(57)【要約】【課題】有機電界発光素子の画素劣化を抑制し、生産性向上を図ること。【解決手段】本発明は、支持基板１上に画素単位でアノード電極Ｄ１を形成する工程と、画素単位で形成されたアノード電極Ｄ１に対応するよう開口部を有する有機絶縁膜３を形成する工程と、有機絶縁膜３の開口部から露出するアノード電極Ｄ１に酸素プラズマ法によって表面改質処理を施す工程と、有機絶縁膜３の開口部の内側に有機電界発光層を形成する工程と、有機電界発光層の上にカソード電極を形成する工程とを備え有機電界発光素子の製造方法である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持基板上に画素単位でアノード電極を形成する工程と、
画素単位で形成された前記アノード電極に対応するよう開口部を有する有機絶縁膜を形成する工程と、
前記有機絶縁膜の開口部から露出する前記アノード電極に酸素プラズマ法によって表面改質処理を施す工程と、
前記有機絶縁膜の開口部の内側に有機電界発光層を形成する工程と、
前記有機電界発光層の上にカソード電極を形成する工程と
を備えることを特徴とする有機電界発光素子の製造方法。
【請求項２】
前記有機絶縁膜の成分の一つがポリベンズオキサゾールである
ことを特徴とする請求項１記載の有機電界発光素子の製造方法。
【請求項３】
前記有機絶縁膜の成分の一つがポリベンズオキサゾールであり、以下の化学式１
【化１】
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の化学構造をもつ
ことを特徴とする請求項１記載の有機電界発光素子の製造方法。
【請求項４】
前記酸素プラズマ法として、平行平板型酸素プラズマ法である
ことを特徴とする請求項１記載の有機電界発光素子の製造方法。
【請求項５】
前記アノード電極を銀もしくは銀合金によって形成する
ことを特徴とする請求項１記載の有機電界発光素子の製造方法。
【請求項６】
前記アノード電極を透明導電性膜によって形成する
ことを特徴とする請求項１記載の有機電界発光素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二つの電極間に有機電界発光層を挟んだ構成から成る有機電界発光素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機EL（Electro Luminescence）素子は、支持基板上にアノード電極を作製し、その後、画素に相当する開口部を絶縁膜で作製し、その基板に有機膜を単層、もしくは複数層を積層する。一般に有機膜を積層する場合は、ホール注入層、ホール輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層などが積層される。その後、形成された有機膜上に、カソード電極を形成し、保護膜を形成すれば、有機EL素子が完成する。
【０００３】
有機EL素子においては、実用化に向け、高効率化と製造プロセスの低コスト化が求められている。それらのうち、高効率化のためには、発光層を構成する有機材料に発光効率の高いものを選択すればよいと考えられている。
【０００４】
また、従来の有機EL素子では、作製直後は高輝度であっても経時変化によって発光効率が低下し、次第に低輝度になるという問題がある。これは、アノード電極上に有機不純物（コンタミネーション）が存在することや、ホール注入層との仕事関数の不一致が原因で起こると考えられている。
【０００５】
この解決方法として、UVオゾン法などによりアノード電極の表面改質が行われている（例えば、特許文献１参照。）。また、アノード電極の仕事関数をホール注入層に合わせることも行われている。
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−３１１８６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ここで、製造プロセスの低コスト化を図るためには、プロセス数を減らすことが有効である。一般に、画素を形成するための絶縁膜は、SiO2やSiN4などの無機絶縁膜で形成されている。これらの材料で画素パターンを形成するためには、CVDやスパッタリングによる成膜、レジストフォトリソグラフィ、エッチング、レジスト剥離などの工程を経ることが必要であり煩雑となる。その結果、製造コストの上昇を招いている。
【０００８】
一方、無機絶縁膜の代わりに、有機絶縁膜で画素をパターニングする場合、有機絶縁膜を画素状にフォトリソグラフィするだけで画素を形成することが可能であるので、製造プロセス数を減らすことができ、低コスト化を達成できる。
【０００９】
しかし、絶縁膜、特に有機絶縁膜で画素を形成した有機EL素子に、高効率化のためのUVオゾン法による前述の表面改質を行うとUVオゾンにより有機絶縁膜が分解され、表示品位が著しく低下するという問題が生じる。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明はこのような課題を解決するために成されたものである。すなわち、本発明は、支持基板上に画素単位でアノード電極を形成する工程と、画素単位で形成されたアノード電極に対応するよう開口部を有する有機絶縁膜を形成する工程と、有機絶縁膜の開口部から露出するアノード電極に酸素プラズマ法によって表面改質処理を施す工程と、有機絶縁膜の開口部の内側に有機電界発光層を形成する工程と、有機電界発光層の上にカソード電極を形成する工程とを備える有機電界発光素子の製造方法である。
【００１１】
このような本発明では、画素単位で形成されたアノード電極に対応するよう開口部を有する絶縁膜として有機絶縁膜を用いているため、有機絶縁膜をフォトリソグラフィ処理するだけでパターニングできる。また、アノード電極に対する表面改質処理として酸素プラズマ法を用いているため、有機絶縁膜への影響を最小限に抑制しつつアノード電極の改質およびクリーニングを行うことができるようになる。
【発明の効果】
【００１２】
したがって、本発明によれば、次のような効果がある。すなわち、有機絶縁膜と酸素プラズマ法によるアノード電極の表面改質処理とを組み合わせることで、製造コストを抑えることができるとともに、表示品位の低下も抑制することが可能となる。その結果、有機EL素子の信頼性が向上し、実用化を容易にすることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態を図に基づき説明する。なお、以下の説明で示す具体例は、一例であり、その使用材料、および使用量、処理時間、処理温度、膜厚などの数値的条件は、この発明の範囲内の好適例に過ぎない。したがって、本発明は、これらの条件にのみ限定されるものでない。また、本実施形態では、本発明を施したアクティブマトリックス型有機EL素子の実施例を示しているが、TFTプロセスの製造方法は従来技術と変わるところが無いので、説明は省略する。さらに、本実施形態では、支持基板とは反対方向に光を取り出す有機EL素子、いわゆる上面発光型有機EL素子について記載する。
【００１４】
図１〜図３は、本実施形態に係る有機EL素子の製造方法を順に説明する模式断面図である。先ず、図１（ａ）に示すように、支持基板１であるガラス基板上にTFT素子２を作製する。このTFT素子２は、平坦化膜に作成されたコンタクトホールｈを介して、後述のアノード電極Ｄ１と電気的に導通される。
【００１５】
次に、図１（ｂ）に示すように、アノード電極Ｄ１をスパッタリング法により作製する。上面発光有機EL素子では、アノード電極Ｄ１で光を反射させるために、金属膜単層や金属膜に透明導電膜を積層して形成され、その材料は例えば、Al、Cr、などが使用される。さらに、好ましくは、高い反射率を実現するためにAgやAg合金なども使用される。
【００１６】
また、透明導電膜には、ITO膜などの酸化物薄膜が使用される。本実施形態では、透明導電膜にITOを用いているが、これは本発明の好適な一実施例に過ぎず、ZnOなどの透明導電膜でも適用できる。
【００１７】
その後、アノード電極Ｄ１にレジストフォトリソグラフィ工程を施して、画素形状に合わせたレジストパターンを形成し、ウエットエッチング法やドライエッチング法を用いて、画素にあった形状に加工する。そして、レジストを剥離することにより、アノード電極Ｄ１が完成される。
【００１８】
次に、画素に対応したアノード電極Ｄ１に合わせて所望の画素パターンを形成するため、有機絶縁膜で開口部を形成する。すなわち、図１（ｃ）に示すように、有機絶縁膜３をレジスト工程と同様な手法でアノード電極Ｄ１を覆うように塗布し、図２（ａ）に示すようなマスクＭを介した露光を行った後、現像することにより、開口を有する画素パターンを形成する。
【００１９】
図２（ｂ）に示すように、画素パターンが形成された有機絶縁膜３は、膜中の溶剤成分を揮発させるために、通常250〜350℃程度の温度で焼成される。本実施形態では、材料の一例として、ポリベンズオキサゾールを成分とした有機絶縁膜を使用しているが、ポリイミド膜も使用することができる。ただし、ポリベンズオキサゾールを成分とした有機絶縁膜は、吸水性が低いので、有機EL素子の絶縁膜として使用するには、より好ましい。
【００２０】
このように、絶縁膜として有機絶縁膜３を用いることで、酸によるエッチング工程が不要となり、酸によるアノード電極Ｄ１への損傷を無くすことができる。特に、アノード電極Ｄ１としてAgやAg合金などの腐食性の高い金属や薄い透明導電膜を用いる場合には効果が大きい。
【００２１】
次に、有機電界発光層となる有機膜を蒸着する前に、図３（ａ）に示すよう、アノード電極Ｄ１の表面を改質するためとコンタミネーション除去を目的として、酸素プラズマ処理を施す。酸素プラズマ処理は、平行平板型酸素プラズマ処理装置（図４参照）を用い、通常減圧下で行う。つまり、真空チャンバ内に対向して置かれた二つの電極間に有機EL素子基板（半製品）を入れ、1×10-4Pa程度に減圧する。
【００２２】
その後、マスフローコントローラにより調整された酸素ガスをチャンバ内に導入し、所定の流量、圧力に調整後、電極にパワーを印加し、放電を開始する。放電によりラジカル化された酸素分子は、有機EL素子基板表面に照射され、クリーニングおよびアノード電極表面の改質が行われる。酸素ガスの流量、圧力、放電パワー、時間などの条件は、例えば、200sccm、70pa、300Wなどであるが、本条件は好適な一例に過ぎない。
【００２３】
上記のような平行平板型酸素プラズマ法を用いることで、アノード電極Ｄ１に対するクリーニングおよび表面改質の効果が基板面内で均一に行われ、歩留まり向上が可能となる。
【００２４】
なお、本実施形態では、平行平板型酸素プラズマ処理装置を使用しているが、ICPプラズマ装置（図５参照）でも適応できる。この場合には処理対象の基板を回転させながら処理を行う。
【００２５】
また、本実施形態では、クリーニングガスに酸素ガスを使用しているが、その他のガス、たとえばアルゴンガスでも可能である。ただし、酸素ガスは活性であるため、よりクリーニング、表面改質の効果が大きい。したがって、酸素ガスを使用することが好ましい。
【００２６】
本実施形態では有機絶縁膜３にポリベンズオキサゾールを成分とした材料を用いるため吸水率を大幅に抑制でき、表示品位の低下を防止できる。しかもアノード電極表面の改質とクリーニングに酸素プラズマ法を用いることで、有機絶縁物３の分解が無く、有機EL素子の表示品位の低下を防止できる。
【００２７】
酸素プラズマによりアノード電極Ｄ１等のクリーニングおよび表面改質を行った後は、図３（ｂ）に示すような有機電界発光層となる有機膜４を順次成膜する。有機膜４は、ホール注入層、ホール輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層を積層する。材料、膜厚などは、適宜選択すればよく、また、ホール注入層とホール輸送層などを単層にして、四層で作製することも可能である。
【００２８】
本実施形態では、四層で構成する例を示す。すなわち、ホール輸送層にトリフェニルアミン誘導体（TPD）、発光層にアルキキノリール錯体アルミニウム（Alq3）にクマリンをドープした層、電子輸送層にアルキキノリール錯体アルミニウム（Alq3）、電子注入層にLiO2を用いた層を用いる。膜厚は、合計で100nm程度である。
【００２９】
なお、上記の材料、各層の膜厚は、色や仕様に基づき適宜、適当なものを組み合わせればよい。本実施形態では、緑色に発光する素子を選択したが、青や赤などに発光する有機EL素子にも適応できる。
【００３０】
次に、有機膜４を成膜した上にカソード電極Ｄ２を成膜する。カソード電極Ｄ２は、Mg、Ag合金やAlなどが使用される。その後、大気中の水分や酸素から損傷を受けないようにカソード電極Ｄ２上に保護膜５を形成する。
【００３１】
以上、本発明における一実施形態を説明したが、本実施形態以外にも発光した光を支持基板側に取り出す、いわゆる基板側取り出し有機EL素子にも適用できる。図６は、基板側取り出し有機EL素子の構造を説明する模式断面図である。基板側取り出し有機EL素子では、有機膜４で発光した光をアノード電極Ｄ１を介して支持基板１側へ出射できるよう、アノード電極Ｄ１として透明導電膜を用いる。一方、カソード電極Ｄ２は有機膜４で発光した光を反射できるよう金属膜を用いる。
【００３２】
このような基板側取り出し有機EL素子でも画素を構成する絶縁膜として有機絶縁膜３を用いるため、酸によるエッチング工程が不要となり、酸によるアノード電極Ｄ１への損傷を無くすことができる。特に、アノード電極Ｄ１に透明導電膜を用いたときに効果が大きい。
【００３３】
ここで、有機絶縁膜３による画素パターンを形成した後、クリーニングおよび表面改質の処理として本実施形態のような酸素プラズマ処理した場合と従来のようなUVオゾン処理した場合との画質劣化の比較を示す。
【００３４】
図７は有機絶縁膜による画素パターンを形成した後にUVオゾン処理を施した場合の画素損傷を示す図で、横軸が時間、縦軸がサンプル画素の損傷長さを示している。また、図８は有機絶縁膜による画素パターンを形成した後にUVオゾン処理を施した場合の画質劣化を示す図で、（ａ）はサンプル画素の完成時（経過時間０）、（ｂ）はサンプル画素の完成から１２０時間経過後、（ｃ）はサンプル画素の完成から２４０時間経過後の状態を示している。
【００３５】
このように、従来のようなUVオゾン処理では画素周辺部分に当たる有機絶縁膜の開口部側壁へのダメージが大きいため、有機絶縁膜が分解し、有機EL素子を発光させると、分解物で経時的に発光面が小さくなり、表示品位が低下する。損傷は画素周辺から内側へと徐々に広がっていき、暗くなる部分が大きくなってくる。サンプル画素は実際の表示装置の画素よりも大きく形成されているため、２４０時間経過後でも周辺部分の損傷のみで済んでいるが、実際の画素ではこの損傷の占める割合が非常に高くなるため、画素全体の発光不良につながってしまう。
【００３６】
一方、本実施形態のように有機絶縁膜による画素パターンの形成後、酸素プラズマ処理を行った場合には、２４０時間経過後でも図７、図８に示すような画素の損傷、劣化は認められない。これにより、有機EL発光素子の経時的な画質劣化を防止でき、生産性向上、信頼性向上を図ることが可能となる。
【００３７】
なお、本実施形態では有機絶縁膜による画素パターンの形成と、酸素プラズマ処理によるクリーニングおよび表面改質を行う例を示したが、画素パターンとして無機絶縁膜を用いる場合でも、酸素プラズマ処理による無機絶縁膜のダメージ低減を図ることができ、経時的な画質劣化を防止できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本実施形態に係る有機EL素子の製造方法を順に説明する模式断面図（その１）である。
【図２】本実施形態に係る有機EL素子の製造方法を順に説明する模式断面図（その２）である。
【図３】本実施形態に係る有機EL素子の製造方法を順に説明する模式断面図（その３）である。
【図４】平行平板型酸素プラズマ処理装置の概略構成図である。
【図５】ＩＣＰプラズマ処理装置の概略構成図である。
【図６】基板側取り出し有機EL素子の構造を説明する模式断面図である。
【図７】有機絶縁膜による画素パターンを形成した後にUVオゾン処理を施した場合の画素損傷を示す図である。
【図８】有機絶縁膜による画素パターンを形成した後にUVオゾン処理を施した場合の画質劣化を示す図である。
【符号の説明】
【００３９】
１…支持基板、２…TFT素子、３…有機絶縁膜、４…有機膜、５…保護膜、Ｄ１…アノード電極、Ｄ２…カソード電極、Ｍ…マスク
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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