JP2008269923A

JP2008269923A - 多色発光デバイスの製造方法

Info

Publication number: JP2008269923A
Application number: JP2007110531A
Authority: JP
Inventors: Makoto Uchiumi; 誠内海
Original assignee: Fuji Electric Holdings Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 2007-04-19
Filing date: 2007-04-19
Publication date: 2008-11-06

Abstract

【課題】精細度に問題があるメタルマスクを使わずに、色変換層を微細に選択的に形成することで色変換方式の多色発光デバイスの製造方法を提供する。
【解決手段】透明基板上にそれぞれ異なる波長域の光を透過する、２種類以上のフィルタを独立して配設してなるカラーフィルタを形成するカラーフィルタ形成工程と、
前記カラーフィルタ形成工程で形成されたカラーフィルタの上面に平坦化層を形成する平坦化層形成工程と、
前記平坦化層形成工程で形成された平坦化層の上面に、色変換層に対する親和性が低く、付着防止層として機能する層を所望のパターンで形成する付着防止層形成工程と
前記平坦化層とその上に所望のパターンで形成された付着防止層上に、ある波長の光を吸収し、吸収した波長と異なる波長を含む光を出力する色変換層を蒸着法によって形成する色変換層形成工程と
を有することを特徴とする多色発光デバイスの製造方法。
【選択図】図２

Description

本発明は、多色発光デバイスの製造方法に関する。

近年、有機ＥＬ素子は実用化に向けての研究が活発に行われている。有機ＥＬ素子は低電圧で高い電流密度が実現できるために高い発光輝度および発光効率を実現することが期待され、特に高精細なマルチカラーまたはフルカラー表示が可能な有機多色ＥＬディスプレイの実用化が期待されている。

有機ＥＬディスプレイのマルチカラー化またはフルカラー化の方法の１例として、特定波長領域の光を透過させる複数種のカラーフィルタを用いる方法（カラーフィルタ法）がある。カラーフィルタ法を適用する場合、用いられる有機ＥＬ素子は、多色発光して、光の３原色（赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ））をバランスよく含む、いわゆる「白色光」を発光することが求められる。

多色発光有機ＥＬ素子を得るために、複数の発光色素を含む発光層を用い、該複数の発光色素を同時に励起する方法、ホスト発光材料とゲスト発光材料とを含む発光層を用い、ホスト発光材料を励起および発光させると同時に、ゲスト材料へのエネルギー移動および発光をさせる方法、異なる発光色素を含む複数の発光層を用い、それぞれの層において発光色素を励起させる方法、発光色素を含む発光層と該発光層に隣接して発光性ドーパントを含むキャリア輸送層とを用い、発光層においてキャリア再結合によって生成する励起子から、一部の励起エネルギーを発光性ドーパントに移動させる方法などが検討されてきている。

しかしながら、前述の多色発光有機ＥＬ素子は、複数種の発光材料を同時に励起させるか、あるいは複数種の発光材料間のエネルギー移動のいずれかに依拠している。そのような素子において、駆動時間の経過または通電電流の変化に伴って、発光材料間の発光強度バランスが変化し、得られる色相が変化する恐れがあることが報告されてきている。

多色発光有機ＥＬ素子を得るための別法として、単色発光の有機ＥＬ素子と色変換膜とを用いる色変換法が提案されている。用いられる色変換膜は、短波長の光を吸収して、長波長への光へと変換する１つまたは複数の色変換物質を含む層である。色変換膜の形成法としては、色変換物質を樹脂中に分散させた塗布液を塗布すること、あるいは色変換物質を蒸着ないしスパッタのようなドライプロセスで堆積させることなどが検討されてきている。

しかしながら、色変換膜中の色変換物質の濃度が高くなると、吸収したエネルギーが同一分子間の移動を繰り返すうちに発光を伴わずに失活する、濃度消光と呼ばれる現象が発生する。この現象を抑制するために、色変換物質を何らかの媒体中に溶解または分散させて濃度を低下させることが行われている（特許文献１参照）。

ここで、色変換物質の濃度を低下させると、吸収すべき光の吸光度が減少し、十分な変換光強度が得られない。この問題に関して、例えば、膜厚１０μｍ程度というように色変換膜を厚くして吸光度を高め、色変換の効率を維持することが行われている。このように厚い色変換膜を用いた場合、段差部での電極パターン断線の発生、高精細化の困難さ、膜中への水分または溶媒の残留（有機ＥＬ素子と組み合わせた場合に、残留水分または溶媒により有機ＥＬ層が変質し、表示欠陥となる）などの問題点が存在する。一方、視野角依存性を減少させるという観点からは、色変換膜を薄くしたいという上述の膜厚を厚くするという考え方とは相反する要求が存在する。

そこで、厚さを増大させることなしに十分な変換光強度を維持することが可能な色変換膜を提供するために、２μｍ以下の膜厚を有するホスト-ゲスト系色変換膜を蒸着法によって形成することが検討されている（例えば特許文献２参照）。

また、厚膜色変換層のパターニング方法として、支持基板上に凹凸パターンを形成し、その凹凸パターン部に色変換材料を塗布して凹部に色変換材料を埋め込み、その後色変換層を研磨して表面を平坦化してパターニングする方法が検討されている（例えば、特許文献３参照）。

また、特許文献４には、基板上に所定のパターンを有する親液部を形成し、基板上の親液部以外の部分が撥液部とする光学素子の製造方法が提案されている。この親液部は、例えば、光学素子材料を含有する特定の表面張力を有する親水性溶媒を塗布することで形成されている。即ち、特定の表面張力を有する親水性溶媒を用いることで、溶媒が不要な部分にまで流れることなく、かつ、球状になってムラになることがないようにしている。
特開２０００−２３０１７２号公報特開２００２−７５６４３号公報特開２００６−３２０２１号公報特開２００６−１６５７９号公報特開号公報

しかし、特許文献２に於けるように蒸着法により色変換膜を形成する場合、表示面の全面に膜を形成すると3原色を分けて発光することが出来ないため、何らかの手段で特定の画素に対応した微細パターン形成が必要になる。現在の所、蒸着薄膜をパターン形成する方法としては、メタルマスクによる塗分け法がある。

しかしながら、メタルマスクによる蒸着パターン形成法は古くから実用化されているが、マスクパターンの微細化に対してはマスク材質と厚さによる限界から、１５０ｐｐｉの精細度レベルが限界であり、それ以上の高精細なパターンに対しては困難さが増し、大面積化には到底及ばず、歩留りも低下するという問題がある。

また、特許文献３に記載の方法は、蒸着法にて形成した色変換層に適用はできない。蒸着法にて形成した色変換層は水分・酸素の影響を受けるためバリア層が必要になる。

さらに、特許文献４の方法では、塗布液として水を用いているので、パターンを形成するため塗布液から水成分を除去するための高温でのベーク工程が必要であり塗布液中の光学素子材料の劣化が想定される。また残留水成分が発光素子に侵入し寿命が短くなるという影響が考えられる。

本発明の目的は、精細度に問題があるメタルマスクを使わずに、色変換層を微細に選択的に形成することで色変換方式の多色発光デバイスの製造方法を提供することにある。

即ち、本発明の多色発光デバイスの製造方法は、透明基板上にそれぞれ異なる波長域の光を透過する、２種類以上のフィルタを独立して配設してなるカラーフィルタを形成するカラーフィルタ形成工程と、
前記カラーフィルタ形成工程で形成されたカラーフィルタの上面に平坦化層を形成する平坦化層形成工程と、
前記平坦化層形成工程で形成された平坦化層の上面に、色変換層に対する親和性が低く、付着防止層として機能する層を所望のパターンで形成する付着防止層形成工程と、
前記平坦化層とその上に所望のパターンで形成された付着防止層の上に、ある波長の光を吸収し、吸収した波長と異なる波長を含む光を出力する色変換層を蒸着法によって形成する色変換層形成工程と
を有することを特徴とする。

本発明の多色発光デバイスの製造方法を用いることによって、色変換層を微細に選択的に形成でき、高精細のパネルの作製が可能となる。

以下に、図１、２を参照しつつ本発明の多色発光デバイスの製造方法に付き説明する。

本発明の多色発光デバイスの製造方法により製造される多色発光デバイスは、例えば、図１に示すように、基板１０上にカラーフィルタ３０が設けられている。本発明の多色発光デバイスの製造方法で用いる基板１０は、光透過性に富み、且つ、ブラックマスク、カラーフィルタ層、色変換層等、陽極、発光層の形成に用いられる条件（溶媒、温度等）に耐えるものであるべきであり、さらに寸法安定性に優れていることが好ましい。また、多色発光デバイスへ性能低下を引き起こさないものであれば良く、例としては、ガラス、各種プラスチック、各種フィルム等が挙げられる。

本発明において用いられるカラーフィルタ３０は、液晶ディスプレイ等、フラットパネルディスプレイに用いられるカラーフィルタであれば良く、近年はフォトレジストに顔料を分散させた、顔料分散型カラーフィルタが良く用いられる。

フラットパネルディスプレイ用のカラーフィルタ３０は、４００ｎｍ〜５５０ｎｍの波長を透過する青色カラーフィルタ３０Ｂ、５００ｎｍ〜６００ｎｍの波長を透過する緑色カラーフィルタ３０Ｇ、６００ｎｍ以上の波長を透過する赤色カラーフィルタ３０Ｒのそれぞれを配列したものが一般的である。

また、主にコントラストの向上を目的として、各カラーフィルタからなる画素間に、可視域を透過しない、ブラックマトリクス４０を配設することが一般的に行われている。

カラーフィルタ３０をその上に設けた基板１０は平坦化層５で覆われている。平坦化層５は、カラーフィルタを保護する目的、および、膜面の平滑化を目的に配設されるものであり、光透過性に富み、且つ、カラーフィルタを劣化させることなく配設できる材料およびプロセスを選択する必要がある。

平坦化層５は上部に形成される色変換層２０と密着性を高めるため、平坦化層の表面にＣＨ基、ＣＨ_ｘ基、ＣＯ基が多く形成される材料であることが望ましい。詳細なメカニズムは現在解析中であるが、これらの基を多く持つことで、色変換層材料とのクーロン力による結合のポテンシャルが低まり、親和性が高くなるためであると考えられる。

適用可能な材料としては、光硬化性または光熱併用型硬化性樹脂を、光および／または熱処理して、ラジカル種やイオン種を発生させて重合または架橋させ、不溶不融化させたものが一般的である。また、該光硬化性または光熱併用型硬化性樹脂は、パターニングを行うために硬化をする前は有機溶媒またはアルカリ溶液に可溶性であることが望ましい。

具体的に光硬化性または光熱併用型硬化性樹脂とは、（１）アクリロイル基やメタクリロイル基を複数有するアクリル系多官能モノマーおよびオリゴマーと、光または熱重合開始剤からなる組成物膜を光または熱処理して、光ラジカルや熱ラジカルを発生させて重合させたもの、（２）ポリビニル桂皮酸エステルと増感剤からなる組成物を光または熱処理により二量化させて架橋したもの、（３）鎖状または環状オレフィンとビスアジドからなる組成物膜を光または熱処理によりナイトレンを発生させ、オレフィンと架橋させたもの、（４）エポキシ基を有するモノマーと光酸発生剤からなる組成物膜を光または熱処理により、酸（カチオン）を発生させて重合させたものなどが挙げられる。特に（１）の光硬化性又は光熱併用型硬化性樹脂が高精細でパターニングが可能であり、耐溶剤性、耐熱性等の信頼性の面でも好ましい。

その他、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエーテルサルホン、ポリビニルブチラール、ポリフェニレンエーテル、ポリアミド、ポリエーテルイミド、ノルボルネン系樹脂、メタクリル樹脂、イソブチレン無水マレイン酸共重合樹脂、環状オレフィン系等の熱可塑性樹脂や、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、ビニルエステル樹脂、イミド系樹脂、ウレタン系樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂等の熱硬化性樹脂、あるいはポリスチレン、ポリアクリロニトリル、ポリカーボネート等と３官能性、あるいは４官能性のアルコキシシランを含むポリマーハイブリッド等も利用することができる。

平坦化層５の上には、色変換層のパターニングのために付着防止層６が所定のパターンで配設されている。付着防止層６が設けられていない部分の平坦化層５の上には色変換層２０が設けられている。

付着防止層６は色変換層２０のパターニングのため配設されるものであり、光透過性に富み、且つ、平坦化層５を劣化させることなく配設できる材料およびプロセスを選択する必要がある。付着防止層の膜厚は、フォトリソグラフが可能な膜厚に設定し、好ましくは０．３〜１０ｕｍ、色変換層の形成部と非形成部との膜厚差を小さくするため、より好ましくは０．３〜３ｕｍが良い。

適用可能な材料としては、光硬化性または光熱併用型硬化性樹脂を、光および／または熱処理して、ラジカル種やイオン種を発生させて重合または架橋させ、不溶不融化させたものが一般的である。また、該光硬化性または光熱併用型硬化性樹脂は、パターニングを行うために硬化をする前は有機溶媒またはアルカリ溶液に可溶性であることが望ましい。ここで用いられる光硬化性または光熱併用型硬化性樹脂としては、平坦化層の項で説明した（１）〜（４）の樹脂を挙げることができる。その他、フェノール樹脂、フッ素樹脂、フッ素シランカップリング材料、フッ素イソシアネートシラン材料等も利用することができる。

付着防止層６は、色変換層との密着を低下させるため、側鎖または主鎖にＯＨ基またはＦを有していることが望ましい。平坦化層５表面ではＣＨ基、ＣＨ_ｘ基、ＣＯ基が多く形成され密着力が高まるのに対し、ＯＨ基、Ｆを有することで色変換層材料とのクーロン力による結合のポテンシャルが高くなり、親和性が低くなるためであると考えられる。

上記の推論を確認するため、付着防止層表面のＯＨ基およびＣＨ基の検出比をラマン分光法で調べたところ、ＯＨ結合を示すピーク強度が、ＣＨ結合をしめすピーク強度の０．５以上を示す場合に、容易に色変換材料を剥離することが可能であった。また、Ｆの場合、ＥＳＣＡによる組成比の分析により、Ｃの検出量に対し、０．２％以上の検出比の場合に、容易に色変換材料を剥離することが可能であった。

色変換層２０は、１種または複数種の色変換色素から形成される層であり、好ましくは１μｍ以下、より好ましくは２００ｎｍ〜１μｍの膜厚を有する。また、付着防止層上に残留する色変換層の厚さは、青および緑色成分の波長の吸収を抑制し、十分な透過を得るため、５０ｎｍ以下であることが望ましい。色変換層２０は、ドライプロセス、好ましくは蒸着法（抵抗加熱および電子ビーム加熱を含む）によって形成される。複数種の色変換色素を用いて色変換層２０を形成する場合、複数種の色変換色素を所定の比率で混合した予備混合物をあらかじめ作製し、その予備混合物を用いて共蒸着を行ってもよい。あるいはまた、複数種の色変換色素を別個の加熱部位に配置し、それぞれの色変換色素を別個に加熱して共蒸着を行ってもよい。特に複数種の色変換色素の間に特性（蒸着速度、蒸気圧など）の大きな差が存在する場合、後者の方法が有効である。

色変換色素とは、光源から発せられる近紫外領域ないし可視領域の光を吸収して波長分布変換を行い、異なる波長の可視光を放射するものである。特に青色ないし青緑色領域の光を吸収することが好ましい。色変換層の発光波長としては、緑色変換層の場合：５００〜５５０ｎｍ、赤色変換層の場合：６００〜７００ｎｍの範囲が望ましい。

色変換層を形成するための色変換色素としては、Ａｌｑ３などのアルミキレート系色素；３−（２−ベンゾチアゾリル）−７−ジエチルアミノクマリン（クマリン６）、３−（２−ベンゾイミダゾリル）−７−ジエチルアミノクマリン（クマリン７）、クマリン１３５などのクマリン系色素；ソルベントイエロー４３、ソルベントイエロー４４のようなナフタルイミド系色素；４−ジシアノメチレン−２−メチル−６−（ｐ−ジメチルアミノスチリル）−４Ｈ−ピラン（ＤＣＭ−１、（Ｉ））、ＤＣＭ−２（II）、およびＤＣＪＴＢ（III）などのシアニン色素；ローダミンＢ、ローダミン６Ｇなどのキサンテン系色素；ピリジン１などのピリジン系色素；４，４−ジフルオロ−１，３，５，７−テトラフェニル−４−ボラ−３ａ，４ａ−ジアザ−ｓ−インダセン（IV）、ルモゲンＦレッド、ナイルレッド（Ｖ）などを用いることができる。また、公知である各種ＥＬの発光層に用いられているホストーゲスト材料を使用してもよい。付着防止層６で剥離容易な色変換材料は上記に示すように、その終端がＣＨ_３基を多く含む。

その上に付着防止層６と色変換層２０が形成された平坦化層５を覆うように、バリア層４が設けられている。即ち、色変換層２０を形成する色変換色素は有機物のため、水分・酸素に弱い。そのため水分・酸素から色変換色素を保護する必要がある。このバリア層４は水分・酸素から色変換色素を保護するために設けられている。

バリア層４を構成する材料としては、電気絶縁性を有し、ガスおよび有機溶剤に対するバリア性を有し可視域における透明性が高く（４００〜７００ｎｍの範囲で透過率５０％以上），該バリア層上に、陽極の成膜に耐えうる硬度として、好ましくは２Ｈ以上の膜硬度を有する材料を用いることができる。例えば、ＳｉＯ_ｘ、ＳｉＮ_ｘ、ＳｉＮ_ｘＯ_ｙ、ＡｌＯ_ｘ、ＴｉＯ_ｘ、ＴａＯ_ｘ、ＺｎＯ_ｘ等の無機酸化物、無機窒化物等が使用できる。上述のバリア層は単層でも、或いは複数の層が積層されたものでもよい。

バリア層４の上には透明電極２、有機ＥＬ層３、陰極１がこの順に積層されている。
透明電極は、ＩＴＯ、酸化スズ、酸化インジウム、ＩＺＯ、酸化亜鉛、亜鉛−アルミニウム酸化物、亜鉛−ガリウム酸化物、またはこれらの酸化物に対してＦ、Ｓｂなどのドーパントを添加した導電性透明金属酸化物を用いて形成することができる。

有機ＥＬ層３は、少なくとも有機発光層を含み、必要に応じて正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層および／または電子注入層を介在させた構造を有する。具体的には、有機ＥＬ素子は下記のような層構造からなるものが採用される（陽極および陰極は、反射電極または透明電極のいずれかである）。

（１）陽極／有機発光層／陰極
（２）陽極／正孔注入層／有機発光層／陰極
（３）陽極／有機発光層／電子注入層／陰極
（４）陽極／正孔注入層／有機発光層／電子注入層／陰極
（５）陽極／正孔輸送層／有機発光層／電子注入層／陰極
（６）陽極／正孔注入層／正孔輸送層／有機発光層／電子注入層／陰極
（７）陽極／正孔注入層／正孔輸送層／有機発光層／電子輸送層／電子注入層／陰極

有機ＥＬ層を構成する各層の材料としては、公知のものが使用される。また、有機ＥＬ層を構成する各層は、蒸着法などの当該技術において知られている任意の方法を用いて形成することができる。たとえば、青色から青緑色の発光を得るための有機発光層の材料としては、たとえばベンゾチアゾール系、ベンゾイミダゾール系、ベンゾオキサゾール系などの蛍光増白剤、金属キレート化オキソニウム化合物、スチリルベンゼン系化合物、芳香族ジメチリディン系化合物などの材料が好ましく使用される。また、必要に応じて白色発光でも良い。その場合は公知の赤ドーパントが使用される。また、緑色変換層の場合は青赤のＥＬスペクトルが望ましい。

次に、図２を用いて、多色発光デバイスの製造方法を更に説明する。
図２（１）は、基板１０上に設けられたカラーフィルタ３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂ、これらの間に設けられたブラックマトリクス４０を覆うように平坦化層５を形成した状態を示す図である。平坦化層５はカラーフィルタ３０保護の目的と共に平滑化の目的も併せ持つため、一般的には塗布法で形成される。

図２（２）は（１）で形成された平坦化層５の上に、色変換層のパターニングのために付着防止層６を所定のパターンで配設した状態を示す図である。付着防止層は例えばスピンコート法などの塗布法により平坦化層全面に塗布して、プリベークを行った後高圧水銀ランプを照射してフォトマスクのパターン転写を行い、所定のパターンを形成する。

図２（３）は平坦化層５の付着防止層５が形成されていない部分に色変換層２０を形成した状態を示す図である。図２（３）では色変換層は赤色変換層２０Ｒであり、赤色カラーフィルタ３０Ｒが設けられた位置に設けられている。

光源として青色ないし青緑色領域の光を発光する有機ＥＬ層を用いる場合、有機ＥＬ層からの光を単なる赤色フィルタに通して赤色領域の光を得ようとすると、元々赤色領域の波長の光が少ないために極めて暗い出力光になってしまうからである。赤色変換層によって青色ないし青緑色領域の光を赤色光へと波長分布変換することにより、十分な強度を有する赤色領域の光の出力が可能となる。

色変換層はメタルマスクを使用せず全面製膜するか、単純な開口部を持つメタルマスクを用いて蒸着により形成される。

色変換層を蒸着する基板には、基板の支持部を介して超音波振動子が接続されていることが望ましい。色変換層の蒸着プロセス中に、一定周期ごとに基板を振動させることにより、付着防止層上に堆積した色変換材料を剥離させることが可能となる。
用いる超音波振動子は、一般に市販されているものを用いることができ、その振動数は、２０〜２５０００ｋＨｚとなるが、基板の支持部からの脱離を防止する為、９００〜２５００ＫＨｚの振動数を用いることが望ましい。

または、色変換層を形成した後にＡｒ、Ｈｅ、Ｎ２、ＣＯ_２ガスを、基板に吹き付けることによって、付着防止層上に堆積した膜を除去することができる。吹き付けるガスの圧力は、０．１〜１５ＭＰａとすることができるが、付着防止層上に堆積した膜のみを除去するため０．１〜５ＭＰａの圧力とすることが望ましい。

または、色変換層を形成した後に粘着性のテープまたはローラーを基板上を通過させることによって、付着防止層上に堆積した膜を除去することができる。粘着性テープまたはローラーの粘着力は、０．０１〜１Ｎ／ｃｍの物が望ましく、付着防止層上に堆積した膜のみを除去するため０．０１〜０．５Ｎ／ｃｍの粘着力とすることがより望ましい。粘着材の材質に特に制限はなく、パターン上に粘着材の残りが無いことが望ましい。アクリル系等の材料を用いることができる。

図２（４）は、平坦化層５の上に形成された付着防止層６と色変換層２０を覆うようにバリア層４が形成されている状態を示す図である。
色変換色素は有機物のため、水分・酸素に弱い。そのため水分・酸素から色変換色素を保護する必要があり、図２（４）に示すようにバリア層４が設けられている。該バリア層の形成方法としては特に制約はなく、スパッタ法、ＣＶＤ法、真空蒸着法等の手法により形成できる。

このバリア層４の上に透明電極２が形成されるが、この透明電極は、蒸着法、スパッタ法または化学気相堆積（ＣＶＤ）法を用いて形成され、好ましくはスパッタ法を用いて形成される。

＜実施例１＞
「カラーフィルタ」
２００ｍｍ×２００ｍｍ×０．７ｍｍ厚の１７３７ガラス（コーニング社製）上に、ブラックマトリクス（ＣＫ−７００１：富士フィルムエレクトロニクスマテリアルズ製）、赤色カラーフィルタ（ＣＲ−７００１：富士フィルムエレクトロニクスマテリアルズ製）、緑色カラーフィルタ（ＣＧ−７００１：富士フィルムエレクトロニクスマテリアルズ製）、青色カラーフィルタ（ＣＢ−７００１：富士フィルムエレクトロニクスマテリアルズ製）を用い、フォトリソグラフ法にてカラーフィルタを形成した。各層の膜厚はそれぞれ１μｍであった。

カラーフィルタ層はいずれも、スピンコートにより所定の膜厚に塗布した後に、９０℃で１２０秒間プリベークを行った後、高圧水銀ランプを光源とする露光機を用いて４０５ｎｍで２５０ｍＪ／ｃｍ^２の光線をあてフォトマスクのパターン転写を行い、ＫＯＨを主成分とする現像液をもちいて現像を行った。この後、２２０℃のホットプレートで６００秒間ポストベークを行った。

作製したカラーフィルタのサブピクセル寸法は１６８μｍ×５６μｍ（精細度１５０ｐｐｉ）であり、サブピクセル間のギャップが縦方向１０μｍ、横方向１０μｍ、開口部寸法は１５８μｍ×４６μｍである。前記サブピクセル３個（赤・青・緑）で１画素であり、縦方向に５０画素、横方向に５０画素が配列され、１つのパネルが形成されている。このパネルがガラス面内に５×５配置されている。

「平坦化層」
ＪＳＲ製ＮＮ８１０Ｌを用い、カラーフィルタ上面へ平坦化層を形成した。平坦化層の膜厚は２μｍとした。なお、パネル端部で外部駆動回路と接合するための結合部は、平坦化層があると接合強度が落ちてしまうためパネル端部の結合部が露出するようにパターニングを実施した。

即ち、スピンコートにより所定の膜厚に塗布した後に、１００℃で１２０秒間プリベークを行った後、高圧水銀ランプを光源とする露光機を用いて４０５ｎｍで４５０ｍＪ／ｃｍ^２の光線をあてフォトマスクのパターン転写を行い、ＴＭＡＨを主成分とする現像液をもちいて現像を行った。この後、２２０℃のホットプレートで９００秒間ポストベークを行って、充分な硬化を行った。

「付着防止層」
ＪＳＲ製ＮＮ８１０Ｌを用い、平坦化層上にパターン幅が１２０μｍであり、パターンピッチが１６８μｍのパターンを形成した。付着防止層の膜厚は１μｍとした。付着防止層は、青色および緑色のピクセル位置上部に形成した。

即ち、スピンコートにより所定の膜厚に塗布した後に、１００℃で１２０秒間プリベークを行った後、高圧水銀ランプを光源とする露光機を用いて４０５ｎｍで４５０ｍＪ／ｃｍ^２の光線をあてフォトマスクのパターン転写を行い、ＴＭＡＨを主成分とする現像液をもちいて現像を行った。この後、ポストベークを１５０℃で９００秒間行い、ポストベーク温度を低く設定することにより、硬化を不完全な状態とした。

１５０℃でのベークにより、膜中の残留溶媒が少なく、樹脂側鎖にＯＨ基が高い割合で残留している状態とした。付着防止層と平坦化層の表面をラマン分光法により測定を行い、ＣＨ基、ＯＨ基の検出比の比較を行ったところ、ポストベーク条件の相違に伴い、平坦化層表面ではＯＨ結合のＣＨ結合に対する検出比はほぼ０または０．１未満であったが、付着防止層表面ではおよそ０．８であった。

「色変換層」
抵抗加熱蒸着装置で、Ａｌｑ３およびＤＣＭ−２からなる色変換層を作製した。Ａｌｑ３およびＤＣＭ−２を蒸着装置内の別個の坩堝にて加熱する共蒸着によって、膜厚３００ｎｍの色変換膜を作製した。この際に、Ａｌｑ３の蒸着速度を０．３ｎｍ／ｓ、ＤＣＭ−２の蒸着速度を０．００５ｎｍ／ｓとなるように、それぞれの坩堝の加熱温度を制御した。本実施例の色変換層は、色変換層の総構成分子数を基準として２モル％のＤＣＭ−２を含んだ（Ａｌｑ３：ＤＣＭ−２のモル比が４９：１である）。平坦化層上には色変換層が均一に形成された。

「バリア層」
真空を破ることなく、プラズマＣＶＤ装置にて、原料ガスとしてモノシラン（ＳｉＨ_４）、アンモニア（ＮＨ_３）及び窒素（Ｎ_２）を用いるプラズマＣＶＤ法を用いて、膜厚１μｍの窒化シリコン（ＳｉＮ）を堆積させバリア層を形成した。ここで、ＳｉＮを堆積する際に基板温度は１００℃以下にて行った。
バリア層形成後の膜厚測定から、付着防止層の無い部分（平坦化層上）の膜厚は３００ｎｍであった。一方、付着防止層上の色変換層の膜厚は約５０ｎｍであり、色変換層として機能できる厚さではなかった。従って、付着防止層を用いて形成したパターン形状に沿って色変換層が形成された。

「有機ＥＬ層」
上記のようにして製造したフィルタ部の上に、陽極／有機発光素子層（正孔輸送層／有機発光層／電子注入輸送層の３層）／陰極を順次形成して、多色発光デバイスを得た。

即ち、まず、フィルタ部の最外層をなすバリア層の上面にスパッタ法にて透明電極（ＩＺＯ）を全面成膜した。ＩＺＯ上にレジスト剤「ＴＦＲ−１２５０」（商品名、東京応化工業製）を塗布した後、フォトリソグラフィー法にてパターニングを行い、それぞれの色の発光部（赤色，緑色、および青色）に位置する、幅０．４８ｍｍ、ピッチ０．１６８ｍｍ、膜厚２００ｎｍのストライプパターンからなる第１電極（陽極）を得た。

次いで、前記陽極を形成した基板を抵抗加熱蒸着装置内に装着し、正孔輸送層、有機発光層、電子注入輸送層を、真空を破らずに順次成膜した。成膜に際して真空槽内圧は１×１０^−４Ｐａまで減圧した。正孔輸送層は４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（α−ＮＰＤ）を５０ｎｍ積層した。発光層はアルミニウムキレート（Ａｌｑ３）：ＤＣＪＴＢ（０．５％）を３０ｎｍ積層した。電子注入輸送層はアルミニウムキレート（Ａｌｑ３）を２０ｎｍ積層した。

この後、真空を破ることなしに、第１電極（ＩＺＯ）のラインと直交する幅１３０μｍ、ピッチ１６８μｍギャップのストライプパターンが得られるマスクを用いて、厚さ２００ｎｍのＭｇ／Ａｇ（１０：１の重量比率）層を堆積させ、第２電極（陰極）を形成した。

こうして得られた有機発光素子をグロープボックス内乾燥窒素雰囲気（酸素および水分濃度ともに１０ｐｐｍ以下）下において、封止ガラス（図示せず）とＵＶ硬化接着剤を用いて封止した。得られた多色発光デバイスの付着防止層の上の色変換層の膜厚と、平坦化層上に形成された色変換層の膜厚を表１に示す。

＜実施例２＞
付着防止層の形成方法を以下のように変更した以外は実施例１と同様にして多色発光デバイスを作製した。

「付着防止層」
ＪＳＲ製ＪＥＭ７００Ｒ２を用い、平坦化層上にパターン幅が１２０μｍであり、パターンピッチが１６８μｍのパターンを形成した。付着防止層の膜厚は１μｍとした。
スピンコートにより所定の膜厚に塗布した後に、１１０℃で１２０秒間プリベークを行った後、高圧水銀ランプを光源とする露光機を用いて４０５ｎｍで４０ｍＪ／ｃｍ^２の光線をあてフォトマスクのパターン転写を行い、ＴＭＡＨを主成分とする現像液をもちいて現像を行った。この後、ポストベークを１８０℃で９００秒間行い、硬化を不完全な状態であるが、付着防止層中の残留溶媒が少ない状態とした。

付着防止層と平坦化層の表面をラマン分光法により測定を行い、ＣＨ基、ＯＨ基の検出比の比較を行った。付着防止層表面ではＯＨ結合のＣＨ結合に対する検出比はおよそ１．２であった。

バリア層形成後の膜厚測定から、付着防止層の無い部分（平坦化層上）には色変換層が均一に形成されており、その膜厚は３００ｎｍであった。一方、付着防止層上の色変換層の膜厚は約４０ｎｍであり、色変換層として機能できる厚さではなかった。従って、付着防止層を用いて形成したパターン形状に沿って色変換層が形成された。

＜実施例３＞
付着防止層の形成方法を以下のように変更した以外は実施例１と同様にして多色発光デバイスを作製した。

「付着防止層」
主鎖にＦをもつ感光性ポリシラザンを用い、平坦化層上にパターン幅が１２０μｍであり、パターンピッチが１６８μｍのパターンを形成した。付着防止層の膜厚は１μｍとした。
スピンコートにより所定の膜厚に塗布した後に、９０℃で１２０秒間プリベークを行った後、高圧水銀ランプを光源とする露光機を用いて４０５ｎｍで４０ｍＪ／ｃｍ^２の光線をあてフォトマスクのパターン転写を行い、ＴＭＡＨを主成分とする現像液をもちいて現像を行った。この後、ポストベークを１２０℃で６００秒間行い、硬化を行った。

付着防止層表面をＥＳＣＡにより組成比の分析を行った。Ｃの検出量に対し、Ｆの検出比は約５％であった。
バリア層形成後の膜厚測定から、付着防止層の無い部分（平坦化層上）には色変換層が均一に形成されており、その膜厚は３００ｎｍであった。一方、付着防止層上の色変換層の膜厚は約２０ｎｍであり、色変換層として機能できる厚さではなかった。従って、付着防止層を用いて形成したパターン形状に沿って色変換層が形成された。

＜実施例４＞
色変換層の形成方法を以下のように変更した以外は実施例１と同様にして多色発光デバイスを作製した。

「色変換層」
抵抗加熱蒸着装置で、基板の支持冶具に超音波振動子(本多電子製、ＨＭ２４１２)を取り付けた状態で、Ａｌｑ３およびＤＣＭ−２からなる色変換層を作製した。Ａｌｑ３およびＤＣＭ−２を蒸着装置内の別個の坩堝にて加熱する共蒸着によって、膜厚３００ｎｍの色変換膜を作製した。この際に、Ａｌｑ３の蒸着速度を０．３ｎｍ／ｓ、ＤＣＭ−２の蒸着速度を０．００５ｎｍ／ｓとなるように、それぞれの坩堝の加熱温度を制御した。本実施例の色変換層は、色変換層の総構成分子数を基準として２モル％のＤＣＭ−２を含んだ（Ａｌｑ３：ＤＣＭ−２のモル比が４９：１である）。
超音波振動子は、蒸着開始時と、蒸着中に１００秒毎に１０秒間振動させた。蒸着中の振動回数は１１回であった。

バリア層形成後の膜厚測定から、付着防止層の無い部分（平坦化層上）には色変換層が均一に形成されており、その膜厚は３００ｎｍであった。一方、付着防止層上の色変換層の膜厚は約５ｎｍであり、色変換層として機能できる厚さではなかった。従って、付着防止層を用いて形成したパターン形状に沿って色変換層が形成された。

＜実施例５＞
色変換層の形成方法を以下のように変更した以外は実施例１と同様にして多色発光デバイスを作製した。

「色変換層」
抵抗加熱蒸着装置に連結されたグローブボックスに、Ｎ_２ガンを準備した。Ｎ_２の供給圧を０．２ＭＰａとし、色変換層が形成された基板の支持冶具に固定した。Ｎ_２ガンを手でパターンの形成方向に沿って上下方向に揺動し、付着防止層上に形成された色変換層を除去した。
バリア層形成後の膜厚測定から、付着防止層上の色変換層はほぼ除去されており、付着防止層の無い部分（平坦化層上）には色変換層が均一に形成されており、その膜厚は３００ｎｍであった。従って、付着防止層を用いて形成したパターン形状に沿って色変換層が形成された。

＜実施例６＞
色変換層の形成方法を以下のように変更した以外は実施例１と同様にして多色発光デバイスを作製した。

「色変換層」
抵抗加熱蒸着装置に連結されたグローブボックスに、粘着テープ（住友スリーエム社製Ｎｏ．５０８０）を準備した。色変換層が形成された基板の支持冶具に固定し、粘着テープを基板上に置いた。この後、ガラス基板を粘着テープ上に置き、重量２ｋｇのローラーをガラス基板上を１往復移動させた後、ガラス基板と粘着テープを除去した。
バリア層形成後の膜厚測定から、付着防止層上の色変換層はほぼ除去されており、付着防止層の無い部分（平坦化層上）には色変換層が均一に形成されており、その膜厚は３００ｎｍであった。従って、付着防止層を用いて形成したパターン形状に沿って色変換層が形成された。

＜比較例１＞
付着防止層を形成しなかった以外は実施例１と同様にして多色発光デバイスを作製した。バリア層形成後の膜厚測定から、色変換層の膜厚は３００ｎｍであった。

＜比較例２＞
付着防止層を形成せず、メタルマスクを用いて色変換層の形成を行った以外は実施例１と同様にして多色発光デバイスを作製した。
即ち、外形が２１０ｍｍ×２１０ｍｍ、材質がインバー材、開口部寸法が１５８×４６μｍのメタルマスクの赤領域に開口部を持つメタルマスクを作製した。
メタルマスクの加工精度は、長寸法（位置合わせマーカー間）が１５μｍ、短寸法が２μｍであった。

まず、抵抗加熱蒸着装置で、メタルマスクとガラス基板の位置合わせを行い、画像認識装置上での位置合わせ精度を±１μｍとした。この後、Ａｌｑ３およびＤＣＭ−２を蒸着装置内の別個の坩堝にて加熱する共蒸着によって、膜厚３００ｎｍの色変換膜を作製した。この際に、Ａｌｑ３の蒸着速度を０．３ｎｍ／ｓ、ＤＣＭ−２の蒸着速度を０．００５ｎｍ／ｓとなるように、それぞれの坩堝の加熱温度を制御した。本実施例の色変換層は、色変換層の総構成分子数を基準として２モル％のＤＣＭ−２を含んでいる（Ａｌｑ３：ＤＣＭ−２のモル比が４９：１である）。

バリア層形成後の膜厚測定から、赤領域における色変換層の膜厚は３００ｎｍ、青、緑領域における色変換層の膜厚は０ｎｍであった。
しかし、赤領域の位置合わせ精度が低く、赤領域上に色変換層が積層されている割合は、付着防止層を用いた場合の７０〜８０％となった。
このパネルの赤色変換効率は、付着防止層を用いた場合の７０〜８０％となった。

以上のように、平坦化膜上に付着防止層を形成することにより、色変換材料の平坦化層への付着率を低下させることが可能となり、メタルマスクを用いた場合には実現の難しかった精細度１５０ｐｐｉのパネルを作製することができた。
特に、色変換層の蒸着時に超音波振動を与えること、不活性ガスを吹き付ける、粘着テープで除去するにより、更に、平坦化層への色変換材料の付着を低下させることができる。

本発明によれば、色変換層を微細に選択的に形成でき、高精細のパネルの作製が可能となる。

本発明の多色発光デバイスの製造方法により製造される多色発光デバイスの１実施態様を示す図である。多色発光デバイスの製造プロセスフロー図である。

符号の説明

１第２電極（陰極）２第１電極（透明電極）
３有機発光体４バリア層
５平坦化層６付着防止層
１０透明な支持基板２０Ｒ赤色変換層
３０Ｒ赤色カラーフィルタ３０Ｇ緑色カラーフィルタ
３０Ｂ青色カラーフィルタ４０ブラックマトリクス

Claims

透明基板上にそれぞれ異なる波長域の光を透過する、２種類以上のフィルタを独立して配設してなるカラーフィルタを形成するカラーフィルタ形成工程と、
前記カラーフィルタ形成工程で形成されたカラーフィルタの上面に平坦化層を形成する平坦化層形成工程と、
前記平坦化層形成工程で形成された平坦化層の上面に、色変換層に対する親和性が低く、付着防止層として機能する層を所望のパターンで形成する付着防止層形成工程と、
前記平坦化層とその上に所望のパターンで形成された付着防止層の上に、ある波長の光を吸収し、吸収した波長と異なる波長を含む光を出力する色変換層を蒸着法によって形成する色変換層形成工程と
を有することを特徴とする多色発光デバイスの製造方法。
前記付着防止層が、主鎖および／または側鎖にＯＨ基を有する高分子材料からなることを特徴とする請求項１記載の多色発光デバイスの製造方法。
前記付着防止層が、主鎖および／または側鎖にＦを有する高分子材料からなることを特徴とする請求項１記載の多色発光デバイスの製造方法。
前記色変換層形成工程が、連続的に、または、断続的に透明基板を振動させることにより付着防止層上に堆積した色変換層を除去する工程を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の多色発光デバイスの製造方法。
前記色変換層形成工程が、不活性ガスを吹き付けることによって、付着防止層上に堆積した色変換層を除去する工程を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の多色発光デバイスの製造方法。
前記色変換層形成工程が、粘着テープまたは粘着性のローラーを用いて、付着防止層上に堆積した色変換層を除去する工程を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の多色発光デバイスの製造方法。