TW594395B - Photoresist composition for insulating film, insulating film for organic electroluminescent element, and process for producing the same - Google Patents

Photoresist composition for insulating film, insulating film for organic electroluminescent element, and process for producing the same Download PDF

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Motofumi Kashiwagi
Noriyuki Mitao
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Nippon Zeon Co
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Description

594395 五、 發明說明( 1) [ 技 術 領 域】 本 發 明 係有 關一 種絕緣膜形成用光 阻組成物、有機電致 發 光 元 件 (以下電致發光簡稱爲^ EL」 )用絕緣膜、其製法 及 具 有 該 絕緣 膜之有機EL元件。更 詳言之,本發明係有. 關 — 種 作 爲末 端擴 大型有機EL元件 用絕緣膜形成時所使 用 的 正 型 光阻 組成 物,使用該光阻組 成物所形成的末端擴 大 型 有 機 EL 元件 用絕緣膜,使其使 用上述光阻組成物有 效 地 製 造 的方 法及 具有該末端擴大型 絕緣膜之有機EL元 件 〇 [ 先前技 術】 利 用 電 場發 光之 EL元件,由於具 有自己發光、視認性 高 > 且 爲 完全 固體 元件、耐衝擊性優 異等之特徵,故被著 重 利用 作 爲各 種顯 示裝置之發光元件 〇 該 EL 元件係有 使用無機化合物爲 發光材料所成的無機 EL 元件與使月 ί有機化合物所成的有機 丨EL元件,其中,特 別 是 有 機 EL 元件 就可大幅降低施加 電壓、容易小型化、 消 費 電 力 小、 可面 發光、且容易三原 色發光,故積極硏究 作 爲 次世代之 發光 元件予以實用化。 該 有 機 EL 元件 之發光體部的構成 ,一般而言以在透明 基 板 上 順 序設 置的 透明電極層(陽極) /有機發光體薄膜層( 有 機 發 光 層)/ 金屬 電極層(陰極)之構 成爲基本、且於其上 適 當 設 置 正孔 注入 輸送層或電子注入層者,例如陽極/正 孔 注 入 輸 送層 /有機發光層、或陽極 -3- /正孔注入輸送層/有 594395 五、發明說明(2)
機發光層/電子注入層/陰極等之構成者係爲已知。該正孔 注入輸送層具有自陽極注入的正孔傳送至發光層之機能, 且電子注入層具有自陰極注入的電子傳達至發光層之機能 。然後,藉由使該正孔注入輸送層存在於發光層與陽極之 間,可以較低電場使很多的正孔注入發光層中,另外,於 發光層中自陰極或電子注入層注入的電子,由於正孔注入 輸送層不會輸送電子,故可提高正孔注入輸送層與發光層 之界面所蓄積的發光效率係爲已知。 第1圖係爲有機元件例之原理圖,有機EL元件如該圖 所示,一般在透明基板1上所設置的透明電極層(陽極)2 上具有積層由正孔注入輸送層7、有機發光層8及電子注 入層9所成的有機EL材料層5,以及於其上積層金屬電極 層(陰極)6之構成。然後,藉由在陽極與陰極之間使電流 流通,在有機發光層8中產生發光,此時自透明基板1側 取出發光。
製作該有機EL元件時,首先在玻璃板等透明基板上以 蒸熔法或濺射法等形成圖案化的透明電極層(陽極)後,於 其上設置具有所企求圖案之絕緣膜。該絕緣膜例如可藉由 聚醯亞胺樹脂膜之蝕刻法或使用光阻之微影術設置。而且 ,該絕緣膜亦可兼具遮光膜。 然後,經由如此在透明基板上所設置的絕緣膜、藉由微 影術設置剖面形狀爲矩形或倒錐形阻劑圖案層後,以該阻 劑圖案層作爲樹脂隔壁層、且在各隔壁層間藉由真空蒸熔 594395 五、發明說明(3 ) 法順序設置例如正孔注入輸送層、有機發光層及電子注入 層以形成有機EL材料層,以及於其上藉由積層金屬電極 層(陰極)以形成發光體部。最後,藉由在該發光體部上形 成密封層,可得經密封的有機EL元件。 第2圖係爲一般有機EL元件之發光體部例的構成之部 分剖面圖。換言之,在設有圖案化的透明電極層2之透明 基板1上經由絕緣膜3設置剖面形狀爲倒錐形的阻劑圖案 層4。然後,在該阻劑圖案層與阻劑圖案層之間設置在表 面上具有金屬電極層6之有機EL材料層(自透明電極層側 順序設置正孔注入輸送層、有機發光層及電子注入層之構 成者)5,發光體部與阻劑層4以非接觸的獨立狀態形成。 而且,阻劑圖案層4上雖在機能上不爲必須,惟就製造情 形而言在表面上形成具有金屬電極層6a之有機EL材料層 5 a ° 該構成之有機EL元件中絕緣膜3如第2圖所示,通常 剖面形狀爲矩形。然而,該絕緣膜之剖面形狀爲矩形時, 在各樹脂隔壁層4間之透明電極層2上藉由真空蒸熔法形 成有機EL材料層,且於其上積層金屬電極層(陰極)以形 成發光體部時,就真空蒸熔之性質而言發光體部之側面不 易成爲垂直的平坦面,且視情況而定於金屬電極層蒸熔時 因該金屬電極材料回至側面部而產生發光不均勻化情形、 或金屬電極材料附著於透明電極而產生短路情形等、會有 不良品發生頻率高的問題。
594395 五、發明說明(4) 爲解決該問題時,上述絕緣膜之形狀爲上面末端部分爲 圓形且末端擴大型時極爲有利。該絕緣膜爲該形狀者時, 金屬電極層於蒸熔時不易產生金屬電極材料之回流情形。 而且,近年來開發在基板上設置數個所企求圖案狀底面 露出透明電極層的孔,在該孔內藉由噴墨方式自噴嘴噴出 高分子有機EL材料、形成有機EL材料層,且於其上積層 金屬電極層以製作有機EL元件的技術。此時,在各孔與 孔之間設置由絕緣膜(可兼具遮光膜)所成的儲藏裝置,對 該絕緣膜或剖面形狀爲矩形狀者而言上面末端部爲圓形且 末端擴大型者較爲有利。 本發明基於該課題,以提供一種適合有機EL元件用絕 緣膜、上面末端部分爲圓形、具有末端擴大型之絕緣膜的 正型光阻組成物,使用該組成物所得的上述末端擴大型有 機EL元件用絕緣膜、有效地製造該物的方法以及具有該 末端擴大型絕緣膜之有機EL元件爲目的。 【發明之揭示】 本發明人等爲達成上述目的時再三深入硏究的結果,發 現以特定溫度硬化的含熱硬性成分之正型光阻組成物,可 適合上面末端部分爲圓形且末端擴大型絕緣膜形成用,然 後藉由微影術形成所企求圖案之阻劑膜後,以特定溫度加 熱處理製得所企求圖案狀末端擴大型有機EL元件用絕緣 膜。本發明基於該見解遂而完成。 換言之,本發明係爲
594395 五、發明說明(5) (1 ) 一種有機EL元件用絕緣膜形成用光阻組成物,其 係於含有(A )鹼可溶性樹脂、與(B )含醌二疊氮基磺酸酯之 有機溶劑的光阻組成物中,其特徵爲另含有(C )成分之使 用該組成物藉由微影術、以較所形成的阻劑膜之耐熱溫度 爲高的溫度予以硬化之熱硬性成分。 (2 )如第1項之絕緣膜形成用光阻組成物,其中(C )成 分之熱硬性成分爲以一般式[1 ]所示之熱硬性醯亞胺樹脂
ΟΗ2χχΟΗ: 所示的基(η爲3〜8之整數 ))。 (3 )如第1項或第2項之絕緣膜形成用光阻組成物,其 中對100重量份(Α)成分而言含有1〜20重量份(C)成分。 (4) 一種有機電致發光元件用絕緣膜,其特徵爲使用如 594395 五、 發明說明(6) 第 1 ' 2 或3項之組成物,使藉由微影術在基板 上 形成的 所企求 圖 案之阻劑膜加熱處理所成的上面末端部 分 爲 圓 形 之末端 擴 大型的厚度爲0.3〜3//m。 (5) 一 種第4項之有機電致發光元件用絕緣膜 的 製 法 其 特徵 爲 使用如第1、2或3項之組成物,藉由 微 影 術 在 基 板上形成具有所企求圖案之剖面實質上爲矩形 的 阻 劑 膜 後 ,在 較 其耐熱溫度高的溫度下加熱處理,且使 該 阻 劑 膜 中 之熱 硬 性成分硬化。 (6) 一 種有機電致發光元件,其特徵爲具有第 4 項 之 絕 緣 膜。 [ 發明 之 實施形態】 首先 說明有關本發明有機EL元件之絕緣膜 形成 用 光 阻 組成 物 (以下簡稱爲「本發明之光阻組成物」) 〇 本發 明 之光阻組成物係爲含有(A )鹼可溶性樹脂, 、(B) 醌 二 疊氮 基 磺酸酯以及(C )含有熱硬性成分之有機 溶 劑 溶 液 的 正型 光 阻組成物。 上述(A)成分之鹼可溶性樹脂沒有特別的限制 可於 習 知 以醌 二 疊氮基磺酸酯作爲感光劑之正型光阻所 慣 用 的 鹼 可 溶性 樹 脂中適當地選擇任意者使用。該鹼可溶 性 樹 脂 之 具 體例 如 苯酚類與醛類或酮之縮合反應生成物( 酚 醛 淸 漆 樹 脂) 、乙烯基苯酚系聚合物、異丙烯基苯酚系 聚 合 物 此 等苯 酚 樹脂之加氫反應生成物等。於上述樹脂 中 5 於 苯 酚 類與 醛 類或酮類之縮合反應生成物中作爲原 -8- 料 所 使 用
594395 五、發明說明(7) 的苯酚類例如有苯酚、鄰甲酚、間甲酚、對甲酚、2,3 _二 甲苯酚、2,4-二甲苯酚、3,5-二甲苯酚、2,6-二甲苯酚、 1,2,3-三甲基苯酚、2,3 ,4-三甲基苯酚、2,3,5-三甲基苯 酚、鄰-乙基苯酚、間-乙基苯酚、對-乙基苯酚、鄰-丙基 苯酚、間-丙基苯酚、對-丙基苯酚、鄰-丁基苯酚、間-丁 基苯酚、對-丁基苯酚、鄰-苯基苯酚、間-苯基苯酚、對_ 苯基苯酚、鄰-甲氧基苯酚、間-甲氧基苯酚、對-甲氧基 苯酚、3 -甲機甲氧基苯酚等一價苯酚類;間苯二酚、鄰苯 二酚、對苯二酚、雙酚A、間苯三酚、焦培酚等多價苯酚 類等。 而且,醛類例如有甲醛、對甲醛、苯甲醛、苯乙醛、羥 基苯甲醛、對酞酸醛、乙醯醛、羥基乙醯醛等,酮類例如 有丙酮、甲基乙酮、二乙酮、二苯酮等。 此等縮合反應生成物可藉由常法、例如使苯酚類與酮類 在酸性觸媒存在下反應製得。 另外,乙烯基苯酚系聚合物或異丙烯基苯酚系聚合物可 選自乙烯基苯酚或異丙烯基苯酚之單聚物及異丙烯基苯酚 或異丙烯基苯酚與可共聚合成分之共聚物。可聚合成分之 具體例如丙烯酸、甲基丙烯酸、苯乙烯、馬來酸酐、馬來 酸醯胺、醋酸乙烯酯、丙烯腈或此等之衍生物等。該共聚 物可藉由習知的方法製得。 而且,苯酚樹脂之加氫反應生成物可藉由任意習知的方 法、例如使上述苯酚樹脂溶解於有機溶劑中,在均勻系或 594395 五、發明說明(8) 不均句系觸媒存在下進行加氫製得者。 lit等之鹼可溶性樹脂亦可使用藉由其他習知方法控制分 子*量或分子量分布者。控制分子量或分子量分布之方法例 如有使樹脂破碎、以具有適當溶解度之有機溶劑予以固-'液萃取,或使樹脂溶解於良溶劑、滴入貧溶劑中,或滴入 貧溶劑予以固-液或液-液萃取等的方法。 該(A )成分之鹼可溶性樹脂可單獨使用或2種以上組合 使用。而且,於本發明上述鹼可溶性樹脂中尤其是苯酚類 與醛類在酸觸媒存在下藉由聚縮合所得的鹼可溶性苯酚系 酚醛淸漆樹脂較佳。另外,苯酚類爲使用混合間-甲酚與 對-甲酚之鹼可溶性甲酚酚醛淸漆型樹脂。 於本發明中該(A)成分之鹼可溶性樹脂係使用該光抗時 劑組成物、藉由微影術所形成的具有阻劑膜之耐熱溫度通 常爲90〜130°C、較佳者爲95〜125°C之熱特性係有利。 而且,該阻劑膜之耐熱溫度爲藉由下述所示方法測定的 値。 在矽晶圓上塗覆光阻、予以乾燥、設置厚度1 . 2 // m之 阻劑膜後,經由光罩以形成1 0 // m之線與空間圖案,再於 熱板上加熱5分鐘、以加熱前線寬超過1 20%時之溫度作爲 阻劑膜之耐熱溫度。 於本發明之光阻組成物中(B)成分所使用的醌二疊氮基 磺酸酯沒有特別的限制,於習知感光劑之習知物中可適當 地選擇任意者。該醌二疊氮基磺酸酯例如有聚苯酚化合物 -10- 594395 五、發明說明(9) 之苯酚性羥基以一定比例1,2 -萘醌二疊氮基-5 -磺酸酯化 、1,2 -萘醌二疊氮基-4-磺酸酯化、1,2 -萘醌二疊氮基_6_ 磺酸酯化、1,2 -苯并醌二疊氮基-5 -磺酸酯化、1,2 -苯并 醌二疊氮基-4 -磺酸酯化者等。於此等之中以1,2 -萘酿二 疊氮基-5 -磺酸酯、1,2 -萘醌二疊氮基-4 -磺酸酯較佳’更 佳者爲1,2 -萘醌二疊氮基-4 -磺酸酯。藉由使用1,2 -萘醌 二疊氮基-4 -磺酸酯,可提供感度與解像性平衡佳的阻劑 組成物。 此處所使用的苯酚類爲在分子內具有2個以上(較佳者 爲3個以上、更佳者爲4個以上)苯酚性羥基者。該聚苯 酚類例如有2,3,4 -三羥基二苯甲酮、2,4,4’-三羥基二苯 甲酮、2,3,4,4’-四羥基二苯甲酮、2,4,2’,4’-四羥基二苯 甲酮、2,3,4,2’,4’-五羥基二苯甲酮等聚羥基二苯甲酮類; 參(4 -羥基苯基)甲烷、1,1,1-參(4 -羥基-3-甲基苯基)乙 烷、1,1,1 -參(4 -羥基· 3 -甲基苯基)乙烷、1,1,1 -參(4 -羥 基苯基)乙烷、1,1-雙(4-羥基-3-甲基苯基)-1-(4-羥基苯 基)乙烷、雙(4 -羥基-3-甲基苯基)-2 -羥基-4-甲氧基苯基 甲烷等聚羥基參苯基鏈烷類;苯酚類與甲醛水之三聚物、 苯酚類與甲醛水之四聚物、以及酚醛淸漆樹脂等,惟不受 此等所限制。 聚苯酚類尤以使用三或四羥基二苯甲酮類所得的醌二疊 氮基磺酸酯由於具有良好的感度與解像性更佳。 此等酯之製法沒有特別限制,藉由常法可使醒二疊氮基 -11- 594395 五、發明說明(1〇) 磺酸鹵化物(較佳者爲醌二疊氮基磺酸氯化物)在丙酮、二 噁烷、四氫呋喃等溶劑中、在有碳酸鈉、碳酸氫鈉、氫氧 化鈉或氫氧化鉀等無機鹼類、或三甲胺、三乙胺、三丙 胺、二異丙胺、三丁胺、吡咯、哌啶、哌畊、嗎啉、吡啶 、二環己胺等有機驗存在下,藉由與聚苯酣化合物反應製 得。 本發明所使用的酯中此等聚苯酚類之羥基的醌二疊氮基 磺酸酯化之羥基比例(平均酯化率),自反應時所使用的聚 苯酚類之羥基的當量數與醌二疊氮基磺酸鹵化物之莫耳數 算出的値,通常爲60%以上、較佳者爲65%以上、上限通 常爲100%、較佳者爲90%。該平均酯化率爲60%以上時, 可提高圖案形狀或解像性。 於本發明中該(C )成分之醌二疊氮基磺酸酯可單獨丨種 使用或2種以上組合使用,1,2 -萘醌二疊氮基-5 -磺酸酯 在全部感光劑中之含量控制爲20重量%以下、較佳者爲1 0 重量%以下。 本發明之光阻組成物中該(C)成分之醌二疊氮基磺酸酯 的含量對100重量份上述(A)成分之鹼可溶性樹脂而言, 通常爲1〜50重量份、較佳者爲10〜30重量份。若該(C) 成分之含量在上述範圍內時,可得實效感度與殘膜率、解 像性等阻劑特性之平衡優異的光阻組成物。 本發明之光阻組成物中(C)成分之熱硬性成分係使用該 組成物、較藉由微影術形成的阻劑膜之耐熱溫度爲高的溫
-12- 594395 五、發明說明(11 ) 度下硬化者。該熱硬性成分之硬化溫度在該阻劑膜之耐熱 溫度以下時’無法得到所企求末端擴大型絕緣膜。較佳的 硬化開始溫度爲較該阻劑膜之耐熱溫度高5 °C以上之溫度 ’更佳者爲高10°C以上之溫度。而且,硬化開始溫度較該 阻劑膜之耐熱溫度過高時,末端擴大率過大而成爲無法得 到所企求形狀的絕緣膜之原因。因此,硬化開始溫度以較 該阻劑膜之耐熱溫度高5 0 °C之溫度以下較佳、更佳者爲高 3(TC溫度以下。 該(C)成分之熱硬性成分的硬化開始溫度在上述溫度範 圍內時,只要是不會損及阻劑特性及所得膜之絕緣性即可 ,沒有特別的限制,各種熱硬性化合物具體而言例如環氧 樹脂、鳥糞胺樹脂、苯酚樹脂、不飽和聚酯樹脂、醯亞胺 樹脂、聚胺基甲酸酯樹脂、馬來酸樹脂、蜜胺樹脂、脲醛 樹脂等,於此等之中以醯亞胺樹脂較佳、尤以熱硬性醯亞 胺樹脂更佳。該熱硬性醯亞胺樹脂例如一般式(1 )所示之 雙烯丙基二醯亞胺等。該雙烯丙基二醯亞胺藉由熱硬化、 具有高耐熱性。
(其中,R係表示 -13- 594395 五、發明說明(12 ) 普 ch2 ~(CH2)n 或
一 CPU ^ CIi2·xr 所不之基(η爲3〜8)) 該(C )成分之熱硬性成分可單獨1種使用或2種以上組 合使用。而且,光阻組成物中之含量就效果而言,對100 重量份上述(Α)成分之鹼可溶性樹脂而言通常爲1〜20重 量份、較佳者爲3〜15重量份。 本發明之光阻組成物中,以使所形成的絕緣膜具有作爲 遮光膜之機能爲目的時,視其所需可含有至少一種選自由 混合至少2種選自於碳黑、氧化鉻、氧化鐵、鈦黑、苯胺 黑、黑色有機顏料或紅、藍、綠、紫、黃、氰、品紅之有 機顏料、經類似黑色化混色有機顏料所成的有機系顏料等 遮光材。 該遮光材在光阻組成物中以含有20〜80重量%之比例較 佳,尤其就遮光性而言以鈦黑較佳。 而且,本發明之光阻組成物中以提高感度爲目的時,視 其所需可含有上述聚羥基二苯甲酮類、卜[1-(4 -羥基苯基) 異丙基]-4-[l,l -雙(4 -羥基苯基)乙基]苯、參(羥基苯基) 甲烷類及其甲基取代物等之苯酚化合物、或氫硫基噁唑、 -14- 594395 五、發明說明(13 ) 氫硫基苯并噁唑、氫硫基噁唑啉、氫硫基苯并噻唑、苯并 噁唑啉、苯并噻唑啉、氫硫基苯并咪唑啉、尿唑、硫尿嘧 啶、氫硫基嘧啶、咪唑酮及此等之衍生物等。 另外,本發明之光阻組成物中爲提高解像性、殘膜率時 ,補助劑亦可配合異氰酸酯系化合物。該異氰酸酯系化合 物例如有1,3,5 -參(4 -第3 - 丁基-3 -羥基-2 , 6 -二甲基苯甲 基)異氰酸酯、1,3,5 -參(4 -第3 -丁基-3-羥基-2 ,6 -二乙基 苯甲基)異氰酸酯、1,3,5 -參(3,5 -二-第3-丁基-4-羥基苯 甲基)異氰酸酯等。 本發明之光阻組成物中另視其所需可添加具相溶性之添 加物,例如爲改良阻劑膜之性能等的加成樹脂、可塑劑、 安定劑、界面活性劑等慣用成分。 該光阻組成物中所使用的有機溶劑沒有特別的限制,可 以使用習知物作爲光阻之溶劑,例如丙酮、甲基乙酮、環 戊酮、2 -己酮、3-己_、2 -庚酮、3 -庚酮、4 -庚酮、2 -辛 酮、3 -辛酮、4 -辛酮等之直鏈酮類;正丙醇、異丙醇、正 丁醇、環己醇等醇類;乙二醇二甲醚、乙二醇二乙醚、二 噁烷等醚類;乙二醇單甲醚、乙二醇單乙醚等醇醚類;曱 酸丙酯、甲酸丁酯、醋酸丙酯、醋酸丁酯、丙酸甲酯、丙 酸乙酯、丁酸甲酯、丁酸乙酯、乳酸甲酯、乳酸乙酯等酯 類;溶纖劑乙酸酯、甲基溶纖劑乙酸酯、乙基溶纖劑乙酸 酯、丙基溶纖劑乙酸酯、丁基溶纖劑乙酸酯等之溶纖劑酯 類;丙二醇、丙二醇單甲醚、丙二醇單甲醚乙酸酯、丙二 -15- 594395 五、發明說明(14 ) 醇單乙醚乙酸酯、丙二醇單丁醚等丙二醇類;二乙二醇單 甲醚、二乙二醇單乙醚、二乙二醇二甲醚、二乙二醇二乙 醚、二乙二醇甲基乙醚等之二乙二醇類;r-丁內酯、r-戊內酯、r -己內酯、r ·庚內酯等之飽和r -內酯類;三 氯化乙烯等之鹵化烴類;甲苯、二甲苯等之芳香族烴類; 二甲基乙醯胺、二甲基甲醯胺、N -曱基乙醯胺等之極性溶 劑等。此等之溶劑可單獨使用或2種以上組合使用。而且 ,溶劑之使用量係使上述各成分均勻地溶解或分散之充分 量即可。 其次,本發明之有機EL元件用絕緣膜係使用上述光阻 組成物藉由微影術在基板上形成所企求圖案之阻劑膜加熱 處理所成的具有上面末端部爲圓形之末端擴大型絕緣膜。 連接加熱處理後圖案之基板上的部分面積對加熱處理前該 面積而言,以140%以下之大小爲宜。該末端擴大率[連接 基板部分之面積對加熱處理前之該面積而言的比例(%)]大 於1 40%時,無法得到具有所企求圖案形狀及所企求厚度的 絕緣膜。反之,若末端擴大率過小時,加熱前之形狀爲矩 形或類似矩形的形狀時無法得到所企求的末端擴大形狀。 就此觀點而§ ’末端擴大率以1 〇 〇 %〜1 4 0 %較佳、更佳者爲 102%〜130%。 絕緣膜之厚度通常爲0 . 3〜3 // m、較佳者爲〇 . 5〜2 /z in 、更佳者爲1〜1.5/zm。 第3圖係爲本發明絕緣膜中藉由微影術形成的光阻膜於 -16- 594395 五、發明說明(15 ) 加熱處理時之形狀變化例的說明圖,以實線部分所圍成的 部分係表示結面形狀爲矩形的阻劑膜之正面圖,以虛線所 圍成的部分係表示使該阻劑膜加熱處理所得的本發明絕緣 膜之正面圖。100 x(b/a)2之値爲末端擴大率。 設置有本發明有機EL元件用絕緣膜之基板可使用在透 明基板上具有圖案化的透明電極層(陽極)者。 上述透明基板係爲400〜700nm之可視光範圍的光透過 率爲50%以上、且以平滑基板爲宜。該透明基板例如有玻 璃基板、聚合物板等。玻璃基板例如有石灰鹼玻璃、含鋇 •緦之玻璃、鉛玻璃、矽酸鋁玻璃、硼酸玻璃、硼酸鋁玻 璃、石英等較佳。此外,聚合物板例如有聚碳酸酯、丙烯 酸樹脂、聚對酞酸伸乙酯、聚醚硫化物、聚碾等。於此等 之中通常以玻璃基板較佳。 上述陽極以使用功率指數大(4 e V以上)的金屬、合金、 電傳導性化合物或此等之混合物作爲電極物質之透明電極 較佳。而且,陽極之片電阻以數百Ω/cm2以下者較佳。該 物例如有ITO(氧化銦)、Sn02、ΖηΟ、Ιη-Ζη-0等之導電材 料作爲電極物質者。形成該陽極時係使此等之電極物質以 蒸熔法或濺射法等方法形成薄膜。陽極之厚度視材料而定 ,通常爲10nm〜l//m、較佳者爲10〜200nm。 該本發明有機EL元件用絕緣膜係以下述所示本發明之 方法有效地製造。 於本發明之方法中,首先使用上述光阻組成物,在基板 •17- 594395 五、發明說明(16 ) 、具體而言具有圖案化的透明電極層(陽極)之透明基板上 藉由微影術形成具有所企求圖案之剖面實質上爲矩形的阻 劑膜。然後,使該阻劑膜在較其耐熱溫度爲高的溫度下加 熱處理、且使阻劑膜中(c)成分之熱硬性成分硬化,製得 上面末端部分爲圓形、同時具有末端擴大型形狀之本發明 有機EL元件用絕緣膜。 其次,說明有關該絕緣膜之具體製造方法。 在具有圖案化的透明電極層(陽極)之透明基板上使上述 光阻組成物以旋轉器塗覆並予以乾燥,設置光阻層。此時 ,光阻層之厚度係爲使最終所得的絕緣膜控制於所定的厚 度。然後,藉由縮小投影曝光裝置等、使紫外線、deep-UV、準分子雷射光等經由光罩圖案照射,或藉由電子線描 畫、加熱。然後,使其使用顯像液、例如1〜1 0重量%四 甲銨氫氧化物水溶液之鹼水溶液等顯像處理,形成具有所 企求形狀之圖案的剖面實質上爲矩形之阻劑膜。 然後,使如此形成的阻劑膜以較其耐熱溫度高的溫度、 較佳者爲高5°C以上之溫度、更佳者爲高10°C以上之溫度 加熱處理,以使該阻劑膜中熱硬性成分硬化。此時,加熱 處理溫度係視阻劑膜之耐熱溫度及使用的熱硬性成分之硬 化開始溫度等而定,控制形成上面末端部分爲圓形的末端 擴大型絕緣膜係極爲重要。 上述阻劑膜之耐熱溫度以9 0〜1 3 0 °C較佳、更佳者爲9 5 〜1 2 5 °C。若阻劑膜之耐熱溫度在上述範圍內、且例如使 -18- 594395 五、發明說明(17 ) 用熱硬性醯亞胺樹脂之雙烯丙基二醯亞胺作爲熱硬性成分 時,該阻.劑膜之加熱處理溫度以140〜250°C較佳、尤以 150〜200°C更佳。此外,加熱處理時間視加熱處理溫度而 定,雖沒有一定,通常爲60〜3 00秒即充分。 如此可有效地製得本發明之有機EL元件用絕緣膜。該 絕緣膜由於在上述高溫下施予加熱處理,故膜中之揮發成 分幾乎完全除去,對有機EL元件而言不會有受到不良影 響的情形。 本發明另外提供具有如此製作的絕緣膜之有機EL元件 〇 其次,說明有關本發明之有機EL元件例的製法。 如上述經由在具有圖案化的透明電極層(陽極)之透明基 板上所設置的本發明之末端擴大型絕緣膜,藉由習知方法 形成阻劑圖案層。該阻劑圖案層之剖面形狀可以爲矩形型 及倒錐形型。 形成剖面形狀爲矩形之阻劑圖案層時,所使用的光阻可 以爲非化學放大型或化學放大型,亦可以爲正型或負型。 該光阻例如有(1 )含有以鹼可溶性酚醛淸漆型樹脂、與含 醌二疊氮基之化合物作爲必須成份的非化學放大型正型光 阻、(2 )含有以藉由酸作用使對鹼而言之溶解性產生變化 之樹脂、與藉由放射線照射產生酸之化合物作爲必須成分 之化學放大型正型光阻、以及(3 )含有以鹼可溶性樹脂、 與酸交聯性物質、與藉由放射線照射產生酸之化合物作爲 -19· 594395 五、發明說明(18 ) 必須成分之化學放大型負型光阻。 另外,形成剖面形狀爲倒錐形型阻劑圖案層時’所使用 的光阻例如有專利第2989064號記載者、具體而言有至少 含有1種(A )藉由光線曝光、或藉由曝光與連續熱處理予 以交聯的成分、(B )鹼可溶性樹脂、以及(C )吸收曝光的光 線之化合物,且以鹼性水溶液爲顯像液之負型光阻。 使用此等光阻以設置阻劑圖案層之方法,沒有特別的限 制,藉由以往慣用的微影術可形成剖面形狀爲矩形或倒錐 形之阻劑圖案層。該阻劑圖案層之厚度通常爲〇 . 5〜數// m 〇 其次,如此在具有圖案化的透明電極層之基板上經由本 發明之絕緣膜形成阻劑圖案層後,首先藉由真空蒸熔法設 置正孔注入輸送層。此時,蒸熔條件視所使用的化合物( 正孔注入輸送層之材料)、目的之正孔注入輸送層之結晶 構造或再結合構造等不同,一般而言以選自蒸熔溫度爲50 〜450°C、真空度爲1X10·5〜lXlO^Pa、蒸熔速度爲0.01 〜50nm/秒、基板溫度爲_50〜30(TC、膜厚爲5nm〜1 // m 較佳。 然後,在該正孔注入輸送層上藉由真空蒸熔法形成有機 發光層。此時,其蒸熔條件係視所使用的化合物不同,一 般而言可選自與形成正孔注入輸送層相同的條件範圍。膜 厚以10〜40nm較佳。 其次,在有機發光層上藉由真空蒸熔法設置電子注入層 -20- 594395 五、發明說明(19 ) 。此時’蒸熔條件可選自與正控注入輸送層、有機發光層 相同的條件範圍。膜厚以適當選自5nm〜1 // m較佳。 最後’藉由真空蒸熔法積層陰極。該陰極爲由金屬所構 成者,其膜厚以50〜200nm較佳。 如此在透明基板上形成由透明電極層(陽極)、有機EL 材料層(正孔注入輸送層、有機發光層、電子注入層)及金 屬電極層(陰極)所成的積層物(發光體部分)。 第4圖係爲本發明有機El元件之發光體部分例的構成 部分剖面圖。換言之,在設置有圖案化的透明電極層2之 透明基板1上,經由本發明之末端擴大型絕緣膜3 ’,設置 剖面形狀爲倒錐形型阻劑圖案層(樹脂隔壁層)4。然後, 在該阻劑圖案層與阻劑圖案層之間形成在表面上設置有具 金屬電極層6之有機EL材料層(自透明電極層側順序設有 正孔注入輸送層、有機發光層及電子注入層所構成者)5之 發光體部分。而且,在阻劑圖案層4上在機能上雖不爲必 須者、惟就製造上而言在表面上形成具有金屬電極層6 a 之有機EL材料層5a。 於該有機EL元件中絕緣膜3 ’由於如第4圖所示具有末 端擴大型之形狀,故於藉由蒸熔積層金屬電極層6時不會 因金屬電極材料之回流而產生附著於透明電極層2上的情 形,且不會有導致短路的情形。 本發明之絕緣膜於有機EL元件中,除使用於上述用途 外、設置於基板上所企求圖案的孔內藉由噴墨方式,使高 -21 - 594395 五、發明說明(2〇) 分子有機EL材料自噴嘴噴射且形成有機EL材料層製得的 有機EL元件中,使用作爲由各孔與孔間設置絕緣膜所成 的儲藏裝置。 於上述有機EL元件中有機發光層具有(1 )於外加電場時 可自陽極或正孔注入輸送層注入正孔、且自陰極或電子注 入層注入電子的注入機能、(2)使注入的電荷(電子與正孔) 以電場力移動的輸送機能、(3 )使電子與正孔之再結合處 提供給發光層內部、且使其繼續發光之發光機能等。有關 該發光層所使用的發光材料之種類沒有特別的限制,可使 用習知物作爲有機EL元件之發光材料。該發光材料之具 體例如苯并噻唑系、苯并咪唑啉系、苯并噁唑系等螢光增 白劑、金屬螯合化氧化物化合物、苯乙烯基苯系化合物、 二苯乙烯基吡畊衍生物、芳香族二次甲機化合物等。 正孔注入輸送層爲由正孔傳達化合物所成的層,藉由具 有自陽極注入的正孔傳達至發光層、且使該正孔注入輸送 層存在於陽極與發光層之間,以較低的電場使很多正孔注 入發光層。然後,於發光層中自陰極或電子注入層注入的 電子,藉由發光層與正孔注入輸送層之界面中存在的電子 障壁以提高該發光層內之界面附近蓄積的EL元件之發光 效率,而成發光性能優異的EL元件。該正孔注入輸送層 所使用的正孔傳達化合物沒有特別的限制,可使用習知物 作爲有機EL元件之正孔傳達化合物。該正孔傳達化合物 之具體例如三唑衍生物、噁二唑衍生物、咪唑啉衍生物、 -22- 594395 五、發明說明(21 ) 聚芳基鏈烷衍生物、吡唑啉衍生物、吡唑啉-5 -酮衍生物 、苯二胺衍生物、芳基胺衍生物、胺基取代之芳基丙烯醯 芳烴衍生物、噁唑衍生物、苯乙烯基蒽衍生物、9 -芴酮、 腙衍生物、芪衍生物、矽胺烷衍生物、聚矽烷系衍生物、 苯胺系共聚物、噻吩寡聚物等之特定導電性高分子寡聚物 等。 電子注入層具有使自陰極注入的電子傳達至有機發光層 之機能。有關該電子注入層所使用的電子傳達化合物沒有 特別的限制,可使用習知物作爲有機EL元件之電子傳達 化合物。該電子傳達化合物之具體例如硝基取代9-芴酮衍 生物、蒽基二甲烷衍生物、二苯基醌衍生物、硫代吡喃二 氧化物衍生物、萘茈等雜環四羧酸酐、碳二醯亞胺、亞芴 基甲烷衍生物、蒽酮衍生物、噁二唑衍生物、以及8 -喹啉 酚或其衍生物之金屬複合物、例如參(8 -喹啉酚)鋁、雙 (8-喹啉酚)鎂、雙(苯并-8-喹啉酚)鋅、雙(2 -甲基-8-喹 啉酯)氧化鋁、參(8 -喹啉酚)銦、參(5 -甲基-8 - _啉酚)鉀、 8 -喹啉鋰、參(5 -氯-8-喹啉酚)鉀、雙(5 -氯-8-喹啉酚)鈣 、參(5, 7 -二氯-8-喹啉酚)鋁、參(5, 7 -二溴-8-喹啉酚)鋁 、雙(8 -喹啉酚)鈹、雙(2 -甲基-8-喹啉酚)鈹、雙(8-喹啉 酚)鋅、雙(2 -甲基-8-喹啉酚)鋅、雙(8-喹啉酚)錫、參 (7 -丙基-8-喹啉酚)鋁等。 而且,上述有機發光層、正孔注入輸送層及電子注入層 可以一種或二種以上各材料所成的一層構成,或二層以上 積層不同的材料所成層者。
23- 594395 五、發明說明(22 ) 陰極可使用以功率指數小的(4eV以下)金屬合金、電 傳導性化合物及此等混合物等爲電極物質之金屬電極。該 電極物質之具體例如鈉、鈉-鉀合金、鎂、鋰、鎂•銀合 金、A1 /氧化鋁、銦、稀土類金屬等。而且,以作爲電極 之電阻爲數百Ω / cm2以下較佳。 【實施例】 於下述中藉由實施例更具體地說明本發明,惟本發明不 受此等例所限制。 實施例1 正型阻劑(A - 1 )之調製 使1 00重量份,以間-甲酚/對-甲酚之混合甲酚(重量比 50 / 50 )與甲醛水在甲酸觸媒存在下縮合所得的重量平均分 子量5500之酚醛淸漆樹脂、22重量份2,3,4-三羥基二苯 甲酮之1,2-萘醌二疊氮基-4-磺酸酯(平均酯化率67莫耳%) 、5重量份熱硬性醯亞胺樹脂「BAN I - Μ」[九善石油化學( 股)製、商品名]及450重量份聚乙二醇單甲醚乙酸酯 (PGMEA )、完全溶解後,以聚四氟化乙烯製孔徑〇 . 5 # m之 薄膜過濾器[米里柏雅(譯音)公司製]過濾,調製正型阻齊u (A-1)。 實施例2 正型阻劑(A-2)之調製 對實施例1所得的正型阻劑(A-1 )而言,在1〇〇重量份 其中之酚醛淸漆樹脂中混合3 0重量份藉由聚酯系分散齊jj 分散處理的鈦片(作爲鈦片純份)及106重量份PGMEA,^ 全均勻地分散,調製正型阻劑(A - 2 )。
-24- 594395 五、發明說明(23 ) 比較例1 正型阻劑(A-3)之調製 使1 00重量份以間-甲酚/對-甲酚之混合甲酚(重量比 50 / 50 )與甲醛水在甲酸觸媒存在下縮合所得的重量平均分 子量5500之酚醛淸漆樹脂、22重量份2,3,4-三羥基二苯 甲酮之1,2-萘醌二疊氮基-4-磺酸酯(平均酯化率67莫耳%) 、430重量份PGMEA、完全溶解後,以聚四氟化乙烯製孔 徑0.5// m之薄膜過濾器[米里柏雅製]過濾,調製正型阻 劑(A - 3 )。 試驗例 在透明玻璃基板上使實施例1所得白木^^且劑(A - 1 ).、 實施例2所得的正型阻劑(A - 2 )及比較例1所得的正型阻 劑(A-3)各藉由旋轉塗覆,以乾燥膜厚爲1.0// m塗覆,且 在熱板上、10(TC下加熱90秒形成光阻層。 然後,使用「PLA501F型」(肯農(譯音)公司製)作爲曝 光機,經由光罩以120m J/cm2之能量使該阻劑層曝光、顯 像後,以2.38重量%四甲銨氫氧化物水溶液氣泡顯像處理 60秒’形成剖面形狀實質上爲矩形的阻劑膜。 然後,在熱板上使各阻劑膜以表1所示溫度加熱處理 1 80秒,製作末端擴大型絕緣膜。使末端擴大率[丨00 X (b / a )]藉由掃描型電子顯微鏡(SEM )照相求取。。其結 果如表1所示。
-25- 594395 五、發明說明(24 ) 表1 正型阻劑 末端擴大率 150°C 200°C 250〇C 實施例l(A-l) 104% 125% 128% 實施例2(A-2) 108% 117% 114% 實施例3(A-3) 149% 219% 一 如表1可知,實施例1及實施例2之絕緣膜與比較例1 之絕緣膜相比,末端擴大率相當小。 而且,任何絕緣膜之上面末端部爲圓形,且藉由JI S C6 48 1所測定的比誘電率爲3.3〜3.5。 實施例3 (1)絕緣膜之製作 在表面具有圖案化的膜厚120nm之ITO透明電極膜的25 X75 XI. 1mm大小之玻璃基板上,以乾燥膜厚1.0// m藉由 旋轉塗覆以實施例2所得的正型阻劑(A - 2 ),在熱板上、 l〇〇°C下加熱90秒以形成阻劑層。 然後,使用「PLA501F型」(如上述)作爲曝光機,經由 具有所企求的圖案之光罩,使該阻劑層以120nJ/cm2之能 量曝光、顯像後,以2.3 8重量%四甲銨氫氧化物水溶液氣 泡顯像處理60秒。然後,在熱板上、20CTC下加熱處理 180秒,製作末端擴大率1 17%、厚度1 . 〇// m之末端擴大 型絕緣膜。 -26- 594395 五、發明說明(25 ) (2) 倒錐形型阻劑圖案之形成 使100重量份以間-甲酚/對-甲酚重量比60/ 40之比例 之甲醛與加成縮合的重量平均分子量5200之酚醛淸漆樹 脂、10重量份六甲氧基甲基化蜜胺、3重量份2-(4 -甲氧 基萘基)-4,6-雙(三氯化甲基)-第2-三阱、及3重量份4-(4-二甲基胺基苯基偶氮)-苯酚溶解於300重量份乙基溶 纖劑乙酸酯,以薄膜過濾器過濾、調製感光性組成物。 然後,在設置上述(1 )所得的絕緣膜所成的玻璃基板上 旋轉塗覆上述組成物,在熱板上、9 0 °C下加熱6 0秒,形 成1 . 5 // m膜厚之阻劑膜。 然後,使用「PLA501F型」(如上述)作爲曝光機,經由 具有所企求的圖案之光罩,使該阻劑膜曝光後,以0 . 5重 量%NaOH水溶液氣泡顯像處理60秒。藉由該操作在絕緣膜 上形成倒錐形阻劑圖案。然後,使 254nm照度爲 1.2mW/cm2之高壓水銀燈照射200秒,藉由燃燒固定該阻 劑圖案,製作有機EL元件用零件。 (3) 有機EL元件之製作 使用上述(2 )製作的有機EL元件用零件作爲基板,固定 於市售的蒸熔裝置[日本真空技術(股)製]之基板固定器上 ,同時鉬製電阻加熱燃燒舟加入200mgN,Ν’-雙(3-甲基苯 基)-Ν,Ν’-二苯基-[1,聯苯基]-4,4’-二胺基(以下簡稱 爲 TPD),且在另一鉬製電阻加熱燃燒舟中加入 200mg4,4’-雙(2,2’ -二苯基乙烯基)聯苯(以下簡稱爲
-27- 594395 五、發明說明(26 ) DPVBi)後,使真空槽減壓至lXl(T4Pa。 然後,使加有TDD之燃燒舟加熱至215〜220°C ’且使 TPD以蒸發速度0 . 1〜0 . 3nm/秒蒸熔,形成膜厚60nm之正 孔注入輸送層。此時之基板溫度爲室溫。不使該物自真空 槽取出,使加入有DPVBi之燃燒舟加熱至240°C,且使 DPVBi以蒸熔速度0.1〜0.3nm/秒蒸熔於上述正孔注入輸 送層上,形成膜厚40nm之發光層。此時之基板溫度亦爲 室溫。 使真空槽取出該物,在上述發光層上設置不銹鋼製光罩 ,且再固定於基板固定器後,在鉬製燃燒舟中加入200mg 參(8 -喹啉酚)鋁(以下簡稱A lq3 ),且在另一鉬製燃燒舟中 加入lg鎂螺帶,再於鉬製籃中加入500mg銀線,使此等 燃燒舟裝熔於真空槽中。 然後,使真空槽減壓至1 X l(T4Pa後,使加有Alq3之燃 燒舟加入至230°C,且使Alq3以蒸熔速度〇.〇1〜〇.〇3nm/ 秒蒸熔於上述發光層,形成膜厚20nm之電子注入層。另 外’使銀以蒸熔速度0.1 nm/秒蒸熔於上述電子注入層上, 同時使鎂以蒸熔速度1.4nm/秒蒸熔於上述電子注入層上, 形成由鎂與銀之混合金屬所成的膜厚150nm之陰極,形成 第4圖所示之有機EL元件的發光體部。 然後,藉由常法形成密封層等以製作有機EL元件。 在該元件中以ITO膜爲陽極、混合金屬爲陰極,施加直 流電壓,在明處自5V可確認藍色發光,視認性極佳。 -28- 594395 五、發明說明(27) 【發明 之效果】 本發 明之光阻組成物係爲含有特定溫度 下 硬 化 的 熱硬 性 成分者 ,適合作爲有機EL元件用絕緣膜 上 面 末 端部 爲 圓形、 且具有末端擴大型之形狀的絕緣膜 0 藉由 使用該絕緣膜可安定地製造不良品 產 生 頻 率 低的 有 機EL元件。 【圖式 簡單說明】 第1 圖係表示有機EL元件例之原理圖。 第2 圖係表示一般有機EL元件之發光 體 部 例 的 構成 部 分剖面 圖。 第3 圖係表示於本發明之絕緣膜中使藉 由 微 影 術 形成 的 阻劑膜 加熱處理時之形狀變化例的說明圖 〇 第4 圖係表示本發明有機EL元件之發 光 體 部 例 之構 成 的部分剖面圖。 【符號 說明】 1 透明基材 2 透明電極層 3 ^ 3 ’ 絕緣膜 4 倒錐形阻劑圖案層 5 ' 5 a 有機EL材料層 6、6 a 金屬電極層 7 正孔注入輸送層 8 有機發光層 9 電子注入層 -29-

Claims (1)

  1. :、申請專利範圍 第90 1 1 28 82號「絕緣膜形成用光阻組成物、有機電致發 光元件用絕緣膜及其製法」專利案 (93年4月16日修正本) 六申請專利範圍: 1 · 一種光阻組成物,其爲在透明基板上形成透明電極層後 ,使用光阻依微影術設置具有所欲圖案的絕緣膜,形成 有機電致發光材料層,再於其上積層金屬電極層,藉由 在其上形成密封層,而形成有機電致發光元件的方法中 ,藉由微影術用於設置具有所欲圖案的絕緣膜之光阻組 成物,其包含(A)100重量份的鹼可溶性樹脂和(B)l〜50 重量份的含醌二疊氮基磺酸酯之有機溶劑的組成物,其 特徵爲更含有(C)成分,爲1〜20重量份的熱硬性成分, 其之硬化溫度係高於使用該組成物藉由微影術所形成的 光阻膜之耐熱溫度。 2 ·如申請專利範圍第1項之光阻組成物,其中(C )成分之 熱硬性成分爲以一般式[1 ]所示之熱硬性醯亞胺樹脂,
    其中R係表示以 -^CH2)n 594395 六、申請專利範圍 —CH""〇^CH2— 所示的基(η爲3〜8之整數)。 3 · —種絕緣膜,其使用如申請專利範圍第1或2項之組成 物,使藉由微影術在基板上形成的所欲圖案之光阻膜加 熱處理而成的上述端部爲圓形的末端擴大型厚度爲0.3 〜3 // m 〇 4 . 一種如申請專利範圍第3項之絕緣膜的製法,其特徵爲 使用如申請專利範圍第1或2項之組成物,藉由微影 術在基板上形成具有所欲圖案之剖面實質上爲矩形的光 阻膜後,在較其耐熱溫度高的溫度下加熱處理,且使該 光阻膜中之熱硬性成分硬化。 5 . —種有機電致發光元件,其爲藉由設置絕緣膜,係爲在 透明基板上形成透明電極層後,使用如申請專利範圍第 1或2項之光阻組成物,使藉由微影術在基板上形成的 ,所欲圖案之光阻膜加熱處理而成的上述端部爲圓形的末 端擴大型厚度爲0 . 3〜3 // m的絕緣膜;形成有機電致發 光材料層;再於其上積層金屬電極層,及於其上形成密 封層氣而形成者。
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