(57)【要約】【課題】蒸着中における蒸着マスクの熱変形を抑制し、基板上の所望の位置に有機化合物層を精度良く形成することで、高精細な有機発光装置の製造方法を提供する。【解決手段】有機発光装置の製造方法において、有機化合物層を形成する工程は、所定のマスクパターンを持つ蒸着マスクを基板の被蒸着面に対面させた状態で、画素隔壁及び接触膜の上に配置し、前記蒸着マスクのマスクパターンを転写するように、基板の上の被蒸着面に有機化合物層を形成することを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の上に画素として形成される有機ＥＬ素子と、隣接する画素を区画する画素隔壁とを有する発光領域が保護部材で覆われてなり、
前記有機ＥＬ素子は、下部電極と、有機化合物層と、上部電極とを有する有機発光装置の製造方法において、
基板の上に下部電極を形成する工程と、
下部電極の周縁部を覆うように画素隔壁を形成する工程と、
保護部材で覆われる領域をパネル領域とし、前記パネル領域以外の基板の上の領域に、画素隔壁の基板面からの厚さと同一の厚さを有する接触膜を形成する工程と、
下部電極の露出部分に有機化合物層を形成する工程と、
有機化合物層の上に上部電極を形成する工程と、
上記工程で得られた有機ＥＬ素子と、画素隔壁とを有する発光領域を保護部材で覆う工程とを有し、
前記有機化合物層を形成する工程は、所定のマスクパターンを持つ蒸着マスクを基板の被蒸着面に対面させた状態で、画素隔壁及び接触膜の上に配置し、前記蒸着マスクのマスクパターンを転写するように、基板の上の被蒸着面に有機化合物層を形成することを特徴とする有機発光装置の製造方法。
【請求項２】
前記接触膜は前記画素隔壁と同じ材料で形成することを特徴とする請求項１に記載の有機発光装置の製造方法。
【請求項３】
前記接触膜の形成工程と前記画素隔壁の形成工程とを一工程で行うことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の有機発光装置の製造方法。
【請求項４】
基板の上に画素として形成された有機ＥＬ素子と、隣接する画素を区画する画素隔壁とを有する発光領域が保護部材で覆われてなり、
前記有機ＥＬ素子は、下部電極と、有機化合物層と、上部電極とを有する有機発光装置において、
前記保護部材で覆われた領域をパネル領域とし、
前記パネル領域以外の基板の上の領域に接触膜が形成されており、
前記接触膜の基板面からの厚さは、前記画素隔壁の基板面からの厚さと同一であることを特徴とする有機発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光型ディスプレイ、面発光光源などに用いられる有機発光装置及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、液晶ディスプレイに変わる発光装置として、有機ＥＬ素子（有機エレクトロルミネッセンス素子）を用いた有機発光装置が注目されている。有機発光装置は、自発光性でバックライトを必要とせず、高速応答性に優れ、低電圧で駆動でき、大画面化が可能であるなどの種々の利点がある。
【０００３】
最近では、携帯電話のサブディスプレイ、デジタルカメラ及びデジタルビデオカメラのディスプレイ、車載ディスプレイなどの次世代ディスプレイとして市場に広まりつつある。
【０００４】
一般に、有機発光装置のＲＧＢの画素を形成する手段として、マスク蒸着による塗り分けが用いられている。マスク蒸着は、基板の膜を形成する側（被蒸着面）に蒸着マスクを密着させ、前記被蒸着面から離れた位置に蒸着源を設置する。蒸着源より蒸発させた有機材料を、蒸着マスクを通して前記被蒸着面の所定の位置に蒸着し、パターニングさせる方法である。
【０００５】
しかし、真空蒸着を行う際には、蒸着源を加熱することで前記蒸着源から有機材料を蒸発させるため、蒸着マスクが蒸着源からの輻射熱を受ける。そのため、蒸着マスクが温度上昇し、熱変形する。蒸着マスクが熱変形することにより、基板上に形成される蒸着パターンが所望の位置からずれる。この蒸着パターンの位置ズレ量が大きい場合には、画素欠陥やライン欠陥などの表示欠陥が生じる。
【０００６】
よって、蒸着により基板上の所望の位置に有機化合物層を形成するためには、蒸着中に蒸着マスクが熱変形を起こさないことが必要となる。マスク蒸着方法として、蒸着マスクを厚膜化し放熱を容易にすることで、蒸着中の蒸着マスクの熱変形を抑制する提案がされている（特許文献１）。
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−１４６３３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記特許文献１のマスク蒸着方法は、蒸着マスクからの放熱量が蒸着源から発生する輻射熱量に比べ少なく、蒸着マスクが温度上昇し、熱変形を生じることがある。
【０００９】
蒸着マスクの熱変形は、蒸着マスクを形成している材料固有の熱膨張係数に応じて変形量が決まる。例えば、蒸着マスクの一辺の寸法を５００ｍｍとし、蒸着マスクの材料としてＮｉを用いる場合は、Ｎｉの熱膨張率は約１３×１０-6［（ｍ・℃）-1］であり、蒸着マスクの温度上昇を５℃とすると、蒸着マスクの変形量は約３２μｍとなる。この時の蒸着パターンの位置ズレ量を見積もると、蒸着マスクの中心を基準点とした場合の最大位置ズレ量は約１６μｍとなる。
【００１０】
一方で、高精細な有機発光装置における画素の一辺の長さは、１０μｍ〜２００μｍであり、これらの画素が１０μｍ〜５０μｍの間隔で規則正しく配置されている。よって、高精細かつ高開口率の有機発光装置を得るためには、蒸着パターンの位置ズレ量は約１０μｍ以下とすることが望ましい。
【００１１】
本発明は、そのような課題を解決するものであり、蒸着中における蒸着マスクの熱変形を抑制し、基板上の所望の位置に有機化合物層を精度良く形成することで、高精細な有機発光装置及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するための手段として、本発明は、
基板の上に画素として形成される有機ＥＬ素子と、隣接する画素を区画する画素隔壁とを有する発光領域が保護部材で覆われてなり、
前記有機ＥＬ素子は、下部電極と、有機化合物層と、上部電極とを有する有機発光装置の製造方法において、
基板の上に下部電極を形成する工程と、
下部電極の周縁部を覆うように画素隔壁を形成する工程と、
保護部材で覆われる領域をパネル領域とし、前記パネル領域以外の基板の上の領域に、画素隔壁の基板面からの厚さと同一の厚さを有する接触膜を形成する工程と、
下部電極の露出部分に有機化合物層を形成する工程と、
有機化合物層の上に上部電極を形成する工程と、
上記工程で得られた有機ＥＬ素子と、画素隔壁とを有する発光領域を保護部材で覆う工程とを有し、
前記有機化合物層を形成する工程は、所定のマスクパターンを持つ蒸着マスクを基板の被蒸着面に対面させた状態で、画素隔壁及び接触膜の上に配置し、前記蒸着マスクのマスクパターンを転写するように、基板の上の被蒸着面に有機化合物層を形成することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、基板上に接触膜を形成し、同接触膜及び画素隔壁上に蒸着マスクを配置して有機化合物層を蒸着（形成）するので、有機化合物を蒸着する工程時における蒸着マスクの温度上昇を抑制することができる。そのため、蒸着マスクの熱変形を軽減することができ、マスクの熱変形に起因する蒸着パターンの位置ズレやエッジの滲みを防ぐことができる。よって、基板上の所望の位置に有機化合物層を精度良く形成することができ、高精細な有機発光装置を提供することができる。
【００１４】
しかも、接触膜を画素隔壁と同じ材料で形成することにより、新たな材料を追加する必要がなく、製造コストの上昇を抑制することができる。
【００１５】
また、接触膜を画素隔壁と同時に形成することにより、新たに製造プロセスを新設する必要がなく、製造コストの上昇を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下に、図面を用いて本発明について説明するが、本発明の有機発光装置及びその製造方法はこれにより何ら限定されるものではない。
【００１７】
本発明の有機発光装置の製造方法は、基板１の上に画素２として形成された有機ＥＬ素子と、隣接する画素２を区画する画素隔壁３とを有する発光領域が保護部材で覆われてなる有機発光装置の製造方法として好適に実施される。特に、蒸着マスクを用いて基板上の所望の位置に有機化合物層を蒸着（形成）する有機発光装置の製造方法として好適に実施される。
【００１８】
ちなみに、前記有機ＥＬ素子（以下、画素と同一の符合を付する。）２は、下部電極と、有機化合物層と、上部電極とを有し、有機化合物層として少なくとも赤色又は緑色又は青色に発光する発光層が配置されている。
【００１９】
先ず、基板１の上に、不図示の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）、電極配線及び下部電極（画素電極）をマトリクス状に形成する。基板１には、ガラスや石英、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）やポリカーボネート（ＰＣ）やポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）等のプラスチックフィルム等を使用することができる。
【００２０】
前記画素電極の周縁部を覆うように画素隔壁３を形成する。画素隔壁３には、基板１と同一の材料を用いてもよく、アクリルなどの感光性樹脂を用いてもよい。画素隔壁３を形成する方法としては、例えば、感光性樹脂層を塗布した後、露光及びウェット現像を行う方法がある。又は別途作成した画素隔壁を基板に接着する方法がある。又は画素隔壁３と基板１とを一体成形により形成する方法がある。又は印刷法によって形成する方法がある。画素隔壁３の形成に上記以外の方法を用いてもよい。画素隔壁３の幅は、５〜５０μｍで形成される。この数値は、表示パネルの大きさ、画素数、画素開口効率、製造プロセスの精度等々により決まる。
【００２１】
次に、後に保護部材４で覆われる領域をパネル領域９とし、前記パネル領域９以外の基板１の上の領域に、前記画素隔壁３の基板面からの厚さＤと同一の厚さＣを有する接触膜６を形成する。この接触膜６は、詳細は後述するが、蒸着中における基板１と蒸着マスク７との接触面積を大きくするために形成する。なお、接触膜６を形成する領域とパネル領域９が接していてもよい。
【００２２】
接触膜６の厚さについて、図１（ｂ）を用いて説明する。接触膜６の厚さとは、図１（ｂ）のＣに示すように、基板面からの厚さを示す。画素隔壁３の厚さとは、図１（ｂ）のＤに示すように、基板面からの厚さを示す。本発明で形成する接触膜６の厚さは、画素隔壁３の厚さとほぼ等しいことが好ましい。
【００２３】
接触膜６の幅は、０．５〜２０ｍｍで形成されることが好ましい。接触膜６の幅を０．５ｍｍ未満にすると、接触膜を媒体とするマスクから基板への伝熱量が不足し、マスクの温度上昇を抑制する効果が不十分となる。また、接触膜６の幅を２０ｍｍより広くすると、その分基板１と蒸着マスクとの接触面積が増すため、蒸着マスクの熱の放熱効果がより高まる。しかし、一枚の基板１から多数の有機発光装置を作成する場合等には作成することができる有機発光装置の枚数が減ってしまうため、製造コストの点からは幅を２０ｍｍ以下にした方が好ましい。この数値は、個々の有機発光装置に切断する際の切断幅、切断マージン、個々の有機発光装置の大きさ、切り出し個数等々により決まる。
【００２４】
接触膜６は、基板１と同一の材料を用いてもよく、アクリルなどの感光性樹脂を用いてもよい。有機発光装置のローコスト化を考えた場合、接触膜６は画素隔壁３と同じ材料で形成することが好ましい。接触膜６に画素隔壁３と同じ材料を使うことにより、接触膜６を形成する工程を画素隔壁３を形成する工程と一工程で行うことができ、新たに製造プロセスを増やす必要がなく、製造コストを低く抑えることできる。この場合、接触膜６の材料は、ポリイミド、アクリル等の樹脂、あるいは窒化珪素、酸化珪素等の無機絶縁体であることが好ましい。
【００２５】
接触膜６は、有機発光装置の周囲の全ての辺に形成してもよいし、一部の辺にのみ形成してもよい。例えば、一部の辺に外部取り出しに用いられる端子部が形成されている場合には、端子部が形成されていない辺にのみ接触膜６を形成してもよい。
【００２６】
次に、前記下部電極の露出部分に有機化合物層を形成する。この有機化合物層を形成する工程は、所定のマスクパターンを持つ蒸着マスク７を基板１の被蒸着面に対面させた状態で、画素隔壁３及び接触膜６の上に配置する。そして、前記蒸着マスク７の前記マスクパターンを転写するように、基板１の上の被蒸着面に有機化合物層を形成することを特徴とする。
【００２７】
基板上に接触膜６を形成しない場合、蒸着中の基板１と蒸着マスク７は画素隔壁３を介して接触するため、基板１と蒸着マスク７の接触面積は小さくなる。よって、基板１と蒸着マスク７の熱移動量は少なく、蒸着源８（図２）からの輻射熱が蒸着マスク７に溜まり蒸着マスク７は温度上昇する。したがって、蒸着マスク７が熱変形し、基板上に形成する有機化合物層が所望の位置からずれるという問題がある。
【００２８】
一方、基板上に接触膜６を形成することで、蒸着中の基板１と蒸着マスク７の接触面積が大きくなり、蒸着マスク７から基板１への熱移動量が大きくなる。よって、蒸着源８からの輻射熱は蒸着マスク７に溜まりにくくなり、蒸着マスク７の温度上昇を軽減できる。したがって、蒸着マスク７の熱変形量が小さくなり、基板上に形成する有機化合物層の位置ズレを軽減できる。蒸着マスク７の放熱性の向上を考えた場合、接触膜６は熱伝導率が大きい材料で形成することが好ましい。例えば、アルミニウム、銀、銅等々が考えられる。
【００２９】
このとき、基板１の蒸着マスク７が配された面と反対側の面には、磁化部材が設置されていることが好ましい。この場合蒸着マスク７は磁性材料で形成されており、さらに基板１と熱膨張係数の近い材料を用いることが好ましい。磁化部材により蒸着マスク７を吸いつけ、蒸着マスク７と基板１とを密着させることができ、蒸着マスク７の温度上昇を軽減することができる。
【００３０】
さらに、基板１の蒸着マスク７が配された面と反対側の面には、冷却機構が設置されていることが好ましい。冷却機構を設置することにより、蒸着マスク７と基板１の温度上昇が小さくなり、基板上に形成される有機化合物層の位置ズレを軽減できる。
【００３１】
冷却機構の構成としては、金属板の内部に冷却水を循環させるための冷却水通路を形成し、この冷却水通路に低温の液体を循環させるものがある。又は金属板内部に低温の気体を循環させる通路を形成し、低温の気体を循環させることで熱交換を行う冷却手段でもよい。又は通路を形成せずに冷却面に直接冷却ガスを吹きつける冷却手段でもよい。
【００３２】
最後に、前記有機化合物層の上に上部電極を形成し、上記工程で得られた有機ＥＬ素子２と、画素隔壁３とを有する発光領域を保護部材４で覆う。ちなみに、保護部材４は封止材５を用いて基板１に設置する。
【００３３】
その結果、保護部材４で覆われた領域をパネル領域９とし、前記パネル領域９以外の基板１の上の領域に接触膜６が形成されており、前記接触膜６の基板面からの厚さは、前記画素隔壁の基板面からの厚さと同一である有機発光装置となる。
【００３４】
なお、基板上に形成する有機ＥＬ素子２は１つでもよく、基板面内にアレイ状に複数配置してもよい。基板上に形成する有機ＥＬ素子２が１つの場合、接触膜６が形成される領域は基板外周部となる。基板面内に有機ＥＬ素子２を複数配置する場合、接触膜６が形成される領域は、各々の有機ＥＬ素子間の領域と基板外周部となる。
【実施例】
【００３５】
以下に、本発明の有機発光装置について実施例を挙げて説明する。
【００３６】
＜実施例１＞
本発明の有機発光装置の製造方法について以下に述べる。
【００３７】
基板１は４００×５００ｍｍ、厚さ０．６ｍｍの無アルカリガラスを用いる。基板上に、ＣｒターゲットをＤＣスパッタし、Ｃｒ膜を成膜する。その後、フォトエッチング法によって、各画素に対応する位置に画素電極を形成する。
【００３８】
次に基板上に、画素隔壁３と接触膜６を形成する。基板１にスピンコート法にて、ポジレジスト型の感光性樹脂材料を膜厚１μｍで塗布する。プリベークを行った後、フォトマスクを用いて各有機ＥＬ素子２に対応する部分と、保護部材４を基板１に接着する部分を露光する。その後、露光部を現像液で除去し、ポストベークを行って樹脂を硬化させた。
【００３９】
上記作業により、有機ＥＬ素子２に対応する画素電極上には開口部が形成され、各画素間には所定の幅の画素隔壁３が形成される。また、基板上のパネル領域以外の領域には、蒸着プロセス中に蒸着マスク７と安定して密着するための接触膜６が形成される。この場合、接触膜６を形成する工程を新たに追加しないで、画素隔壁３を形成する工程に組み込めるため、製造コストの上昇を抑えることができる。
【００４０】
接触膜６の厚さは、画素隔壁３の高さとほぼ等しくなる。厳密には、接触膜６の厚さと画素隔壁３の高さとは、数１０ｎｍの違いが生じる。しかし、蒸着中において、基板１と蒸着マスク７は接触膜６と画素隔壁３とを介してほぼ均一に接触している状態となり、数１０ｎｍの違いによる影響は問題とならない。
【００４１】
次に基板１を洗浄する。基板１をアセトン、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）で順次超音波洗浄し、次いでＩＰＡで煮沸洗浄後、乾燥する。さらにＵＶ／オゾン洗浄する。その後、基板１を有機ＥＬ蒸着装置の前処理室へ搬送し、前処理室を真空排気し酸素プラズマ洗浄処理を行う。
【００４２】
次に基板１の画素電極上に有機化合物層を形成する。基板１を成膜室へ搬送し、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層の順に真空蒸着法により形成する。蒸着プロセス中において、蒸着源８は約３００℃まで加熱され、この熱が熱輻射により蒸着マスク７に伝わる。しかし、蒸着マスク７は、基板上に形成された接触膜６と画素隔壁３とを介して基板１と密着しているため、蒸着マスク７の熱は熱伝達により基板１へ伝わり、蒸着マスク７の温度上昇は約１℃以下となる。
【００４３】
さらに有機化合物層を形成するプロセスを詳しく説明する。発光層を形成する工程を例に挙げる。
【００４４】
先ず、基板１を発光層成膜室に搬送し、基板１と蒸着マスク７をマスクアライメントする。蒸着マスク７は、磁性材料であるＦｅとＮｉの合金で作製されている。また、基板１の発光層が形成される側の反対側には磁化部材が設置されている。
【００４５】
マスクアライメントが終了したら、磁化部材を基板１の蒸着マスク７が設置されている側とは反対側に設置する。磁化部材の内部には、冷却水を循環させるための流路が形成されている。蒸着中に、磁化部材の内部流路に低温の液体を循環させることで磁化部材の温度は３０℃に保たれる。
【００４６】
磁化部材を基板１に設置することで、磁性材料からなる蒸着マスク７は、基板１を透過してくる磁化部材の磁気作用によって引き付けられ、基板１の一方の面に貼り付く。この状態で真空蒸着法により成膜を行い、基板１に発光層を形成する。
【００４７】
蒸着中において、蒸着マスク７は基板上に形成された接触膜６と画素隔壁３とを介して基板１と密着している。接触膜６がなく画素隔壁３のみで密着している場合に比べ、基板１と蒸着マスク７の接触面積が大きくなり、蒸着マスク７から基板１への熱移動量が多くなる。
【００４８】
よって、蒸着源８からの輻射熱は蒸着マスク７に溜まりにくくなり、蒸着マスク７の温度上昇を軽減できる。また、基板１は３０℃に温調された磁化部材と密着しているため、基板１の温度は３０℃でほぼ一定である。よって、蒸着中の蒸着マスク７の温度上昇を抑制することができる。蒸着工程を想定した熱シミュレーションでは、蒸着マスク７は最高３０．２℃となった。
【００４９】
次に、電子注入層の上に上部電極を形成する。基板１を上部電極形成室へ搬送し、ＩＴＯターゲットを用いてＤＣマグネトロンスパッタリング法により、電子注入層の上に上部電極を形成した。この時、シャドーマスクによりＣｒ電極を覆う。
【００５０】
次に、上部電極の上部に保護部材４を設置する。保護部材４の基板側には吸湿材が設置されていることが好ましい。保護部材４にはガラスを用いる。保護部材４は封止材５を使い、真空中で基板１と貼り合わせる。封止材５は、熱硬化型、常温硬化型、光硬化型の接着剤を使用し、材料としてアクリル樹脂、エポキシ樹脂等を用いることができる。
【００５１】
以上のようにして、基板上に画素電極、画素隔壁３、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層、上部電極、保護部材４を設け、有機発光装置を製造する。
【００５２】
蒸着中における蒸着マスク７の温度上昇を約１℃以下に抑制することで、蒸着パターンの位置ズレ量を７μｍ以下にでき、基板上に有機化合物層を精度良く形成することができる。よって、高精細な有機発光装置を製造することができる。
【００５３】
＜比較例１＞
基板上に接触膜６を形成しないで有機発光装置を製造する場合を、発光層を形成する工程を例に挙げて説明する。
【００５４】
先ず、基板１を発光層成膜室に搬送し、基板１と蒸着マスク７をマスクアライメントする。蒸着マスク７は、磁性材料であるＦｅとＮｉの合金で作製されている。
【００５５】
マスクアライメントが終了したら、磁化部材を基板１の蒸着マスク７が設置されている側とは反対側に設置する。磁化部材の内部には、冷却水を循環させるための流路が形成されている。蒸着中に、磁化部材の内部流路に低温の液体を循環させることで磁化部材の温度は３０℃に保たれる。
【００５６】
蒸着中において、基板１と蒸着マスク７は画素隔壁３によって密着している。基板上に接触膜６が形成されている場合に比べ、蒸着マスク７と基板１の接触面積は大幅に小さくなり、蒸着マスク７から基板１への熱移動量も少なくなる。よって、蒸着源８からの輻射熱は蒸着マスク７に溜まり、蒸着マスク７が温度上昇する。蒸着プロセスを想定した熱シミュレーションでは、蒸着マスク７の温度は最高５０．８℃になった。
【００５７】
蒸着マスク７が温度上昇し熱変形することにより、基板上に形成される有機化合物パターンの位置ズレ量は１０μｍ以上となる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】（ａ）は本発明に係る有機発光装置の平面図である。（ｂ）は（ａ）のＡ点とＢ点における断面図である。
【図２】本発明を適用できる有機ＥＬ素子作製時の断面図である。
【符号の説明】
【００５９】
１  基板
２  有機ＥＬ素子（画素）
３  画素隔壁
４  保護部材
５  封止材
６  接触膜
７  蒸着マスク
８  蒸着源
９  パネル領域
【図１】
2008300097.tif 000003
【図２】
2008300097.tif 000004