(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上の陽極及び陰極間にパターン状の絶縁層を有する有機ＥＬ素子の製造方法であって、
原料モノマーとして、ジアミンモノマーである4,4′-ジアミノジフェニルエーテル（ＤＤＥ）と、酸成分モノマーであるピロメリット酸ニ無水物（ＰＭＤＡ）を用い、蒸着重合及び真空中における加熱によってポリイミドからなる前記絶縁層を形成する工程と、
前記絶縁層上にＳiＯ2からなる無機絶縁膜を形成する工程とを有することを特徴とする有機ＥＬ素子の製造方法。
【請求項２】
前記絶縁層の厚さが２００〜５００ｎｍであり、前記無機絶縁層の厚さが５０〜７０ｎｍであることを特徴とする請求項１記載の有機ＥＬ素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機ＥＬ素子の製造技術に関するものであり、特に蒸着重合を利用した絶縁層の形成に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図５は、従来の有機ＥＬ素子の構成を示す断面図である。
従来、このような有機ＥＬ素子１０１を製造する場合には、まず、ガラス基板１１１上へＩＴＯ電極１１２をストライプ状に形成する。
【０００３】
次いで、ＩＴＯ電極１１２のパターンとカソード電極１１８のパターン方向に、フォトレジストや感光性ポリイミドのパターニング工程を有するフォトリソグラフィ法を用いて絶縁層１１３を形成する。
【０００４】
さらに、図示しない逆テーパ状のカソード隔壁を形成した後、真空蒸着法やスピンコート法によって、正孔輸送層１１６と電子輸送層１１７を形成した後、共蒸着法により、カソード電極１１８を形成する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の方法で作製した絶縁層においては、次のような課題がある。
【０００６】
（１）スピンコートやディップ法等のウェット方法では、例えば厚さが０．５μｍ以下の薄膜を形成することが難しく、また、絶縁層からの放出ガスが多い。
【０００７】
（２）フォトレジストタイプで作製した絶縁層では、ウェット工程のために不純物イオンや残留有機溶媒の影響によりわずかな導電性があり、この絶縁層中を流れる電流により、電圧印加された点の隣の点においても発光する、いわゆるクロストークが発生するという問題がある。
【０００８】
（３）感光性ポリイミドではキュア温度が４００℃と高く、ＩＴＯ膜の膜質を劣化させる可能性がある。
【０００９】
本発明は、このような従来の技術の課題を解決するためになされたもので、良好な膜質を有し、有機ＥＬ素子用として好適な薄膜絶縁層を形成する技術を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するためになされた請求項１記載の発明は、基板上の陽極及び陰極間にパターン状の絶縁層を有する有機ＥＬ素子の製造方法であって、原料モノマーとして、ジアミンモノマーである4,4′-ジアミノジフェニルエーテル（ＤＤＥ）と、酸成分モノマーであるピロメリット酸ニ無水物（ＰＭＤＡ）を用い、蒸着重合及び真空中における加熱によってポリイミドからなる前記絶縁層を形成する工程と、前記絶縁層上にＳiＯ2からなる無機絶縁膜を形成する工程とを有することを特徴とする。
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記絶縁層の厚さが２００〜５００ｎｍであり、前記無機絶縁層の厚さが５０〜７０ｎｍであることを特徴とする。
【００１１】
このような構成を有する本発明によれば、蒸着重合によって絶縁層を形成するようにしたことから、例えば厚さが０．５μｍ以下の薄膜を容易に形成することができる。
また、本発明によれば、ウエット工程によって形成するものではないため、クロストークの問題を回避することができる。
さらに、蒸着重合の場合はキュア温度を低くすることができるため、ＩＴＯ膜からなる陽極の膜質を劣化させることがない。
さらにまた、本発明においては、高分子膜上に無機絶縁膜を形成することによって耐絶縁性に優れた絶縁層を得ることができ、この無機絶縁膜をマスクとして例えばプラズマエッチング等のドライプロセスによってパターニングを行うことが可能になる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の有機ＥＬ素子の隔壁を形成するための成膜装置の一例の概略構成を示すものである。
【００１３】
図１に示すように、この成膜装置１は、マルチチャンバー方式の枚葉式の装置であり、図示しない搬送ロボットが組み込まれているコア室２の周囲に、基板１０の出し入れを行うための仕込み取出室３と、蒸着重合を行う蒸着重合室４と、加熱処理を行う加熱処理室５と、エッチングを行うＩＣＰドライエッチング室６と、スパッタリングを行うスパッタ室７とが配置され、これらはすべて図示しないゲートバルブを介して連結されている。
【００１４】
また、これらコア室２、仕込み取出室３、蒸着重合室４、加熱処理室５、ＩＣＰドライエッチング室６、スパッタ室７は、図示しない真空ポンプ等を有する真空排気系に連結されている。さらに、基板１０は、コア室２内に配置されるロボットによって仕込み取出室３と蒸着重合室４、加熱処理室５、ＩＣＰドライエッチング室６、スパッタ室７との間を自由に搬送できるようになっている。
【００１５】
図２は、図１に示す成膜装置１の蒸着重合室４の概略構成を示すものである。
図２に示すように、蒸着重合室４の上方には、２種類の原料モノマーＡ、Ｂの蒸発源４０Ａ、４０Ｂが導入管４１Ａ、４１Ｂを介して接続されている。
【００１６】
各蒸発源４０Ａ、４０Ｂのハウジング４２Ａ、４２Ｂには、それぞれ蒸発用容器４３Ａ、４３Ｂが設けられる。そして、蒸発用容器４３Ａ、４３Ｂの内部には、芳香族ポリイミド膜を形成するための原料モノマーＡ、Ｂとして、ジアミンモノマーと酸成分（無水物）モノマーがそれぞれ注入されている。
【００１７】
本発明の場合、ジアミンモノマーとしては、例えば、4,4′-ジアミノジフェニルエーテル（ＤＤＥ）、Ｏ−トリジン(ＯＴＤ)、2,2′-ビス[4-(4-アミノフェノキシ)フェニル]プロパン(ＢＡＰＰ)、4,4′-ジアミノジフェニルメタン(ＭＤＡ)等があげられる。
【００１８】
これらのうちでも、ＤＤＥ、ＭＤＡは、蒸発特性及び反応性が良好である点から特に好ましいものである。
【００１９】
一方、酸成分モノマーとしては、例えば、ピロメリット酸ニ無水物（ＰＭＤＡ）、3,3′-4,4′ビフェニルテトラカルボン酸二無水物(ＢＰＤＡ)、2,2′-ビス(3,4-ジカルボキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン二無水物(６ＦＤＡ)等があげられる。
【００２０】
これらのうちでも、ＰＭＤＡは、蒸発特性及び反応性が良好である点から特に好ましいものである。
【００２１】
各蒸発用容器４３Ａ、４３Ｂの近傍には、各原料モノマーＡ、Ｂを加熱するためのヒーター４４Ａ、４４Ｂが設けられている。
【００２２】
一方、各導入管４１Ａ、４１Ｂの周囲にはヒーター４９が巻き付けられ、これによって原料モノマーＡ、Ｂの温度を制御できるように構成されている。また、各導入管４１Ａ、４１Ｂの途中には、各原料モノマーＡ、Ｂの供給量を調整するためのバルブ４５Ａ、４５Ｂが設けられ、これらを開閉することにより、蒸着重合膜の形成時に膜厚を制御できるようになっている。
【００２３】
図２に示すように、蒸着重合室４内の下部には加熱用のホットプレート４６が設けられ、このホットプレート４６上に基板１０が支持される。そして、蒸着重合室４の上部には、下方に向って広がるように形成された混合槽４７が設けられている。この混合槽４７の内壁には、原料モノマーＡ、Ｂの蒸気を加熱するためのヒーター４８が設けられている。
【００２４】
図３（ａ）〜（ｄ）及び図４（ｅ）〜（ｈ）は、本発明に係る有機ＥＬ素子の製造方法の一例を示す工程図である。
【００２５】
まず、図３（ａ）に示すように、本発明においては、ガラス基板１１上に、陽極であるパターン状のＩＴＯ電極１２が形成された所定の基板１０を用意する。
【００２６】
そして、この基板１０を、図１の成膜装置１の仕込み取出室３から蒸着重合室４内に搬入し、以下に説明する蒸着重合法により、基板１０上にポリイミド膜１３を形成する。
【００２７】
この場合、まず、各バルブ４５Ａ、４５Ｂを閉じた状態で蒸着重合室４内の圧力を３×１０-3Ｐａ程度の高真空に設定し、ヒーター４４Ａ、４４Ｂによって各原料モノマーＡ、Ｂを所定の温度に加熱する。
【００２８】
そして、各原料モノマーＡ、Ｂが所定の温度に達して所要の蒸発量が得られた後に、各バルブ４５Ａ、４５Ｂを開き、所定の蒸発速度で各原料モノマーＡ、Ｂを上方から基板１０上に蒸着、堆積させて、ポリイミドの前駆体であるポリアミド酸膜１３ａを全面成膜し（図３（ｂ）参照）、その後、各バルブ４５Ａ、４５Ｂを閉じる。
【００２９】
この場合、原料モノマーＡ、Ｂの蒸発速度は、化学量論比で１：１となるように制御する。また、ホットプレート４６によって基板１０の温度を所定の温度に制御する。
【００３０】
その後、基板１０を加熱処理室５内に搬入し、基板１０上のポリアミド酸膜１３ａに対し、ホットプレート４６を用いて所定の加熱処理を行う。
【００３１】
この場合、加熱条件は、昇温速度５℃／ｍｉｎで３００℃程度まで加熱し、その状態を１５分間程度保持するようにする。また、この加熱処理は例えば真空中で行う。
【００３２】
そして、図３（ｃ）に示すように、この加熱処理により、基板１０上にポリイミド膜１３が形成される。
【００３３】
本発明の場合、絶縁層であるポリイミド膜１３の厚さは特に限定されることはないが、絶縁性及び成膜性の観点からは、１００〜２０００ｎｍとすることが好ましく、より好ましくは、２００〜５００ｎｍである。
【００３４】
その後、基板１０をスパッタ室７へ搬送し、スパッタリング法により、図３（ｄ）に示すように、ポリイミド膜１３上に無機絶縁膜１４を全面成膜する。
【００３５】
本発明の場合、無機絶縁膜１４の材料としては、特に限定されることはないが、絶縁性及び加工性の観点からは、ＳiＯ2、ＳiＮ等を用いることが好ましく、より好ましい材料はＳiＯ2である。
【００３６】
また、無機絶縁膜１４の厚さは特に限定されることはないが、適切なエッチングを行う観点からは、５０〜１００ｎｍとすることが好ましく、より好ましくは、５０〜７０ｎｍである。
【００３７】
さらに、無機絶縁膜１４は、スパッタリングや蒸着法により形成することができるが、成膜速度の向上及び大型基板への対応の観点からは、スパッタリング法によって形成することが好ましい。
【００３８】
そして、フォトレジスト工程により、図４（ｅ）に示すように、無機絶縁膜１４上にレジストパターン１５を形成する。
【００３９】
この場合、レジストパターン１５は、ドットマトリクス状に形成する。すなわち、隣接するＩＴＯ電極１２の間の上部においてＩＴＯ電極１２のパターンに沿って平行に延びる部分と、これに対して垂直に延び、後述する隔壁と平行な部分を有するように形成する。
【００４０】
さらに、基板１０をＩＣＰドライエッチング室６内にセットし、例えばＣＦ系のガスを用い、プラズマエッチングによってＩＴＯ電極１２上の無機絶縁膜１４を除去する。
【００４１】
引き続き、ＩＣＰドライエッチング室６内において０2ガスを用い、プラズマエッチングによってＩＴＯ電極１２上のポリイミド膜１３を除去する（図４（ｆ）参照）。
【００４２】
なお、この０2ガスを用いたエッチングによってレジストパターン１５もある程度除去される。そして、残存したレジストパターン１５は、例えばアセトンや専用のリムーバー等の剥離液を用いて除去する。
【００４３】
これにより、図４（ｇ）に示すように、アノード電極であるＩＴＯ電極１２に沿って絶縁層１３、１４が形成された基板２０を得る。
【００４４】
そして、フォトレジスト工程により、図示しない隔壁を形成した後、例えば、真空蒸着法やスピンコート法によって、例えばＮＰＤからなる正孔輸送層１６と、例えばＡｌｑ３からなる電子輸送層１７を形成する（図４（ｈ）参照）。
【００４５】
さらに、基板２０を真空蒸着室（図示せず）に搬入し、蒸着材料として例えばＭｇとＡｇを用い、共蒸着法により（例えば、Ｍｇ：Ａｇ＝１０：１）、陰極１８の成膜を行う。
【００４６】
これにより、図４（ｈ）に示すように、パッシブマトリクス型の有機ＥＬ素子３０を得る。
【００４７】
以上述べたように本実施の形態によれば、蒸着重合によって絶縁層１３を形成するようにしたことから、例えば厚さが０．５μｍ以下の絶縁層１３を容易に形成することができる。
【００４８】
また、本実施の形態によれば、ウエット工程によって形成するものではないため、クロストークの問題を回避することができる。
【００４９】
さらに、本実施の形態によれば、蒸着重合の場合は３００℃程度とキュア温度を低くすることができるため、陽極であるＩＴＯ電極１２の膜質を劣化させることがない。
【００５０】
さらにまた、本実施の形態においては、ポリイミド膜１３上に無機絶縁膜１４を形成することによって耐絶縁性に優れた絶縁層を得ることができ、この無機絶縁膜をマスクとして例えばプラズマエッチング等のドライプロセスによってパターニングを行うことが可能になる。
【００５１】
なお、本発明は、絶縁層の高分子材料としてポリイミドを用いた場合のみならず、ポリ尿素、ポリアミドを用いた場合にも適用しうるものであるが、ポリイミドを用いた場合に最も有効なものである。
【００５２】
【実施例】
まず、上述のガラス基板１１上へＩＴＯ電極１２がパターニングされた基板１０（図３（ａ）参照）を用意した。
【００５３】
次いで、図１に示す成膜装置１を用い、蒸着重合室４において上述したように基板１０上にポリイミド膜１３を全面成膜した。
【００５４】
この場合、ジアミンモノマー及び酸成分モノマーとして、ＤＤＥとＰＭＤＡを用い、蒸発源４０Ａ、４０Ｂにおいて蒸発させた各原料モノマーＡ、Ｂの蒸気を蒸着重合室４に導入して、ホットプレート４６によって保持された基板１０上へポリイミドの前駆体であるポリアミド酸の膜を厚さ５００ｎｍ形成した（図３（ｂ）参照）。
【００５５】
成膜終了後、基板１０を加熱処理室５へ搬送して、温度３００℃、１５分の過熱処理を行いイミド化反応を完結させた（図３（ｃ）参照）。
【００５６】
その後、基板１０をスパッタ室７へ搬送し、スパッタリング法により、ポリイミド膜１３上に無機絶縁であるＳiＯ2膜１４を５０ｎｍ全面成膜した（図３（ｄ）参照）。
【００５７】
そして、フォトレジスト工程により、ＳiＯ2膜１４上にレジストパターン１５を形成した（図４（ｅ）参照）。
【００５８】
基板１０をＩＣＰドライエッチング室６内にセットし、ＣＦ系のガスを用い、プラズマエッチングによってＩＴＯ電極１２上のＳiＯ2膜１４を除去した。
【００５９】
引き続き、ＩＣＰドライエッチング室６内において０2ガスを用い、プラズマエッチングによってＩＴＯ電極１２上のポリイミド膜１３を除去した（図４（ｆ）参照）。
【００６０】
さらに、残存したレジストパターン１５は、剥離液としてアセトンを用いて除去した。
【００６１】
これにより、アノード電極であるＩＴＯ電極１２に沿って絶縁層（１３，１４）が形成された基板２０を得る（図４（ｇ）参照）。
【００６２】
そして、フォトレジスト工程により、図示しない隔壁を形成した後、例えば、真空蒸着法やスピンコート法によって、例えばＮＰＤからなる正孔輸送層１６と、例えばＡｌｑ３からなる電子輸送層１７を形成した（図４（ｈ）参照）。
【００６３】
さらに、基板２０を真空蒸着室に搬入し、蒸着材料として例えばＭｇとＡｇを用い、共蒸着法により（Ｍｇ：Ａｇ＝１０：１）、陰極１８の成膜を行いパッシブマトリクス型の有機ＥＬ素子３０を得た（図４（ｈ）参照）。
【００６４】
このようにして得られた有機ＥＬ素子３０の発光特性について、所定のドットにＤＣバイアスを印加し、選択したドット以外のドットが発光するか否かによって評価した結果、クロストークの不具合はみられなかった。
【００６５】
また、ＩＴＯ電極１２上に、本発明による厚さ５００ｎｍの蒸着重合ポリイミド膜と、真空蒸着法による厚さ２００ｎｍのアルミニウム膜を形成して、ＶＩ特性を調べた。
【００６６】
その結果、電極面積４ｍｍ2で印加電圧１００Ｖのときの電流値は１．５×１０-12ＡでＳiＯ2膜が無い場合であっても、耐絶縁性に優れた膜であることが確認された。
【００６７】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、膜質の高い絶縁層を有する優れた有機ＥＬ素子を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の有機ＥＬ素子の隔壁を形成するための成膜装置の一例の概略構成図
【図２】  図１に示す成膜装置の蒸着重合室の概略構成図
【図３】（ａ）〜（ｄ）：本発明に係る有機ＥＬ素子の製造方法の一例を示す工程図（その１）
【図４】（ｅ）〜（ｈ）：本発明に係る有機ＥＬ素子の製造方法の一例を示す工程図（その２）
【図５】  従来の有機ＥＬ素子の構成を示す断面図
【符号の説明】
１…成膜装置  １０…基板  １１…ガラス基板  １２…ＩＴＯ電極（陽極）  １３…ポリイミド膜（絶縁層）  １４…ＳiＯ2膜（無機絶縁膜）１６…正孔輸送層  １７…電子輸送層  １８…陰極  ３０…有機ＥＬ素子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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