JP3302262B2 - 有機エレクトロ・ルミネッセンス表示装置及びその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は表示装置あるいは光
源として利用される有機エレクトロ・ルミネッセンス
（以下ＥＬという）表示装置及びその製造方法に係り、
特に素子分離が容易でかつフォトリソグラフィー工程を
使用可能とするものに関する。

【０００２】

【従来の技術】薄型のフラットパネルディスプレイとし
て、現在液晶ディスプレイが使用されているが、有機Ｅ
Ｌ素子を用いた表示デバイスは下記のような優位性を有
する。

【０００３】（１）自発光であるために視野角が広い。 （２）約２〜３ｍｍの薄さのディスプレイが容易に製作
できる。 （３）偏光板を使用しないので、発光色が自然である。

【０００４】（４）明暗のダイナミックレンジが広いた
め、より生々しい表示が可能である。 （５）広い温度範囲で動作可能である。

【０００５】（６）応答速度が液晶より約３桁以上速い
ため容易に動画表示が可能である。しかしながら有機Ｅ
Ｌ素子を構成する有機層や、有機層に電子を注入するた
めに陰極として通常使用される仕事関数が小さい金属を
含有する電極が水分や酸素により容易に劣化し易いこ
と、有機層が溶媒に溶け易いこと、また熱に弱いこと等
の製造上の難題があった。

【０００６】換言すると、現在液晶で実現されているよ
うなディスプレイと同等なクラスの有機ＥＬディスプレ
イを製造しようとした場合に、素子を小型分離化するた
めに、成熟した半導体製造技術や液晶ディスプレイ製造
技術がそのままでは適用できないという難しさがあっ
た。

【０００７】そこで提案されたのが、分離させたい表示
ライン電極の間に有機ＥＬ膜を構成する膜の膜厚よりも
高い壁を形成し、基板平面に対し斜め方向より有機ＥＬ
素子の材料を真空蒸着することで、この高い壁の影にな
る部分には有機ＥＬ素子の材料が成膜されないことを利
用する方法であった（特開平５−２７５１７２号公報、
米国特許第５２７６３８０号明細書、特開平５−２５８
８５９号公報、米国特許第５２９４８６９号明細書等参
照）。

【０００８】この方法は、蒸着源から基板へ飛散する原
子、分子の方向が揃っていることが非常に重要になる。
すなわち、図８に示すように、蒸着法による場合には、
蒸着させたい材料をセットした蒸着源１０１を中心に同
心球上に材料が蒸発し、基板に付着する。この際に基板
の位置によって材料の入射角が異なるとともに、蒸着源
からの距離によって膜厚にばらつきが発生する。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで上記の如き従
来の方法では、安定して表示ラインを分離することが難
しく、また、基板面内で均一に膜を形成することも容易
ではない。小型のディスプレイを製造することは可能で
はあるものの、例えば１０インチクラス以上の中型や大
型の基板に対して適用するためには、基板を蒸着源から
十分に距離を離さなければならなくなり、装置の大きさ
が実用的なものではなくなる。

【００１０】仮りにそうした大型成膜装置が製造できた
としても、基板に到達しない有機ＥＬ材料の量すなわち
無駄になる有機ＥＬ材料が非常に多くなり、コスト高の
大きな要因となる。

【００１１】基板に均一に薄膜を蒸着するためには、一
般に基板を回転させる方法や複数の蒸着源を用いる方法
が考えられ、また実際に半導体デバイス製造工程や液晶
ディスプレイ製造工程では取り入れられているが、この
ような手法を使用したとき壁を用いる方法では素子分離
ができなくなる。

【００１２】更に従来の方法では、連続して保護層を等
方向に成膜しない限り、必ず有機ＥＬ膜や仕事関数の小
さい金属電極が露出するために、やはり水分や酸素など
の影響を完全に取り除くことは困難であり、また有機Ｅ
Ｌ膜の成膜後に有機溶媒や水を使用する工程を有するフ
ォトリソグラフィー工程を行うことも無理なことが明白
である。

【００１３】従って本発明では、有機ＥＬ材料の蒸着の
仕方によらず素子分離が容易であり、また水分や酸素、
さらに有機溶媒に対して安定な膜を真空を破らずに形成
し、有機ＥＬ層や仕事関数の小さな金属を完全に覆うこ
とが可能であるために高い信頼性を有する有機ＥＬ表示
装置の製造と、有機ＥＬ表示装置の基板の大型化を可能
とする製造方法の提供を目的とするものである。

【００１４】さらに本発明では、このような製造方法に
より製造された有機ＥＬ表示装置の提供を目的とするも
のである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明では、図１（Ａ）に示す如く、まず絶縁性を
有する基板１上に第１の電極２、例えばＩＴＯ（酸化イ
ンジューム・スズ）を成膜後、所望の形状にパターニン
グする。次に絶縁膜３、例えばポリイミドとかＳｉＯ₂
を成膜し、後に有機ＥＬ膜と有機ＥＬ膜に接する第２の
電極が形成されて発光する部分の上にも成膜された該絶
縁膜を除去する。

【００１６】さらに少なくとも一層からなるスペーサー
４となる膜、例えばポリイミドを成膜し、分離したい電
極の間にレジストなどの感光性を有する膜５を形成して
絶縁膜３上の部分をフォトリソグラフィーにより残す。
引き続き、露出したスペーサー膜をエッチング除去し、
このエッチングの際に感光性を有する膜５の下に十分な
長さのアンダーカットを発生させる。これにより感光性
を有する膜５とアンダーカットされたスペーサー４と
を、図１（Ａ）に示す如く、屋根のひさし、帽子あるい
は笠形の構造、一般的に表現すればオーバーハング体に
形成することが出来る。

【００１７】この構成により、その後に行われる、図１
（Ｂ）に示す如く、発光やキャリア輸送を司る有機ＥＬ
膜６及び直接有機ＥＬ膜６と接触する第２の電極７を蒸
着するとき、蒸着源と基板の位置関係や膜の均一性を向
上させるための様々な手段によらず、常に素子の分離が
可能になる。このため、有機ＥＬ膜６の形成を均一性を
上げることに最重点においた方法、例えば蒸着の場合は
回転方法を選択することが出来る。

【００１８】このように有機ＥＬ膜６と、これに直接接
触する第２の電極７を成膜したあとで、これら有機ＥＬ
膜６と第２の電極７を成膜した方法つまりこれらを蒸着
により成膜した場合は蒸着よりもステップカバレージが
よい方法で、例えばスパッタにより、水分や酸素や有機
溶媒に侵されにくい安定な金属の金属膜８を保護膜とし
て成膜する。この侵されにくい膜は、例えばＡｌの如き
安定な金属の金属膜又はＳｉＯ₂ の如き絶縁性の保護膜
又はＡｌの如き金属膜の上にＳｉＯ₂ の如き第２の保護
膜９を形成したもので構成することができる。図１
（Ｂ）は第３番目の例を示す。

【００１９】この保護膜は有機ＥＬ膜６と、第２の電極
７の成膜に引き続き真空状態を破らずに持続しながら成
膜することが望ましい。成膜方法としては、例えばスパ
ッタ法、低い真空度で蒸着する方法を採用すればよい。
或いは図２に示す如く、蒸着源１０の蒸着方向に対して
基板１０を大きく傾けて回転することにより、ステップ
カバレージよく成膜することができる。

【００２０】このように成膜することにより、この安定
な金属膜８よりなる保護膜あるいは安定な金属膜８とそ
の上に成膜された第２の保護膜９を、前記アンダーカッ
トの下に潜り込ませて、有機ＥＬ膜６や第２の電極７の
端部すらも露出しない、図１（Ｂ）に示す如き構成のも
のが得られる。即ち、有機ＥＬ構成膜が完全に第１の電
極である透明電極２と絶縁膜３と安定な金属の金属膜８
（更に保護層９）により包み込まれることがわかる。従
って、安定な金属の金属膜８に引出し電極を形成する工
程で使用されるフォトリソグラフィー工程などの水や有
機溶媒を使用する工程にも耐えることができるものとな
る。

【００２１】これにより、安定した歩留りで、発光性が
均一で、かつ信頼性が高く、製造工程の柔軟性の増した
フラットパネルの有機ＥＬディスプレイの製造及び装置
の提供が可能になった。

【００２２】

【発明の実施の形態】（１）本発明の第１の実施の形態 本発明の第１の実施の形態を図３及び図４に基づき説明
する。図３は本発明の第１の製造状態説明図（その
１）、図４は同じく第１の製造状態説明図（その２）で
あり、画素サイズが０．４ｍｍ×０．６ｍｍのドットで
構成された５×８ｄｏｔｓのキャラクター表示エリアが
２行×１６列あるタイプのドットマトリックス・ディス
プレイを製造した例を示す。

【００２３】本発明の第１の実施の形態では、有機ＥＬ
ディスプレイを形成する基板としてアモルファス・シリ
コン（ａ−ｓｉ）太陽電池やＳＴＮ（ｓｕｐｅｒ ｔｗ
ｉｓｔｅｄ ｎｅｍａｔｉｃ）液晶ディスプレイ等でも
使用されている安価なソーダガラスを使用し、全面にシ
リカ（ＳｉＯ₂ ）・コートした。これは加熱時に溶出し
てくるナトリウムを抑えるとともに、酸やアルカリに弱
いソーダガラスを保護することができ、さらにガラス表
面の平坦性をよくする効果も得るためであり、例えばＳ
ｉＯ₂ 溶液に浸漬したり、スピン・オン・グラス（ＳＯ
Ｇ）を使用することによりシリカ・コートできる。

【００２４】次にこのシリカ・コートの上に第１の電極
として透明導電膜であるＩＴＯをスパッタ法により約１
５００Å成膜した。ＩＴＯを使用したのは透明導電膜と
しての特性が、他の材料よりも良好であるためである
が、ＺｎＯやＳｎＯ₂ の透明電極でも、例えば透過率や
抵抗率が使用に際して問題がなければ採用可能である。
またＩＴＯを大面積に形成する場合、スパッタ法が均一
性の面で優れているが、特にＩＴＯの成膜方法はこれに
限定されるものではない。

【００２５】このように、図３（Ａ）に示す如く、基板
１上にシリカ・コート（図示省略）したのち、ＩＴＯ２
をフォトリソグラフィーの手法により、レジストパター
ンを形成後に不要部分をエッチング除去し、レジストを
剥離し、ＩＴＯを所望の電極パターンとする。このとき
図３（Ａ）において拡大図示した如く、ＩＴＯ２のパタ
ーン端部はテーパー形状であることが望ましい。これは
ＩＴＯの段差部で、後に蒸着される有機層や第２の電極
の薄膜の段切れを防止し、歩留まりと寿命を向上させる
ためである。この場合テーパーの角度θは４５°以下で
あることが望ましい。なお図３において右側は平面図、
左側はその鎖線部分における断面図である。

【００２６】低テーパー角の段差を造り込むこと自体
は、ウエットエッチング、ドライエッチングのいずれの
方法でも可能である。たとえばウエットエッチングは等
方向にエッチングが進むため、オーバーエッチング時間
を多く取りすぎなければ自然に４５°程度のテーパー角
が得られる。

【００２７】またドライエッチング法でも、レジストの
ドライエッチングによる後退を利用する方法すなわちレ
ジストのテーパー角を転写するようにドライエッチング
・ガスや高周波（ＲＦ）投入電力、ガス圧力などのエッ
チング条件を選べば、２０°〜３０°のテーパー角は容
易に得ることができる。このときのドライエッチングガ
スとしては、塩化水素やヨウ化水素などのハロゲン化水
素ガスや、臭素ガスあるいはメタノールなどが使われ
る。

【００２８】次に、ＩＴＯ２の上に後で形成されるスペ
ーサーをのせるための、図１（Ａ）に示す絶縁膜３とな
る絶縁膜層を成膜する。ここでスペーサーをのせるため
に用いられる膜は絶縁膜であればよい。例えばＳｉ
Ｏ₂ 、ＳｉＮｘなどの無機系の薄膜をスパッタ法や真空
蒸着で成膜する方法、ＳＯＧでＳｉＯ₂ を形成する方
法、レジスト、ポリイミド、アクリル樹脂などを塗布す
る方法等が使用可能である。

【００２９】但し、この絶縁膜の下にあるＩＴＯ２を露
出させる必要があることから、ＩＴＯ２にダメージを与
えずにパターニングが可能でなければならない。また膜
厚も制限がないが、特に無機系の薄膜を用いる場合は、
製造コストを安くするために薄い方が望ましい。

【００３０】この絶縁膜のＩＴＯ上に形成されるパター
ン端部もテーパー形状になっていることが望ましい。約
６０°以下のテーパー角であればよいが、望ましくは４
５°以下がよい。例えばＳｉＯ₂ を絶縁膜として形成し
た場合には、ウエットエッチングではやはりエッチング
時のオーバーエッチング時間を長く取りすぎなければ４
５°のテーパー角は得られる。より小さなテーパー角に
するためには、これも前記ＩＴＯ２の場合と同様に、ド
ライエッチング法が適している。ドライエッチングガス
はＣＦ₄ ＋Ｏ₂ 等のフッ化炭素系のガスが一般に使用さ
れる。

【００３１】図３（Ｂ）では絶縁膜３としてポリイミド
を用いた例を示す。ポリイミドは非感光性の材料を選
び、５％程度の濃度にＮ−ｍｅｔｈｙｌ ｐｙｒｒｏｌ
ｉｄｏｎｅ（ＮＭＰ）やγ−ブチロラクトンで希釈した
ものをスピンコート法で塗布し、１４５℃で１時間プリ
ベークした。その後にポジレジストを塗布し、パターニ
ングして、図３（Ｂ）に示すものを得た。

【００３２】ポリイミドはレジストの現像液であるｔｅ
ｔｒａ ｍｅｔｈｙｌ ａｍｍｏｎｉｕｍ ｈｙｄｒｉ
ｄｅ（ＴＭＡＨ）の約２．３８％水溶液で、露光された
レジスト部分に引き続き除去された。エタノールでレジ
ストのみを除去し、所望の絶縁膜層が形成される。なお
前記説明は非感光性のポリイミドを使用した場合である
が、感光性のポリイミドを使用することもできる。この
場合にはレジストが不必要になる。

【００３３】このようにして得られたポリイミドの絶縁
膜３は、後に使用される薬液に侵されないように約３５
０℃で完全に硬化（キュア）させておく。このときに絶
縁膜３が収縮するため、段差はテーパー形状になった。

【００３４】ＩＴＯの段差形状を先に述べたように制御
しにくい場合は、この工程で形成される絶縁膜がＩＴＯ
の段差部分も同時に被覆するようにフォト・マスクを設
計しておいてもよい。

【００３５】次に引き続き、図１（Ａ）に示すスペーサ
ー４となるスペーサー膜の成膜を行った。スペーサー膜
はその目的から導体でも絶縁体でもよく、また単一層構
成でも多層構成でもよい。しかしながら導体をスペーサ
ー膜に使う場合は、後から成膜される金属がこのスペー
サーを介して隣のラインとの電流ショート或いは電流リ
ークを生ずる可能性があるので、これを防止するため、
アンダーカット量を十分に大きく取る必要がある。

【００３６】さらにスペーサー膜のエッチング液がスペ
ーサー膜に接しているＩＴＯを侵さない材料を選ぶこと
が必要である。またこのスペーサー膜は、図１（Ａ）に
示したスペーサー４を形成するためのものであるから、
スペーサー４を形成した後に成膜する、図１（Ｂ）に示
す有機ＥＬ膜６、第２の電極７、安定な金属の金属膜
８、保護膜９などの薄膜を合計した膜厚より厚くする必
要がある。このことから容易に厚く成膜できる材料の方
が望ましい。

【００３７】こうした材料の例としてはＳＯＧや樹脂膜
などが挙げられる。金属ではＩＴＯのエッチング・バリ
ア膜としてＣｒ、Ｔｉ、ＴｉＮなどを用い、Ａｌなどの
成膜速度の速い材料を積層構造にすることがよい。勿論
このエッチング・バリアは金属に限る必要はない。

【００３８】図３（Ｃ）により、ポリイミドをスペーサ
ー膜４′として選択した場合の工程について示す。まず
ポリイミドの濃度を１５％に調整したものを膜厚２μｍ
となるようにスピン・コートし、１４５℃で１時間プリ
ベークし、スペーサー膜４′を形成した。このスペーサ
ー膜４′の膜厚は、ポリイミドの濃度及びスピンコータ
ーの回転数で制御できる。

【００３９】このようにしてスペーサー膜４′を形成し
たあと引続き、ポジレジストを塗布する。このときレジ
ストの膜厚が１μｍ以上、望ましくは２μｍ以上になる
ようにレジストの粘度が高いものを選ぶか、スピン・コ
ートの回転数を低くしたりする。

【００４０】ポジレジストは比較的脆いためにこのよう
にレジスト膜厚を厚くする方法を採ったが、より堅い膜
をレジストの下に成膜してレジストの支えにすればこの
限りではない。この支えを形成することで、後の工程で
水分を除くための熱処理が可能になるというメリットが
ある。逆に支えを形成しない場合に熱処理を施すとレジ
ストが変形し易くアンダーカットがつぶれてしまう。

【００４１】このようにポジレジストを塗布し、所望の
フォト・パターンを形成するため露光し、現像して、図
３（Ｄ）に示す如き笠状（一般的にはオーバーハング
体）の感光性樹脂５を形成する。ポジレジストの現像時
に露出してくるポリイミドのスペーサー膜４′もやはり
現像液でポジレジストに引き続き除去され、図３（Ｅ）
に示す如きスペーサー４が形成される。

【００４２】この現像時間はポジレジストで構成された
笠状の感光性樹脂５の下のポリイミドのスペーサー膜
４′のアンダーカット量で決定される。このアンダーカ
ット量はポリイミドのプリベーク温度と時間にも大きく
影響され、特に温度は基板全面に対して均一になるよう
に制御する必要がある。この実施例ではアンダーカット
が約４μｍになるように現像時間を決めた。このように
して図３（Ｅ）に示す構造のものが得られる。

【００４３】それから有機ＥＬの正孔注入層及び正孔輸
送層として、下記の化学構造式に示すＮ、Ｎ′−ビス
（ｍ−メチルフェニル）−Ｎ、Ｎ′−ジフェニル−１、
１′−ビフェニル−４、４′−ジアミン（Ｎ、Ｎ′−ｂ
ｉｓ（ｍ−ｍｅｔｈｙｌ ｐｈｅｎｙｌ）−Ｎ、Ｎ′−
ｄｉｐｈｅｎｙｌ−１、１′−ｂｉｐｈｅｎｙｌ−４、
４′−ｄｉａｍｉｎｅ（以下ＴＰＤという）

【００４４】

【化１】

【００４５】を、発光層兼電子輸送層として、下記の化
学構造式に示すトリス（８−ヒドロキシキノリン）アル
ミニウム（ｔｒｉｓ（８−ｈｙｄｒｏｘｙｑｕｉｎｏｌ
ｉｎｅ）ａｌｕｍｉｎｉｕｍ（以下Ａｌｑ３という）

【００４６】

【化２】

【００４７】を、第２の電極としてＭｇ／Ａｇ合金（重
量比１０：１）をそれぞれ真空を破らずに連続して蒸着
し、図４（Ａ）に示す如き状態のものを形成した。この
とき、有機ＥＬ膜６を構成する前記ＴＰＤの膜厚は５０
０Å、Ａｌｑ３の膜厚は５００Åであり、第２の電極７
を構成するＭｇ／Ａｇ合金の膜厚は２０００Åにした。

【００４８】本発明においては勿論これに限定されるも
のではなく、正孔注入層、発光層、第２の電極に他の材
料を用いてもよく、正孔注入層、電子輸送層、電子注入
層などをさらに形成して多層構造にしてもよい。以上の
有機層の成膜から第２の電極の成膜までは、発光領域
（表示画面部分）のみにこれらの膜が成膜されるよう
に、蒸着装置の基板ホルダーに設置されているメタルマ
スクを介して蒸着を行った。

【００４９】このようにして有機ＥＬ膜６及び第２の電
極７を形成したあと、引き続いてスパッタ法で成膜が可
能な真空チャンバーにやはり真空を破らずに基板を搬送
し、スパッタ法で安定な金属であるＡｌを成膜して、安
定な金属の金属膜８を成膜した。このとき重要な点は有
機ＥＬ層を構成する有機ＥＬ膜６の成膜方法よりステッ
プカバレッジがよい方法を選択することである。このよ
うにすることにより、図１（Ｂ）及び図４（Ｂ）に示す
如く、アンダーカット部分にもＡｌ原子が潜り込み、水
分や酸素に弱い有機ＥＬ膜６が外気に対して完全に包み
込まれることになる。

【００５０】これにより、水分や酸素のみならず、エッ
チングのときに使用される有機溶剤も有機ＥＬ膜６から
遮蔽することができるという注目すべきメリットが得ら
れる。従来の構造では、パターン端部などに露出してい
た有機ＥＬ膜よりしみ込んだ有機溶剤が有機ＥＬ膜全体
を剥離させてしまうために、有機ＥＬ膜を成膜した後で
これを有機溶剤に触れさせることはタブーであり、製造
時に使用可能なプロセスが限定されていたが、このよう
な本発明の手法により適用可能な製造プロセスが多様化
することができる。

【００５１】本発明では、さらに耐水性、耐有機溶媒性
を向上させるために、図４（Ｂ）に示す如く、Ａｌによ
り構成された安定な金属の金属膜８の成膜に引き続き、
ＳｉＯ₂ の如き保護膜９を連続して成膜した方がよいこ
とがわかった。

【００５２】この実施例では安定な金属である前記Ａｌ
は、スパッタ圧力８×１０^-3ｔｏｒｒで成膜を行った。
スパッタ圧力は可能な限り高い方が望ましい。これはス
パッタ圧力の高い方がＡｌターゲットより飛散してくる
Ａｌ原子がスパッタガスであるアルゴンと衝突して散乱
され易くなり、この結果アンダーカット部の下にＡｌが
潜り込み易くなり、有機ＥＬ膜を充分にカバーするため
である。

【００５３】換言すれば、Ａｌ原子の平均自由行程が、
ターゲットと基板間の距離よりも短い必要がある。一
方、スパッタ圧力を高くすればターゲットに印加される
電圧の低下とＡｌ原子の散乱のために成膜速度が落ちて
くる。従ってスパッタ圧力は生産性とステップカバレッ
ジとのかね合いで決められる。

【００５４】Ａｌにより構成された安定な金属の金属膜
８の成膜方法として前記説明ではスパッタ法を採用した
が、本発明はこれに限定されることなく、蒸着時に不活
性ガスを導入して真空度を下げる方法、プラズマＣＶＤ
法、光ＣＶＤ法等他のステップカバレッジがよい方法で
も同様の効果が得られる。ＳｉＯ₂ の保護膜９について
も同様である。

【００５５】ところで第２の電極７と接触している安定
な金属であるＡｌの金属膜８に制御用のＩＣと接続する
ため、図示省略した取り出し用Ａｌ電極パッドを形成し
たとき、この取り出し用Ａｌ電極パッドの存在のため表
示面に欠所が生じないようにこの取り出しＡｌ電極パッ
ドの位置を表示素子の側部に位置させるとともに、この
取り出しＡｌ電極パッド下に有機ＥＬ素子構成膜が成膜
されないように、また同じく電極パッド上にＳｉＯ₂ が
成膜されないように、有機ＥＬ素子構成膜及びＳｉＯ₂
の保護膜の成膜時にはメタルマスクを用いて電極パッド
部分を遮蔽している。これはそれぞれＡｌと基板との密
着性を良好にするためと、取り出し電極パッド上に絶縁
膜が成膜されることを防ぐための２つを目的としてい
る。ＳｉＯ ₂ については、被覆性の非常に良い成膜方法
であるプラズマＣＶＤ法や光ＣＶＤ法を用いた場合に
は、メタルマスクを用いてもパッド部分に成膜されてし
まうことがある。そうした場合にはフォトリソグラフィ
ーでＡｌ取り出し電極パッド部分に接続孔を開孔すれば
良い。

【００５６】ところでＳｉＯ₂ などの絶縁膜が、最後に
保護膜９として成膜されているときは、仮に感光性樹脂
５よりなるレジストを機械的な圧力でつぶしてもそれぞ
れのラインが絶縁膜である保護膜９により覆われている
ために、絶縁膜が形成されていない取り出しＡｌ電極パ
ッド付近のレジストのみを溶媒で拭き取れば、表示領域
近傍のレジスト上に残った有機ＥＬ素子構成膜を特に除
去しなくともそれらを介した回路ショートなどの不良は
発生しない。この場合には、基板全面に残ったこの笠状
のレジストを剥離する工程が省略可能になり、製造コス
ト的により有利になる。

【００５７】膜面を物理的な接触や汚染などから保護す
る目的及びより高い信頼性を得るためにガラス基板など
を有機ＥＬ膜面側に貼り付ける方が望ましいが、その際
に接着剤の溶剤がレジストである笠状の感光性樹脂を溶
解してしまう場合があり、絶縁膜である保護膜が最後に
形成されていないと隣接する素子間でショートが発生す
る。従って保護用のガラス基板などを有機ＥＬ膜面側に
貼り付ける場合には予め笠状の感光性樹脂５上に残った
有機ＥＬ素子構成膜やＡｌを除去した方がよい。これら
の膜はレジストである感光性樹脂或いはスペーサー膜４
を溶解する薬液に浸すことで容易に除去することができ
る。

【００５８】即ちエタノールやイソプロピルアルコール
等のアルコール類や、酢酸ブチル、酢酸エチルなどのエ
ステル類、或いはアセトン、キシレン等の適当な有機溶
媒を用いれば感光性樹脂のみを除去して、図４（Ｃ）の
状態に形成することが可能である。

【００５９】またＮＭＰやγ−ブチロラクトン、あるい
は市販の富士ハント株式会社製の商品番号ＭＳ−２００
１のようなレジスト剥離液を用いればスペーサー膜と感
光性樹脂の両方を除去することができる。この際に感光
性樹脂上に成膜された薄膜はリフトオフされることにな
る。スペーサー４毎除去する方が感光性樹脂５上の薄膜
はリフトオフされ易く、製造工程的に容易であるといえ
る。

【００６０】一方で、図４（Ｃ）に示す如く、スペーサ
ー４を残しておいた方がこれが支柱になり、膜面側に保
護用の基板（図示省略）を貼り付けた場合、この基板と
有機ＥＬ素子とがスペーサー４の存在により接触しない
ため基板の有機ＥＬ素子への物理的な影響を緩和するこ
とができるため、有機ＥＬ素子の長寿命化に有利であ
る。

【００６１】このように、製造する有機ＥＬ表示装置の
使用目的、つまり製造コストが重要なのか、寿命が重要
なのかにより製造工程と有機ＥＬ素子構造を選択すれば
よい。

【００６２】本発明の実施例では、感光性樹脂のみを除
去して図４（Ｃ）に示す如く、スペーサー４を残した。
そして耐水性をさらに向上させるためフッ化炭素重合膜
をプラズマＣＶＤ（ｃｈｅｍｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄ
ｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）で、保護膜９の上にさらに形成し
た。なおこのフッ化炭素重合膜は図４では図示省略され
ている。

【００６３】ガスはＣＦ₄ とＣＨＦ₃ を使用し、１００
ｍｔｏｒｒのガス圧で分解させ、基板上の保護膜９の上
に成膜した。プラズマＣＶＤはスパッタ法よりさらに被
覆性が良好なためにスペーサー４上の感光性樹脂５は先
に除去しておかないとリフトオフが困難になる。フォト
リソグラフィーによりＡｌ電極パッドの上に形成された
フッ化炭素重合膜を酵素プラズマで除去し、更にレジス
トを剥離して所望の有機ＥＬ表示装置が製造できた。

【００６４】このようにして製造された有機ＥＬディス
プレイパネルは耐水性や耐有機溶媒性に優れているのみ
ならず、ラインが一本一本独立して安定な薄膜で完全に
覆われているため、真空保持動作や乾燥窒素中動作をさ
せている有機ＥＬ素子と同等の信頼性を持つことが確認
された。

【００６５】(2) 本発明の第２の実施の形態 本発明の第２の実施の形態を図５〜図７に基づき説明す
る。図５は本発明の第２の製造状態説明図（その１）、
図６は同じく第２の製造状態説明図（その２）、図７は
同じく第２の製造状態説明図（その３）であり、１画素
のサイズが３３０μｍ×１１０μｍで、画素数が３２０
×２４０×ＲＧＢドットの、カラーフィルターを設け
た、単純マトリクス型ディスプレイを製造した例を示
す。この第２の実施の形態における、前記第１の実施の
形態との相違点は、より高精細になることと、カラーフ
ィルターの形成を予め行うことである。

【００６６】また高精細化に伴い、ＩＴＯ等の透明導電
膜の電気抵抗が問題となるため、ＩＴＯ等の透明導電膜
と比較して抵抗率が約１／１００と低いＡｌを使用して
一部分をこの透明導電膜と積層にすることで抵抗値を下
げた。但しＡｌと透明導電膜を直接接触させるとコンタ
クト抵抗が大きいため、その間にＴｉＮあるいはＣｒな
どを挟む方が良い場合がある。以下本発明の第２の実施
の形態について説明する。

【００６７】先ず、ガラス板の如き透明基板（図示省
略）にＡｌを約１．５μｍの膜厚にスパッタし、これと
連続してＴｉＮを約３００Åの膜厚にスパッタしてＡｌ
とＴｉＮの積層膜を成膜した。ＡｌとＴｉＮを真空を破
らずに連続して成膜することにより、Ａｌ層の表面に自
然酸化膜が形成されるのを防止し、ＡｌとＴｉＮとの接
触が良好になる。Ａｌ層は他の元素を含むＡｌ合金を用
いてもよく、むしろ後の熱工程でＡｌが結晶成長して生
ずる凹凸部分であるヒロックが発生するのを防止するた
めにＳｃ等を含むＡｌ合金の方がより望ましい場合が多
い。

【００６８】このようにＡｌとＴｉＮの積層膜をフォト
リソグラフィーによりパターニングして、図５（Ａ）に
示す如く、Ａｌ層１１及びこのＡｌ層１１上に形成され
たＴｉＮ層１２を得る。エッチングはドライエッチング
でＴｉＮとＡｌを同時にエッチングする方がスループッ
トと加工形状がよい。

【００６９】ドライエッチングはＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉ
ｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ）法を用い、２０００Ｗ
の投入電力で１００ｍＴｏｒｒのガス圧で行った。エッ
チングガスはＣｌ₂ とＢＣｌ₃ を用いた。エッチングに
引き続き真空を破らずにアッシング処理を行い、アフタ
ーコロージョンと呼ばれるドライエッチング後のＡｌの
腐食を防いだ。ここではドライエッチング法によるエッ
チング例を示したが、加工形状が悪くとも深刻な問題に
はならないため、ウエットエッチングでエッチングを行
ってもよい。

【００７０】次にカラーフィルターを形成するため、液
晶ディスプレイのカラー化手法として最も一般的な顔料
分散型のカラーフィルターの塗布工程を施した。Ｒ、
Ｇ、Ｂ各色とも１．０〜１．５μｍのフィルター膜厚に
なるように塗布条件を決め、またＴｉＮ層１２の表面を
露出せるように図５（Ｂ）に示す如く、赤色カラーフィ
ルター１３、緑色カラーフィルター１４、青色カラーフ
ィルター１５をパターニングした。

【００７１】カラーフィルターの塗布工程は赤（Ｒ）を
例にとると次のように行った。赤色用カラーフィルター
材を１０００ｒｐｍで約５秒スピンコートし、１００℃
で３分プリベークした。露光機でフォトマスクを位置合
わせし、２０ｍＷの紫外光を３０秒照射後に約０．１％
濃度のＴＭＡＨ水溶液で現像した。現像時間は約１分で
あった。この後塗布する別の色のカラーフィルター液に
溶解しないように２２０℃で１時間キュアし、赤色カラ
ーフィルター１３を完成した。他の色、即ち緑色カラー
フィルター１４、青色カラーフィルター１５は、材料
（顔料）が異なるために、上記の赤色カラーフィルター
１３の形成条件と詳細は異なるもののほぼ同様の工程を
順次行えばよい。このようにして図５（Ｂ）に示す如
く、赤カラーフィルター１３、緑色カラーフィルター１
４、青色カラーフィルター１５が形成される。

【００７２】ここでは製造が比較的容易であるため、カ
ラーフィルターのみを用いた例について説明したが、蛍
光変換フィルターを用いて緑、赤は色変換を行うことで
出力させて、より高輝度発光にしてもよい。またカラー
フィルターと蛍光変換フィルターとを積層し、輝度低下
の防止と色純度の向上を両立させることも可能である。

【００７３】前述の如く、赤色カラーフィルター１３、
緑色カラーフィルター１４、青色カラーフィルター１５
を形成後、これらの上にＩＴＯを成膜する面の平坦性を
向上させるため、例えばポリイミドやアクリル樹脂のオ
ーバーコート材を塗布し、ＴｉＮ層１２の表面を露出さ
せるためのパターニングを行い、同様に約２２０℃で１
時間キュアして、図５（Ｃ）に示す如く、オーバーコー
ト層１６を得た。

【００７４】それから透明導電膜としてＩＴＯをスパッ
タ法で約１４００Å成膜し、フォトリソグラフィーでレ
ジストパターンを形成した後に希塩酸でエッチングし、
レジストを剥離して、図５（Ｄ）に示す如く、ＩＴＯ１
７を得た。このようにして透明導電膜と低抵抗化のため
に形成したＡｌ配線が接続されたパターンが形成されカ
ラムライン（ｃｏｌｕｍｎ ｌｉｎｅ）となる。

【００７５】このパターニングしたＩＴＯ１７の上に絶
縁膜としてスパッタ法によりＳｉＯ ₂ を成膜し、さらに
発光がガラス基板（図示省略）側から見える部分以外に
ＳｉＯ₂ が残るようにパターニングして、図５（Ｅ）に
示す如き、ＳｉＯ₂ 絶縁膜１８を形成した。これにより
Ａｌ層１１上に形成され、接続されているＩＴＯ１７を
このＳｉＯ₂ 絶縁膜１８で覆うことにより、ガラス基板
面から見えない部分での無駄な発光を避けるためであ
る。またこの部分は孔ないし溝にならざるを得ないため
の傾斜した部分に蒸着された発光層等の有機ＥＬ膜が薄
くなり、電流リーク経路になり易いことからも、やはり
何等かの絶縁膜を形成することが望ましい。

【００７６】ここでは絶縁膜としてＳｉＯ₂ を用いた
が、求められるのは絶縁性であるから、ＳｉＯ₂ やＳｉ
Ｎｘ等の無機系の絶縁膜に限らずに例えばポリイミドや
アクリル樹脂、エポキシ樹脂等の樹脂でもよい。この絶
縁膜をパターニングする際に、同時にスペーサーが形成
される部分にもこの絶縁膜が残るようなマスクパターン
にすることで、スペーサー膜の下に絶縁膜を設ける工程
を省略することが可能である。図６は前記カラーフィル
ター部分の平面図を示し、右端のブロック及び下方のブ
ロックはサイズの説明のため、白地で示してある。１画
素あたり３３０μｍ×１１０μｍであり、ＴｉＮ層及び
Ａｌ層は３０×３０μｍの大きさのＩＴＯとの接続部Ｃ
と１０μｍ幅のラインＬである。そして図６の点線部分
の断面図が、図５、図７に説明される部分である。

【００７７】図５（Ｅ）に示す如く、ＳｉＯ₂ 絶縁膜１
８をパターニングした後で、スペーサー膜としてポリイ
ミドを用い、前記図３（Ｃ）〜（Ｅ）と同様の工程によ
り、図７（Ａ）に示す如く、スペーサー１９上にレジス
ト２０が笠形（一般的にはオーバーハング体）に形成さ
れた構造のものを得た。

【００７８】カラー化のために発光素子は図７（Ａ）の
状態のものに、以下のような材料を成膜することにより
構成した。この実施例では白色発光する有機ＥＬ材料を
用いた。

【００７９】正孔注入層として、下記の化学構造式に示
す、ポリ（チオフェンー２、５−ジイル）

【００８０】

【化３】

【００８１】を、１００Åの厚さに、正孔輸送層兼黄色
発光層として、前記ＴＤＰに下記の化学構造式に示すル
ブレン

【００８２】

【化４】

【００８３】を１ｗｔ％の割合でドープしたものを共蒸
着で５００Å成膜して黄色発光有機ＥＬ膜２１−１を成
膜した。ルブレンの濃度は０．１〜１０ｗｔ％程度が好
ましく、この濃度で高効率で発光する。濃度は発光色の
色バランスより決定すればよく、この後成膜する青色発
光層の光強度と波長スペクトルにより左右される。

【００８４】また青色発光層として、下記の化学構造式
に示す４，４’−ビス〔（１，１，２−トリフェニル）
エテニル〕ビフェニル

【００８５】

【化５】

【００８６】を５００Å、電子輸送層として前記Ａｌｇ
３を１００Åを真空を破らずに連続蒸着して青色発光有
機ＥＬ膜２１−２を成膜し、さらに第２の電極２２とし
てＭｇ／Ａｇ合金（重量比１０：１）を２０００Å真空
を破らずに連続して蒸着した。この後に前記図４
（Ｂ）、（Ｃ）と同様に、安定な金属としてのＡｌ膜２
３と、保護膜としてのＳｉＯ₂ 膜２４とをスパッタ法で
連続成膜した。

【００８７】最後に、剥離液で笠状のレジスト２０及び
このレジスト２０上に成膜された各薄膜及びスペーサー
１９を除去して、図７（Ｂ）に示す如く、所望の単純マ
トリクス型有機ＥＬディスプレイが製造された。

【００８８】本発明によれば蒸着方法を膜の均一性を重
視した手法にすることが可能になったため、高い歩留ま
りで、発光特性が均一になった。また、本発明によれば
有機ＥＬ素子の低い信頼性の原因であった水分や酸素に
弱い材料が一時的でも大気中に露出せざるを得なかった
従来の欠点を、有機ＥＬ素子の画素ライン毎に安定な材
料で完全に覆うことにより、信頼性の非常に高いものと
することができた。

【００８９】なお上記本発明における数値は例示のもの
であり、本発明は勿論これに限定されるものではない。

【００９０】

【発明の効果】請求項１に記載された発明によれば、ス
ペーサーより幅が広く且つ絶縁膜より幅が狭いオーバー
ハング体を形成して、有機ＥＬ層を形成することができ
るので、素子分離が容易で良好な有機ＥＬ表示装置を提
供することが出来る。

【００９１】請求項２に記載された本発明によれば、オ
ーバーエッチングによりスペーサーより幅が広く且つ絶
縁膜より幅が狭いオーバーハング体を容易に形成するこ
とが出来、このオーバーハング体の存在により有機ＥＬ
層を素子分離が容易に良好に形成することができる。

【００９２】

【００９３】請求項３に記載された本発明によれば、有
機ＥＬ層側に装置全体を封止する封止膜あるいは封止板
を設けることが容易な有機ＥＬ表示装置を提供すること
が出来る。

【００９４】

【００９５】請求項４に記載された本発明によれば、封
止膜または、封止板を接着するときの接着剤を広い種類
のものが使用可能な有機ＥＬ表示装置を提供することが
出来る。

【００９６】請求項５に記載された本発明によれば、有
機層や第２の電極よりも被覆性のよい方法で酸素、水
分、有機溶媒に安定な金属または絶縁膜の少なくとも一
方で構成された保護膜を第２の電極上に形成することが
出来るので、非常に信頼性の高い、長寿命な、しかもそ
のあとフォトリソグラフィー工程が可能な有機ＥＬ表示
装置を製造することができる。

【００９７】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態説明図である。

【図２】回転蒸着説明図である。

【図３】本発明の第１の製造状態説明図（その１）であ
る。

【図４】本発明の第１の製造状態説明図（その２）であ
る。

【図５】本発明の第２の製造状態説明図（その１）であ
る。

【図６】本発明の第２の製造状態説明図（その２）であ
る。

【図７】本発明の第２の製造状態説明図（その３）であ
る。

【図８】一般的な真空蒸着説明図である。

【符号の説明】

１ 基板 ２ ＩＴＯ ３ 絶縁膜 ４ スペーサー ４’スペーサー膜 ５ 感光性樹脂 ６ 有機ＥＬ膜 ７ 第２の電極 ８ 金属膜 ９ 保護膜 １０ 蒸着源

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平８−315981（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−258859（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−96858（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−250583（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−283280（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−102393（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−142168（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H05B 33/00 - 33/28

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】透明電極で構成された第１の電極と、 絶縁膜と、 この絶縁膜上に形成されたスペーサーと、 このスペーサー上に形成され、スペーサーより幅が広く
   且つ前記絶縁膜より幅が狭いオーバーハング体と、 前記スペーサー間に設けられた有機エレクトロ・ルミネ
   ッセンス膜と、 この有機エレクトロ・ルミネッセンス膜上に形成された
   第２の電極と、 この第２の電極をカバーする金属または絶縁膜の少なく
   とも一方で構成された保護膜を具備したことを特徴とす
   る有機エレクトロ・ルミネッセンス表示装置。
2. 【請求項２】基板上に透明電極で構成された第１の電極
   を形成し、 この第１の電極上に絶縁膜を形成し、 この絶縁膜上に少なくとも一層よりなるスペーサー層を
   形成し、 このスペーサー層上に感光性を有する感光性層を形成
   し、 この感光性層をパターニングすると同時に又はその後に
   前記スペーサー層をエッチング除去してスペーサーを形
   成し、 このエッチング除去に際してこのスペーサー層を感光性
   層のパターンより小さくなるようにオーバーエッチング
   させてスペーサーより幅が広く且つ前記絶縁膜より幅が
   狭い感光性のオーバーハング体を形成し、このスペーサ
   ー間に有機エレクトロ・ルミネッセンス素子を構成する
   膜を分離形成したことを特徴とする有機エレクトロ・ル
   ミネッセンス表示装置の製造方法。
3. 【請求項３】基板上に透明電極で構成された第１の電極
   を形成し、 この第１の電極上に絶縁膜を形成し、 この絶縁膜上に少なくとも一層よりなるスペーサー層を
   形成し、 このスペーサー層上に感光性を有する感光性層を形成
   し、 この感光性層をパターニングすると同時に又はその後に
   前記スペーサー層をエッチング除去してスペーサーを形
   成し、 このエッチング除去に際してこのスペーサー層を感光性
   層のパターンより小さ くなるようにオーバーエッチング
   させて感光性のオーバーハング体を形成し、このスペー
   サー間に有機エレクトロ・ルミネッセンス素子を構成す
   る膜を分離形成し、その後に前記感光性のオーバーハン
   グ体を除去したこと を特徴とする有機エレクトロ・ルミ
   ネッセンス表示装置の製造方法。
4. 【請求項４】基板上に透明電極で構成された第１の電極
   を形成し、 この第１の電極上に絶縁膜を形成し、 この絶縁膜上に少なくとも一層よりなるスペーサー層を
   形成し、 このスペーサー層上に感光性を有する感光性層を形成
   し、 この感光性層をパターニングすると同時に又はその後に
   前記スペーサー層をエッチング除去してスペーサーを形
   成し、 このエッチング除去に際してこのスペーサー層を感光性
   層のパターンより小さくなるようにオーバーエッチング
   させて感光性のオーバーハング体を形成し、このスペー
   サー間に有機エレクトロ・ルミネッセンス素子を構成す
   る膜を分離形成し、その後に前記感光性のオーバーハン
   グ体及びスペーサーを除去したこと を特徴とする有機エ
   レクトロ・ルミネッセンス表示装置の製造方法。
5. 【請求項５】基板上に透明電極で構成された第１の電極
   を形成し、 この第１の電極上に絶縁膜を形成し、 この絶縁膜上に少なくとも一層よりなるスペーサー層を
   形成し、 このスペーサー層上に感光性を有する感光性層を形成
   し、 この感光性層をパターニングすると同時に又はその後に
   前記スペーサー層をエッチング除去してスペーサーを形
   成し、 このエッチング除去に際してこのスペーサー層を感光性
   層のパターンより小さくなるようにオーバーエッチング
   させて感光性のオーバーハング体を形成し、 このスペーサー間に有機エレクトロ・ルミネッセンス素
   子を構成する膜を形成した後に、有機エレクトロ・ルミ
   ネッセンス素子を構成する有機層又は第２の電極より、
   酸素、水分、有機溶媒に安定な金属又は絶縁膜の少なく
   とも一方で構成された保護層を、前記第２の電極の成膜
   に引き続き形成し、この際に有機層及び第２の電極が全
   く外気に触れないように成膜したことを特徴とする有機
   エレクトロ・ルミネッセンス表示装置の製造方法。