JP4736014B2 - 発光素子およびその製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は発光素子およびその製造方法に関する。
発光素子、特に電界型発光素子であるエレクトロルミネッセント素子（以下、「ＥＬ素子」と適宜いう）は、低印可電圧で高輝度の発光が可能であり、また高耐久性、高寿命性を有することから、ディスプレイ表示等に利用されている。
発光素子の製造にあっては、一種または複数の発光材料をパターニングにして発光層を形成することが必要である。発光材料を用いて発光層をパターン形成する方法としては、真空蒸着法またはインクジェット印刷方法、フォトリソグラフィー法等が提案されている。
フォトリソグラフィー法は、高精度のアライメント機構を備えた真空装置を必要とする蒸着法、パターニングに必要不可欠な隔壁、基材の前処理、インクジェット記録層等を必要とするインクジェット方法と比較して、これらの処理および設備が不要であり、比較的容易かつ安価に発光層を形成することができるものである。とりわけ、フォトリソグラフィー法は、蒸着法またはインクジェット方法と比較して、発光層の発光効率および光の取り出し効率を高めることができ、また高精細なパターン形成を実現することができるものとして注目されている。
従来のフォトリソグラフィー法による複数の発光層（例えばＲＧＢ混色発光層）を形成する方法の一態様としては、例えば特開２００２−１７０６７３号（特許文献１）で提案されている。その内容を図１に用いて説明する。図１は従来のフォトリソグラフィー法による複数の発光層を形成する方法の工程図を示すものであり、工程（ａ）から始まり工程（ｎ）で終了するものである。
基板上に発光層用塗工液を塗布し（図１（ａ））、その上にフォトレジスト層を積層する（図１（ｂ））。次に、第１発光層を形成する部分のみをフォトマスクでマスキングし、これら以外の部分を紫外線で露光する（図１（ｃ））。これを、フォトレジスト現像液によって現像し、洗浄することにより、露光部のフォトレジスト層が除去される（図１（ｄ））。さらにフォトレジスト層が積層されていない塗工層をエッチング等により除去し、フォトレジスト層が積層した発光層が得られる（図１（ｅ））。以上の工程をさらに２回繰り返すことにより（図１（ｆ）〜（ｍ））、３種類の発光層（ＲＧＢ混色発光層）のパターニングを行うことができる。最後に、フォトレジスト剥離液によって各フォトレジスト層を剥離処理し、３種類の発光層が形成される（図１（ｎ））。
図１において、工程（ｆ）と工程（ｊ）とは発光層用塗工液の塗布とその上にフォトレジスト層を形成することを示すものである。また、工程（ｇ）〜（ｉ）と工程（ｋ）〜（ｍ）は、それぞれ第２発光層、第３発光層をパターニングする工程であり、これらは工程（ｃ）〜（ｅ）と同様である。
基板上に発光層用塗工液を塗布し（図１（ａ））、その上にフォトレジスト層を積層する（図１（ｂ））。次に、第１発光層を形成する部分のみをフォトマスクでマスキングし、これら以外の部分を紫外線で露光する（図１（ｃ））。これを、フォトレジスト現像液によって現像し、洗浄することにより、露光部のフォトレジスト層が除去される（図１（ｄ））。さらにフォトレジスト層が積層されていない塗工層をエッチング等により除去し、フォトレジスト層が積層した発光層が得られる（図１（ｅ））。以上の工程をさらに２回繰り返すことにより（図１（ｆ）〜（ｍ））、３種類の発光層（ＲＧＢ混色発光層）のパターニングを行うことができる。最後に、フォトレジスト剥離液によって各フォトレジスト層を剥離処理し、３種類の発光層が形成される（図１（ｎ））。
図１において、工程（ｆ）と工程（ｊ）とは発光層用塗工液の塗布とその上にフォトレジスト層を形成することを示すものである。また、工程（ｇ）〜（ｉ）と工程（ｋ）〜（ｍ）は、それぞれ第２発光層、第３発光層をパターニングする工程であり、これらは工程（ｃ）〜（ｅ）と同様である。
しかしながら、上記した従来のフォトリソグラフィー法では、複数の発光層を形成する際に、例えば図１に示す通り、第１発光層の形成後（図１（ｅ））に、第２発光層を形成する光層用塗工液を塗布すると（図１（ｆ））、第１発光層の露出部分が、この発光層用塗工液に溶出し、その結果、混色または画素細りが生じることが若干見受けられた。
従って、混色または画像細りを改善し、複数の発光層を迅速かつ安価に形成するフォトリソグラフィー法の開発が切望されているといえる。
発明者等は、今般、フォトリソグラフィー法を用いて複数の発光層を形成する際に、第１発光層の露出部分を第２発光層用塗工液に対して不溶化処理することにより、第１発光層が第２発光層と混色せず、また第１発光層自体の溶損を有効に防止した、複数の発光層を備えてなる発光素子を得ることができるとの知見を得た。
本発明はかかる知見によるものである。従って、本発明は、複数の発光層を形成する際に、第１発光層と第２発光層との混色と発光層自体の溶損とを有効に抑制した発光素子およびその製造方法を提供することをその目的とするものである。
本発明の第１の態様
従って、本発明の第１の態様によれば、フォトリソグラフィー法を用いて複数の発光層を形成してなる発光素子の製造方法が提案することができ、その製造方法は、
基材の表面に第１電極を形成し、
前記第１電極の上に第１発光層を形成し、
前記第１発光層の露出部分を第２発光層を形成する発光層用塗工液に対して不溶化する処理をし、
前記第１電極の上に前記第２発光層を形成し、
これらを複数回繰り返すことにより前記第１電極の上に複数の発光層を形成し、
前記複数の発光層の上に第２電極を形成することを含んでなるものである。
本発明の第２の態様
本発明の第２の態様によれば、フォトリソグラフィー法を用いて複数の発光層を形成してなる発光素子の製造方法を提供することができ、その製造方法は、
基材の表面に第１電極を形成し、
前記第１電極の上に第１発光層用塗工液を塗布して塗布層を形成し、
前記塗布層の上にフォトレジスト塗工液を塗布してフォトレジスト層を形成し、
前記フォトレジスト層をパターン露光し現像することにより、第１発光層が形成される部分に前記フォトレジスト層が残存するようにパターニングし、
前記塗布層の上に前記フォトレジスト層が残存した部分以外の前記塗布層部分を除去し、前記フォトレジスト層が残存した第１発光層を形成し、
前記第１発光層の露出部分を第２発光層を形成する発光層用塗工液に対して不溶化する処理をし、
前記第１電極の上に前記第２発光層を前記第１発光層と同様にして形成し、
これらを複数回繰り返すことにより前記第１電極の上に複数の発光層を形成し、
各発光層の上に残存した各フォトレジスト層を除去し、
前記複数の発光層の表面に第２電極を形成することを含んでなるものである。
本発明の第３の態様
本発明の第３の態様によれば、フォトリソグラフィー法を用いて複数の発光層を形成してなる発光素子の製造方法を提供することができ、その製造方法は、
基材の表面に第１電極を形成し、
前記第１電極の上に第１発光層用塗工液を塗布して塗布層を形成し、
前記塗布層の上にフォトレジスト塗工液を塗布してフォトレジスト層を形成し、
前記フォトレジスト層をパターン露光し現像することにより、第１発光層が形成される部分に前記フォトレジスト層が残存するようにパターニングし、
前記塗布層の上に前記フォトレジスト層が残存した部分以外の前記塗布層部分を除去し、前記フォトレジスト層が残存した第１発光層を形成し、
前記残存したフォトレジスト層を除去して前記第１発光層を形成し、
前記第１発光層の露出部分を第２発光層を形成する発光層用塗工液に対して不溶化する処理をし、
前記第１電極の上に前記第２発光層を前記第１発光層と同様にして形成し、
これらを複数回繰り返すことにより前記第１電極の上に複数の発光層を形成し、
前記複数の発光層の表面に第２電極を形成することを含んでなるものである。
本発明はかかる知見によるものである。従って、本発明は、複数の発光層を形成する際に、第１発光層と第２発光層との混色と発光層自体の溶損とを有効に抑制した発光素子およびその製造方法を提供することをその目的とするものである。
本発明の第１の態様
従って、本発明の第１の態様によれば、フォトリソグラフィー法を用いて複数の発光層を形成してなる発光素子の製造方法が提案することができ、その製造方法は、
基材の表面に第１電極を形成し、
前記第１電極の上に第１発光層を形成し、
前記第１発光層の露出部分を第２発光層を形成する発光層用塗工液に対して不溶化する処理をし、
前記第１電極の上に前記第２発光層を形成し、
これらを複数回繰り返すことにより前記第１電極の上に複数の発光層を形成し、
前記複数の発光層の上に第２電極を形成することを含んでなるものである。
本発明の第２の態様
本発明の第２の態様によれば、フォトリソグラフィー法を用いて複数の発光層を形成してなる発光素子の製造方法を提供することができ、その製造方法は、
基材の表面に第１電極を形成し、
前記第１電極の上に第１発光層用塗工液を塗布して塗布層を形成し、
前記塗布層の上にフォトレジスト塗工液を塗布してフォトレジスト層を形成し、
前記フォトレジスト層をパターン露光し現像することにより、第１発光層が形成される部分に前記フォトレジスト層が残存するようにパターニングし、
前記塗布層の上に前記フォトレジスト層が残存した部分以外の前記塗布層部分を除去し、前記フォトレジスト層が残存した第１発光層を形成し、
前記第１発光層の露出部分を第２発光層を形成する発光層用塗工液に対して不溶化する処理をし、
前記第１電極の上に前記第２発光層を前記第１発光層と同様にして形成し、
これらを複数回繰り返すことにより前記第１電極の上に複数の発光層を形成し、
各発光層の上に残存した各フォトレジスト層を除去し、
前記複数の発光層の表面に第２電極を形成することを含んでなるものである。
本発明の第３の態様
本発明の第３の態様によれば、フォトリソグラフィー法を用いて複数の発光層を形成してなる発光素子の製造方法を提供することができ、その製造方法は、
基材の表面に第１電極を形成し、
前記第１電極の上に第１発光層用塗工液を塗布して塗布層を形成し、
前記塗布層の上にフォトレジスト塗工液を塗布してフォトレジスト層を形成し、
前記フォトレジスト層をパターン露光し現像することにより、第１発光層が形成される部分に前記フォトレジスト層が残存するようにパターニングし、
前記塗布層の上に前記フォトレジスト層が残存した部分以外の前記塗布層部分を除去し、前記フォトレジスト層が残存した第１発光層を形成し、
前記残存したフォトレジスト層を除去して前記第１発光層を形成し、
前記第１発光層の露出部分を第２発光層を形成する発光層用塗工液に対して不溶化する処理をし、
前記第１電極の上に前記第２発光層を前記第１発光層と同様にして形成し、
これらを複数回繰り返すことにより前記第１電極の上に複数の発光層を形成し、
前記複数の発光層の表面に第２電極を形成することを含んでなるものである。
本発明の第１の態様
本発明の第１の態様によれば、フォトリソグラフィー法を用いて複数の発光層を形成する際に、第１電極の上に第１発光層を形成し、前記第１発光層の露出部分を第２発光層を形成する発光層用塗工液に対して不溶化する処理をし、第１電極の上に前記第２発光層を形成し、これらを複数繰り返すことにより前記第１電極の上に複数の発光層を形成し、前記複数の発光層の上に第２電極を形成することを含んでなるものである。
本発明の第１の態様によれば、フォトリソグラフィー法を用いて複数の発光層を形成する際に、第１電極の上に第１発光層を形成し、前記第１発光層の露出部分を第２発光層を形成する発光層用塗工液に対して不溶化する処理をし、第１電極の上に前記第２発光層を形成し、これらを複数繰り返すことにより前記第１電極の上に複数の発光層を形成し、前記複数の発光層の上に第２電極を形成することを含んでなるものである。
不溶化処理
本発明にあって、各発光層の露出部分を不溶化する処理は、第１発光層が第２発光層用塗工液に不溶化できるものであればいずれの方法を採用することができ、好ましくはプラズマ処理により行うことが好ましい。このプラズマ処理はフッ化物を含むガスを用いて行うものが好ましい。フッ素化ガスの具体例としては、フルオロカーボン（好ましくは四フッ化メタン）、六フッ化硫黄等が挙げられる。
本発明にあって、各発光層の露出部分を不溶化する処理は、第１発光層が第２発光層用塗工液に不溶化できるものであればいずれの方法を採用することができ、好ましくはプラズマ処理により行うことが好ましい。このプラズマ処理はフッ化物を含むガスを用いて行うものが好ましい。フッ素化ガスの具体例としては、フルオロカーボン（好ましくは四フッ化メタン）、六フッ化硫黄等が挙げられる。
プラズマ処理は、通常のプラズマ発生処理装置またはドライエッチング装置を用いて行うことができる。フッ素化ガスを用いたプラズマ処理により、基板上の有機物とフッ素系ガスが化学反応を起こし、表面にはフッ素化膜が生成する。
プラズマ処理を行う際は、反応ガス（例えば、四フッ化メタン）の種類と流量、真空チャンバー内の圧力、処理時間を最適化して実施する。例えば、真空チャンバー内にサンプルを設置した後、チャンバー内圧を５０ミリトール、フルオロカーボンガス（例えば、四フッ化メタン）の流量を１００ｓｃｃｍとして安定させる。その後、５００Wのパワーにて、１０分間処理を行い、不溶化処理は完了する。この際、真空チャンバーを必要としない大気圧プラズマ装置を用いることが好ましい。大気圧プラズマを用いることで、真空装置を必要とすることなく、大気圧下で処理することができ、処理時間の短縮、およびコストの低減が可能となる。
プラズマ処理を行う際は、反応ガス（例えば、四フッ化メタン）の種類と流量、真空チャンバー内の圧力、処理時間を最適化して実施する。例えば、真空チャンバー内にサンプルを設置した後、チャンバー内圧を５０ミリトール、フルオロカーボンガス（例えば、四フッ化メタン）の流量を１００ｓｃｃｍとして安定させる。その後、５００Wのパワーにて、１０分間処理を行い、不溶化処理は完了する。この際、真空チャンバーを必要としない大気圧プラズマ装置を用いることが好ましい。大気圧プラズマを用いることで、真空装置を必要とすることなく、大気圧下で処理することができ、処理時間の短縮、およびコストの低減が可能となる。
本発明の好ましい態様によれば、前記フッ化物を用いたプラズマ処理により、発光層の表面がＣＦ基、ＣＦ２基、ＣＦ３基、ＣＨＦ基、ＣＨＦ２基、ＣＨ２Ｆ基、およびＣＣ結合基からなる群から選択される一又は二以上の基、好ましくはＣＦ２基、ＣＦ３基、およびＣＨＦ基からなる群から選択される一又は二以上の基が導入されることにより、各発光層の露出部分が不溶化されてなるものが好ましい。
本発明にあって、各フォトレジスト層は、各発光層用塗工液に不溶なものとして形成されることが好ましい。フォトレジスト層の不溶化は、発光層の上に形成されたフォトレジスト層自体を不溶化処理することにより行って良く、この不溶化処理は上記した発光層の不溶化処理と同様であってよい。また、各フォトレスト層を形成するフォトレジスト用塗工液を各発光層用塗工液に不溶なものとして組成することであってもよい。
除去（エッチング）
本発明にあっては、各発光層または各バッファー層の不要な塗工層を除去する。この除去方法の一例としては、いわゆるエッチングと呼ばれるものが挙げられる。エッチングの具体例としては、溶剤などを用いる湿式法とそれを用いない乾式法（ドライエッチング法）とが挙げられ、好ましくは異方性を特徴とするドライエッチング法が好ましい。ドライエッチング法の中でも反応性イオンエッチング法が好ましくは挙げられる。
本発明にあっては、各発光層または各バッファー層の不要な塗工層を除去する。この除去方法の一例としては、いわゆるエッチングと呼ばれるものが挙げられる。エッチングの具体例としては、溶剤などを用いる湿式法とそれを用いない乾式法（ドライエッチング法）とが挙げられ、好ましくは異方性を特徴とするドライエッチング法が好ましい。ドライエッチング法の中でも反応性イオンエッチング法が好ましくは挙げられる。
反応性イオンエッチング法は、有機材料を化学的に反応させて分子量の小さい化合物として気化または蒸発させることにより基板上から不要な塗工層を除去するものであり、エッチング精度が高くかつ短時間での加工が可能との利点を有するものである。
本発明にあって、ドライエッチング処理は酸素気体または酸素原子をを含む気体を用いることが好ましい。これら気体を用いることで、発光層を酸化反応させて分解除去するが可能であり、また基板上から不要物質を除去することができる点で有効である。また、このドライエッチング処理によれば、ＩＴＯなどの酸化物透明導電膜をエッチングすることがないため、その電極特性を損なうことなく、電極表面を浄化することができる点においても効果的である。
ドライエッチング処理は、好ましくは大気圧プラズマを用いて行うことが好ましい。大気圧プラズマは、通常真空装置が必要であるドライエッチングを大気圧下で行うことができることから、処理時間の短縮および費用の削減が可能となる。この場合、エッチングはプラズマ化した大気中の酸素によって発光層の発光材料を酸化分解することを利用することができるが、ガスの置換および循環によって反応雰囲気のガス組成を任意に調整して利用してもよい。
発光素子
本発明による製造方法によれば、下記の構成からなる発光素子が製造される。
１．基材
基材は、第一電極の下面として使用されるものである。基材はそれ自体が透明性を有するものが好ましい。基材の具体例としては、石英、ガラス、シリコンウェハ、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）が形成されたガラス、またはポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）等の高分子基材が挙げられる。特に、石英、ガラス、シリコンウェハ、またはポリイミド（ＰＩ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）等の高分子基材が好ましくは挙げられる。基材の厚みは約０．１〜２．０ｍｍ程度である。
本発明による製造方法によれば、下記の構成からなる発光素子が製造される。
１．基材
基材は、第一電極の下面として使用されるものである。基材はそれ自体が透明性を有するものが好ましい。基材の具体例としては、石英、ガラス、シリコンウェハ、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）が形成されたガラス、またはポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）等の高分子基材が挙げられる。特に、石英、ガラス、シリコンウェハ、またはポリイミド（ＰＩ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）等の高分子基材が好ましくは挙げられる。基材の厚みは約０．１〜２．０ｍｍ程度である。
２．第一電極
第一電極の材料は、金属材料、有機材料、無機材料またはこれらの複合材料であってよいが、好ましくは金属材料である。金属材料の具体例としては、クロム、ニッケル、タングステン、マンガン、インジウム、スズ、亜鉛、アルミニウム、金、銀、タンタル、白金、パラジウム、モリブデン、ニオブ、これらの二種以上の組合せ、これらを主成分とする合金、またはこれらの組合せを挙げることができる。好ましくは、クロム、ニッケル、タングステン、マンガン、インジウム、スズ、および亜鉛から群から選択されるものが好ましい。
第一電極の材料は、金属材料、有機材料、無機材料またはこれらの複合材料であってよいが、好ましくは金属材料である。金属材料の具体例としては、クロム、ニッケル、タングステン、マンガン、インジウム、スズ、亜鉛、アルミニウム、金、銀、タンタル、白金、パラジウム、モリブデン、ニオブ、これらの二種以上の組合せ、これらを主成分とする合金、またはこれらの組合せを挙げることができる。好ましくは、クロム、ニッケル、タングステン、マンガン、インジウム、スズ、および亜鉛から群から選択されるものが好ましい。
本発明の好ましい態様によれば、金属層は、一種以上の合金と、一種以上の金属または合金との積層体により構成されてなるものが好ましい。合金は、特に耐熱性、耐食性に優れたものが好ましく、このような例としては、Ｃｒ系（Ｃｒ−Ａｌ−Ｍｎ−Ｓｉ、Ｃｒ−Ｍｎ−Ｃ−Ｓｉ等）、Ｎｉ−Ｃｒ系（Ｃｒ−Ｎｉ−Ｃ−Ｍｎ、Ｃｒ−Ｎｉ−Ｍｎ−Ｓｉ、Ｃｒ−Ｎｉ−Ｍｏ−Ｍｎ、Ｃｒ−Ｎｉ−Ｔｉ−Ｍｎ、Ｃｒ−Ｎｉ−Ｔａ−Ｍｎ、Ｃｒ−Ｎｉ−Ｃｕ−Ｃ等）が挙げられる。また、ニッケル、チタン、タンタル、ジルコニウムを含む合金としては、Ｔｉ系（Ｔｉ−Ａｌ−Ｓｎ、Ｔｉ−Ｍｎ、Ｔｉ−Ａｌ−Ｖ等）、Ｚｒ−Ｎｉ系（Ｚｒ−Ｓｎ−Ｆｅ、Ｚｒ−Ｓｎ−Ｆｅ−Ｃｒ、Ｎｉ−Ｃｒ−Ｆｅ−Ｔｉ、Ｎｉ−Ｃｒ−Ｍｏ−Ｆｅ、Ｎｉ−Ｃｕ−Ｆｅ、Ｎｉ−Ｃｒ−Ｆｅ、Ｎｉ−Ｍｎ−Ａｌ−Ｓｉ等）が挙げられる。さらに、アモルファス金属合金も好ましくは利用することができ、その具体例としては、金属−半金属（金属：Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｎｂ等、半金属はＰ、Ｂ、Ｓｉ等）型、金属−金属（Ｆｅ−Ｚｒ、Ｌａ−Ｃｕ、Ｕ−Ｃｏ、Ｃａ−Ａｌ等）型の非晶質が挙げられる。
基材に第一電極として金属層を成膜する方法としては、スパッタリング法、真空加熱蒸着法、ＥＢ蒸着、イオンプレーティング等を挙げることができる。
基材に第一電極として金属層を成膜する方法としては、スパッタリング法、真空加熱蒸着法、ＥＢ蒸着、イオンプレーティング等を挙げることができる。
３．発光層
発光層を形成する発光材料としては、無機発光材料または有機発光材料のいずれであってもよい。本発明にあっては、必要に応じてドーパントを添加することができる。ドーパントは発光層中に発光効率の向上や発光波長を変化させる等の目的で発光層中に添加されるものである。発光層の層厚は２〜２００ｎｍであってよい。
発光層を形成する発光材料としては、無機発光材料または有機発光材料のいずれであってもよい。本発明にあっては、必要に応じてドーパントを添加することができる。ドーパントは発光層中に発光効率の向上や発光波長を変化させる等の目的で発光層中に添加されるものである。発光層の層厚は２〜２００ｎｍであってよい。
無機発光材料
色素系材料の具体例としては、硫化亜鉛系蛍光体（例えば、ＺｎＳ：Ｍｎ、ＺｎＳ：Ｔｂ、Ｚｎ−Ｍｇ−Ｓ：Ｍｎが挙げられる）、硫化ストロンチウム系（例えば、ＳｒＳ：Ｃｅが挙げられる）、硫化カルシウム系（例えば、ＣａＳ：Ｅｕが挙げられる）、硫化バリウム系（例えば、Ｂａ−Ａｌ−Ｓ：Ｅｕが挙げられる。なお、例示した無機発光材料の「：（コロン」）の後に表示された金属はドーパントを意味する。
色素系材料の具体例としては、硫化亜鉛系蛍光体（例えば、ＺｎＳ：Ｍｎ、ＺｎＳ：Ｔｂ、Ｚｎ−Ｍｇ−Ｓ：Ｍｎが挙げられる）、硫化ストロンチウム系（例えば、ＳｒＳ：Ｃｅが挙げられる）、硫化カルシウム系（例えば、ＣａＳ：Ｅｕが挙げられる）、硫化バリウム系（例えば、Ｂａ−Ａｌ−Ｓ：Ｅｕが挙げられる。なお、例示した無機発光材料の「：（コロン」）の後に表示された金属はドーパントを意味する。
有機発光材料
有機発光材料しては、蛍光またはリン光を発光する有機化合物（低分子化合物または高分子化合物）が挙げられ、具体的には下記の材料が挙げられる。
１）色素系材料
色素系材料の具体例としては、シクロペンダミン誘導体、テトラフェニルブタジエン誘導体化合物、トリフェニルアミン誘導体、オキサジアゾール誘導体、ピラゾロキノリン誘導体、ジスチリルベンゼン誘導体、ジスチリルアリーレン誘導体、ピロール誘導体、チオフェン環化合物、ピリジン環化合物、ペリノン誘導体、ペリレン誘導体、オリゴチオフェン誘導体、トリフマニルアミン誘導体、オキサジアゾールダイマー、ピラゾリンダイマーなどが挙げられる。
有機発光材料しては、蛍光またはリン光を発光する有機化合物（低分子化合物または高分子化合物）が挙げられ、具体的には下記の材料が挙げられる。
１）色素系材料
色素系材料の具体例としては、シクロペンダミン誘導体、テトラフェニルブタジエン誘導体化合物、トリフェニルアミン誘導体、オキサジアゾール誘導体、ピラゾロキノリン誘導体、ジスチリルベンゼン誘導体、ジスチリルアリーレン誘導体、ピロール誘導体、チオフェン環化合物、ピリジン環化合物、ペリノン誘導体、ペリレン誘導体、オリゴチオフェン誘導体、トリフマニルアミン誘導体、オキサジアゾールダイマー、ピラゾリンダイマーなどが挙げられる。
２）金属錯体系材料
金属錯体系材料の具体例としては、アルミキノリノール錯体、ベンゾキノリノールベリリウム錯体、ベンゾオキサゾリル亜鉛錯体、ベンゾチアゾール亜鉛錯体、アゾメチル亜鉛錯体、ポルフィリン亜鉛錯体、ユーロピウム錯体など、中心金属に、Ａｌ、Ｚｎ、ＢｅなどまたはＴｂ、Ｅｕ、Ｄｙなどの希土類金属を有し、配位子にオキサジアゾール、チアジアゾール、フェニルピリジン、フェニルベンゾイミダゾール、キノリン構造などを有する金属錯体などを挙げることができる。
金属錯体系材料の具体例としては、アルミキノリノール錯体、ベンゾキノリノールベリリウム錯体、ベンゾオキサゾリル亜鉛錯体、ベンゾチアゾール亜鉛錯体、アゾメチル亜鉛錯体、ポルフィリン亜鉛錯体、ユーロピウム錯体など、中心金属に、Ａｌ、Ｚｎ、ＢｅなどまたはＴｂ、Ｅｕ、Ｄｙなどの希土類金属を有し、配位子にオキサジアゾール、チアジアゾール、フェニルピリジン、フェニルベンゾイミダゾール、キノリン構造などを有する金属錯体などを挙げることができる。
３）高分子系材料
高分子系材料の具体例としては、ポリパラフェニレンビニレン誘導体、ポリチオフェン誘導体、ポリパラフェニレン誘導体、ポリシラン誘導体、ポリアセチレン誘導体、ポリフルオレン誘導体、ポリビニルカルバゾール誘導体、上記した色素系材料または金属錯体系材料を高分子化したものなどが挙げられる。
本発明にあっては、上記した発光材料のうち、青色に発光する材料の具体例としては、ジスチリルアリーレン誘導体、オキサジアゾール誘導体、およびそれらの重合体、ポリビニルカルバゾール誘導体、ポリパラフェニレン誘導体、ポリフルオレン誘導体などが挙げられ、好ましくはポリビニルカルバゾール誘導体、ポリパラフェニレン誘導体、ポリフルオレン誘導体が挙げられる。緑色に発光する材料の具体例としては、キナクリドン誘導体、クマリン誘導体、およびそれらの重合体、ポリパラフェニレンビニレン誘導体、ポリフルオレン誘導体などが挙げられ、好ましくはポリパラフェニレンビニレン誘導体、ポリフルオレン誘導体が挙げられる。赤色に発光する材料の具体例としては、クマリン誘導体、チオフェン環化合物、およびそれらの重合体、ポリパラフェニレンビニレン誘導体、ポリチオフェン誘導体、ポリフルオレン誘導体などが挙げられ、好ましくはポリパラフェニレンビニレン誘導体、ポリチオフェン誘導体、ポリフルオレン誘導体、が挙げられる。
高分子系材料の具体例としては、ポリパラフェニレンビニレン誘導体、ポリチオフェン誘導体、ポリパラフェニレン誘導体、ポリシラン誘導体、ポリアセチレン誘導体、ポリフルオレン誘導体、ポリビニルカルバゾール誘導体、上記した色素系材料または金属錯体系材料を高分子化したものなどが挙げられる。
本発明にあっては、上記した発光材料のうち、青色に発光する材料の具体例としては、ジスチリルアリーレン誘導体、オキサジアゾール誘導体、およびそれらの重合体、ポリビニルカルバゾール誘導体、ポリパラフェニレン誘導体、ポリフルオレン誘導体などが挙げられ、好ましくはポリビニルカルバゾール誘導体、ポリパラフェニレン誘導体、ポリフルオレン誘導体が挙げられる。緑色に発光する材料の具体例としては、キナクリドン誘導体、クマリン誘導体、およびそれらの重合体、ポリパラフェニレンビニレン誘導体、ポリフルオレン誘導体などが挙げられ、好ましくはポリパラフェニレンビニレン誘導体、ポリフルオレン誘導体が挙げられる。赤色に発光する材料の具体例としては、クマリン誘導体、チオフェン環化合物、およびそれらの重合体、ポリパラフェニレンビニレン誘導体、ポリチオフェン誘導体、ポリフルオレン誘導体などが挙げられ、好ましくはポリパラフェニレンビニレン誘導体、ポリチオフェン誘導体、ポリフルオレン誘導体、が挙げられる。
ドーパント
発光層中に発光効率の向上や発光波長を変化させるなどの目的で、ドーパントを添加することができる。このようなドーパントとしては、無機発光材料では上記したのと同様であってよい。また、有機系発光材料では、例えば、ペリレン誘導体、クマリン誘導体、ルブレン誘導体、キナクリドン誘導体、スクアリウム誘導体、ポルフィリン誘導体、スチリル系色素、テトラセン誘導体、ピラゾロン誘導体、デカシクレン、フェノキサゾンなどを挙げることができる。
発光層中に発光効率の向上や発光波長を変化させるなどの目的で、ドーパントを添加することができる。このようなドーパントとしては、無機発光材料では上記したのと同様であってよい。また、有機系発光材料では、例えば、ペリレン誘導体、クマリン誘導体、ルブレン誘導体、キナクリドン誘導体、スクアリウム誘導体、ポルフィリン誘導体、スチリル系色素、テトラセン誘導体、ピラゾロン誘導体、デカシクレン、フェノキサゾンなどを挙げることができる。
４．第二電極
第二電極は第一電極層で記載したのと同様であってよい。第一電極と第二電極とはいずれかを正極とした場合、他方が負極として構成されるものである。
第二電極は第一電極層で記載したのと同様であってよい。第一電極と第二電極とはいずれかを正極とした場合、他方が負極として構成されるものである。
５．任意の層
本発明による発光素子は、基材、第一電極、発光層、および第二電極により基本的には形成されてなるが、下記する任意の層をさらに形成したものであってよい。
本発明による発光素子は、基材、第一電極、発光層、および第二電極により基本的には形成されてなるが、下記する任意の層をさらに形成したものであってよい。
１）バッファー層
本発明による発光素子は、バッファー層が形成されていても良く、好ましくは、第１電極と各発光層との間または各発光層と第２電極との間に形成されることが好ましい。本発明において、バッファー層とは、発光層に電荷の注入が容易に行われるように形成される層をいい、有機物、特に有機導電体などを含む層である。例えば、発光層への正孔注入効率を高めて、電極等の表面の凹凸を平坦化する機能を有する導電性高分子によりバッファー層を形成することができる。
本発明による発光素子は、バッファー層が形成されていても良く、好ましくは、第１電極と各発光層との間または各発光層と第２電極との間に形成されることが好ましい。本発明において、バッファー層とは、発光層に電荷の注入が容易に行われるように形成される層をいい、有機物、特に有機導電体などを含む層である。例えば、発光層への正孔注入効率を高めて、電極等の表面の凹凸を平坦化する機能を有する導電性高分子によりバッファー層を形成することができる。
バッファー層を形成する材料の具体例としては、ポリアルキルチオフェン誘導体、ポリアニリン誘導体、トリフェニルアミンなどの正孔輸送性物質の重合体、無機化合物のゾルゲル膜、トリフルオロメタンなどの有機物の重合膜、ルイス酸を含む有機化合物膜などが挙げられる。
バッファー層の形成方法はバッファー層を形成する材料を蒸着法または他の電着法により、またはその材料の溶融液、溶液または混合液を使用するスピンコーティング法、キャスティング法、ディッピング法、バーコート法、ブレードコーティング法、ロールコート法、グラビアコート法、フレキソ印刷法、スプレーコート法などが挙げられる。バッファー層は、その導電性が高い場合、素子のダイオード特性を保ちつつ、クロストークを防止するようにパターニングされることが望ましい。バッファー層の層厚は、通常約１０〜２００ｎｍである。
２）絶縁層
本発明による発光素子は、絶縁層が形成されていても良く、好ましくは、基材上にパターニングされた第一電極のエッジ部分および発光素子の非発光部分に形成されてよい。絶縁層の形成の際には、発光部分が開口となるように予め設けておいてもよい。絶縁層を形成することにより、発光素子の短絡等による欠陥を抑制し、長寿命で安定に発光する発光素子を得ることが可能となる。
本発明による発光素子は、絶縁層が形成されていても良く、好ましくは、基材上にパターニングされた第一電極のエッジ部分および発光素子の非発光部分に形成されてよい。絶縁層の形成の際には、発光部分が開口となるように予め設けておいてもよい。絶縁層を形成することにより、発光素子の短絡等による欠陥を抑制し、長寿命で安定に発光する発光素子を得ることが可能となる。
絶縁層は、例えば、紫外線硬化性樹脂などを用いて１μｍ程度の膜厚でパターン形成することが可能である。本発明において、ドライエッチングにより発光層等をパターニングする場合、絶縁層はドライエッチング耐性があることが好ましく、耐性が小さい場合は、１μｍ以上、好ましくは１．５以上１０μｍ以下程度の膜厚で形成し、ドライエッチングによる欠損を防止することが好ましい。
本発明の第２の態様
本発明による発光素子の製造方法を図１および２を用いて説明する。図２は本発明の第２の態様による製造方法の一工程を示す図である。
本発明による製造方法は、図１の工程図に存在しない工程（Ａ）と工程（Ｂ）とが含まれるものである（図２）。即ち、本発明による製造方法は、図２の工程図に示される通り、図２（ａ）〜（ｄ）までの処理がされ、次に、塗布層の上にフォトレジスト層が残存した部分以外の塗布層部分を除去し、フォトレジスト層が残存した第１発光層を形成した後に（図２（ｅ））、第１発光層（必要に応じてフォトレジスト層）の露出部分を第２発光層を形成する発光層用塗工液に対して不溶化する処理（図２（Ａ））をすることである。また、第３発光層を形成する際に、フォトレジスト層が残存した第２発光層を形成した後に（図２（ｉ））、第２発光層（必要に応じてフォトレジスト層）の露出部分を第３発光層を形成する発光層用塗工液に対して不溶化する処理（図２（Ｂ））をすることである。本発明の好ましい態様によれば、図２（Ｂ）の工程において、フォトレジスト層が残存した第１発光層（必要に応じてフォトレジスト層）の露出部分をさらに第３発光層を形成する発光層用塗工液に対して不溶化する処理（図２（Ｂ））を行うことが好ましい。なお、図２（ａ）〜（ｎ）の工程は図１で示すものと同様であってよい。
上記構成以外は、本発明の第１の態様で説明したのと同様であってよい。
本発明による発光素子の製造方法を図１および２を用いて説明する。図２は本発明の第２の態様による製造方法の一工程を示す図である。
本発明による製造方法は、図１の工程図に存在しない工程（Ａ）と工程（Ｂ）とが含まれるものである（図２）。即ち、本発明による製造方法は、図２の工程図に示される通り、図２（ａ）〜（ｄ）までの処理がされ、次に、塗布層の上にフォトレジスト層が残存した部分以外の塗布層部分を除去し、フォトレジスト層が残存した第１発光層を形成した後に（図２（ｅ））、第１発光層（必要に応じてフォトレジスト層）の露出部分を第２発光層を形成する発光層用塗工液に対して不溶化する処理（図２（Ａ））をすることである。また、第３発光層を形成する際に、フォトレジスト層が残存した第２発光層を形成した後に（図２（ｉ））、第２発光層（必要に応じてフォトレジスト層）の露出部分を第３発光層を形成する発光層用塗工液に対して不溶化する処理（図２（Ｂ））をすることである。本発明の好ましい態様によれば、図２（Ｂ）の工程において、フォトレジスト層が残存した第１発光層（必要に応じてフォトレジスト層）の露出部分をさらに第３発光層を形成する発光層用塗工液に対して不溶化する処理（図２（Ｂ））を行うことが好ましい。なお、図２（ａ）〜（ｎ）の工程は図１で示すものと同様であってよい。
上記構成以外は、本発明の第１の態様で説明したのと同様であってよい。
本発明の第３の態様
本発明による発光素子の製造方法を図１および３を用いて説明する。図３は本発明の第３の態様による製造方法の一工程を示す図である。
本発明による製造方法は、図１の工程図に存在しない工程（Ｘ）および工程（Ａ）と、工程（Ｙ）および工程（Ｂ）とが含まれるものである（図３）。即ち、本発明の別の態様による製造方法は、図３の工程図に示される通り、図３（ａ）〜（ｄ）までの処理がされ、次に、塗布層の上にフォトレジスト層が残存した部分以外の塗布層部分を除去し、フォトレジスト層が残存した第１発光層を形成し（図３（ｅ））、残存したフォトレジスト層を除去して第１発光層を形成した後に（図３（Ｘ））、第１発光層の露出部分を第２発光層を形成する発光層用塗工液に対して不溶化する処理（図３（Ａ））をすることである。また、第３の発光層を形成する際に、フォトレジスト層が残存した第２発光層を形成し（図３（ｉ））、残存したフォトレジスト層を除去して第２発光層を形成した後に（図３（Ｙ））、第２発光層の露出部分を第３発光層を形成する発光層用塗工液に対して不溶化する処理（図３（Ｂ））をすることである。本発明の好ましい態様によれば、図３（Ｂ）の工程において、第１発光層の露出部分をさらに第３発光層を形成する発光層用塗工液に対して不溶化する処理（図３（Ｂ））を行うことが好ましい。なお、図３（ａ）〜（ｎ）の工程は図１で示すものと同様であってよい。
上記構成以外は、本発明の第１の態様で説明したのと同様であってよい。
本発明による発光素子の製造方法を図１および３を用いて説明する。図３は本発明の第３の態様による製造方法の一工程を示す図である。
本発明による製造方法は、図１の工程図に存在しない工程（Ｘ）および工程（Ａ）と、工程（Ｙ）および工程（Ｂ）とが含まれるものである（図３）。即ち、本発明の別の態様による製造方法は、図３の工程図に示される通り、図３（ａ）〜（ｄ）までの処理がされ、次に、塗布層の上にフォトレジスト層が残存した部分以外の塗布層部分を除去し、フォトレジスト層が残存した第１発光層を形成し（図３（ｅ））、残存したフォトレジスト層を除去して第１発光層を形成した後に（図３（Ｘ））、第１発光層の露出部分を第２発光層を形成する発光層用塗工液に対して不溶化する処理（図３（Ａ））をすることである。また、第３の発光層を形成する際に、フォトレジスト層が残存した第２発光層を形成し（図３（ｉ））、残存したフォトレジスト層を除去して第２発光層を形成した後に（図３（Ｙ））、第２発光層の露出部分を第３発光層を形成する発光層用塗工液に対して不溶化する処理（図３（Ｂ））をすることである。本発明の好ましい態様によれば、図３（Ｂ）の工程において、第１発光層の露出部分をさらに第３発光層を形成する発光層用塗工液に対して不溶化する処理（図３（Ｂ））を行うことが好ましい。なお、図３（ａ）〜（ｎ）の工程は図１で示すものと同様であってよい。
上記構成以外は、本発明の第１の態様で説明したのと同様であってよい。
発光素子
本発明の別の態様によれば発光素子を提供することができ、その発光素子は、
基材と、
前記基材の上に、第１電極と、複数の発光層と、第２電極とをこれらの順で備えてなる発光素子であって、
前記複数の発光層において、第１発光層が第２発光層を形成する発光層用塗工液に対して不溶化されたものである。
本発明による発光素子は、本発明による製造方法により好ましくは製造されてよい。また、本発明によれば、発光素子はエレクトロルミネッセント素子であってよい。
発光素子を形成する部材は本発明の第１の態様で説明したのと同様であってよい。
本発明の別の態様によれば発光素子を提供することができ、その発光素子は、
基材と、
前記基材の上に、第１電極と、複数の発光層と、第２電極とをこれらの順で備えてなる発光素子であって、
前記複数の発光層において、第１発光層が第２発光層を形成する発光層用塗工液に対して不溶化されたものである。
本発明による発光素子は、本発明による製造方法により好ましくは製造されてよい。また、本発明によれば、発光素子はエレクトロルミネッセント素子であってよい。
発光素子を形成する部材は本発明の第１の態様で説明したのと同様であってよい。
本発明の内容を下記の実施例により詳細に説明するが、本発明の内容は下記の実施例により限定して解釈されるものではない。
例１
ＥＬ素子の製造
第１発光層の形成
第１バッファー層の成膜
基材および第１電極層として用意した６インチ□、板厚１．１ｍｍのパターニングされたＩＴＯ基板を洗浄した。バッファー層塗布液（バイエル；ＢａｙｔｒｏｎＰ）を０．５ｍｌとり、基板の中心部に滴下して、スピンコーティングを行った。２５００ｒｐｍで２０秒間保持して層形成した。この結果、膜厚は８０ｎｍであった。
例１
ＥＬ素子の製造
第１発光層の形成
第１バッファー層の成膜
基材および第１電極層として用意した６インチ□、板厚１．１ｍｍのパターニングされたＩＴＯ基板を洗浄した。バッファー層塗布液（バイエル；ＢａｙｔｒｏｎＰ）を０．５ｍｌとり、基板の中心部に滴下して、スピンコーティングを行った。２５００ｒｐｍで２０秒間保持して層形成した。この結果、膜厚は８０ｎｍであった。
第１発光層の成膜
第１発光層をバッファー層上に形成するために、赤色発光有機材料である塗工液（ポリビニルカルバゾール７０重量部、オキサジアゾール３０重量部、ジシアノメチレンピラン誘導体１重量部、モノクロロベンゼン４９００重量部）を１ｍｌとり、基板の中心部に滴下して、スピンコーティングを行った。２０００ｒｐｍで１０秒間保持して層形成を行った。この結果、膜厚は８０ｎｍであった。
ポジ型フォトレジスト液（東京応化社製；ＯＦＰＲ−８００）を２ｍｌとり、基板の中心部に滴下して、スピンコーティングを行った。５００ｒｐｍで１０秒間保持し、その後、２０００ｒｐｍで２０秒間保持して層形成した。この結果、膜厚は約１μｍとなった。８０℃で３０分間プリベークを行った。その後、アライメント露光機に露光マスクと共にセットし、第１発光層以外の発光層を除去したい部分に紫外線露光した。レジスト現像液（東京応化社製；ＮＭＤ−３）で２０秒間現像後、水洗し、露光部のフォトレジスト層を除去した。１２０℃で３０分間ポストベークした後、酸素プラズマを用いた反応性イオンエッチングにより、フォトレジスト層が除去された部分のバッファー層および発光層を除去した。
第１発光層をバッファー層上に形成するために、赤色発光有機材料である塗工液（ポリビニルカルバゾール７０重量部、オキサジアゾール３０重量部、ジシアノメチレンピラン誘導体１重量部、モノクロロベンゼン４９００重量部）を１ｍｌとり、基板の中心部に滴下して、スピンコーティングを行った。２０００ｒｐｍで１０秒間保持して層形成を行った。この結果、膜厚は８０ｎｍであった。
ポジ型フォトレジスト液（東京応化社製；ＯＦＰＲ−８００）を２ｍｌとり、基板の中心部に滴下して、スピンコーティングを行った。５００ｒｐｍで１０秒間保持し、その後、２０００ｒｐｍで２０秒間保持して層形成した。この結果、膜厚は約１μｍとなった。８０℃で３０分間プリベークを行った。その後、アライメント露光機に露光マスクと共にセットし、第１発光層以外の発光層を除去したい部分に紫外線露光した。レジスト現像液（東京応化社製；ＮＭＤ−３）で２０秒間現像後、水洗し、露光部のフォトレジスト層を除去した。１２０℃で３０分間ポストベークした後、酸素プラズマを用いた反応性イオンエッチングにより、フォトレジスト層が除去された部分のバッファー層および発光層を除去した。
第１発光層の不溶化処理
得られた基板に、四フッ化メタンを用いて、パワーを５００Ｗ、ガス流量を１００ｓｃｃｍ、チャンバー内圧を５０ミリトールとしてプラズマ処理を施し、有機層上をフッ素化させて、今後用いられる溶液に対して不溶化した。
得られた基板に、四フッ化メタンを用いて、パワーを５００Ｗ、ガス流量を１００ｓｃｃｍ、チャンバー内圧を５０ミリトールとしてプラズマ処理を施し、有機層上をフッ素化させて、今後用いられる溶液に対して不溶化した。
第２発光層の形成
第２バッファー層の成膜
得られた基板に、バッファー層塗工液（バイエル；ＢａｙｔｒｏｎＰ）を０．５ｍｌとり、基板の中心部に滴下して、スピンコーティングを行った。２５００ｒｐｍで２０秒間保持して層形成した。この結果、膜厚は８０ｎｍであった。
第２バッファー層の成膜
得られた基板に、バッファー層塗工液（バイエル；ＢａｙｔｒｏｎＰ）を０．５ｍｌとり、基板の中心部に滴下して、スピンコーティングを行った。２５００ｒｐｍで２０秒間保持して層形成した。この結果、膜厚は８０ｎｍであった。
第２発光層の成膜
バッファー層の上に第２発光層を形成するために、緑色発光有機材料である塗布液（ポリビニルカルバゾール７０重量部、オキサジアゾール３０重量部、クマリン６を１重量部、モノクロロベンゼン４９００重量部）を１ｍｌとり、基板の中心部に滴下して、スピンコーティングを行った。２０００ｒｐｍで１０秒間保持して層形成を行った。この結果、膜厚は８０ｎｍであった。
ポジ型フォトレジスト液（東京応化社製；ＯＦＰＲ−８００）を２ｍｌとり、基板の中心部に滴下して、スピンコーティングを行った。５００ｒｐｍで１０秒間保持し、その後、２０００ｒｐｍで２０秒間保持して層形成した。この結果、膜厚は約１μｍとなった。８０℃で３０分間プリベークを行った。その後、アライメント露光機に露光マスクと共にセットし、第１発光層と第２発光層以外の発光層を除去したい部分に紫外線露光した。レジスト現像液（東京応化社製；ＮＭＤ−３）で２０秒間現像後、水洗し、露光部のフォトレジストを除去した。１２０℃で３０分間ポストベークした後、酸素プラズマを用いた反応性イオンエッチングにより、フォトレジスト層が除去された部分のバッファー層および発光層を除去した。
バッファー層の上に第２発光層を形成するために、緑色発光有機材料である塗布液（ポリビニルカルバゾール７０重量部、オキサジアゾール３０重量部、クマリン６を１重量部、モノクロロベンゼン４９００重量部）を１ｍｌとり、基板の中心部に滴下して、スピンコーティングを行った。２０００ｒｐｍで１０秒間保持して層形成を行った。この結果、膜厚は８０ｎｍであった。
ポジ型フォトレジスト液（東京応化社製；ＯＦＰＲ−８００）を２ｍｌとり、基板の中心部に滴下して、スピンコーティングを行った。５００ｒｐｍで１０秒間保持し、その後、２０００ｒｐｍで２０秒間保持して層形成した。この結果、膜厚は約１μｍとなった。８０℃で３０分間プリベークを行った。その後、アライメント露光機に露光マスクと共にセットし、第１発光層と第２発光層以外の発光層を除去したい部分に紫外線露光した。レジスト現像液（東京応化社製；ＮＭＤ−３）で２０秒間現像後、水洗し、露光部のフォトレジストを除去した。１２０℃で３０分間ポストベークした後、酸素プラズマを用いた反応性イオンエッチングにより、フォトレジスト層が除去された部分のバッファー層および発光層を除去した。
第２発光部の不溶化処理
得られた基板に、四フッ化メタンを用いて、パワーを５００Ｗ、ガス流量を１００ｓｃｃｍ、チャンバー内圧を５０ミリトールとしてプラズマ処理を施し、有機層上をフッ素化させて、今後用いられる溶液に対して不溶化した。
得られた基板に、四フッ化メタンを用いて、パワーを５００Ｗ、ガス流量を１００ｓｃｃｍ、チャンバー内圧を５０ミリトールとしてプラズマ処理を施し、有機層上をフッ素化させて、今後用いられる溶液に対して不溶化した。
第３発光層の形成
第３バッファー層の成膜
得られた基板に、バッファー層塗工液（バイエル；ＢａｙｔｒｏｎＰ）を０．５ｍｌとり、基板の中心部に滴下して、スピンコーティングを行った。２５００ｒｐｍで２０秒間保持して層形成した。この結果、膜厚は８００オングストロームとなった。
第３バッファー層の成膜
得られた基板に、バッファー層塗工液（バイエル；ＢａｙｔｒｏｎＰ）を０．５ｍｌとり、基板の中心部に滴下して、スピンコーティングを行った。２５００ｒｐｍで２０秒間保持して層形成した。この結果、膜厚は８００オングストロームとなった。
第３発光層の成膜
バッファー層の上に第３発光層を形成するために、青色発光有機材料である塗工液（ポリビニルカルバゾール７０重量部、オキサジアゾール３０重量部、ペリレン１重量部、モノクロロベンゼン４９００重量部）を１ｍｌとり、基板の中心部に滴下して、スピンコーティングを行った。２０００ｒｐｍで１０秒間保持して層形成を行った。この結果、膜厚は８０ｎｍであった。
ポジ型フォトレジスト液（東京応化社製；ＯＦＰＲ−８００）を２ｍｌとり、基体の中心部に滴下して、スピンコーティングを行った。５００ｒｐｍで１０秒間保持し、その後、２０００ｒｐｍで２０秒間保持して層形成した。この結果、膜厚は約１μｍとなった。８０℃で３０分間プリベークを行った。その後、アライメント露光機に露光マスクと共にセットし、第１発光層、第２発光層、および第３発光層以外の発光層を除去したい部分に紫外線露光した。レジスト現像液（東京応化社製；ＮＭＤ−３）で２０秒間現像後、水洗し、露光部のフォトレジストを除去した。１２０℃で３０分間ポストベークした後、酸素プラズマを用いた反応性イオンエッチングにより、フォトレジスト層が除去された部分のバッファー層および発光層を除去し、第１発光層、第２発光層、および第３発光層がフォトレジストで保護された基体を得た。その後、アセトンでフォトレジストをすべて除去し、パターニングされた発光層を露出させた。
１００℃で１時間乾燥した後、次いで、得られた基体上に、第二電極層としてＣａを５０ｎｍの厚みで蒸着し、さらに保護層としてＡｇを２５０ｎｍの厚みで蒸着し、ＥＬ発光素子を製造した。
バッファー層の上に第３発光層を形成するために、青色発光有機材料である塗工液（ポリビニルカルバゾール７０重量部、オキサジアゾール３０重量部、ペリレン１重量部、モノクロロベンゼン４９００重量部）を１ｍｌとり、基板の中心部に滴下して、スピンコーティングを行った。２０００ｒｐｍで１０秒間保持して層形成を行った。この結果、膜厚は８０ｎｍであった。
ポジ型フォトレジスト液（東京応化社製；ＯＦＰＲ−８００）を２ｍｌとり、基体の中心部に滴下して、スピンコーティングを行った。５００ｒｐｍで１０秒間保持し、その後、２０００ｒｐｍで２０秒間保持して層形成した。この結果、膜厚は約１μｍとなった。８０℃で３０分間プリベークを行った。その後、アライメント露光機に露光マスクと共にセットし、第１発光層、第２発光層、および第３発光層以外の発光層を除去したい部分に紫外線露光した。レジスト現像液（東京応化社製；ＮＭＤ−３）で２０秒間現像後、水洗し、露光部のフォトレジストを除去した。１２０℃で３０分間ポストベークした後、酸素プラズマを用いた反応性イオンエッチングにより、フォトレジスト層が除去された部分のバッファー層および発光層を除去し、第１発光層、第２発光層、および第３発光層がフォトレジストで保護された基体を得た。その後、アセトンでフォトレジストをすべて除去し、パターニングされた発光層を露出させた。
１００℃で１時間乾燥した後、次いで、得られた基体上に、第二電極層としてＣａを５０ｎｍの厚みで蒸着し、さらに保護層としてＡｇを２５０ｎｍの厚みで蒸着し、ＥＬ発光素子を製造した。
比較例１
四フッ化メタンを用いてプラズマ処理を施さなかった以外は実施例１と同様にしてＥＲＬ発光素子を製造した。
四フッ化メタンを用いてプラズマ処理を施さなかった以外は実施例１と同様にしてＥＲＬ発光素子を製造した。
評価試験
実施例１と比較例１のＥＬ発光素子について下記の評価を行い、その結果を表１に記載した。
評価１：各層溶出／混色評価試験
実施例１と比較例１のＥＬ発光素子の製造工程に於いて、バッファー層材料および発光材料を塗布した際に、材料の溶出および混色の有無について下記の評価基準で判断した。
評価基準
評価○：材料の溶出および混色は確認されなかった。
評価△：材料の溶出および混色は若干確認されたが、製品としては問題なかった。
評価×：材料の溶出および混色は多数確認された。
実施例１と比較例１のＥＬ発光素子について下記の評価を行い、その結果を表１に記載した。
評価１：各層溶出／混色評価試験
実施例１と比較例１のＥＬ発光素子の製造工程に於いて、バッファー層材料および発光材料を塗布した際に、材料の溶出および混色の有無について下記の評価基準で判断した。
評価基準
評価○：材料の溶出および混色は確認されなかった。
評価△：材料の溶出および混色は若干確認されたが、製品としては問題なかった。
評価×：材料の溶出および混色は多数確認された。
評価２：発光特性評価試験
実施例１と比較例１とのＥＬ発光素子を、ＩＴＯ電極側を正極、Ａｇ電極側を負極に接続し、ソースメーターにより、直流電流を印加した。１０Ｖ印加時に第１発光層、第２発光層、第３発光層のそれぞれより発光を目視で判断した。その発光特性を下記の評価基準で判断した。
評価基準
評価○：全ての発光層において十分な発光特性が得られた。
評価△：一部の発光層において不十分な発光であったが、製品としては問題なかった。
評価×：全ての発光層において十分な発光特性が得られなかった。
実施例１と比較例１とのＥＬ発光素子を、ＩＴＯ電極側を正極、Ａｇ電極側を負極に接続し、ソースメーターにより、直流電流を印加した。１０Ｖ印加時に第１発光層、第２発光層、第３発光層のそれぞれより発光を目視で判断した。その発光特性を下記の評価基準で判断した。
評価基準
評価○：全ての発光層において十分な発光特性が得られた。
評価△：一部の発光層において不十分な発光であったが、製品としては問題なかった。
評価×：全ての発光層において十分な発光特性が得られなかった。
評価３：不溶化処理評価試験
実施例１と比較例１の評価を行うべく、基材に発光層用塗工液を塗布してパターニングしたものを二つ用意し、一方は四フッ化メタンを用いてプラズマ処理を施して実施例１のものとし、他方は何等処理を施さなかったものを比較例１とした。プラズマ処理の条件は、５００Ｗ、流量１００ｓｃｃｍ、チャンバー内圧５０ｍトールとした。得られた試料体について下記の条件によりＸＰＳにより分析を行い、その結果を下記の表１に記載した。
ＸＰＳ条件
使用装置：ＥＳＣＡＬＡＢ ２２０ｉ−ＸＬ（Ｔｈｅｒｍｏ ＶＧ社製）
Ｘ線源：Ｍｏｎｏｃｈｒｏｍａｔｅｄ Ａｌ Ｋα（単色化Ｘ線）
Ｘ線出力：１０ｋＶ・１８ｍＡ（１８０Ｗ）
使用レンズ：Ｌａｒｇｅ Ａｒｅａ ＸＬ
光電子脱出角度：９０度
実施例１と比較例１の評価を行うべく、基材に発光層用塗工液を塗布してパターニングしたものを二つ用意し、一方は四フッ化メタンを用いてプラズマ処理を施して実施例１のものとし、他方は何等処理を施さなかったものを比較例１とした。プラズマ処理の条件は、５００Ｗ、流量１００ｓｃｃｍ、チャンバー内圧５０ｍトールとした。得られた試料体について下記の条件によりＸＰＳにより分析を行い、その結果を下記の表１に記載した。
ＸＰＳ条件
使用装置：ＥＳＣＡＬＡＢ ２２０ｉ−ＸＬ（Ｔｈｅｒｍｏ ＶＧ社製）
Ｘ線源：Ｍｏｎｏｃｈｒｏｍａｔｅｄ Ａｌ Ｋα（単色化Ｘ線）
Ｘ線出力：１０ｋＶ・１８ｍＡ（１８０Ｗ）
使用レンズ：Ｌａｒｇｅ Ａｒｅａ ＸＬ
光電子脱出角度：９０度
表１：
例／ 評価１ 評価２ 評価３
炭素原子 窒素原子 酸素原子 フッ素原子
実施例１ ○ ○ ６２．０ ０．９ ２．７ ３４．４
比較例１ × × ７２．７ １．１ １３．８ ０．０
例／ 評価１ 評価２ 評価３
炭素原子 窒素原子 酸素原子 フッ素原子
実施例１ ○ ○ ６２．０ ０．９ ２．７ ３４．４
比較例１ × × ７２．７ １．１ １３．８ ０．０
（ａ）：一の（第１）発光層用塗工液の塗布 （ｂ）：レジスト塗布 （ｃ）：露光 （ｄ）：現像 （ｅ）：除去 （ｆ）他の（第２）発光層用塗工液の塗布およびレジスト塗布 （ｇ）：露光 （ｈ）：現像 （ｉ）：除去 （ｊ）第３発光層用塗工液の塗布およびレジスト塗布 （ｋ）：露光 （ｌ）：現像 （ｍ）：除去 （ｎ）：剥離 （Ａ）：保護 （Ｂ）：保護 （Ｘ）：剥離 （Ｙ）：剥離
Claims (18)
- フォトリソグラフィー法を用いて複数の発光層を形成してなる発光素子の製造方法であって、
基材の表面に第１電極を形成し、
前記第１電極の上に第１発光層用塗工液を塗布して塗布層を形成し、
前記塗布層の上にフォトレジスト塗工液を塗布してフォトレジスト層を形成し、
前記フォトレジスト層をパターン露光し現像することにより、第１発光層が形成される部分に前記フォトレジスト層が残存するようにパターニングし、
前記塗布層の上に前記フォトレジスト層が残存した部分以外の前記塗布層部分を除去し、前記フォトレジスト層が残存した第１発光層を形成し、
前記第１発光層の露出部分を、プラズマ処理によって第２発光層を形成する発光層用塗工液に対して不溶化し、
前記第１電極の上に前記第２発光層を前記第１発光層と同様にして形成し、
これらを複数回繰り返すことにより前記第１電極の上に複数の発光層を形成し、
各発光層の上に残存した各フォトレジスト層を除去し、
前記複数の発光層の表面に第２電極を形成することを含んでなる、製造方法。 - フォトリソグラフィー法を用いて複数の発光層を形成してなる発光素子の製造方法であって、
基材の表面に第１電極を形成し、
前記第１電極の上に第１発光層用塗工液を塗布して塗布層を形成し、
前記塗布層の上にフォトレジスト塗工液を塗布してフォトレジスト層を形成し、
前記フォトレジスト層をパターン露光し現像することにより、第１発光層が形成される部分に前記フォトレジスト層が残存するようにパターニングし、
前記塗布層の上に前記フォトレジスト層が残存した部分以外の前記塗布層部分を除去し、前記フォトレジスト層が残存した第１発光層を形成し、
前記残存したフォトレジスト層を除去して前記第１発光層を形成し、
前記第１発光層の露出部分を、プラズマ処理によって第２発光層を形成する発光層用塗工液に対して不溶化し、
前記第１電極の上に前記第２発光層を前記第１発光層と同様にして形成し、
これらを複数回繰り返すことにより前記第１電極の上に複数の発光層を形成し、
前記複数の発光層の表面に第２電極を形成することを含んでなる、製造方法。 - 前記第１発光層の露出部分と第２発光層の露出部分とを、プラズマ処理によって第３発光層を形成する発光層用塗工液に対して不溶化することにより前記複数の発光層を形成してなる、請求項１又は２に記載の製造方法。
- 前記プラズマ処理が、フッ化物を含む気体を用いて行われるものである、請求項１〜３のいずれか一項に記載の製造方法。
- 前記フッ化物を用いたプラズマ処理により、各発光層の表面がＣＦ基、ＣＦ２基、ＣＦ３基、ＣＨＦ基、ＣＨＦ２基、ＣＨ２Ｆ基、およびＣＣ結合基からなる群から選択される一又は二以上の基が導入されてなる、請求項４に記載の製造方法。
- 前記フォトレジスト層が、前記各発光層用塗工液に不溶なものとして形成されるものである、請求項１〜５のいずれか一項に記載の製造方法。
- 前記各発光層が、フォトレジスト溶媒、フォトレジスト現像液、およびフォトレジスト除去液に不溶なものである、請求項１〜６のいずれか一項に記載の製造方法。
- 前記第１電極と各発光層との間または各発光層と前記第２電極との間に、バッファー層を形成してなることを含んでなる、請求項１〜７のいずれか一項に記載の製造方法。
- 前記フォトレジスト層を除去する手段が、ドライエッチング処理により行われるものである、請求項１〜８のいずれか一項に記載の製造方法。
- 前記ドライエッチング処理が、反応性イオンエッチングである、請求項９に記載の製造方法。
- 前記ドライエッチング処理が、酸素気体、酸素原子を含む気体を用いて行われるものである、請求項１０に記載の製造方法。
- 前記ドライエッチング処理が、大気圧プラズマを用いて行われるものである、請求項１１に記載の製造方法。
- 前記発光素子が、エレクトロルミネッセント素子である、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の製造方法。
- 請求項１〜１３のいずれか一項に記載の製造方法により製造された、発光素子。
- 基材と、
前記基材の上に、第１電極と、複数の発光層と、第２電極とをこれらの順で備えてなる発光素子であって、
前記複数の発光層において、第１発光層の露出部分がプラズマ処理によって第２発光層を形成する発光層用塗工液に対して不溶化されたものである、発光素子。 - 前記複数の発光層が、第３発光層を備えてなり、
前記第１発光層の露出部分と前記第２発光層の露出部分とが、プラズマ処理によって第３発光層を形成する発光層用塗工液に対して不溶化されたものである、請求項１５に記載の発光素子。 - 前記プラズマ処理が、フッ化物を含む気体を用いるものである、請求項１６に記載の発光素子。
- 前記発光素子が、エレクトロルミネッセント素子である、請求項１５〜１７のいずれか一項に記載の発光素子。
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