(57)【要約】【課題】  大版基板から切り出した単位基板上に有機ＥＬ素子をスピンコート法にて成膜するにあたり、基板内位置による膜厚の差を小さくすることが難しい。【解決手段】  基板切り出し後の成膜工程において、基板を回転させるが回転中心は有効発行領域外として成膜する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
大版基板を単位基板に切り出す切り出し工程と、単位基板上に有機膜を回転塗布する成膜工程とを有する有機膜の成膜方法において、前記単位基板には面内に有効発光領域が設けられており、前記切り出し工程の後に前記成膜工程を行い、前記成膜工程において単位基板の回転中心は前記単位基板面内の一部である有効発光領域の外にあることを特徴とする有機膜の成膜方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は有機ＥＬパネルの製造において基板上にスピンコート法により有機膜を形成する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代わる表示素子として有機エレクトロルミネセンス素子（以下、有機ＥＬ素子と称する）が注目されている。有機EL素子は自発光であるためバックライトが不要で薄型軽量、広視野角、高コントラスト、高応答であり、さらに低消費電力という点でディスプレイとして非常に優れた特徴を持つ。
【０００３】
図６は代表的な有機ＥＬ素子の断面模式図である。３１は後述のガラス基板１にスパッタリング又はＥＢ蒸着等により薄膜形成された透明電極よりなる陽極、３２は有機化合物から形成され陽極３１から注入される正孔を輸送する正孔輸送能を有する正孔輸送層、３３は可視領域に蛍光を有する成膜性が良い蛍光体である有機化合物から形成された発光層で、注入された正孔と電子の再結合が行われて発光する。３４はＭｇＡｇ，ＡｌＬｉ等の仕事関数の低い陰極で、電子を発光層３３に注入する。正孔輸送層３２から陰極３４までは、一般的にガラス基板１上に抵抗加熱蒸着法やＥＢ加熱蒸着法等の真空薄膜形成技術を用いて形成される。各層の膜厚は、正孔輸送層３２及び発光層３３が数十ｎｍ、陰極３４が１００〜３００ｎｍ程度に形成される。
【０００４】
ここで、従来の有機ＥＬ素子の各層の代表的な材料としては、例えば陽極３１としては、組成がＩｎ，Ｓｎ，Ｏからなる酸化錫をドープした酸化インジウム（以下ＩＴＯと称す）、正孔輸送層３２としては、Ｎ，Ｎ′−ジフェニル−Ｎ，Ｎ′−ビス（３−メチルフェニル）−１，１′−ジフェニル−４，４′−ジアミン（以下ＴＰＤと称す）、発光層３３としては、トリス（８−ヒドロキシキノリン）アルミニウム（以下Ａｌｑ3と称す）、陰極３４としてはAlとLiの合金が用いられる。この材料の構成では、有機ＥＬ素子の発光色は緑色となる。その他の構成としては、正孔輸送層３２のない有機化合物層が発光層３３のみの構成や、陰極３４と発光層３３の間に電子輸送層を挿入する構成も見られる。
【０００５】
そして陽極となる透明電極と陰極に数Vの直流電圧を印加することにより陽極からホール、陰極から電子が注入され、発光層でこれらが再結合し発光する。
【０００６】
前述したように各層は一般的に真空蒸着法で形成されることが多いが、正孔輸送層や発光層などの有機層はスピンコート法、ディッピング法、インクジェット法、印刷法などの湿式塗布法で形成することも可能である。
【０００７】
塗布法により形成された膜は特許文献１に開示されているように蒸着法により形成された膜よりも下地の被覆性が良く、また下地との密着性に優れるため、蒸着法による膜よりもリークが少なく、発光効率にも優れるという特徴がある。さらに生産においては大型の真空装置を使う必要が無いために設備費も小さくなる。
【特許文献１】特開平１１−１２１１７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
有機ＥＬ素子あるいは有機ＥＬ素子を２次元配列した有機ＥＬパネルの作製にあたり、上述したような湿式塗布法のうち、パターニングする必要のある有機膜の形成にはインクジェット法や印刷法を用いなくてはならないが、少なくとも発光領域全面均一に塗布する膜に対しては膜厚均一性、作業性、生産タクトといった点からスピンコート法が優れている。
【０００９】
しかしながら、スピンコート法では基板を回転させてその遠心力で塗布液を広げ、余剰液を振り切るというメカニズム上、遠心力の小さい回転中心では膜厚が厚くなるという傾向があるのに対し、有機ＥＬ素子に関しては有機層の厚みは発光輝度や耐久寿命に直接関わってくるものであるから膜厚分布の制御は非常に重要なものである。
【００１０】
一方、大版基板に複数個分の有機ＥＬパネルを形成してから1個づつの有機ＥＬパネルに分割する方式では通常有機ＥＬパネルの分割ラインが基板中心を通るため分割ラインが回転中心と一致していたが、基板のＴＦＴ化が進む昨今ではＴＦＴの歩留まりがまだ悪いことから有機ＥＬパネル１枚分の単位基板に分割して、単位基板の特性チェックを行ってから成膜ラインに投入した方が良品歩留まりが向上するケースもあり、その場合単位基板を回転テーブル中心にセットすると発光領域内に回転中心がきてしまう。つまり発光領域内に膜厚の厚い部分ができて発光輝度が他の部分と変わってしまう。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の有機ＥＬ素子の製造方法は、大版基板を単位基板に切り出す切り出し工程と、単位基板上に有機膜を回転塗布する成膜工程とを有する有機膜の成膜方法において、前記単位基板には面内に有効発光領域が設けられており、前記切り出し工程の後に前記成膜工程を行い、前記成膜工程において単位基板の回転中心は前記単位基板面内の一部である有効発光領域の外にあることを特徴とする。
【００１２】
この製造方法によれば基板回転中心は発光領域外にあるため、発光領域での膜厚は均一なものになり輝度むらの発生がなくなる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば大版基板から切り出した単位基板上に有機ＥＬ素子をスピンコート法にて成膜するにあたり、基板内位置による膜厚の差を小さくすることが出来，輝度むらを小さくすることが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明に係わる有機ＥＬ素子は陰極と陽極の間に１層以上の有機層を有する有機ＥＬ素子であり、たとえば以下の構造等をあげる事が出来る。
【００１５】
（１）陽極／発光層／陰極
（２）陽極／正孔輸送層／発光層／陰極
（３）陽極／正孔注入層／発光層／陰極
（４）陽極／正孔注入層／正孔輸送層／発光層／陰極
（５）陽極／発光層／電子輸送層／陰極
（６）陽極／正孔注入層／発光層／電子輸送層／陰極
（７）陽極／正孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／陰極
また（１）〜（７）の構造においてそれぞれの層は１層からなるものとしてもよいし、２層以上からなるものでもよい。
【００１６】
以下、本発明を図２に示した実施形態例により詳しく説明する。ここでは上記（２）の構造である陽極／正孔輸送層／発光層／陰極からなる有機ＥＬ素子について述べるが、本発明がこれに限定されるものではない。
【００１７】
まず、図２（A）に示すように透明基板１を用意し、続いてこれの上に透明導電材料、本例ではＩＴＯ（Indium tin oxide）をスパッタ法等の物理的成膜法によって成膜し、さらにこれを公知のリソグラフィー技術およびエッチング技術を用いてパターニングし、ストライプ状の陽極２を形成する。
【００１８】
透明基板1は透光性を有するもので、ソーダ石灰ガラス、バリウム・ストロンチウム含有ガラス、ホウケイ酸ガラス、石英ガラス、無アルカリガラスなどのガラス基板やポリカーボネート、ＰＥＴ、ＰＭＭＡなどの平滑な樹脂基板が用いられる。陽極２は仕事関数の大きい（４ｅＶ以上）金属、合金、電気伝導性化合物またはこれらの混合物が好ましく、具体的にはＡｕ、Ｐｔ、Ａｇ、Ｃｕ、ＣｕＩ、ＩＴＯ、ＳｎＯ２、ＺｎＯなどが挙げられる。この陽極２は前記正孔輸送層３および発光層４からなる有機層からの発光を取り出すために、可視光透過率が１０％以上であることが望ましい。また陽極２のシート抵抗は５００Ω／□以下としてあるものが望ましく、さらに膜厚は材料にもよるが、通常５ｎｍ〜1μｍの範囲で選択される。
【００１９】
そして図２（B）に示すようにＩＴＯが形成された透明基板１上に正孔輸送層３を形成する。本発明の有機ＥＬ素子の製造方法は前述した透明基板１上に１層目の有機層をスピンコート法にて形成するが、少なくとも1層が前記スピンコート法であれば良く、たとえば有機層が２層以上から構成される場合には１層目に引き続き２層目以降をスピンコート法で形成することも可能であるし、1層目を蒸着法で形成し、２層目をスピンコート法で形成する事も可能である。通常１層目の有機層としては正孔注入層、正孔輸送層、正孔注入輸送層、および発光層のいずれかが形成される。
【００２０】
有機層としては材料の種類、構成、膜厚、色素のドーピング形態などについて特に限定されるものではなく、１種類または多種類の有機発光材料のみからなる薄膜や、１種類または多種類の有機発光材料と正孔輸送材料、電子注入材料との混合物からなる薄膜など有機ＥＬ素子の発光層として機能する単層構造でも発光層以外に正孔輸送材料、電子注入材料を個別に有する２層以上の積層構造であってもよい。これら有機層の構成材料は、高分子系、低分子系に関わらず、例えば正孔注入及び輸送材料としては、可溶性のフタロシアニン化合物、トリアリールアミン化合物、導電性高分子、ペリレン系化合物、Ｅｕ錯体等、有機発光材料としてはトリアリールアミン誘導体、スチルベン誘導体、ポリアリーレン、芳香族縮合多環化合物、芳香族複素環化合物、芳香族複素縮合環化合物、金属錯体化合物等及びこれらの単独オリゴ体あるいは複合オリゴ体等、電子注入及び輸送材料としては、８−キノリノール・アルミニウム錯体（Alq3）、アゾメチン亜鉛錯体、ジスチリルビフェニル誘導体系等、また高分子系材料としてポリ[2- メトキシ-5-(2'- エチルヘキシルオキシ)] −パラ−フェニレンビニレン、ポリ（３−アルキルチオフェン）、ポリ（９，９−ジアルキルフルオレン）等、従来より有機ＥＬ素子で用いられている正孔注入・輸送材料、有機発光材料、電子注入・輸送材料をそのまま使用できる。
【００２１】
本実施形態例では有機層として正孔輸送層３をスピンコート法にて成膜するが、スピンコート法にて成膜する有機層は正孔輸送層に限定されるものではなく、前述した有機材料が使用できる。
【００２２】
正孔輸送層３をスピンコート法にて成膜するにあたり、有機溶媒に溶解させて塗布液を作製する。塗布液に用いる有機溶媒としては、アルコール系、ケトン系、エステル系、エーテル系、芳香族系、ハロゲン化アルキル系等から、用いる有機材料に応じて適宜選択すればよい。
【００２３】
スピンコート法による成膜条件は要求膜厚、塗布液濃度、塗布液粘度などにより異なるが、ディスペンサー等を用いて一定量の塗布液を基板上に滴下した後に通常は１００〜３０００rpmで１０秒〜5分間程度回転させる。このとき塗布液を滴下する基板上の位置は基板回転中に塗布液が発光領域全域に濡れ広がる位置であれば良く、たとえば塗布液の粘度が低く滴下してすぐ発光領域全面に濡れ広がるものであれば発光領域の中心に滴下することが好ましく、粘度が高く回転を開始してから濡れ広がるような塗布液であれば回転開始時に発光領域の回転中心側が塗布液で覆われるような位置に滴下することが好ましい。
【００２４】
スピンコート法により成膜される正孔輸送層３の具体的膜厚としては、５nm以上、好ましくは１０nm以上であり、また上限としては、好ましくは１０００nm以下、より好ましくは２００nm以下が好ましい。有機膜が薄すぎるとピンホールなどが発生し、厚くなりすぎると必要駆動電圧が大きくなってしまう。
【００２５】
スピンコート法により有機層を成膜するにあたり、基板の回転中心が有機ＥＬパネルにおける画素が集積される領域である有効発光領域外にあることが好ましい。これは回転中心においては回転による遠心力が働かないために膜厚が厚くなる傾向があるからである。
【００２６】
回転中心は有効発光領域外であれば基板内にあっても基板外にあっても良いが、基板外にあれば回転テーブル上の回転中心を中心として複数の基板をセットでき、スペースを有効に利用することが出来る。1回のスピンコートによる成膜工程で同時に処理する基板の枚数、大きさに限定されるものではないが、回転テーブルを安定して回転させるためには基板の数が２枚であれば回転中心を中心とした点対称の位置に、１枚であれば成膜する必要のないダミー基板を加えて２枚として同様に点対称の位置に、ｎ枚（３枚以上）であれば回転中心を中心とした正ｎ角形の頂点の位置にセットすることが好ましい。
【００２７】
正孔輸送層３を成膜したら基板を蒸着機にセットし図２（Ｃ）及び図２（Ｄ）に示すように発光層４及び陰極５を蒸着する。発光層４としては前述した有機発光材料が使用できる。陰極５としては仕事関数の小さい（４ｅＶ以下）金属、合金、電気伝導性化合物およびこれらの混合物を電極物質として蒸着やスパッタリング等の方法により形成する。このような電極物質の具体例としては、ナトリウム、ナトリウム-カリウム合金、マグネシウム、リチウム、マグネシウム-銀合金、アルミニウム／酸化アルミニウム、アルミニウム・リチウム合金、インジウム、希土類金属などがあげられる。陰極５の形成時にはストライプ状のマスクを使用しても、特開平08-315981に開示されているような隔壁を使用しても良い。
【００２８】
そして、有機EL素子に水分が吸着することを防ぐために図２（E）に示すように不図示の水分吸着材を封入した封止缶６を封止樹脂９により透明基板１に接着し、陰極、陽極それぞれに外部駆動回路に接続するためのＦＰＣ８を異方性導電膜７によって接着する。
【００２９】
こうして作成された有機ＥＬ素子では図３に示すように陰極と陽極が交差する発光部が画素となり、集積されたこれらの画素が有機ＥＬパネルにおける有効発光領域を形成する。
【実施例１】
【００３０】
以下に本発明の実施例を図１及至図５に基づいて説明する。図２は本発明の実施例における有機ＥＬ素子の製造工程を工程順に説明するための要部側断面図であり、本実施例においてはＩＴＯ基板上に正孔輸送層1層のみをスピンコート法で塗布し電子輸送層及び陰極を蒸着法にて成膜した。
【００３１】
まずＩＴＯ基板としては大きさが６０ｍｍ×６０ｍｍ、厚さ０．７ｍｍのガラス基板上に厚み３００ｎｍのＩＴＯが０．２５ｍｍ幅でパターニングされたものを用いた。これをアセトン、IPAで超音波洗浄し、UV／O3処理した後に図１のようにスピンコーターの回転テーブル上の２個所の彫り込み部（不図示）にそれぞれ基板をセットした。彫りこみ部の寸法は６１ｍｍ×６１ｍｍ、深さ０．４ｍｍで、本実施例においては回転中心に対して点対称の位置に２箇所設けてあるが、サイズおよび彫りこみの数はこれに限定されるものではなく、同時にスピンコートする基板の数とサイズに応じて設けられる。彫り込み部には小穴が空いておりここから吸引チャックされることにより基板が回転テーブルに固定される。塗布液としては正孔輸送材料として公知であるＮ，Ｎ‘−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ｍ−トリル−４，４‘−ジアミノ−１，１’−ビフェニル（ＴＰＤ）の１重量％クロロホルム溶液を用いた。
【００３２】
塗布液を２台のディスペンサーにそれぞれ３ｍｌずつ計り取り、静止した２枚の基板それぞれの中央部に滴下した。塗布液の溶媒として用いたクロロホルムは表面張力、粘度が小さいので、基板が静止した状態でも短時間で基板上全面に濡れ広がる。
【００３３】
塗布液が塗れ広がったら回転テーブルを回転させた。回転条件としては塗布液の粘度、要求膜厚などにより異なるが、本実施例においては１０００回転／分で５０秒とした。このようにして成膜した有機膜の膜厚を測定した結果を図４に示した。膜厚の測定はクロロホルムを染み込ませた竹串の先端で有機膜を除去しその段差部を触針式の表面粗さ計で測定した。この測定結果から膜厚の最大値と最小値の差は１７Åであった。
【００３４】
また、同様に正孔輸送層を成膜した別の基板を蒸着機にセットし電子輸送層として８−キノリノール・アルミニウム錯体（Alq3）を６０ｎｍの厚みに蒸着した。そして真空を保持したまま蒸着機内にてストライプ状の蒸着マスクをセットし、Ｍｇ／Ａｇ（配合重量比１０／１）合金からなる厚み３００ｎｍの陰極を形成した。
【００３５】
そして蒸着機から基板１を取り出し、封止缶６及びＦＰＣ８を接着して、図２（Ｅ）に示す有機ＥＬパネルを得た。
【００３６】
この様にして作製した有機ＥＬパネルを外部回路に接続し、直流１２Ｖを印加して発光部の各位置での輝度を輝度計で測定した結果を図４に示す。この測定結果から輝度の最大値と最小値の差は７ｃｄ／ｍ２であった。
【００３７】
（比較例）
実施例１のうちスピンコーターの回転テーブルとして図７に示すように基板が中央部に1個のみセットできる形状のものを用い、1台のディスペンサーで塗布液を滴下したこと以外は実施例１と同様にして正孔輸送層を成膜し、その膜厚分布を測定した。その結果を図５に示すが、中央部の膜厚が極端に厚くなっており最大値と最小値の差は５８Åであった。
【００３８】
そして同様に別の基板に正孔輸送層を成膜したものを以降実施例１と同様に蒸着機にセットし、電子輸送層として８−キノリノール・アルミニウム錯体（Alq3）を６０ｎｍとＭｇ／Ａｇ（配合重量比１０／１）合金からなる厚み３００ｎｍの陰極を形成し、封止缶６及びＦＰＣ８を接着して有機ＥＬパネルを得た。この様にして作製した有機ＥＬパネルを外部回路に接続し、直流１２Ｖを印加して発光部の各位置での輝度を輝度計で測定したところ図５に示すように中央の輝度が小さく輝度の最大値と最小値の差は１４ｃｄ／ｍ２であった。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の有機膜の成膜方法を説明するための上面図である。
【図２】本発明の有機ＥＬ素子の製造方法を工程順に説明するための要部側断面図である。
【図３】本発明により作製した有機ＥＬパネルの陽極、陰極および有効発光領域を表す図である。
【図４】本発明の成膜方法で形成した有機膜の膜厚分布及び有機ＥＬパネルの発光輝度分布の測定データ。
【図５】比較例として形成した有機膜の膜厚分布及び有機ＥＬパネルの発光輝度分布の測定データ。
【図６】有機ＥＬ素子の構造の一例を表す側断面図である。
【図７】有機膜の成膜方法の比較例を表す図である。
【符号の説明】
【００４０】
１  透明基板
２  陽極
３  有機層（正孔輸送層）
４  有機層（発光層）
５  陰極
６  封止缶
７  異方性導電膜
８  ＦＰＣ
９  封止樹脂
１０  回転テーブル
１１  回転中心
【図１】
2005310574.tif 000003
【図２】
2005310574.tif 000004
【図３】
2005310574.tif 000005
【図４】
2005310574.tif 000006
【図５】
2005310574.tif 000007
【図６】
2005310574.tif 000008
【図７】
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