JP2003163075A - 有機ｅｌ素子およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高精細かつ高輝度の有機ＥＬ素子構造および
その製造方法を提供する。 【解決手段】 １層または複数層の有機薄膜層を陽極３
０および陰極５０で挟持してなり、かつ回折格子を含む
有機ＥＬ素子であって、各発光画素に配置された該回折
格子の面積が発光画素の面積よりも大きいことを特徴と
する。また、１層または複数層の有機薄膜層を陽極３０
および陰極５０で挟持してなり、かつ回折格子を含む有
機ＥＬ素子の製造方法において、基板内の回折格子の位
置や大きさを決めるフォトマスクを感光性材料の表面で
レーザー非干渉露光部分を形成しない位置に設置する工
程と、二光束レーザー干渉露光系により前記感光性材料
を露光する工程と、前記基板または前記基板上に形成さ
れた薄膜をエッチングすることにより回折格子とする工
程と、を備えることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ディスプレイ等の
表示デバイスに利用され、電流駆動により特定波長領域
の光を発光する光学素子である有機ＥＬ素子およびその
製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）
素子は、電界を印加することにより、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。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ＥＬ素子に関する
研究が盛んに行われている。

【０００３】Ｔａｎｇらは、トリス（８−キノリノー
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、又は正孔輸送（注入）
層、発光層、電子輸送（注入）層の３層型等がよく知ら
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。

【０００４】しかしながら、有機ＥＬ素子においてはキ
ャリア再結合の際にスピン統計の依存性より一重項生成
の確率に制限があり、したがって発光確率に上限が生じ
る。この上限の値は凡そ２５％と知られている。更に有
機ＥＬ素子のような面発光素子では、発光体屈折率の影
響のため、臨界角以上の出射角の光は全反射を起こし外
部に取り出すことができない。このため発光体の屈折率
が１．６とすると、発光量全体の２０％程度しか有効に
利用できないものと見積もられている。このため、エネ
ルギーの変換効率の限界としては一重項生成確率を併せ
全体で５％程度と低効率とならざるをえない（筒井哲夫
「有機エレクトロルミネッセンスの現状と動向」、月刊
ディスプレイ、ｖｏｌ．１、 Ｎｏ．３、ｐ１１、１９
９５年９月）。発光確率に強い制限の生じる有機ＥＬ素
子においては、光の取り出し効率は致命的ともいえる効
率の低下を招くことになる。

【０００５】この光の取り出し効率を向上させる手法と
しては、従来、無機エレクトロルミネッセンス素子など
の、同等な構造を持つ発光素子において検討されてき
た。例えば、基板に集光性を持たせることにより効率を
向上させる方法（特開昭６３−３１４７９５）や、素子
の側面等に反射面を形成する方法（特開平１−２２０３
９４）が提案されている。

【０００６】しかしながら、これらの方法は、発光面積
の大きな素子に対しては有効であるが、ドットマトリク
スディスプレイ等の画素面積の微小な素子においては、
集光性を持たせるレンズや側面の反射面等の形成加工が
困難である。更に有機ＥＬ素子においては発光層の膜厚
が数μｍ以下となるためテーパー状の加工を施し素子側
面に反射鏡を形成することは現在の微細加工の技術では
困難であり、大幅なコストアップをもたらす。

【０００７】また基板ガラスと発光体の間に中間の屈折
率を持つ平坦層を導入し、反射防止膜を形成する方法
（特開昭６２−１７２６９１）もあるが、この方法は前
方への光の取り出し効率の改善の効果はあるが全反射を
防ぐことはできない。したがって屈折率の大きな無機エ
レクトロルミネッセンスに対しては有効であっても、比
較的低屈折率の発光体である有機ＥＬ素子に対しては大
きな改善効果を上げることはできない。

【０００８】したがって有機ＥＬ素子に有用な光の取り
出し方法は未だ不十分であり、この光の取り出し方法の
開拓が有機ＥＬ素子の高効率化に不可欠である。そこ
で、光の取り出し効率を向上させるために回折格子を構
成要素とした有機ＥＬ素子が特開平１１−２８３７５１
号公報に開示されている。この手法により有機ＥＬ素子
の光の取り出し効率が向上し、素子の発光効率が向上し
ている。この場合、回折格子は可視光と同程度の非常に
細かいピッチであることが望ましいが、回折格子を形成
するのにフォトリソグラフィー等の方法を用いると技術
的な困難が生じ、またこれらの方法は高価になってしま
うこと。したがってより簡便に細かいピッチの回折格子
を形成する方法が望まれる。二光束レーザー干渉露光
は、コヒーレントな二光束レーザー光を干渉させた時に
生ずる干渉縞を利用するものであり、光波長オーダの超
微細な周期パターンを形成する有効な方法である（西原
浩「光集積回路」オーム社、Ｐ２２４〜２２８）。

【０００９】一方、ＲＧＢの各表示画素を有する有機Ｅ
Ｌ素子では、各画素に異なるピッチ（格子間隔）の回折
格子を配置する必要があるが、この画素パターンを製造
するために、従来、フォトマスクを密着させた基板に二
光束レーザー干渉露光を繰り返し行っていた。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】従来のフォトマスクを
基板に密着させた状態で二光束レーザー干渉露光を行う
方法では、フォトマスクの厚みに起因する非干渉露光部
分が感光性材料に形成されるため、微細パターンを形成
できないという課題あった。特に、その非干渉露光部分
の面積はＲＧＢの各画素サイズが小さくなるに従い増加
し、その結果、回折格子の面積が減少するため、高解像
度の有機ＥＬ素子では光取り出し効率は著しく低下し
た。このように、光取り出し効率の向上と画素の高解像
度化を両立させることは困難であった。さらに、従来、
ＲＧＢに合わせたピッチの異なる三種類の回折格子を製
造するためには、フォトマスクを変更して二光束干渉露
光を繰り返し行う必要があり、製造効率が低いという課
題があった。

【００１１】本発明の目的は、微細な画素パターンを有
する有機ＥＬ素子において高い光取り出し効率を得るこ
と、および、二光束レーザー干渉露光において非干渉露
光部分を低減させる製造方法を提供することにある。さ
らに、ＲＧＢに合わせたピッチの異なる三種類の回折格
子を同時に製造することにより、回折格子を含む有機Ｅ
Ｌ素子の製造効率を大幅に向上させるという製造方法を
提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明者は鋭意検討を行
った結果、有機ＥＬ素子の各発光画素に配置された回折
格子の面積を画素電極面積よりも大きくすることにより
光取り出し効率が増加し高輝度の有機ＥＬ素子を得られ
ること、特に、この効果は画素サイズが小さくなるほど
顕著に現れることを新たに発見した。また、そのような
回折格子の配置は、二光束レーザー干渉露光においてフ
ォトマスクを基板に密着させず、感光性材料の表面でレ
ーザー非干渉露光部分を形成しない位置に配置すること
により効率よく製造できることを見出した。この製造方
法によれば、マスクの厚みとレーザー光の入射角に起因
する非干渉露光部分を無くすことができ、回折格子の面
積の低下を抑制することができる。また、この方法によ
れば、ＲＧＢの各画素に合わせたピッチの異なる三種類
の回折格子を同時に製造することができ、回折格子を含
むフルカラーの有機ＥＬ素子の製造効率を大幅に向上さ
せることができる。

【００１３】すなわち、本発明は、図１に示すように、
１層または複数層の有機薄膜層を陽極および陰極で挟持
してなり、かつ回折格子を含む有機ＥＬ素子において、
各発光画素に配置された該回折格子の面積が発光画素の
面積よりも大きいことを特徴とする有機ＥＬ素子に関
し、詳しくは、発光画素の面積が２ｍｍ²／画素以下で
あることを特徴とする。また、発光画素がＲＧＢの三種
類あり、さらに詳しくは、前記ＲＧＢから成る発光画素
に隣接した回折格子の周期がそれぞれ異なることを特徴
とし、また、回折格子の周期が１００ｎｍ〜６００ｎｍ
であることを特徴とするものである。

【００１４】より具体的には、請求項１に記載の発明
は、１層または複数層の有機薄膜層を陽極および陰極で
挟持してなり、かつ回折格子を含む有機ＥＬ素子におい
て、該回折格子の面積が発光画素の面積よりも大きいこ
とを特徴とする。

【００１５】また、請求項２に記載の発明は、請求項１
記載の構成に加え、前記発光画素の面積が２ｍｍ²／画
素以下であることを特徴とする。

【００１６】さらに、請求項３に記載の発明は、請求項
１又は２記載の構成に加え、前記発光画素がＲ（赤）、
Ｇ（緑）、Ｂ（青）の三種類あることを特徴とする。

【００１７】また、請求項４に記載の発明は、請求項３
記載の構成に加え 前記ＲＧＢから成る発光画素に隣接
した回折格子の周期がそれぞれ異なることを特徴とす
る。

【００１８】さらに、請求項５に記載の発明は、請求項
１から請求項４のいずれかに記載の構成に加え、前記回
折格子の周期が１００ｎｍ〜６００ｎｍであることを特
徴とする。

【００１９】また、請求項６に記載の発明は、１層また
は複数層の有機薄膜層を陽極および陰極で挟持してな
り、かつ回折格子を含む有機ＥＬ素子の製造方法におい
て、基板内での回折格子の位置や大きさを決めるフォト
マスクを感光性材料の表面でレーザー非干渉露光部分を
形成しない位置に設置する工程と、 二光束レーザー干
渉露光系により前記感光性材料を露光する工程と、前記
基板または前記基板上に形成された薄膜をエッチングす
ることにより回折格子とする工程と、を備えることを特
徴とする。

【００２０】さらに、請求項７に記載の発明は、請求項
６記載の構成に加え、前記フォトマスクが、レーザー光
分岐前の一光束光路上に少なくとも一枚設置されている
ことを特徴とする。

【００２１】また、請求項８に記載の発明は、請求項６
記載の構成に加え、前記フォトマスクが、レーザー光分
岐後の二光束光路上の各光路にそれぞれ少なくとも一枚
設置されていることを特徴とする。

【００２２】さらに、請求項９に記載の発明は、請求項
６から請求項８のいずれかに記載の構成に加え、前記フ
ォトマスクを有する二光束レーザー干渉露光系を複数具
備することを特徴とする。

【００２３】また、請求項１０に記載の発明は、請求項
９記載の構成に加え、前記複数の二光束レーザー干渉露
光系が互いにインコヒーレントであることを特徴とす
る。

【００２４】さらに、請求項１１に記載の発明は、請求
項６から請求項１０のいずれかに記載の構成に加え、前
記二光束レーザー干渉露光系の交差角が１５０度以下で
あり、かつ基板の同一平面方向から二光束レーザー干渉
露光を行うことを特徴とする。

【００２５】また、請求項１２に記載の発明は、請求項
８から請求項１１のいずれかに記載の構成に加え、前記
複数の二光束レーザー干渉露光系に使用されるレーザー
の波長あるいは交差角が異なることを特徴とする。

【００２６】さらに、請求項１３に記載の発明は、請求
項９から請求項１２のいずれかに記載の構成に加え、前
記二光束レーザー干渉露光系が三種類あり、各露光を順
次あるいは同時に行うことを特徴とする。

【００２７】また、請求項１４に記載の発明は、請求項
６から請求項１３のいずれかに記載の構成に加え、前記
二光束レーザー干渉露光系により感光性樹脂を露光する
工程において、感光性樹脂を塗布した基板面側から露光
を行い、かつ、もう一方の基板面には光吸収板を具備す
ることを特徴とする。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して詳細に説明する。

【００２９】図１には、本発明の回析格子を有する有機
ＥＬ素子の断面が示されている。有機ＥＬ素子では、回
析格子を含む基板１０上に高屈折率層２０、陽極３０、
有機層４０、陰極５０の順で素子が設けられている。ま
た、基板１０からの矢印が発光６０を示している。

【００３０】本発明では、基板上に塗布した感光性材料
にレーザーを用いた干渉光を当てることによって該感光
性材料の露光を行うが、基板内での回折格子の位置や大
きさを決めるフォトマスクが感光性材料の表面でレーザ
ー非干渉露光部分を形成しない位置に設置されている。

【００３１】図２はその一例であるが、レーザー光源７
０から出射したレーザー光の光路上に画素パターンを有
するフォトマスク９０が、ビームエキスパンダ８０を経
て、配置されている。フォトマスク９０を通過したレー
ザー光束１１０はビームスプリッタ１００により二光束
のレーザー光に分割される。これをミラー１２０、１２
１により適当な角度を設定し基板上で交差させると、干
渉によって定在波が形成される。腹の部分で光強度は最
大になり、節の部分で光強度はゼロとなる。そこで、基
板１１上に塗布した感光性材料１３０に、このような定
在波が形成される条件でレーザー光を入射させると、光
強度に応じて感光性材料が感光するために感光の強い部
分と弱い部分とが薄膜面に並行な方向に周期構造とな
る。

【００３２】ここで、レーザー光の条件を適切に設定す
ると感光性材料の光化学反応により感光の強い部分と弱
い部分とで現像液に対する溶解度差が発生するため、現
像液処理により基板１１上に、周期構造を有する微細パ
ターンすなわち回折格子が形成される。フォトマスク９
０は、レーザー光路上の感光性材料１３０の表面でレー
ザー非干渉露光部分を形成しない位置に設置されている
ため、フォトマスク９０の厚みとレーザーの入射角に起
因する非干渉露光部は感光性材料表面には存在しない。
なお、図２の構成の場合、定在波の周期、つまりこの方
法を用いて作成した回折格子のピッチｄは、レーザーの
波長をλ、基板１１上の感光性材料１３０へ照射する２
光束レーザーの交差角をθ（レーザー交差角１４０）と
すると、ｄ ＝ λ／２／ｓｉｎ（θ／２）となる。

【００３３】θを大きくするほどｄは小さくなり、交差
角を１８０°のときにｄは最小値のλ／２となる。例え
ば、アルゴンイオンレーザーでλ＝４８８ｎｍのレーザ
ー光を照射した場合、ｄ＞２４４ｎｍとなる。つまり、
交差角を調整するだけでピッチを２４４ｎｍより大きい
任意の値に簡単に設定することができる。フォトマスク
９０は、レーザー光路上の感光性材料１３０の表面でレ
ーザー非干渉露光部分を形成しない位置に設置されてい
れば良く、レーザー光分岐前の一光束光路上に設置され
ていても構わないし、レーザー光分岐後の二光束光路上
の各光路にそれぞれ設置されていても構わない。このと
き、フォトマスク９０は各光束上に一枚だけである必要
はなく、２枚以上であっても構わない。

【００３４】図３は、従来のフォトマスク９１を感光性
材料に密着させて、レーザー光束１１１、１１２を用
い、干渉露光を行った場合の基板１２の断面図である
が、フォトマスク９１の厚みとレーザー入射角に起因し
た非干渉露光部１５０、１５１が干渉露光部１６０両端
に生成していることが分かる。ＲＧＢの画素間が離れて
いる場合、この非干渉露光に起因する感光体材料１３１
の感光は問題とならないが、画素間が近い場合、この非
干渉露光部１５０、１５１が隣接する画素に重なるため
に、隣接画素の回折格子が破壊される。

【００３５】本発明におけるフォトマスクを有する二光
束レーザー干渉露光系は必ずしも一つである必要はな
く、複数の二光束レーザー干渉露光系を使用することが
できる。

【００３６】図４では、三種類の二光束レーザー干渉露
光系を用い、ＲＧＢに対応した三種類の回折格子を同一
平面に配置してある。基板１３上には高屈折率層２１、
２２、２３が設けられており、それぞれ高屈折率層２
１、２２、２３上には陽極３１、３２、３３、有機層４
１、４２、４３、陰極５１、５２、５３の順にそれぞれ
の素子が設けられている。同一平面に配置された三種類
の回折格子からは矢印方向へ発光６１、６２、６３され
ることになる。図４のようにＲＧＢに対応した三種類の
回折格子を同一平面に配置するために、図５に示す三種
類の二光束レーザー干渉露光系を設置することも可能で
ある。

【００３７】図５では、三種類の二光束レーザー干渉露
光系を配置した場合の概略図が示されている。図５で
は、レーザー光源７１、７２、７３が１つで光路を分岐
している。このように複数の二光束レーザー干渉露光系
を使用して露光を行う場合、順次に露光を行っても構わ
ないし、同時に行うことも可能である。

【００３８】３つの二光束レーザー干渉露光系で感光性
材料１３２に露光を行うために、３つの二光束レーザー
干渉露光系は以下の構成を採っている。３つのレーザー
光源７１、７２、７３は、互いにインコヒーレントであ
る。レーザー光源７１、７２、７３の隣にはビームエキ
スパンダ８１、８２、８３が配置されている。さらに、
ビームエキスパンダ８１、８２、８３の隣には画素を形
成するためのフォトマスク９２、９３、９４が設けられ
ている。そして、３つの二光束レーザー干渉露光系は、
レーザー光をビームスプリッタ１０１、１０２、１０３
で２本に分割してミラー１２２、１２３、１２４、１２
５、１２６、１２７により適当な角度を設定し基板１４
上でそれぞれ所定の交差角θで交差させることになる。

【００３９】本発明の有機ＥＬ素子の製造方法では、二
光束レーザー干渉露光系の交差角が１５０度以下であ
り、かつ基板の同一平面方向から二光束レーザー干渉露
光が行われることが望ましい。なお、本発明の回折格子
のピッチとしては、有機ＥＬ素子の発光スペクトルによ
り任意に設定できるが、１００ｎｍ〜６００ｎｍ程度が
望ましい。また、回折格子のラインとスペースの比は必
ずしも１：１である必要な無い。また、回折格子は必ず
しも１次元には限定されず、２次元化しても構わない。

【００４０】本発明で用いるレーザーとしては、必要と
する波長のレーザー光が得られるものであれば、公知の
ものが適宜使用可能である。例えば、固体レーザー、気
体レーザー、半導体レーザー、色素レーザー、等であ
る。有機ＥＬ素子に含まれる回折格子の作成に使用する
場合、可視光と同程度の波長のものが好ましい。例え
ば、ＹＡＧレーザー、ＹＡＧレーザー倍波、ＹＡＧレー
ザー３倍波、色素レーザー、Ｈｅ−Ｎｅレーザー、Ａｒ
イオンレーザー、Ｋｒイオンレーザー、Ｃｕ蒸気レーザ
ー、Ｈｅ−Ｃｄレーザー、Ｎ₂レーザー等が挙げられ
る。

【００４１】本発明で用いる感光性材料としては、ポジ
型レジスト材料、ネガ型レジスト材料等から適宜選択す
ることができる。本発明において、感光性材料によって
回折格子を形成し、この回折格子を用いて基板または基
板上に形成された薄膜をエッチングする場合、エッチン
グは公知の方法から適宜選択することができる。例え
ば、ウェットエッチング、反応性ガスエッチング、イオ
ンミリング、等が挙げられる。なお、エッチング後、リ
ムーバにより感光性材料を除去した回折格子を含む基板
上に、そのまま、有機ＥＬ層を形成することもできる
し、他の薄膜を形成した後に有機ＥＬ層を形成しても構
わない。その薄膜としては、ＴｉＯ₂やＳｉＮ_Xのような
透明でかつ高屈折率材料がある。この高屈折率層の厚み
としては、１００Å〜２００００Åが望ましい。

【００４２】本発明の有機ＥＬ素子におけるＲＧＢの各
発光画素サイズやその形状、画素間隔は任意に選択する
ことができるが、回折格子の面積増加により光取り出し
効率を向上させるためには、各発光画素の面積が２ｍｍ
²／画素以下であることが望ましい。この時、回折格子
の面積は、少なくとも発光画素の面積の１０１％以上で
あることが望ましい。また、回折格子の形状は必ずしも
発光画素の形状と相似の関係である必要はないが、基板
法線方向から見て発光画素が回折格子の領域内にあるこ
とが望ましい。なお、ＲＧＢの各発光画素は同じ面積や
形状等を有している必要は無い。

【００４３】本発明に係る有機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、その例として、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／陰極からなる構造等の
構造が挙げられる。

【００４４】本発明に用いられる正孔輸送材料は特に限
定されず、正孔輸送材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、Ｎ，Ｎ’―ジフ
ェニルー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、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’−ジアミン等のトリフェニルジ
アミン類や、スターバースト型分子等が挙げられる。

【００４５】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、ビス｛２−（４−ｔ−ブチルフェニル）−１，３，
４−オキサジアゾール｝−ｍ−フェニレン等のオキサジ
アゾール誘導体、トリアゾール誘導体、キノリノール系
の金属錯体が挙げられる。

【００４６】本発明に用いられる発光材料は特に限定さ
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）等が挙げられる。

【００４７】有機ＥＬ素子の陽極は、正孔を正孔輸送層
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、銀、白金、銅等
が挙げられる。また、陰極としては、電子輸送帯又は発
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。

【００４８】本発明における有機ＥＬ素子の各層の形成
方法は特に限定されず、公知の方法から適宜選択でき
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
ルコート法等の塗布法等が挙げられる。

【００４９】

【実施例】以下、本発明の実施例について詳細に説明す
る。

【００５０】（実施例１）石英基板上に感光性材料とし
てポジ型レジスト材料ＡＺＰ−ＦＰ６５０Ｆ５（クラリ
アントジャパン社製）を４０００Åの厚さに成膜した。
二光束レーザー干渉露光系で感光性材料に露光を行っ
た。レーザー光源は、Ａｒイオンレーザーで波長は４８
８ｎｍを使用した。ビームエキスパンダ通過後の一光束
（強度は１００ｍＷ／ｃｍ²）光路上に画素形成用のフ
ォトマスクを設置した。その後、ビームスプリッタでレ
ーザー光を二光束に分岐し、さらにミラーを使用して基
板上で交差角９０°となるように露光（露光時間１５
秒）を行った。干渉露光部の露光面積は０．３０ｍｍ²
とした。

【００５１】露光後、有機アルカリ現像液ＡＺ３００Ｍ
ＩＦ（クラリアントジャパン社製）で処理すると感光し
た部分が溶解した。ＳＥＭ観察の結果、約３４５ｎｍピ
ッチの回折格子が得られた。なお、回折格子周辺の感光
材料の膜厚変化はなく、非干渉光の露光が無いことが確
認された。

【００５２】作製したレジストパターン付き石英基板を
反応性ガスエッチングによりエッチングした。エッチン
グは反応性ガスとしてＣＦ₄を使用し、進行波１００
Ｗ、陽極電流１２０ｍＡ、反射波０Ｗ、陽極電圧１．４
５ＫＷ、電圧−２５０Ｖの条件で行った。２０分間のエ
ッチングにより約１５００Åほど石英基板を掘ることが
できた。エッチング後、リムーバでレジスト材料を除去
し基板を乾燥させた。その基板上にケミカルベイパーデ
ポジション（ＣＶＤ）法を使用し、１.２μｍの厚みの
ＳｉＮ_X膜を作製した。その後、ＩＴＯをスパッタリン
グ法によってシート抵抗が２０Ω／□になるように成膜
した。

【００５３】次に、ＩＴＯ上に有機層として以下の２層
を形成した。まず正孔輸送層として、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（α−ＮＰＤ）を真空蒸
着法にて５０ｎｍ形成し、次に、発光層としてトリス
（８−キノリノール）アルミニウム（Aｌｑ）を真空蒸
着法にて７０ｎｍ形成した。次に、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形成して有機ＥＬ素子を作成し
た。発光部面積は０．２５ｍｍ²とした。

【００５４】この素子に５ｍＡ／ｃｍ²の直流電圧を印
加したところ、２７５ｃｄ／ｍ²の発光が得られた。比
較例１と比べて、発光効率が向上していることが確認さ
れた。

【００５５】（実施例２）石英基板上に感光性材料とし
てG線用ポジ型レジスト材料ＡＺＰ−ＦＰ６５０Ｆ５
（クラリアントジャパン社製）を４０００Åの厚さに成
膜した。次に、３つの二光束レーザー干渉露光系で感光
性材料に露光を行った。３つのレーザー光源は、互いに
インコヒーレントである。第一の二光束レーザー干渉露
光系は、波長４８８ｎｍ（Ａｒイオンレーザー）のレー
ザー光（強度１００ｍＷ／ｃｍ²）をビームスプリッタ
で２本に分割してこの基板上で交差角θ＝１２０°で交
差させたものであり、第二の二光束レーザー干渉露光系
は、波長４８８ｎｍ（Ａｒイオンレーザー）のレーザー
光（強度１００ｍＷ／ｃｍ²）をビームスプリッタで２
本に分割してこの基板上で交差角θ＝９０°で交差させ
たものであり、第三の二光束レーザー干渉露光系は、波
長４８８ｎｍ（Ａｒイオンレーザー）のレーザー光（強
度１００ｍＷ／ｃｍ²）をビームスプリッタで２本に分
割してこの基板上で交差角θ＝７０°で交差させたもの
である。

【００５６】３つの二光束レーザー干渉露光系には、１
光束部すなわちビームスプリッタで光束を２本に分割す
る前の光路上に、２つの画素を形成するためのマスクを
配置した。第一の二光束レーザー干渉露光系上のマクス
と第一の二光束レーザー干渉露光系上のマスクと第三の
二光束レーザー干渉露光系上のマクスにより、感光性材
料に三種類の回折格子を縦３００μｍ、横１００μｍの
サイズで交互に配置できるようにした。なお、フォトマ
スクの厚みは１００μｍであった。

【００５７】干渉露光は３つの二光束レーザー干渉露光
系で同時に行い。露光時間は１５秒とした。露光後、有
機アルカリ現像液ＡＺ３００ＭＩＦ（クラリアントジャ
パン社製）で処理すると感光した部分が溶解した。この
結果、第一の二光束レーザー干渉露光系で露光した部分
には約２８０ｎｍピッチの回折格子が得られ、第二の二
光束レーザー干渉露光系で露光した部分には約３４５ｎ
ｍピッチの回折格子が得られ、第三の二光束レーザー干
渉露光系で露光した部分には約４２５ｎｍピッチの回折
格子が得られた。三種類の回折格子の境界は２０μｍで
あったが、非干渉露光が起因する各画素周辺のレジスト
膜厚の減少は観察されなかった。

【００５８】作製したレジストパターン付き石英基板を
反応性ガスエッチングによりエッチングした。この時、
反応性ガスとしてＣＦ４を使用し、進行波１００Ｗ、陽
極電流１２０ｍＡ、反射波０Ｗ、陽極電圧１．４５Ｋ
Ｗ、電圧−２５０Ｖの条件を使用した。２０分間のエッ
チングにより約１５００Åほど石英基板を掘ることがで
きた。エッチング後、リムーバでレジスト材料を除去し
基板を乾燥させた。結果として、各回折格子は縦３００
μｍ、横１００μｍのサイズで、２０μｍの間隔で配置
することができた。

【００５９】（比較例１）実施例１で作製した有機ＥＬ
素子において、回折格子の面積０．２５ｍｍ²と発光画
素電極面積と一致させる以外はすべて同一とした。この
素子に５ｍＡ／ｃｍ²の直流電圧を印加したところ、２
５０ｃｄ／ｍ²の発光が得られた。

【００６０】（比較例２）厚さ１００μｍのフォトマス
クを感光性材料に密着させること、フォトマスクの位置
をずらして干渉露光を順次行うこと以外は実施例２と同
一とした。その結果、第一、第二、第三の二光束レーザ
ー干渉露光系で、画素の両辺近傍に、それぞれ、約１７
０μｍ、１００μｍ、４６μｍの非干渉露光部が観察さ
れた。この部分は現像により、レジスト膜厚は約１６０
０Åまで減少した。

【００６１】

【発明の効果】以上説明したとおり、本発明によれば、
高輝度かつ高精細の有機ＥＬ素子が実現できる。さら
に、本発明の製造方法によれば、基板内に三種類の回折
格子を同時に製造することができ、生産効率が著しく向
上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の回折格子を有する有機ＥＬ素子の断面
模式図である。

【図２】本発明の二光束レーザー干渉露光系の概略図で
ある。

【図３】従来の二光束レーザー干渉露光に関わる回折格
子形成の概略図である。

【図４】本発明のＲＧＢの画素を有する有機ＥＬ素子の
断面模式図である。

【図５】本発明の複数の二光束レーザー干渉露光系の概
略図である。

【符号の説明】

１０、１３ 回折格子を含む基板 １１、１２、１４ 基板 ２０、２１、２２、２３ 高屈折率層 ３０、３１、３２、３３ 陽極（ＩＴＯ） ４０、４１、４２、４３ 有機層 ５０、５１、５２、５３ 陰極 ６０、６１、６２、６３ 発光 ７０、７１、７２、７３ レーザー光源 ８０、８１、８２、８３ ビームエキスパンダ ９０、９１、９２、９３、９４ フォトマスク １００、１０１、１０２、１０３ ビームスプリッタ １１０、１１１、１１２ レーザー光束 １２０、１２１、１２２、１２３、１２４、１２５、１
２６、１２７ ミラー １３０、１３１、１３２ 感光性材料 １４０ レーザー交差角 １５０、１５１ 非干渉露光部 １６０ 干渉露光部

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 １層または複数層の有機薄膜層を陽極お
   よび陰極で挟持してなり、かつ回折格子を含む有機ＥＬ
   素子において、各発光画素に配置された該回折格子の面
   積が発光画素の面積よりも大きいことを特徴とする有機
   ＥＬ素子。
2. 【請求項２】 前記発光画素の面積が２ｍｍ²／画素以
   下であることを特徴とする請求項１記載の有機ＥＬ素
   子。
3. 【請求項３】 前記発光画素がＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ
   （青）の三種類あることを特徴とする請求項１又は２記
   載の有機ＥＬ素子。
4. 【請求項４】 前記ＲＧＢから成る発光画素に隣接した
   回折格子の周期がそれぞれ異なることを特徴とする請求
   項３記載の有機ＥＬ素子。
5. 【請求項５】 前記回折格子の周期が１００ｎｍ〜６０
   ０ｎｍであることを特徴とする請求項１から請求項４の
   いずれかに記載の有機ＥＬ素子。
6. 【請求項６】 １層または複数層の有機薄膜層を陽極お
   よび陰極で挟持してなり、かつ回折格子を含む有機ＥＬ
   素子の製造方法において、 基板内での回折格子の位置や大きさを決めるフォトマス
   クを感光性材料の表面でレーザー非干渉露光部分を形成
   しない位置に設置する工程と、 二光束レーザー干渉露光系により前記感光性材料を露光
   する工程と、 前記基板または前記基板上に形成された薄膜をエッチン
   グすることにより回折格子とする工程と、を備えること
   を特徴とする有機ＥＬ素子の製造方法。
7. 【請求項７】 前記フォトマスクが、レーザー光分岐前
   の一光束光路上に少なくとも一枚設置されていることを
   特徴とする請求項６記載の有機ＥＬ素子の製造方法。
8. 【請求項８】 前記フォトマスクが、レーザー光分岐後
   の二光束光路上の各光路にそれぞれ少なくとも一枚設置
   されていることを特徴とする請求項６記載の有機ＥＬ素
   子の製造方法。
9. 【請求項９】 前記フォトマスクを有する二光束レーザ
   ー干渉露光系を複数具備することを特徴とする請求項６
   から請求項８のいずれかに記載の有機ＥＬ素子の製造方
   法。
10. 【請求項１０】 前記複数の二光束レーザー干渉露光系
    が互いにインコヒーレントであることを特徴とする請求
    項９記載の有機ＥＬ素子の製造方法。
11. 【請求項１１】 前記二光束レーザー干渉露光系の交差
    角が１５０度以下であり、かつ基板の同一平面方向から
    二光束レーザー干渉露光を行うことを特徴とする請求項
    ６から請求項１０のいずれかに記載の有機ＥＬ素子の製
    造方法。
12. 【請求項１２】 前記複数の二光束レーザー干渉露光系
    に使用されるレーザーの波長あるいは交差角が異なるこ
    とを特徴とする請求項請求項８から請求項１１のいずれ
    かに記載の有機ＥＬ素子の製造方法。
13. 【請求項１３】 前記二光束レーザー干渉露光系が三種
    類あり、各露光を順次あるいは同時に行うことを特徴と
    する請求項９から請求項１２のいずれかに記載の有機Ｅ
    Ｌ素子の製造方法。
14. 【請求項１４】 前記二光束レーザー干渉露光系により
    感光性樹脂を露光する工程において、感光性樹脂を塗布
    した基板面側から露光を行い、かつ、もう一方の基板面
    には光吸収板を具備することを特徴とする請求項６から
    請求項１３のいずれかに記載の有機ＥＬ素子の製造方
    法。