JPH1050478A - 有機電界発光素子およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】良好なパターン加工精度を有する有機電界発光
素子およびその製造方法を提供する。 【解決手段】陽極と陰極との間に有機化合物からなる発
光層が存在する有機電界発光素子において、該素子に含
まれる薄膜層のパターン加工された島領域が、所定膜厚
部分と相対的に膜厚の薄い部分とによって連続的につな
がっていることを特徴とする有機電界発光素子および、
陽極と陰極との間に有機化合物からなる発光層が存在す
る有機電界発光素子において、該素子に含まれる薄膜層
をパターン加工する際（１）所定間隔で複数の開口部を
設け、開口部のそれぞれと交差する方向に補強線を有す
るマスクを用いて、（２）前記補強線側から飛来した有
機電界発光素子の構成材料を補強線に回り込んで蒸着せ
しめ、相対的に膜厚の薄い薄膜層部分を形成し、（３）
前記の膜厚の薄い部分によって連続的につなげられた薄
膜層の島領域を形成することを特徴とする有機電界発光
素子の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、表示素子、フラッ
トパネルディスプレイ、バックライト、照明、インテリ
ア、標識、看板、電子写真機などの分野に利用可能な、
電気エネルギーを光に変換できる有機電界発光素子およ
びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】陰極から注入された電子と陽極から注入
された正孔とが、両極に挟まれた有機蛍光体内で再結合
して発光するという有機電界発光素子の研究が近年活発
に行われるようになってきた。この素子は、薄型、低駆
動電圧下での高輝度発光、蛍光材料を選ぶことによる多
色発光が特徴であり注目を集めている。

【０００３】有機電界発光素子が高輝度に発光すること
は、コダック社のＣ．Ｗ．Ｔａｎｇらによって初めて示
された（Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．５１（１２）
２１，ｐ．９１３，１９８７）。コダック社の提示した
有機電界発光素子の代表的な構成は、ＩＴＯガラス基板
上に、蒸着法によって正孔輸送性のジアミン化合物、発
光層である８−ヒドロキシキノリンアルミニウム、そし
て陰極としてＭｇ：Ａｇを順次設けたものであり、１０
Ｖ程度の駆動電圧で１０００ｃｄ／ｍ２の緑色発光が可
能であった。現在の有機電界発光素子は、上記の素子構
成要素の他に電子輸送層を設けるなど構成を変えている
ものもあるが、基本的にはコダック社の構成を踏襲して
いる。

【０００４】高輝度および多色発光が可能であるこれら
の有機電界発光素子を表示素子などに利用する検討も盛
んである。しかし、日経エレクトロニクス1996.1.29(N
o.654)p.102にも指摘されているように、素子のパター
ン加工が１つの大きな問題となっている。例えば、フル
カラーディスプレイの場合では、所定の位置にＲ、Ｇ、
Ｂの発光層を形成する必要がある。従来、このようなパ
ターン加工はフォトリソ法に代表されるウェットプロセ
スによって達成されるが、有機電界発光素子を形成する
有機膜は水分や有機溶媒、薬液に対する耐久性に乏し
い。特開平６−２３４９６９号公報に代表されるよう
に、有機材料を工夫することによりウェットプロセスの
可能な素子が得られることも示されているが、このよう
な方法では素子に用いる有機材料が限定されてしまう。
さらに、表示素子に必要な有機層上部の電極のパターン
加工についても同様の問題がある。

【０００５】このような理由から、従来は、蒸着法に代
表されるドライプロセスによって有機電界発光素子を製
造し、パターン加工はマスクを利用して実現することが
多かった。つまり、素子を製造する基板前方にマスクを
配置して、マスク開口部のみに有機層あるいは電極を蒸
着するものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、微細なパター
ンに対応するには、マスクの開口部に挟まれたマスク部
分は糸のように細くなり、強度が十分でなくなるため
に、たわみなどによって開口部形状が変形する。その結
果、従来方法ではパターンが微細であるほど素子のパタ
ーン形状の精度が悪化する傾向にあった。

【０００７】本発明はかかる問題を解決し、ウェットプ
ロセスを用いなくても製造可能な、良好なパターン加工
精度を有する有機電界発光素子と、その製造方法を提供
することが目的である。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記課題を達成するため
に、本発明の製造方法は次のことを特徴とする。すなわ
ち、「開口部の変形を防ぐための補強線を設けたマスク
を用い、補強線によって影となる部分には蒸着物の回り
込み現象を発生させて、蒸着されるパターンが補強線に
よって分断されることを防止する」ものである。

【０００９】すなわち本発明は、陽極と陰極との間に有
機化合物からなる発光層が存在する有機電界発光素子に
おいて、該素子に含まれる薄膜層のパターン加工された
島領域が、所定膜厚部分と相対的に膜厚の薄い部分とに
よって連続的につながっていることを特徴とする有機電
界発光素子、および陽極と陰極との間に有機化合物から
なる発光層が存在する有機電界発光素子において、該素
子に含まれる薄膜層をパターン加工する際（１）所定間
隔で複数の開口部を設け、開口部のそれぞれと交差する
方向に補強線を有するマスクを用いて、（２）前記補強
線側から飛来した有機電界発光素子の構成材料を補強線
に回り込んで蒸着せしめ、相対的に膜厚の薄い薄膜層部
分を形成し、（３）前記の膜厚の薄い部分によって連続
的につなげられた薄膜層の島領域を形成することを特徴
とする有機電界発光素子の製造方法である。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明における有機電界発光素子
とは、陽極と陰極との間に有機化合物からなる発光層が
存在し、電気エネルギーにより発光する素子であって、
陽極や陰極あるいは発光層などの、素子を構成する薄膜
層の少くとも１つがパターン加工されているものであ
る。

【００１１】陽極と陰極は、素子の発光に十分な電流が
供給できる導電性をもてばよいが、光を取り出すために
少なくとも一方の電極が透明であることが望ましい。

【００１２】透明な電極は可視光線透過率が３０％以上
あれば使用に大きな障害はないが、理想的には１００％
に近い方が好ましい。基本的には、可視光全域にわたっ
てほぼ同程度の透過率を持つことが好ましいが、色を変
えたい場合は積極的に吸収を持たせることも可能であ
る。その場合、カラーフィルターや干渉フィルターを用
いて変色させる方法が技術的には容易である。透明電極
の材質としては、インジウム、錫、金、銀、亜鉛、アル
ミニウム、クロム、ニッケル、酸素、窒素、水素、アル
ゴン、炭素から選ばれる少なくとも一種類の元素からな
ることが多いが、ヨウ化銅、硫化銅などの無機導電性物
質、ポリチオフェン、ポリピロール、ポリアニリンなど
の導電性ポリマを用いることも可能であり、特に限定さ
れるものでない。

【００１３】本発明において特に好ましい陽極の例とし
ては、透明基板上に置かれた酸化錫、酸化亜鉛、酸化イ
ンジウム、酸化錫インジウム（ＩＴＯ）などをあげるこ
とができる。パターン加工などを施すディスプレイ用途
などにおいては、加工性に優れたＩＴＯが特に好適な例
としてあげることができる。表面抵抗を下げたり電圧降
下抑制のために、ＩＴＯには少量の銀や金などの金属が
含まれていてもよく、また、錫、金、銀、亜鉛、インジ
ウム、アルミニウム、クロム、ニッケルをＩＴＯのガイ
ド電極として使用することも可能である。中でもクロム
はブラックマトリックスとガイド電極の両方の機能を持
たせることができることからも好適な金属である。素子
の消費電力の観点からは、ＩＴＯは低抵抗であることが
望ましい。例えば３００Ω／□以下のＩＴＯ基板であれ
ば素子電極として機能するが、現在では１０Ω／□程度
の基板の供給も可能になっていることから、低抵抗品を
使用することが特に望ましい。ＩＴＯの厚みは抵抗値に
合わせて任意に選ぶ事ができるが、通常１００〜３００
ｎｍの間で用いられることが多い。透明基板の材質は特
に限定されず、ポリアクリレート、ポリカーボネート、
ポリエステル、ポリイミド、アラミドからなるプラスチ
ック板やフィルムを用いることもできるが、好適な例と
してはガラス板を挙げることができる。ソーダライムガ
ラス、無アルカリガラスなどが用いられ、また厚みも機
械的強度を保つのに十分な厚みがあればよいので、０．
７ｍｍ以上あれば十分である。ガラスの材質について
は、ガラスからの溶出イオンが少ない方がよいので無ア
ルカリガラスの方が好ましいが、ＳｉＯ２などのバリア
コートを施したソーダライムガラスも市販されているの
でこれを使用できる。ＩＴＯ膜形成方法は、電子ビーム
法、スパッタリング法、化学反応法など特に制限を受け
るものではない。

【００１４】陰極は、電子を本素子の発光層に効率良く
注入できる物質であれば特に限定されない。従って、ア
ルカリ金属などの低仕事関数金属の使用も可能である
が、電極の安定性を考えると、白金、金、銀、銅、鉄、
錫、アルミニウム、マグネシウム、インジウムなどの金
属、またはこれら金属と低仕事関数金属との合金などが
好ましい例として挙げられる。また、あらかじめ有機層
に低仕事関数金属を微量にドーピングしておき、その後
に比較的安定な金属を陰極として成膜することで、電子
注入効率を高く保ちながら安定な電極を得ることもでき
る。これらの電極の作製法も抵抗加熱蒸着、電子ビーム
蒸着、スパッタリング、イオンプレーティング法などド
ライプロセスであればよいが、本発明では手軽にできる
抵抗加熱蒸着法を使用している。

【００１５】有機電界発光素子に含まれる有機層として
は、１）正孔輸送層／発光層、２）正孔輸送層／発光層
／電子輸送層、３）発光層／電子輸送層、そして、４）
以上の組合わせ物質を一層に混合した形態の発光層、の
いずれであってもよい。すなわち、素子構成として有機
化合物からなる発光層が存在していれば、上記１）〜
３）の多層積層構造の他に４）のように発光材料単独ま
たは発光材料と正孔輸送材料や電子輸送材料を含む発光
層を一層設けるだけでもよい。

【００１６】正孔輸送層は正孔輸送性物質単独で、ある
いは正孔輸送性物質と高分子結着剤により形成され、正
孔輸送性物質としてはＮ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’
−ジ（３−メチルフェニル）−１，１’−ジフェニル−
４，４’−ジアミン（ＴＰＤ）やＮ，Ｎ’−ジフェニル
−Ｎ，Ｎ’−ジナフチル−１，１’−ジフェニル−４，
４’−ジアミン（ＮＰＤ）などに代表されるトリフェニ
ルアミン類、Ｎ−イソプロピルカルバゾールなどの３級
アミン類、ピラゾリン誘導体、スチルベン系化合物、ヒ
ドラゾン系化合物、オキサジアゾール誘導体やフタロシ
アニン誘導体に代表される複素環化合物、ポリマー系で
は前記単量体を側鎖に有するポリカーボネートやスチレ
ン誘導体、ポリビニルカルバゾール、ポリシランなどが
好ましいが、特に限定されるものではない。

【００１７】発光層材料は主に以前から発光体として知
られていたアントラセンやピレン、そして前述の８−ヒ
ドロキシキノリンアルミニウムの他にも、例えば、ビス
スチリルアントラセン誘導体、テトラフェニルブタジエ
ン誘導体、クマリン誘導体、オキサジアゾール誘導体、
ジスチリルベンゼン誘導体、ピロロピリジン誘導体、ペ
リノン誘導体、シクロペンタジエン誘導体、オキサジア
ゾール誘導体、チアジアゾロピリジン誘導体、ポリマー
系では、ポリフェニレンビニレン誘導体、ポリパラフェ
ニレン誘導体、そして、ポリチオフェン誘導体などが使
用できる。また発光層に添加するドーパントとしては、
前述のルブレン、キナクリドン誘導体、フェノキサゾン
６６０、ＤＣＭ１、ペリノン、ペリレン、クマリン５４
０、ジアザインダセン誘導体などがそのまま使用でき
る。

【００１８】電子輸送性物質としては、電界を与えられ
た電極間において陰極からの電子を効率良く輸送するこ
とが必要で、電子注入効率が高く、注入された電子を効
率良く輸送することが望ましい。そのためには電子親和
力が大きく、しかも電子移動度が大きく、さらに安定性
に優れ、トラップとなる不純物が製造時および使用時に
発生しにくい物質であることが要求される。このような
条件を満たす物質として８−ヒドロキシキノリンアルミ
ニウム、ヒドロキシベンゾキノリンベリリウム、例えば
２−（４−ビフェニル）−５−（４−ｔ−ブチルフェニ
ル）−１，３，４−オキサジアゾール（ｔ−ＢｕＰＢ
Ｄ）などのオキサジアゾール系誘導体、薄膜安定性を向
上させたオキサジアゾール二量体系誘導体の１，３−ビ
ス（４−ｔ−ブチルフェニル−１，３，４−オキサジゾ
リル）ビフェニレン（ＯＸＤ−１）、１，３−ビス（４
−ｔ−ブチルフェニル−１，３，４−オキサジゾリル）
フェニレン（ＯＸＤ−７）、トリアゾール系誘導体、フ
ェナントロリン系誘導体などがある。

【００１９】以上の正孔輸送層、発光層、電子輸送層に
用いられる材料は単独で各層を形成することができる
が、高分子結着剤としてポリ塩化ビニル、ポリカーボネ
ート、ポリスチレン、ポリ（Ｎ−ビニルカルバゾー
ル）、ポリメチルメタクリレート、ポリブチルメタクリ
レート、ポリエステル、ポリスルフォン、ポリフェニレ
ンオキサイド、ポリブタジエン、炭化水素樹脂、ケトン
樹脂、フェノキシ樹脂、ポリサルフォン、ポリアミド、
エチルセルロース、酢酸ビニル、ＡＢＳ樹脂、ポリウレ
タン樹脂などの溶剤可溶性樹脂や、フェノール樹脂、キ
シレン樹脂、石油樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、不
飽和ポリエステル樹脂、アルキド樹脂、エポキシ樹脂、
シリコーン樹脂などの硬化性樹脂などに分散させて用い
ることも可能である。

【００２０】上記正孔輸送層、発光層、電子輸送層など
の有機層の形成方法は、抵抗加熱蒸着、電子ビーム蒸
着、スパッタリング法など特に限定されるものではない
が、通常は、抵抗加熱蒸着、電子ビーム蒸着などの蒸着
法が特性面で好ましい。層の厚みは、有機層の抵抗値に
もよるので限定することはできないが、経験的には１０
〜１０００ｎｍの間から選ばれる。

【００２１】電気エネルギーとは主に直流電流を指す
が、パルス電流や交流電流を用いることも可能である。
電流値および電圧値は特に制限はないが、素子の消費電
力、寿命を考慮するとできるだけ低いエネルギーで最大
の輝度が得られるようにするべきである。

【００２２】本発明におけるパターン加工された島領域
とは、基本的には有機電界発光素子の発光に関与する部
分を意味するが、必要性によっては、発光に関与する部
分のコントラストやパターン精度、電気的絶縁性を向上
させる目的で形成されるような非発光部分であってもよ
いので、特に限定されるものではない。

【００２３】発光に関与する部分としては、発光層およ
び電極が特に重要である。これらの形状やサイズは特に
限定されるものではなく、用途によって最適なものが使
用される。例えば、表示素子やディスプレイの用途で
は、発光層と電極ならびに非発光領域のパターン形状に
より規定される１つ以上の発光領域が１つの画素を形成
する。つまり、本発明によって加工される発光層もしく
は電極のパターン形状やサイズが、画素の形状やサイズ
に一致している必要はない。セグメント方式やドットマ
トリクス方式などの表示方式によって、その画素の形状
は異なるが、画素サイズとしては２ｍｍ角以下が好まし
い。高精細表示の用途では、画素サイズとして５００μ
ｍ角以下が望ましく、さらに好適な画素サイズとして、
現在実用化されているフルカラー液晶ディスプレイの単
色一画素サイズである１００×３００μｍを例示するこ
とができる。

【００２４】ディスプレイ用途では、発光層や電極のパ
ターン加工形状が繰り返しの周期をもつ場合が少なくな
い。その場合には、パターン加工サイズの最小ピッチは
２ｍｍ以下であることが好ましく、さらには５００μｍ
以下であることがより好ましい。これらディスプレイは
単純マトリクス型でもやＴＦＴ方式に代表されるアクテ
ィブマトリクス型であってもよく、本発明はディスプレ
イの構造や駆動方式を限定するものではない。

【００２５】上記の電極については、有機電界発光素子
における陽極および陰極の少なくとも一方を指し、必要
性によっては両方の電極を本発明によってパターン加工
してもよい。また、電極の導電性を向上させるために付
加される、ガイド電極のようなものも含まれる。基本的
には、基板上に設けられた一方の電極が先にウェットプ
ロセスによってパターン加工されており、その上に有機
層を形成したあと、本発明による方法でもう一方の電極
をパターン加工することが好ましい。より好適な例とし
ては、透明基板上で先にパターン加工された透明電極を
陽極として、その上に有機層を形成し、有機層上部の陰
極を本発明によってパターン加工する工程が挙げられ
る。

【００２６】本発明によってパターン加工される非発光
部分は特に限定されないが、好適な例としてブラックマ
トリクスや発光領域を規定するための絶縁層を挙げるこ
とができる。ブラックマトリクスは発光領域の隙間を黒
くしてコントラストを向上させる。絶縁層は電極エッジ
の保護、発光領域の規定および電極間の絶縁性を向上さ
せる。いずれも、材質や形状、サイズを一概に示すこと
はできず、用途によって最適なものが用いられる。

【００２７】本発明における補強線を有するマスクの好
適な例を図１を用いて説明する。マスク１ａの面内に設
けられた開口部２ａが所定の間隔で複数存在している。
そして、それぞれの開口部と交差する方向に補強線４ａ
が設けられている。この補強線は、マスク部分３ａがた
わみなどによって所定の位置から動き、開口部の形状が
変形することを防止する役目を担っている。図２は図１
におけるＡＡ´断面図であり、マスクの片面に補強線４
ａが存在しており、補強線はマスク部分３ａに固定され
ている。上記のマスク構造は一例にすぎず特に限定され
るものではない。例えば、補強線パターンが格子状であ
ってもよいし、図３に示す断面図のように、補強線４ｂ
がマスク部分３ｂと一体化したような構造であってもよ
い。また、開口部パターンのマスクと補強線パターンの
マスクとを貼り合わすなど、複数のマスクを組み合わせ
ることもできる。

【００２８】図４に示すように、図１で例示したような
マスク１ａは補強線４ａが存在する反対側の面と有機電
界発光素子の基板１０ａとが接触するように固定され
る。補強線側から蒸着法などによって飛来してきた素子
構成材料５は、補強線４ａの影になる部分にも回り込ん
で付着する。その部分６ａは補強線のない所定膜厚部分
７ａに比べて相対的に膜厚が薄くなるが、補強線によっ
て分断されることなく、開口部２ａの形状に対応した形
状の島領域８が形成される。

【００２９】すなわち、本発明における有機電界発光素
子においては、素子に含まれるパターン加工された島領
域が、所定膜厚部分と相対的に膜厚の薄い部分とによっ
て連続的につながっていることが特徴である。ここで、
所定膜厚部分とはマスク開口部のうち補強線の存在しな
い領域に対応して形成された薄膜層部分である。また、
相対的に膜厚の薄い部分とは補強線の影に対応して形成
された部分である。従って、後者は島領域を横断する線
状の溝のような痕跡を示すので、蒸着むらなどの原因に
よる島領域内の凹凸とは明白に区別される。なお、条件
によっては、所定膜厚部分と膜厚の薄い部分との境界付
近に、所定膜厚よりも膜厚の厚い盛り上がったような部
分が存在していても差支えない。

【００３０】所定膜厚と膜厚の薄い部分における最低膜
厚との差については特に限定されるものではないが、対
応する島領域が電極である場合には、抵抗値が大きくな
らないように両者の差を小さくすることが望ましい。必
要な条件にもよるが、両者の差の好適な例としては所定
膜厚の８０％以下、より好ましくは５０％以下という数
値を例示することができる。

【００３１】さらに、所定膜厚部分と膜厚の薄い部分と
の差を小さくする、すなわち、パターン加工される島領
域が補強線によって分断されにくくするためには、補強
線に対して複数の異なる方向から有機電界発光素子の構
成材料を飛来させ、補強線に回り込んで蒸着せしめるこ
とが効果的である。このような効果を発現させる方法は
特に限定されるものではないが、蒸着法のように比較的
真空度が高く、蒸着物が蒸着源から基板まで直進的に到
達するようなプロセスの場合には、複数の蒸着源から蒸
着物を飛来させたり、１つ以上の蒸着源に対して基板を
相対的に移動させながら、もしくは回転させながら蒸着
を行う方法が工程的には容易である。また、スパッタリ
ング法などの低真空プロセスは、そもそも材料が飛来す
る方向がランダムな傾向にあり、飛来物が補強線を回り
込んで基板上に堆積しやすいことから、好適なプロセス
といえる。

【００３２】本発明におけるマスクの開口部の形状とサ
イズは、基本的には有機電界発光素子に含まれるパター
ン加工形状とサイズに対応しているので、用途によって
最適な寸法が選ばれればよい。マスクの板厚については
一概には示せないが、微細パターンを有するマスクにお
いて、マスク部分の最小幅より板厚がかなり大きいと十
分な寸法精度を得ることが難しい。従って、板厚はマス
ク部分最小幅の２倍と同程度かそれ以下であることが好
ましい。

【００３３】マスクの好適な材料としては、ステンレス
鋼、銅合金、鉄ニッケル合金、アルミニウム合金などの
金属系材料、各種樹脂系材料が挙げられるが、特に限定
されるものではない。パターンが微細なためにマスクの
強度が十分ではなく、有機電界発光素子の基板との密着
性を磁力によって向上させることが必要な場合には、マ
スク材として磁性材料を用いてもよい。好適な例として
は、純鉄、炭素鋼、Ｗ鋼、Ｃｒ鋼、Ｃｏ鋼、ＫＳ鋼など
の焼入硬化磁石材料、ＭＫ鋼、Ａｌｎｉｃｏ鋼、ＮＫＳ
鋼、Ｃｕｎｉｃｏ鋼などの析出硬化磁石材料、ＯＰフェ
ライト、Ｂａフェライトなどの焼結磁石材料、ならびに
Ｓｍ−Ｃｏ系やＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系に代表される各種希土
類磁石材料，ケイ素鋼板、Ａｌ−Ｆｅ合金、Ｎｉ−Ｆｅ
合金（パ−マロイ）などの金属磁心材料、Ｍｎ−Ｚｎ
系、Ｎｉ−Ｚｎ系、Ｃｕ−Ｚｎ系などのフェライト磁心
材料、カーボニル鉄、Ｍｏパーマロイ、センダストなど
の微粉末を結合剤とともに圧縮成型させたの圧粉磁心材
料が挙げられる。これらの磁性材料を薄い板状に成型し
たものからマスクを作製することが望ましいが、ゴムや
樹脂に磁性材料の粉末を混入してフィルム状に成型した
ものを用いることもできる。

【００３４】補強線の材料としては、マスク材料と同一
であってもよいし異なっていてもよい。微細加工を容易
に実現するためには、アクリル系、ポリイミド系などの
感光性樹脂を利用することもできるが、必要に応じて選
べばよく、特に限定されない。

【００３５】補強線の厚さと幅については、必要とする
蒸着物の回り込み量や補強線としての必要強度などによ
って最適値が選ばれるので、一概にその寸法を示すこと
はできない。回り込み量を多くすることが必要な場合に
は、その厚さと幅はマスクの板厚以下であることが好ま
しい。さらに、マスクの両面のうち基板に接触する方の
面と補強線との間に隙間が存在していることがより好適
な条件として挙げられる。補強線が細いほど蒸着物の回
り込みが容易になるが、はじめから細い補強線を有する
マスクを作製することが難しい場合もある。このような
場合には、比較的太い補強線を有するマスクを作製して
おき、後から適当な方法で、例えば補強線が金属系材料
であれば酸によるエッチングなどの方法を用いて、補強
線をより細く加工することもできる。

【００３６】補強線とマスク開口部の交差状態について
は、開口部の形状とそれらの配列様式によって最適化す
ればよく、特に限定はされない。図１に示したように、
ストライプ状の開口部がその長手方向に垂直な方向に繰
り返されている場合には、パターン加工された島領域に
おいて相対的に膜厚の薄い部分の面積ができる限り小さ
く、また開口部形状の変形防止のために最大の効果をあ
げるという観点から、補強線が開口部の繰り返し方向に
一致していることが望ましい。

【００３７】補強線の本数についても特に限定はされな
いが、膜厚の薄い部分が必要以上に多く存在すると、例
えばパターン加工された電極の抵抗値が増大するなどの
弊害が起こりうるので、開口部の変形防止に必要な範囲
で最小本数とすることが好ましい。また、有機電界発光
素子における発光輝度むらを回避するために、補強線位
置は発光領域の間に存在することが望ましく、相対的に
膜厚の薄い部分がその非発光領域内に収まれば、より望
ましいといえる。

【００３８】有機電界発光素子に用いられる基板の表面
が平面である場合には、マスクと基板との均一な密着性
を実現するために、高い平面性を有するマスクを使用す
る方が有利である。しかしながら、微細なパターンに対
応するためにマスクの板厚を薄くすると、マスクの作製
工程の途中で変形を受けやすくなり、マスクにうねりが
生ずるなどして平面性が損なわれることがある。このよ
うな場合には、焼き鈍しなどの方法を利用してマスクの
平面性を向上させてもよい。さらに、マスクは適当な形
状のフレームに固定された状態で使用されることが多い
が、その際も、マスクにテンションを掛けながらフレー
ムに固定するなどして、マスクの平面性を理想状態に近
づけるようにすべきである。

【００３９】本発明の製造方法では、有機電界発光素子
の製造面とマスクとを密着させた際に、マスクが基板上
に成膜された有機層などを傷つけるのを防ぐために、有
機電界発光素子の非発光部分にクッションの役割を果た
すスペーサーを配置することが好ましい。このスペーサ
ーは前記ブラックマトリクスの全部あるいは一部を兼用
することもできる。スペーサーの作製方法や材質は特に
限定されるものではないが、フォトリソグラフィー法な
どを利用して、マスクの接触から発光部分を効率よく保
護できるように、あらかじめ基板上に配置しておくこと
が工程的には容易である。スペーサーの高さは、有機電
界発光素子の発光部分の厚さより高く、蒸着物のマスク
部分への望ましくない回り込みによりパターン加工精度
が悪化しない程度に必要であり、通常は０．５〜１００
μｍの範囲で形成されるが、特に限定されるものではな
く、条件に応じて最適化すればよい。

【００４０】上記スペーサーの機能は、マスク部分の基
板接触面側に部分的に突起を設けて、その突起を有機電
界発光素子の非発光部分に接触させることで、あるい
は、マスク全面に樹脂などの比較的柔軟性のある物質を
コーティングすることでも達成できる。突起やコーティ
ングの材料は特に限定されるものではないが、フォトレ
ジストなどを利用して形成するのが工程的に容易であ
る。

【００４１】

【実施例】以下、実施例および比較例をあげて本発明を
説明するが、本発明はこれらの例によって限定されるも
のではない。

【００４２】実施例１ マスク材としては、組成比がＦｅ５４％、Ｎｉ２９％、
Ｃｏ１７％の磁性材料であるコバ−ル板（外形２８×３
６ｍｍ、厚さ５０μｍ）を使用した。コバール板両面に
フォトレジストを塗布して、片面はマスク開口部のみの
パターン、他方の面は開口部に補強線を加えたパターン
となるようにフォトレジストを現像して、スプレー式の
両面ウェットエッチングによって、図３のように補強線
とマスクが一体化したようなマスクを作製した。１つの
開口部の主な部分は長方形であり、短辺、長辺方向の長
さはそれぞれ２５０μｍ、１５ｍｍである。この開口部
は短辺方向にピッチ３００μｍで１６個繰り返されてい
る。すなわち、中央部分はピッチ３００μｍ（開口部幅
２５０μｍ、マスク部幅５０μｍ）×１６本のストライ
プ形状のマスクである。また、外部との電気的接続を容
易にするために、この長方形開口部の長辺方向両側は、
さらに７．５ｍｍの間に１．２７ｍｍピッチ（開口部幅
６００μｍ）まで連続的に広げられている。補強線の厚
さと幅はそれぞれ２０μｍ、３０μｍである。従って、
蒸着物を堆積する基板と補強線との間には３０μｍの隙
間が存在することになる。これらの補強線はそれぞれの
マスク開口部の長手方向に対して垂直方向に交差してお
り、２ｍｍ間隔で７本が並べられている。上記のマスク
は、外形の等しい２ｍｍ幅のステンレス鋼枠に補強線の
ある方の面を合わせて、レーザー融着によって固定し
た。このマスクを補強線による段差のある面を上側にし
て（蒸着源は下側）真空蒸着装置内に固定し、その上に
３８×４６ｍｍ、厚さ１．１ｍｍのガラス基板を置き、
さらにその上に、マスクとガラス基板との密着性を高め
る目的で、３４×４２ｍｍ、厚さ３ｍｍの板磁石（日立
金属株式会社製、Ｈ−２３ＣＶ）を置いた。

【００４３】装置内の真空度が５×１０-4Ｐａ以下にな
るまで排気した後、アルミナるつぼを用いた抵抗加熱蒸
着法によって金属Ａｌを１ｎｍ／ｓの速度で１５０ｎｍ
蒸着した。なお、膜厚分布を平均化して、かつ補強線の
影の部分に対する蒸着物の回り込みを容易にするため
に、蒸着中は基板を回転させた。

【００４４】ガラス基板上に蒸着されたＡｌ電極を顕微
鏡で観察した写真が図５である。長辺方向の中央部にお
ける電極幅の平均値は２５５μｍであり、そのばらつき
は５％以内であった。これはマスク開口部の寸法ばらつ
きと同程度であった。触針式表面段差計で、補強線の影
となった相対的に膜厚の薄い部分を測定したところ、所
定膜厚部分との差は最大３５ｎｍであった。また、所定
膜厚部分に対して９０％以下の膜厚である領域の幅は２
０μｍであった。また、電極ピッチを広げた部分を利用
してテスタで抵抗値を測定したところ、１つの電極の端
から端までの抵抗値は約１５０Ωであり、補強線によっ
て電極が分断されている箇所は皆無であった。

【００４５】比較例１ 補強線を設けていないこと以外は実施例１と同様にして
Ａｌ電極をパターン加工したところ、図６に示すとおり
電極幅は大きくばらついた。その最大値、最小値はそれ
ぞれ２９０μｍ、２２０μｍだった。また、１６本の電
極の抵抗値の平均は１２３Ωであった。

【００４６】実施例２ ＩＴＯ透明電極膜（電子ビーム蒸着品、１５Ω／□）の
付いたガラス基板（厚さ１．１ｍｍ）を３８×４６ｍｍ
の大きさに切断し、フォトリソグラフィー法によってＩ
ＴＯを３００μｍピッチ（ＩＴＯ残り幅２７０μｍ）×
３２本のストライプ状にパターン加工した。ＩＴＯスト
ライプの長辺方向片側は、外部との電気的接続を容易に
するために１．２７ｍｍピッチ（ＩＴＯ幅８００μｍ）
まで広げられている。この基板の洗浄を行い、ＵＶ−オ
ゾン処理を施した。これを真空蒸着装置内に固定して、
装置内の真空度が２×１０-4Ｐａ以下になるまで排気し
た。正孔輸送材料であるビス（ｍ−メチルフェニルカル
バゾール）をタンタルボートから抵抗加熱蒸着法によっ
て０．３ｎｍ／秒の速度で１２０ｎｍ蒸着し、０．３５
ｗｔ％のキナクリドンをドーピングした８−ヒドロキシ
キノリンアルミニウム（Ａｌｑ３）を０．３ｎｍ／秒の
速度で３０ｎｍ、さらに、Ａｌｑ３を０．３ｎｍ／秒の
速度で７０ｎｍになるよう順次蒸着した。以上の有機物
の蒸着は基板全面に行った。次に、実施例１と同様にし
て、ＩＴＯとマスクの開口部ストライプパターンとが直
交するようにマスクをセットした。真空中において、基
板を回転させながら、すでに成膜された有機層をリチウ
ム蒸気にさらしてドーピング（膜厚換算量１ｎｍ）した
後、Ａｌを０．５ｎｍ／秒の速度で１５０ｎｍの厚さに
蒸着した。

【００４７】得られた３２×１６画素の単純マトリクス
有機電界発光素子を線順次駆動により発光させたとこ
ろ、明瞭な文字表示が可能であった。１つの画素は２７
０μｍ×２５５μｍであり、その面積のばらつきは５％
以内であった。また、補強線の影となった相対的に膜厚
の薄い部分による発光輝度むらは認められなかった。

【００４８】実施例３ 陰極用マスクを以下のように作製した。まず、開口部パ
ターンのマスクとして外形１２０×８４ｍｍ、厚さ９０
μｍのＮｉ板に開口部を設けたものを用意した。図７に
模式的に示すように、各ストライプ状開口部２ｃは長さ
１００ｍｍ、幅２５０μｍであり、ピッチ３００μｍで
幅方向に２００本が並んでいる。次に、補強線パターン
のマスクとして、図８のような厚さ２５μｍのＮｉ板に
無数の正六角形開口部が並んだメッシュ状のものを用意
した。補強線４ｃの線幅は３０μｍであり、正六角形の
対向する二辺の間隔は２００μｍである。この補強線パ
ターンのマスクを上記の開口部パターンのマスクの上に
重ねて置き、それらを貼り合わせて陰極用マスクとし
た。陰極パターン加工の際には、このマスクの補強線の
存在しない面に基板を密着させるので、基板と補強線と
の間には９０μｍの隙間が存在することになる。

【００４９】発光層用マスクとしては、外形１２０×８
４ｍｍ、厚さ２５μｍのＮｉ板に開口部を設けたマスク
を用意した。開口部の基本形状は長さ６７．２ｍｍ、幅
１００μｍのストライプであり、ピッチ３００μｍで幅
方向に２７２本が並んでいる。図９に模式的に示すよう
に、各ストライプ状開口部２ｄには、開口部の変形を防
止するために４．８ｍｍごとに幅２０μｍの渡り線９が
存在している。ここで、渡り線９は本発明における補強
線の一形態ではあるが、この線に対する蒸着物の回り込
みを必ずしも期待して設けたものではないので、便宜上
「渡り線」と区別した。

【００５０】上記２種類のマスクを、その平面性を損な
わないように注意しながら、電子ビーム溶接法によって
外形が等しい２ｍｍ幅のステンレス鋼枠にそれぞれ固定
した。

【００５１】実施例２と同じＩＴＯ透明電極膜のついた
ガラス基板１０ｂを１２０×１００ｍｍの大きさに切断
し、図１０のように通常のフォトリソグラフィー法によ
ってＩＴＯを１００μｍピッチ（ＩＴＯ残り幅９０μ
ｍ）×８１６本のストライプ２０にパターン加工した。
次に、非感光性ポリイミドにフタロシアニン系酸化縮合
物を主成分とする黒色顔料を混合したペーストを上記基
板上にスピンコート法により塗布し、クリーンオーブン
による窒素雰囲気下で１４０℃、１０分間のセミキュア
を行った。ポジ型フォトレジストを用いた通常のフォト
リソグラフィー法により上記ポリイミド層をパターン加
工した後で、２８０℃、３０分間のキュアを行い、スペ
ーサーとブラックマトリクスとを兼ねた厚さ１．０μｍ
の黒色層を形成した。図１１に示すように、この黒色層
３０には７０×２４０μｍの開口部３１が設けられてお
り、開口部からは下地のＩＴＯストライプ２０の中心部
分が露出している。また、黒色層の体積抵抗率は１０⁸
Ωｃｍ以上あり、良好な絶縁性を有していた。

【００５２】この基板を洗浄し、ＵＶ−オゾン処理を施
した後で、真空蒸着機に固定して装置内の真空度が２×
１０^-4Ｐａ以下になるまで排気した。まず、それぞれ正
孔輸送材料として、銅フタロシアニンを２０ｎｍ、ビス
（ｍ−メチルフェニルカルバゾール）を１００ｎｍ、基
板全面に蒸着して正孔輸送層３２を形成した。次に、発
光層用マスクを基板前方に配置し、基板後方に１１０×
１００ｍｍ、厚さ１０ｍｍ、残留磁束密度０．３Ｔのフ
ェライト系板磁石を置いて、これらを固定した。この
際、マスクのストライプ状開口部２ｄと基板のＩＴＯス
トライプ２０との中心線が一致し、かつ、渡り線９が黒
色層開口部３１を干渉しないように位置をあわせた。真
空中で、青色発光層４０として０．３ｗｔ％のペリレン
をドーピングしたビス（２−メチル−８−ヒドロキシキ
ノリノラト）−パラフェニルフェノラトアルミニウム
（ＢＡｌｑ₃ ）を３０ｎｍ、さらに、ＢＡｌｑ₃ を７０
ｎｍ順次蒸着した。発光層用マスクを基板に対して１／
３ピッチだけずらしてから基板と磁石とを固定し、隣の
ＩＴＯストライプ上に緑色発光層４１として０．３ｗｔ
％のキナクリドンをドーピングしたＡｌｑ₃ を３０ｎ
ｍ、さらに、Ａｌｑ₃ を９０ｎｍ順次蒸着した。同様に
して、さらに隣のＩＴＯストライプ上に赤色発光層４２
として０．３ｗｔ％の４−（ジシアノメチレン）−２−
メチル−６−（パラジメチルアミノスチリル）−４−ピ
ラン（ＤＣＭ）をドーピングしたＡｌｑ₃ を３０ｎｍ、
さらに、Ａｌｑ₃ を８０ｎｍ順次蒸着した。それぞれの
発光層は図１２のようにＩＴＯストライプ２０の３本お
きに配置され、ＩＴＯ露出部分を完全に覆っている。こ
の後、発光層用マスクを取り外し、基板全面に発光層被
覆層４３としてＡｌｑ₃ を２０ｎｍ蒸着した。次に、陰
極用マスクを基板前方に配置し、基板後方に前記と同じ
磁石を置いて、これらを固定した。この際、マスクの補
強線の存在しない面に基板を密着させ、ストライプ状開
口部２ｃが基板のＩＴＯストライプ２０と直交し、しか
も、黒色層開口部３１の中心に一致するように位置をあ
わせた。真空中において基板を回転させながら、すでに
成膜された有機層をリチウム蒸気にさらしてドーピング
（膜厚換算量１ｎｍ）した後、Ａｌを２００ｎｍの厚さ
に蒸着して幅２６０μｍの陰極５０を形成した。図１３
および１４に模式的に示すように、最終的に８１６本の
ＩＴＯストライプ上に赤、緑、青色（ＲＧＢ）の発光層
が交互に並び、ＩＴＯと直交するようにピッチ３００μ
ｍの陰極が２００本並ぶ単純マトリクス型カラーディス
プレイが得られた。ＲＧＢからなる３つの発光領域が１
画素を形成するので、本ディスプレイは３００μｍピッ
チで２７２×２００画素を有することになる。なお、図
１４では説明を容易にするために黒色層３０の厚さが発
光部分より薄く描かれているが、実際には発光部分より
厚く形成されており、マスクとの接触から発光部分を保
護するスペーサーとしての機能を十分に果たしていた。

【００５３】作製したディスプレイを発光させたとこ
ろ、各発光領域はＲＧＢそれぞれ独立の色で輝度むらも
なく発光した。発光領域の大きさは７０×２４０μｍで
あり、黒色層の開口部サイズと一致していた。各ストラ
イプ状陰極５０については、所定膜厚部分７ｂが相対的
に膜厚の薄い部分６ｂによって分断されることなく接続
されており、１００ｍｍの長さ方向に渡って電気的に十
分低抵抗であった。一方、幅方向に隣り合う陰極同士の
短絡は皆無で、完全に絶縁されていた。また、このディ
スプレイでは線順次駆動による明瞭なパターン表示とそ
のマルチカラー化が可能であった。

【００５４】

【発明の効果】本発明における、マスク開口部の形状変
形を防止するための補強線を設けたマスクを用いること
は、ウェットプロセスを用いずに、良好な微細パターン
加工精度をもつ有機電界発光素子を製造する上で有用で
ある。また、補強線の影に蒸着物が回り込むために、マ
スク開口部に対応した薄膜層パターンが補強線によって
分断されることはない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の補強線を設けたマスクの一例を示す平
面図である。

【図２】図１のマスクのＡＡ´断面図である。

【図３】補強線とマスクが一体化したマスクの一例を示
す断面図である。

【図４】図１のマスクを用いて、パターン加工された島
領域を基板上に形成する様子を説明するＢＢ′断面図で
ある。

【図５】実施例１によってパターン加工されたＡｌ電極
のパターンの顕微鏡写真である。

【図６】比較例１によってパターン加工されたＡｌ電極
のパターンの顕微鏡写真である。

【図７】実施例３で使用した陰極用マスクにおける開口
部パターンの概要を説明する平面図である。

【図８】実施例３で使用した陰極用マスクにおける補強
線パターンの概要を説明する平面図である。

【図９】実施例３で使用した発光層用マスクの概要を説
明する平面図である。

【図１０】実施例３の有機電界発光素子の概要を説明す
る平面図である（ＩＴＯパターン加工段階）。

【図１１】実施例３の有機電界発光素子の概要を説明す
る平面図である（黒色層形成段階）。

【図１２】実施例３の有機電界発光素子の概要を説明す
る平面図である（ＲＧＢ発光層形成段階）。

【図１３】実施例３で作製した有機電界発光素子の概要
を説明する平面図である。

【図１４】図１３のＣＣ′断面図である。

【符号の説明】

１ａ、１ｂ マスク ２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ 開口部 ３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ マスク部分 ４ａ、４ｂ、４ｃ 補強線 ５ 有機電界発光素子の構成材料（蒸着物） ６ａ、６ｂ 相対的に膜厚の薄い部分 ７ａ、７ｂ 所定膜厚部分 ８ パターン加工された島領域 ９ 渡り線 １０ａ、１０ｂ 基板 ２０ ＩＴＯストライプ ３０ 黒色層 ３１ 黒色層開口部 ３２ 正孔輸送層 ４０ 青色発光層 ４１ 緑色発光層 ４２ 赤色発光層 ４３ 発光層被覆層 ５０ 陰極

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】陽極と陰極との間に有機化合物からなる発
   光層が存在する有機電界発光素子において、該素子に含
   まれる薄膜層のパターン加工された島領域が、複数の部
   分が相対的に膜厚の薄い部分によってつなげられた島領
   域であることを特徴とする有機電界発光素子。
2. 【請求項２】パターン加工された島領域が陽極と陰極の
   少なくとも一方であることを特徴とする請求項１記載の
   有機電界発光素子。
3. 【請求項３】パターン加工された島領域が陰極であるこ
   とを特徴とする請求項１記載の有機電界発光素子。
4. 【請求項４】パターン加工された島領域が発光層である
   ことを特徴とする請求項１記載の有機電界発光素子。
5. 【請求項５】陽極と陰極との間に有機化合物からなる発
   光層が存在する有機電界発光素子において、該素子に含
   まれる薄膜層をパターン加工する際（１）所定間隔で複
   数の開口部を設け、開口部のそれぞれと交差する方向に
   補強線を有するマスクを用いて、（２）前記補強線側か
   ら飛来した有機電界発光素子の構成材料を補強線に回り
   込んで蒸着せしめ、相対的に膜厚の薄い薄膜層部分を形
   成し、（３）前記の膜厚の薄い部分によって連続的につ
   なげられた薄膜層の島領域を形成することを特徴とする
   有機電界発光素子の製造方法。
6. 【請求項６】補強線を有するマスクとして、有機電界発
   光素子を製造する基板に接触するマスク面と補強線との
   間に隙間が存在するマスクを用いることを特徴とする請
   求項５記載の有機電界発光素子の製造方法。
7. 【請求項７】補強線の厚さおよび幅の寸法がマスクの板
   厚以下であることを特徴とする請求項５記載の有機電界
   発光素子の製造方法。
8. 【請求項８】複数の蒸着源から飛来した有機電界発光素
   子の構成材料を、補強線に対してそれぞれ異なる方向か
   ら回り込んで蒸着せしめることを特徴とする請求項５記
   載の有機電界発光素子の製造方法。
9. 【請求項９】有機電界発光素子を製造する基板を蒸着源
   に対して相対的に移動させながら、あるいは回転させな
   がら有機電界発光素子の構成材料を補強線に回り込んで
   蒸着せしめることを特徴とする請求項５記載の有機電界
   発光素子の製造方法。
10. 【請求項１０】有機電界発光素子を製造する基板とマス
    クを磁力によって密着させることを特徴とする請求項５
    記載の有機電界発光素子の製造方法。
11. 【請求項１１】有機電界発光素子の非発光部分にスペー
    サーを設けることを特徴とする請求項５記載の有機電界
    発光素子の製造方法。