JP4998412B2

JP4998412B2 - エレクトロルミネッセンスパネルの製造方法

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Publication number: JP4998412B2
Application number: JP2008225703A
Authority: JP
Inventors: 稔熊谷
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 2008-09-03
Filing date: 2008-09-03
Publication date: 2012-08-15
Anticipated expiration: 2028-09-03
Also published as: JP2010061951A

Description

本発明は、エレクトロルミネッセンスパネルの製造方法に関する。

有機エレクトロルミネッセンス素子はアノードとカソードとの間に例えば電子注入層、有機化合物層、正孔注入層が介在した積層構造を為している。アノードとカソードの間に順バイアス電圧が印加されると、電子注入層から有機化合物層に電子が注入され、正孔注入層から有機化合物層に正孔が注入され、有機化合物層内で電子と正孔が再結合を引き起こして有機化合物層が発光する。

それぞれ赤、緑、青に発光する複数の有機エレクトロルミネッセンス素子を画素として基板上にマトリクス状に配列し、画像表示を行うエレクトロルミネッセンスディスプレイパネルが実現化されている。

有機化合物層の発光が有機エレクトロルミネッセンス素子の設けられている基板を光透過して表示するように設計したエレクトロルミネッセンス素子をボトムエミッション型といい、一方、有機エレクトロルミネッセンス素子が設けられている基板と反対側から外部に出射するように設計したエレクトロルミネッセンス素子をトップエミッション型という。

トップエミッション型のエレクトロルミネッセンスディスプレイパネルにおいては、基板側の電極に、有機化合物層から基板側への発光を反射する反射層が設けられる。例えば、特許文献１では、ＩＴＯからなる密着層と、密着層の上部に設けられた銀からなる反射層と、反射層の上部に設けられＩＴＯからなるバリア層とからなる電極が用いられている。
特開２００４−３５５９１８号公報

ところで、このような密着層、反射層、バリア層を積層した構造をパターニングして電極を形成する場合、ドライエッチングでは装置が高価であり、また、一度に大量の基板を処理できないという問題がある。

一方、ウェットエッチングでは、密着層及びバリア層よりも反射層のほうがエッチング速度が速いため、反射層のサイドエッチングが大きくなるという問題がある。

本発明の課題は、反射層のエッチング液によるダメージを防止することである。

請求項１に記載の発明は、基板上に第１電極と担体輸送層と第２電極が積層されてなるエレクトロルミネッセンスパネルの製造方法において、前記第１電極は、密着層となる第１透明導電膜を成膜し、次に、前記第１透明導電膜上に、外周部が前記密着層の形成パターン領域の外周部並びにバリア層の形成パターン領域の外周部より内側になるように、反射層をインクジェット印刷により形成し、次に、前記第１透明導電膜及び前記反射層上に前記反射層全体を覆うように前記バリア層となる第２透明導電膜を成膜し、次に、前記反射層の前記外周部よりも外側部分で前記第１透明導電膜及び前記第２導電膜をウェットエッチングし、前記第１透明導電膜が前記密着層の形成パターン領域にパターニングされ、前記第２導電膜が前記バリア層の形成パターン領域にパターニングされることによって前記密着層及び前記バリア層を形成する工程からなることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のエレクトロルミネッセンスパネルの製造方法であって、前記反射層は、前記第１透明導電膜及び前記第２透明導電膜よりもエッチング速度が速いことを特徴とする。

本発明によれば、反射層のエッチング液によるダメージを防止することができる。

以下に、本発明を実施するための最良の形態について図面を用いて説明する。但し、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、発明の範囲を以下の実施形態及び図示例に限定するものではない。なお、以下の説明において、エレクトロルミネッセンス（Electro Luminescence）という用語をＥＬと略称する。

〔第１実施形態〕
本発明の第１実施形態に係るエレクトロルミネッセンスパネルとして、ＥＬディスプレイパネルを挙げて説明する。図１は、ＥＬディスプレイパネル１０における１つの画素ＰＸの回路図である。このＥＬディスプレイパネル１０においては、赤、青及び緑の画素ＰＸによって１ドットの画素が構成され、このような画素が表示領域全域にマトリクス状に配列されている。図１の水平方向の配列に着目すると赤の画素ＰＸ、青の画素ＰＸ、緑の画素ＰＸの順に繰り返し配列され、図１の上下方向の配列に着目すると同じ色が一列に配列されている。

このＥＬディスプレイパネル１０においては、画素ＰＸに各種の信号を出力するために、複数の走査線２５、信号線２４及び供給線２６が設けられている。走査線２５と信号線２４とは互いに直交する方向に延在している。

画素ＰＸは、２つのｎチャネル型トランジスタ２１，２２と、キャパシタ２７と、を有する画素回路ＰＣ及び有機ＥＬ素子４０を有する。２つのｎチャネル型トランジスタ２１，２２及びキャパシタ２７は、走査線２５、信号線２４及び供給線２６の入力信号に応じて有機ＥＬ素子４０に電圧を印加する。

図２は画素ＰＸの断面図である。図２に示すように、トランジスタアレイ基板５０は、透明な絶縁ベース２、ゲート絶縁膜３１、画素回路ＰＣを被覆する保護絶縁膜３２、平坦化膜３３を積層してなり、これらの間にキャパシタ２７、走査線２５、信号線２４及び供給線２６が形成されている。ゲート絶縁膜３１、保護絶縁膜３２はＳｉＮ_x又はＳｉＯ₂等を有している。

トランジスタアレイ基板５０の上には、透明な導電体からなる画素電極４１がマトリクス状に形成されている。画素電極４１は、密着層４１ａと、反射層４１ｂと、バリア層４１ｃとが積層されてなる。

密着層４１ａは、錫ドープ酸化インジウム（Indium Tin Oxide；ＩＴＯ）や酸化インジウムと酸化亜鉛の酸化物（Indium Zinc Oxide）、タングステンドープ酸化インジウム（Indium Tungsten Oxide；ＩＷＯ）、タングステン−亜鉛ドープ酸化インジウム（Indium Tungsten Zinc Oxide；ＩＷＺＯ）等の透明電極材料で形成される。密着層４１ａは、トランジスタアレイ基板５０に設けられたコンタクトホール５１によりｎチャネル型トランジスタ２１のソース電極２１Ｓと導通している。密着層４１ａは、透明電極材料の表面をウェット洗浄やＵＶ洗浄によりクリーニングした後、大気中にて１時間程度放置して表面の純水接触角を約５０°とし、後に反射層４１ｂの外周部よりも外側部分でエッチングすることで形成される。
平坦化膜３３に直接反射層４１ｂをパターニングすると、反射層４１ｂが剥離しやすくなってしまうが、密着層４１ａを平坦化膜３３と反射層４１ｂの間に設けることで、密着層４１ａは平坦化膜３３に比べて密着性が良いため、反射層４１ｂが剥離することを防止することができる。

反射層４１ｂは、ＡｇやＡｇ合金等の金属からなり、インクジェット印刷によりＡｇやＡｇ合金等のメタルインク材料を密着層４１ａ上の所定の位置にパターニングし、メタルインク材料中の溶媒、分散剤を蒸発させることで形成される。

バリア層４１ｃは、密着層４１ａと同様に、錫ドープ酸化インジウム（Indium Tin Oxide；ＩＴＯ）や酸化インジウムと酸化亜鉛の酸化物（Indium Zinc Oxide）、タングステンドープ酸化インジウム（Indium Tungsten Oxide；ＩＷＯ）、タングステン−亜鉛ドープ酸化インジウム（Indium Tungsten Zinc Oxide；ＩＷＺＯ）等の透明電極材料で形成される。バリア層４１ｃは、反射層４１ｂ全体を覆うように成膜された透明電極材料を反射層４１ｂの外周部よりも外側部分でエッチングすることで形成される。
バリア層４１ｃは、反射層４１ｂを構成するＡｇあるいはＡｇ合金が空気中の酸素あるいは硫黄成分と反応することを防止すると共に、反射層４１ｂを形成した後の製造工程において反射層４１ｂが外部からダメージを受けることを防止するバリアとしての機能を有している。

画素電極４１の外周部には、格子状に絶縁膜５が形成されている。絶縁膜５としては、例えばＳｉＮ_x、又はＳｉＯ₂等の無機絶縁膜を用いることができる。

絶縁膜５は隔壁６の下地となる絶縁膜である。絶縁膜５の上部には、同色の画素ＰＸの配列方向に隔壁６が形成されている。隔壁６は、例えばポリイミド等の感光性樹脂により形成されたものであり、トランジスタ２１，２２の各電極、走査線２５、信号線２４及び供給線２６よりも充分に厚い。隔壁６は、画素電極４０を形成する際に異なる色の発光層４３となる溶液が混合するのを防止する。また、隔壁６は、上部に形成される共通電極４４と、下部に配置されるトランジスタ２１，２２の各電極、走査線２５、信号線２４及び供給線２６との容量結合を軽減する役割も果たす。

画素電極４１の上部には、担体（キャリア）を輸送する第１担体輸送層として正孔注入層４２が形成されている。正孔注入層４２には、例えばＰＥＤＯＴ等の導電性高分子及びドーパントとなるＰＳＳからなる正孔注入材料を用いることができ、湿式塗布法（例えば、発光層となる材料を含む液を個々の液滴を複数吐出するインクジェット法や、連続した液流として流すノズルコーティング法やその他印刷法）によって成膜できる。
また、画素電極４１が形成されたトランジスタアレイ基板５０上に対して、全画素ＰＸ領域に対応する部位が開口しているハードマスクを設け、真空蒸着法、マグネットスパッタリング法等の気相堆積法により、遷移金属酸化物からなる正孔注入層４２を全画素ＰＸの全領域に形成することができる。正孔注入層４２の厚さは１５０ｎｍ以下であることが好ましい。

正孔注入層４２の上部には、第２担体輸送層として発光層４３が形成されている。発光層４３は、ポリフェニレンビニレン系発光材料やポリフルオレン系発光材料等の共役ポリマーからなる。なお、発光層４３の上にさらに電子輸送層を設けてもよい。また、これらの層構造において適切な層間にインタレイヤ層が介在した積層構造であってもよいし、その他の積層構造であってもよい。

発光層４３は、湿式塗布法（例えば、発光層となる材料を含む液を個々の液滴を複数吐出するインクジェット法や、連続した液流として流すノズルコーティング法やその他印刷法）によって成膜される。この場合、発光層４３となる共役ポリマー発光材料を含有する有機化合物含有液を塗布して成膜するが、厚膜の隔壁６が設けられているので、隣り合う画素電極４１に塗布された有機化合物含有液が隔壁６を越えて混ざり合うことを防止することができる。

なお、画素ＰＸが赤の場合には発光層４３が赤色に発光し、画素ＰＸが緑の場合には発光層４３が緑色に発光し、画素ＰＸが青の場合には発光層４３が青色に発光するように、それぞれの発光材料（例えば、ポリフルオレン系）を設定する。

発光層４３及び隔壁６の上には、画素電極４０のカソードを構成する共通電極４４が成膜されている。共通電極４４は、全ての画素ＰＸに共通して形成される。共通電極４４は、図示しないが、画素電極４１よりも仕事関数の低い材料（例えば、Ｍｇ、Ｃａ、Ｌｉ、Ｂａ、希土類金属のうちの少なくとも一種を含む単体又は合金）の単層または複数層により１〜１０ｎｍの厚さに形成された電子注入層と、その上方に積層された、錫ドープ酸化インジウム（Indium Tin Oxide；ＩＴＯ）や酸化インジウムと酸化亜鉛の酸化物（Indium Zinc Oxide）、タングステンドープ酸化インジウム（Indium Tungsten Oxide；ＩＷＯ）、タングステン−亜鉛ドープ酸化インジウム（Indium Tungsten Zinc Oxide；ＩＷＺＯ）等の透明電極材料で形成された透明導電膜と、を有している。
各画素毎に画素電極４１、正孔注入層４２、発光層４３、対向電極４４の順に積層されたものが有機ＥＬ素子４０である。

なお、図示しないが、対向電極４４の上には、封止層が堆積されている。封止層は画素電極４０が外気に露出されることを防ぐ役割を果たす。封止層は、絶縁性を有し、例えば、エポキシ樹脂、アクリル樹脂等の熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂又は光硬化性樹脂等からなり、これらの樹脂にシリカ充填材等の添加剤を加えたものでもよい。
また、これらの樹脂上にガラス基板を貼り合わせても良いし、これらの樹脂上に、プラズマＣＶＤ法、真空蒸着法、マグネットスパッタリング法等の気相堆積法により、例えばＳｉＮ_x、又はＳｉＯ₂等の無機絶縁膜をガスバリア層として形成しても良い。

次に、ＥＬディスプレイパネル１０の製造工程について図３〜図７を用いて説明する。
まず、図３に示すように、トランジスタアレイ基板５０の上面からｎチャネル型トランジスタ２１のソース電極２１Ｓまで通じるコンタクトホール５１を形成する。次に、トランジスタアレイ基板５０の上面に密着層４１ａとなる第１透明導電膜４５を成膜する。このとき、第１透明導電膜４５はコンタクトホール５１内にも入りこみ、ソース電極２１Ｓと導通する。

次に、第１透明導電膜４５の表面をウェット洗浄やＵＶ洗浄によりクリーニングした後、大気中にて１時間程度放置する。これにより、第１透明導電膜４５の表面は、純水接触角で約５０°となる。

次に、第１透明導電膜４５上の反射層４１ｂを形成する所定の位置に、インクジェット印刷によりメタルインク材料を塗布する。このとき、第１透明導電膜４５の表面が、純水接触角で約５０°となっているため、塗布したインク液滴が大きく広がらず、かつインク液滴の密着性も損なわれない。このため、精度よくメタルインク材料を塗布することができる。
Ａｇまたは、Ａｇ合金等の金属微粒子が水系の溶媒又は有機溶媒に分散されたメタルインク材料（例えば、アルバックマテリアル株式会社製L−Ａｇ１ＴｅＨ等）を用いて反射層４１ｂを形成すると、反射率が高くなり好適である。

その後、ホットプレートやクリーンオーブンによりトランジスタアレイ基板５０の熱処理を行い、メタルインク材料中の溶媒、分散剤を蒸発させる。これにより、図４に示すように、反射層４１ｂが形成される。反射層４１ｂは、第１透明導電膜及び第２透明導電膜よりもエッチング速度が速い。

次に、図５に示すように、第１透明導電膜４５及び反射層４１ｂ上に反射層４１ｂ全体を覆うようにバリア層４１ｃとなる第２透明導電膜４６を成膜する。

次に、反射層４１ｂの外周部よりも外側部分で第１透明導電膜４５及び第２導電膜４６をウェットエッチングし、図６に示すように、密着層４１ａ及びバリア層４１ｃを形成する。エッチャントとしては、例えば、塩酸１５〜２５％／硝酸１〜５％／水７５〜８５％の混合液を用いる。
以上により、画素電極４１が形成される。

次に、トランジスタアレイ基板５０上の全面に、プラズマＣＶＤにより窒化シリコン又は酸化シリコン等の絶縁膜を形成し、ドライエッチング法によりエッチングし、画素電極４１の部分を除去することで、絶縁膜５を形成する。

次に、トランジスタアレイ基板５０上の全面にポリイミド等の感光性樹脂を塗布し、フォトリソグラフィにより絶縁膜５の上部の感光性樹脂を硬化させる。これにより、図７に示すように、隔壁６を形成する。

次に、画素電極４１上に、水等の溶媒に正孔注入層４２となる正孔注入材料を分散したインクを、インクジェット法、ノズルプリント法、有版印刷法等を用いて塗布する。その後、ホットプレートやクリーンオーブンによりトランジスタアレイ基板５０の熱処理を行い、インク中の溶媒、分散剤を蒸発させることで正孔注入層４２が形成される。

次に、発光材料を有機溶媒（例えば、テトラリン、テトラメチルベンゼン、メシチレン等）に溶かしたインクを、インクジェット法、ノズルプリント法、有版印刷法等により、正孔注入層４２上に塗布する。その後、その後、ホットプレートやクリーンオーブンによりトランジスタアレイ基板５０の熱処理を行い、インク中の溶媒、分散剤を蒸発させることで発光層４３が形成される。

次に、真空蒸着やスパッタリングにより電子注入層及び透明導電膜からなる対向電極４４を複数の画素に跨るように表示領域全域に形成する。以上により、図２に示すように、有機ＥＬ素子４０が形成される。
その後、対向電極４４を覆うように図示しない封止層を形成する。以上により、ＥＬディスプレイパネル１０が完成する。

このようなＥＬディスプレイパネル１０の製造工程によれば、密着層４１ａとなる第１透明導電膜４５と、バリア層４１ｃとなる第２導電膜４６との間に反射層４１ｂを形成し、その後、第１透明導電膜４５及び第２導電膜４６を反射層４１ｂの外周部よりも外側部分でウェットエッチングすることで密着層４１ａ及びバリア層４１ｃを形成するので、反射層４１ｂの側面が露出せず、エッチング液によるダメージを受けることがない。

なお、本発明は、ＥＬディスプレイパネルに限られず、例えば、露光装置、光アドレッシング装置、照明装置等の発光パネルに適用してもよい。
また上記実施形態では、隔壁６は、図１０（ａ）に示すように、異なる色の画素ＰＸ間に配置されるストライプ形状でもよく、また図１０（ｂ）に示すように、各画素ＰＸ毎に周囲を包囲するように行方向及び列方向に格子状に形成されてもよい。

本発明の実施形態に係るＥＬディスプレイパネル１０における１つの画素ＰＸの回路図である。１つの画素ＰＸの断面図である。ＥＬディスプレイパネル１０の製造工程を示す断面図である。ＥＬディスプレイパネル１０の製造工程を示す断面図である。ＥＬディスプレイパネル１０の製造工程を示す断面図である。ＥＬディスプレイパネル１０の製造工程を示す断面図である。ＥＬディスプレイパネル１０の製造工程を示す断面図である。

符号の説明

１０ＥＬディスプレイパネル
４０有機ＥＬ素子
４１画素電極（第１電極）
４１ａ密着層
４１ｂ反射層
４１ｃバリア層
４２正孔注入層（担体輸送層）
４３発光層（担体輸送層）
４４対向電極（第２電極）
５０トランジスタアレイ基板（基板）

Claims

基板上に第１電極と担体輸送層と第２電極が積層されてなるエレクトロルミネッセンスパネルの製造方法において、
前記第１電極は、密着層となる第１透明導電膜を成膜し、
次に、前記第１透明導電膜上に、外周部が前記密着層の形成パターン領域の外周部並びにバリア層の形成パターン領域の外周部より内側になるように、反射層をインクジェット印刷により形成し、
次に、前記第１透明導電膜及び前記反射層上に前記反射層全体を覆うように前記バリア層となる第２透明導電膜を成膜し、
次に、前記反射層の前記外周部よりも外側部分で前記第１透明導電膜及び前記第２導電膜をウェットエッチングし、前記第１透明導電膜が前記密着層の形成パターン領域にパターニングされ、前記第２導電膜が前記バリア層の形成パターン領域にパターニングされることによって前記密着層及び前記バリア層を形成する工程からなることを特徴とするエレクトロルミネッセンスパネルの製造方法。
前記反射層は、前記第１透明導電膜及び前記第２透明導電膜よりもエッチング速度が速いことを特徴とする請求項１に記載のエレクトロルミネッセンスパネルの製造方法。