(57)【要約】【課題】リソグラフィ工程に伴う電極材料の劣化や有機ＥＬ層の劣化を防止してダークスポットの発生を抑え、高寿命な電界発光素子及びその製造方法を提供する。【解決手段】有機ＥＬ層１３の上に、ＩＴＯでなる第１金属膜１２Ａ、Ａｌでなる第２金属膜１５を順次蒸着により積層させ、第２金属膜１５の上にフォトレジスト１６を塗布し、露光・現像してフォトレジスト１６をアノード電極のマスクパターンにパターニングする。このとき、現像液、リンス液などの溶液は、第２金属膜１５の遮蔽により第１金属膜１２Ａに到達しないため、第１金属膜１２Ａを介して有機ＥＬ層１３、第１金属膜１２Ａを浸食することはない。そして、このパターニングされたフォトレジスト１６をマスクとして用いて、第２金属膜１５、第１金属膜１２Ａをドライエッチングする。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機ＥＬ層の両面に一対の電極が設けられた電界発光素子の製造方法であって、
前記有機ＥＬ層上にＩＴＯ膜、Ａｌ膜を順次形成し、前記Ａｌ膜上にフォトレジストを塗布後、露光、現像して前記フォトレジストをパターニングし、このパターニングされたフォトレジストをマスクとして前記Ａｌ膜及び前記ＩＴＯ膜をドライエッチングして前記一対の電極の一方を形成することを特徴とする電界発光素子の製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の電界発光素子の製造方法により製造されることを特徴とする電界発光素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電界発光素子及びその製造方法に関し、さらに詳しくは、保護金属膜を含む電界発光素子及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電界発光素子として有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）素子が注目されている。この有機ＥＬ素子は、図４に示すように、ガラス基板１上に形成されたアノード電極２上に有機ＥＬ層（複数層）３が積層され、さらにその上にカソード電極４が形成された構造になっている。そして、図５に示すように有機ＥＬ層３を挟むアノード電極２とカソード電極４とが単純マトリクス状に互いに異なる方向に沿って形成され、アノード電極２とカソード電極４とが交差する部分の有機ＥＬ層３が発光するようになっている。また、この有機ＥＬ素子においては、アノード電極は透明で仕事関数の大きなＩＴＯ（indium tin oxide）で形成され、カソード電極は仕事関数の小さなＭｇＩｎ、ＭｇＡｇ、ＡｌＬｉなどの合金で形成されている。これら電極パターンは、アノード電極２ではフォトリソグラフィ技術及びウェットエッチング技術を用いて形成され、カソード電極４では有機ＥＬ層３にダメージを与えないように、図６に示すようなハードマスク（メタルマスク）５を用いて蒸着することにより形成される。なお、ハードマスク５に形成したスリット５Ａが電極ラインパターンとなり、スリット５Ａどうしの境界部５Ｂが電極のスペースパターンとなる。
【０００３】
また、特許文献１に記載されている薄膜発光層は、基板にＭｇＡｇ、発光する部分のみ窓開けされた絶縁層、電子注入輸送層・発光層、正孔注入輸送層、陽極であるＩＴＯ膜、発光用の穴部分をドライエッチングによりパターニングされたＣｒ層並びにＡｌ層を備えている。ここで、ドライエッチングの際にフォトレジストを用いると、Ｃｒ層並びにＡｌ層が現像液、リンス液などの溶液からＩＴＯ膜を保護することができる。
【特許文献１】特開平８−５５９７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の有機ＥＬ素子では、カソード電極の材料が仕事関数の小さい金属であるため、ＭｇＩｎ、ＭｇＡｇなどの合金では水や酸素などに弱く腐食が起こり易く、ＡｌＬｉ合金では真空蒸着による成膜が難しいためにハードマスクを用いて形成されていたが、加工精度に限界があり、微細なパターンを形成することは不可能であった。また、有機ＥＬ層自体が溶剤に弱いため、フォトリソグラフィ工程によるパターニングは難しいとされていた。さらにまた、上記した仕事関数の小さい金属を含む合金をドライエッチングしようとしても適当なエッチングガスがないという問題点があった。
【０００５】
また、発光画素の微細化は、有機ＥＬ層の上下でそれぞれ重なっているアノード電極とカソード電極との重なり面積を微細化することによって達成されるが、特許文献１では、ドライエッチングしているのは窓開け用のＣｒ層並びにＡｌ層であって、陽極であるＩＴＯはドライエッチングの際にパターニングされていないため、高精細な画素パターニングに全く適用されていない。つまり、Ｃｒ層並びにＡｌ層を窓開けして開口された部分は、発光する光を取り出すためであるがゆえに、発光に寄与するための陽極が残存しなければならず、上述したドライエッチングは発光画素の微細化には全く関係がない。
【０００６】
この発明が解決しようとする課題は、不安定な金属、または合金でなる電極をフォトリソグラフィ技術及びドライエッチング技術を用いて形成できる電界発光素子及びその製造方法を得るには、どのような手段を講じればよいかという点にある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１記載の発明は、有機ＥＬ層の両面に一対の電極が設けられた電界発光素子の製造方法であって、
前記有機ＥＬ層上にＩＴＯ膜、Ａｌ膜を順次形成し、前記Ａｌ膜上にフォトレジストを塗布後、露光、現像して前記フォトレジストをパターニングし、このパターニングされたフォトレジストをマスクとして前記Ａｌ膜及び前記ＩＴＯ膜をドライエッチングして前記一対の電極の一方を形成することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、不安定な金属、または合金でなる電極をフォトリソグラフィ工程に伴う溶剤による浸食を防止するとともに微細なパターニング除去すること無しに高精細なラインアンドスペースの電界発光素子を実現するという効果を奏する。また、ＥＬ層上に、溶剤に対し透過性のある金属層を設けても、溶剤の透過を抑制することができるので、リソグラフィ工程に伴う電極材料の劣化や有機ＥＬ層の劣化を防止してダークスポットの発生を抑え、高寿命な電界発光素子を提供できるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、この発明に係る電界発光素子及びその製造方法の詳細を図面に示す各実施形態に基づいて説明する。
（実施形態１）
図１（ａ）〜（ｃ）は、本発明に係る電界発光素子を有機ＥＬ素子に適用した実施形態を示す工程断面図である。まず、本実施形態の有機ＥＬ素子の製造方法を図面に従って説明する。図１（ａ）に示すように、ガラス基板１１の上に、所定方向に向けて互いに平行をなす複数のアノード電極１２を形成する。ガラス基板１１及びアノード電極１２の上に、例えばトリフェニルジアミン誘導体（ＮＰＤ）、ビス（10−ヒドロキシベンゾ［ｈ］キノリン）化ベリリウム（Ｂｅｂｑ）を順次蒸着により積層してなる有機ＥＬ層１３を形成し、その上にＭｇＩｎもしくはＭｇＡｇでなる第１金属膜１４、ＡｌもしくはＣｒでなる第２金属膜１５を順次蒸着法により形成する。ここで、第１金属膜１４の膜厚は、３ｎｍ〜５ｎｍ程度に設定されている。また、第２金属膜１５の膜厚は、１００ｎｍ〜５００ｎｍ程度に設定されている。
【００１０】
次に、図１（ｂ）に示すように、第２金属膜１５の上に、フォトレジスト１６を塗布して、露光・現像を行ってフォトレジスト１６のパターニングを行い、このフォトレジスト１６をマスクとして、第２金属膜１５を例えば反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）などのドライエッチングする。第２金属膜１５は、第１金属膜１４より高い仕事関数であり、フォトレジスト１６の溶剤に浸食されにくいので、直接上にフォトレジスト１６を塗布しても実質的に問題はない。
【００１１】
その後、Ｏ2 アッシングを行いフォトレジスト１６を剥離する。この結果、図１（ｃ）に示すように、第２金属膜１５のパターンから露出した、低仕事関数の第１金属膜１４は、その露出部分が膜厚方向全体に酸化されて（自然酸化に加えてＯ2 アッシングにより強制酸化されて）電気絶縁部分（高抵抗部分）１４Ａとなる。このため、パターニングされた第２金属膜１５で覆われた部分は、カソード電極として機能しライン部となり、電気絶縁部分１４Ａはスペース部となる。このため、第１金属膜１４は、不安定なカソード材料で形成されているのに拘わらず、フォトリソグラフィ技術及びドライエッチング技術により、実質的に微細加工されたのと同等の機能を有する電極パターンとなる。以上の工程を経て、図１（ｃ）に示すような電界発光素子１０の製造が完了する。
【００１２】
本実施形態の電界発光素子１０では、有機ＥＬ層１３の上に形成した、低仕事関数のＭｇＩｎやＭｇＡｇでなる第１金属膜１４が、有機ＥＬ層１３側へ電子を注入するカソードとしての機能を果たすため、電界発光素子１０を発光させることができる。因みに、有機ＥＬ層１３上に膜厚が５００ｎｍのＭｇＩｎを形成して、ドライエッチング用の四塩化炭素（ＣＣｌ4 ）プラズマに５分間曝しても、アッシング用のＯ2 プラズマに５分間曝しても、プラズマに曝していない試料と同等の発光特性が得られ、ダークスポットの発生に関しても有意差の無いことが確認された。従って、十分に厚いカソード電極上からドライエッチングやＯ2 アッシングを施しても、カソード電極下の有機ＥＬ層１３へのダメージが小さい。また、３ｎｍの膜厚のＭｇＩｎ膜でも、その下の有機ＥＬ層がＯ2 アッシングによりエッチングされるのを阻止するに十分であることが確認されている。さらに、ＭｇＩｎなどでなる第１金属膜１４は、酸化され易い金属であるため、１０ｎｍ以下の膜厚のＭｇＩｎ薄膜は自然酸化されると考えられるが、十分に酸化されなくても、フォトレジスト剥離工程で行うＯ2 アッシングにより確実に酸化されて絶縁化される。
【００１３】
また、本実施形態の電界発光素子１０の製造方法では、第２金属膜１５の膜厚が十分に厚いため、フォトリソグラフィ工程の際に、紫外光によるダメージや、有機溶媒から有機ＥＬ層１３を保護することができると共に、ドライエッチング時のプラズマからのダメージ（ＵＶダメージ）、Ｏ2 アッシングによるダメージから有機ＥＬ層１４を保護することができる。
【００１４】
このように、本実施形態では、カソード電極を、ＭｇＩｎなどの低仕事関数の材料でなる第１金属膜１４と、ＡｌやＣｒなどの安定なドライエッチングが可能な第２金属膜１５とを積層する構造としたため、真空蒸着によりカソード電極を容易に成膜でき、且つ上部の安定な第２金属膜１５で第１金属膜１４を保護させて電極の安定化を実現することができる。また、第２金属膜１５をドライエッチング可能な金属で形成したため、カソード電極をフォトリソグラフィ技術及びドライエッチング技術にて、微細且つ自由度の高いパターンに形成することが可能となる。
【００１５】
以上、本実施形態について説明したが、有機ＥＬ層１３の構成材料は上記した材料に限定されるものではなく、積層される有機膜の層の数も２層に限定されるものではない。また、第２金属膜１５の材料は、ドライエッチングに対し耐浸食性があり、安定な金属であれば、上記材料に限定されるものではない。また、第２金属膜１５上に形成されるフォトレジスト１６を、感光作用により安定な樹脂となる機能を有するものを用いれば、第２金属膜１５をドライエッチングした後に、露出した第１金属膜１４は自然酸化され、高精細なライン部とスペース部とを形成するとともにＯ2 アッシングによるレジスト除去工程を必要としなため、図２に示すようにフォトレジスト１６Ａを第２金属膜１５上に残す構成としてもよい。また、基板１１上にＩＴＯアノード、カソード電極の順に形成したが、カソード、ＩＴＯアノード電極の順に形成してもよい。この場合、第２金属膜が覆われていないＩＴＯが、Ｏ2 アッシングにより内部に酸素の量が増えて絶縁性を示すため、第２金属膜が覆われているＩＴＯをラインとして、短いピッチの電極群を形成することができる。
【００１６】
（実施形態２）
図３（ａ）〜（ｃ）は、本発明に係る電界発光素子及びその製造方法を示す工程断面図である。上記した実施形態１は、カソード電極をパターニングする場合であったが、本実施形態では、有機ＥＬ層１３上にアノード電極を形成する場合に本発明を適用したものである。まず、図３（ａ）に示すように、ガラス基板１１の上に、Ｍｇ又はＭｇ合金からなるカソード電極１４Ａをパターン形成し、その上に、有機ＥＬ層１３を表示領域全体に亙って形成する。さらに、有機ＥＬ層１３の上に、ＩＴＯでなる第１金属膜１２Ａ、Ａｌでなる第２金属膜１５を順次蒸着により積層させる。
【００１７】
次に、第２金属膜１５の上にフォトレジスト１６を塗布し、露光・現像してフォトレジスト１６をアノード電極のマスクパターンにパターニングする。このとき、現像液、リンス液などの溶液は、第２金属膜１５の遮蔽により第１金属膜１２Ａに到達しないため、第１金属膜１２Ａを介して有機ＥＬ層１３、第１金属膜１２Ａを浸食することはない。そして、このパターニングされたフォトレジスト１６をマスクとして用いて、図３（ｂ）に示すように、第２金属膜１５、第１金属膜１２Ａをドライエッチングする。
【００１８】
その後、Ｏ2 アッシングを行って、図３（ｃ）に示すようにフォトレジスト１６を除去して、本実施形態の電界発光素子１０の製造が完了する。
【００１９】
本実施形態では、フォトリソグラフィ工程の際に、溶剤や水分に対するブロック性の低いＩＴＯでなる第１金属膜１２Ａが第２金属膜１５で覆われているため、第１金属膜１２Ａを通過して、現像液、リンス液などが有機ＥＬ層１３へ到達するのを防止することができる。このため、フォトリソグラフィに起因する有機ＥＬ層１３の劣化を防止することができ、ダークスポットの発生や、発光寿命の短縮化を抑制することができる。
【００２０】
本実施形態の電界発光素子１０は、ガラス基板１１上に、カソード電極１４Ａ、有機ＥＬ層１３、第１金属膜１２Ａ、第２金属膜１５が形成された構成であり、第２金属膜１５がフォトリソグラフィ工程の際に、第１金属膜１２Ａに溶剤などが浸入するのを防止する作用を有している。また、第２金属膜１５が第１金属膜１２Ａより電気抵抗の小さい材料で形成されているため、電界発光素子１０を駆動する際に、アノード電極の部分による電圧偏差が発生するのを抑制することができる。
【００２１】
以上、本実施形態について説明したが、アノード電極側の構造はこれに限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、有機ＥＬ層１３の上にＩＴＯでなる第１金属膜１２Ａを形成したが、ＭｇＩｎ薄膜の上にＩＴＯ膜を積層した構造に対しても本発明を適用することが可能である。この場合、フォトリソグラフィ工程の際に、低仕事関数のＭｇＩｎ薄膜へＩＴＯ膜を介して溶剤などが浸入するのを抑制してＭｇＩｎ薄膜が酸化されるのを防止する作用を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】（ａ）〜（ｃ）は本発明に係る電界発光素子の製造方法の実施形態１を示す工程断面図。
【図２】実施形態１の変形例を示す断面図。
【図３】（ａ）〜（ｃ）は本発明に係る電界発光素子の製造方法の実施形態２を示す工程断面図。
【図４】従来の電界発光素子の断面図。
【図５】従来の電界発光素子の平面説明図。
【図６】従来の電界発光素子の製造に用いられるハードマスクの平面図。
【符号の説明】
【００２３】
１０  電界発光素子
１１  ガラス基板
１２  アノード電極
１２Ａ  第１金属膜
１３  有機ＥＬ層
１４  第１金属膜
１４Ａ  カソード電極
１５  第２金属膜
１６  フォトレジスト
【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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