JP5854794B2 - 有機ｅｌ装置の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）素子を配置した有機ＥＬ装置の製造方法に関する。

有機ＥＬ装置は、基材上に複数の有機ＥＬ素子をマトリクス状に配列してなる装置である。例えば、赤、緑、青それぞれの色を発光する有機ＥＬ素子の組を１画素として配置すれば、フルカラーを表示することができる。

有機ＥＬ素子は、数十〜数百ｎｍ程度の有機化合物層を一対の電極間に配置した構造を有しており、有機化合物層は少なくとも発光層を含んでいる。有機ＥＬ素子の発光色は、発光層材料を適宜選択することによって変えることができる。

有機化合物層を形成する方法には、真空蒸着法が広く用いられている。多色表示の有機ＥＬ装置の製造工程において、真空蒸着法により有機ＥＬ素子に応じた発光層材料を形成する場合は、成膜領域に対応する開口を有するメタルマスクを用い、所定の領域に所定の発光層材料を選択的に層を形成する。しかし、メタルマスクを用いた真空蒸着法は、メタルマスクと被成膜基板とのアライメント精度が低いことやメタルマスクの熱膨張等に起因して成膜精度が低く、高精細な表示装置を作製するのには適さない。

そこで、特許文献１には、高精細のメタルマスク用いずに、フォトリソグラフィを用いて有機化合物層を高い精度で選択的に形成する方法が開示されている。具体的には、基板の全体に形成した有機化合物層の上に水溶性高分子からなる中間層とフォトレジスト層とを順次設け、公知の手法によりフォトレジスト層および中間層をパターニングした後、フォトレジスト層および中間層をマスクとして有機化合物層をパターニングする。そして有機化合物層のパターニング後に中間層を水により溶解させ、有機化合物層の上から中間層およびフォトレジスト層を除去（リフトオフ）する。

特登録４５０７７５９号公報

特許文献１では、フォトレジスト層の塗布、露光、現像等による有機化合物層へのダメージを低減するために、有機化合物層側から中間層とフォトレジスト層が積層された積層体をマスクとして用いている。そして、中間層に水溶性の材料を用いることにより、中間層を水に溶解させてフォトレジスト層を除去できるため、有機化合物層にダメージを与えることがないと記載されている。

ところが、中間層（以下、剥離層）を溶解してフォトレジスト層や有機化合物層などをリフトオフする際に、フォトレジスト層や有機化合物層は水に溶解しないため、リフトオフされた層の膜片が露出した有機化合物層の表面を傷つけ、発光不良を招く場合がある。さらに、水溶性高分子を溶解させて有機化合物層上から完全に除去することは困難であり、絶縁性の水溶性高分子が有機化合物層の表面や界面に残渣として残るため、駆動電圧が高くなる恐れもある。

本発明は上記課題を解決するためになされたもので、有機化合物層の表面が傷ついたり、有機化合物層の表面に絶縁性材料からなる剥離層が残るのを防止することのできる、有機化合物層のパターニング工程を有する有機ＥＬ装置の製造方法を提供することである。具体的には、基板の上に、第１電極と、第２電極と、前記第１電極と前記第２電極との間に配置されている有機化合物層とからなる有機ＥＬ素子を有し、前記有機化合物層がパターニングされている有機ＥＬ装置の製造方法であって、前記第１電極が形成された基板の上に第１有機化合物層と第１犠牲層と剥離層をこの順に形成する工程と、前記剥離層の上に所定のパターンにマスク層を形成する工程と、前記マスク層が形成されていない領域の前記剥離層、前記犠牲層および前記第１有機化合物層を除去する工程と、前記第１有機化合物層が除去された領域および残存する前記剥離層の上に、第２有機化合物層と第２犠牲層をこの順に形成する工程と、前記剥離層を剥離液に接触させて溶解させ、前記剥離層およびその上に形成された層を除去する工程と、前記第１犠牲層および前記第２犠牲層を溶剤に接触させて溶解させ、前記第１犠牲層および前記第２犠牲層を除去する工程と、前記基板の上に残存する前記第１有機化合物層および前記第２有機化合物層の上に第２電極を形成する工程と、をこの順に有し、前記剥離層およびその上に形成された層を除去する工程において、前記剥離液に対する前記剥離層のエッチングレートは、前記剥離液に対する前記第１犠牲層および前記第２犠牲層のエッチングレートよりも大きく、かつ、前記第１犠牲層および前記第２犠牲層を除去する工程において、前記溶剤に対する前記第１犠牲層および前記第２犠牲層のエッチングレートは、前記溶剤に対する前記有機化合物層のエッチングレートよりも大きく、前記第１犠牲層および前記第２犠牲層として、キャリア輸送材料からなる層を形成することを特徴とする。

本発明によれば、有機化合物層の表面を傷つけたり、剥離層が残ることなく、有機化合物層をパターニングすることができ、高精細かつ特性の高い有機ＥＬ装置を製造することができる。

本発明の第１の実施形態にかかる有機ＥＬ装置の製造方法を示す断面模式図である。 本発明の第１の実施形態にかかる有機ＥＬ装置の斜視模式図である。 本発明の第２の実施形態にかかる有機ＥＬ装置の製造方法を示す断面模式図である。

本発明の有機ＥＬ装置の製造方法は、第１電極と、第２電極と、前記第１電極と前記第２電極との間に配置されている有機化合物層と、からなる有機ＥＬ素子を有し、前記有機化合物層がパターニングされている有機ＥＬ装置の製造方法である。

本発明の有機ＥＬ装置の製造方法にかかる第１の実施形態は、以下の工程を有している。
（Ａ）第１電極が形成された基板の上に第１有機化合物層を形成する工程
（Ｂ）前記第１有機化合物層上に第１犠牲層を形成する工程
（Ｃ）前記第１犠牲層上に剥離層を形成する工程
（Ｄ）前記剥離層の上に所定のパターンにマスク層を形成する工程、
（Ｅ）前記マスク層に覆われていない領域の前記剥離層、前記第１犠牲層および前記第１有機化合物層を除去する工程
（Ｆ）前記第１有機化合物層が除去された領域および残存する前記剥離層の上に第２有機化合物層および第２犠牲層を形成する工程
（Ｇ）前記第１剥離層を剥離液に接触させて溶解させ、前記剥離層およびその上に形成された層を除去する工程
（Ｈ）前記第１犠牲層および前記第２犠牲層を溶解液に接触させて溶解させ、前記第１犠牲層および前記第２犠牲層を除去する工程
（Ｉ）前記第１有機化合物層および前記第２有機化合物層の上に第２電極を形成する工程

ここで、前記剥離液に対する前記剥離層のエッチングレートは、前記第１犠牲層および前記第２犠牲層のエッチングレートよりも大きい。加えて、前記第１犠牲層および前記第２犠牲層を除去する工程において、前記溶解液に対する前記第１犠牲層および前記第２犠牲層のエッチングレートは前記溶解液に対する前記第１有機化合物層および前記第２有機化合物層のエッチングレートよりも大きい。

さらに、本発明において好ましい態様の１つとして、工程（Ｃ）と（Ｄ）との間に前記剥離層の上に保護層を形成する工程と、前記剥離層で覆われていない領域の前記保護層を除去する工程と、が更に含まれる。

上記工程を有する有機ＥＬ装置の製造方法によれば、第１有機化合物層および第２有機化合物層は、第１および第２有機化合物層のパターニングが完了するまで、その表面はそれぞれ第１犠牲層、第２犠牲層で覆われている。そして第２電極を形成する直前に、第１犠牲層および第２犠牲層を溶解して、第１有機化合物層および第２有機化合物層の表面を露出している。つまり、第１有機化合物層および第２有機化合物層の表面は、第２電極を形成するまで第１犠牲層または第２犠牲層で保護されているため、剥離したマスク層や第２有機化合物層などの膜片によって傷つくことがない。

以下、第１の実施系形態における各工程について、図面を参照しながら具体的に説明する。なお、本明細書において特に図示されない、或いは説明されない部分に関しては、当該技術分野の周知或いは公知の技術を適用することができる。また、以下に説明する実施形態は一例であって、本発明はこれらに限定されるものではない。

（第１の実施形態）
本実施形態では、第１有機化合物層３を備え、第１色を発光する第１有機ＥＬ素子と、第２有機化合物層７を備え、第２色を発光する第２有機ＥＬ素子と、が配置された多色表示の有機ＥＬ装置を製造する方法について説明する。図１は、本発明の第１の実施形態にかかる有機ＥＬ装置の製造方法の各工程を示す図である。図２は、図１の製造方法により製造された有機ＥＬ装置の一例を示している。素子基板１には表示領域１０と外部接続端子１１が設けられている。表示領域１０には第１有機化合物層を３備える第１有機ＥＬ素子と、第２有機化合物層７を備える第２有機ＥＬ素子が二次元に配置されており、外部接続端子１１は不図示の配線によって不図示の回路に電気的に接続されている。

図１では、図面の簡略化のため、第１有機ＥＬ素子と第２有機ＥＬ素子の組からなる１画素しか表示していないが、実際には、図２に示したように複数の画素が２次元に配置されている。

まず、素子基板１の上に、第１電極２ａおよび２ｂを形成する（図１（ａ））。素子基板１には、有機ＥＬ装置を安定に製造することができ、かつ、駆動できるものであれば特に制限なく用いることができる。例えば、ガラスやＳｉウェハなどの絶縁性あるいは半導体性の支持基板に、有機ＥＬ装置を駆動するための駆動回路、駆動回路による凹凸を平坦化するための平坦化層、電極間を分離するとともに発光領域を区画する分離層を設けたものを用いることができる。

真空蒸着法やスパッタリング法、ＣＶＤ法などの公知の方法で導電層を素子基板１の全体に形成した後、フォトリソグラフィを用いて素子毎にパターニングして、第１有機ＥＬ素子の第１電極２ａおよび第２有機ＥＬ素子の第１電極２ｂをそれぞれ複数形成する。例えば、Ａｌ、Ａｇなどの金属材料や、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）、インジウム亜鉛酸化物などの透明電極材料、或いはそれらの積層膜を用いることができる。

第１電極２ａおよび２ｂが形成された素子基板１の上に、第１有機化合物層３を形成する（図１（ｂ））。第１有機化合物層３の材料には、公知の低分子系材料、或いは高分子系材料の中から選択して用いることができる。第１有機化合物層３は単層膜あるいは積層膜であり、少なくとも発光層を有している。必要に応じて、発光層の他に、ホール輸送層、ホール注入層、電子輸送層、電子注入層などを有していても良い。

次に、第１有機化合物層３上に第１犠牲層４ａを形成する。このとき、第１犠牲層４ａを溶解する溶剤に対する第１犠牲層４ａのエッチングレートが、第１犠牲層４ａを溶解する溶剤に対する第１有機化合物層３のエッチングレートよりも大きくなるように犠牲層４ａを選択する。第１犠牲層４ａを溶解する溶剤に対する第１犠牲層４ａのエッチングレートは、好ましくは第１有機化合物層３のエッチングレートの１０倍以上、より好ましくは１００倍以上となるようにする。第１犠牲層４ａのエッチングレートが第１有機化合物層３のエッチングレートの１０倍を下回ると、第１犠牲層を溶解する際の面内均一性が低下したり、第１有機化合物層のエッチングが進行し素子特性を低下させてしまうことがある。

例えば、第１有機化合物３に主骨格中あるいは置換基中に極性部位を有する化合物が含まれない材料を用い、第１犠牲層４ａに極性部位を含む材料を選択するとよい。ここでいう極性部位を含む化合物とは、ヘテロ原子（Ｎ、Ｏ等）を含む化合物のことである。そうすれば、第１犠牲層４ａを溶解する溶剤として極性溶媒を用い、第１犠牲層４ａを選択的に除去することが可能になる。極性溶媒には、水、ヘテロ原子（Ｎ、Ｏ、Ｓ等）を有する有機化合物（極性部位を有する有機化合物）を含む溶媒が挙げられる。このような場合、第１有機化合物層３の最表層（第１電極から最も距離の離れた層）の構成材料として、極性溶媒に対する第１犠牲層のエッチングレートとの差をつけやすい材料で形成しておくと良い。具体的には、ナフタレン、フルオレン、フルオランテン、クリセン、アントラセン、テトラセン、フェナントレン、ピレン、トリフェニレン等の縮合多環炭化水素化合物が単結合により複数結合されてなる有機化合物材料が好ましい。これらの有機化合物材料には、主骨格である縮合多環炭化水素化合物にメチル基、エチル基等のアルキル基が適宜置換されている化合物も含まれる。 極性溶媒に含まれる分子にはヘテロ原子が必ず含まれており、このヘテロ原子が極性溶媒に含まれる分子の極性部位として機能する。この極性部位が第１犠牲層４ａに含まれる極性部位と相互作用を起こし、第１犠牲層４ａが極性溶媒に溶解される。極性溶媒に含まれる極性部位と第１犠牲層４ａに含まれる極性部位との相互作用は、極性溶媒に対する溶解度に影響を与える。以上のように、第１犠牲層４ａの構成材料として用いられる有機化合物材料の構造を考慮しながら極性溶媒を適宜選択することで、極性溶媒を含む溶剤に対する第１有機化合物層３よりも犠牲層４ａの溶解性を高めることが可能である。すなわち、犠牲層を溶解する溶剤に対して、剥離層４ａのエッチングレートが、第１有機化合物層３のそれよりも大きい状態にすることができる。

次に第１犠牲層４ａの上に、剥離層５を形成する。剥離層５には、第１犠牲層４ａの溶解度が低い溶剤に対して溶解度が高く、かつ、形成時に第１犠牲層４や第１有機化合物層３にダメージを与えない材料を選択する。すなわち、剥離層５を溶解する溶剤（剥離液）に対する剥離層５のエッチングレートが、第１犠牲層４ａのそれよりも大きい関係とする。

例えば、水に対する溶解度の低い材料を第１犠牲層４ａに用いた場合、剥離層５を溶解する剥離液として水を好適に用いることができる。その場合、剥離層５にはＬｉＦ、ＮａＣｌなどの水溶性無機材料、或いは、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）などの水溶性ポリマーを使用することができる。

次にフォトレジスト層６を剥離層５の上に形成した後、フォトリソグラフィにてフォトレジスト層６を所望の形状にパターニングしてマスク層とする（図１（ｅ））。図では、第１電極２ａの上にフォトレジスト層６（マスク層）が選択的に残るようにパターニングしている。このとき、フォトレジスト層６の現像液に対するフォトレジスト層６のエッチングレートが剥離層５のそれよりも大きいフォトレジスト材料を選択する。もしフォトレジスト層６の現像液が第１有機化合物層３を溶解してしまうなどの影響を及ぼしたり、剥離層５の溶解や変質を引き起こしたりする場合には、剥離層５とフォトレジスト層６の間に保護層を設けておくのが好ましい。保護層には、窒化シリコンや酸化シリコンなどの無機材料を好ましく用いることができる。保護層を用いることで、フォトレジスト層６の形成によって生じる剥離層５や第１有機化合物層３の溶解や変質の可能性を抑制することができ、剥離層５の上に形成するフォトレジスト層６に用いることのできる材料の選択肢を増やすことができる。保護層については、後に説明する第２の実施形態においても同様である。

剥離層の上に所定のパターンにマスク層を形成する工程として、フォトリソグラフィを用いる方法を説明したが、インクジェット法や印刷法など、フォトリソグラフィを用いずにマスク層を所定のパターンに形成する方法を採用しても良い。

続いて、フォトレジスト層６をマスクとして、フォトレジスト層６が形成されていない領域の剥離層５、第１犠牲層４ａ、第１有機化合物層３を、ドライエッチング或いはウェットエッチング法にて除去してパターニングする（図１（ｆ））。

本工程により、第１電極２ｂが露出される。フォトレジスト層６をマスクとして剥離層５、犠牲層４ａ、第１有機化合物層３の其々をエッチング除去する工程において、フォトレジスト層６の一部または全てが除去されてしまっても構わない。図１（ｆ）には、剥離層５、第１犠牲層４ａ、第１有機化合物層３のエッチングの間に、フォトレジスト層６がエッチングされて除去された場合を表している。また、フォトレジスト層６が形成されていない領域の第１有機化合物層３までを除去した後、剥離層５の表面に残存するフォトレジスト層６を別工程で除去してもよい。

次に、パターニングされた第１有機化合物層３、第１犠牲層４ａ、および剥離層５が残存する素子基板１の上に、第１有機化合物層３とは異なる色相の光を発する第２有機化合物層７と第２犠牲層４ｂとを順次形成する（図１（ｇ））。第２犠牲層４ｂに好ましく用いられる材料は、第１犠牲層４ａと同様の基準で選択すればよい。即ち、第２犠牲層４ｂを溶解する溶剤に対する第２犠牲層４ｂのエッチングレートが、第２犠牲層４ｂを溶解する溶剤に対する第２有機化合物層３のエッチングレートよりも大きい材料を選択する。当然ながら、第１犠牲層４ａと第２有機化合物層との間、第２犠牲層４ｂと第１有機化合物層との間でも同様の条件を満足する必要がある。

また、第２犠牲層４ｂと剥離層５との間にも、第１犠牲層４ａと同様に、第２犠牲層４ｂの溶解度が低い溶剤に対して剥離層５の溶解度が高い関係を満たす必要がある。つまり、剥離液に対する剥離層５のエッチングレートが、剥離液に対する第１犠牲層４ａおよび第２犠牲層４ｂのエッチングレートよりも大きい条件を満たす剥離液を選択する。剥離層５を溶解する剥離液に対する剥離層５のエッチングレートは、好ましくは第１犠牲層４ａおよび第２犠牲層４ｂのエッチングレートの１０倍以上、より好ましくは１００倍以上となるようにする。剥離液に対する剥離層５のエッチングレートが第１および第２犠牲層のエッチングレートの１０倍を下回ると、第１、第２有機化合物層の上に第１あるいは第２犠牲層を残しつつ、剥離層５およびその上に形成された層を速やかに除去することが難しくなる。

次に、剥離層５に剥離液を接触させて剥離層５を溶解させ、第１犠牲層４ａの上に形成された第２有機化合物層７と第２犠牲層４ｂをリフトオフ（剥離）する（図１（ｈ））。前述したように、第２犠牲層４ｂの剥離液に対する溶解度は低いため、第１犠牲層４ａの上から剥離された第２犠牲層４ｂは剥離液には溶解しない。剥離液に水を用いる場合は、第２有機化合物層や、保護層を設けた場合は保護層も溶解しない。このように剥離液によってリフトオフされた膜が剥離液に溶解しないで剥離液中を漂うが、本発明では各有機化合物層の上には犠牲層が設けられているため、リフトオフされた膜によって有機化合物層の表面が傷つき、素子特定を低下させる心配はない。

次に、第１有機化合物層３および第２有機化合物層７の上に形成された犠牲層４ａ、４ｂを選択的に溶解して除去し、第１および第２有機化合物層の上から除去する（図１（ｉ））。発明者らの検討によれば、特許文献１のように、剥離層５を溶解する溶解液に対する剥離層のエッチングレートと、その下に設けられている有機化合物層のエッチングレートとの間に十分な差を設けても、残渣なく剥離層を除去することは難しいことが分かった。剥離層に好ましく用いられる水溶性無機材料や水溶性高分子材は絶縁性材料であるため、これら剥離層の残渣が有機化合物層の表面に残ると、素子特性が低下してしまう場合がある。特に、剥離層５を、ポリビニルアルコールやポリビニルピロリドン、あるいは、アルコール可溶性ナイロンのようなポリマーからなる高分子材料で構成した場合は、このような課題が生じ易い。さらに、このような状況は、本願発明における犠牲層４ａ、４ｂとその下に設けられる有機化合物層との間にも生じることが分かった。

そこで、第１および第２犠牲層には、第１および第２犠牲層の溶剤に対する第１および第２犠牲層のエッチングレートが、第１および第２有機化合物層のそれより大きいことに加え、有機化合物層の表面に残渣が残っても素子特性を低下させない材料を選択するのが好ましい。具体的には、キャリア輸送材料を選択すれば、有機化合物層の表面に存在してもキャリアの移動を妨げないため素子特性を低下させることがなく特に好ましい。キャリア輸送材料には、複素環式化合物や、電子供与性又は電子吸引性の置換基を有する有機化合物等がある。

最後に、第１有機化合物層３および第２有機化合物層７の上に第２電極９を形成して、有機ＥＬ発光装置の基本構成が完成する（図１（ｊ））。第２電極９の形成に先だって、第１有機化合物層と第２有機化合物層との上に共通する共通有機化合物層を形成してもよい。共通有機化合物層は、画素毎にパターニングする必要のある発光層よりも後に形成する材料であれば、特に限定されない。例えば、第１電極２を陽極とした場合、共通有機化合物層としては電荷輸送層や電荷注入層などが挙げられる。

第２電極９には、Ａｌ、Ａｇなどの金属材料や、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）、インジウム亜鉛酸化物などの透明電極材料、或いはそれらの積層膜など、公知の電極材料を用いることができる。有機化合物層で発せられた光を外部に出射させるためには、第１電極２および第２電極８の少なくとも一方に透明あるいは半透明の材料を用いる。ここで言う透明とは、可視光に対して８０％以上の透過率を有するもの、半透明とは、可視光に対して２０以上８０％未満の透過率を有するものをいう。第２電極９を形成した後、有機ＥＬ素子に外部から水分が浸入するのを抑制するため、公知の封止部材（不図示）を設けるのが好ましい。

本発明によれば、剥離層５の除去工程において、有機化合物層の表面が犠牲層４で覆われているため、素子基板１から剥離された有機化合物層が素子基板１に残した有機化合物層と接触するのを防止することができる。その結果、剥離された有機化合物層が、素子基板１に残した有機化合物層に物理的なダメージを与え、有機ＥＬ素子の特性を劣化せしめるのを抑制することができる。

また、有機化合物層の表面は、犠牲層を除去したあと第２電極９を形成するまでの間しか露出しないため、有機化合物層の表面にプロセス雰囲気中の不純物が付着して有機ＥＬ素子としての特性が低下することを抑制することができる。この作用は、後に示す第２の実施形態のように第３有機化合物層を形成するなど、さらに工程を付加する場合において特に有効である。

さらに、本発明によれば、各有機化合物層の上に絶縁材料が残存することがないため、高精細で特性の優れた多色表示の有機ＥＬ装置を製造することができる。

（第２の実施形態）
図３は、本発明の第２の実施形態である有機ＥＬ発光装置の製造方法の各工程を示す図である。本実施形態では、素子基板１の上に、第１有機ＥＬ素子、第２有機ＥＬ素子、第３有機ＥＬ素子を備える多色表示の有機ＥＬ装置の製造方法について説明する。第１有機ＥＬ素子、第２有機ＥＬ素子、第３有機ＥＬ素子は、互いに異なる発光層を含んでおり、互いに異なる色を発光する。図３では、図面の簡略化のため、第１有機ＥＬ素子と第２有機ＥＬ素子と第３有機ＥＬ素子からなる画素を１つしか表示していないが、実際には、図２と同様に、素子基板１の上に複数の画素が二次元的に配置されている。

第１の実施形態と同様にして、第１有機ＥＬ素子、第２有機ＥＬ素子、第３有機ＥＬ素子それぞれの第１電極として２ａ、２ｂ、２ｃを形成する（図３（ａ））。続いて、第１電極２ａ〜２ｃの上に第１有機化合物層３、第１犠牲層４ａ、第１剥離層５ａを順次形成し（図３（ｂ））、フォトリソグラフィを用いて第１電極２ａの上にフォトレジスト層（マスク層）６ａを選択的に形成する（図３（ｃ）〜図３（ｄ））。選択的に形成されたフォトレジスト層６ａをマスクとして、第１電極２ａの上を除く領域に形成された第１有機化合物層３、第１犠牲層４ａ、第１剥離層５ａを除去する（図３（ｅ））。図３（ｅ）では、１有機化合物層３、第１犠牲層４ａ、第１剥離層５ａを除去する工程中に、フォトレジスト層６が除去された状態を示しているが、この時点でフォトレジスト層６ａが残っていても構わない。

素子基板１に残った第１剥離層５ａと第１電極２ｂおよび２ｃの上に、第２有機化合物層７および第２犠牲層４ｂを順次形成する（図３（ｆ））。続いて、第１剥離層５ａに第１剥離液を接触させて選択的に溶解し、第１剥離層５ａの上に形成された第２有機化合物層７および第２犠牲層４ｂをリフトオフ（剥離）する（図３（ｇ））。第１犠牲層４ａおよび第２犠牲層４ｂの残る素子基板１の上に、新たに第２剥離層５ｂ、フォトレジスト層６ｂを順次形成し、フォトリソグラフィを用いて、第１電極２ｃ上に形成されたフォトレジスト層６ｂをパターニングする（図３（ｈ））。第２剥離層５ｂの上に残ったフォトレジスト層（マスク層）６ｂをマスクとして第１電極４ｃの上の第２剥離層５ｂ、第２犠牲層４ｂ、第２有機化合物層７をエッチングにて除去し、第１電極２ｃを露出させる（図３（ｉ））。図３（ｉ）には、第２剥離層５ｂ、第２犠牲層４ｂ、第２有機化合物層７を除去するまでの間に、フォトレジスト層６ａがエッチングにより除去された状態を示しているが、前述したように、この時点でフォトレジスト層６ａが残っていても構わない。

次に、素子基板１上に第３有機化合物層８と第３犠牲層４ｃを形成し（図３（ｊ））、第２剥離層５ｂに第２剥離液を接触させて選択的に溶解させ、第２剥離層５ｂの上に形成された第３有機化合物層８と第３犠牲層４ｃをリフトオフする。第３犠牲層４ｃの材料は、第１の実施形態で説明した第１犠牲層４ａや第２犠牲層４ｂの選択と同様の考え方で選択すると良い。具体的には、次の３つの条件を同時に満足する材料を選択する。１つ目の条件は、第１剥離層およびその上に形成された層を除去する工程において、第１剥離液に対する第１剥離層のエッチングレートが、第１剥離液に対する前記第１犠牲層および第２犠牲層のエッチングレートよりも大きい関係を満たすことである。２つ目の条件は、第２剥離層およびその上に形成された層を除去する工程において、第２剥離液に対する第２剥離層のエッチングレートが、第２剥離液に対する第１乃至第３犠牲層のエッチングレートよりも大きい関係を満たすことである。３つ目の条件は、第１乃至第３犠牲層を除去する工程において、溶剤に対する第１乃至第３犠牲層のエッチングレートは、溶剤に対する第１乃至第３有機化合物層の最表面のエッチングレートよりも大きい関係を満たすことである。この３つの条件を満足する材料を適宜選択することで、第１〜第３有機化合物層のパターニングが完了するまで、第１〜第３犠牲層によって各有機化合物層をプロセスの物理的、化学的ダメージから保護することができる。さらに、第１〜第３有機化合物層の表面を溶解させることなく、第１〜第３有機化合物層の表面から第１〜第３犠牲層を除去することができる。

また、第１〜第３犠牲層にキャリア輸送材料を選択すれば、有機化合物層の表面に存在してもキャリアの移動を妨げないため素子特性を低下させることがなく、特に好ましい。キャリア輸送材料には、複素環式化合物や、電子供与性又は電子吸引性の置換基を有する有機化合物等がある。

続いて第１〜３犠牲層４ａ、４ｂ、４ｃを、それぞれの犠牲層を溶かす溶剤に接触させてウェットエッチングにて除去し、第１有機化合物層３、第２有機化合物層７、第３有機化合物８のパターニングが完了する。このとき、犠牲層４ａ〜４ｃに共通の材料を用いると、１種類の溶剤で一括して除去できるため好ましい。最後に、第１有機化合物層３、第２有機化合物層７、第３有機化合物８の上に、共通の第２電極９を形成して、有機ＥＬ発光装置の基本構成が完成する。この際、第１の実施形態と同様に第２電極の形成に先だって、共通の共通有機化合物層を形成してもよい。

本発明によれば、剥離層５ａあるいは５ｂの除去工程において、各有機化合物層の表面は犠牲層４ａ、４ｂ、４ｃのいずれかで覆われているため、素子基板１から剥離された有機化合物層が素子基板１に残した有機化合物層と接触するのを防止することができる。その結果、剥離液に溶解しない、剥離された犠牲層や有機化合物層等が、素子基板１に残した有機化合物層に物理的なダメージを与え、有機ＥＬ素子の特性を劣化せしめるのを抑制することができる。

さらに、有機化合物層の表面は、犠牲層を除去したあと第２電極を形成するまでの間しか露出しないため、有機化合物層の表面に大気中の不純物が付着して有機ＥＬ素子としての特性が低下することを抑制することができる。本実施形態の場合、有機化合物層を剥離する工程が２回生じる。もし、犠牲層４を形成しないと、たとえば第１有機化合物層は、２回目の剥離工程にも晒されることになるが、本発明では、剥離工程において有機ＥＬ素子を構成する有機化合物層の表面は犠牲層４で覆われている。第２電極９を形成するために犠牲層４ａ、４ｂ、４ｃを除去するまで、第１乃至第３有機化合物層の表面が露出することはなく、プロセス雰囲気中の不純物等の付着等による特性低下を防止することができる。

以下、本発明にかかる具体的な実施例を説明する。

［実施例１］
図３の工程に従って、有機ＥＬ発光装置を作製した。まず、素子基板１上全体に、スパッタリング法によりＡｌＮｄ膜（反射電極）を形成した後、さらにスパッタリング法によりＩＴＯ膜を成膜した。ＡｌＮｄ膜の膜厚を１００ｎｍ、ＩＴＯ膜の膜厚を１０ｎｍとした。ＡｌＮｄ膜とＩＴＯ膜とからなる積層体は、第１電極として機能する。次に、公知のフォトリソグラフィを用いてＡｌＮｄ膜とＩＴＯ膜の積層膜をパターニングし、第１有機ＥＬ素子、第２有機ＥＬ素子、第３有機ＥＬ素子をそれぞれ構成する第１電極２ａ、２ｂ、２ｃを、複数個ずつ形成した（図３（ａ））。なお、素子基板１には、ガラス基板の上に各有機ＥＬ素子を駆動するための回路（不図示）を設け、絶縁層で覆ったものを用いた。図３には表れていないが、各第１電極は絶縁層に設けられたコンタクトホールを介して回路と電気的に接続されている。

パターニングされた第１電極２ａ、２ｂ、２ｃが形成された素子基板１上に、青色を発する発光層を含み複数の層からなる第１有機化合物層３を、真空蒸着法を用いて連続に成膜した。まず、素子基板１の第１電極が形成された面全体に正孔輸送層を膜厚１２０ｎｍで形成した後、青発光材料を含む発光層を膜厚３０ｎｍで形成した。次に、下記の縮合多環炭化水素化合物（化合物１）を成膜して正孔ブロック層を形成した。このとき正孔ブロック層の膜厚を１０ｎｍとした。以上により、第１有機化合物層３を形成した。

次に、真空蒸着法により下記のフェナントロリン誘導体（化合物２）を成膜して、第１犠牲層４ａを形成した。第１犠牲層４ａの膜厚は４０ｎｍとした。

次に、水溶性高分子材料のポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）と水とを混合してＰＶＰ水溶液を調製した。調製したＰＶＰ水溶液を第１犠牲層４ａの上全体にスピンコート法にて塗布し、乾燥させて膜厚５００ｎｍの第１剥離層５ａを形成した（図３（ｂ））。第１剥離層５ａの上に、市販のフォトレジスト材料（ＡＺエレクトロニックマテリアルズ製、製品名「ＡＺ１５００」）をスピンコート法により成膜し、フォトレジスト材料中の溶剤を飛ばしてフォトレジスト層６ａを形成した（図３（ｃ））。フォトレジスト層６ａの膜厚は１０００ｎｍとした。

次に、フォトレジスト層６ａを形成した素子基板１を露光装置にセットし、第１電極２ａの上に形成されたフォトレジスト層６ａだけを残すように、フォトマスクを介して４０秒間露光を行った。露光後、フォトレジスト層の現像液（ＡＺエレクトロニックマテリアルズ製、製品名「３１２ＭＩＦ」を水で希釈し濃度を５０％としたもの）を用いて１分間現像した。この現像処理により第１電極２ｂ、２ｃの上に形成されたフォトレジスト層６ａを除去した（図３（ｄ））。

素子基板１の上に残るフォトレジスト層６ａをマスクとして、反応ガスである酸素を流量２０ｓｃｃｍ流し、圧力８Ｐａ、出力１５０Ｗの条件下で、フォトレジスト層６ａで被覆されていない第１剥離層５ａを５分間ドライエッチングして除去した。さらに同条件のドライエッチングにより、第１犠牲層４ａ、および第１有機化合物層３を除去した（図３（ｅ））。このようにして第１電極２ａの上に第１有機化合物層３を選択的に形成した。上記ドライエッチングを用いたところ、第１有機化合物層３のエッチングが完了した時点で、第１剥離層５ａの上のフォトレジスト層６ａはエッチングされてなくなっていた。

次に、赤色を発する発光層を含む第２有機化合物層７を、第１有機化合物層３と同様の方法で形成した。まず正孔輸送層を膜厚２００ｎｍで形成した後、赤発光材料を含む発光層を膜厚３０ｎｍで形成し、化合物１の縮合多環炭化水素化合物を成膜し正孔ブロック層を形成した。正孔ブロック層の膜厚を１０ｎｍとした。続いて、化合物２のフェナントロリン誘導体を成膜して第２犠牲層４ｂを膜厚４０ｎｍで形成した（図３（ｆ））。

第２犠牲層４ｂまでを形成した素子基板１を第１剥離層５ａの剥離液である水（流水）に浸漬した。水溶性のポリビニルピロリドンからなる第１剥離層５ａの水に対するエッチングレートが、化合物２のフェナントロリン誘導体からなる第１犠牲層４ａおよび第２犠牲層４ｂの水に対するエッチングレートよりも１００倍以上大きいため、第１剥離層５ａを選択的に溶解させることができた。第１剥離層４ａが溶解することで、第１剥離層５ａの上に形成された層をリフトオフされた。第１有機化合物層３の上に第１犠牲層４ａ、第１電極２ｂおよび２ｃの上には、第２犠牲層４ｂを残存している（図３（ｇ））。

次に、第１剥離層と同様にして、ポリビニルピロリドンをスピンコート法で塗布して第２剥離層５ｂを成膜し、フォトリソグラフィを用いて、第１電極２ｃの上からフォトレジスト層６ｂを選択的に除去した（図３（ｈ））。第１電極２ａ、２ｂの上に残存するフォトレジスト層６ｂをマスクとして、第１電極２ｃの上に形成された第２剥離層５ｂ、第２犠牲層４ｂ、および第２有機化合物層７を選択的に除去した（図３（ｉ））。ドライエッチングの条件は、フォトレジスト層６ａの除去と同じ条件とした。

続いて、緑色を発する発光層を含む第３有機化合物層８を、第１有機化合物層と同様にして形成した。正孔輸送層を膜厚１６０ｎｍで形成した後、公知の緑発光材料を含む発光層を膜厚３０ｎｍ、化合物１からなる正孔ブロック層を膜厚１０ｎｍで順に形成した。第２犠牲層４ｂと同様にして、第３有機化合物層８の上に化合物２からなる第３犠牲層４ｃを４０ｎｍ形成した（図３（ｊ））。

次に、第３犠牲層４ｃまでを形成した素子基板１を第２剥離層５ｂの剥離液である水（流水）に浸漬した。水溶性のポリビニルピロリドンからなる第２剥離層５ｂの水に対するエッチングレートが、フェナントロリン誘導体からなる犠牲層４ａ〜４ｃの水に対するエッチングレートよりも１００倍以上大きいため、第２剥離層５ｂが選択的に溶解した。その結果、第２剥離層５ｂの上に形成された層がリフトオフされ、第１〜第３の有機化合物層３〜８のそれぞれの上に、第１〜第３犠牲層４ａ〜４ｃが形成された状態となった（図３（ｋ））。

第１〜第３有機化合物層それぞれの上に、第１〜第３犠牲層４ａ〜４ｃが形成された状態の素子基板１を、ＩＰＡと水の混合溶剤（極性溶媒からなる溶剤）中に浸漬して、それぞれの有機化合物層上から、犠牲層を除去した。ここで極性溶媒からなる溶剤としてイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）が６０重量％となるように、ＩＰＡと水を混合調整した混合溶媒を用い、浸漬時間は２００秒とした。このとき、化合物２のフェナントロリン誘導体からなる各犠牲層のＩＰＡと水との混合溶剤に対するエッチングレートは、化合物１の縮合多環炭化水素化合物である正孔ブロック層のそれよりも１６０倍程度大きかった。そのため、各有機化合物層の最表面（素子基板１とは反対側の面）に形成されている正孔ブロック層をほとんど溶解することなく、犠牲層４ａ〜４ｃを選択的に除去することができた（図３（ｌ））。

続いて、各有機化合物層の表面に共通して、電荷輸送層と電子注入層（いずれも不図示）を順に形成した。電荷輸送層として化合物２を膜厚２０ｎｍで形成した後、化合物２と炭酸セシウム（Ｃｓ_２ＣＯ_３）とを共蒸着して膜厚２０ｎｍの電子注入層を形成した。その後、スパッタリング法により、Ａｇを成膜して、膜厚１６ｎｍの半透明な第２電極９を形成した（図３（ｍ））。

最後に、窒素雰囲気下において封止ガラス（不図示）を、ＵＶ硬化樹脂からなる接着剤にて素子基板１に接着し、有機ＥＬ発光装置を完成させた。上記の方法にて有機ＥＬ装置を１０枚作成した。本発明の効果を確認するため、比較例として、第１〜第３犠牲層４ａ〜４ｃを形成しない点を除いて本実施例と同様の方法で有機ＥＬ装置を１０枚作製した。

本実施例にかかる有機ＥＬ装置と比較例にかかる有機ＥＬ装置の表面を顕微鏡で観察したところ、比較例にかかる有機ＥＬ装置には、表面に傷のある素子が見られた。それぞれの有機ＥＬ装置に白を表示させたところ、本実施例にかかる有機ＥＬ装置には発光しない画素が平均で０．４箇所みられたが、比較例にかかる有機ＥＬ装置には平均で７箇所みられた。比較例にかかる有機ＥＬ装置の発光しない箇所の約８割は、素子表面にできた傷と対応していた。

また、本実施例にかかる有機ＥＬ装置と比較例にかかる有機ＥＬ装置を、赤、緑、青のうち特定の色を発する有機ＥＬ素子のみを発光させ、その時の電流−輝度特性（電流効率）と電圧−電流特性（駆動電圧）を測定して比較した。電流−輝度特性は、本実施例にかかる有機ＥＬ装置と、比較例にかかる有機ＥＬ装置との間に差は見られなかった。電圧−電流特性は、本実施例の１０枚の駆動電圧の平均を基準特性として評価した。本実施例にかかる１０枚の有機ＥＬ装置の電圧−電流特性は、基準特性の±５％以内の範囲にあったのに対し、比較例にかかる１０枚の有機ＥＬ装置のうち３枚は、基準特性に対して１０〜２０％程度、駆動電圧が高くなった。

以上結果から、本実施例にかかる有機ＥＬ装置の製造方法によれば、比較例にかかる有機ＥＬ装置の製造方法に較べて、収率良く、安定した特性の有機ＥＬ装置を得ることができた。つまり、犠牲層を用いたことによりプロセス中の物理的ダメージを低減することができ、犠牲層に電荷注入性を有する材料を用いることで犠牲層の残渣等の影響を抑制して特性の高い有機ＥＬ装置を安定して作成できることが確認できた。

１ 素子基板
２ａ〜２ｃ 第１電極
３ 第１有機化合物層
４ａ 第１犠牲層
４ｂ 第２犠牲層
４ｃ 第３犠牲層
５ａ 第１剥離層
５ｂ 第２剥離層
６ａ、６ｂ フォトレジスト層（マスク層）
７ 第２有機化合物層
８ 第３有機化合物層
９ 第２電極

Claims (7)

1. 基板の上に、第１電極と、第２電極と、前記第１電極と前記第２電極との間に配置されている有機化合物層とからなる有機ＥＬ素子を有し、前記有機化合物層がパターニングされている有機ＥＬ装置の製造方法であって、
   前記第１電極が形成された基板の上に第１有機化合物層と第１犠牲層と剥離層をこの順に形成する工程と、
   前記剥離層の上に所定のパターンにマスク層を形成する工程と、
   前記マスク層が形成されていない領域の前記剥離層、前記犠牲層および前記第１有機化合物層を除去する工程と、
   前記第１有機化合物層が除去された領域および残存する前記剥離層の上に、第２有機化合物層と第２犠牲層をこの順に形成する工程と、
   前記剥離層を剥離液に接触させて溶解させ、前記剥離層およびその上に形成された層を除去する工程と、
   前記第１犠牲層および前記第２犠牲層を溶剤に接触させて溶解させ、前記第１犠牲層および前記第２犠牲層を除去する工程と、
   前記基板の上に残存する前記第１有機化合物層および前記第２有機化合物層の上に第２電極を形成する工程と、
   をこの順に有し、
   前記剥離層およびその上に形成された層を除去する工程において、
   前記剥離液に対する前記剥離層のエッチングレートは、前記剥離液に対する前記第１犠牲層および前記第２犠牲層のエッチングレートよりも大きく、かつ、
   前記第１犠牲層および前記第２犠牲層を除去する工程において、前記溶剤に対する前記第１犠牲層および前記第２犠牲層のエッチングレートは、前記溶剤に対する前記有機化合物層のエッチングレートよりも大きく、
   前記第１犠牲層および前記第２犠牲層として、キャリア輸送材料からなる層を形成することを特徴とする有機ＥＬ装置の製造方法。
2. 前記第１犠牲層および前記第２犠牲層を除去する工程と前記第２電極を形成する工程との間に、前記第１有機化合物層および前記第２有機化合物層の上に共通の有機化合物層を形成する工程を有することを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ装置の製造方法。
3. 第１有機化合物層と第１犠牲層と剥離層を順次形成する工程と、前記マスク層を形成する工程との間に、前記剥離層の上に保護層を形成する工程を有し、
   前記マスク層が形成されていない領域の前記剥離層、前記犠牲層および前記第１有機化合物層を除去する工程において、前記マスク層の形成されていない領域の前記保護層を除去することを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ装置の製造方法。
4. 前記剥離層は水溶性高分子材料であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の有機ＥＬ装置の製造方法。
5. 基板の上に、第１電極と、第２電極と、前記第１電極と前記第２電極との間に配置されている有機化合物層とからなる有機ＥＬ素子を有し、前記有機化合物層がパターニングされている有機ＥＬ装置の製造方法であって、
   前記第１電極が形成された基板の上に第１有機化合物層と第１犠牲層と第１剥離層をこの順に形成する工程と、
   前記第１剥離層の上に第１マスク層を所定のパターンに形成する工程と、
   前記第１マスク層が形成されていない領域の前記第１剥離層、前記第１犠牲層および前記第１有機化合物層を除去する工程と、
   前記第１有機化合物層が除去された領域および前記第１剥離層の上に第２有機化合物層と第２犠牲層をこの順に形成する工程と、
   前記第１剥離層を第１剥離液に接触させて溶解させ、前記第１剥離層およびその上に形成された層を除去する工程と、
   前記第１犠牲層および前記第２犠牲層の上に第２剥離層を形成する工程と、
   前記第２剥離層の上に第２マスク層を、前記第１有機化合物層と前記第２有機化合物層の一部を覆う所定のパターンに形成する工程と、
   前記第２マスク層が形成されていない領域の前記第２剥離層、前記第２犠牲層および前記第２有機化合物層を除去する工程と、
   前記第２有機化合物層が除去された領域および前記第２剥離層の上に第３有機化合物層と第３犠牲層をこの順に形成する工程と、
   前記第２剥離層を第２剥離液に接触させて溶解させ、前記第２剥離層およびその上に形成された層を除去する工程と、
   前記第１乃至第３犠牲層を溶剤に接触させて溶解させ、前記第１乃至第３犠牲層を除去する工程と、
   前記第１乃至第３有機化合物層の上に前記第２電極を形成する工程と、
   をこの順に有し、
   前記第１剥離層およびその上に形成された層を除去する工程において、前記第１剥離液に対する前記第１剥離層のエッチングレートは、前記第１剥離液に対する前記第１犠牲層および第２犠牲層のエッチングレートよりも大きく、
   前記第２剥離層およびその上に形成された層を除去する工程において、前記第２剥離液に対する前記第２剥離層のエッチングレートは、前記第２剥離液に対する前記第１乃至第３犠牲層のエッチングレートよりも大きく、
   前記第１乃至第３犠牲層を除去する工程において、前記溶剤に対する前記第１乃至第３犠牲層のエッチングレートは、前記溶剤に対する前記第１乃至第３有機化合物層のいずれのエッチングレートよりも大きく、かつ、
   前記第１乃至第３犠牲層として、キャリア輸送材料からなる層を形成することを特徴とする有機ＥＬ装置の製造方法。
6. 前記第１乃至第３犠牲層を除去する工程と前記第２電極を形成する工程との間に、前記第１乃至第３有機化合物層の上に共通の有機化合物層を形成する工程を有することを特徴とする請求項５に記載の有機ＥＬ装置の製造方法。
7. 前記共通の有機化合物層を形成する工程が、電子輸送層と電子注入層とをこの順で形成する工程であることを特徴とする請求項２または６に記載の有機ＥＬ装置の製造方法。

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