JP5177570B2

JP5177570B2 - 有機ｅｌパネルの製造方法

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Publication number: JP5177570B2
Application number: JP2009212589A
Authority: JP
Inventors: 賢治土井
Original assignee: Nippon Seiki Co Ltd
Current assignee: Nippon Seiki Co Ltd
Priority date: 2009-09-15
Filing date: 2009-09-15
Publication date: 2013-04-03
Anticipated expiration: 2029-09-15
Also published as: JP2011060738A

Description

本発明は、配線付き基体を用いた有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）パネルの製造方法に関する。

従来、有機材料によって形成される自発光素子である有機ＥＬ素子を備える有機ＥＬパネルは、例えば、陽極となるインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）等からなる第一電極と、有機発光層を含む有機層と、陰極となるアルミニウム（Ａｌ）等からなる非透光性の第二電極と、を順次積層して有機ＥＬ素子を形成するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。かかる有機ＥＬパネルは第一電極から正孔を注入し、また第二電極から電子を注入して正孔及び電子が発光層にて再結合することによって光を発するものであり、視認性に優れていて、低温での高速応答性に優れているため瞬間判読が必要な車載計器や移動通信端末等に採用されている。

有機ＥＬ素子は、有機層として正孔注入層，正孔輸送層，発光層，電子輸送層及び電子注入層が適宜積層形成される。有機層は低分子材料か高分子材料かにより成膜方法が異なり、低分子材料の成膜工程は蒸着法が主に用いられるドライ工程であり、高分子材料の成膜工程は塗布法，スピンコート法，インクジェット法またはスプレー法等が用いられるウェット工程である（例えば、特許文献２参照）。

ところで、パッシブマトリクス型の有機ＥＬパネルは、所定の発光電流を必要とし、電流密度に比例して発光輝度が上昇するが、配線の抵抗により電圧降下が生じるため、配線部の低抵抗化が必要とされている。しかしながら、従来から配線材料に用いられたＩＴＯ層の低抵抗化には限界がある。そこで、アルミニウム（Ａｌ）あるいはＡｌ合金などの低抵抗金属を補助配線としてＩＴＯ層と組み合わせることで実質的に有機ＥＬ素子回路の更なる低抵抗化を実現することが知られている。例えば、引用文献３には、Ａｌ合金として、Ａｌにニッケル（Ｎｉ）を含有させたＡｌ−Ｎｉ合金が開示されている。

特開昭５９−１９４３９３号公報特開２００３−１１３０６９号公報特開２００７−１４２３５６号公報

Ａｌ−Ｎｉ合金は抵抗率を下げるために成膜後に例えば２００℃以上の温度で加熱する熱処理を行う必要がある。しかしながら、有機ＥＬパネルの製造においてウェット工程が行われると、熱処理によって配線内に形成されるＡｌ−Ｎｉ合金粒子が配線内から発光部へ遊離し、それにより表示異常や表示欠陥を引き起こし有機ＥＬパネルの品質悪化や歩留まりの低下が起こるという問題点があった。ウェット工程としては、発光画素を画定する絶縁膜及び隔壁の形成後に行われる洗浄工程や、高分子材料の成膜工程が上げられる。なお、Ａｌ−Ｎｉ合金上にキャップ層を形成する場合であっても熱処理後にパターニングを行うと配線端部からＡｌ−Ｎｉ合金粒子の遊離が生じてしまうという問題点がある。

本発明は、この問題に鑑みなされたものであり、低抵抗のＡｌ−Ｎｉ合金を用いた配線付き基体を用いた有機ＥＬパネルにおいて、品質及び歩留まりを向上させることが可能な有機ＥＬパネルの製造方法を提供することを目的とするものである。

本発明は、前記課題を解決するために、少なくともアルミニウムとニッケルとを含有する導体層を含む配線部が形成される基体上に、前記基体側に形成される第一電極とこの第一電極と対向する第二電極とで少なくとも正孔注入層と有機発光層を狭持してなる発光部を形成してなり、前記配線部は前記第一，第二電極の少なくとも一方と電気的に接続されてなる有機ＥＬパネルの製造方法であって、少なくとも前記配線部を形成し、前記正孔注入層をウェット工程で形成した後に前記基体を加熱して前記配線部の抵抗率を下げる熱処理を行うことを特徴とする。

また、前記有機ＥＬパネルは、前記基体上に、少なくとも前記第一電極の端部を覆うように形成される絶縁膜と、前記第二電極を複数に分離するように形成される隔壁と、を形成してなり、少なくとも前記配線部，前記絶縁膜，前記隔壁及び前記正孔注入層を形成した後に前記基体を加熱して前記配線部の抵抗を下げる熱処理を行うことを特徴とする。

また、前記配線部は、モリブデンまたはモリブデン合金を含有するキャップ層を前記導体層上に形成してなることを特徴とする。

また、前記配線部は、前記基体と前記導体層との間に透明導電体層を形成してなることを特徴とする。

また、前記配線部は、モリブデンまたはモリブデン合金を含有するキャップ層を前記透明導電体層と前記導体層との間に形成してなることを特徴とする。

また、前記配線部は、前記第一，第二電極の少なくとも一方と駆動回路とを電気的に接続するための配線であることを特徴とする。

本発明は、Ａｌ−Ｎｉ合金を用いた配線付き基体を用いた有機ＥＬパネルにおいて、品質及び歩留まりを向上させることが可能となるものである。

本発明の実施形態における有機ＥＬパネルの背面図。同上実施形態における有機ＥＬパネルの要部拡大図。同上実施形態における有機ＥＬパネルを示す断面図。同上実施形態における有機ＥＬパネルを示す要部断面図。同上実施形態の配線付き支持基板及び有機ＥＬパネルの製造方法を示す図。

以下、本発明の実施形態について添付図面に基づいて説明する。なお、これらの説明及び図面等は本発明を例示するものであり、特許請求の範囲を制限するものではない。本発明の趣旨に合致する限り他の実施形態も本発明の範疇に属し得ることは言うまでもない。

図１は、有機ＥＬパネルを示す図である。有機ＥＬパネルは、支持基板（基体）１と、発光領域２と、ドライバーＩＣ（駆動回路）３と、陽極配線部４と、陰極配線部５と、を有する。

支持基板１は、長方形形状の透明ガラス材からなる電気絶縁性の配線付き基体である。支持基板１上には、発光領域２と、ドライバーＩＣ３と、陽極配線部（配線部）４と、陰極配線部（配線部）５と、が形成されている。また、支持基板１上には発光領域２を気密的に覆う封止部材が配設されるが、図１及び図２においては封止部材を省略している。

発光領域２には、図２及び図３に示すように、ライン状に複数形成される陽極（第一電極）６と、絶縁膜７と、隔壁８と、有機層９と、ライン状に複数形成される陰極（第二電極）１０と、が形成されている。すなわち、有機ＥＬパネルは、各陽極６と各陰極１０とが交差するとともに有機層９を陽極６と陰極１０とで挟持する個所からなる複数の発光部（有機ＥＬ素子）がマトリクス状に配置されるものである。また、陽極６及び陰極１０は、陽極配線部４及び陰極配線部５を介してドライバーＩＣ３と電気的に接続される。また、前記各発光部は、図３に示すように、封止部材１１によって気密的に覆われている。

ドライバーＩＣ３は、発光領域２の前記各発光部を駆動させる駆動回路を構成するものであり、信号線駆動回路及び走査線駆動回路等を備える。ドライバーＩＣ３は、ＣＯＧ（ＣｈｉｐＯｎＧｌａｓｓ）技術によって支持基板１上に配設され、陽極配線部４及び陰極配線部５を介して各陽極６及び各陰極１０と電気的に接続される。

陽極配線部４及び陰極配線部５は、陽極６及び陰極１０とドライバーＩＣ３とをそれぞれ電気的に接続するための部材である。陽極配線部４及び陰極配線部５は、支持基板１上に形成される透明導電体層と、モリブデン（Ｍｏ）あるいはＭｏ合金からなる第一のキャップ層と、アルミニウム（Ａｌ）に少なくともニッケル（Ｎｉ）を含有するＡｌ−Ｎｉ合金化合物からなる導体層と、モリブデン（Ｍｏ）あるいはＭｏ合金からなる第二のキャップ層と、を支持基板１からこの順に積層形成した構造を有する積層体である。図３には、陰極配線部５が示されており、陰極配線部５は、支持基板１上に透明導電体層５ａ，第一のキャップ層５ｂ，導体層５ｃ及び第二のキャップ層５ｄを積層形成してなる。なお、図示しないが陽極配線部４も同様の積層構造を有し、陽極６から延設されるＩＴＯ等の透明導電体層，第一のキャップ層，導体層及び第二のキャップ層が積層形成されてなる。

透明導電体層５ａは、例えば陽極６と同材料であるＩＴＯ，ＩＺＯあるいはＺｎＯ等からなり、陽極６と同工程で支持基板１上に形成される。

第一のキャップ層５ｂは、ＭｏあるいはＭｏ合金からなり、導体層５ｂにＡｌ酸化物が形成されることを防止するために透明導電体層５ａと導体層５ｃとの間に形成されるものである。Ｍｏ合金の例としては、Ｎｉ−Ｍｏ，Ｍｏ−ニオブ（Ｎｂ），Ｍｏ−タンタル（Ｔａ），Ｍｏ−バナジウム（Ｖ），Ｍｏ−タングステン（Ｗ）などが上げられる。キャップ層５ｃは、パターニング性の観点からその膜厚が１０〜１００ｎｍであることが好ましい。

導体層５ｂは、Ａｌ−Ｎｉ合金からなり、配線を低抵抗化させるために支持基板１の透明導電体層５ａ上に形成されるものである。導体層５ｂは、十分な導電性や良好なパターニングが得られるようにその膜厚が１００〜５００ｎｍであることが好ましい。なお、導体層５ｂはボロン（Ｂ）等の他の金属材料がさらに含有されていても良い。また、Ａｌ−Ｎｉ合金は、透明導電体層５ａと直接接合が可能であり、第一のキャップ層５ｂを省略してもよい。

第二のキャップ層５ｃは、ＭｏあるいはＭｏ合金からなり、導体層５ｂを腐食から保護するために導体層５ｂ上に形成されるものである。Ｍｏ合金の例としては、Ｎｉ−Ｍｏ，Ｍｏ−ニオブ（Ｎｂ），Ｍｏ−タンタル（Ｔａ），Ｍｏ−バナジウム（Ｖ），Ｍｏ−タングステン（Ｗ）などが上げられる。キャップ層５ｃは、耐湿性及びパターニング性の観点からその膜厚が１０〜１００ｎｍであることが好ましい。

陽極６は、ＩＴＯ等の透明導電材料からなり、蒸着法やスパッタ法等の手段によって支持基板１上に透明導電材料を層状に形成した後、フォトエッチング等によって互いに略平行となるようにライン状に複数形成される。また、陽極６は、端部の一方側（図１における下方側）から延設される陽極配線部４を介してドライバーＩＣ３と接続される。

絶縁膜７は、例えばポリイミド系の電気絶縁性材料から構成され、陽極６と陰極１０との間に位置するように少なくとも陽極６の端部上に形成され両電極６，１０の短絡を防止するとともに、発光領域２の前記各発光部を画定する開口部７ａを有する。また、絶縁膜７は、陰極配線部５と陰極１０との間にも延設されており、陰極配線部５と陰極１０とを接続させるコンタクトホール７ｂを有する。

隔壁８は、例えばフェノール系の電気絶縁性材料からなり、絶縁膜７上に形成される。隔壁８は、その断面が絶縁膜７に対して逆テーパー形状となるようにフォトエッチング等の手段によって形成されるものである。また、隔壁８は、陽極６と直交する方向に等間隔にて複数形成される。隔壁８は、その上方から蒸着法やスパッタリング法等によって有機層９及び陰極１０となる金属膜を形成する際に有機層９及び前記金属膜を陽極６と直交する方向に複数に分離させるものである。

有機層９は、陽極６上に形成されるものであり、少なくとも正孔注入層と有機発光層とを有するものである。なお、本実施形態においては、図４に示すように、有機層９は正孔注入層９ａ，正孔輸送層９ｂ，有機発光層９ｃ，電子輸送層９ｄ及び電子注入層９ｅを順次積層形成してなるものである。有機層９のうち、陽極６上に形成される正孔注入層９ａは、高分子材料からなり塗布法，スピンコート法，インクジェット法またはスプレー法等が用いられるウェット工程にて成膜される。また、正孔輸送層９ｂ，有機発光層９ｃ，電子輸送層９ｄ及び電子注入層９ｅは蒸着法によるドライ工程にて成膜される。

陰極１０は、アルミニウム（Ａｌ）やマグネシウム銀（Ｍｇ：Ａｇ）等の陽極６よりも導電率が高い金属性導電材料を蒸着法等の手段により陽極６と交差するようにライン状に複数形成してなるものである。陰極１０は、前記導電材料が成膜時に隔壁８によって複数に分離されてなる。また、陰極１０は、絶縁膜７に設けられるコンタクトホール７ｂを介して陰極配線部５と接続され、この陰極配線部５を介してドライバーＩＣ３と電気的に接続されている。

封止部材１１は、例えばガラス材料からなる平板部材であり、発光領域２の前記各発光部を収納する凹部１１ａと、この凹部１１ａの全周を取り巻くように形成される接合部１１ｂとを備えており、接着剤１１ｃを介して支持基板１上に配設される。

以上の各部によって有機ＥＬパネルが構成されている。

次に、有機ＥＬパネルの製造方法の一例を図５を用いて説明する。

先ず、陽極等形成工程Ｓ１において、スパッタ法等の手段によって支持基板１上にＩＴＯを膜厚１５０ｎｍの層状に形成した後、フォトエッチング等によってパターニングして陽極配線部４の透明導電体層，陰極配線部５の透明導電体層５ａ及び陽極６を形成した。

次に、配線部形成工程Ｓ２において、洗浄した支持基板１上に、Ｍｏを膜厚２０ｎｍ、Ａｌ−Ｎｉ合金を膜厚３６０ｎｍ、Ｍｏを膜厚２０ｎｍでスパッタ法により成膜した。スパッタ直後の積層体の抵抗率は１０μΩ／ｃｍ程度と高い。その後フォトエッチングによってパターニングして陽極配線部４の第一のキャップ層，導体層及び第二のキャップ層と陰極配線部５の第一のキャップ層５ｂ，導体層５ｃ及び第二のキャップ層５ｄを形成した。これにより、配線として陽極配線部４及び陰極配線部５を有する配線付き支持基板１が得られる。このとき、フォトリソグラフィーで使用する温度は、１００℃以下とすることで、陽極配線部４及び陰極配線部５はスパッタリング直後の組成や構造を維持している。

次に、絶縁膜形成工程Ｓ３において、支持基板１上に感光性ポリイミド膜をスピンコーティングし、その後フォトエッチングによってパターニングして発光領域２の開口部７ａとコンタクトホール７ｂを有する絶縁膜７を膜厚１．０μｍで形成した。

次に、隔壁形成工程Ｓ４において、支持基板１上に感光性アクリル樹脂をスピンコーティングし、その後フォトエッチングによってパターニングして絶縁膜７上に陽極６と直交する隔壁８を形成した。隔壁形成後、ウェット工程となる支持基板１の洗浄を行った。

次に、並行平板ＲＦプラズマ装置を用いてアルゴンプラズマ照射を実施してＩＴＯ膜の表面改質を行い、正孔注入層形成工程Ｓ５において、支持基板１上にスピンコート法で膜厚１５０ｎｍの正孔注入層９ａを形成した。具体的には、ポリスチレンスルホン酸をドープしたポリエチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ）をスピンコーターを用いて成膜した。したがって、正孔注入層形成工程Ｓ５はウェット工程となる。

正孔注入層９ａ形成後、直ちに熱処理工程Ｓ６において支持基板１を加熱して熱処理を実行した。熱処理工程Ｓ６は、前記導体層及び導体層５ｂをＡｌ−Ｎｉ合金化して抵抗率を所望の値にすること、絶縁膜７及び隔壁８を脱水すること、及び正孔注入層９ａを焼成して固化させることを同時に行うものである。そのため、熱処理工程Ｓ６における加熱温度は、絶縁膜７，隔壁８及び正孔注入層９ａへの熱ダメージが発生せず、かつ陽極配線部４の前記導体層及び陰極配線部５の導体層５ｂの抵抗率を下げることが可能な温度であることを要する。本実施例においては、支持基板１を２００℃で１時間、５．０×１０^−４Ｐａの環境下で真空加熱脱水処理を行った。熱処理により、陽極配線部４及び陰極配線部５は抵抗率が低下し、所望の抵抗率を得た。なお、加熱温度及び加熱時間は、絶縁膜７，隔壁８及び正孔注入層９ａの材料によって適宜設定されるものである。

そして、正孔輸送層〜電子注入層形成工程Ｓ７にて陽極６に対応するように蒸着装置を用いて正孔輸送層９ｂ，有機発光層９ｃ，電子輸送層９ｄ及び電子注入層９ｅを積層形成し、さらに、陰極形成工程Ｓ８にて蒸着装置を用いて有機層９上に陰極１０を積層形成して、前記各発光部を得た。具体的には、正孔輸送層９ｂとしてＮＰＤを膜厚３０ｎｍで成膜し、有機発光層９ｃとしてＡｌｑ_３を膜厚３０ｎｍで成膜し、電子輸送層９ｄとしてＢＣＰを膜厚２０ｎｍで成膜し、電子注入層９ｅとしてフッ化リチウム（ＬｉＦ）を０．５ｎｍで成膜し、陰極１０としてＡｌを膜厚１５０ｎｍで成膜した。

そして、封止工程Ｓ９において、発光領域２を覆う凹部１１ａを有する封止部材１１を用意し、紫外線硬化性の接着剤１１ｃを介して支持基板１上に配設固定した。凹部１１ａの前記各発光部との対向面には水分を吸着する吸湿剤（図示しない）が配設されることが望ましい。以上の製造工程により発光領域２を有する有機ＥＬパネルが得られた。

（比較例）
次に、比較例としての有機ＥＬパネルの製造方法について説明する。比較例においては、熱処理工程Ｓ６を行わず、陽極配線部４及び陰極配線部５の形成後に支持基板１を２００℃、３０分の陽極配線部４及び陰極配線部５の低抵抗化を目的とする熱処理を窒素環境下にて行い、正孔注入層９ａの形成後に２００℃で１時間、５．０×１０^−４Ｐａの環境下で真空加熱脱水処理を行った。その他の工程については実施例と同様にして有機ＥＬパネルを得た。

以下、表１に実施例及び比較例の歩留まりを示す。

実施例による製造工程によって得られた有機ＥＬパネルは、表示異常や表示欠陥を起こさず、品質及び歩留まりが向上することを確認した。これに対し、比較例による製造工程で得られた有機ＥＬパネルは、Ａｌ−Ｎｉ合金粒子が発光部上に流れ込み、表示異常や表示欠陥を起こして歩留まりが著しく低下した。従来、有機ＥＬパネルの品質及び歩留まりの低下は、熱処理によって配線内に形成されたＡｌ−Ｎｉ合金粒子がウェット工程によって発光部上に流れ込むことに起因すると思われる。本願発明者は、この点に着目し、有機ＥＬパネルの製造工程において、ウェット工程によって得られる正孔注入層９ａの形成後に前記導体層及び導体層５ｂの抵抗率を下げる熱処理を行うことで、Ａｌ−Ｎｉ合金粒子が生成され始めても正孔注入層９ａが固化するためＡｌ−Ｎｉ合金粒子が遊離することがなく、品質及び歩留まりを向上させることが可能であることを見いだした。本発明が十分な効果を奏することは、表１の結果からも明らかである。

なお、本実施形態においては、陰極配線部５は、透明導電体層５ａ，導体層５ｂ及びキャップ層５ｃの積層体からなり、陽極配線部４も同様の積層構造からなるものであったが、本発明においては、配線部は少なくともＡｌ−Ｎｉ合金からなる導体層を含むものであればよく、透明導電体層が形成されず基体上に直接導体層が形成される構成であってもよく、キャップ層が形成されない構成であってもよい。

本発明は、有機ＥＬパネルの製造方法に関し、特にＡｌ−Ｎｉ合金を用いた配線付き基体を用いた有機ＥＬパネルの製造方法に関するものである。

１支持基板
２発光領域
３ドライバーＩＣ
４陽極配線部
５陰極配線部
５ａ透明導電体層
５ｂ第一のキャップ層
５ｃ導体層
５ｄ第二のキャップ層
６陽極
７絶縁膜
７ａ開口部
７ｂコンタクトホール
８隔壁
９有機層
１０陰極
１１封止部材

Claims

少なくともアルミニウムとニッケルとを含有する導体層を含む配線部が形成される基体上に、前記基体側に形成される第一電極とこの第一電極と対向する第二電極とで少なくとも正孔注入層と有機発光層を狭持してなる発光部を形成してなり、前記配線部は前記第一，第二電極の少なくとも一方と電気的に接続されてなる有機ＥＬパネルの製造方法であって、
少なくとも前記配線部を形成し、前記正孔注入層をウェット工程で形成した後に前記基体を加熱して前記配線部の抵抗率を下げる熱処理を行うことを特徴とする有機ＥＬパネルの製造方法。
前記有機ＥＬパネルは、前記基体上に、少なくとも前記第一電極の端部を覆うように形成される絶縁膜と、前記第二電極を複数に分離するように形成される隔壁と、を形成してなり、
少なくとも前記配線部，前記絶縁膜，前記隔壁及び前記正孔注入層を形成した後に前記基体を加熱して前記配線部の抵抗を下げる熱処理を行うことを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬパネルの製造方法。
前記配線部は、モリブデンまたはモリブデン合金を含有するキャップ層を前記導体層上に形成してなることを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬパネルの製造方法。
前記配線部は、前記基体と前記導体層との間に透明導電体層を形成してなることを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬパネルの製造方法。
前記配線部は、モリブデンまたはモリブデン合金を含有するキャップ層を前記透明導電体層と前記導体層との間に形成してなることを特徴とする請求項４に記載の有機ＥＬパネルの製造方法。
前記配線部は、前記第一，第二電極の少なくとも一方と駆動回路とを電気的に接続するための配線であることを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬパネルの製造方法。