JP2002246173A - 有機elデバイスおよびこの製造方法 - Google Patents
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Abstract
ョート欠陥の発生を抑制できるようにする。 【解決手段】 ITOがエッチングされると同時にアモ
ルファスカーボンを堆積し、ITO膜がエッチングされ
た部分、すなわち形成される下部電極101aの間に、
アモルファスカーボンの膜103を形成する。
Description
およびこの製造方法に関する。
より、陽極より注入された正孔と陰極より注入された電
子の再結合エネルギーにより蛍光性物質が発光する原理
を利用した自発光素子である。イーストマン・コダック
社の「C.W.Tang」らによる積層型素子による低
電圧駆動有機EL素子の報告(C.W.Tang、S.
A.VanSlyke、アプライドフィジックスレター
ズ(Applied Physics Letter
s)、51巻、913頁、1987年 など)がなされ
て以来、有機材料を構成材料とする有機エレクトロルミ
ネッセンス素子に関する研究が盛んに行われている。
ール)アルミニウムを発光層に、トリフェニルジアミン
誘導体を正孔輸送層に用いている。積層構造の利点とし
ては、発光層への正孔の注入効率を高めること、陰極よ
り注入された電子をブロックして再結合により生成する
励起子の生成効率を高めること、発光層内で生成した励
起子を閉じこめることなどが挙げられる。この例のよう
に、有機EL素子の素子構造としては、正孔輸送(注
入)層、電子輸送性発光層の2層型、または正孔輸送
(注入)層、発光層、電子輸送(注入)層の3層型など
が良く知られている。こうした積層型構造素子では注入
された正孔と電子の再結合効率を高めるため、素子構造
や形成方法の工夫がなされている。
基板上に下部電極、有機層、上部電極の順に成膜するこ
とによりデバイスを形成する。通常、下部電極と上部電
極とを交差させる構造にすることにより電極を取り出し
ているが、この構造では下部電極のエッジ部分で上部電
極とショートしやすくなってしまうという問題があっ
た。この問題は、有機EL素子は、下部電極の膜厚10
0nm前後と比較して、下部電極と上部電極とに挟まれ
た有機層の膜厚が数100nmと非常に薄く、下部電極
のエッジ部分に段差ができることに起因している。
−250583号公報、特開平3−274694号公
報、特開平4−51494号公報では、開口部のある絶
縁膜を下部電極と上部電極との間に挿入する技術が開示
されている。この方法によれば下部電極のエッジ部分で
のショートが起きにくくなるものの、絶縁膜を形成する
工程とパターニングするためのフォトリソグラフィ工程
とが必要なため、製造コストが高くなってしまう。
には、下部電極をパターニングするときのレジストパタ
ーンを利用して絶縁膜を形成する方法が開示されてい
る。この方法においても、絶縁膜を形成する工程が増え
てしまう。以上説明したように、積層構造とした有機E
L素子において、下部電極のエッジ部分で上部電極とシ
ョートしやすくなってしまうという問題(ショート欠
陥)を、従来では、製造コストを増加させることなく解
消する技術がなかった。
ためになされたものであり、製造コストをあまり増加さ
せることなく、ショート欠陥の発生を抑制できるように
することを目的とする。
スは、絶縁性の基板上に形成されたストライプ状の複数
の下部電極と、この下部電極間を充填するように基板上
に形成されたアモルファスカーボンからなる複数の充填
パターンと、下部電極および充填パターンからなる層上
に形成された発光層と、この発光層上に形成されて下部
電極とは異なる方向に延在するストライプ状の複数の上
部電極とを備えたものである。この発明によれば、充填
パターンにより下部電極上が平坦化されている。
り、上部電極は陰極であり、下部電極の層と発光層との
間には正孔輸送層を備える。また、発光層と上部電極と
の間には、電子輸送層を備える。また、下部電極は、透
明な導電部材から構成されたものである。また、下部電
極は、インジウム錫酸化物から構成されたものである。
絶縁性の基板上に、下部電極となる導電性膜を形成し、
導電性膜上にレジストパターンを形成し、基板をエッチ
ング処理を行う処理容器内に載置し、この処理容器内に
導電性膜をエッチングする第1のガスのプラズマを生成
し、レジストパターンをマスクとして導電性膜をエッチ
ングして基板上にストライプ状の複数の下部電極を形成
し、引き続き、処理容器内に第2のガスのプラズマを生
成し、レジストパターン上および基板の下部電極間に絶
縁物を堆積し、レジストパターンを除去して下部電極間
に絶縁物からなる充填パターンを形成し、下部電極およ
び充填パターン上に発光層を形成し、発光層上に下部電
極とは異なる方向に延在するストライプ状の複数の上部
電極を形成しようとしたものである。この発明によれ
ば、下部電極が形成されると共に、これを平坦化する充
填パターンが形成される。上記発明において、第2のガ
スは、例えば、炭素から構成されたものである。また、
例えば、第1のガスと第2のガスは、同一の成分から構
成され、各成分の組成比が異なるものである。
スの製造方法は、絶縁性の基板上に、下部電極となる導
電性膜を形成し、導電性膜上にレジストパターンを形成
し、基板をエッチング処理を行う処理容器内に載置し、
この処理容器内に導電性膜をエッチングするガスのプラ
ズマを生成し、レジストパターンをマスクとして導電性
膜をエッチングして基板上にストライプ状の複数の下部
電極を形成すると共に、レジストパターン上および基板
の下部電極間に絶縁物を堆積し、レジストパターンを除
去して下部電極間に絶縁物からなる充填パターンを形成
し、下部電極および充填パターン上に発光層を形成し、
発光層上に下部電極とは異なる方向に延在するストライ
プ状の複数の上部電極を形成しようとしたものである。
この発明によれば、下部電極が形成されると共に、これ
を平坦化する充填パターンが形成される。上記発明にお
いて、導電性膜をエッチングするガスは、例えば炭素か
ら構成されたものである。
スの製造方法は、絶縁性の基板上に、下部電極となる導
電性膜を形成し、導電性膜上にレジストパターンを形成
し、基板をエッチング処理を行う処理容器内に載置し、
この処理容器内に導電性膜をエッチングするガスのプラ
ズマを生成し、レジストパターンをマスクとして導電性
膜をエッチングして基板上にストライプ状の複数の下部
電極を形成し、引き続き、処理容器内に第3の工程とは
異なる条件でガスのプラズマを生成し、レジストパター
ン上および基板の下部電極間に絶縁物を堆積し、レジス
トパターンを除去して下部電極間に絶縁物からなる充填
パターンを形成し、下部電極および充填パターン上に発
光層を形成し、発光層上に下部電極とは異なる方向に延
在するストライプ状の複数の上部電極を形成しようとし
たものである。この発明によれば、下部電極が形成され
ると共に、これを平坦化する充填パターンが形成され
る。上記発明において、導電性膜をエッチングするガス
は、例えば、炭素から構成されたものである。また、上
述した発明において、充填パターンを構成する絶縁物
は、例えばアモルファスカーボンである。
て図を参照して説明する。有機EL素子における下部電
極は、通常、基板上に電極膜を成膜する工程、電極膜上
にレジストパターンを形成する工程、レジストパターン
にしたがって電極膜をエッチングする工程によって形成
している。有機EL素子においては、素子のサイズが数
10μm以上であることから、従来から下部電極のエッ
チングにはウェットエッチングが用いられてきた。
部分でのショートという問題があるため、下部電極のエ
ッジ部分の段差を小さくする必要があった。このため、
従来では、上述したように下部電極を形成した後、下部
電極間に絶縁物を充填するなどにより、平坦化を行うよ
うにしていた。このため、平坦化のために工程数が増加
し、コストを上昇させていた。
て電極膜を選択的にエッチングして下部電極を形成する
ときに、所定の反応性ガスを用いたドライエッチングを
用い、このドライエッチングを行った同一の処理容器内
で、マスクパターンを残したまま、エッチングされた部
分に絶縁膜を堆積させるようにした。
部分には、絶縁膜が堆積されるが、エッチングにより形
成される下部電極上部には、マスクパターンが存在し、
絶縁膜はマスクパターン上に形成された状態となる。し
たがって、マスクパターンを除去すれば、下部電極上に
は絶縁膜が存在しない状態となり、上記エッチングによ
れば、形成した下部電極間の凹部に自己整合的に絶縁膜
を形成できることになる。
の処理ガスの導入条件を適宜選択することにより、電極
膜のエッチングと絶縁膜の堆積とを同時に行うことが可
能である。ここでいう導入ガスの条件とは、ガスの種
類、圧力、流量、混合ガスの場合の混合比、プラズマを
生成するための電力などの条件を指す。この場合、プロ
セスがより簡便化されるというメリットがある。
い、引き続いて導入ガスの条件を変えて絶縁物の堆積を
行うようにしてもよい。このようにすることで、電極膜
のエッチングと絶縁物の堆積とに各々適切な条件を用い
ることが可能となる。例えば、導入ガスに混合ガスを用
いる場合に、電極膜のエッチング、絶縁物の堆積の各々
に適切な混合比になるようにエッチング時と堆積時とで
混合比と変えることができる。また、同一のガスを用
い、電極膜のエッチングと、絶縁物の堆積各々でガスの
圧力、流量、プラズマを生成するための電力などの処理
条件を変えるようにしても良い。
るドライエッチングの方法は、公知の方法から適宜選択
できる。例えば、リアクティブイオンエッチング(RI
E)、プラズマエッチングなどが挙げられる。RIEで
使用する導入ガスは、公知のものが使用できる。例え
ば、CF4などのハロゲン系ガス、CH4などの炭化水素
系ガス、Arなどの不活性ガス、H2などが挙げられ
る。これらのガスは、混合して用いることが可能であ
る。
には、公知のものが使用できるが、例えばCH4および
この混合ガスなどを用いればよい。堆積により形成する
絶縁膜の膜厚は、下部電極のエッジ部分の段差を小さく
するように選択する。薄すぎると段差を小さくする効果
が十分に得られず、また、厚すぎると上部電極が段差切
れしてしまう。通常は、5nm〜1μmが好ましい。よ
り好ましくは、20nm〜300nmである。
のレジストから適宜選択して形成すればよい。塗布タイ
プのレジストはもちろん使用可能であるが、ドライフィ
ルムを加工することで、マスクパターンを形成するよう
にしても良い。マスクパターンは、この上に絶縁膜が堆
積されるので、薄すぎると剥離がしにくくなる。したが
って、マスクパターンの厚さは100nm以上が好まし
く、より好ましくは500nm以上がよい。一方、マス
クパターンが厚すぎると、電極膜のエッチングに影響が
出るため、マスクパターンの膜厚は500μm以下が好
ましい。
て説明する。 <実施例1>まず、図1(a)に示すように、ガラス基
板100上にITO(インジウム錫酸化膜)膜101を
スパッタリングにより膜厚80nm形成した。つぎに、
図1(b)に示すように、レジストをスピンコートによ
り成膜し、露光、現像によってパターニングを行ってレ
ジストパターン102を形成した。
ンバーに入れ、CH4/H2の混合ガスによりエッチング
を行った。ITOがエッチングされると同時にアモルフ
ァスカーボンが堆積させるため、図2(b)に示すよう
に、ITO膜がエッチングされた部分、すなわち形成さ
れる下部電極101aの間に、アモルファスカーボンの
膜103が形成された。この処理は、アモルファスカー
ボンが約80nm程度堆積したところで停止した。この
後、レジストパターン102を剥離した。この結果、図
2(b)に示すように、間にアモルファスカーボンから
なる充填パターン103aを有する下部電極101aの
パターンが形成された。
103aにより平坦化された下部電極101a上に、ま
ず正孔輸送層104として、以下の化3に示す化合物
[03]を真空蒸着法にて50nm形成した。つぎに、
発光層105として化合物[11]を真空蒸着法にて7
0nm形成した。つぎに、陰極としてマグネシウム−銀
合金を蒸着速度比10:1で真空蒸着法にて共蒸着した
膜を150nm形成し、これを加工して上部電極106
を形成して有機ELデバイスを作製した。図3に示す有
機ELデバイスの整流特性を調べたところ、順バイアス
と逆バイアスとで整流比は104以上となり、良好な整
流特性を示すことが確認された。
の製造方法を説明する。まず、図4(a)に示すよう
に、ガラス基板400上にITO膜401をスパッタリ
ングにより膜厚80nm形成した。つぎに、レジストを
スピンコートにより成膜し、露光、現像によってパター
ニングを行い、図4(b)に示すように、ITO膜40
1上にレジストパターン402を形成した。
れ、HI/Arの混合ガスによりエッチングを行い、図
5(b)に示すように、下部電極401aを形成した。
引き続き、同一のチャンバー内で、導入ガスをCH4/
H2の混合ガスに変更し、アモルファスカーボンの膜4
03を約80nm程度堆積した。この後、レジストパタ
ーン102を除去することで、図6(b)に示すよう
に、間にアモルファスカーボンの充填パターン403a
を有する下部電極401aのパターンを形成した。
孔輸送層404,発光層405,上部電極406を形成
し、図5(b)に示すような有機ELデバイスを作製し
た。以上説明したように形成した図5(b)の有機EL
デバイスの整流特性を調べたところ、順バイアスと逆バ
イアスとで整流比は104以上となり良好な整流特性を
示すことが確認された。なお、上述では、アモルファス
カーボンを堆積させるようにしたが、これに限るもので
はなく、他のガスを用いるなどのことにより酸化シリコ
ンや窒化シリコンを堆積させるようにしても良い。
に係る有機EL素子の素子構造は、電極間に有機層を1
層あるいは2層以上積層した構造であり、この例とし
て、陽極/発光層/陰極からなる構造、陽極/正孔輸送
層/発光層/電子輸送層/陰極からなる構造、陽極/正
孔輸送層/発光層/陰極からなる構造、陽極/発光層/
電子輸送層/陰極からなる構造などの構造が挙げられ
る。
定されず、正孔輸送材料として通常使用されている化合
物であれば何を使用してもよい。正孔輸送材料の具体例
としては、例えば、下記のビス(ジ(p−トリル)アミ
ノフェニル)−1,1−シクロヘキサン[01]、N,
N’―ジフェニル−N,N’―ビス(3−メチルフェニ
ル)−1,1’―ビフェニル−4,4’―ジアミン[0
2]、N,N’−ジフェニル−N−N−ビス(1−ナフ
チル)−1,1’−ビフェニル)−4,4’−ジアミン
[03]などのトリフェニルジアミン類や、スターバー
スト型分子([04]〜[06]等)、ポリパラフェニ
レンビニレン誘導体やポリアニリン誘導体やポリチオフ
ェン誘導体などの導電性高分子などが挙げられる。
た、FeCl3などのルイス酸と正孔輸送材料との混合
膜も適用可能である。本発明に用いられる電子輸送材料
は特に限定されず、電子輸送材料として通常使用されて
いる化合物であれば何を使用してもよい。電子輸送材料
の具体例としては、例えば、2−(4−ビフェニリル)
−5−(4−t−ブチルフェニル)−1,3,4−オキ
サジアゾール[07]、ビス{2−(4−t−ブチルフ
ェニル)−1,3,4−オキサジアゾール}−m−フェ
ニレン[08]などのオキサジアゾール誘導体、トリア
ゾール誘導体([09]、[10]等)、キノリノール
系の金属錯体([11]〜[14]等)、バソフェナン
トロリン[15]、バソクプロイン[16]、などが挙
げられる。
用可能である。この場合、電子輸送材料としては、公知
の電子輸送材料から適宜選択することができる。また金
属としては、公知の金属から適宜選択することができる
が、電子輸送性を持たせるためにイオン化ポテンシャル
の小さい金属を用いることが好ましい。例えば、Mg、
Ca、Li、Cs、Al、などが挙げられる。
れず、発光材料として通常使用されている化合物であれ
ば何を使用してもよい。例えば、ジスチリルアリーレン
誘導体(特開平2−247278号公報、特開平5−1
7765号公報)、クマリン誘導体、ジシアノメチレン
ピラン誘導体、ペリレン誘導体(特開昭63−2646
92号公報)、また、芳香環系材料(特開平8−298
186、特開平9−268284号公報)やアントラセ
ン系化合物(特開平9−157643号公報、特開平9
−268283号公報、特開平10−72581号公
報)、キナクリドン誘導体(特開平5−70773号公
報)、などが挙げられる。
に注入する役割を担うものであり、4.5eV以上の仕
事関数を有することが効果的である。本発明に用いられ
る陽極材料の具体例としては、酸化インジウム錫合金
(ITO)、酸化錫(NESA)、金などが挙げられ
る。また、陰極としては、電子輸送帯または発光層に電
子を注入する目的で、仕事関数の小さい材料が好まし
い。陰極材料は特に限定されないが、具体的にはインジ
ウム、アルミニウム、マグネシウム、マグネシウム−イ
ンジウム合金、マグネシウム−アルミニウム合金、アル
ミニウム−リチウム合金、アルミニウム−スカンジウム
−リチウム合金、マグネシウム−銀合金等を使用でき
る。
特に限定されず、公知の方法を適宜選択できる。例え
ば、真空蒸着法、分子線蒸着法(MBE法)あるいは溶
媒に溶かした溶液のディッピング法、スピンコーティン
グ法、キャスティング法、バーコート法、ロールコート
法などの塗布法、などが挙げられる。
自己整合的に充填パターンが形成できるので、製造コス
トをあまり増加させることなく、下部電極のショート欠
陥の発生を抑制できるという優れた効果が得られる。
スの製造方法を説明する工程図である。
説明する工程図である。
説明する工程図である。
の製造方法を説明する工程図である。
説明する工程図である。
説明する工程図である。
化膜)膜、101a…下部電極、102…レジストパタ
ーン、103…膜、103a…充填パターン103a、
104…正孔輸送層、105…発光層、106…上部電
極。
Claims (14)
- 【請求項1】 絶縁性の基板上に形成されたストライプ
状の複数の下部電極と、 この下部電極間を充填するように前記基板上に形成され
たアモルファスカーボンからなる複数の充填パターン
と、 前記下部電極および充填パターンからなる層の上に形成
された発光層と、 この発光層上に形成されて前記下部電極とは異なる方向
に延在するストライプ状の複数の上部電極とを備えたこ
とを特徴とする有機ELデバイス。 - 【請求項2】 請求項1記載の有機ELデバイスにおい
て、 前記下部電極は正極であり、前記上部電極は陰極である
ことを特徴とする有機ELデバイス。 - 【請求項3】 請求項2記載の有機ELデバイスにおい
て、前記下部電極および充填パターンからなる層と前記
発光層との間に形成された正孔輸送層を備えたことを特
徴とする有機ELデバイス。 - 【請求項4】 請求項2記載の有機ELデバイスにおい
て、前記発光層と前記上部電極との間に形成された電子
輸送層を備えたことを特徴とする有機ELデバイス。 - 【請求項5】 請求項1〜4いずれか1項に記載の有機
ELデバイスにおいて、 前記下部電極は、透明な導電部材から構成されたことを
特徴とする有機ELデバイス。 - 【請求項6】 請求項5記載の有機ELデバイスにおい
て、 前記下部電極は、インジウム錫酸化物から構成されたこ
とを特徴とする有機ELデバイス。 - 【請求項7】 絶縁性の基板上に、下部電極となる導電
性膜を形成する第1の工程と、 前記導電性膜上にレジストパターンを形成する第2の工
程と、 前記基板をエッチング処理を行う処理容器内に載置し、
この処理容器内に前記導電性膜をエッチングする第1の
ガスのプラズマを生成し、前記レジストパターンをマス
クとして前記導電性膜をエッチングして前記基板上にス
トライプ状の複数の下部電極を形成する第3の工程と、 引き続き、前記処理容器内に第2のガスのプラズマを生
成し、前記レジストパターン上および前記基板の前記下
部電極間に絶縁物を堆積させる第4の工程と、 前記レジストパターンを除去して前記下部電極間に前記
絶縁物からなる充填パターンを形成する第5の工程と、 前記下部電極および充填パターン上に発光層を形成する
第6の工程と、 前記発光層上に前記下部電極とは異なる方向に延在する
ストライプ状の複数の上部電極を形成する第7の工程と
を備えたことを特徴とする有機ELデバイスの製造方
法。 - 【請求項8】 請求項7記載の有機ELデバイスの製造
方法において、 前記第2のガスは、炭素から構成されたものであること
を特徴とする有機ELデバイスの製造方法。 - 【請求項9】 請求項7記載の有機ELデバイスの製造
方法において、 前記第1のガスと前記第2のガスは、同一の成分から構
成され、各成分の組成比が異なるものであることを特徴
とする有機ELデバイスの製造方法。 - 【請求項10】 絶縁性の基板上に、下部電極となる導
電性膜を形成する第1の工程と、 前記導電性膜上にレジストパターンを形成する第2の工
程と、 前記基板をエッチング処理を行う処理容器内に載置し、
この処理容器内に前記導電性膜をエッチングするガスの
プラズマを生成し、前記レジストパターンをマスクとし
て前記導電性膜をエッチングして前記基板上にストライ
プ状の複数の下部電極を形成すると共に、前記レジスト
パターン上および前記基板の前記下部電極間に絶縁物を
堆積させる第3の工程と、 前記レジストパターンを除去して前記下部電極間に前記
絶縁物からなる充填パターンを形成する第4の工程と、 前記下部電極および充填パターン上に発光層を形成する
第5の工程と、 前記発光層上に前記下部電極とは異なる方向に延在する
ストライプ状の複数の上部電極を形成する第6の工程と
を備えたことを特徴とする有機ELデバイスの製造方
法。 - 【請求項11】 請求項10記載の有機ELデバイスの
製造方法において、 前記導電性膜をエッチングするガスは、炭素から構成さ
れたものであることを特徴とする有機ELデバイスの製
造方法。 - 【請求項12】 絶縁性の基板上に、下部電極となる導
電性膜を形成する第1の工程と、 前記導電性膜上にレジストパターンを形成する第2の工
程と、 前記基板をエッチング処理を行う処理容器内に載置し、
この処理容器内に前記導電性膜をエッチングするガスの
プラズマを生成し、前記レジストパターンをマスクとし
て前記導電性膜をエッチングして前記基板上にストライ
プ状の複数の下部電極を形成する第3の工程と、 引き続き、前記処理容器内に前記第3の工程とは異なる
条件で前記ガスのプラズマを生成し、前記レジストパタ
ーン上および前記基板の前記下部電極間に絶縁物を堆積
させる第4の工程と、 前記レジストパターンを除去して前記下部電極間に前記
絶縁物からなる充填パターンを形成する第5の工程と、 前記下部電極および充填パターン上に発光層を形成する
第6の工程と、 前記発光層上に前記下部電極とは異なる方向に延在する
ストライプ状の複数の上部電極を形成する第7の工程と
を備えたことを特徴とする有機ELデバイスの製造方
法。 - 【請求項13】 請求項12記載の有機ELデバイスの
製造方法において、 前記導電性膜をエッチングするガスは、炭素から構成さ
れたものであることを特徴とする有機ELデバイスの製
造方法。 - 【請求項14】 請求項7,10,12記載の有機EL
デバイスの製造方法において、 前記堆積物は、アモルファスカーボンから構成されたも
のであることを特徴とする有機ELデバイスの製造方
法。
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