(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
該基板上に配置される複数の電極帯を有する第１電極層と、
該第１電極層上に形成される複数のピクセルであって、該複数のピクセルの各々は、有機ＥＬ多層と第２電極帯とを備える発光素子である、複数のピクセルと、
該第１電極層上に形成される隔壁のアレイであって、該隔壁のアレイは、電気絶縁性の物質から構成され、該隔壁の該基板に近い面は、該隔壁の該基板から遠い面よりも広い、隔壁のアレイと
該複数のピクセルの各々の上にのみ形成される第１保護膜と、
該第１保護膜の上を含む全面に形成される第２保護膜と
を備える、ＥＬ素子であって、
該第１保護膜は、外部の湿気から保護する第１機能および表面を平坦化する第２機能を行うように複数の層から形成され、該複数の層は、吸湿層、防湿層および平坦層であり、
該第２保護膜は、該表面を平坦化する第２機能を行わずに該外部の湿気から保護する第１機能のみを行うように単一の層から形成され、
該複数のピクセルの各々の該有機ＥＬ多層は、第１表面を有し、該第１表面は、該隔壁の上面を除いて該隔壁の両側面を実質的にカバーし、該隔壁のアレイの各側壁は、該複数のピクセルのうちの少なくとも２つのピクセル間に位置し、該少なくとも２つのピクセルを相互に電気絶縁する、素子。
【請求項２】
透明基板と、複数の第１電極帯と、隔壁のアレイと、複数の発光ピクセルと、第１保護膜と、第２保護膜とを備えるＥＬ素子を製造する方法であって、
該方法は、
該複数の第１電極帯を固定された間隔で該透明基板上に形成するステップと、
該複数の第１電極帯に対して垂直方向に、該第１電極帯上に電気絶縁性の物質から構成される該隔壁のアレイを形成するステップであって、該隔壁のアレイは、該基板に近い面が該基板から遠い面より広い台形を有する、ステップと、
該隔壁の上面を含む全面に、有機ＥＬ多層、第２電極層、保護層を順次形成するステップと、
該有機ＥＬ多層、該第２電極層および該保護層が該隔壁間に残るように、該隔壁の上面の上の該有機ＥＬ多層、該第２電極層および該保護層を除去し、該隔壁の上面の一部を除去するステップであって、該隔壁間の残った有機ＥＬ多層と、該隔壁間の残った第２電極層とが、該複数の発光ピクセルを構成し、該隔壁間の残った保護層が、該第１保護膜を構成する、ステップと、
除去後の表面全体の上に該第２保護膜を形成するステップと
を包含し、
該第１保護膜は、外部の湿気から保護する第１機能および表面を平坦化する第２機能を行うように複数の層から形成され、該複数の層は、吸湿層、防湿層および平坦層であり、
該第２保護膜は、該表面を平坦化する第２機能を行わずに該外部の湿気から保護する第１機能のみを行うように単一の層から形成される、方法。
【請求項３】
前記第１保護膜および前記第２保護膜の各々は、スピンコーティングおよびドクターブレード方法から選択された方法により形成される、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記隔壁は、フォトレジスト、シリコン窒化物およびシリコン酸化物から選択された物質から形成される、請求項２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はディスプレイ素子に関し、特に有機ＥＬ素子(organic electroluminescent device)及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
有機ＬＥＤ(Light Emitting Diode)とも呼ばれる有機ＥＬ素子はＦＰＤ(Flat Panel Display)に応用可能であって、とても人気のある素子である。なぜならば、有機ＥＬ素子は、非常に薄く、マトリックス状にアドレスを呼び出すことができ、相対的に低い電圧（一般に１５Ｖ以下）でも動作可能であるという長所があるからである。又、有機ＥＬ素子は、視野角に殆ど依存せず、撓み易い基板上でも素子の形状が安定するので、次代のＦＰＤに適する。
【０００３】
この有機ＥＬ素子は一般的な無機ＥＬ素子とは実質的に異なるが、特に有機ＥＬ素子は低い直流電圧でも動作可能である点で違いがある。
【０００４】
今までの持続的な研究の結果、有機ＥＬ素子は効率面及びカラー調整面で商業的に様々に応用され得ることが分かったので、有機ＥＬ素子は商業的に大きな価値があると期待される。しかしながら、有機ＥＬ素子を商業化するためには製造性、均一性、信頼性、システム等のいろいろの問題を解決しなければならない。特に、有機ＥＬ素子を商業化するに先だって解決すべき問題の一つはピクセレーション(pixellation)である。従来のピクセレーション技術は、溶媒に極めて弱い有機物質の性質に起因して幾多の工程上の困難さを経てきた。このため、かかる問題を解決するべく、シャドー効果(shadowing effect)を利用して膜をパターニングする方法が提示される。
【０００５】
Ｃ．Ｔａｎｇら、米国特許第５，２９４，８７０号では隔壁(partition walls)を用いてシャドー効果を与える。これにより、透明支持体上に所定角度ほど斜めにして第２電極物質を蒸着すると、相対的に高い隔壁により分離されて各々の第２電極帯(strip)が形成される。しかしながら、この方法は大量生産には適しない。なぜならば、蒸気状の蒸着物質はあちこちに散漫に回折する性質を有することから、蒸着物質が蒸着される角度が多様になるため、全パネルの表面上に一定に蒸着物質を蒸着し難く、生産収率も十分な水準ではないからである。
【０００６】
ゆえに、Ｋ．Ｎａｇａｙａｍａら、米国特許第５，７０１，０５５号では、小さな傘束のような形状の電気絶縁隔壁(electrically insulating ramparts)を用いた、新たな方法を提示している。この方法は、米国特許第５，２９４，８７０号に示すように物質の蒸着時に所定角ほど傾けて蒸着する必要がないため、効果的である。
【０００７】
図１ａ〜図１ｄは、米国特許第５，７０１，０５５号に提示された製造工程を示す図である。
【０００８】
まず、図１ａに示すように、透明基板１上にＩＴＯ(Indium Tin Oxide)からなる第１電極２を形成し、その上に絶縁膜３パターンを形成する。
【０００９】
図１ｂに示すように、各絶縁膜３パターンの中間領域にフォトレジストからなる隔壁４を形成する。ここで、隔壁４の上部のオーバーハング(overhang)８は、蒸気状の蒸着物質を分離させるシャドーの役割を果たすため、非常に大切である。
【００１０】
図１ｃに示すように、全面に正孔注入輸送層、発光層、電子注入輸送層等からなる有機積層膜５、第２電極６を順次に蒸着することにより、隔壁を介在して有機積層膜５及び第２電極６が隔壁４の両側に分離されるようにしてピクセレーションがなされるようにする。すなわち、隔壁４のオーバーハング８が横方向に広くなっていることから、隔壁４上に蒸着された第２電極６と隔壁４間に形成された第２電極６とは物理的に断ち切られ、ついには電気的に絶縁されるため、ピクセレーションが可能となる。ここで、大切なことは、隔壁４の側面にはシャドー効果により蒸着物資が形成されないから、２つの隣接するピクセル間が確実に電気的に絶縁されるという点である。
【００１１】
次いで、図１ｄに示すように、第２電極６を含む全面に、保護膜、吸湿膜、防湿膜等からなる封緘(encapsulation)層７を形成することにより、有機ＥＬ素子を作製する。
【００１２】
このように、米国特許第５，７０１，０５５号の特徴は、隔壁のオーバーハングを用いて第２電極を物理的に断絶させて効果的にピクセレーションさせることである。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の技術による有機ＥＬ素子においては次のような問題点があった。
【００１４】
第１に、米国特許第５，７０１，０５５号に示す隔壁の形態はさまざまであるが、上記図１ｂに示すような隔壁が最も典型的な形態である。しかしながら、かかる形態の隔壁は、第２電極縁で第１電極と第２電極との間に電気的短絡が発生し易い。このため、これを防止するための絶縁膜パターンが追加されるため、工程が複雑となる。
【００１５】
第２に、米国特許第５，７０１，０５５号において大切な役割をする隔壁のオーバーハングは、安定した場合にのみ良好の効果が現れる。しかし、安定したオーバーハングを有する隔壁を作るためには極めて精巧な工程を必要とするため、製造し難い。
【００１６】
第３に、隔壁形成後に、連続的な製造工程に因り隔壁の一部又は隔壁上に形成された膜が取れるため、素子を傷つけることがある。
【００１７】
このような問題を解決するための本発明は、安定的な構造を有する隔壁を用いて簡単にピクセレーションすることのできる有機ＥＬ素子及びその製造方法を提供することにその目的がある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明による有機ＥＬ素子の特徴は、第１電極上に突出配置されるとともに下部面が上部面よりも広い台形構造を有する電気絶縁性の隔壁を備え、隔壁の上部側の第２電極と有機積層膜とは断ち切られ、各ピクセルは電気的に絶縁されることにある。
【００１９】
本発明の有機ＥＬ素子の製造方法の特徴は、透明基板上に複数個の第１電極を一定の間隙に形成する第１工程と、第１電極上に、下部面が上部面よりも広い台形構造を有するとともに電気絶縁物質からなる多数の隔壁を形成する第２工程と、隔壁上部を含む全面に有機積層膜、第２電極、第１保護膜を順次に形成する第３工程と、隣接するピクセルが電気的に絶縁されるように、隔壁の上部側の第２電極を完全に除去し且つ有機積層膜の一部を除去する第４工程と、そして除去された表面上に第２保護層を形成する第５工程とを包含することにある。
【００２０】
本発明の有機ＥＬ素子は、第１電極、有機積層膜、第２電極からなる多数のピクセルを含む発光素子において、
該第１電極上に突出配置されるとともに、下部面が上部面よりも広い台形構造を有する電気絶縁性の隔壁を備え、
該隔壁上部側の第２電極と有機積層膜とは断ち切られ、該各ピクセルは電気的に絶縁される。
【００２１】
好適な実施態様において、上記隔壁は、フォトレジスト、シリコン窒化物、およびシリコン酸化物のうち何れか一物質で形成される。
【００２２】
好適な実施態様において、上記各ピクセル上にのみ形成される第１保護膜と、上記第１保護膜を含む全面に形成される第２保護膜とを更に備える。
【００２３】
本発明の有機ＥＬ素子の製造方法は、透明基板上に複数個の第１電極を一定の間隙に形成する第１工程と、
該第１電極上に、下部面が上部面よりも広い台形構造を有するとともに電気絶縁物質からなる多数の隔壁を形成する第２工程と、
該隔壁上部を含む全面に有機積層膜、第２電極、第１保護膜を順次に形成する第３工程と、
隣接するピクセルが電気的に絶縁されるように、隔壁上部側の第２電極を完全に除去し、有機積層膜の一部を除去する第４工程と、そして
該除去された表面上に第２保護層を形成する第５工程と、
を包含する。
【００２４】
好適な実施態様において、上記第１保護膜は、スピンコーティングまたはドクターブレードで形成される。
【００２５】
好適な実施態様において、上記隔壁は、フォトレジスト、シリコン窒化物、およびシリコン酸化物のうち何れかで形成される。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の有機ＥＬ素子及びその製造方法を添付図面に基づき説明する。
【００２７】
図２ａ〜図２ｅは本発明の有機ＥＬ素子の製造工程を示す工程断面図である。
【００２８】
まず、図２ａに示すように、透明基板１１上に複数個の第１電極１２を一方向に一定の間隙を有するように形成する。
【００２９】
図２ｂに示すように、第１電極１２を含む全面に、電極間の電気的絶縁のためにフォトレジスト、シリコン酸化物、シリコン窒化物等の有機物又は無機物を形成し、フォトリソグラフィー工程及びエッチング工程により一定の高さの隔壁１３を一定の間隙に形成する。隔壁１３は底面が上面よりも広い台形構造に形成するが、隔壁１３の底面角（θ）は９０度以下になることが好ましい。この台形状の隔壁１３は全体的に安定な構造を有するため、従来のような工程の困難さが無く、素子を容易に製造することができる。ここで、隔壁１３の高さは約５００〜１０,０００ｎｍ程度であるが、約２０００ｎｍ程度が最も好ましい。隔壁１３の幅は、ピクセル間のピッチ(pitch)等のような解像度に応じて多少変わるが、１００〜５０,０００ｎｍ程度とする。
【００３０】
次いで、隔壁１３の形成された透明基板１１を真空熱処理(vacuum annealing)及びＵＶ硬化(UV hardening)させる。特に、隔壁１３がフォトレジスト等の有機物質からなる場合には、溶媒(solvent)が完全に除去された状態で硬化されるようにする。従来では、隔壁のオーバーハングが他部分よりも熱に敏感なので更に壊れやすかった。しかし、本発明の隔壁１３は従来に比べて構造的に安定であり、熱処理にも余り敏感でない。
【００３１】
図２ｃに示すように、隔壁１３を含む透明基板１１の全面に、正孔注入輸送層、発光層、電子注入輸送層等からなる有機積層膜１４、第２電極１５、第１保護層１６を順次に形成する。ここで、一般的に緑色光を発光する有機積層膜１４は、▲１▼約１０〜２０ｎｍの厚さの、フタロシアニン銅（ＣｕＰｃ）からなるバッファ層、▲２▼約３０〜５０ｎｍの厚さの、Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−４，４’−ジアミン（ＴＰＤ）からなる正孔輸送層、▲３▼クマリン(coumarin)６のドーパント(dopant)がドーピング(doping)され、トリス（８−ヒドロキシ−キノールエート）アルミニウム（Ａｌｑ３）からなる発光層から構成される。この際、発光層の厚さは約４０〜６０ｎｍであり、ドーパントの濃度は約１．０ｗｔ.％である。そして、第２電極１５は、アルミニウム、Ａｌ：Ｌｉ、Ｍｇ：Ａｇのうち何れか一つからなる。又、第１保護膜１６は、湿気及び酸素から有機ＥＬ素子を保護する役割を果たし、金属、合金、有機物質のうち何れか一つ或いは２つ以上の物質からなるが、上部表面が平坦化されるように形成する。この際、第１保護膜１６を平坦化する理由は、次工程で隔壁１３の上部に形成された第２電極１５及び有機積層膜１４をエッチングする際、各隔壁１３の間の発光領域にある第２電極１５及び有機積層膜１４はエッチングされないようにするためである。そして、湿気を防止するべく第１保護膜１６を吸湿層、防湿層、平坦層を積層して形成し、平坦化するべく最外郭層をスピンコーティング(spin coating)、ドクターブレード(Dr. Blade)法で形成する。
【００３２】
次いで、図２ｄに示すように、２つの隣接するピクセル間の電気絶縁のために、隔壁１３の上部側の第２電極１５が完全に除去されるように上部層をエッチングする。ここで、エッチング工程には反応性イオンエッチング等の乾式エッチング方法を使用する。そして、作動圧力(working pressure)やプラズマパワー(plasma power)等のエッチングパラメーター(etching parameter)、エッチングガスは、物質を均衡的に除去可能なように選択される。
【００３３】
図２ｅに示すように、エッチングされた表面上に第２保護膜１７を形成することにより、素子を完成する。ここで、第２保護膜１７は第１保護膜１６のように平坦化する必要がない。
【００３４】
【発明の効果】
本発明の有機ＥＬ素子及びその製造方法では次のような効果がある。
【００３５】
従来のようなオーバーハングを有する隔壁を使用せずに、安定且つ簡単な構造の隔壁を使用するため、製造が容易であり、収率が向上する。
【００３６】
更に、安定且つ堅固な隔壁は素子の安定性を長い間維持する。
【図面の簡単な説明】
【図１】ａ〜ｄは従来の技術の有機ＥＬ素子の製造工程を示す工程断面図である。
【図２】ａ〜ｅは本発明の有機ＥＬ素子の製造工程を示す工程断面図である。
【符号の説明】
１１  透明基板
１２  第１電極
１３  隔壁
１４  有機積層膜
１５  第２電極
１６  第１保護膜
１７  第２保護膜
【図１】
0004588813.tif 000002
【図２】
0004588813.tif 000003