JPH1154274A - 有機el素子 - Google Patents
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- JPH1154274A JPH1154274A JP9218169A JP21816997A JPH1154274A JP H1154274 A JPH1154274 A JP H1154274A JP 9218169 A JP9218169 A JP 9218169A JP 21816997 A JP21816997 A JP 21816997A JP H1154274 A JPH1154274 A JP H1154274A
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Classifications
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- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
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- H10K59/17—Passive-matrix OLED displays
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- H10K59/173—Passive-matrix OLED displays comprising banks or shadow masks
Landscapes
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- Electroluminescent Light Sources (AREA)
Abstract
供する。 【解決手段】 透明配線膜61が形成されたガラス基板
60表面に、真空蒸着法によって有機レジスト膜62を
形成し、紫外光による露光と加熱による現像を行い、レ
ジストパターン63を形成した後、EL薄膜65A、6
5Bと、金属配線膜66A、66Bを形成する。レジスト
パターン63の表面の幅は底面の幅よりも広いので、側
面には金属蒸気は付着せず、金属配線膜66A、66B間
が分離・絶縁される。有機溶剤やプラズマを用いたレジ
スト膜の現像、除去工程が不要なので、透明配線膜61
やEL薄膜65A、65Bが劣化せず、特性のよい有機E
L素子3を得ることができる。
Description
り、特に、微細パターンに適した構造の有機EL素子に
関する。
e)素子を用いた表示装置は、視野角が広く、薄型の表示
装置が得られることから近年注目されており、カラー化
と長寿命化による実用品の制作に向けて精力的な研究が
行われている。
平行に形成された複数の透明配線膜と、その表面に形成
したEL薄膜と、そのEL薄膜表面に、透明配線膜とは
直交するように形成された金属配線膜とで構成されてお
り、透明配線膜と金属配線膜との間に位置するEL薄膜
が発光するように構成されている。
ide)薄膜で構成されており、ガラス基板上に全面成膜し
たITO薄膜をパターニングし、平行な透明配線膜を形
成する際には、ITO薄膜表面に、半導体製造工程で用
いられるレジスト膜を形成し、露光・現像によってパタ
ーニングし、そのレジスト膜をマスクにしてITO薄膜
をエッチングしている。
う際に、有機溶剤やプラズマによる処理が行われている
ため、同様の工程で金属薄膜のパターニングを行おうと
すると、金属配線膜間に露出した有機薄膜や、側面に露
出した透明配線膜が、有機溶剤やプラズマに曝され、劣
化してしまうという問題がある。
膜を使用しないで済む構造が採用されており、その有機
EL素子の製造方法を説明すると、先ず、図7(a)に示
すように、所定パターンに成形された透明配線膜161
を有するガラス基板160を用意し、表面処理を行った
後、有機薄膜形成室内に搬入する。
板160を真空雰囲気に置いた状態で透明配線膜161
近傍に金属マスク181を配置し、有機蒸着源から有機
化合物蒸気を放出させ、透明配線膜161表面及びその
間に露出したガラス基板160表面に一層目の有機薄膜
1651を形成する(同図(b))。次いで、別の有機蒸着
源から異なる種類の有機化合物蒸気を放出させ、一層目
の有機薄膜1651表面に、二層目の有機薄膜1652を
形成する(同図(c))。
形成室から金属薄膜形成室に搬送し、所定パターンが形
成された金属マスク182を二層目の有機薄膜1652
表面近傍に配置し、金属蒸着源から放出させた金属蒸気
を付着させ、二層目の有機薄膜1652表面に金属配線
膜1661を形成する(同図(d))。
スク183を配置し、同様に、金属蒸気を付着させ、透
明配線膜161表面に電極用の金属配線膜1662を形
成すると、図6に示すような有機EL素子が形成され
る。
表面に形成された透明配線膜161と金属配線膜166
2とが、有機薄膜1651、1652を挟んで格子状に配
置されており、図7(f)に示すように、金属配線膜16
62を介して透明配線膜161に正電圧を印加し、金属
配線膜1661に負電圧を印加すると、ホール注入層と
ホール輸送層の機能を有する一層目の有機薄膜1651
と、発光層と電子輸送層の機能を有する二層目の有機薄
膜1652との、透明配線膜161と金属配線膜1661
とが交差部分が発光し、EL光190が放出される。
ガラス基板160とを透過し、外部に放射されるので、
電圧を印加する透明配線膜161と金属配線膜1661
とを選択すると、所望部分を発光させることができるの
で、有機EL素子を発光表示装置として用いることが可
能となる。
は、金属配線膜1661、1662は、金属マスク18
2、183によって成膜と同時にパターニングされるの
で、半導体デバイスの製造工程のように、一旦金属薄膜
を全面成膜した後、パターニングしたレジスト膜をマス
クとするエッチングを行わなくて済む。従って、有機溶
剤やプラズマ処理を必要とせず、有機薄膜1651、1
652や透明配線膜161が劣化せず、高品質の有機E
L素子を得ることが可能となっている。
が求められており、そのため、透明配線膜161や金属
配線膜1661、1662の微細化が進んでいる。上述の
ような金属マスク182、183を用いる場合、形成で
きる金属配線膜1661、1662の幅は狭くできない。
そのため、微細化に適した構造の有機EL素子の開発が
望まれている。
の不都合を解決するために創作されたものであり、その
目的は、微細パターンに適した有機EL素子を提供する
ことにある。
に、請求項1記載の発明は、互いに絶縁された透明配線
膜を複数本有するガラス基板上に、有機薄膜から成るE
L薄膜が形成され、前記EL薄膜表面に、互いに絶縁さ
れた金属配線膜が複数本形成され、前記透明配線膜と前
記金属配線膜との間に電圧が印加されると、その交差部
分に位置する前記EL薄膜が発光するように構成された
有機EL素子であって、真空蒸着法によって形成された
有機電気絶縁膜にガラスマスクを透過した紫外光が照射
されて重合反応が行われた後、加熱によって未反応の有
機電気絶縁膜が蒸発除去され、底部の幅よりも上部の幅
が広い電気絶縁膜パターンが形成され、前記金属配線膜
は、前記電気絶縁膜パターン上とその間の開口部内に形
成され、前記電気絶縁膜パターンが形成する段差によっ
て互いに絶縁されたことを特徴とする。
前記有機電気絶縁膜は低分子有機材料で構成することが
できる。低分子有機材料には、オリゴマーやモノマーが
含まれる。
有機電気絶縁膜を低分子量のポリ尿素で構成し、紫外光
を照射して重合させ、前記電気絶縁膜パターンを構成さ
せることができる。
基板上に形成された複数の透明配線膜は互いに絶縁され
ており、透明配線膜上、及びガラス基板上に有機薄膜か
ら成るEL薄膜が形成され、EL薄膜表面に、互いに絶
縁された金属配線膜が複数本形成されている。
層と、発光層と、電子輸送層の機能を有している場合、
透明配線膜と金属配線膜との間に電圧を印加すると、そ
の配線の交差部分に位置するEL薄膜を発光させること
ができる。
着法によって有機電気絶縁膜を形成し、紫外光を発生さ
せて、所定パターンが形成されたガラスマスクの透過部
を透過させ、有機電気絶縁膜に照射して部分的に重合反
応を進行させており、その後、加熱すると、重合しなか
った部分が蒸発除去され、重合した部分によって、ガラ
スマスクに形成されたパターンを有する電気絶縁膜パタ
ーンを形成する。
光の強度は比較的高く、透過部の周辺位置を透過した紫
外光の強度は、回折や散乱によって比較的低くなるの
で、有機電気絶縁膜の透過部の中央に対応する位置では
深部まで光重合反応が進行し、周辺位置では浅部だけ光
重合反応が行われるため、形成される電気絶縁膜パター
ンは、底部よりも上部が幅が広くなる。
陰になるので、蒸着法によって金属蒸気を付着させる場
合、電気絶縁膜パターンの側面部分には金属蒸気が付着
せず、電気絶縁膜パターン上と電気絶縁膜パターン間の
開口部の底面に金属薄膜が形成されるため、電気絶縁膜
パターンの間に形成された金属配線膜同士は分離され、
互いに絶縁される。
では薄膜であるが、真空雰囲気中で加熱すると蒸発す
る。他方、その低分子のポリ尿素膜に紫外光を照射し、
光重合させたポリ尿素膜は、加熱しても蒸発しないの
で、上述のような有機電気絶縁膜は、低分子のポリ尿素
膜で構成し、紫外光で光重合させた部分によって電気絶
縁膜パターンを構成させることができる。
4'-Diphenylmethane diisocyanate)蒸気とMDA(4,4'-
Diamino diphenylmethane)蒸気とを真空雰囲気中で個別
に蒸発させ、基板表面で重合させることで得られる。
て説明する。図1を参照し、符号1は、本発明の有機E
L素子の製造に用いることができる有機EL素子製造装
置の一例である。この有機EL素子製造装置1は、表面
処理室10、レジスト膜形成室20、EL層形成室3
0、金属薄膜形成室40とがこの順に配置されて構成さ
れている。
たガラス基板60を表面処理室10の真空槽11内に搬
入する。真空槽11内の天井側には基板ホルダー12が
設けられており、底壁側にはプラズマガン13が設けら
れている。搬入したガラス基板60は、透明配線膜が設
けられた面をプラズマガン13側に向け、基板ホルダー
12に保持させる。
後、ガス導入系16からプラズマガン13内にアルゴン
ガスを導入し、高周波電圧を印加して電離させ、生成さ
れたアルゴンガスプラズマ15を真空槽11内に放出
し、ガラス基板60表面の透明配線膜に照射し、透明配
線膜の表面改質を行う。
形成室20の真空槽21内に搬入する。その真空槽21
内の天井側には、露光装置2、基板ホルダー22、赤外
線ランプ4A、4Bが設けられており、底壁側には二台の
有機蒸着源3A、3Bが設けられている。基板ホルダー2
2は、露光装置2と有機蒸着源3A、3Bの間に配置され
ており、ガラス基板60を、表面改質が行われた透明配
線膜を有機蒸着源3A、3B側に向け、基板ホルダー22
に保持させる。
を所定圧力まで真空排気し、有機蒸着源3A、3B内に配
置された有機蒸着材料を加熱し、各蒸着源3A、3Bから
下記化学式、
nate)蒸気と、下記化学式、
蒸気を放出させる。
ところでシャッタ24A、24Bを開け、MDI蒸気とM
DA蒸気とから成る有機化合物蒸気25を真空槽21内
に放出させると、その有機化合物蒸気25は、透明配線
膜61表面及び透明配線膜61間に露出したガラス基板
60表面に付着する。
熱しておくと、ガラス基板60表面及び透明配線膜61
表面に付着したMDI分子とMDA分子が下記の重合反
応、
有機電気絶縁膜(以下、レジスト膜と述べる)62が形成
される。
m程度)に形成した後、基板ホルダー22を回転させ、
図2(b)に示すように、ガラス基板60の有機レジスト
膜62が設けられた面を露光装置2側に向ける。
筺体27内には、紫外線ランプ5が配置されている。筺
体27の、紫外線ランプとガラス基板60の間に位置す
る部分にはガラス窓26がはめ込まれており、そのガラ
ス窓26と紫外線ランプ5との間には、ガラスマスク6
が配置されている。
の紫外光を放射させると、その紫外光28はガラスマス
ク6に照射される。ガラスマスク6には、遮光性薄膜に
よって構成された遮光部7と、該遮光部7間でガラス表
面が露出された透過部8とが形成されている。
したパターンにされており、遮光部7に照射された紫外
光28は遮蔽され、その部分の紫外光28はレジスト膜
62には到達できない。他方、透過部8に照射された紫
外光28は透過し、ガラス窓26を通過して有機レジス
ト膜62に照射される。有機レジスト膜62のうち、紫
外光28が照射された部分では、下記の光重合反応が進
行し、低分子量のポリ尿素間が架橋され、高分子化され
る。
たパターンで有機レジスト膜62に照射されており、従
って、有機レジスト膜62内には、高分子化したポリ尿
素分子によって、透過部8のパターンの潜像が形成され
ている。
行った後、基板ホルダー22を元の位置に反転させ、有
機レジスト膜62が設けられた面を有機蒸着源3A、3B
側に向ける。その状態では、有機レジスト膜62は赤外
線ランプ4A、4Bに向けられており、赤外線ランプ
4A、4Bに通電し、赤外光29を放射させると、有機レ
ジスト膜62が加熱される。
ると、紫外光28が照射されなかった部分は解重合を起
こし、蒸発するので、有機レジスト膜62の現像を行う
ことができる。加熱温度と残膜率の関係を図5を用いて
説明する。
スト膜62のうち、紫外光が照射された部分の加熱温度
と残膜率の関係を示すグラフであり、符号L2は、紫外
光が照射されなかった部分の温度と残膜率の関係を示し
たグラフである。
上の温度に加熱すると、紫外光28が照射された部分の
有機レジスト膜62の残膜率を高く維持しながら、紫外
光28を照射しなかった部分の残膜率をゼロにできる。
残膜率がゼロの部分では、底面下の透明配線膜61やガ
ラス基板60が露出する。
た有機レジスト膜62は、赤外光29によって現像さ
れ、ガラスマスク6の透過部8のパターンと同じパター
ンで電気絶縁膜パターン(以下、レジストパターンと述
べる)63が形成される。
のうち、透過部8の中央位置を透過した部分の強度は高
く、透過部8の外周付近を透過した部分の強度は低くな
る。この場合、図3(a)に示すように、強度の高い紫外
光28は有機レジスト膜62の深部まで照射され、強度
の低い紫外光28は、有機レジスト膜62の浅部にしか
照射されない。
部8の中央に対応する位置では、深部でも光重合反応が
進行するが、周辺付近に対応する位置では、浅部で光重
合反応は進行するものの、深部では、重合度は低く、未
反応のポリ尿素が残ってしまう。
によって加熱し、有機レジスト膜62を解重合させると
重合度の高い部分が残り、図3(b)に示すように、表面
が広く、底面が狭いレジストパターン63が形成され
る。
合、残膜率がゼロにならない程度まで光重合反応を進行
させておくためには、一定量の紫外光28を必要とする
ことから、紫外光28の強度、露光時間、解重合の加熱
温度等を調整することで、所望形状のレジストパターン
63が得られるようになっている。
す。この図4のI−I線断面図が図3(b)に相当する。
透明配線膜61とレジストパターン63とは、互いに垂
直方向に延設され、格子状に配置されている。レジスト
パターン63間に位置する開口部64底面には、透明配
線膜61やガラス基板60が露出している。そのガラス
基板60を、大気に曝さない状態で、後段のEL層形成
室30の真空槽31内に搬入する。
2が設けられ、底壁側には複数の有機蒸着源が設けられ
ている。ここでは、複数の有機蒸着源のうち、二個の有
機蒸着源33A、33Bを示す。
を、レジストパターン63が形成された面を有機蒸着源
33A、33B側に向け、各有機蒸着源33A、33B内に
配置された有機薄膜材料を加熱し、シャッタ34A、3
4Bを開閉させ、複数種類の有機化合物蒸気を順番に放
出させると、ホール注入層、ホール輸送層、発光層、電
子輸送層を有する有機多層膜から成るEL薄膜(有機薄
膜)65Aが形成される(図3(c))。
他、開口部64底面に露出する透明配線膜61やガラス
基板60表面にも有機化合物蒸気が付着し、EL薄膜6
5Bが形成される。
面側の幅が狭くなっているので、ガラス基板60の上方
位置から見た場合、レジストパターン63側面は隠れた
状態になる。従って、有機蒸着源33A、33Bからガラ
ス基板60に向けて放出された有機化合物蒸気はレジス
トパターン63側面には付着しないので、レジストパタ
ーン63表面に形成されたEL薄膜65Aと、開口部6
4内に形成されたEL薄膜65Bとは、レジストパター
ン63が形成する段差によって分離された状態になる。
このようなEL薄膜65A、65Bを所定膜厚に形成した
後、大気に曝さない状態で、後段の金属薄膜形成室40
に設けられた真空槽41に搬入する。
2が設けられ、底壁側にはるつぼ43が設けられてい
る。真空槽41内に搬入されたガラス基板60を、EL
薄膜65A、65Bが形成された面をるつぼ43側に向
け、基板ホルダー42に保持させる。
ており、真空槽41内を真空排気し、所定圧力に到達し
たところでるつぼ43を加熱し、シャッタ44を開ける
と、真空槽41内にリチウムを含む金属蒸気45が放出
される。金属蒸気45が、レジストパターン63上に形
成されたEL薄膜65A表面と、開口部64底面に形成
されたEL薄膜65B表面とに付着すると、金属配線膜
66A、66Bがそれぞれの位置に形成される。
1内が高真空状態にされており、金属蒸気45は、ガラ
ス基板60に向かって直線的に飛来する。従って、るつ
ぼ43側から見た場合、隠れた部分になるレジストパタ
ーン63側面には金属蒸気45は付着できないので、レ
ジストパターン63上のEL薄膜65A表面に形成され
た金属配線膜66Aと、開口部64底面上のEL薄膜6
5B表面に形成された金属配線膜66Bとは、レジストパ
ターン63が形成する段差によって互いに分離され、電
気的に絶縁した状態になる。
定線幅(300μm)に形成され、互いに等間隔(30μ
m)に平行配置されている。レジストパターン63も所
定線幅に形成され、透明配線61とは直交方向に互いに
等間隔で平行配置されている。従って、開口部64底面
に形成されたEL薄膜65Bと、その表面に形成された
金属配線膜66Bも一定線幅で、透明配線膜61と直交
方向に平行配置された有機EL素子3が構成される(図
3(d))。
明配線膜61に正電圧を印加すると、透明配線膜61と
交差した部分の金属薄膜66BからEL薄膜65B内に電
子が注入され、その部分のEL薄膜65BからEL光が
放射される。
を説明したが、金属薄膜形成室40の後段に保護膜形成
室を配置し、金属配線膜66A、66Bの表面に保護膜を
形成してもよい。
(レジストパターン)63を形成した後、EL薄膜と金属
薄膜とを形成し、レジストパターン63の有無によって
形成する段差で、EL薄膜65A、65B間、及び金属配
線膜66A、66B間を分離・絶縁させたが、EL薄膜を
形成した後、レジストパターンと金属配線膜とをこの順
に形成し、金属配線膜間を分離・絶縁させてもよい。
に曝されないので、有機EL素子の特性が向上する。透
明配線膜の表面処理から金属配線膜の形成まで、真空雰
囲気中で連続して処理できるので、薄膜間の界面状態が
良好であり、特性の優れた有機EL素子を得ることがで
きる。
EL素子製造装置の一例
明するための図
の一例を説明するための図
ための図
程を説明するための図
ラス基板 61……透明配線膜 62……有機電気
絶縁膜(有機レジスト膜) 63……電気絶縁膜パター
ン(レジストパターン) 65B……EL薄膜 66B
……金属配線膜
Claims (3)
- 【請求項1】 互いに絶縁された透明配線膜を複数本有
するガラス基板上に、有機薄膜から成るEL薄膜が形成
され、前記EL薄膜表面に、互いに絶縁された金属配線
膜が複数本形成され、 前記透明配線膜と前記金属配線膜との間に電圧が印加さ
れると、その交差部分に位置する前記EL薄膜が発光す
るように構成された有機EL素子であって、 真空蒸着法によって形成された有機電気絶縁膜にガラス
マスクを透過した紫外光が照射されて重合反応が行われ
た後、加熱によって未反応の有機電気絶縁膜が蒸発除去
され、底部の幅よりも上部の幅が広い電気絶縁膜パター
ンが形成され、 前記金属配線膜は、前記電気絶縁膜パターン上とその間
の開口部内に形成され、前記電気絶縁膜パターンが形成
する段差によって互いに絶縁されたことを特徴とする有
機EL素子。 - 【請求項2】 前記有機電気絶縁膜は低分子有機材料で
構成されたことを特徴とする請求項1記載の有機EL素
子。 - 【請求項3】 前記有機電気絶縁膜は低分子量のポリ尿
素で構成され、 前記電気絶縁膜パターンは、前記低分子量のポリ尿素が
前記紫外光によって重合されたポリ尿素膜で構成された
ことを特徴とする請求項1記載の有機EL素子。
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