(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機エレクトロルミネッセントディスプレイの製造方法であって、
（ａ）ガラス基板又はプラスチック基板上に透明電極及び第１のホスト有機材料を順に成膜した第１の媒体を生成するステップと、
（ｂ）前記基板上に第１の保護層、光吸収体及び第２の保護層を順に成膜し、さらに該第２の保護層上に色素をモル濃度で５０％以上の高濃度に添加した第２のホスト有機材料を成膜した第２の媒体を生成するステップと、
（ｃ）前記第１のホスト有機材料と前記第２のホスト有機材料とを接触するように配置するステップと、
（ｄ）前記第２の媒体の上方に、所定のサイズの窓を有するフォトマスクを配置するステップと、
（ｅ）可視域のレーザ光を、前記フォトマスクの上方から前記フォトマスクの窓を通して前記第２の媒体に１秒程度の時間照射し、前記光吸収体を温度上昇させることにより、前記第２のホスト有機材料に添加されている色素を前記第１のホスト有機材料に分散させてドープするステップとを含み、
前記レーザ光は可視光であり、前記光吸収体は該可視光を吸収して発熱し、
前記フォトマスクは、前記基板に対して保護する前記第１の保護層、及び前記第２の媒体に対して保護する前記第２の保護層により挟み込まれた前記光吸収体について、前記可視域のレーザ光照射による平面方向の温度上昇エリアを制限することを特徴とする有機エレクトロルミネッセントディスプレイの製造方法。
【請求項２】
前記レーザ光の波長は５３２ｎｍであり、前記光吸収体はガーネット系酸化物、フェライト、シリコン（Ｓｉ）又はアルミニウムガリウム批素（ＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ）からなることを特徴とする、請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセントディスプレイの製造方法。
【請求項３】
前記レーザ光の波長は６７０ｎｍであり、前記光吸収体は希土類−遷移金属アモルファス膜又は貴金属／コバルト多層膜・合金からなることを特徴とする、請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセントディスプレイの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機エレクトロルミネッセント（以下、有機ＥＬと言う）ディスプレイに係り、特に、フルカラー表示可能な有機ＥＬディスプレイの製造方法およびその製造方法によって製造された有機ＥＬディスプレイに関する。
【０００２】
【従来の技術】
発光層が有機化合物で構成される有機ＥＬ素子は、低電圧駆動の表示素子を実現するものとして大変注目されている。有機ＥＬ素子には、真空蒸着で成膜する低分子材料を用いるものと塗布により成膜する高分子材料を用いるものとがあり、特に、高分子材料を用いるものは、真空プロセスが不要なため産業的観点からも大いに期待されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
また、フルカラー表示の有機ＥＬディスプレイを製造するには、赤・緑・青色の有機ＥＬ素子をパターニングして平面配列する必要がある。低分子材料を用いた有機ＥＬ素子においては、真空蒸着に際して、シャドウマスクのアライメントを行う必要があるが、アライメント精度に限界があるため、この方法で超高精細なフルカラー有機ＥＬディスプレイを製造することは困難である。
【０００４】
一方、有機ＥＬ素子のパターニングを半導体の製造で広く用いられているフォトリソグラフイーによって行うものとすると、有機ＥＬ素子がフォトリソグラフイーのパターニング工程に対して耐性がないため、この方法によって有機ＥＬ素を赤・緑・青に塗り分けることは非常に困難である。
【０００５】
このため、従来の有機ＥＬ素子をパターニングする方法としては、インクジェット法（特開平１０−１２３７７号参照）、フォトブリーチング法（１９９７年春季、第４４回応用物理学関係連合講演会講演予稿集、29p-NK-14 ,pp.1156）、および熱拡散法（ Jpn. J. Appl. Phys. 38,(1999) pp.L1143-L1145 ）などが発表されている。
【０００６】
上記において、インクジェット法はカラープリンタなどでよく用いられている技術であるが、ノズルからのインク吐出量のばらつきに起因して画素の輝度むらが生じるという問題点がある。また、フォトブリーチング法は紫外線照射による光酸化作用を利用して発光色を変化させるものであるが、この方法によりフルカラー化のための色純度のよい赤・緑・青色を発光する発光素子を得ることはきわめて困難である。
【０００７】
また、熱拡散法は、熱により色素を高分子に添加して発光色を調整するものであるが、１分３０秒程度の長い加熱時間での熱の拡散によって生じる色素のにじみがあるために、この方法で高精細なパターニングを行うことは難しい。従って、以上説明した従来のいずれの方法も、それらを用いて輝度むらなく、かつ色純度の優れた高精細な有機ＥＬディスプレイを製造することは困難である。
【０００８】
本発明の目的は、赤・緑・青色の有機ＥＬ素子を高精度にパターニングして平面配列し、超高精細なフルカラー有機ＥＬディスプレイの製造を可能にする有機ＥＬディスプレイの製造方法およびその製造方法によって製造された有機ＥＬディスプレイを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明による有機エレクトロルミネッセントディスプレイの製造方法は、（ａ）ガラス基板又はプラスチック基板上に透明電極及び第１のホスト有機材料を順に成膜した第１の媒体を生成するステップと、（ｂ）前記基板上に第１の保護層、光吸収体及び第２の保護層を順に成膜し、さらに該第２の保護層上に色素をモル濃度で５０％以上の高濃度に添加した第２のホスト有機材料を成膜した第２の媒体を生成するステップと、（ｃ）前記第１のホスト有機材料と前記第２のホスト有機材料とを接触するように配置するステップと、（ｄ）前記第２の媒体の上方に、所定のサイズの窓を有するフォトマスクを配置するステップと、（ｅ）可視域のレーザ光を、前記フォトマスクの上方から前記フォトマスクの窓を通して前記第２の媒体に１秒程度の時間照射し、前記光吸収体を温度上昇させることにより、前記第２のホスト有機材料に添加されている色素を前記第１のホスト有機材料に分散させてドープするステップとを含み、前記レーザ光は可視光であり、前記光吸収体は該可視光を吸収して発熱し、前記フォトマスクは、前記基板に対して保護する前記第１の保護層、及び前記第２の媒体に対して保護する前記第２の保護層により挟み込まれた前記光吸収体について、前記可視域のレーザ光照射による平面方向の温度上昇エリアを制限することを特徴とするものである。
【００１０】
また、本発明による有機エレクトロルミネッセントディスプレイの製造方法において、前記レーザ光の波長は５３２ｎｍであり、前記光吸収体はガーネット系酸化物、フェライト、シリコン（Ｓｉ）又はアルミニウムガリウム批素（ＡｌxＧａ1-x Ａｓ）からなることを特徴とするものである。
【００１１】
また、本発明による有機エレクトロルミネッセントディスプレイの製造方法において、前記レーザ光の波長は６７０ｎｍであり、前記光吸収体は希土類−遷移金属アモルファス膜又は貴金属／コバルト多層膜・合金からなることを特徴とするものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面を参照し、発明の実施の形態に基づいて本発明を詳細に説明する。
図１は、本発明による有機ＥＬディスプレイの製造方法により有機ＥＬディスプレイを作製する第１の実施形態を示している。
図１において、まず、ガラス基板１上にスパッタ法を用い、電場発光に際して一方の電極となるＩＴＯ透明電極２を成膜して被着し、さらに、その被着したＩＴＯ透明電極２上に、ホスト有機材料（ここで、ホストとは、以下に説明するように、この有機材料が色素（ゲスト）を受け入れるとの意味である）として高分子のポリビニルカルバゾール（ＰＶＫ）ポリマー３をスピンコーティング法により成膜して（以下、成膜された膜をＰＶＫ膜と言う）媒体Ａを作製する。なお、上記ガラス基板１はプラスチック基板に代えてもよい。なお、これらガラス基板乃至プラスチック基板は、有機ＥＬディスプレイが完成したとき、ディスプレイの表面板となるものである。
【００１４】
次に、ガラス基板４上に窒化シリコン（ＳｉＮ）保護層５、ディスプロシウムビスマスガリウム鉄ガーネット（ＤｙＢｉ2 ＧａＦｅ4 Ｏ12）層からなる光吸収体６、およびＳｉＮ保護層７を順次スパッタ法により成膜し、その最上層であるＳｉＮ保護層７上に、赤色発光を示す色素であるナイルレッドをモル濃度で５０％以上の高濃度に添加したホスト有機材料（ＰＶＫポリマー）８をスピンコーティング法により成膜して媒体Ｂを作製する。
【００１５】
以上により作製した媒体ＡとＢを、それぞれＰＶＫ膜３と８が接触するように配置するとともに、媒体Ｂの上方には、０．５ｍｍ角の窓の空いたフォトマスク９を配置する。このような配置のもとに、フォトマスク９の上方から、レーザ源１０で発生させた半導体励起のネオジウム添加イットリウムバナデイト（Ｎｄ：ＹＶＯ4 ）レーザの第２高調波の光（波長：５３２ｎｍ、強度：４Ｗ）を、例えば、１秒間照射することにより、光吸収体６を温度上昇させてＰＶＫ膜３と８を加熱し、媒体ＢのＰＶＫ膜８に高濃度に添加されているナイルレッドを媒体ＡのＰＶＫ膜３にドープする。なお、フォトマスク９は、光吸収体６のレーザ光照射による平面方向の温度上昇エリアを制限するためのものである。
【００１６】
また、レーザ光の照射にあたっては、図１に示すように、スペイシャルフィルタ１１と平凸レンズ１２を用いてビーム径をわずかに拡げ、さらに、アパチヤ１３を用いてフォトマスク９に入射するレーザー光の強度分布が一様になるように整形する。
なお、ドープする素子のサイズによっては、上記の光学系、照射時間等を変え、光吸収体の温度を任意に設定することができる。
【００１７】
図２は、本発明の第１の実施形態で作製した媒体ＡのＰＶＫ膜と、レーザ光照射以前の、すなわち、媒体Ａとして用意したＰＶＫ膜そのものと、従来のスピンコーティング法で作製したＰＶＫ膜の紫外線励起の発光特性の測定結果を、それぞれ曲線（ａ），（ｂ），（ｃ）にて示している。
図２の曲線（ａ）によって示されるように、本発明により、レーザ光を用いてナイルレッドをドープ（光ドーピング法）して得られたナイルレッド添加ＰＶＫ膜は６００ｎｍ近傍の赤色発光を示している。
【００１８】
また、図２の曲線（ｂ），（ｃ）によってそれぞれ示されるように、ナイルレッドをドープする以前の媒体ＡのＰＶＫ膜は４１０ｎｍ付近の青色発光を示し、ＰＶＫとナイルレッドを溶液に溶かしてスピンコーティング法で作製（従来のＰＶＫ膜の作製方法）した色素濃度が１％程度の膜は、本発明によるナイルレッド添加ＰＶＫ膜と同様、６００ｎｍ近傍の赤色発光を示している。
【００１９】
以上のことから、本発明によりナイルレッドをドープして得られたナイルレッド添加ＰＶＫ膜は、ナイルレッドがＰＶＫ膜中にドープされて分散していることが裏付けられる。このとき、ドーピング濃度は、レーザパワー、レーザ光の照射時間、媒体Ｂの色素濃度、および光吸収を決定する媒体Ｂの光吸収体の組成、膜厚などによって制御することが可能である。以上の処理の後、ナイルレッドをドープした部分の表面に電場発光に際して他方の電極となるアルミニウム−リチウム（Ａｌ−Ｌｉ）合金の金属電極を蒸着して、赤色発光の有機ＥＬディスプレイを完成する。
【００２０】
以上、赤色発光の有機ＥＬディスプレイの作製について説明したが、媒体ＢのＰＶＫ膜８（図１参照）をナイルレッドに代えてクマリン６が高濃度に添加されたものとし、その添加されたクマリン６を媒体ＡのＰＶＫ膜３（図１参照）にドープすることにより緑色発光の有機ＥＬディスプレイが得られる。
【００２１】
同様に、媒体ＢのＰＶＫ膜８（図１参照）をナイルレッドに代えてテトラフェニルブタジエン（ＴＰＢ）が高濃度に添加されたものとし、その添加されたＴＰＢを媒体ＡのＰＶＫ膜３（図１参照）にドープすることにより青色発光の有機ＥＬディスプレイが得られる。
【００２２】
図３は、本発明の第１の実施形態で作製したフルカラー表示可能な有機ＥＬディスプレイの構造を示している。
図３に示した有機ＥＬディスプレイにおいては、図１に示すフォトマスク９の窓の、例えば、左端、左端から２番目および左端から３番目の各位置に対応して、それぞれナイルレッド、クマリン６およびＴＰＢの各色素を媒体ＡのＰＶＫ膜にドープし、それらドープした表面にアルミニウム−リチウム（Ａｌ−Ｌｉ）合金の金属電極を蒸着してフルカラー有機ＥＬディスプレイを完成させている。なお、図３中の符号１，２および３は、図１中のガラス基板、ＩＴＯ透明電極、ＰＶＫ膜（ポリマー）にそれぞれ対応している。
【００２３】
図４は、作製したフルカラー有機ＥＬディスプレイのＥＬスペクトルを示している。
同図から、作製したフルカラー有機ＥＬディスプレイは、赤・緑・青それぞれの色の発光が可能であることが分かる。
【００２４】
以上のように、本発明の第１の実施形態にによれば、フルカラー有機ＥＬディスプレイを作製するにあたって、媒体Ｂの色素高濃度添加ＰＶＫポリマー８を異なる色素が添加されたものに交換し、レーザ光を用いてそれら色素を媒体ＡのＰＶＫ膜（ＰＶＫポリマー）３にドープすることにより、容易に赤・緑・青色発光の有機ＥＬ素子をパターニングすることができる。
【００２５】
また、本発明の第１の実施形態にによれば、レーザ光照射時間が１秒程度であり、従来の熱拡散法で報告されているヒーティング時間（１分３０秒程度）に比べてはるかに短いため、にじみによる平面方向の素子エリアの広がりを防ぐことができ、従って、高精細フルカラー有機ＥＬディスプレイを作製することが可能となる。さらに、ドープする色素を変えることにより、色度の調整が可能となるという利点を有している。
【００２６】
本発明の第１の実施形態の変形として、上記媒体Ｂに対して、ディスプロシウムビスマスガリウム鉄ガーネット以外の他の組成のガーネット系酸化物やフエライトを光吸収体として用い、波長が５３２ｎｍの半導体レーザを用いても、高精細な画像表示を行うことのできるディスプレイを作製することができる。
【００２７】
次に、本発明の第２の実施形態を説明する。
ここでは、上述した本発明の第１の実施形態の媒体Ｂに対して、光吸収体（図１に符号６で示す）に、テルビウム鉄コバルト（ＴｂＦｅＣｏ）やガドリウム鉄コバルト（ＧｄＦｅＣｏ）などの希土類一遷移金属アモルファス膜を用い、これを温度上昇させるためのレーザ光として、発振波長が６７０ｎｍの半導体レーザを用いて光ドープを行うことが可能である。
【００２８】
次に、本発明の第３の実施形態を説明する。
ここでは、上述した本発明の第１の実施形態の媒体Ｂに対して、光吸収体（図１に符号６で示す）に、白金／コバルト（Ｐｔ／Ｃｏ）やバラジウム／コバルト（Ｐｄ／Ｃｏ）などの貴金属／Ｃｏ多層膜・合金を用い、これを温度上昇させるためのレーザ光として、発振波長が６７０ｎｍの半導体レーザを用いて光ドープを行うことが可能である
【００２９】
次に、本発明の第４の実施形態を説明する。
ここでは、上述した本発明の第１の実施形態の媒体Ｂに対して、光吸収体（図１に符号６で示す）に、シリコン（Ｓｉ）やアルミニウムガリウム批素（ＡｌxＧａ1-x Ａｓ）などの半導体材料を用い、これを温度上昇させるためのレーザ光として、発振波長が５３２ｎｍの半導体レーザを用いて光ドープを行うことが可能である。
【００３０】
上述した実施形態１乃至４の実施形態において使用した各光吸収体（図１に符号６で示す）を用い、真空チヤンバ内でドライプロセスで成膜を行う低分子系の有機ＥＬ素子においても、光ドーピング法を用いてパターニングを行うことが可能である。これを、本発明の第５の実施形態として説明する。
本実施形態においいては、ＩＴＯ付きガラス基板２，１（図１参照）上に正孔輸送性の材料であるトリフェニルアミン誘導体（ＴＰＤ）を真空蒸着により成膜して媒体Ａを作製する。また、色素としてナイルレッドを高濃度に添加したトリス（８−キノリノラト）アルミニウム（III）錯体（Ａｌｑ）をＳｉＮ保護層５，７（図１参照）で挟んだ光吸収体６（図１参照）上に真空蒸着して媒体Ｂを作製する。
【００３１】
次いで、真空中で、媒体Ａと媒体Ｂの各膜面どうしを接触させ、媒体Ｂの膜面から媒体Ａの膜面にナイルレッドのドープを行い、ドープした媒体Ａに電子輸送層となるＡｌｑを真空蒸着により成膜し、さらに、アルミニウム−リチウム（Ａｌ−Ｌｉ）合金の金属電極を蒸着して赤色発光ＥＬ素子を作製する。この方法で、同様に、青、緑色発光の有機ＥＬ素子を作製することができ、従って、本実施形態（第５の実施形態）によれば、低分子系の有機ＥＬ素子に対しても、高精細にパターニングすることが可能である。
【００３２】
最後に、レーザ光を用いて色素のドープを行うにあたって、表面に凹凸状に溝を形成したガラス基板（図１のガラス基板４に相当する）を媒体Ｂに用いて、フォトマスクを使用せずに有機ＥＬディスプレイを製造する実施形態を本発明の第６の実施形態として説明する。
図５は、本実施形態による有機ＥＬディスプレイの製造方法を示している。
【００３３】
図５において、凹凸状に溝を形成したガラス基板１４上に保護層１５，１７で挟まれた光吸収体層１６をスパッタ法で成膜し、さらに、その上にナイルレッド等の色素を高濃度に添加したＰＶＫ１８をスピンコーターあるいは真空蒸着の手段を用いて製膜することにより、製膜された膜面がガラス基板１４の凹凸に習って凹凸になっている媒体Ｂを作製する。
【００３４】
以後は、図１に示すのと全く同じ媒体Ａを用い、それら両媒体の膜面どうしを接触させることにより色素の光ドープを行う。この場合、ガラス基板の凸の部分に相当する膜面しか接触しないから、接触しない部分についての光ドープは行われず、従って、図１に示すフォトマスク９が不要であることは明らかであろう。
また、本実施形態によっても、上述した第１から第５までの実施形態と同様、高精細なパターニングが可能である。
【００３５】
【発明の効果】
本発明による有機ＥＬディスプレイの製造方法を用い、赤・緑・青色発光の有機ＥＬ素子を製造することで、高精度なパターニングが可能となり、従って、本発明製造方法は、フルカラー表示可能な有機ＥＬディスプレイを製造するのに特に適している。
また、本発明製造方法によって製造された有機ＥＬディスプレイは色のにじみなどもなく、極めて高精細な画像を表示することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明による有機ＥＬディスプレイの製造方法により有機ＥＬディスプレイを作製する第１の実施形態を示している。
【図２】  本発明の第１の実施形態で作製した媒体ＡのＰＶＫ膜と、レーザ光照射以前の、すなわち、媒体Ａとして用意したＰＶＫ膜そのものと、従来のスピンコーティング法で作製したＰＶＫ膜の紫外線励起の発光特性の測定結果を、それぞれ曲線（ａ），（ｂ），（ｃ）にて示している。
【図３】  本発明の第１の実施形態で作製したフルカラー表示可能な有機ＥＬディスプレイの構造を示している。
【図４】  作製したフルカラー有機ＥＬディスプレイのＥＬスペクトルを示している。
【図５】  本発明の第６の実施形態による有機ＥＬディスプレイの製造方法を示している。
【符号の説明】
１，４ガラス基板
２  ＩＴＯ透明電極
３  ポリビニルカルバゾール（ＰＶＫ）
５，７  ＳｉＮ保護層
６  光吸収体
８  ナイルレッドを高濃度に添加したＰＶＫ
９  フォトマスク
１０  レーザ源
１１  スペイシャルフィルタ
１２  平凸レンズ
１３  アパーチャ
１４  ガラス基板
１５，１７  保護層
１６  光吸収体層
１８  色素を高濃度に添加したＰＶＫ
【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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