(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１色変換膜及び第２色変換膜を有する電界発光素子の製造方法において、
透明基板上の所定位置に、第１色変換膜をパターン形成する工程と、
前記透明基板上に、前記第１色変換膜を完全に覆うとともに所定の箇所に開口部を有する絶縁膜を形成する工程と、
前記開口部に、上部が露出するように第２色変換膜を形成する工程と、
前記絶縁膜上及び前記第２色変換膜上に表面を平坦にするように保護膜を形成する工程と、
前記保護膜上に前面電極膜を形成する工程と、
前記前面電極膜上に有機ＥＬ層を成膜する工程と、
前記有機ＥＬ層上に背面電極を形成する工程と、
を備えることを特徴とする電界発光素子の製造方法。
【請求項２】
前記第１色変換膜及び前記絶縁膜は感光性樹脂材料から形成されることを特徴とする請求項１記載の電界発光素子の製造方法。
【請求項３】
透明基板上に、第１開口部及び第２開口部を有する第１絶縁膜を形成する工程と、
前記第１開口部に前記第１絶縁膜の表面と面一になるように第１色変換膜を形成する工程と、
前記第２開口部上に、第３開口部が形成された第２絶縁膜を形成する工程と、
前記第１絶縁膜の前記第２開口部に、前記第２絶縁膜の表面と面一になるように第２色変換膜を形成するように形成する工程と、
前記第２絶縁膜上及び前記第２色変換膜上に保護膜を形成する工程と、
前記保護膜上に前面電極膜を形成する工程と、
前記前面電極膜上に有機ＥＬ層を成膜する工程と、
前記有機ＥＬ層上に背面電極を形成する工程と、
を備えることを特徴とする電界発光素子の製造方法。
【請求項４】
前記第１色変換膜及び前記第１絶縁膜は感光性樹脂材料から形成されることを特徴とする請求項３記載の電界発光素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電界発光素子の製造方法に関し、さらに詳しくは、エレクトロルミネッセンス（以下、ＥＬという）層を電極で挟んでなる電界発光素子の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電界発光素子の発光層に有機ＥＬ材料を用いたものが開発され、図７に示すような構造の電界発光素子１が考えられている。即ち、この電界発光素子１は、ガラス基板２の上に格子状にブラックマトリクス８を形成し、所定の配列で色変換膜６Ｒ、６Ｇを形成して保護膜９を全面に形成し、さらにその上に前面電極３、有機ＥＬ層４、背面電極５を形成する構造である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このような電界発光素子では、色変換膜６Ｒ及び色変換膜６Ｇの色変換効率が異なるためにその膜厚を制御することにより均等な輝度に発光するように制御され、例えば青色光の入射により赤色光の放出を行う色変換膜６Ｒの厚さは約２０μｍに設定し、青色光の入射により赤色光の放出を行う色変換膜６Ｇの厚さは約１０μｍに設定しているため色変換膜６Ｒ、６Ｇ間で厚さに差があった。また、青色表示のドット部は色変換膜を配置しないため、Ｒ、Ｇ、Ｂの表示部分の間で段差ができ、ともすると有機ＥＬ層４のステップカバレージが悪化して、特に前面電極３のエッジ部で有機ＥＬ層４が段切れを起こし、前面電極３と背面電極５とがショートしてしまうことが危惧されている。
【０００４】
この発明は、ショートの発生の少ない構造の電界発光素子の製造方法を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、第１色変換膜及び第２色変換膜を有する電界発光素子の製造方法において、透明基板上の所定位置に、第１色変換膜をパターン形成する工程と、前記透明基板上に、前記第１色変換膜を完全に覆うとともに所定の箇所に開口部を有する絶縁膜を形成する工程と、前記開口部に、上部が露出するように第２色変換膜を形成する工程と、前記絶縁膜上及び前記第２色変換膜上に表面を平坦にするように保護膜を形成する工程と、前記保護膜上に前面電極膜を形成する工程と、前記前面電極膜上に有機ＥＬ層を成膜する工程と、前記有機ＥＬ層上に背面電極を形成する工程と、を備えることを特徴としている。
【０００６】
従って、請求項１記載の発明では、第２色変換膜に開口部を有する絶縁膜が、第１色変換膜及び第２色変換膜の段差を緩和しているので、前面電極等のステップカバレージを向上することができ、これらの構成膜の段切れを防止することができる。
【０００７】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の電界発光素子の製造方法であって、前記第１色変換膜及び前記絶縁膜は感光性樹脂材料から形成されることを特徴としている。
【０００８】
請求項３に記載の発明は、電界発光素子の製造方法であって、透明基板上に、第１開口部及び第２開口部を有する第１絶縁膜を形成する工程と、前記第１開口部に前記第１絶縁膜の表面と面一になるように第１色変換膜を形成する工程と、前記第２開口部上に、第３開口部が形成された第２絶縁膜を形成する工程と、前記第１絶縁膜の前記第２開口部に、前記第２絶縁膜の表面と面一になるように第２色変換膜を形成するように形成する工程と、前記第２絶縁膜上及び前記第２色変換膜上に保護膜を形成する工程と、前記保護膜上に前面電極膜を形成する工程と、前記前面電極膜上に有機ＥＬ層を成膜する工程と、前記有機ＥＬ層上に背面電極を形成する工程と、を備えることを特徴としている。
【０００９】
従って、請求項３記載の発明では、色変換膜材料は解像度が低く、色変換膜材料の感光による加工寸法より、フォトリソグラフィー法を用いた第１絶縁膜の加工寸法の方が微細であるため、第１絶縁膜の開口部に色変換膜を形成することにより、色変換膜の線幅を微細に形成することができる。このため、高精細な表示が行える電界発光素子を製造することが可能となる。また、第１絶縁膜と第２絶縁膜とで第１色変換膜と第２色変換膜との段差を緩和することができるため、前面電極等のステップカバレージを向上することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、この発明に係る電界発光素子の製造方法の詳細を図面に示す実施形態に基づいて説明する。
【００１１】
（実施形態１）
図１（ａ）〜図３（ｃ）を用いて実施形態１を説明する。まず、図１（ａ）に示すように、ガラス基板１１の上へ格子状にブラックマトリクス１２を形成する。その後所定の波長域の青色光が入射することにより励起され所定の波長域の緑色光を放出するネガ型光感光性材料を被膜し、このネガ型光感光性材料を残す部分を露光した後に現像して、図１（ｂ）に示すように、ネガ型光感光性材料からなる色変換膜（以下、緑色変換膜という）１３を所定の色配列に応じた配列でブラックマトリクス１２の開口部１３を覆うようにパターニング形成する。なお、緑色変換膜１３の厚さは、視認性の良好な輝度の緑色光を放出するに最適な厚さ、例えば約１０μｍに成膜する。
【００１２】
次に、図１（ｃ）に示すように、表示領域全体に平坦化膜１４を例えばスピンコーティングにより、上記した緑色変換膜１３が完全に埋まるように成膜する。なお、この平坦化膜１４の材料は、液晶表示パネル用スペーサ材料として開発された感光性を有する周知のネガ型合成樹脂材料であり、成膜後の光透過率は９０％以上である。そして、この平坦化膜１４を形成する合成樹脂材料は、液晶表示パネルのギャップ程度の膜厚が成膜できる材料であり、約１０数μｍ程度の厚さまで形成できる。
【００１３】
その後、後記する、青色光が入射することにより励起され赤色光を放出する色変換膜（以下、赤色変換膜という）１５Ａが所定の箇所に配置される部分以外の平坦化膜１４になる合成樹脂材料を露光した後、現像して平坦化膜１４に図２（ａ）に示すような開口部１４Ａを形成する。
【００１４】
続いて、図２（ｂ）に示すように、開口部１４Ａ及び平坦化膜１４の上に赤色変換膜１５Ａを形成する赤色変換膜材料１５を、開口部１４Ａの深さも含めて、視認性の良好な輝度の赤色光を放出するに最適な厚さ、例えば約２０μｍの厚さになるようにスピンコーティングにより成膜する。この赤色変換膜１５材料は非感光性材料でなるため、次のような方法でパターニングを行う。即ち、フォトリソグラフィー技術を用いて、同図（ｂ）に示すように開口部１４Ａに対応する赤色変換膜１５材料上方にレジストマスク１６を残すようにパターニングし、このレジストマスク１６を用いて露呈する部分の赤色変換膜材料１５をウェットエッチングにより除去する。その結果、図２（ｃ）に示すように、平坦化膜１４の開口部１４Ａから僅かに（２〜３μｍ程度）突出する赤色変換膜１５Ａが形成できる。なお、赤色変換膜１５Ａ及び緑色変換膜１３は、レジストマスク１６の形成時のプリベーク及び本ベークの温度に耐えられる材料からなる。
【００１５】
次に、図３（ａ）に示すように、表示領域全体にアクリル系合成樹脂でなる保護膜１７をコーティングする。このとき、赤色変換膜１５Ａの突出寸法は僅かであるため、保護膜１７で覆うことができ、保護膜１７の表面は平坦に形成できる。その後、保護膜１７の上に例えばＩＴＯ（indium tin oxide）やＩｎ2Ｏ3（ＺｎＯ）m（ただし０＜ｍ＜３）などの透明な導電性材料（好ましくは後記する有機ＥＬ層２０に対して正孔注入性の高い導電性材料）でなる前面電極膜１８を、蒸着法やスパッタ法により成膜する。さらに、前面電極膜１８の上に、レジストマスク１９をフォトリソグラフィー技術を用いてパターン形成する。なお、このレジストマスク１９は、ガラス基板１１の上に形成されたブラックマトリクス１２の開口部の列又は行に対応する位置に、互いに平行をなすように形成する。そして、このレジストマスク１９を用いてウェットエッチング又はドライエッチングを行って図３（ｂ）に示すような前面電極１８Ａを形成する。
【００１６】
その後、図３（ｃ）に示すように、表示領域全体に有機ＥＬ層２０を成膜し、有機ＥＬ層２０の上に、上記した前面電極１８Ａの行又は列に対応するように、ＭｇＩｎやＡｌＬｉ等の背面電極２１をメタルマスクで蒸着形成する。なお、有機ＥＬ層２０は、前面電極膜１８側から順に、Aluminum-tris(8-hydroxyquinolinate)からなる電子輸送層、９６重量％の4,4'-Bis(2,2-diphenylvinylene)biphenyl及び４重量％の4,4'-Bis((2-carbazole)vinylene)biphenylからなる発光層、 N,N'-di(α-naphthyl)-N,N'-diphenyl-1,1'-biphenyl-4,4'-diamineからなる正孔輸送層の３層で構成され、内部に電流が流れることにより青色波長域の光を発する。このようにして、図３（ｃ）に示すような電界発光素子２２を製造することができる。
【００１７】
本実施形態の電界発光素子の製造方法では、膜厚差が大きい色変換膜により生じる段差を、平坦化膜１４や保護膜１７を用いて緩和したことにより、前面電極１８Ａ、有機ＥＬ層２０及び背面電極２１を形成する際に、これらのステップカバレージを良好にして段切れが発生するのを防止することができる。
【００１８】
以上、本実施形態について説明したが、本実施形態ではブラックマトリクス１２の開口部に赤色変換膜１５Ａや緑色変換膜１３を形成したが、ブラックマトリクス１２の各開口部にそれぞれ所定のカラーフィルタを形成した後、必要な部分に赤色変換膜１５Ａや緑色変換膜１３を形成することも可能であり、これら赤、緑、青のカラーフィルタにより、色変換膜から出射された赤、緑の色の発光や、色変換膜を透過しないで有機ＥＬ層２０から出射された青色光の色純度を向上させることも可能となる。また、上記した本実施形態では、保護膜１７の上に前面電極１８Ａを形成したが、素子の信頼性を向上させるために、保護膜１７の上に酸化シリコン膜や窒化シリコン膜を成膜した後に前面電極１８Ａを形成するようにしても勿論よい。なお、上記した実施形態１では、有機ＥＬ層２０の発光色を青色に設定したが、これに限定されるものではなく、有機ＥＬ層２０の発光色に応じて、各色変換膜も適宜変更するものであってもよい。さらに、本実施形態では、発光層として有機ＥＬ層２０を用いたが、無機ＥＬ層を用いてもよい。
【００１９】
（実施形態２）
図４（ａ）〜図６（ｂ）を用いて本発明に係る電界発光素子の製造方法の実施形態２について説明する。まず、図４（ａ）に示すように、ガラス基板１１の上へ格子状にブラックマトリクス１２を形成する。その後、ネガ型感光性の樹脂をスピンコーティングにより膜厚を制御して成膜後、ブラックマトリクス１２の開口部のうち設定された色配列に応じて色変換膜を配置しない部分（青色発光部）のみを露光して、この部分の樹脂を硬化して、図４（ｂ）に示すように、第１平坦化膜１４Ａをパターン形成する。ここで、第１平坦化膜１４Ａは、ブラックマトリクス１２の開口部のうち色変換膜が配置される開口部に臨むブラックマトリクス１２の開口縁まで覆う必要はない。
【００２０】
その後、ネガ型感光性の緑色変換膜材料を塗布し、図４（ｃ）に示すように、予め緑色発光部として設定された部分に対応する第１平坦化膜１４Ａの開口部内の緑色変換膜材料を露光して硬化させた後、第１平坦化膜１４Ａの表面と面一になるようにエッチバックして緑色変換膜１３が形成される。このとき、緑色変換膜１３のパターン幅Ｗは、第１平坦化膜１４Ａのフォトリソグラフィの精度により決定される。また、予め赤色発光部として設定された部分に対応する第１平坦化膜１４Ａの開口部内の緑色変換膜１３はエッチングにより除去する。
【００２１】
次に、図５（ａ）に示すように、予め赤色発光部として設定された部分に対応する第１平坦化膜１４Ａの開口部を除いて表示領域全体に第２平坦化膜１４Ｂを形成する。なお、第１平坦化膜膜１４Ａと第２平坦化膜１４Ｂとで形成される凹部の深さは、約２０μｍ程度になるように設定されている。その後、全面に赤色変換膜材料１５をスピンコーティングしエッチバックを行うことにより第２平坦化膜１４Ｂの表面を露呈させる。このとき、第１平坦化膜１４Ａと第２平坦化膜１４Ｂとブラックマトリクス１２の開口部とで形成される凹部内のみに赤色変換膜１５Ａが形成され、この赤色変換膜１５Ａの表面と第２平坦化膜１４Ｂの表面とが面一となる。
【００２２】
次に、図６（ａ）に示すように保護膜１７を形成した後、図６（ｂ）に示すように、上記した実施形態１と同様に前面電極１８Ａ、有機ＥＬ層２０及び背面電極２１を形成することにより、電界発光素子２２の製造が完了する。
【００２３】
本実施形態では、第１平坦化膜１４Ａに形成した開口部の幅Ｋにより緑色変換膜１３の幅が決定されると共に、赤色変換膜１５Ａの幅も第１平坦化膜１４Ａと第２平坦化膜１４Ｂとに形成した開口部の幅で決定されるため、平坦化膜のフォトリソグラフィーの精度を持って色変換膜を形成することができる。因に、色変換膜のパターニングに際しては、蛍光材料を多量に含む色変換膜材料は透過率が低く解像度が低いため感光させてパターニングした場合、その寸法精度は通常のフォトリソグラフィーのフォトマスク等を用いた最小寸法より、１００μｍ程度大きくなってしまうが、上記したように本実施形態では、透過率が高く解像度の高い材料で形成された第１及び第２平坦化膜の最小寸法までの微細化を可能とすることができる。このため、電界発光素子の表示において高精細化を達成することが可能となる。また、第２平坦化膜１４Ｂの表面に赤色変換膜１５Ａの上面を面一にすることができるため、その上に形成する保護膜１７の膜厚を薄く設定することが可能となり、有機ＥＬ層２０の発光部と色変換膜との距離を短くできる。このため、視差の影響を大幅に低減させることができる。
【００２４】
以上、実施形態２について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、構成の要旨に付随する各種の変更が可能である。例えば、本実施形態では、保護膜１７の上に前面電極１８Ａを設けたが、上記した実施形態１と同様に酸化シリコン膜や窒化シリコン膜を介して前面電極１８Ａを形成する構成としてもよい。また、上記した実施形態１で説明したように、カラーフィルタをガラス基板１１上に配置する構成としてもよい。なお、上記した実施形態２では、実施形態１同様、有機ＥＬ層２０の発光色を青色に設定したが、これに限定されるものではなく、有機ＥＬ層２０の発光色に応じて、各色変換膜も適宜変更するものである。さらに、本実施形態でも、発光層として有機ＥＬ層２０を用いたが、無機ＥＬ層を用いてもよい。
【００２９】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、この発明によれば、各構成層の段切れのない平坦な構造の電界発光素子が製造できる。
【図面の簡単な説明】
【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】（ａ）〜（ｃ）は、実施形態１を示す工程断面図。
【図３】（ａ）〜（ｃ）は、実施形態１を示す工程断面図。
【図４】（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５】（ａ）〜（ｃ）は、実施形態２を示す工程断面図。
【図６】（ａ）及び（ｂ）は、実施形態２を示す工程断面図。
【図７】従来の多色表示を行う電界発光素子の断面図。
【符号の説明】
１１  ガラス基板
１３  緑色変換膜
１４  平坦化膜
１４Ａ  第１平坦化膜
１４Ｂ  第２平坦化膜
１５  赤色変換膜材料
１５Ａ  赤色変換膜
１７  保護膜
１８Ａ  前面電極
２０  有機ＥＬ層
２１  背面電極
２２  電界発光素子
【図１】
0004096403.tif 000002
【図２】
0004096403.tif 000003
【図３】
0004096403.tif 000004
【図４】
0004096403.tif 000005
【図５】
0004096403.tif 000006
【図６】
0004096403.tif 000007
【図７】
0004096403.tif 000008