形成することになるが、陽極層と半透過反射性の下層側反射層との層間に絶縁保護膜を形成しておけば、陽極層をエッチング形成する際、下層側反射層が劣化することを防止できる。
本発明を適用した有機EL装置1は、パッシブマトリクス型表示装置あるいはアクティブマトリクス型表示装置として用いることができる。これらの表示装置のうち、アクティブマトリクス型表示装置は、図5に示す電気的構成とすることができる。
本発明を適用した発光装置(EL装置)は、携帯電話機、パーソナルコンピュータ又はPDAなど、様々な電子機器において表示装置として用いることができる。また、本発明を適用した発光装置は、デジタル複写機又はプリンタなどの画像形成装置における露光用ヘッドとして用いることもできる。
Claims (8)
- 基板上に複数の第1電極を形成する工程と、
前記複数の第1電極上に発光層を形成する工程と、
前記発光層上に第2電極を形成する工程と、を有するエレクトロルミネッセンス装置の製造方法であって、
複数の前記第1電極はそれぞれ、第1の領域に第1の厚さ、前記第2の領域に前記第1の厚さとは異なる第2の厚さで形成され、
前記複数の第1電極を形成する工程は、
前記基板上に前記第1の厚さから前記第2の厚さを引いた厚さの第1の導電膜を形成する第1工程と、
前記第1の導電膜上に第1のレジストマスクを形成する第2工程と、
前記第1のレジストマスクを用いて前記第1の導電膜をパターニングする第3工程と、
前記第3工程の後、前記基板および前記第1の導電膜上に前記第2の厚さの第2の導電膜を形成する第4工程と、
前記第2の導電膜上に第2のレジストマスクを形成する第5工程と、
前記第2のレジストマスクを用いて前記第2の導電膜をパターニングする第6工程と、を含み、
前記第2工程において、前記第1のレジストマスクを前記第1の領域に形成し、
前記第5工程において、前記第2のレジストマスクを前記第1の領域と、前記第1の領域とは異なる第2の領域と、に形成して、前記複数の第1電極を構成する導電膜を形成することを特徴とするエレクトロルミネッセンス装置の製造方法。 - 請求項1に記載のエレクトロルミネッセンス装置の製造方法であって、
複数の前記第1電極はそれぞれ、前記第1の領域に第1の厚さ、前記第2の領域に前記第1の厚さとは異なる第2の厚さ、前記第3の領域は前記第1の厚さおよび前記第2の厚さとは異なる第3の厚さで形成され、
前記複数の第1電極を形成する工程は、
前記基板上に前記第1の厚さから前記第2の厚さを引いた厚さの第1の導電膜を形成する第1工程と、
前記第1の導電膜上に第1のレジストマスクを形成する第2工程と、
前記第1のレジストマスクを用いて前記第1の導電膜をパターニングする第3工程と、
前記第3工程の後、前記基板および前記第1の導電膜上に前記第2の厚さから前記第3の厚さを引いた厚さの第2の導電膜を形成する第4工程と、
前記第2の導電膜上に第2のレジストマスクを形成する第5工程と、
前記第2のレジストマスクを用いて前記第2の導電膜をパターニングする第6工程と、
前記第6工程の後、前記基板および前記第2の導電膜上に前記第3の厚さの第3の導電膜を形成する第7工程と、
前記第3の導電膜上に第3のレジストマスクを形成する第8工程と、
前記第3のレジストマスクを用いて前記第3の導電膜をパターニングする第9工程と、を含み、
前記第2工程において、前記第1のレジストマスクを前記第1の領域に形成し、
前記第5工程において、前記第2のレジストマスクを前記第1の領域と、前記第1の領域とは異なる第2の領域と、に形成し、
前記第8工程において、前記第3のレジストマスクを前記第1の領域、前記第2の領域、および前記第1の領域と前記第2の領域とは異なる第3の領域に形成して、前記複数の第1電極を構成する導電膜を形成することを特徴とするエレクトロルミネッセンス装置の製造方法。 - 前記複数の第1電極、前記発光層、および前記第2電極を備えた複数の発光素子は、赤色に発光する赤色発光素子、緑色に発光する緑色発光素子、および青色に発光する青色発光素子を有し、
前記第1の領域は、前記赤色発光素子形成領域であり、
前記第2の領域は、前記緑色発光素子形成領域であり、
前記第3の領域は、前記青色発光素子形成領域であることを特徴とする請求項2に記載のエレクトロルミネッセンス装置の製造方法。 - 前記発光層で発生した光は、前記第2電極側に出射されることを特徴とする請求項1乃至3に記載のエレクトロルミネッセンス装置の製造方法。
- 前記基体と前記第1電極との間に反射層を形成する工程を含み、
前記発光層から出射された光は前記反射層で反射して光共振器を形成すること特徴とする請求項4に記載のエレクトロルミネッセンス装置の製造方法。 - 前記第1電極と前記反射層との間に絶縁保護層を形成する工程を含み、
前記絶縁保護層は、光透過性であり、かつ前記複数の第1電極の下層に共通して等しい厚さで形成されていることを特徴とする請求項5に記載のエレクトロルミネッセンス装置の製造方法。 - 前記反射層は、アルミニウム、アルミニウム合金、銀、および銀合金のうちのいずれかからなることを特徴とする請求項5または6に記載のエレクトロルミネッセンス装置の製造方法。
- 前記絶縁保護層の屈折率は、前記複数の第1電極の屈折率よりも小さいことを特徴とする請求項6に記載のエレクトロルミネッセンス装置の製造方法。
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