JP3823482B2

JP3823482B2 - 有機エレクトロルミネッセント素子の製造方法

Info

Publication number: JP3823482B2
Application number: JP27651597A
Authority: JP
Inventors: 顕治古川; 勇昇泉澤; 俊弘小池
Original assignee: Chisso Corp
Current assignee: JNC Corp
Priority date: 1997-09-24
Filing date: 1997-09-24
Publication date: 2006-09-20
Anticipated expiration: 2017-09-24
Also published as: JPH1197173A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機エレクトロルミネッセント材料からなる有機層を有する有機エレクトロルミネッセント素子の製造法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
有機エレクトロルミネッセント（以下、ＥＬと記す）素子の構成は、基板に支持された、一方が透明もしくは半透明である一対の電極（陽極と陰極）間に、発光層を挟持した構成である。具体的には（１）陽極／発光層／陰極、（２）陽極／正孔輸送層／発光層／陰極、（３）陽極／発光層／電子輸送層／陰極、（４）陽極／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／陰極などの構成のものが知られている。必要に応じて、正孔注入輸送層や電子注入輸送層などを介在させることもある。
【０００３】
ところで、有機ＥＬ素子を高密度の表示素子として利用するためには、ドット状の微小な画素をマトリックス状に配置することが不可欠であり、そのためには電極の微細なパターン化が必要となる。すなわち、互いに絶縁された複数の帯状の陽極と陰極を直交するように配置することにより、前記両電極間に挟まれた部分が発光領域となり、画素となる。
一般的には、発光を取り出す側に透明電極であるインジウムチンオキサイド（以後、ＩＴＯと記す）膜を設置し、陽極とする（以後、第一電極を陽極とし、第二電極を陰極とした場合について記述する）。その上に、上記したような各種の有機薄膜を積層し、最後に陰極として仕事関数の低い金属を蒸着し、有機ＥＬ素子としている。
【０００４】
支持基板上に設置されたＩＴＯ膜は代表的な微細加工法であるフォトリソグラフィ法により、微細なパターンを得ることができる。従って、問題となるのは陰極の微細パターン化である。
まず考えられるのは、電極を蒸着する際にマスクを用いてパターン化するマスク蒸着法である。しかしながら、この方法においては、微細なパターン、特に帯間の間隙が数十μｍ以下のものを作成することは、非常に難しい。すなわち、被蒸着基板とマスクとの密着性がマスクのだれなどにより十分に保たれないため、蒸着金属が回り込むことになり、十分な帯状電極間の絶縁がとれず、陰極の微細パターンを得ることができないという問題がある。
また、機械的な切削による微細加工法も古くから知られているが、この方法は強度的にかなり弱い金属薄膜からなる陰極を加工するには適しておらず、電極加工精度が不十分なために、電極が取りきれず、ショートしたり、また下地のＩＴＯ膜を傷つけ、ＩＴＯ電極が断線する場合があるなどの欠点がある。
【０００５】
特開平２−６６８７３号公報には、陽極と同様なフォトリソグラフィ法により、微細なパターンを得ることが開示されているが、レジスト塗布、ベーキング、露光、現像、エッチング及びレジスト剥離などの数多くの工程を必要とし、電極材料の劣化や有機材料層への水分のしみこみなどの諸問題のために、実用的な有機ＥＬ素子は得られない。同様なウェットエッチング法が、特開平６−１５１０６２号公報にも開示されている。
【０００６】
特開平５−３０７７号公報には、レーザービームを使用して陰極材料を熱加工して取り除く方法が開示されている。しかし、陰極は鏡面であるため大部分のレーザー光を反射する。したがって、熱加工するためには強いレーザーを用いる必要があり、従って加工時に発する熱が多くなり、発光層や他の有機材料に悪影響を及ぼす。そのため、特開平９−５０８８８号公報には耐熱性を有するレーザー保護層を設置することにより熱の影響を弱める工夫がなされているが、熱の影響を弱める効果が小さく、必ずしも満足のいく方法ではない。
【０００７】
特開平８−２２３７１号公報には、レーザーアブレーション法によるパターン化が開示されているが、飛散する金属屑を遠くにとばすために真空中で操作を行う必要があり、飛散した金属屑により真空槽が汚れるという欠点があり、製造方法としては必ずしも満足のいくものではない。
特開平５−２７５１７２号公報には、所定の間隔に配置された帯状の透明電極に直交するように絶縁体からなる隔壁を設け、この隔壁に直交する方向から陰極材料を斜め蒸着し、隔壁による陰の部分には電極材料が付着しないようにして、互いに絶縁された帯状の陰電極を設置する方法が開示されている。しかしこの方法では、隔壁の高さをかなり高くしないと十分な絶縁性がとれないという問題点を有している。
【０００８】
特開平８−３１５９８１号公報には、オーバーハング部を有する隔壁を設け、基板を回転しながら有機層を蒸着した後、基板回転を止め陰電極を蒸着すると、隔壁のオーバーハング部の影の部分には陰電極は蒸着されず、電気的に分離された帯状の陰電極が形成されるようになる。しかしこの方法では第二電極の分離は出来るが、影部分に電極材料が回り込み、有機層の積層が十分でない部分で陽極とショートするという問題点を有している。
【０００９】
特開平８−２０２２８７号公報には、特開平５−２７５１７２号公報と同様に、帯状に配置された透明電極と直交する絶縁体よりなる隔壁を形成した後、各種有機層と陰電極を基板に対してほぼ垂直方向から基板全面に蒸着し、隔壁上の陰電極をドクターブレードまたは研磨により除去して、隔壁部分で電気的に隔離された帯状の陰電極を得ることができる。しかし、研磨により陰電極を削り取る場合に、研磨時に使用する溶媒が有機層に悪影響を及ぼし、また残存する研磨剤により発光ムラが生ずるという問題点がある。また、ドクターブレードにより陰電極を削り取る方法では、ブレードと基板との間隔を非常に精度よく設定しないと発光部分を削り取ったり、削り残りが生じ、隔壁上の電極材料のみを削り取ることは困難であり、削りかすが基板上に散乱し、ショートや断線の原因になるという問題点を有している。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような従来の有機ＥＬ素子のパターン化法が持つ問題点を改良し、電気的に絶縁した複数本の帯状の微細なパターンの第二電極を有し、ショートのない有機ＥＬ素子を簡便に製造する方法を提供することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、複数本形成されている電導体からなる第一電極層と、該第一電極上に該第一電極と直交するよう帯状に複数本形成されている絶縁体からなる隔壁が構成された基板上に、単層もしくは複数層の有機層、および該有機層の上に第二電極を全面に形成して、一部の第二電極材料は剥離せずに残し、該隔壁の上部分のみに存在する第二電極材料を剥離する有機ＥＬ素子の製造方法であって、隔壁上の第二電極材料を剥離する際に、粘着剤を所望の厚さに塗布した平板またはロールを第二電極材料を積層した有機ＥＬ素子表面に密着させることにより、画素部分に粘着剤が接触することなく、隔壁上の第二電極材料を容易かつ完全に剥離して、第二電極を帯状に形成する有機ＥＬ素子の製造方法である。
【００１２】
本発明の有機ＥＬ素子は、基板に支持されていることが好ましい。該基板については特に制限はなく、従来有機ＥＬ素子に慣用されているもの、例えばガラス、透明プラスチック、石英などを用いることができる。また、粘着剤を塗布する平板やロールの材料は所望の機械的精度に加工できるものであれば特に制限されるものでない。
本発明の有機ＥＬ素子の電極および有機層構成は、（１）陽極／発光層／陰極、（２）陽極／正孔輸送層／発光層／陰極、（３）陽極／発光層／電子輸送層／陰極、（４）陽極／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／陰極など通常使用される構成であればいかなる構成でもかまわない。この有機ＥＬ素子の電極は、前記の第一電極が陽極の場合は第二電極が陰極となり、第一電極が陰極の場合は第二電極は陽極になる。
【００１３】
次に、本発明の有機ＥＬ素子を製造する好適な方法について説明する。
例として、前記（１）の陽極／発光層／陰極からなる有機ＥＬ素子の製造法について説明すると、まずガラスなどの透明な基板上に、陽極用物質からなる薄膜を、１μｍ以下、好ましくは１００〜８００ｎｍの範囲の膜厚になるように、蒸着やスパッタリングなどの方法により形成させ、陽極を作製する。電極材料としては、ＩＴＯ、ＺｎＯ、ＣｕＳなどの無機系材料もしくは有機系透明導電性材料が用いられる。この透明電極のパターン化は、リソグラフィーなどの慣用的な微細加工により行われる。
この帯状に陽極が形成された基板上に交差するように帯状の絶縁性隔壁を形成する。隔壁は、スクリーン印刷法、光反応性樹脂を用いたフォトリソグラフィー法、マスク蒸着法等で形成することができる。隔壁の材料としては、フォトレジストなどの有機系高分子材料やＳｉＯ_xなどの無機系材料が用いられる。
【００１４】
次いで帯状の陽極と隔壁を形成させた基板上に発光層を設ける。発光層の形成方法としては、例えば、スピンコート法や蒸着法などが知られており、以下にその方法について記す。
蒸着法を採用する場合、その蒸着条件は、使用する発光層に用いる有機化合物の種類などにより異なるが、一般にボート加熱温度５０〜４００℃、真空度１０^-5〜１０^-3Ｐａ、蒸着速度０．０１〜５０ｎｍ／秒、基板温度−５０〜＋３００℃、膜厚５ｎｍないし５μｍの範囲で適宜選ぶ事が望ましい。
【００１５】
さらに、スピンコート法を採用する場合、その条件は、使用する材料の種類、溶媒の種類などにより異なるが、一般に溶液濃度０．００１〜９０重量部、スピンナー回転数１００〜１０００００回転／分、基板温度−５０〜３００℃、これらの条件により膜厚を５ｎｍないし５μｍの範囲になる様に調整することが望ましい。さらに、スピンコート後、窒素、アルゴンなどの不活性気体雰因気下、３０〜４００℃で１０分〜２４時間熱処理を施すことが望ましい。
この発光層の形成後、その上に陰極用物質からなる薄膜を、１μｍ以下の厚さに、例えば蒸着やスパッタリング等の方法により形成させ、発光層全面に陰極を設ける。陰極を形成した後の有機ＥＬ素子の断面図を図１及び図２に示す。図１はＩＴＯ電極に沿った方向の断面図である。図２はＩＴＯ電極に対して直交方向の断面図である。
【００１６】
陰極を形成した基板の上に、粘着剤を塗布したロールを基板上に転がすと隔壁上の電極材料が粘着剤に付着し、隔壁上の陰極を剥離することが出来る。所望の厚さの粘着剤を塗布した平板を用いても、隔壁上の陰極の剥離は可能である。隔壁の高さは有機層と金属電極の厚さの和より大きく、かつＩＴＯ電極の厚さよりも大きい。また粘着剤の厚みが重要であり、該厚みは、隔壁の厚さ以下で、かつＩＴＯ電極の厚さより厚いことが必要である。すなわち、粘着層の厚みが隔壁の厚み以上であると、粘着剤を有機ＥＬ素子に接触した際、表示部分の電極も剥離してしまう危険がある。またＩＴＯ電極の厚さより薄いと、ＩＴＯ電極上にない部分を剥離出来ない危険がある。
【００１７】
本発明の有機ＥＬ素子の製造の際に用いる粘着剤としては、たとえば通常のセロテープ等に使用されている粘着剤、接着剤、フォトレジスト、高分子溶液の半乾燥状態のものなど、作業する温度で粘着性のあるものであれば特に限定されるものではない。
上記の一連の操作により、所望の有機ＥＬ素子が得られる。図３に陰電極の剥離した様子をＩＴＯ電極に沿った方向の断面図で示す。このように除去した陰電極は粘着剤に粘着しており、削りかすが飛散しないため作業環境悪化させることなく、削りかすに起因する問題点を回避できる。なお、この有機薄膜ＥＬ素子の作製においては、作製順序を逆にして、陰極、発光層、陽極の順に作製し、隔壁上の陽極の剥離を施して製造することも可能である。
【００１８】
上記の剥離は隔壁上の電極だけを剥離することについて説明したが、隔壁上の陰極を剥離する際に隔壁上の有機層が剥がれたとしても各画素部分には影響を与えないので、本発明の有機ＥＬ素子を製造するにはなんら問題はない。
このようにして製造された有機ＥＬ素子の陽極、有機層、陰極の大気中の酸素、湿気、ゴミなどによる劣化を防止するために、陽極、有機層、陰極部分全体を封止することが望ましい。
本発明の製造法で得られる有機ＥＬ素子は、有機層を介して、第一電極と第二電極が帯状に形成されている。これより、第一電極と第二電極とでマトリクスが形成され、第一電極駆動回路と第二電極駆動回路により、このマトリクスで構成される画素が順次駆動することにより、画素部分の発光層が画像信号に基づいて順次発光制御されるようになる。
【００１９】
【作用】
本発明の製造法によれば、電極間隙狭い帯状の第二電極を精密加工法により電極間のショートを回避できるので、本発明によって製造される有機ＥＬ素子の表示品位は高いものとなる。
【００２０】
【実施例】
次に本発明を実施例に基づいて更に詳しく説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。
実施例１
帯状にＩＴＯがパターニングされたガラス基板を十分洗浄した後、ヘキスト製レジストＡＺＴＦＰ−Ｎをスピンコートした。次に、ホットプレート上にてプリベークを行ってから、レジスト上に幅３０μｍの帯状にレジストの隔壁が出来るように加工したフォトマスクを乗せて露光を行った。露光した基板を現像液の中に入れ、レジストの現像を行い、基板をホットプレート上に置きポストベークを施し、所望の帯状ＩＴＯと交差する帯状の高さ３μmの隔壁を形成した。
【００２１】
この基板を市販の蒸着装置の基板ホルダーに固定し、N,N'-ジフェニル-N,N'-ビス-(3-メチルフェニル)-4,4'-ジアミンを８×１０^-4Ｐａの真空度で蒸着速度０．１〜０．２ｎｍ／秒で石英製るつぼから基板上に蒸着して、膜厚５０ｎｍの正孔注入輸送層を製膜させた。つづいて、８×１０^-4Ｐａの真空度でトリス(8-ヒドロキシキノリノ)アルミニウムを石英製るつぼから０．３〜０．４ｎｍ／秒で共蒸着法により膜厚５０ｎｍの発光層を正孔注入輸送層上に製膜させた。ついで、その上に陰極電極として１×１０^-3Ｐａの真空度でマグネシウムをグラファイト製るつぼから蒸着速度１〜１．２ｎｍ／秒および銀をグラファイト製るつぼから蒸着速度０．０８〜０．１１ｎｍ／秒で１５０ｎｍの厚さでマグネシウム−銀電極を共蒸着することにより有機EL素子を作成した。
よく洗浄したガラスにキシレンで希釈したヘキスト製レジストＡＺＴＦＰ−Ｎをスピンコートして１μｍの厚さに粘着剤を塗布した。このガラス板を未加工の有機ＥＬ素子に密着させた後、ガラス板を剥がした。そうすると隔壁の形状と一致する形状で陰極がガラス基板上に付着し、隔壁上のみの陰極電極のみが剥がれたことが確認できた。隔壁上の陰極が剥がされた素子の各画素にＩＴＯを陽極にして直流電圧を印加すると、直流電圧を印加した画素のみが発光し、各画素間が短絡していないことが確認できた。
【００２２】
実施例２
実施例１と同様に希釈したフォトレジスト溶液を回転しているアルミニウム製ロールに滴下して１μｍの厚さの粘着剤層を付けた。このロールを実施例１の陰極の蒸着まで終了した有機ＥＬ素子上で転がした。そうすると隔壁の幅と一致する陰極が帯状にロールに付着した。隔壁上の陰極が剥がされた素子の各画素にＩＴＯを陽極にして直流電圧を印加すると、直流電圧を印加した画素のみが発光し、各画素間が短絡していないことが確認できた。
【００２３】
実施例３
実施例１の隔壁を施した基板に発光層としてポリビニルカルバゾールを０．５重量部、2,5-ビス(1-ナフチル)-1,3,4-オキサジアゾールを０．５重量部、化合物４０を０．０２重量部を１，２−ジクロロエタンに溶解し、スピンコート法により１００ｎｍの厚さに製膜し、蒸着装置の基板ホルダーに固定した。次いで、その上に実施例１と同様にマグネシウム−銀陰極電極を作成した。このようにして作成した基板上で、実施例２と同様に１μｍの厚さに粘着剤を塗布したアルミニウム製のロールを転がした。隔壁上の陰極が剥がされた素子の各画素にＩＴＯを陽極にして直流電圧を印加すると、直流電圧を印加した画素のみが発光し、各画素間が短絡していないことが確認できた。
【００２４】
比較例１
高さ１μｍの帯状の隔壁を施した基板を実施例１と同様の方法で作成した。この基板上に実施例１と同様に有機層と陰極を蒸着した。このようにして作成した基板上で、実施例２と同様に３μｍの厚さに粘着剤を塗布したアルミニウム製のロールを転がした。すると、画素上の陰極も剥がれてしまい各画素を発光させることが出来なかった。
【００２５】
【発明の効果】
本発明の有機ＥＬ素子の製造法は、陰電極を微細加工する上で簡単な工程で、飛散する削りかすもなく、しかも確実に隔壁上の陰電極のみを剥離することができ、ショートのない表示品位の高い有機ＥＬ素子を簡便に作製でき、その工業的価値は高い。
【図面の簡単な説明】
【図１】全面に金属蒸着を施した有機ＥＬ素子の構成の一例で、ＩＴＯ電極に沿った方向の断面図である。
【図２】全面に金属蒸着を施した有機ＥＬ素子の構成の一例で、ＩＴＯ電極に直交方向の断面図である。
【図３】本発明の方法により、金属電極に微細加工を施した有機ＥＬ素子のＩＴＯに沿った方向の断面図である。
【符号の説明】
１．ガラス基板
２．ＩＴＯ電極
３．隔壁
４．有機化合物層
５．金属電極

Claims

互いに対向する複数本の帯状に配置された第一電極と第二電極とからなる電極対と、該電極対間に有機層とを有し、該電極対に挟まれた複数の部分を発光領域とするエレクトロルミネッセント素子の製造法において、複数本の帯状の第一電極と該電極と直交するように絶縁体からなる複数本の帯状隔壁を配置した基板上に、単層もしくは複数層の有機層、ついで該有機層上の表面全体に第二電極を形成した後、隔壁の上部分に存在する第二電極材料を、粘着剤を用いて剥離する工程を含むことを特徴とする有機エレクトロルミネッセント素子の製造方法。
第二電極を有機層の表面全体に形成させた後、請求項１記載の隔壁の上部分に存在する第二電極材料を粘着剤を塗布した平板もしくはロールを用いて剥離させることを特徴とする有機エレクトロルミネッセント素子の製造方法。
請求項２記載において平板上またはロール上に塗布した粘着剤の厚さが隔壁の高さより厚くないものを用いて、隔壁の上部分に存在する第二電極材料を剥離させることを特徴とする有機エレクトロルミネッセント素子の製造方法。