JP5276716B2 - 有機ｅｌ素子及びその製造方法 - Google Patents
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Description
この発明は、有機ＥＬ（Electro Luminescence）素子及びその製造方法の改良に関し、特に有機材料である有機ドナー層の転写精度向上対策に関するものである。
有機ＥＬ素子の製造方法の一例として、サーマルスタンプを用いてドナーフィルムから被転写基板上へ有機ドナー層を選択的に熱転写する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
しかし、特許文献１の如きサーマルスタンプ法による有機ＥＬ素子の製造方法では、大型の被転写基板に有機ドナー層を転写すると、被転写基板に撓みが生じてサーマルヘッドと被転写基板との間隔を一定にすることが困難となり、ドナーフィルムから転写される有機ドナー層が全面又は一部に転写されなかったりして転写ムラ、いわゆるパターンボケが発生する頻度が高く、製造された有機ＥＬ素子に表示ムラが発生するという問題がある。
さりとて、有機ドナー層の転写ムラをなくそうとして、サーマルヘッドを被転写基板に機械的に強く押し付け過ぎると、被転写基板が傷付くおそれがある。
この発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、被転写基板が大型であっても、ドナーフィルムからの有機ドナー層の転写ムラをなくして品質の優れた有機ＥＬ素子を得ることである。
上記の目的を達成するため、この発明は、磁力作用を利用してサーマルヘッドと被転写基板とを密着させることを特徴とする。
具体的には、第１〜８の発明は、有機ＥＬ素子の製造方法を対象とし、次のような解決手段を講じた。
すなわち、第１の発明は、有機ドナー層が形成されたドナーフィルムと、第１電極が形成された被転写基板とを用意し、上記ドナーフィルムを被転写基板とサーマルヘッドとの間に挟み、上記被転写基板とサーマルヘッドとを磁性体の磁力作用で密着させることにより、上記有機ドナー層を上記被転写基板の第１電極上に熱転写して有機層を形成した後、該有機層上に第２電極を形成して有機ＥＬ素子を得ることを特徴とする。
第２の発明は、第１の発明において、サーマルヘッドは、磁力を有する状態と、磁力を有しない状態とに切り換えられ、磁力を有する状態で上記磁性体に吸着するようになっていることを特徴とする。
第３の発明は、第１又は２の発明において、上記磁性体は、上記被転写基板の有機層形成面側に形成されていることを特徴とする。
第４の発明は、第１又は２の発明において、上記磁性体は、上記被転写基板の有機層形成面側と反対側の面に形成されていることを特徴とする。
第５の発明は、第１又は２の発明において、上記磁性体は、パターン形成されていることを特徴とする。
第６の発明は、第５の発明において、上記磁性体は、上記被転写基板と第１電極との間にパターン形成されていることを特徴とする。
第７の発明は、第５の発明において、上記磁性体は、有機ＥＬ素子の配線パターンを兼ねていることを特徴とする。
第８の発明は、第１〜７のいずれか１つの発明において、上記磁性体は、鉄、クロム、ニッケル、コバルト及びマンガンから選択された少なくとも１つを含むことを特徴とする。
第９，１０の発明は、有機ＥＬ素子に関するものであり、そのうち第９の発明は、第３の製造方法により製造された有機ＥＬ素子であって、上記被転写基板の有機層形成面側には、上記磁性体、上記第１電極、上記有機層及び上記第２電極が順に形成されていることを特徴とする。
第１０の発明は、第４の発明により製造された有機ＥＬ素子であって、上記被転写基板の有機層形成面側には、上記第１電極、上記有機層及び上記第２電極が順に形成されていることを特徴とする。
第１〜１０の発明によれば、磁性体の磁力作用でドナーフィルムが被転写基板に隙間なく密着するので、被転写基板が大型であっても、有機ドナー層を被転写基板に精度良く転写でき、表示ムラがなくて優れた品質の有機ＥＬ素子を製造することができる。また、転写ムラをなくすためにサーマルヘッドを被転写基板に過度に押し付ける必要がなく、被転写基板の傷付きを防止することができる。
特に、第４の発明では、磁性体が被転写基板の有機層形成面側と反対側の面に形成されているため、有機層形成面側の成膜プロセスに磁性体が影響を受けることがない。これにより、従来の成膜プロセスを適用し易く、コスト面でメリットが高い。
第６の発明によれば、第１電極形成と同時に磁性体を形成でき、コスト面で有利となる。
以下、この発明の実施形態について図面に基づいて説明する。
（実施形態１）
図１は実施形態１における有機ＥＬディスプレイ１を示す。この有機ＥＬディスプレイ１はそのＡ部を観察すると、図２に示すように、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）を１組とした画素Ｐが、画面の横方向（Ｘ）、縦方向（Ｙ）に多数並んで構成されている。すなわち、１画素ＰをＲ，Ｇ，Ｂの各副画素ｐ１の集まりと定義する。フルハイビジョンの有機ＥＬディスプレイ１では、Ｘ方向に１９２０個、Ｙ方向に１０８０個の画素Ｐが並んでいる。図２はＲ，Ｇ，Ｂが各色毎にストライプ状に並んでいる様子を示しているが、この他にＲ，Ｇ，Ｂがデルタ配列であっても、本特許の趣旨に影響は及ばない。また、図２はＲ，Ｇ，Ｂを並置方式で並べたものであるが、Ｒ，Ｇ，Ｂが積層されている積層方式や、その他の並べ方であっても本特許の趣旨に影響は及ばない。
図１は実施形態１における有機ＥＬディスプレイ１を示す。この有機ＥＬディスプレイ１はそのＡ部を観察すると、図２に示すように、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）を１組とした画素Ｐが、画面の横方向（Ｘ）、縦方向（Ｙ）に多数並んで構成されている。すなわち、１画素ＰをＲ，Ｇ，Ｂの各副画素ｐ１の集まりと定義する。フルハイビジョンの有機ＥＬディスプレイ１では、Ｘ方向に１９２０個、Ｙ方向に１０８０個の画素Ｐが並んでいる。図２はＲ，Ｇ，Ｂが各色毎にストライプ状に並んでいる様子を示しているが、この他にＲ，Ｇ，Ｂがデルタ配列であっても、本特許の趣旨に影響は及ばない。また、図２はＲ，Ｇ，Ｂを並置方式で並べたものであるが、Ｒ，Ｇ，Ｂが積層されている積層方式や、その他の並べ方であっても本特許の趣旨に影響は及ばない。
図３は図２のIII部において、１画素Ｐの中の赤色（Ｒ）の副画素ｐ１を示す。図４は実施形態１において、図３のIV−IV線における副画素ｐ１の断面図、つまり赤色（Ｒ）の副画素ｐ１の平面的なパターンを表し、このようなパターンが各色単位毎に形成されている。それぞれの画素Ｐで、図４下半部分の矩形領域が概念的に赤色（Ｒ）の発光領域２になり、平面視で該発光領域２を除いて後述するエッジカバー８（図６参照）が副画素ｐ１の全面にそれぞれ形成されている。
図５は、図４のＶ−Ｖ線における断面図である。図６は図４のVI−VI線における断面図である。図７は有機ＥＬディスプレイ１の断面図である。図８は有機ＥＬディスプレイ１の駆動回路概念図である。図９は画素回路図である。
図５〜７において、３は透明なガラス基板３であり、該ガラス基板３の有機層１７（後述する）形成面側には、磁性体４がパターン形成され、該磁性体４上には、ポリシリコンからなる半導体領域（薄膜トランジスタ及び配線）５がパターン形成されて、磁性体４が有機ＥＬ素子の配線パターンを兼ねている。なお、図４及び図５では、上記半導体領域を５Ａ，５Ｂで示している。これら磁性体４及び半導体領域５は、スルーホール６ａを有する平坦化絶縁層６で覆われている。この平坦化絶縁層６上には、第１電極としての下部電極７がパターン形成され、該下部電極７は上記スルーホール６ａを介して半導体領域５の配線パターンに接続されている。上記下部電極７のエッジ部には、エッジカバー８（図６参照）が形成され、上記磁性体４パターンは、副画素ｐ１内の下部電極７で平面的に見てエッジカバー８の開口部より大きく開口している。図５及び図６中、９は保護膜、１０はゲート絶縁膜、１１はコンタクトホール１１ａを有する層間膜である。これにより被転写基板１２が構成される。
図４〜図６中、１３Ａはソース配線（データ線）、１３Ｂはソース配線（電源ライン）、１３Ｃはソース線である。１４Ａはゲート配線（走査線）、１４Ｂはゲート配線である。１５はチャネル領域、１６は上下パターン接続部である。なお、図４では磁性体４パターンと、平面視で下部電極７及びエッジカバー８より上部になる構造は省略している。また、図５においても、平面視で下部電極４及びエッジカバー８より上部になる構造は省略している。
上記被転写基板１２上には、有機層１７が有機ＥＬディスプレイ１の発光構成要素である、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の色毎にサーマルスタンプ法で形成されている。上記有機層１７は、発光層のみサーマルスタンプ法でＲ，Ｇ，Ｂ毎に塗り分け、他の層はサーマルスタンプ法や公知の真空蒸着方法でＲ，Ｇ，Ｂ部分を含んで表示領域全面を塗分けせずに一括に形成してもよい。
上記有機層１７上には、第２電極としての上部電極１８が有機層１７の表示領域を含んで全体が真空蒸着法で形成されている。この上部電極１８は、表示領域外で端子取出しパターンと接続されている。これにより、被転写基板１２の有機層１７形成面側に、磁性体４、下部電極７、有機層１７及び上部電極１８が順に形成された有機ＥＬ素子２４が構成されている。
上記上部電極１８上には、封止膜１９が公知のプラズマＣＶＤ法で形成されている。そして、水分と酸素が非常に少ない窒素ガスを封止ガス２０とした雰囲気中で、エポキシ樹脂等の封止材２１を用いて、予め乾燥材２２が形成された封止板２３と上記被転写基板１２とを貼り合せる。これにより、上記封止板２３と被転写基板１２上の封止膜１９との間に封止ガス２０が充填され、有機ＥＬディスプレイ１が完成する。
このように構成された有機ＥＬ素子２４を備えた有機ＥＬディスプレイ１の駆動回路を説明する。
有機ＥＬディスプレイ１の駆動回路は、図８に示すように、映像を表示のための入力信号に基づき、走査線駆動回路２５とデータ線駆動回路２６が適切に駆動される。走査線１４Ａとデータ線１３Ａの各々の交点には画素回路２７が形成されている。各々の画素回路２７は電源回路Ｖｐからの電源ライン１３Ｂと接続されている。また、各々の画素回路２７は、有機ＥＬ素子２４を介してベタ膜で構成されている電源回路Ｖｃｏｍの電源パターンと接続されている。
画素回路２７では、図９に示すように、電源回路Ｖｐ、電源回路Ｖｃｏｍ、走査線１４Ａとデータ線１３Ａの信号に基づき、薄膜トランジスタＴＦＴ１、薄膜トランジスタＴＦＴ２、保持容量Ｃｓにより有機ＥＬ素子２４が定電流駆動され、有機ＥＬ素子２４が発光する。
図９の駆動回路は、図４のパターンで構成される。図５で、ストライプ状に形成された複数のソース配線（データ線）１３Ａのそれぞれは、薄膜トランジスタＴＦＴ１に電気的に接続されており、薄膜トランジスタＴＦＴ１にデータ信号を入力する。複数のゲート配線（走査線）１４Ａは、ソース配線１３Ａと交差する方向に相互に並行に延びている。複数のゲート配線１４Ａのそれぞれは、薄膜トランジスタＴＦＴ１のゲートとなっており、薄膜トランジスタＴＦＴ１のそれぞれに走査信号を入力する。薄膜トランジスタＴＦＴ１のドレインはゲート配線１４Ｂに接続されている。ゲート配線１４Ｂは薄膜トランジスタＴＦＴ２のゲートとなっている。ソース配線１３Ｂとゲート配線１４Ｂの重なる部分で保持容量Ｃｓを形成している。また、ソース配線１３Ｂは薄膜トランジスタＴＦＴ２のソースに接続されている。薄膜トランジスタＴＦＴ２のドレインは下部電極７と電気的に接続されている。
薄膜トランジスタＴＦＴ１はソース配線１３Ａ及びゲート配線１４Ａから入力された信号に基づいて保持容量Ｃｓに電荷を与え、薄膜トランジスタＴＦＴ２を動作させて、入力信号に基づき下部電極７に電流を供給する。
図５では、ガラス基板３上に磁性体４を形成し、その上に薄膜トランジスタＴＦＴ１，２を形成したが、薄膜トランジスタＴＦＴ１，２の形成方法は公知の方法で行うことができる。実施形態１では、図５に示すように、トップゲート構造を示したが、ボトムゲート構造であっても本特許の趣旨に影響はない。また、実施形態１では、薄膜トランジスタＴＦＴ１，２の半導体領域５Ａ，５Ｂをポリシリコンとしたが、アモルファスシリコン、微結晶シリコン、酸化亜鉛等の酸化物半導体であっても本特許の趣旨に影響はない。
次に、実施形態１における成膜プロセスのうち、磁性体４の形成要領を図６に対応する図１０の工程図を参照しつつ説明する。
まず、図１０（ａ）に示すように、無アルカリガラス基板３を準備する。ガラス基板３は、予めＩＰＡ超音波洗浄、純水洗浄等の方法により、有機物等の異物を除去しておく。このガラス基板３に磁性体４としてニッケル（Ｎｉ）をＤＣスパッタ法により、Ｎｉターゲット（純度５Ｎ)を用いて、到達真空度は１．０×１０−３Ｐａ、Ａｒガス圧が０．６Ｐａ、投入電力８０ｍＷ／ｃｍ２の成膜条件で１００ｎｍの膜厚に形成する。
次いで、図１０(ｂ)に示すように、汎用のフォトレジスト２８をスピンコート法により形成する。
その後、図１０(ｃ)に示すように、フォトマスクを用いてステッパ露光機で所定のパターンを露光後に、アルカリ現像液で露光した部分のフォトレジスト２８を除去した後、ガラス基板３を水洗する。
しかる後、図１０(ｄ)に示すように、磁性体４をリン酸と硝酸と水による希硝酸とにより室温で３分間エッチングした後、水洗する。
その後、図１０(ｅ)に示すように、剥離液でフォトレジスト２８を剥離する。
次に、図１０(ｆ)に示すように、ガラス基板３からの不純物の拡散を防ぐためと、磁性体４パターンによる段差を緩和するために、保護膜９としてシリコンオキシナイトライド（ＳｉＯＮ）を膜厚３００ｎｍに公知のＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法により全面に成膜する。
なお、この成膜プロセスでは、磁性体４としてＮｉを用いたが、他に鉄（Ｆｅ）やコバルト（Ｃｏ）を用いることができる。また、クロム（Ｃｒ）を少なくとも含む合金、マンガン（Ｍｎ）を少なくとも含む合金を用いることもできる。また、ニッケル（Ｎｉ）を少なくとも含む合金、鉄（Ｆｅ）を少なくとも含む合金、コバルト（Ｃｏ）を少なくとも含む合金を用いることもできる。
次に、実施形態１における成膜プロセスのうち、被転写基板１２（ＴＦＴ基板）の作製要領を図５に対応する図１１及び図１２の工程図を参照しつつ説明する。図１１は被転写基板１２作製の前半工程図、図１２は被転写基板１２作製の後半工程図である。
まず、被転写基板１２作製の前半工程として、図１１（ａ）に示すように、図１０（ｆ）で形成された保護膜９上に半導体膜５′を形成する。具体的には、プラズマＣＶＤ法によりアモルファスシリコン膜を５０ｎｍ成膜した後、固相成長させる。固相成長は、ガラス基板３上のアモルファスシリコン膜に結晶化を助長する金属触媒を塗布法や成膜法により添加し、その後、ガラス基板３が歪まない温度までの高温で加熱処理を行うことにより、金属添加物を起点として結晶質シリコンが形成される。次に、レーザ熱処理工程で、上記ガラス基板３にエキシマレーザーを照射して熱処理することでアモルファスシリコン膜を多結晶化したポリシリコンとする。
次いで、フォトレジストを用いた公知のフォトプロセスでポリシリコン上に所定のパターンを形成した後、半導体膜をドライエッチング法によりエッチングし、使用したフォトレジストを除去することにより、図１１（ｂ）に示すような半導体領域５Ａ，５Ｂをパターン形成する。
その後、図１１（ｃ）に示すように、上記保護膜９上に半導体領域５Ａ，５Ｂを覆うようにゲート絶縁膜１０として、酸化ケイ素（ＳｉＯ２）を５０ｎｍ〜２００ｎｍの膜厚で公知のＣＶＤ法により形成した後、イオンドーピング法によりトランジスタの閾値の調整を行う。
しかる後、図１１（ｄ）に示すように、上記ゲート絶縁膜１０上にゲート膜として、高融点金属膜を全面デポ（堆積）した後、フォトレジストを公知のフォトプロセスで所定のパターンに形成し、その後、公知の方法でドライエッチングを行い、使用したフォトレジストを除去することで、ゲート配線１４Ａ，１４Ｂを形成する。さらに、イオンドーピング法により、シリコン膜の抵抗値等を調整し、薄膜トランジスタＴＦＴ１、薄膜トランジスタＴＦＴ２を形成する。
次に、被転写基板１２作製の後半工程として、図１２（ａ）に示すように、上記ゲート絶縁膜１０上にゲート配線１４Ａ，１４Ｂを覆うように層間膜１１として、厚さ４００ｎｍ〜９００ｎｍのケイ素系絶縁膜を公知のＣＶＤ法により全面に形成する。
その後、図１２（ｂ）に示すように、上記層間膜１１にコンタクトホール１１ａを形成して、その上にソース配線１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃを形成する。コンタクトホール１１ａは、公知のフォトプロセスにより、フォトレジストをパターン形成し、ドライエッチング法によりコンタクトホール部分をエッチングした後、フォトレジストを除去することにより形成する。ソース配線１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃは、スパッタ法により低抵抗なアルミニウム系金属を含む多層膜で全面に形成し、公知のフォトエッチプロセスによりソース配線パターンを形成した後、高温熱処理を行う。
しかる後、図１２（ｃ）に示すように、上記層間膜１１上にソース配線１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃを覆うように平坦化絶縁層６を形成した後、スルーホール６ａを形成し、スルーホール６ａ形成領域を含んで下部電極７（画素電極）を形成する。具体的には、平坦化絶縁層６上に感光性のアクリル樹脂やポリイミド樹脂、フェノール樹脂やノボラック樹脂をスピンコート法により全面に塗布した後、所定のパターンで露光し、アルカリ溶液等の現像液で現像し、さらに２００℃以上の高温炉でベークすることにより、膜厚１μｍ〜４μｍのスルーホール６ａを形成する。その後、上記ガラス基板３前面にスパッタ法により酸化錫（ＳｎＯ２）を５重量％〜２０重量％含む酸化インジウム（Ｉｎ２Ｏ３）からなる酸化物ターゲットをＩＴＯターゲーットとし、ＤＣスパッタ装置で、ＩＴＯを８０ｎｍ〜２００ｎｍの膜厚に形成する。その後、上記ガラス基板３を２００℃以上の高温で１〜２時間熱処理する。その後、上記ガラス基板３を公知のフォトプロセスにより、フォトレジストをパターン形成し、公知のウェットエッチング法によりエッチングした後、フォトレジストを除去することで所定パターンを形成する。
その後、図６に示すように、下部電極７のパターン端部分にエッジカバー８を形成すると、図４の状態となり、有機層１７を形成する前の被転写基板１２作製工程が完了する。具体的には、図１２（ｃ）の状態のものに、感光性のポリイミド樹脂をスピンコート法により塗布し、所定のフォトマスクを使用して露光し、アルカリ性の現像液で現像した後、熱処理することで、画素となる部分が開口しエッジカバー８パターンが形成でき、被転写基板１２作製工程が完成する。
実施形態１では、トップゲート型ＴＦＴの例を示したが、ボトムゲート型ＴＦＴの場合でも本特許の効果は同じように得られる。
次に、有機ＥＬ素子２４作製工程を説明する。図６に示すように、これまで有機層１７は説明のため１つの層として説明したが、実際には有機ＥＬ素子２４動作機構の機能分離がなされるため、２層以上の多層構造となる。
実施形態１では、有機層１７を３層構造（図１４参照）とする。すなわち、下部電極７上に、正孔注入兼輸送層１７ＡとしてＮＰＢ（N,N-di(naphthalene-1-yl)-N,N-diphenyl-benzidene）を膜厚３０ｎｍ、発光層１７Ｂを３０ｎｍ、電子輸送兼注入層１７ＣとしてＡｌｑ3（アルミニウムキノリノール錯体(aluminato-tris-8-hydroxyquinolate)）を４０ｎｍ、順次形成する。発光層１７Ｂの材料は、Ｒ，Ｇ，Ｂ毎に発光色に合わせ異なる材料を用いるが、その他の層の材料はＲ，Ｇ，Ｂの各色で共通とする。発光層１７Ｂの材料は、金属オキシノイド化合物［８−ヒドロキシキノリン金属錯体］、ナフタレン誘導体、アントラセン誘導体、ジフェニルエチレン誘導体、ビニルアセトン誘導体、トリフェニルアミン誘導体、ブタジエン誘導体、クマリン誘導体、ベンズオキサゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、オキサゾール誘導体、ベンズイミダゾール誘導体、チアジアゾール誘導体、ベンズチアゾール誘導体、スチリル誘導体、スチリルアミン誘導体、ビススチリルベンゼン誘導体、トリススチリルベンゼン誘導体、ペリレン誘導体、ペリノン誘導体、アミノピレン誘導体、ピリジン誘導体、ローダミン誘導体、アクリジン誘導体、フェノキサゾン、キナクリドン誘導体、ルブレン、ポリ−ｐ−フェニレンビニレン、又はポリシラン等から必要な発光色を得られるもの、各材料の相性がよいものを使用する。
スタート時の被転写基板１２は、図１３の状態である。図１３は図６の有機層１７を形成する前の状態を示す。まず、正孔注入兼輸送層１７ＡとしてＮＰＢ（N,N-di(naphthalene-1-yl)-N,N-diphenyl-benzidene）を、図１４に示すように、有機ＥＬディスプレイ１の表示領域を含む領域に公知の真空蒸着法で膜厚３０ｎｍに形成する。
その後、到達真空度が１．０×１０−３Ｐａ以下である真空中で図１５に示すようなサーマルスタンプ法で、まず赤色（Ｒ）の発光層１７Ｂを形成した後、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の発光層１７Ｂを順次塗り分けて形成する。
サーマルスタンプ法の説明図を図１５に示す。また、同装置概念図を図１６に示す。
図１６において、２９はロードロック式の真空装置であり、該真空装置２９内にはサーマルスタンプ３０が設置されている。真空装置２９内は、１．０×１０−３Ｐａ以下の到達真空度となるように真空度が設定される。サーマルスタンプ３０は上台３１に固定されていて、上下可動機構３２により上下方向に移動可能になっている。このサーマルスタンプ３０は、上記上台３１下面に固定された電磁石３３を有し、該電磁石３３下面にはスタンプ基板３４が固定されている。このスタンプ基板３４下面にはアライメント部３５が突設され、上記サーマルスタンプ３０は、このアライメント部３５によって、下台３６にセットされた被転写基板１２上のアライメントマーク３７と位置合わせできるようになっている。また、上記スタンプ基板３４には、サーマルヘッド３８が有機層１７形成領域に対応して形成される。電磁石３３は初期状態ではＯＦＦとなっている。
サーマルヘッド３８は、有機ＥＬディスプレイ１の表示領域に合わせ、ストライプ状に形成されている。また、サーマルヘッド３８は発熱抵抗体を備え、予め１５０℃〜２００℃の一定温度に加熱されている。
また、上記真空装置２９内には、ロールユニット３９が配置されている。このロールユニット３９には予めドナーフィルム４０がセットされ、ロールtoロールで被転写基板１２を１枚処理する毎に新たなドナーフィルム４０を供給できるようになっている。ドナーフィルム４０は、ベースフィルム４１の片面に有機ドナー層４２が形成されている。ドナーフィルム４０は２５０℃以上の耐熱性があり、図１５に示すように、有機ドナー層４２を被転写基板１２側に向けてセットされる。ドナーフィルム４０は、ロールユニット３９により弛むことがないようにセットされる。また、ドナーフィルム４０と被転写基板１２との間の距離が１ｍｍ〜１０ｍｍになるように被転写基板１２上方にロールユニット３９はセッティングされる。
図１５は赤色（Ｒ）材料のみの機構を示しているが、図１５に示すような機構が連なって緑色（Ｇ）材料、青色（Ｂ）材料が引き続き形成されるようになっている。被転写基板１２は、図１５でいうと垂直方向にインラインで処理されるようになっている。
そして、被転写基板１２を転写位置まで移動させてから下台３６を可動させ、被転写基板１２の転写される部位とスタンプ基板３４側のサーマルヘッド３８との位置合わせを行う。
位置合わせ完了後、サーマルスタンプ３０を上下可動機構３２により被転写基板１２と密着させる。図１６では、サーマルスタンプ３０が下側に移動する。その後、電磁石３３をＯＮにする。これにより、サーマルヘッド３８と被転写基板１２が表示領域全面に亘って密着する。被転写基板１２には、磁性体４であるニッケル（Ｎｉ）が形成されているため、磁力作用によりサーマルスタンプ３０と被転写基板１２は密着する。電磁石３３がＯＦのまま、つまり電磁石３３がないと被転写基板１２の反りや歪みにより所定のパターン通りに有機層１７を転写することができない。
その後、電磁石３３をＯＦＦにしてから、図１６の上下可動機構３２でサーマルスタンプ３０を被転写基板１２やドナーフィルム４０から離間させる。図１６ではサーマルスタンプ３０が上方に動く。ドナーフィルム４０はテンションが掛かっているので、サーマルヘッド３８が離れるとドナーフィルム４０も被転写基板１２から離間する。
そして、ロールユニット３９は次の被転写基板１２に備え、被転写基板１２を１枚分だけ巻取り側へ巻き取る。
その後、被転写基板１２は移動し、これらが、グリーン（Ｇ）とブルー（Ｂ）の分も行われる。
次に、電子輸送兼注入層１７Ｃとして、Ａｌｑ3（アルミニウムキノリノール錯体(aluminato-tris-8-hydroxyquinolate)）を４０ｎｍ、有機ＥＬディスプレイ１の表示領域を少なくとも含む領域に、図１４に示すように、公知の真空蒸着法で形成する。
その後、上部電極（半透明陰極）１８として、マグネシウム・銀（Ｍｇ・Ａｇ）を膜厚１ｎｍ〜２０ｎｍで連続して公知の蒸着法により形成する。その形成領域は、表示領域を少なくとも含む領域にベタパターンで形成する。
次に、図７に示すように、少なくとも表示領域を含む領域に封止膜１９を成膜する。本例では、酸化ケイ素（ＳｉＯ２）を５００ｎｍの膜厚に公知のＲＦスパッタ法で形成する。図７では、説明のため、表示領域周辺部の封止部分も示している。
その後、乾燥材２２が形成された封止板２３として無アルカリガラスと、エポキシ樹脂等の封止材２１とを用いて、封止板２３と被転写基板１２上の封止膜１９との間に窒素ガスからなる封止ガス２０を充填する。
封止板２３は、有機層１７に酸素や水分が進入することを防止する機能を持つ。封止板２３は石英基板でも形成することができる。封止板２３は、酸素濃度が低く、湿度も低い窒素ガス雰囲気中で、封止材２１により被転写基板１２に接着固定されている。封止材２１はエポキシ樹脂からなる。封止材２１は、他にも酸素透過性及び透湿性の低い材料であれば使用することが可能である。なお、封止材２１として、溶融ガラスを用いることもできる。
実施形態１では、有機ＥＬ素子２４が有機層１７からの発光を有機層１７形成面側と反対側の面、図７では下側に取り出すボトムエミッション構造の場合であるので、酸化カルシウムからなる乾燥材を封止板の有機ＥＬ層側となる面に貼り付ける。
有機層からの発光を有機層１７形成面側から、図７では上側に発光を取り出すトップエミッション構造の場合でも、本特許の趣旨は変わらないが、この場合は乾燥材２２を形成しない。また、封止材２１は透光性である必要がある。また、上部電極１８は膜厚を５ｎｍ程度に薄く形成し、透光性を持たせる必要がある。乾燥材２２として、他に酸化バリウムを用いることもできる。
以上で有機ＥＬディスプレイ１は完成する。
このように、実施形態１では、ドナーフィルム４０を被転写基板１２と版状のサーマルヘッド３８との間に挟み、上記被転写基板１２とサーマルヘッド３８とを磁性体４の磁力作用で密着させることにより、上記有機ドナー層４２を上記被転写基板１２の下部電極７上に熱転写して有機層１７を形成した後、該有機層１７上に上部電極１８を形成して有機ＥＬ素子２４を得るので、被転写基板１２が大型であっても、有機ドナー層４２を被転写基板１２に精度良く転写でき、表示ムラがなくて優れた品質の有機ＥＬ素子２４を製造することができる。また、転写ムラをなくすためにサーマルヘッド３８を被転写基板１２に過度に押し付ける必要がなく、被転写基板１２の傷付きを防止することができる。
（実施形態２）
図１７〜図１９は実施形態２を示し、図１７は実施形態２におけるパッシブ型有機ＥＬディスプレイ１の多数の画素Ｐ（副画素ｐ１）がストライプ状に並んだ画素配列を示す平面図である。図１８は実施形態２におけるパッシブ型有機ＥＬディスプレイ１の断面図である。図１９は実施形態２における成膜プロセスのうち、磁性体４及び下部電極７の形成要領を示す工程図であり、図１７のXIX −XIX 線対応箇所の断面図である。
図１７〜図１９は実施形態２を示し、図１７は実施形態２におけるパッシブ型有機ＥＬディスプレイ１の多数の画素Ｐ（副画素ｐ１）がストライプ状に並んだ画素配列を示す平面図である。図１８は実施形態２におけるパッシブ型有機ＥＬディスプレイ１の断面図である。図１９は実施形態２における成膜プロセスのうち、磁性体４及び下部電極７の形成要領を示す工程図であり、図１７のXIX −XIX 線対応箇所の断面図である。
実施形態２ではＴＦＴを形成していない。すなわち、ＴＦＴのようなスイッチング素子を画素中に持たないパッシブ型であり、図１７に示すように、ストライプ状に形成した下部電極７と、ストライプ状に形成した上部電極１８とをマトリックス状に形成し、１つの下部電極７と１つの上部電極１８との交点で発光の１単位である副画素ｐ１が形成されている。赤色（Ｒ）と緑色（Ｇ）と青色（Ｂ）の各副画素ｐ１が１つに集まっている単位を１画素Ｐとする。解像度がＶＧＡである有機ＥＬディスプレイ１では、Ｘ方向に６４０個の画素、Ｙ方向に４８０個の画素がマトリックス状に構成されている。有機ＥＬ素子２４は、上部電極１８と下部電極７との間に有機層１７を形成している。
実施形態２の有機ＥＬディスプレイ１では、上部電極は実施形態１がベタパターンであるのに対しストライプ状である。図１７に示すように、磁性体は下部電極と同じパターンで形成されている。実施形態２ではニッケル（Ｎｉ）を磁性体に用い、下部電極としてアルミニウム（Ａｌ）を用いている。Ｎｉも導電性があるので、実施形態２では、磁性体と下部電極とを合わせて電極とみなすことができる。
実施形態２では、有機層１７からの発光を被転写基板１２の有機層１７形成面（図１８で上方）から取り出すトップエミッション構造である。このため、下部電極７は光の反射率が高いＡｌを用いる。また、上部電極１８は５ｎｍの薄い金属膜を用い、これにより上部電極１８は透光性とする。また、乾燥材２２は、トップエミッション構造であるため、使用しない。そのほかは実施形態１と同じ構成箇所には同一の符号を付して説明を省略する。
以下、実施形態２の成膜プロセスを図１９に基づき説明する。
図１９（ａ）で、まず、無アルカリガラス基板３を準備する。ガラス基板３は、予めＩＰＡ超音波洗浄、純水洗浄等の方法により、有機物等の異物を除去しておく。次に、磁性体４としてニッケル（Ｎｉ）をＤＣスパッタ法により、Ｎｉターゲット（純度５Ｎ)を用いて、到達真空度は１．０×１０−３Ｐａ、Ａｒガス圧が０．６Ｐａ、投入電力８０ｍＷ／ｍ２の成膜条件で１００ｎｍの膜厚に形成する。
次いで、下部電極７の材料であるＡｌターゲット（純度５Ｎ）を用いて、到達真空度は１．０×１０−３Ｐａ、Ａｒガス圧が０．６Ｐａ、投入電力８０ｍＷ／ｍ２の成膜条件で１００ｎｍの膜厚に形成する。これにより、図１９(ａ)のようにガラス基板３上に磁性体４の材料と下部電極７の材料が成膜される。
その後、図１９(ｂ)に示すように、汎用のフォトレジスト２８をスピンコート法により形成する。その後、図１９(ｂ)のガラス基板３に、フォトマスクを用いてステッパ露光機で所定のパターンを露光後に、アルカリ現像液で露光した部分のフォトレジスト２８を除去した後、ガラス基板３を水洗し、図１９(ｃ)のように形成する。
しかる後、図１９(ｃ)のガラス基板３を、リン酸と硝酸と水を少なくとも含む希硝酸とで室温で５分間エッチングした後、ガラス基板３を水洗し、図１９（ｄ）のようにする。磁性体４と下部電極７とを同じ工程でエッチングする。
次に、剥離液でフォトレジスト２８を剥離することで、図１９（ｅ）のようにする。
実施形態２では、磁性体４としてＮｉを用いたが、他に鉄（Ｆｅ）やコバルト（Ｃｏ）を用いることができる。また、クロム（Ｃｒ）を少なくとも含む合金、マンガン（Ｍｎ）を少なくとも含む合金を用いることができる。また、ニッケル（Ｎｉ）を少なくとも含む合金、鉄（Ｆｅ）を少なくとも含む合金、コバルト（Ｃｏ）を少なくとも含む合金を用いることもできる。
その後、図１９(ｆ)に示すように、下部電極７のパターン端部分にエッジカバー８を形成する。これにより有機層１７を形成する前の被転写基板１２作製工程が完了する。図１９(ｅ)のガラス基板３に、感光性のポリイミド樹脂をスピンコート法により塗布し、所定のフォトマスクを使用して露光し、アルカリ性の現像液で現像し、その後熱処理することで、画素Ｐ（副画素ｐ１）となる部分が開口したエッジカバー８のパターンが形成でき、被転写基板１２作製工程が完成する。
以後は、サーマルスタンプ法により実施形態１と同様の要領にて有機層１７を形成する。
したがって、実施形態２では、実施形態１と同様の効果を奏することができる。加えて、実施形態２では、磁性体４を被転写基板１２と下部電極７との間にパターン形成しているので、下部電極７形成と同時に磁性体４を形成でき、コスト面で有利となる。
（実施形態３）
図２０及び図２１は実施形態３を示し、図２０は実施形態３におけるアクティブ型有機ＥＬディスプレイ１の断面図である。図２１は実施形態３における成膜プロセスのうち、磁性体４の形成要領を示す工程図である。
図２０及び図２１は実施形態３を示し、図２０は実施形態３におけるアクティブ型有機ＥＬディスプレイ１の断面図である。図２１は実施形態３における成膜プロセスのうち、磁性体４の形成要領を示す工程図である。
実施形態３では、図２０に示すように、磁性体４を被転写基板１２に対し有機層１７形成面側とは逆側(反対側の面)に形成している。また、磁性体４は画素Ｐ（副画素ｐ１）となる部分が開口するようにパターン形成している。図示しないが、磁性体４はＳｉＯ２や樹脂で保護膜に覆われていてもよい。実施形態３では保護膜は形成しない。また、有機ＥＬ素子２４からの発光は図２０の下方向、つまり被転写基板１２に対し有機層１７形成面側と反対側の面から取り出す。つまり、実施形態３では、被転写基板１２の有機層１７形成面側に、下部電極７、有機層１７及び上部電極１８が順に形成された有機ＥＬ素子２４が構成されている。
被転写基板１２は、透磁性がある無アルカリガラス基板３を用いたので、サーマルスタンプ法で有機層１７を形成するときに、図２０の磁性体４と図１５の電磁石３３とで所定のパターンを形成することができる。
実施形態３では、磁性体４をパターニングするが、実施形態２のようにトップエミッション型有機ＥＬ素子２４では、被転写基板１２に対し有機層１７形成面側とは反対側の面に、磁性体４が少なくとも表示領域を含むベタパターンで形成されていてもよい。
実施形態３は、ボトムエミッション型有機ＥＬ素子２４であるため、有機層１７からの発光を、被転写基板１２に対し有機層１７形成面と逆側の面から取り出す。磁性体４を画素部間に合わせパターニングを行っている。
以下、実施形態３の磁性体４のパターン形成プロセスを説明する。
図２１（ａ）で、まず、無アルカリガラス基板３を準備する。ガラス基板３は、予めＩＰＡ超音波洗浄、純水洗浄等の方法により、有機物等の異物を除去しておく。次に、有機層１７形成面側にフォトレジスト２８ａをスピンコート法により塗布する。これにより、ガラス基板３の有機層１７形成面側の面が傷付いたり汚れが付着したりダストが付着しないように保護される。その後、大気中で１１０℃〜１６０℃のホットプレートで５分加熱する。その後、クールプレートでガラス基板３を冷却する。
次いで、図２１(ｂ)に示すように、ガラス基板３のフォトレジスト２８ａと反対側の面に、磁性体４としてニッケル（Ｎｉ）をＤＣスパッタ法により、Ｎｉターゲット（純度５Ｎ)を用いて、到達真空度は１．０×１０−３Ｐａ、Ａｒガス圧が０．６Ｐａ、投入電力８０ｍＷ／ｍ２の成膜条件で１００ｎｍの膜厚に形成する。
その後、図２１(ｃ)に示すように、汎用のフォトレジスト２８ｂを磁性体４上にスピンコート法により形成する。
しかる後、図２１(ｃ)のガラス基板３に、フォトマスクを用いてステッパ露光機で所定のパターンを露光後に、アルカリ現像液で露光した部分のフォトレジスト２８ｂを除去した後、ガラス基板３を水洗し、図２１(ｄ)のように形成した。フォトレジスト２８ｂのパターンは画素Ｐ（副画素ｐ１）となる領域に対応して開口している。
また、図２１(ｄ)下側のフォトレジスト２８ａは、磁性体４のＮｉが遮光するため、パターンは形成されない。
次に、図２１(ｄ)のガラス基板３の磁性体４を、リン酸と硝酸と水による希硝酸で室温で３分間エッチングした後、ガラス基板３を水洗し、図２１（ｅ）のようにする。
その後、剥離液でフォトレジスト２８ａ，２８ｂを剥離することで、図２１（ｆ）のようにする。
図２１(ｆ)では、剥離液により、ガラス基板３の下側のフォトレジスト２８ａと、磁性体４上のフォトレジスト２８ｂとは、同時に除去される。
その後、ガラス基板３の上下をひっくり返し、図示しないが、実施形態１の図１１（ａ）以降と同様に、磁性体４形成面とは逆側に保護膜９としてシリコンオキシナイトライド（ＳｉＯＮ）を膜厚３００ｎｍに公知のＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法により全面に成膜する。この保護膜９は、ガラス基板３からの不純物の拡散を防ぐために設けられる。但し、図１１（ａ）以降で、磁性体４は既に形成済みであるため、磁性体４形成プロセスは除いたプロセスを行う。また、アライメントマークも図２１のプロセスで形成しておき、図１１（ａ）以降のパターン形成は、このアライメントマークに合わせて行うことにより、画素部に位置を合わせて開口した磁性体４パターンを形成することができる。
実施形態３では、磁性体４としてＮｉを用いたが、他に鉄（Ｆｅ）やコバルト（Ｃｏ）を用いることができる。また、クロム（Ｃｒ）を少なくとも含む合金、マンガン（Ｍｎ）を少なくとも含む合金を用いることができる。また、ニッケル（Ｎｉ）を少なくとも含む合金、鉄（Ｆｅ）を少なくとも含む合金、コバルト（Ｃｏ）を少なくとも含む合金を用いることもできる。
図１１（ａ）以降のプロセスで、ＴＦＴ形成工程,サーマルスタンプ法を用いる工程を含む有機層形成工程、電極形成工程、封止工程などを経て、図２０のような有機ＥＬディスプレイ１（有機ＥＬ素子２４）を形成することができる。サーマルスタンプ法を行うときに、図２１で形成した磁性体４と、サーマルスタンプの電磁石３３とにより、サーマルヘッド３８と被転写基板１２がドナーフィルム４０を介して密着するため、所定のパターンを形成することが可能となる。
したがって、実施形態３においても、実施形態１と同様の効果を奏することができる。加えて、実施形態３では、磁性体４を被転写基板１２の有機層１７形成面側と反対側の面に形成するので、有機層１７形成面側の成膜プロセスに磁性体４が影響を受けることがない。これにより、従来の成膜プロセスを適用し易く、コスト面でメリットが高くなる。
この発明は、大型の有機ＥＬディスプレイに好適な有機ＥＬ素子及びその製造方法について有用である。
４ 磁性体
７ 下部電極（第１電極）
１２ 被転写基板
１７ 有機層
１８ 上部電極（第２電極）
２４ 有機ＥＬ素子
３８ サーマルヘッド
４０ ドナーフィルム
４２ 有機ドナー層
７ 下部電極（第１電極）
１２ 被転写基板
１７ 有機層
１８ 上部電極（第２電極）
２４ 有機ＥＬ素子
３８ サーマルヘッド
４０ ドナーフィルム
４２ 有機ドナー層
Claims (10)
- 有機ドナー層が形成されたドナーフィルムと、第１電極が形成された被転写基板とを用意し、
上記ドナーフィルムを被転写基板とサーマルヘッドとの間に挟み、上記被転写基板とサーマルヘッドとを磁性体の磁力作用で密着させることにより、上記有機ドナー層を上記被転写基板の第１電極上に熱転写して有機層を形成した後、該有機層上に第２電極を形成して有機ＥＬ素子を得ることを特徴とする有機ＥＬ素子の製造方法。 - 請求項１に記載の有機ＥＬ素子の製造方法において、
サーマルヘッドは、磁力を有する状態と、磁力を有しない状態とに切り換えられ、磁力を有する状態で上記磁性体に吸着するようになっていることを特徴とする有機ＥＬ素子の製造方法。 - 請求項１又は２に記載の有機ＥＬ素子の製造方法において、
上記磁性体は、上記被転写基板の有機層形成面側に形成されていることを特徴とする有機ＥＬ素子の製造方法。 - 請求項１又は２に記載の有機ＥＬ素子の製造方法において、
上記磁性体は、上記被転写基板の有機層形成面側と反対側の面に形成されていることを特徴とする有機ＥＬ素子の製造方法。 - 請求項１又は２に記載の有機ＥＬ素子の製造方法において、
上記磁性体は、パターン形成されていることを特徴とする有機ＥＬ素子の製造方法。 - 請求項５に記載の有機ＥＬ素子の製造方法において、
上記磁性体は、上記被転写基板と第１電極との間にパターン形成されていることを特徴とする有機ＥＬ素子の製造方法。 - 請求項５に記載の有機ＥＬ素子の製造方法において、
上記磁性体は、有機ＥＬ素子の配線パターンを兼ねていることを特徴とする有機ＥＬ素子の製造方法。 - 請求項１〜７のいずれか１項に記載の有機ＥＬ素子の製造方法において、
上記磁性体は、鉄、クロム、ニッケル、コバルト及びマンガンから選択された少なくとも１つを含むことを特徴とする有機ＥＬ素子の製造方法。 - 請求項３に記載の製造方法により製造された有機ＥＬ素子であって、
上記被転写基板の有機層形成面側には、上記磁性体、上記第１電極、上記有機層及び上記第２電極が順に形成されていることを特徴とする有機ＥＬ素子。 - 請求項４に記載の製造方法により製造された有機ＥＬ素子であって、
上記被転写基板の有機層形成面側には、上記第１電極、上記有機層及び上記第２電極が順に形成されていることを特徴とする有機ＥＬ素子。
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