JP3807114B2 - 発光素子の製造方法 - Google Patents
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- H10K59/17—Passive-matrix OLED displays
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は発光素子の製造方法に関し、さらに詳しくは、有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）材料を発光層に用いる発光素子の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、有機ＥＬ材料を用いた発光素子としては、図１３に示すような構造のものがある。同図に示すように、この発光素子１は、ガラス基板２上に形成した透明な前面電極３上に、有機ＥＬ層４が形成され、有機ＥＬ層４の上に背面電極５が形成されている。そして、前面電極３と背面電極５との間に電圧を印加することにより発光を起こすようになっている。背面電極５は、真空蒸着により形成されるが、このとき所望のパターンを形成するために、メタルマスクを基板上に配置した状態で蒸着を行う。メタルマスクには、所望のパターンが開口部として形成されている。
【０００３】
この方法を用いて背面電極５を微細化する場合、メタルマスクを微細に加工することが要求されるが、メタルマスクの強度が保てないため、０．１ｍｍ程度のスペースが限界となる。そこで、さらに微細化を進めるため、図１４〜図１６に示すような方法が提案されている。なお、図１４は背面電極５を蒸着した後の状態を示す平面図、図１５は図１４のＸ−Ｘ断面図、図１６は図１４のＹ−Ｙ断面図である。この方法は、メタルマスクを用いず、所望の背面電極形成領域間に側壁が逆テーパ状のフォトレジスト６を形成した後、図１６に示すように有機ＥＬ層４と背面電極５の蒸着を行ったものである。この方法では、逆テーパ状のフォトレジスト６で有機ＥＬ層４及び背面電極５を分断させているので、フォトレジスト６上に分離された有機ＥＬ層４Ａ並びにその有機ＥＬ層４Ａ上に分離された背面電極５Ａが背面電極５と電気的に絶縁された状態にパターン形成が行われて微細なパターン形成が可能となる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した方法において、側壁が逆テーパ状のフォトレジスト６を用いて背面電極５を形成する場合、図１７に示すように、フォトレジスト６の側壁下部付近において前面電極３と背面電極５との間でショートが発生し易くなるという問題点がある。これは、フォトレジスト６の側壁下部付近で有機ＥＬ層４が背面電極５の蒸着される範囲よりもフォトレジスト６の近くまで蒸着されれば電極間のショートは発生しないが、背面電極５の方が有機ＥＬ層４よりもフォトレジスト６の近くまで蒸着されると電極間のショートが発生する。
【０００５】
本発明は、前面電極と背面電極との間にショートが発生するのを防止できる発光素子の製造方法を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、基板上に、順次、一方の電極、複数の膜を積層してなる電界発光層、他方の電極が形成されてなる発光素子の製造方法において、前記一方の電極を形成した後、側壁が逆テーパ状をなし、且つパターン上部の端縁が前記一方の電極の個々の発光部に相当する平面領域外に位置する分離層を形成し、前記電界発光層を構成する複数の膜のうちの所定の膜を基板上の全面に湿式成膜して前記電界発光層を成膜後、前記他方の電極を形成する材料を前記分離層をマスクとして成膜することを特徴としている。
【００１０】
請求項１記載の発明では、複数の膜のうちの所定の有機膜を湿式成膜することにより、分離層が所定の膜で被覆され、後の工程で蒸着される他方の電極と一方の電極との間でショートが発生するのを防止することができる。
【００１１】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発光素子の製造方法であって、前記所定の膜は、有機溶剤で可溶な材料でなることを特徴としている。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、この発明に係る発光素子の製造方法の詳細を図面に示す各実施形態に基づいて説明する。
（実施形態１）
図１〜図１０は、本発明に係る発光素子の製造方法の実施形態１を示している。まず、本実施形態では、図１及び図２に示すように、ガラス基板１１の上に複数の前面電極１２を所定間隔を介して平行に形成する。この前面電極１２は、透明な導電性材料である、例えばＩＴＯ（indium tin oxide）で形成される。この前面電極１２の形成方法は、ガラス基板１１の全面にＩＴＯ膜を成膜し、フォトリソグラフィー技術及びエッチング技術によりパターニングする。なお、図２は図１のＡ−Ａ断面図である。
【００１３】
次に、前面電極１２を形成したガラス基板１１上に、ＳｉＯ2でなる層間絶縁膜１３を全面に堆積させた後、フォトリソグラフィー技術及びエッチング技術を用いて、図３及び図４に示すように、発光部となる部分が矩形状の開口部１３Ａとなるようにパターン形成する。なお、図４は図３のＢ−Ｂ断面図である。この開口部１３Ａは、各々発光画素領域になる。
【００１４】
その後、前面にフォトレジストを塗布し、露光・現像を行って、図５及び図６に示すように、開口部１３Ａ間で前面電極１２の延在方向に直交する方向に延在し、後述する背面電極を形成すべき部分を露出させるようにパターニングしたレジスト層１４を形成する。このレジスト層１４は、図６に示すように、側壁が逆テーパ状になるように形成する。なお、図６は図５のＣ−Ｃ断面図である。図６に示すように、レジスト層１４は、前面電極１２の延在方向で隣接する開口部１３Ａどうしの距離よりもその幅が短く設定され、且つ隣接する開口部１３Ａどうしの間の層間絶縁膜１３の中央を通るように形成されている。
【００１５】
次に、図７〜図９に示すように、全面に有機ＥＬ材料層と背面電極材料層１６とを順次蒸着して形成する。この結果、レジスト層１４の逆テーパ状の段差により分断されて、レジスト層１４上に有機ＥＬ層１５が成膜され、有機ＥＬ層１５の上に背面電極材料層１６が形成される。層間絶縁膜１３の開口部１３Ａ内で露出した前面電極１２の上に有機ＥＬ層１５Ａが接合し、有機ＥＬ層１５Ａの上には背面電極１６Ａが接合して形成される。なお、本実施形態における有機ＥＬ層１５Ａは、発光層やキャリア輸送層などを積層してなる。背面電極１６Ａは、前面電極１２と交差する方向にストライプ状に複数が形成される。
【００１６】
このように、本実施形態においては、レジスト層１４の下に層間絶縁膜１３を形成することで、図９に示すように、背面電極１６Ａの方が有機ＥＬ層１５Ａよりもレジスト層１４の近くまで蒸着されても、前面電極１２と背面電極１６Ａ間のショートの発生を防止することない。逆テーパ状のレジストの最大パターン幅を層間絶縁膜１３のパターン幅よりも細く形成することで、安定して層間絶縁膜１３上に有機ＥＬ層１５と背面電極１６Ａとが蒸着できる。また、本実施形態では、層間絶縁膜１３で発光パターンの規制をするため、発光パターンが従来の逆テーパ状のレジスト層により規制された発光パターンのような背面電極１６Ａのパターン精度の影響がないため、均一な発光パターンを得ることができる。なお、本実施形態では、層間絶縁膜１３をＳｉＯ2で形成したが、層間絶縁膜にブラックマスク機能を持たせたアクリル系の有機系薄膜としてもよい。さらに、本実施形態では、上記製造プロセスの後、レジスト層１４を剥離液を用いて剥離することにより、図１０に示すようにレジスト層１４上の有機ＥＬ層１５と背面電極材料層１６を除去してもよい。
【００１７】
（実施形態２）
図１１は、本発明に係る発光素子の製造方法の実施形態２を示す要部断面図である。本実施形態では、上記した実施形態１のような層間絶縁膜１３を形成せずに、前面電極１２上に側壁が逆テーパ状のレジスト層１４を直接形成し、この後有機ＥＬ層１５を構成する、有機溶剤に溶解するポリビニルカルバゾルやポリアニリンなどの高分子材料、又は有機ＥＬ前駆体であるポリフェニレンビニレンなどにより形成される第１有機膜１５Ａを湿式成膜し、全面電極１２上及びレジスト層１４の側壁及び上面を完全に覆う。その後、発光層及びキャリア輸送層などを順次積層してなる第２有機膜１５Ｂを蒸着する。続いて、第２有機膜１５Ｂの上に背面電極材料層１６を蒸着する。本実施形態２においても、レジスト層１４の側壁が逆テーパ状に形成されているため、レジスト層１４の段差により第２有機膜１５Ｂと背面電極材料層１６はそれぞれ分断されてパターニングされる。この後、有機溶剤で露出した第１有機膜１５Ａを溶解させた後、レジスト層１４を剥離液で剥離してリフトオフを行ってもよい。
【００１８】
本実施形態２では、レジスト層１４を形成した後に第１有機膜１５Ａを湿式成膜することにより、前面電極１２及びレジスト層１４を完全に被覆することができる。このため、背面電極１６Ａが第２有機膜１５Ｂよりもレジスト層１４に近づいて蒸着されても、前面電極１２と背面電極１６Ａとの間のショートを防止することができる。また、本実施形態では、レジスト層１４の幅を狭くしてもショートを防止できるため、発光部の面積を大きく設定することが可能になる。
【００１９】
（実施形態３）
図１２は、本発明に係る発光素子の製造方法の実施形態３を示す要部断面図である。本実施形態３では、上記した実施形態１と同様に層間絶縁膜１３を形成し、その後、上記した実施形態２と同様に第１有機膜１５Ａを湿式成膜し、続いて、第２有機膜１５Ｂと背面電極材料層１６を順次蒸着する。なお、本実施形態では、レジスト層１４の幅寸法が層間絶縁膜１３の幅寸法以下であればよい。なお、本実施形態３における他の工程は、上記した実施形態２と同様である。
【００２０】
本実施形態３では、層間絶縁膜１３の幅寸法を短く設定することができるため、微細化を促進することができる。また、前面電極１２上に層間絶縁膜１３が形成されているため、ショートを確実に防止することができる。
【００２１】
以上、実施形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、構成の要旨に付随する各種の設計変更が可能である。
【００２２】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、この発明によれば、発光素子の有機ＥＬ層を挟む一方の電極と他方電極との間にショートが発生するのを防止することができる。また、他方の電極のパターンをリソグラフィー技術を適用して形成できるため、微細化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る発光素子の製造方法の実施形態１の初期工程を示す平面図。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図。
【図３】実施形態１の工程を示す平面図。
【図４】図３のＢ−Ｂ断面図。
【図５】実施形態１の工程を示す平面図。
【図６】図５のＣ−Ｃ断面図。
【図７】実施形態１の工程を示す平面図。
【図８】図７のＤ−Ｄ断面図。
【図９】図７のＥ−Ｅ断面図。
【図１０】実施形態１の発光素子を示す断面図。
【図１１】本発明に係る発光素子の製造方法の実施形態２を示す要部断面図。
【図１２】本発明に係る発光素子の製造方法の実施形態３を示す要部断面図。
【図１３】従来の発光素子を示す断面図。
【図１４】従来の他の発光素子の製造方法を示す平面図。
【図１５】図１４のＸ−Ｘ断面図。
【図１６】図１４のＹ−Ｙ断面図。
【図１７】従来の他の発光素子の問題点を示す要部断面図。
【符号の説明】
１０ 発光素子
１１ ガラス基板
１２ 前面電極（一方の電極）
１３ 層間絶縁膜
１３Ａ 開口部
１４ レジスト層
１５ 有機ＥＬ層
１５Ａ 第１有機膜（所定の有機膜）
１５Ｂ 第２有機膜（他の有機膜）
１６ 背面電極材料層
１６Ａ 背面電極（他方の電極）
【発明の属する技術分野】
この発明は発光素子の製造方法に関し、さらに詳しくは、有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）材料を発光層に用いる発光素子の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、有機ＥＬ材料を用いた発光素子としては、図１３に示すような構造のものがある。同図に示すように、この発光素子１は、ガラス基板２上に形成した透明な前面電極３上に、有機ＥＬ層４が形成され、有機ＥＬ層４の上に背面電極５が形成されている。そして、前面電極３と背面電極５との間に電圧を印加することにより発光を起こすようになっている。背面電極５は、真空蒸着により形成されるが、このとき所望のパターンを形成するために、メタルマスクを基板上に配置した状態で蒸着を行う。メタルマスクには、所望のパターンが開口部として形成されている。
【０００３】
この方法を用いて背面電極５を微細化する場合、メタルマスクを微細に加工することが要求されるが、メタルマスクの強度が保てないため、０．１ｍｍ程度のスペースが限界となる。そこで、さらに微細化を進めるため、図１４〜図１６に示すような方法が提案されている。なお、図１４は背面電極５を蒸着した後の状態を示す平面図、図１５は図１４のＸ−Ｘ断面図、図１６は図１４のＹ−Ｙ断面図である。この方法は、メタルマスクを用いず、所望の背面電極形成領域間に側壁が逆テーパ状のフォトレジスト６を形成した後、図１６に示すように有機ＥＬ層４と背面電極５の蒸着を行ったものである。この方法では、逆テーパ状のフォトレジスト６で有機ＥＬ層４及び背面電極５を分断させているので、フォトレジスト６上に分離された有機ＥＬ層４Ａ並びにその有機ＥＬ層４Ａ上に分離された背面電極５Ａが背面電極５と電気的に絶縁された状態にパターン形成が行われて微細なパターン形成が可能となる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した方法において、側壁が逆テーパ状のフォトレジスト６を用いて背面電極５を形成する場合、図１７に示すように、フォトレジスト６の側壁下部付近において前面電極３と背面電極５との間でショートが発生し易くなるという問題点がある。これは、フォトレジスト６の側壁下部付近で有機ＥＬ層４が背面電極５の蒸着される範囲よりもフォトレジスト６の近くまで蒸着されれば電極間のショートは発生しないが、背面電極５の方が有機ＥＬ層４よりもフォトレジスト６の近くまで蒸着されると電極間のショートが発生する。
【０００５】
本発明は、前面電極と背面電極との間にショートが発生するのを防止できる発光素子の製造方法を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、基板上に、順次、一方の電極、複数の膜を積層してなる電界発光層、他方の電極が形成されてなる発光素子の製造方法において、前記一方の電極を形成した後、側壁が逆テーパ状をなし、且つパターン上部の端縁が前記一方の電極の個々の発光部に相当する平面領域外に位置する分離層を形成し、前記電界発光層を構成する複数の膜のうちの所定の膜を基板上の全面に湿式成膜して前記電界発光層を成膜後、前記他方の電極を形成する材料を前記分離層をマスクとして成膜することを特徴としている。
【００１０】
請求項１記載の発明では、複数の膜のうちの所定の有機膜を湿式成膜することにより、分離層が所定の膜で被覆され、後の工程で蒸着される他方の電極と一方の電極との間でショートが発生するのを防止することができる。
【００１１】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発光素子の製造方法であって、前記所定の膜は、有機溶剤で可溶な材料でなることを特徴としている。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、この発明に係る発光素子の製造方法の詳細を図面に示す各実施形態に基づいて説明する。
（実施形態１）
図１〜図１０は、本発明に係る発光素子の製造方法の実施形態１を示している。まず、本実施形態では、図１及び図２に示すように、ガラス基板１１の上に複数の前面電極１２を所定間隔を介して平行に形成する。この前面電極１２は、透明な導電性材料である、例えばＩＴＯ（indium tin oxide）で形成される。この前面電極１２の形成方法は、ガラス基板１１の全面にＩＴＯ膜を成膜し、フォトリソグラフィー技術及びエッチング技術によりパターニングする。なお、図２は図１のＡ−Ａ断面図である。
【００１３】
次に、前面電極１２を形成したガラス基板１１上に、ＳｉＯ2でなる層間絶縁膜１３を全面に堆積させた後、フォトリソグラフィー技術及びエッチング技術を用いて、図３及び図４に示すように、発光部となる部分が矩形状の開口部１３Ａとなるようにパターン形成する。なお、図４は図３のＢ−Ｂ断面図である。この開口部１３Ａは、各々発光画素領域になる。
【００１４】
その後、前面にフォトレジストを塗布し、露光・現像を行って、図５及び図６に示すように、開口部１３Ａ間で前面電極１２の延在方向に直交する方向に延在し、後述する背面電極を形成すべき部分を露出させるようにパターニングしたレジスト層１４を形成する。このレジスト層１４は、図６に示すように、側壁が逆テーパ状になるように形成する。なお、図６は図５のＣ−Ｃ断面図である。図６に示すように、レジスト層１４は、前面電極１２の延在方向で隣接する開口部１３Ａどうしの距離よりもその幅が短く設定され、且つ隣接する開口部１３Ａどうしの間の層間絶縁膜１３の中央を通るように形成されている。
【００１５】
次に、図７〜図９に示すように、全面に有機ＥＬ材料層と背面電極材料層１６とを順次蒸着して形成する。この結果、レジスト層１４の逆テーパ状の段差により分断されて、レジスト層１４上に有機ＥＬ層１５が成膜され、有機ＥＬ層１５の上に背面電極材料層１６が形成される。層間絶縁膜１３の開口部１３Ａ内で露出した前面電極１２の上に有機ＥＬ層１５Ａが接合し、有機ＥＬ層１５Ａの上には背面電極１６Ａが接合して形成される。なお、本実施形態における有機ＥＬ層１５Ａは、発光層やキャリア輸送層などを積層してなる。背面電極１６Ａは、前面電極１２と交差する方向にストライプ状に複数が形成される。
【００１６】
このように、本実施形態においては、レジスト層１４の下に層間絶縁膜１３を形成することで、図９に示すように、背面電極１６Ａの方が有機ＥＬ層１５Ａよりもレジスト層１４の近くまで蒸着されても、前面電極１２と背面電極１６Ａ間のショートの発生を防止することない。逆テーパ状のレジストの最大パターン幅を層間絶縁膜１３のパターン幅よりも細く形成することで、安定して層間絶縁膜１３上に有機ＥＬ層１５と背面電極１６Ａとが蒸着できる。また、本実施形態では、層間絶縁膜１３で発光パターンの規制をするため、発光パターンが従来の逆テーパ状のレジスト層により規制された発光パターンのような背面電極１６Ａのパターン精度の影響がないため、均一な発光パターンを得ることができる。なお、本実施形態では、層間絶縁膜１３をＳｉＯ2で形成したが、層間絶縁膜にブラックマスク機能を持たせたアクリル系の有機系薄膜としてもよい。さらに、本実施形態では、上記製造プロセスの後、レジスト層１４を剥離液を用いて剥離することにより、図１０に示すようにレジスト層１４上の有機ＥＬ層１５と背面電極材料層１６を除去してもよい。
【００１７】
（実施形態２）
図１１は、本発明に係る発光素子の製造方法の実施形態２を示す要部断面図である。本実施形態では、上記した実施形態１のような層間絶縁膜１３を形成せずに、前面電極１２上に側壁が逆テーパ状のレジスト層１４を直接形成し、この後有機ＥＬ層１５を構成する、有機溶剤に溶解するポリビニルカルバゾルやポリアニリンなどの高分子材料、又は有機ＥＬ前駆体であるポリフェニレンビニレンなどにより形成される第１有機膜１５Ａを湿式成膜し、全面電極１２上及びレジスト層１４の側壁及び上面を完全に覆う。その後、発光層及びキャリア輸送層などを順次積層してなる第２有機膜１５Ｂを蒸着する。続いて、第２有機膜１５Ｂの上に背面電極材料層１６を蒸着する。本実施形態２においても、レジスト層１４の側壁が逆テーパ状に形成されているため、レジスト層１４の段差により第２有機膜１５Ｂと背面電極材料層１６はそれぞれ分断されてパターニングされる。この後、有機溶剤で露出した第１有機膜１５Ａを溶解させた後、レジスト層１４を剥離液で剥離してリフトオフを行ってもよい。
【００１８】
本実施形態２では、レジスト層１４を形成した後に第１有機膜１５Ａを湿式成膜することにより、前面電極１２及びレジスト層１４を完全に被覆することができる。このため、背面電極１６Ａが第２有機膜１５Ｂよりもレジスト層１４に近づいて蒸着されても、前面電極１２と背面電極１６Ａとの間のショートを防止することができる。また、本実施形態では、レジスト層１４の幅を狭くしてもショートを防止できるため、発光部の面積を大きく設定することが可能になる。
【００１９】
（実施形態３）
図１２は、本発明に係る発光素子の製造方法の実施形態３を示す要部断面図である。本実施形態３では、上記した実施形態１と同様に層間絶縁膜１３を形成し、その後、上記した実施形態２と同様に第１有機膜１５Ａを湿式成膜し、続いて、第２有機膜１５Ｂと背面電極材料層１６を順次蒸着する。なお、本実施形態では、レジスト層１４の幅寸法が層間絶縁膜１３の幅寸法以下であればよい。なお、本実施形態３における他の工程は、上記した実施形態２と同様である。
【００２０】
本実施形態３では、層間絶縁膜１３の幅寸法を短く設定することができるため、微細化を促進することができる。また、前面電極１２上に層間絶縁膜１３が形成されているため、ショートを確実に防止することができる。
【００２１】
以上、実施形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、構成の要旨に付随する各種の設計変更が可能である。
【００２２】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、この発明によれば、発光素子の有機ＥＬ層を挟む一方の電極と他方電極との間にショートが発生するのを防止することができる。また、他方の電極のパターンをリソグラフィー技術を適用して形成できるため、微細化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る発光素子の製造方法の実施形態１の初期工程を示す平面図。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図。
【図３】実施形態１の工程を示す平面図。
【図４】図３のＢ−Ｂ断面図。
【図５】実施形態１の工程を示す平面図。
【図６】図５のＣ−Ｃ断面図。
【図７】実施形態１の工程を示す平面図。
【図８】図７のＤ−Ｄ断面図。
【図９】図７のＥ−Ｅ断面図。
【図１０】実施形態１の発光素子を示す断面図。
【図１１】本発明に係る発光素子の製造方法の実施形態２を示す要部断面図。
【図１２】本発明に係る発光素子の製造方法の実施形態３を示す要部断面図。
【図１３】従来の発光素子を示す断面図。
【図１４】従来の他の発光素子の製造方法を示す平面図。
【図１５】図１４のＸ−Ｘ断面図。
【図１６】図１４のＹ−Ｙ断面図。
【図１７】従来の他の発光素子の問題点を示す要部断面図。
【符号の説明】
１０ 発光素子
１１ ガラス基板
１２ 前面電極（一方の電極）
１３ 層間絶縁膜
１３Ａ 開口部
１４ レジスト層
１５ 有機ＥＬ層
１５Ａ 第１有機膜（所定の有機膜）
１５Ｂ 第２有機膜（他の有機膜）
１６ 背面電極材料層
１６Ａ 背面電極（他方の電極）
Claims (2)
- 基板上に、順次、一方の電極、複数の膜を積層してなる電界発光層、他方の電極が形成されてなる発光素子の製造方法において、
前記一方の電極を形成した後、側壁が逆テーパ状をなし、且つパターン上部の端縁が前記一方の電極の個々の発光部に相当する平面領域外に位置する分離層を形成し、前記電界発光層を構成する複数の膜のうちの所定の膜を基板上の全面に湿式成膜して前記電界発光層を成膜後、前記他方の電極を形成する材料を前記分離層をマスクとして成膜することを特徴する発光素子の製造方法。 - 前記所定の膜は、有機溶剤で可溶な材料でなることを特徴とする請求項１記載の発光素子の製造方法。
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