(57)【要約】  本発明の課題は、生産性が高く、寸法精度の高いパターニングが可能な有機エレクトロルミネッセンス素子のパターニング方法を提供することである。また、有機エレクトロルミネッセンス素子のパターニング装置を提供することである。  本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子のパターニング方法は、マスクを介して有機エレクトロルミネッセンス素子の有機機能層に光照射してパターンを形成する有機エレクトロルミネッセンス素子のパターニング方法であって、前記有機エレクトロルミネッセンス素子が前記マスクと密着し冷却台に載置された状態で、前記光照射を間欠的に行うことを特徴とする。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
マスクを介して有機エレクトロルミネッセンス素子の有機機能層に光照射してパターンを形成する有機エレクトロルミネッセンス素子のパターニング方法であって、前記有機エレクトロルミネッセンス素子が前記マスクと密着し冷却台に載置された状態で、前記光照射を間欠的に行うことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子のパターニング方法。
【請求項２】
前記マスクは遮光膜を有し、前記遮光膜側を前記有機エレクトロルミネッセンス素子に密着させて前記光照射を間欠的に行うことを特徴とする請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子のパターニング方法。
【請求項３】
前記有機エレクトロルミネッセンス素子の厚さが、０．５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子のパターニング方法。
【請求項４】
前記マスクの光照射面側に空気を吹き付けることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子のパターニング方法。
【請求項５】
前記光照射が紫外光照射であり、その放射照度が１Ｗ／ｃｍ２以上であることを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子のパターニング方法。
【請求項６】
前記間欠的に行う光照射の１周期の照射時間が１〜１５０秒の範囲内で、デューティ比が１０〜８０％の範囲内であることを特徴とするとする請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子のパターニング方法。
【請求項７】
前記光照射の光源が、ＬＥＤ光源であることを特徴とする請求項１から請求項６までのいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子のパターニング方法。
【請求項８】
光源部、前記光源部からの照射光をパターン化して有機エレクトロルミネッセンス素子に光照射するためのマスク及び冷却台を備えた有機エレクトロルミネッセンス素子のパターニング装置であって、前記有機エレクトロルミネッセンス素子を前記マスクと密着して前記冷却台に載置する手段と、前記光源部が前記光照射を間欠的に行う手段とを有することを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子のパターニング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機エレクトロルミネッセンス素子のパターニング方法及び有機エレクトロルミネッセンス素子のパターニング装置に関する。より詳しくは、本発明は、生産性が高く、寸法精度の高いパターニングが可能な有機エレクトロルミネッセンス素子のパターニング方法及び有機エレクトロルミネッセンス素子のパターニング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、薄型の発光デバイスとして有機発光パネルが注目されている。例えば、有機材料のエレクトロルミネッセンス（Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ：ＥＬ）を利用した有機発光素子（以下「有機ＥＬ素子」ともいう。）は、数Ｖ〜数十Ｖ程度の低電圧で発光が可能であり、低電力で高い輝度を得ることができ、視認性、応答速度、寿命、消費電力の点で優れ、薄型、軽量にできるといった多くの優れた特徴を有している。このため、有機ＥＬ素子をパネルとして用いた各種ディスプレイや、そのバックライト、看板や非常灯等の表示板、照明光源等の面発光体が近年注目されている。【０００３】
このような有機ＥＬパネルは、２枚の電極間に有機材料からなる発光層が配置された構成を有し、発光層で生じた発光光は電極を透過して外部に取り出される。このため、２枚の電極のうちの少なくとも一方は透明電極として構成され、透明電極側から発光光が取り出される。【０００４】
有機ＥＬパネルをディスプレイ用途に用いるため、有機ＥＬ素子の有機機能層にマスクを介して紫外線を照射し、照射された領域の発光効率を低下させ、パターンを形成する製造方法が知られている（特許文献１参照。）。しかし、パネルの大画面化やパネル製造の高い生産性などの要望から、パターンを形成するために多量の紫外線を照射すると、マスクの遮光膜の温度が上昇し、マスクに熱変形が生じてしまい、正確なパターニングが困難となるという問題が顕在化してきた。【０００５】
この対策として、特許文献２には、紫外線照射を間欠的に行い、熱変形を抑制する方法が開示されている。しかし、この方法は半導体製造を念頭に被露光体としてレジストへの照射を挙げている。レジストの場合、マスクを接触させるとマスクにレジスト片や異物が付着するなどの問題があり、現在はマスクとレジストの間を空けて露光するプロキシミティ露光が主流である。先行文献１のパターニング手法もマスクと有機ＥＬ素子を離して露光している。【０００６】
また、紫外線が照射された領域の発光効率が低下する現象には相反則不軌特性があり、同じ積算光量でも照射パワー密度（放射照度）の高い方が、発光効率の低下速度が速くなることが知られている（特許文献３参照。）。タクトタイムを短縮するため、この相反則不軌特性を利用して高放射照度で有機ＥＬ素子にプロキシミティ露光で照射を間欠的に行う場合、紫外光を吸収し高温となったマスクの遮光膜（例えばＣｒ（クロム）の薄膜）の熱の逃げ場がないために、間欠的な紫外線照射だけではマスクの熱変形を十分に抑制できない。特許文献４にはＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）光源からのパルス光照射により、回路パターンをプロキシミティ露光やマスク密着露光する方法が記載されている。しかし高放射照度とした時のマスクの熱変形の抑制については配慮されていない。【０００７】
したがって、これらの方法では、有機ＥＬ素子に光照射してパターンを形成する際のマスクの寸法安定性を確保するには不十分であり、より効率的な冷却方法が望まれていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第２８００９３５号公報
【特許文献２】特開平２−１９０４号公報
【特許文献３】国際公開第２０１４／１７５１３５号
【特許文献４】特開２０１２−１４５８６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上記問題・状況に鑑みてなされたものであり、その解決課題は、生産性が高く、寸法精度の高いパターニングが可能な有機エレクトロルミネッセンス素子のパターニング方法を提供することである。また、有機エレクトロルミネッセンス素子のパターニング装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者は、上記課題を解決すべく、上記問題の原因等について検討する過程において、有機ＥＬ素子が非常に薄型であることに着目した結果、有機ＥＬ素子を冷却台に載置した状態で、マスクを有機ＥＬ素子に密着させて光照射を間欠的に行うことにより、上記課題を解決できることを見いだし本発明に至った。このため高放射照度でもマスク変形を抑えた正確なパターニングが可能となる。【００１１】
すなわち、本発明に係る上記課題は、以下の手段により解決される。【００１２】
１．マスクを介して有機エレクトロルミネッセンス素子の有機機能層に光照射してパターンを形成する有機エレクトロルミネッセンス素子のパターニング方法であって、前記有機エレクトロルミネッセンス素子が前記マスクと密着し冷却台に載置された状態で、前記光照射を間欠的に行うことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子のパターニング方法。【００１３】
２．前記マスクは遮光膜を有し、前記遮光膜側を前記有機エレクトロルミネッセンス素子に密着させて前記光照射を間欠的に行うことを特徴とする第１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子のパターニング方法。【００１４】
３．前記有機エレクトロルミネッセンス素子の厚さが、０．５ｍｍ以下であることを特徴とする第１項又は第２項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子のパターニング方法。【００１５】
４．前記マスクの光照射面側に空気を吹き付けることを特徴とする第１項から第３項までのいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子のパターニング方法。【００１６】
５．前記光照射が紫外光照射であり、その放射照度が１Ｗ／ｃｍ２以上であることを特徴とする第１項から第４項までのいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子のパターニング方法。【００１７】
６．前記間欠的に行う光照射の１周期の照射時間が１〜１５０秒の範囲内で、デューティ比が１０〜８０％の範囲内であることを特徴とするとする第１項から第５項までのいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子のパターニング方法。【００１８】
７．前記光照射の光源が、ＬＥＤ光源であることを特徴とする第１項から第６項までのいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子のパターニング方法。【００１９】
８．光源部、前記光源部からの照射光をパターン化して有機エレクトロルミネッセンス素子に光照射するためのマスク及び冷却台を備えた有機エレクトロルミネッセンス素子のパターニング装置であって、前記有機エレクトロルミネッセンス素子を前記マスクと密着して前記冷却台に載置する手段と、前記光源部が前記光照射を間欠的に行う手段とを有することを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子のパターニング装置。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の上記手段により、生産性が高く、寸法精度の高いパターニングが可能な有機エレクトロルミネッセンス素子のパターニング方法を提供することができる。また、有機エレクトロルミネッセンス素子のパターニング装置を提供することができる。また、完成後の有機ＥＬ素子は表裏面が固体であるため、マスクを密着させてもマスクに汚れや損傷を与えることがなく、マスクを長期間使用可能となり、製造コストを抑制できる。【００２１】
本発明の効果の発現機構ないし作用機構については、明確にはなっていないが、以下のように推察している。有機ＥＬ素子が薄型であるため、マスクを有機ＥＬ素子に密着させて光照射することにより、マスクの熱を有機ＥＬ素子を介して冷却台に逃がすことができるものと考えられる。このため高照放射度で光照射してもマスクの温度上昇が抑えられ正確なパターニングが可能となると推察される。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明のパターニング装置の一例の概念図
【図２】冷却台の概念図の一例
【図３】スリット状の先端を有する空気吹き付け部の一例の側面図
【図４】有機ＥＬ素子の一例の断面図
【図５】連続的に光照射を行った場合のマスク変形量の一例
【図６】間欠的に光照射を行った場合のマスク変形量の一例
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子のパターニング方法は、マスクを介して有機エレクトロルミネッセンス素子の有機機能層に光照射してパターンを形成する有機エレクトロルミネッセンス素子のパターニング方法であって、前記有機エレクトロルミネッセンス素子が前記マスクと密着し冷却台に載置された状態で、前記光照射を間欠的に行うことを特徴とする。この特徴は各請求項に係る発明に共通する技術的特徴である。
【００２４】
本発明の実施態様としては、前記マスクは遮光膜を有し、前記遮光膜側を前記有機エレクトロルミネッセンス素子に密着させて前記光照射を間欠的に行うことが、マスクを効果的に冷却する観点から好ましい。また、前記有機エレクトロルミネッセンス素子の厚さが、０．５ｍｍ以下であることが、マスクの熱変形を軽減するうえで好ましい。
【００２５】
さらに、本発明においては、前記マスクの光照射面側に空気を吹き付けることが好ましい。これにより、冷却効率をさらに上げることができる。
【００２６】
本発明の実施態様としては、タクトタイムを短縮する観点から、前記光照射が紫外光照射であり、その放射照度が１Ｗ／ｃｍ２以上であることが好ましい。
【００２７】
また、前記間欠的に行う光照射の１周期の照射時間が１〜１５０秒の範囲内で、デューティ比が、１０〜８０％の範囲内であることが、熱蓄積の増加を抑制する観点から好ましい。また、前記光照射の光源が、ＬＥＤ光源であることが、間欠照射の制御性向上と光源及びマスクの寿命の観点から好ましい。
【００２８】
さらに、上記方法を可能にする有機エレクトロルミネッセンス素子のパターニング装置としては、光源部、前記光源部からの照射光をパターン化して有機エレクトロルミネッセンス素子に光照射するためのマスク及び冷却台を備えた有機エレクトロルミネッセンス素子のパターニング装置であって、前記有機エレクトロルミネッセンス素子を前記マスクと密着して前記冷却台に載置する手段と、前記光源部が前記光照射を間欠的に行う手段とを有することが好ましい。
【００２９】
以下、本発明とその構成要素、及び本発明を実施するための形態・態様について詳細な説明をする。なお、本願において、「〜」は、その前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む意味で使用する。
【００３０】
《有機ＥＬ素子のパターニング方法の概要》
本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子のパターニング方法は、マスクを介して有機エレクトロルミネッセンス素子の有機機能層に光照射してパターンを形成する有機エレクトロルミネッセンス素子のパターニング方法であって、前記有機エレクトロルミネッセンス素子が前記マスクと密着し冷却台に載置された状態で、前記光照射を間欠的に行うことを特徴とする。マスクを有機ＥＬ素子に密着させて光照射を行うことにより、マスクの熱が有機ＥＬ素子を介して冷却台に逃がすことができるため、高放射照度で光照射してもマスクの温度上昇が抑えられ正確なパターニングが可能となる。
【００３１】
以下に本発明の実施形態の一例を図面を用いて説明する。図１は、本発明のパターニング装置の一例の概念図である。
【００３２】
本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子のパターニング装置１は、光源部２、前記光源部２からの照射光７をパターン化して有機エレクトロルミネッセンス素子１１に光照射するためのマスク１０及び冷却台１２を備えた有機エレクトロルミネッセンス素子のパターニング装置であって、前記有機エレクトロルミネッセンス素子１１を前記マスク１０と密着して前記冷却台１２に載置する手段と、前記光源部が前記光照射を間欠的に行う手段とを有することを特徴とする。
【００３３】
図１で示される態様においては、光源部２は光源であるＬＥＤ４ａとＬＥＤ基板４ｂとを備えたＬＥＤ光源４を有している。光源部２は、さらに光源で発生した熱を外部に逃がす放熱板３、光源から出射した発散光を所定の広がり角の光束に整形するレンズアレイ５やカバー６を備えることができる。光源からの光照射は、放射照度を高くして相反則不軌特性を利用するとともに、間欠的に行われる。間欠的に行われる光照射の光量と時間の制御は、図示されない制御部において調整することができる。
【００３４】
有機ＥＬ素子１１は、冷却台１２に載置され、さらに、マスク１０が有機ＥＬ素子１１と所定の相対位置に位置決めされて、有機ＥＬ素子１１の上に密着配置される。基材１０ａと遮光膜１０ｂとを有するマスク１０の冷却効果を高めるために、マスク１０を有機ＥＬ素子１１に密着させることが必要である。発熱源であるマスク１０の遮光膜１０ｂの冷却効果を高めるために、遮光膜１０ｂを有機ＥＬ素子１１に密着させることが好ましい。
【００３５】
冷却台１２は、その内部に水冷管１３を備え、これに水を流す水冷方式により有機ＥＬ素子１１を冷却することが望ましい。
【００３６】
マスク１０の冷却効果をさらに高めるために、空気吹き付け部８を設け、マスク１０の光照射面に空気を吹き付けることで、マスク表面を冷却することができる。吹き付ける空気流９は層状であることが好ましい。
【００３７】
光照射により生じるマスク１０の寸法変化（変位）は、マスク角部をレーザー変位計Ｓで測定することができる。
【００３８】
以下、さらに詳細に、本発明の実施態様に係る有機ＥＬ素子のパターニング方法について述べる。
【００３９】
《光照射》
本発明において光照射は、有機ＥＬ素子が前記マスクと密着し冷却台に載置された状態で、間欠的に行う。有機ＥＬ素子が前記マスクと密着し冷却台に載置されることにより、マスクの熱を有機ＥＬ素子を介して冷却台に逃がすことができる。さらに、光照射を間欠的に行うことにより、相反則不軌特性を利用して有機ＥＬ素子に照射する総光量を減らしかつ光源から発生する熱を減少させることができる。
【００４０】
〔相反則不軌特性〕
本発明において「相反則」とは、照射される照射光の強度と照射時間との積である積算光量が一定であれば、有機機能層の変化量も一定であるとするブンゼン−ロスコーの法則に従うことをいう。また、本発明において「相反則不軌」とは、照射される照射光の強度と照射時間との積である積算光量が一定であれば、有機機能層の変化量も一定であるとする相反則が成立しないことをいう。また、本発明において「相反則不軌特性」とは、光の強度及び照射時間と有機機能層の変化量との関係であって、光の強度及び照射時間がいずれかの値を取るときに相反則不軌を生じるものをいい、部分的に相反則が成立する領域が含まれていても良い。
【００４１】
特許文献３に記載されているように、有機ＥＬ素子に照射される照射光の積算光量が同じ値であっても、照射光の強度が異なると有機ＥＬ素子の相対発光輝度も異なっている。これにより、有機ＥＬ素子に対して光照射によるパターン形成を行う場合において、積算光量が一定であっても照射光の強度と照射時間が異なると、有機機能層の相対発光輝度も異なる、すなわち、相反則不軌が起きることが示されている。そして、照射光の強度が大きいほど、小さな積算光量で所望の相対発光輝度のパターンが得られることが示されている。また、この現象は、波長４０４ｎｍの半導体レーザーを光源とした場合だけでなく、光源を波長３６５ｎｍや波長３８５ｎｍのＬＥＤとした場合においても、見られることも記載されている。
【００４２】
〔間欠的に行う光照射〕
本発明においては、この有機ＥＬ素子の相反則不軌特性を利用するとともに、間欠的に光照射を行う。光照射を間欠的に行うことにより、マスクの熱変形を抑制し、かつ光源から発生する熱を減少させることができる。相反則照度不軌特性を効果的に利用するには１Ｗ／ｃｍ２以上の放射照度で間欠的に光照射を行うことが望ましい。間欠的に行う光照射の１周期の照射時間が１〜１５０秒の範囲内で、デューティ比（照射時間／（照射時間＋消灯時間））が１０〜８０％の範囲内であることが好ましい。より好ましくは、間欠的に行う光照射の１周期の照射時間が５〜６０秒の範囲内で、デューティ比が２０〜６０％の範囲内である。
【００４３】
有機ＥＬパネルの生産性を上げるためには、一回に照射する放射照度は高い方が、積算光量が同じでも有機機能層の変化量が大きいことから好ましいが、発熱量も多くなる。このためデューティ比は８０％以下であることが好ましい。より好ましくは２０〜６０％の範囲内である。間欠的に行う光照射の１周期の照射時間とデューティ比は、１周期の光照射で発生する熱と発光しない時間における放熱及び有機ＥＬ素子の相反則不軌特性との関係で決めることができる。１周期の照射時間が６０秒以上と長い場合は、デューティ比が長くても消灯時間がある程度取れるため消灯時の冷却効果が確保できるので、デューティ比は８０％以下が望ましい。１周期の照射時間が６０秒より短い場合は、熱蓄積を抑制するためにデューティ比は２５〜６０％が望ましい。一方、デューティ比を短くすると積算消灯時間が長くなり、タクトタイムが長くなってしまうので４５％〜５５％がより好ましい。
【００４４】
制御部により点灯、消灯や点灯時の照射出力、照射時間が制御され、光照射は、間欠的に行われる。
【００４５】
〔光源〕
光源部には光源を備えている。光源としては、光照射により有機機能層の機能を阻害し発光機能を低下させるものであればよい。通常の半導体露光装置の放射照度は数十〜数百ｍＷ／ｃｍ２であるが、有機ＥＬ素子を用いる本発明の場合は１Ｗ／ｃｍ２以上で光照射することが好ましい。より好ましくは４Ｗ／ｃｍ２以上である。１Ｗ／ｃｍ２以上あれば、相反則不軌特性を利用して生産性を上げることが容易である。例えば、放射照度１００ｍＷ／ｃｍ２での照射時間は約１２時間であったものが、放射照度を１Ｗ／ｃｍ２に変えた場合７０分、２Ｗ／ｃｍ２にすると３０分、４Ｗ／ｃｍ２では１０分となり、放射照度を上げることによりタクトタイムが大幅に短縮される。放射照度の上限は、マスクの発熱性、光源の入手の容易性などから、７Ｗ／ｃｍ２程度である。
【００４６】
照射用の光源としては、例えば、超高圧水銀灯、高圧水銀灯、低圧水銀灯、カーボンアーク、メタルハライドランプ、キセノンアークランプ、カーボンアークランプ、エキシマランプ、ＵＶ光レーザー、ＬＥＤ等から発せられる１００〜４１０ｎｍの範囲、好ましくは２００〜４１０ｎｍの範囲の波長領域の光を用いることができる。
【００４７】
このなかでも、発熱が小さいこと、電流制御で照射／消灯を高速で正確に行うことができること及び長寿命である等からＬＥＤ光源を好ましく用いることができる。具体的には、波長３６０〜４１０ｎｍのＬＥＤ光源を用いることが好ましく、波長３６５ｎｍや３８５ｎｍのＵＶ−ＬＥＤを好ましく用いることができる。また、ＬＥＤ光源を用いる場合、間欠的に光照射することでＬＥＤ自体の発熱を抑えられることから、ＬＥＤの発熱による発光効率の低下を抑制できる。
【００４８】
光源は２次元状に配置されることが好ましく、光源から出射した発散光を公知のレンズアレイで所定の光束に整形し、光照射することができる。
【００４９】
また、発光部にカバーを設け発光部から照射された紫外線の光量の低下を防ぎ、かつ光量を均一させることができる。そのために、内面が反射材料で覆われていることが好ましい。反射材料は、熱に対して耐性があり、耐久性もあることから、金属材料を用いることができる。例えば、軽量でもあることから、アルミニウムを好ましく使用できる。
【００５０】
《マスク》
マスクは、基材と遮光膜とを有している。遮光膜はパターンを有し、有機ＥＬ素子に光照射する光量を変える役割を有する。基材は紫外線透過率が高く、熱変形の少ないものが好ましい。紫外線の透過光量を変えることができる公知の遮光膜材料を用いて、ガラス基材上にネガ状のパターンを有するガラスマスクを用いることが好ましい。このマスクを介して有機ＥＬ素子に紫外線照射することにより、発光パターンを有する有機ＥＬパネルを作製することができる。例えば、ゼラチン膜中に銀微粒子が分散した白黒写真のネガ画像を用いることで、写真画像を作製することができる。又は、金属、例えばＣｒ（クロム）の薄膜を遮光膜として用いることができる。Ｃｒは紫外光の吸収率が５０％程度と低く、発熱量を低減できることから好ましい。
【００５１】
なお、ここでいう「パターン」とは、有機ＥＬパネルにより表示される図案（図の柄や模様）、文字、画像等をいう。「パターニング」とは、これらのパターン表示機能を持たせることをいう。
【００５２】
また、「発光パターン」とは、有機ＥＬパネルが発光する際、所定の図案（図の柄や模様）、文字、画像等に基づいて、発光面の位置により発光強度（輝度）を変えて光を発光させるためにあらかじめ当該有機ＥＬ素子に形成（付与）される所定の図案（図の柄や模様）、文字、画像等を表示させる機能を有する発生源をいう。
【００５３】
ガラス基材としては、素材として、特に限定されることがなく、例えば、光学用や基板用に用いられる公知のガラス素材を用いることができる。具体的には、アルミノシリケートガラス、ソーダライムガラス、ソーダアルミノケイ酸ガラス、アルミノボロシリケートガラス、ボロシリケートガラス、石英ガラス、チェーンシリケートガラス、結晶化ガラス等のガラスセラミック、リン酸系ガラス又はランタン系ガラス等を挙げることができる。
【００５４】
これらの中では、熱膨張率の低いものが好ましい。具体的には基材の線膨張係数が３×１０−６／℃以下であることが好ましい。このようなガラスとしては、石英ガラス、ガラスセラミック及びボロシリケートガラス（例えば、ショット社製テンパックス  フロート（登録商標））等の耐熱ガラスを挙げることができる。このような基材を用いることで熱変形量をさらに抑制することができる。
【００５５】
ガラスマスクの厚さは特に制限はないが、３〜１０ｍｍのものを用いることができる。
【００５６】
本発明の有機ＥＬ素子のパターニング装置は有機ＥＬ素子を前記マスクと密着して前記冷却台に載置する手段を有している。密着させることにより光照射によって発生する熱によるマスクの寸法変化を抑制することができる。
【００５７】
マスクを介して有機ＥＬ素子に光照射する際、マスクと有機ＥＬ素子は垂直に位置しても、水平方向に位置しても構わないが、マスクと有機ＥＬ素子の密着性の観点からマスクと有機ＥＬ素子は水平方向に位置させることが好ましい。
【００５８】
マスクを水平にして光照射する場合、冷却台上に有機ＥＬ素子及びマスクをこの順で載置することで、マスクの重みで有機ＥＬ素子全面が冷却台に密着し、素子の局所的な浮きをなくすことができる。マスクを垂直にして光照射する場合や、マスクが軽い場合、密着させる手段として、伸縮性を有するゴムやばねを介してマスクと冷却台の間の有機ＥＬ素子を挟む等の手段を採ることができる。
【００５９】
《冷却台》
本発明において光照射は、有機ＥＬ素子が前記マスクと密着し冷却台に載置された状態で、間欠的に行う。ここで「冷却台」とは、有機ＥＬ素子を載置する台であって、熱媒体を循環させて対象部を一定の温度に保つ装置を備えている。冷却台は、光照射される有機ＥＬ素子の面とは反対の面に接して設けられている。
【００６０】
本発明においては、マスクに生成した熱を、有機ＥＬ素子を介して冷却するため、有機ＥＬ素子の厚さは薄い方が好ましい。有機ＥＬ素子の厚さは、０．５ｍｍ以下であることが好ましい。より好ましくは、０．１〜０．３５ｍｍの範囲内である。
【００６１】
有機ＥＬ素子の厚さが０．５ｍｍ以下であれば、冷却水の温度が２０℃の場合、有機ＥＬ素子の表面温度の上昇を有機ＥＬ素子の基板として一般的に用いられているＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）のガラス転移温度の７０℃以下にすることができるため、有機ＥＬ素子の基板が溶融してマスクに付着することを防止でき、マスクの寿命を向上させることができる。また、基板がガラス転移し有機ＥＬ素子の特徴であるフレキシブル性を損なうことを防止できる。
【００６２】
さらに、冷却台と有機ＥＬ素子の密着性も重要であり、有機ＥＬ素子の密着する面発光パネルは平面であることが好ましい。また、必要により冷却台の吸引装置を設け冷却台と有機ＥＬ素子を密着させることもできる。
【００６３】
冷却台としては、公知の冷却台が挙げられるが、水冷冷却台が簡便で効果的であることから好ましい。
【００６４】
図２は、冷却台の概念図の一例である。図２は、冷却台１２が２系統の循環水を流す場合の例である。冷却台内部には水冷管がはり巡らされており、冷水が水冷管（導入）１３ａで導入され水冷管（排出）１３ｂから排出される。冷却台で熱を吸収した水は図示しない外部に設置されたチラーユニットに送られ、チラーユニット内部にて熱交換され、水温を下げた冷却水が冷却台に供給される。  冷却水はチラーユニットと冷却台を循環する。
冷却台に導入される水温は有機ＥＬ素子やマスクが結露しない範囲で３０℃以下が好ましい。１０〜２０℃がより好ましい。
【００６５】
冷却台の材質は熱伝導率の高いものが好ましい。例えば、アルミニウムなどを用いることができる。
【００６６】
《空気吹き付け部》
図１で示したように、有機ＥＬ素子に密着させて前記光照射を間欠的に行う際、マスクの光照射面側に空気を吹き付けることが、マスクの熱による寸法変化をさらに抑制する観点から好ましい。
【００６７】
空気吹き付け部８は、マスク上面の近傍に、マスク１０とカバー６との間隙を通して、空気がマスクと平行に、かつマスクの中央方向に吹き付けられるよう配置されることが好ましい。
【００６８】
平行に吹き付けるとは、マスク１０の平面に対し±２度以内の角度で吹き付けることをいう。ガラスマスク平面に対し上向きに２度以内であるとガラスマスクの冷却が十分に効く。また、ガラスマスク平面に対し下向き２度以内の場合は、ガラスマスクに吹き付けられた空気に乱れが生じることを抑制でき、ガラスマスクの冷却にむらが生じることがない。
【００６９】
マスク１０とカバー６の下端との間隙は、カバー６内部への空気の出し入れ口の機能を有するが、吹き付けられた空気９が、効率よくカバー６内を循環することに対しても影響する。この間隙は、２〜２０ｍｍの範囲内であることが好ましい。好ましくは３〜１０ｍｍの範囲内である。間隙が２０ｍｍ以内であれば、カバー６内での空気の循環が効率的に行われ、２ｍｍ以上あれば、冷却するための風量を十分に得ることができる。
【００７０】
また、空気吹き付け部８は、マスク上面の片方のみに設けられても冷却効果があるが、図１に示したように、対向する一対からなる空気吹き付け部８を有することが、より効率的にカバー６内を循環することができ、マスクだけでなく、光源やカバー側面を冷却できることから好ましい。この場合、一対の空気吹き付け部の風量は、同じであることが好ましい。
【００７１】
〈空気吹き付け部の先端〉
効率よくマスクを冷却するためには、空気吹き付け部が、スリット状又はノズル状の先端を有する吹き付け部であることが好ましい。スリット状の先端を有する吹き付け部であることがより好ましい。
【００７２】
図３はスリット状の先端を有する空気吹き付け部の一例の側面図である。スリット状の先端１４を備えた空気吹き付け部８は、層状の空気流９を吹き付けることができる。例えば、間隙が５０〜１００μｍ程度の薄いスリットから、高速で噴出された空気流は、周辺の空気を大量に巻き込み層状の空気を吹き付けることができる。このような層状の空気を吹き付けることで、マスクを効率的に冷却することができる。
【００７３】
先端がスリット状の吹き付け部の代わりに、ノズル状の吹き付け部を備えたものも使用できるが、その場合ノズルの数は多いほうが良く、ノズルの数は５〜２０ｍｍの間隔で１個あることが好ましい。ノズル径の大きさは、適宜調整することができる。
【００７４】
スリット状の先端を有する吹き付け部は市販品のものを使用することができる。例えば、サンワエンタープライズ社製の、層状空気流発生装置７５０型やスプレーイングシステムジャパン社製のブロアナイフエアーノズルなどを用いることができる。
【００７５】
吹き付け部から吹き付けられる空気流の風量としては１０００〜４０００Ｌ／ｍｉｎであることができる。空気吹き付け部は、エアコンプレッサーに接続されていることが好ましい。光照射の光量に応じて、適宜所望の風量、風速に調節することができる。エアコンプレッサーは公知のものを使用できる。
【００７６】
また、吹き付けられる空気が、温度調整されたものであることが好ましい。必要に応じて、例えば、５〜１５℃程度に温度調節した空気を用いることで、マスクの冷却効率を上げることができる。
【００７７】
《有機エレクトロルミネッセンス素子》
本発明の有機ＥＬ素子のパターニング方法は、マスクを介して有機ＥＬ素子の有機機能層に光照射してパターンを形成する。本発明に係る有機ＥＬ素子は、少なくとも一対の電極間に一つ又は複数の有機機能層を備えている。本発明における有機機能層とは、有機化合物を含有する層をいう。例えば、正孔注入層、正孔輸送層、発光層（青色発光層、緑色発光層、赤色発光層を含む）電子輸送層、電子注入層を挙げることができる。
【００７８】
本発明に係る有機ＥＬ素子は、種々の構成を採り得るが、一例を図４に示す。なお図４は説明のため縦横比は正確ではない。
【００７９】
図４に示すとおり、本発明に係る有機ＥＬ素子１００は、基板１１３上に設けられており、基板１１３側から順に、第一電極（透明電極）２１、有機材料等を用いて構成された有機機能層２３、及び第二電極（対向電極）２５ａをこの順に積層して構成されている。第一電極２１（下地層２１ａと電極層２１ｂからなる。）の端部には、取り出し電極１１６が設けられている。第一電極２１と外部電源（図示略）とは、取り出し電極１１６を介して、電気的に接続される。有機ＥＬ素子１００は、発生させた光（発光光ｈ）を、少なくとも基板１１３側から取り出すように構成されている。
【００８０】
また、有機ＥＬ素子１００の層構造が限定されることはなく、一般的な層構造であって良い。ここでは、第一電極２１がアノード（すなわち陽極）として機能し、第二電極２５ａがカソード（すなわち陰極）として機能することとする。この場合、例えば、有機機能層２３は、アノードである第一電極２１側から順に正孔注入層２３ａ／正孔輸送層２３ｂ／発光層２３ｃ／電子輸送層２３ｄ／電子注入層２３ｅを積層した構成が例示されるが、このうち、少なくとも有機材料を用いて構成された発光層２３ｃを有することが必須である。正孔注入層２３ａ及び正孔輸送層２３ｂは、正孔輸送注入層として設けられても良い。電子輸送層２３ｄ及び電子注入層２３ｅは、電子輸送注入層として設けられても良い。
【００８１】
また、有機機能層２３は、これらの層の他にも正孔阻止層や電子阻止層等が、必要に応じて必要箇所に積層されていても良い。さらに、発光層２３ｃは、各波長領域の発光光を発生させる各色発光層を有し、これらの各色発光層を、非発光性の中間層を介して積層させた構造としても良い。中間層は、正孔阻止層、電子阻止層として機能しても良い。さらに、カソードである第二電極２５ａも、必要に応じた積層構造であっても良い。このような構成において、第一電極２１と第二電極２５ａとで有機機能層２３が挟持された部分のみが、有機ＥＬ素子１００における発光領域となる。
【００８２】
また、以上のような層構成においては、第一電極２１の低抵抗化を図ることを目的として、第一電極２１の電極層２１ｂに接して補助電極１１５が設けられていても良い。
【００８３】
以上のような構成の有機ＥＬ素子１００は、有機材料等を用いて構成された有機機能層２３の劣化を防止することを目的として、基板１１３上において後述する封止材１１７で封止されている。この封止材１１７は、接着剤１１９を介して基板１１３側に固定されている。ただし、第一電極２１（取り出し電極１１６）及び第二電極２５ａの端子部分は、基板１１３上において有機機能層２３によって互いに絶縁性を保った状態で封止材１１７から露出させた状態で設けられている。
【００８４】
なお、有機ＥＬ素子を構成する各層に用いられている材料は、公知のものを用いることができる。
【実施例】
【００８５】
以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、実施例において「部」又は「％」の表示を用いるが、特に断りがない限り「質量部」又は「質量％」を表す。【００８６】
〔実施例１〕
［有機ＥＬ素子の作製］
《有機ＥＬ素子１０１の作製》
厚さ１２５μｍのＰＥＴ（コスモシャインＡ４３００  東洋紡製）の透明樹脂基板上に、真空蒸着装置内で、下記構造式で表される含窒素化合物Ｎ−１を２５ｎｍの厚さで成膜後、マスクを使用して陽極として銀を１０ｎｍの厚さで成膜した。【００８７】
更に、蒸着用るつぼの各々に、正孔注入材料としてＣｕＰｃ（銅フタロシアニン）、正孔輸送材料としてα−ＮＰＤ、緑色発光層のホスト化合物としてＣＢＰ、緑色発光層のドーパントとしてＩｒ（ｐｐｙ）３、正孔阻止材料としてＢＡｌｑ、電子輸送材料としてＡｌｑ３、電子注入材料としてＬｉＦを各々素子作製に最適の量を充填した。蒸着用るつぼはモリブデン製又はタングステン製抵抗加熱用材料で作製されたものを用いた。【００８８】
Ｎ−１、ＣｕＰｃ、α−ＮＰＤ、ＣＢＰ、Ｉｒ（ｐｐｙ）３、ＢＡｌｑ、Ａｌｑ３の各構造式を、それぞれ、以下に示す。【００８９】
【化１】
2017158946.tif 000003
【００９０】
次いで、真空度４×１０−４Ｐａまで減圧した後、ＣｕＰｃの入った前記蒸着用るつぼに通電して加熱し、ＣｕＰｃを蒸着速度０．１ｎｍ／秒で樹脂基板の銀電極側に蒸着し、層厚１５ｎｍの正孔注入層を設けた。【００９１】
次いで、α−ＮＰＤの入った前記蒸着用るつぼに通電して加熱し、α−ＮＰＤを蒸着速度０．１ｎｍ／秒で正孔注入層上に蒸着し、厚さ２５ｎｍの正孔輸送層を設けた。【００９２】
次いで、５質量％のＩｒ（ｐｐｙ）３とＣＢＰの入った前記蒸着用るつぼに通電して加熱し、Ｉｒ（ｐｐｙ）３とＣＢＰとを合計の蒸着速度０．１ｎｍ／秒で正孔輸送層上に共蒸着し、層厚１０ｎｍの緑色発光層を設けた。【００９３】
次いで、ＢＡｌｑの入った前記蒸着用るつぼに通電して加熱し、ＢＡｌｑを蒸着速度０．１ｎｍ／秒で緑色発光層上に蒸着し、層厚１５ｎｍの正孔阻止層を設けた。【００９４】
次いで、Ａｌｑ３の入った前記蒸着用るつぼに通電して加熱し、Ａｌｑ３を蒸着速度０．１ｎｍ／秒で正孔阻止層上に蒸着し、層厚３０ｎｍの電子輸送層を設けた。【００９５】
更に、ＬｉＦの入った前記蒸着用るつぼに通電して加熱し、ＬｉＦを蒸着速度０．１ｎｍ／秒で電子輸送層上に蒸着し、層厚１ｎｍの電子注入層を設けた。このようにして有機機能層を形成した。【００９６】
最後に、アルミニウムを電子注入層上に蒸着し、層厚１１０ｎｍの陰極を設けた。そして、前記蒸着面側を厚さ２００μｍのエポキシ樹脂で覆って封止材とし、更に、厚さ１２μｍのアルミニウム箔で覆って保護膜とした後、硬化させた。ここまでの操作は全て、素子を大気に接触させることなく、窒素雰囲気下のグローブボックス（純度９９．９９９％以上の高純度窒素ガスの雰囲気下）内で行った。【００９７】
このようにして有機ＥＬ素子１０１を作製した。有機ＥＬ素子の厚さは、０．３３７ｍｍであった。パターニングに際し、サイズは７０×１００ｃｍの大きさのものを用いた。【００９８】
《パターニングされた有機ＥＬパネル１０１の作製》
［紫外線照射］
図１に示したパターニング装置を用いて、有機ＥＬ素子１０１をパターニングして比較例の有機ＥＬパネル１０１を作製した。パターニングの条件を以下に示す。【００９９】
〈ガラスマスク〉
厚さ５ｍｍ、８１．３×１３７．９ｃｍの大きさの、石英ガラス基材に、ハーフピッチ０．３ｍｍのラインアンドスペース（０．３ｍｍ毎に白（透明）と黒が交互する長さ２ｍｍの線状のパターン）を縦、横、斜め４５度に配したチェック用パターンを、Ｃｒ（クロム）の薄膜で形成したラスマスクを用いた。【０１００】
冷却台上のガラスマスクの中央部に、ガラスマスクの自重により有機ＥＬ素子と密着させて、有機ＥＬ素子１０１の発光面を上にして置いた。【０１０１】
以下の条件でそれぞれ、室温２５℃の環境下、有機ＥＬパネルを作製した。【０１０２】
〈カバー〉
寸法：Ｗ１１５５ｍｍ×Ｄ７８４．５ｍｍ×Ｈ２５００ｍｍ
材質：アルミ製内壁の反射板（厚さ１．５ｍｍ）／空気層（厚さ５ｍｍ）／アルミ製外壁（厚さ７．５ｍｍ）のアルミニウムサンドウイッチ構造を有するカバーを用いた。【０１０３】
カバーとガラスマスクの間隙：５．０ｍｍ
〈発光部〉
光源：波長３８５ｎｍのＬＥＤ（日亜化学工業株式会社製）を２次元状に配置し、レンズアレイでコリメーション半角４５°に整形した。【０１０４】
放射照度：４Ｗ／ｃｍ２
〈冷却台〉
厚さ６０ｍｍのアルミニウム中に１０ｍｍφの直径の水冷管を有す冷却台を用い、温度２０℃の水を、５ｍ３／ｍｉｎの速度で循環させた。【０１０５】
この条件で連続して光照射した場合の、マスク角部のＺ方向（垂直方向）変形量ΔＺを図１で示したレーザー変位計Ｓ（キーエンス製  ＬＫ−Ｈ１５０）を用いて測定した。【０１０６】
図５は実施例１の連続的に光照射を行った場合のマスク変形量を示している。照射時間１５０秒で変形量許容範囲４５μｍを超えてしまった。連続的に光照射を行った場合、光照射途中でマスク変形が許容値を超えてしまい、正確なパターニングができなかった。この許容量４５μｍは、シミュレーションにより有機ＥＬ素子の発光エリア端部におけるＺ方向のマスク変形量が実験により導出した許容量３０μｍとなる場合のマスクの熱変形時の形状を導出し、この時のマスク角部の変形量ΔＺを算出したものである。【０１０７】
《パターニングされた有機ＥＬパネル１０２の作製》
有機ＥＬパネル１０１の作製において、発光部におけるＬＥＤの照射時間を以下のように変えて光照射した。そのほかは、有機ＥＬパネル１０１の作製と同様にして比較例の有機ＥＬパネル１０２を作製した。【０１０８】
放射照度：２Ｗ／ｃｍ２
照射時間：６００秒
この条件で連続して光照射した場合の、変形量ΔＺを同様にレーザー変位計で測定した。
光照射時、変形量は許容範囲の４５μｍ未満であったが、有機機能層の発光機能を十分に低下させることができなかった。このためさらに光照射時間を要し、生産性がよくなかった。【０１０９】
《パターニングされた有機ＥＬパネル１０３の作製》
有機ＥＬパネル１０１の作製において、発光部におけるＬＥＤの照射時間を以下のように間欠的にして光照射した。そのほかは、有機ＥＬパネル１０１の作製と同様にして本発明の有機ＥＬパネル１０３を作製した。【０１１０】
放射照度：４Ｗ／ｃｍ２
１周期の照射時間１５秒、消灯時間１５秒（デューティ比５０％）の間欠照射を２０サイクル行った（計６００秒）。【０１１１】
この条件で間欠的に光照射した場合の、変形量ΔＺを同様にレーザー変位計で測定した。  図６は実施例３の間欠的に光照射を行った場合のマスク変形量を示している。マスク変形ΔＺの最大値は３９．８μｍと許容範囲内に収まった。また、有機機能層の発光機能を十分に低下させており、正確なパターニングが可能であることが分かった。【０１１２】
〔実施例２〕
《有機ＥＬパネルの温度上昇》
パターニングされた有機ＥＬパネル１０３の作製において、以下のように空気吹き付け部を取り付け、有機ＥＬ素子に対して冷却台からの冷却に加えて、空気流による冷却を行い、その他は有機ＥＬパネル１０３の作製と同様にして本発明の有機ＥＬパネル１０４を作製した。【０１１３】
計６００秒の間欠照射を行った直後、カバーを外して、有機ＥＬパネル１０４中央部の表面温度を、赤外線による非接触温度計（キーエンス製ＦＴ−Ｈ２０）を用いて測定した。その結果、同様にして測定した有機ＥＬパネル１０３の中央部の表面温度に比べ、５℃の表面温度低下が認められ、有機ＥＬ素子の温度上昇を抑制することに対して、空気吹き付けが有効であることが分かった。【０１１４】
〈空気吹き付け部〉
吹き付け部の先端がスリット状の、対向する一対の層状空気吹き付け部を用いて、ガラスマスクの中央方向に吹き付けた。一対の層状空気吹き付け部の吹き付け条件は同一とした。【０１１５】
吹き付け部のスリット位置：ガラス上面３ｍｍ
空気吹き付け部の角度：ガラスマスクに対して平行（０度）
空気吹き付け部とカバー側面の間隔：７２ｍｍ
吹き付ける空気の温度：２５℃
圧縮空気圧力：０．３ＭＰａ
空気消費量：１５００Ｌ／ｍｉｎ
【産業上の利用可能性】
【０１１６】
本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子のパターニング方法は、生産性が高く、寸法精度の高いパターニングが可能であり、薄型の有機発光パネルなどに好ましく適用できる。
【符号の説明】
【０１１７】
１  有機ＥＬ素子のパターニング装置
２  光源部
３  放熱板
４  ＬＥＤ光源
４ａ  ＬＥＤ
４ｂ  ＬＥＤ基板
５  レンズアレイ
６  カバー
７  照射光
８  空気吹き付け部
９  空気流
１０  マスク
１０ａ  基材
１０ｂ  遮光膜
１１  有機ＥＬ素子
１２  冷却台
１３  水冷管
１３ａ  水冷管（導入）
１３ｂ  水冷管（排出）
１４  スリット状の先端
Ｓ  レーザー変位計
２１  第一電極
２１ａ  下地層
２１ｂ  電極層
２３  有機機能層
２３ａ  正孔注入層
２３ｂ  正孔輸送層
２３ｃ  発光層
２３ｄ  電子輸送層
２３ｅ  電子注入層
２５ａ  第二電極
１００  有機ＥＬ素子
１１３  基板
１１３ａ  光取り出し面
１１５  補助電極
１１６  取り出し電極
１１７  封止材
１１９  接着剤
ｈ  発光光
【図１】
2017158946.tif 000004
【図２】
2017158946.tif 000005
【図３】
2017158946.tif 000006
【図４】
2017158946.tif 000007
【図５】
2017158946.tif 000008
【図６】
2017158946.tif 000009
【国際調査報告】
2017158946.tif 000010
2017158946.tif 000011
2017158946.tif 000012
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