JP2001284048A

JP2001284048A - 有機ｅｌ素子フルカラーディスプレイパネルおよびその製造方法

Info

Publication number: JP2001284048A
Application number: JP2000102423A
Authority: JP
Inventors: Tomonori Akai; 伴教赤井
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2000-04-04
Filing date: 2000-04-04
Publication date: 2001-10-12

Abstract

(57)【要約】【課題】電極のエッジ近傍におけるリーク電流の発生
を防止して、安定した発光特性を実現した有機ＥＬ素子
フルカラーディスプレイパネルおよびその製造方法を提
供することを課題とする。【解決手段】発光層とこれに組合わせて形成される他
の１以上の層からなる有機層と、この有機層を挟む陽極
と陰極からなる有機ＥＬ素子が複数配置された有機ＥＬ
素子フルカラーディスプレイパネルの製造方法であっ
て、前記パネル内のＲ、ＧおよびＢの発光層毎に、それ
ぞれの発光層の形成領域のみに開口部を有するシャドウ
マスクを用いてそれぞれの発光層を真空蒸着法で形成す
る工程と、他の１以上の層からなる有機層の少なくとも
１層を前記パネル内の有機ＥＬ素子を形成する全領域に
開口部を有するシャドウマスクを用いて真空蒸着法で形
成する工程とを含むことを特徴とする方法により、上記
の課題を解決する。

Description

【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ＥＬ素子フルカ
ラーディスプレイパネルおよびその製造方法に関する。
さらに詳しくは、本発明は、電極のエッジ近傍における
リーク電流の発生を防止して、安定した発光特性を実現
した有機ＥＬ素子ディスプレイパネルおよびその製造方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）
素子は、薄型、全固体型、面状自発光、高速応答といっ
た特長を有する発光素子であり、これからのマルチメデ
ィア時代に向けて、マン・マシンインターフェイスとし
てのフラットディスプレイパネルやバックライトへの応
用が期待されることから、近年、各分野で盛んに研究が
行われている。

【０００３】一般に有機ＥＬ素子は、発光層とそれを挟
む一対の対向電極から構成され、発光層は発光効率とそ
の安定性の重要な部分を担う。従来、有機化合物を発光
材料とする有機ＥＬ素子は、無機化合物を発光材料とす
る無機ＥＬ素子に比べて素子特性が著しく劣るものであ
った。しかし、１９８７年にＴａｎｇらが発表した有機
化合物を発光材料とする有機層を積層構造にする手法
は、有機ＥＬ素子の特性を飛躍的に進歩させた［Ｃ．
Ｗ．Ｔａｎｇ、Ｓ．Ａ．Ｖａｎｓｌｙｋｅ：Ａｐｐｌ．
Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．５１（１９８７）９１３頁参
照］。

【０００４】有機ＥＬ素子の優れた特長の一つとして、
他の表示素子に比べて薄型であることが挙げられる。有
機ＥＬ素子を構成する各層は薄膜であり、基板を除いた
素子の厚さはμｍオーダーで、基板に用いるガラスや封
止処理に用いる樹脂などの厚さを含めても全体としてｍ
ｍオーダーであり、有機ＥＬ素子は極めて薄い発光素子
である。

【０００５】また、全固体型であることも有機ＥＬ素子
の優れた特長の一つである。すなわち、有機ＥＬ素子
は、現在、薄型ディスプレイパネルとして広く用いられ
ている液晶ディスプレイと比較して衝撃に強く、自動車
や鉄道などの振動が多い環境においても表示装置として
用いることができる。

【０００６】さらに、高速応答であることも有機ＥＬ素
子の優れた特長の一つである。すなわち、有機ＥＬ素子
は、液晶のような駆動中の分子の移動がなく、発光ダイ
オード（ＬＥＤ）のように電子とホールの作用だけで発
光するので、その応答速度は数十ナノ秒オーダーと非常
に速く、パルス電圧の印加でも十分な駆動が可能であ
る。印加電圧としては、直流電圧、交流電圧のいずれで
あってもよいが、有機ＥＬ素子は優れた整流性を有する
ので、交流電圧を印加した場合には、陽極に正の電圧が
印加されたときのみ発光が得られる。

【０００７】このような優れた特長を有する有機ＥＬ素
子を実際に生産する場合には、素子の信頼性確保が重要
な課題となる。この信頼性を確保するためには、特にリ
ーク電流の防止が不可欠の課題となる。

【０００８】一般に、良好な状態の有機ＥＬ素子の整流
比は１０⁵程度の特性を示すが、リーク電流が発生した
有機ＥＬ素子においては、整流比が大幅に低下する。さ
らに、リーク電流は発熱を引き起こし、耐熱性に劣る素
子材料の有機化合物を容易に破壊する。また、リーク電
流はクロストークの原因になり、ディスプレイパネルと
して致命的な欠陥となる表示品位の低下を引き起こす。

【０００９】リーク電流の発生原因としては、第１に有
機ＥＬ素子の有機層の蒸着工程において生じる膜欠陥
（ピンホール）が挙げられる。しかし、この原因による
リーク電流の発生は、成膜性を向上させて薄膜状態で有
機化合物が結晶化しにくくなるようにしたこと、有機化
合物のガラス転移温度を高くして耐熱性を向上させたこ
と、陽極と有機層との密着性を向上させたことにより、
有機ＥＬ素子の開発当初に比べて大幅に改善されてき
た。

【００１０】第２の原因として、素子作製工程における
ゴミの付着が挙げられる。有機ＥＬ素子は１μｍ以下の
薄膜が積層された構造であり、ごく微小なゴミが素子に
付着（または混入）すると、均一な薄膜が形成されず、
これがリーク電流の発生原因になる。ゴミの付着は、有
機ＥＬ素子のあらゆる部分、例えば、陽極／有機層界
面、有機層／有機層界面、有機層／陰極界面、有機層の
バルク内などで起こり、各工程において解決しなければ
ならない。具体的には、素子の作製環境の改善、基板洗
浄などが挙げられ、様々な角度から取り組まれている。

【００１１】第３の原因として、電極のエッジ近傍、特
に陽極のエッジ近傍における有機層の膜厚が所定の膜厚
よりも薄くなることが挙げられる。有機層の膜厚が均一
でないと、薄い有機層の部分に電流が集中し、その部分
が発熱してピンホールが生じ、これがリーク電流の発生
原因になる。

【００１２】図８は、最も一般的な構成の有機ＥＬ素子
の概略断面図である。この有機ＥＬ素子は、基板１、陽
極２、有機層（発光層を含む）３、陰極４および封止ガ
ラス５からなり、矢印６の方向に発光する。このような
ドットタイプの有機ＥＬ素子においても、有機層の膜厚
が均一でない場合には、本来の素子発光開始電圧よりも
低い電圧から素子に多量の（通常よりも１桁以上多い）
電流が流れ込む現象が起こる。ドットタイプの有機ＥＬ
素子であれば、細心の注意を払いつつ有機層を形成（成
膜）することにより、均一な膜厚のものが得られ、前記
の過電流（リーク電流）を防止できる。

【００１３】しかしながら、有機ＥＬ素子を発光素子
（画素）とするフルカラーディスプレイパネルを作製す
る場合には、１つの画素の大きさが１００μｍ角程度に
なり、電極のエッジ近傍においても均一な膜厚を有する
有機層の形成が困難になるので、リーク電流の防止がま
すます困難になる。

【００１４】フルカラーディスプレイパネルを作製する
場合には、Ｒ、Ｇ、Ｂの各発光層を精確に区分する加工
技術、いわゆるファインパターン加工技術が必要にな
る。従来の発光素子を用いたパネルにおいては、フォト
リソグラフィ法によりファインパターン加工が達成でき
た。しかしながら、有機ＥＬ素子を用いたパネルにおい
ては、素子材料である有機化合物が水や有機溶剤に対し
て極めて弱い耐久性しか有していないために、従来のウ
エットプロセスを用いることができない。

【００１５】したがって、Ｒ、Ｇ、Ｂの各発光層の形成
には、シャドウマスクを用いた真空蒸着などのドライプ
ロセスが採用される。すなわち、真空蒸着装置内に基板
と蒸着源を設置し、これらの間に所定の形状にパターニ
ングされたシャドウマスクを設置して、マスク開口部に
のみ有機層を形成する方法が採られる。

【００１６】しかしながら、本発明者は、シャドウマス
クを用いた真空蒸着により有機層を形成するときに、基
板と蒸着源との位置関係によってシャドウマスクの影が
有機層の成膜状態に影響を与えることを見出した。

【００１７】すなわち、有機ＥＬ素子の有機層には、素
子の特性向上のために発光層以外に、電荷輸送層（ホー
ル輸送層、電子輸送層）や電荷注入層（ホール注入層、
電子注入層）の有機層が積層構成で設けられるが、これ
らの有機層は、真空蒸着装置の一つのチャンバー内で真
空一貫でまとめて形成されることが多い。したがって、
複数の有機層を一つのチャンバー内で連続して形成する
場合には、複数の蒸着源を設置しなければならない。例
えば、基板上に陽極／ホール注入層／ホール輸送層／発
光層／電子輸送層／陰極が積層された一般的な有機ＥＬ
素子で、Ｒ、Ｇ、Ｂを有するフルカラーディスプレイパ
ネルを作製する場合には、有機層はホール注入層、ホー
ル輸送層、Ｒ発光層、Ｇ発光層、Ｂ発光層および電子輸
送層の６層となり、それぞれに対応して６種類の蒸着源
が必要になる。

【００１８】また、素子の特性向上や色純度向上のため
に任意の有機層にドーピングを行う場合、発光層毎に異
なる電荷注入層か電子輸送層の材料を用いる場合などに
は、それらに対応した数の蒸着源がさらに必要になる。
場合によっては、一つの有機層成膜用チャンバー内に１
０個以上の蒸着源が必要になることもある。

【００１９】このように真空蒸着装置の一つのチャンバ
ー内に複数の蒸着源を設置するとなると、蒸着源や加熱
ヒーターの大きさを考慮すれば、蒸着源の設置に少なく
ともφ３０ｃｍ程度のスペースが必要になり、蒸着源か
らの蒸着物は基板に対してある角度をもって蒸着される
ことになる。

【００２０】図９は、従来の有機層の真空蒸着における
シャドウマスクと蒸着源からの蒸発物との関係を示す概
略断面図であり、基板１と陽極２の上にシャドウマスク
５０が完全に密着した状態で設置され、蒸着源からの蒸
発物（蒸着しようとする材料）５１が斜めから蒸着され
る現象が模式的に表されている。

【００２１】一般的な真空蒸着装置のチャンバー内にお
ける基板と蒸着源との間の距離は、１００ｃｍ程度まで
である。また、シャドウマスクはそれ自体の撓みを防止
するためにある程度の厚さ（例えば、０．１ｍｍ）が必
要である。

【００２２】したがって、以上のようなチャンバー内の
配置構成で、真空蒸着により有機層を形成すると、シャ
ドウマスクの影になる部分ができ、その部分には有機層
がほとんど形成されないこととなる。本発明者はこのよ
うな現象を実験により確認した。

【００２３】すなわち、基板と蒸着源との垂直距離３５
ｃｍ程度、複数の蒸着源の設置スペースφ２０ｃｍ程度
で基板と蒸着源を配置し、開口部２００μｍ×２００μ
ｍ、厚さ０．１ｍｍのテスト用シャドウマスクを基板に
密着させて、トリス（８−キノリノール）アルミニウム
（Ａｌｑ３）を斜め方向から膜厚が１０００Åになるよ
うに蒸着した。その結果、基板上の１８５μｍ×２００
μｍの領域しかＡｌｑ３が蒸着されなかった。つまり、
シャドウマスクの影になる方向では１５μｍ×２００μ
ｍの領域にＡｌｑ３が蒸着されなかった。

【００２４】上記のような割合で生ずる影は、画素の大
きさが数ｍｍから数ｃｍオーダーの有機ＥＬ素子であれ
ば、ほとんど影響がない。しかし、画素の大きさが１０
０μｍ角程度のフルカラーディスプレイパネルの場合に
は、大きな問題になる。また、開口部が１００μｍ角程
度のシャドウマスクの加工精度誤差は１０μｍ程度あ
り、さらに位置合わせマークを用いて基板とシャドウマ
スクを合わせる際に合わせズレが生じ易いので、有機層
はこれらの誤差やズレの影響も受ける。

【００２５】図１０は、従来の有機層の真空蒸着におけ
る問題点を示す概略断面図である。すなわち、（ａ）〜
（ｄ）はそれぞれ基板１上に陽極２と、ホール輸送層、
発光層および電子輸送層からなる有機層３とが積層され
ている。（ａ）は有機層３が陽極２上に均一の膜厚で形
成された理想型であるが、実際にはこのように形成され
ることはない。（ｂ）はある特定方向のみシャドウマス
クの影が生じた場合の例であり、（ｃ）は任意方向にシ
ャドウマスクの影が生じた場合の例である。（ｄ）はシ
ャドウマスクの影だけでなく、シャドウマスクの加工精
度誤差や位置合わせのズレの影響を受けた場合の例であ
る。

【００２６】また、陽極２のパターンをエッチングによ
って形成する場合には、その条件によっては陽極の厚さ
方向にテーパーが形成されることがあり、有機層の形成
はこのような陽極の形状の影響も受ける。これまでに例
示したような、有機層の厚さが部分的に異なる有機ＥＬ
素子を駆動すると、電流が有機層中を均一に流れず、有
機層の薄い部分に集中して、リーク電流が発生する。デ
ィスプレイパネルの場合にはリーク電流の発生によりク
ロストークが発生する。

【００２７】そこで、シャドウマスクの影が現れないよ
うにするために、あるいは影が現れにくくするために、
各有機層をそれぞれ別々の専用チャンバーで形成する方
法、蒸着源を回転などによってチャンバー内で移動でき
るようにし、蒸着源の設置スペースを小さくして各有機
層を形成する方法、基板と蒸着源との距離を長くして各
有機層を形成する方法などが提案されている。

【００２８】しかしながら、上記のような方法では、真
空蒸着装置のチャンバーの数を増やす、チャンバーの容
量を大きくする、あるいは蒸着源に回転機構などの特殊
加工を施すといった新たな設備投資が必要になるので、
生産コストの上昇を招く。

【００２９】他方、真空蒸着におけるシャドウマスクの
影の出現や、基板とシャドウマスクの位置合わせにおけ
るズレを考慮して、シャドウマスクの開口部を設計より
も大きくすることが考えられる。しかしながら、フルカ
ラーディスプレイパネルのファインパターン化（画素の
微細化）が進み、画素サイズが数十μｍオーダーになる
と、シャドウマスクの開口部における遊び設定の余裕が
なくなるので、前記のような方法では対応できない。

【００３０】特開平１０−５０４７８号公報には、所定
の膜厚部分と相対的に薄い膜厚部分とによって連続的に
つながった、パターン加工された島領域の薄膜層を有す
る有機電界発光素子およびその製造方法が開示されてい
る。この方法は、マスク開口部の形状変形を防止するた
めの補強線を設けたマスクを用いて、真空蒸着により電
極または発光層を形成することにより、良好なパターン
加工精度を有する有機電界発光素子を得るものである。
しかしながら、この従来技術には、フルカラーディスプ
レイにおけるＲ、ＧおよびＢの発光領域毎に発光層を形
成し、発光層以外の有機層の少なくとも１層をディスプ
レイの全領域に形成するという技術思想はない。

【００３１】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、電極のエッ
ジ近傍におけるリーク電流の発生を防止して、安定した
発光特性を実現した有機ＥＬ素子フルカラーディスプレ
イパネルおよびその製造方法を提供することを課題とす
る。

【００３２】

【課題を解決するための手段】本発明者らは有機ＥＬ素
子を発光素子に用いたフルカラーディスプレイパネルが
今後大きく発展するものと予測し、その中でＲ、Ｇおよ
びＢの発光領域毎に有機層を形成する（塗り分ける）技
術の確立が重要であるととらえ、鋭意研究を行った。そ
の結果、パネル内の赤（Ｒ）、緑（Ｇ）および青（Ｂ）
の発光層を、その発光領域毎に形成し、発光層以外の有
機層の少なくとも１層を、パネルの全領域に一括して形
成することにより、電極のエッジ近傍におけるリーク電
流の発生を防止でき、安定した発光特性を有する有機Ｅ
Ｌ素子フルカラーディスプレイパネルを効率的に製造で
きることを見出し、本発明に到った。

【００３３】かくして本発明によれば、発光層とこれに
組合わせて形成される他の１以上の層からなる有機層
と、この有機層を挟む陽極と陰極からなる有機ＥＬ素子
が複数配置された有機ＥＬ素子フルカラーディスプレイ
パネルの製造方法であって、前記パネル内の赤（Ｒ）、
緑（Ｇ）および青（Ｂ）の発光層毎に、それぞれの発光
層の形成領域のみに開口部を有するシャドウマスクを用
いてそれぞれの発光層を真空蒸着法で形成する工程と、
他の１以上の層からなる有機層の少なくとも１層を前記
パネル内の有機ＥＬ素子を形成する全領域に開口部を有
するシャドウマスクを用いて真空蒸着法で形成する工程
とを含むことを特徴とする有機ＥＬ素子フルカラーディ
スプレイパネルの製造方法が提供される。

【００３４】さらに本発明によれば、上記の製造方法に
より得られた有機ＥＬ素子フルカラーディスプレイパネ
ルが提供される。

【００３５】

【発明の実施の形態】本発明の有機ＥＬ素子フルカラー
ディスプレイパネルは、基板、シャドウマスクを用いて
真空蒸着法により形成された、発光層とこれに組合わせ
て形成される他の１以上の層からなる有機層と、この有
機層を挟む一対の対向電極（陽極と陰極）有機ＥＬ素子
がマトリクス状に複数配置されてなる。

【００３６】基板の材質としては、石英、ガラス、ポリ
カーボネートやポリイミドなどのプラスチックなどいず
れも用いることができ、特にこれらに限定されない。基
板上に透明電極を形成して、基板側から発光を取り出す
場合には、基板は透明であることが望ましい。

【００３７】対向電極の材質は、有機ＥＬ素子の構成に
より選定される。すなわち、有機ＥＬ素子において、基
板が透明基板で、かつ基板上の電極（「第１電極」と称
す）が透明電極である場合には、有機層からの発光が基
板側から放出されるので、発光効率を高めるために、も
う一方の電極（「第２電極」と称す）を反射電極とする
か、もしくは第２電極の有機層と隣接しない面に反射膜
を設けるのが好ましい。逆に、第２電極が透明電極であ
る場合には、有機層からの発光が第２電極側から放出さ
れるので、第１電極を反射電極とするか、もしくは第１
電極と基板との間に反射膜を設けるのが好ましい。この
場合、基板は透明に限定されない。

【００３８】有機ＥＬ素子においては、一般に基板側か
ら発光を取り出すことが多く、透明基板上に陽極として
透明電極が形成されることが多い。その材質としては、
ホール注入に有効な仕事関数の大きい（４ｅＶ以上）も
のが好ましく、例えば、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）、
酸化錫、酸化亜鉛、酸化インジウムなどが挙げられる。
中でもパターン加工に優れている点でＩＴＯが特に好ま
しい。

【００３９】一方、有機層上には、陰極が形成される。
その材質としては、電子注入に有効な仕事関数の小さい
（４ｅＶ以下）ものが好ましく、例えば、アルミニウ
ム、インジウム、マグネシウム、銀などの金属、マグネ
シウム−銀、アルミニウム−リチウムなどの合金が挙げ
られる。仕事関数の小さな金属単体は大気中で容易に酸
化されて、その電子注入機能が低下するので、電極とし
ては合金のものが好ましい。合金の比率は、蒸着源の温
度、雰囲気、真空度など、陰極の形成条件により選定さ
れる。また、仕事関数の小さい金属の外側に、酸化され
難い仕事関数の大きい金属を積層し、前者を外界から遮
断して酸化を防止してもよい。

【００４０】有機層は、発光層と電荷輸送層（電子輸送
層およびホール輸送層）および／または電荷注入層（電
子注入層およびホール注入層）とからなり、各々の層は
単層構造および多層構造のいずれであってもよい。有機
層は発光層のみでもよいが、電荷輸送層や電荷注入層を
加えることにより、有機ＥＬ素子の特性向上や低電圧駆
動が達成できる。

【００４１】例えば、次のような有機ＥＬ素子の組み合
わせ（積層順）が挙げられる。陽極／ホール輸送層／発光層／陰極陽極／ホール注入層／ホール輸送層／発光層／陰極陽極／ホール輸送層／発光層／電子輸送層／陰極陽極／ホール注入層／ホール輸送層／発光層／電子輸送層／陰極陽極／ホール注入層／ホール輸送層／発光層／電子輸送層／＊＊電子注入層／陰極

【００４２】発光層の材質は、有機ＥＬ素子に電圧が印
加され、電子とホールが注入されたときに、それらの再
結合によってエレクトロルミネッセンスの発光を生じる
ものであればよい。具体的には、ベンゾチアゾール系化
合物、ベンゾオキサゾール系化合物、金属キレート化オ
キシノイド化合物、スチリルベンゼン系化合物、オキサ
ジアゾール誘導体、金属錯体などが挙げられる。

【００４３】有機ＥＬ素子の発光色は、発光層に用いる
有機化合物により決まる。また、蛍光性色素を微量添加
すること（ドーピング）により、素子特性をより向上さ
せたり、発光色を変化させることができる。

【００４４】ホール注入層およびホール輸送層の材質
は、ホール輸送能（またはホール注入能）に優れたもの
であれば、特に限定されないが、さらに電子注入をブロ
ックし得る機能を有するものが好ましい。そのような材
質としては、例えば、トリフェニルアミン系化合物、イ
ミダゾール誘導体、ピラリゾン誘導体、オキサジアゾー
ル誘導体、フタロシアニン誘導体などの複素環化合物が
挙げられる。

【００４５】電子輸送層および電子注入層の材質は、電
子輸送能（または電子注入能）に優れたものであれば、
特に限定されず、例えば、Ａｌｑ３、ジフェニルキノン
誘導体などが挙げられる。

【００４６】本発明の有機ＥＬ素子フルカラーディスプ
レイパネルは、ディスプレイの表示品位、例えば、コン
トラストの観点からは、基板側から発光が放出される場
合、基板の外側（有機層の反対側）に偏向板６が設けら
れているのが好ましく、さらにディスプレイの信頼性の
観点からは、第２電極上の素子の全面には、封止膜また
は封止基板が設けられているのが好ましい。封止方法と
しては、ガラスや金属蓋を用いた中空封止や素子上部に
樹脂でシールする方法が挙げられる。

【００４７】本発明の有機ＥＬ素子フルカラーディスプ
レイパネルの製造方法は、パネル内の赤（Ｒ）、緑
（Ｇ）および青（Ｂ）の発光層毎に、それぞれの発光層
の形成領域のみに開口部を有するシャドウマスクを用い
てそれぞれの発光層を真空蒸着法で形成する工程と、他
の１以上の層からなる有機層の少なくとも１層をパネル
内の有機ＥＬ素子を形成する全領域に開口部を有するシ
ャドウマスクを用いて真空蒸着法で形成する工程とを含
むことを特徴とする。

【００４８】本発明の製造方法によれば、隣接する画素
（有機ＥＬ素子）どうしは、発光層以外の有機層を介し
て接続された状態で形成される。しかしながら、有機Ｅ
Ｌ素子を構成する有機材料は、１００ｎｍ程度の膜厚で
は電荷輸送特性を示すものの、１０μｍ程度の膜厚では
完全に絶縁体としての性質を示すので、隣接する画素同
士の電気的な接続はない。

【００４９】したがって、電極のエッジ近傍におけるリ
ーク電流の発生を防止するためには、発光層以外の少な
くとも１種の有機層をパネル全面に一括して形成すれば
十分である。この有機層の膜厚は、２０ｎｍ程度以上で
あることが好ましいが、成膜性やアモルファス性の高い
有機層であれば、さらに膜厚を薄くすることができる。

【００５０】本発明の有機ＥＬ素子フルカラーディスプ
レイパネルの製造方法を、図１〜６を用いて説明する
が、この説明により本発明が限定されるものではない。
なお、各工程において、超音波洗浄、蒸気洗浄、ＵＶ照
射などの公知の方法により基板の洗浄処理を適宜行って
もよい。

【００５１】（１）陽極の形成電子ビーム法、化学反応法、スパッタリング法などによ
り、基板１（例えば、ガラス基板）上に透明電極材料
（例えば、ＩＴＯ）で所定の膜厚の層を形成し、フォト
リソグラフィ法などによりパターニングして、陽極画素
部２１と陽極配線部２２からなる陽極２を得る（図１参
照）。また、陽極材料で層を形成する代わりに、市販の
導電膜付き基板を用いてもよい。

【００５２】陽極の膜厚は、通常１０ｎｍ〜１μｍ程度
である。有機ＥＬ素子の駆動の点から、シート抵抗が１
００Ω／□以下（例えば、１０Ω／□）である低抵抗の
ものが好ましい。

【００５３】陽極（例えば、ＩＴＯ）は陰極材料の金属
に比べて一般に高抵抗であるので、有機ＥＬパネル素子
でフルカラーディスプレイパネルを作製するときのよう
に１００μｍ以下のファインパターンが要求される場合
には、陽極だけでは配線抵抗による電圧降下の問題が発
生する。したがって、陽極配線部２２の一部にニッケル
などの金属で補助電極２３を形成し、さらに補助電極上
に絶縁膜（図示しない）として高分子樹脂（例えば、ア
クリル系）からなる層を膜厚が１００ｎｍ〜１０μｍ程
度になるように設けるのが好ましい。具体的には、公知
のフォトリソグラフィ法、エッチング法などにより、陽
極配線部２２の一部に、補助電極２３となる材料を膜厚
が１０ｎｍ〜１μｍになるように形成し、さらに補助電
極上に絶縁膜（図示しない）を形成する（図２参照）。

【００５４】（２）有機層の形成有機層の形成には、一般に真空蒸着法、スピンコート
法、キャスト法、ＬＢ法などが用いられるが、本発明に
おいてはシャドウマスクを用いた真空蒸着法を用いる。
本発明においては、発光層を赤（Ｒ）、緑（Ｇ）および
青（Ｂ）の発光色に分けて形成し、発光層以外の有機層
の少なくとも１層をパネル全面に一括して形成する。し
たがって、シャドウマスクは、発光層用の３種と発光層
以外の有機層用１種を用いる。有機層の膜厚は、通常５
ｎｍ〜５μｍの範囲である。

【００５５】まず、陽極と発光層との間のホール注入
層、ホール輸送層を形成する。陽極２を形成した基板１
に、パネル内の有機ＥＬ素子を形成する全領域、すなわ
ち発光部全体に蒸着できるようなシャドウマスクを設置
し、高真空状態（例えば、１×１０^-6ｔｏｒｒ以下）で
真空蒸着法により、銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）など
のホール注入層材料を膜厚が５ｎｍ〜５００ｎｍになる
ように蒸着し、ホール注入層３１を得る。次いで、Ｎ，
Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−（３−メチルフェニル）
−１，１’―ジフェニル−４，４’−ジアミン（ＴＰ
Ｄ）などのホール輸送層材料を膜厚が５ｎｍ〜５００ｎ
ｍになるように蒸着し、ホール輸送層３２を得る（図３
参照）。

【００５６】次に、発光層（Ｒ発光層、Ｇ発光層および
Ｂ発光層）を形成する。ホール注入層３１およびホール
輸送層３２を形成した基板１を真空を維持した状態で、
既設のシャドウマスクをＲ発光層蒸着用シャドウマスク
に交換する。高真空状態（例えば、１×１０^-6ｔｏｒｒ
以下）で真空蒸着法により、ホストとしてのＡｌｑ３と
ドーパントとしてのＤＣＭなどのＲ発光層材料を膜厚が
５ｎｍ〜５００ｎｍになるように蒸着し、Ｒ発光層３３
を得る（図４参照）。

【００５７】Ｒ発光層蒸着用シャドウマスクをＧ発光層
蒸着用、次いでＢ発光層蒸着用に交換し、ホストとして
のＡｌｑ３とドーパントとしてのキナクリドンなどのＧ
発光層材料およびＢＡｌｑなどのＢ発光層材料を用いる
以外はＲ発光層の形成と同様にして、Ｇ発光層３４、次
いでＢ発光層３５を得る（図５参照）。なお、Ｒ発光層
３３、Ｇ発光層３４、Ｂ発光層３５の形成順序は変更し
てもよい。

【００５８】次に、発光層と陰極との間の電子輸送層を
形成する。各発光層を形成した基板１を真空を維持した
状態で、既設のシャドウマスクを、ホール注入層３１お
よびホール輸送層３２の形成に用いたシャドウマスクに
交換する。高真空状態（例えば、１×１０^-6ｔｏｒｒ以
下）で真空蒸着法により、Ａｌｑ３を膜厚が５ｎｍ〜５
００ｎｍになるように蒸着し、電子輸送層３６を得る
（図６参照）。

【００５９】図７は、これまでの工程で得られた作製中
の有機ＥＬ素子の概略断面図である。この作製途中の素
子は、基板１、陽極２ならびに有機層３（ホール注入層
３１、ホール輸送層３２、Ｒ発光層３３、Ｇ発光層３
４、Ｂ発光層３５および電子輸送層３６）からなる。

【００６０】（３）陰極の形成抵抗加熱蒸着法、電子ビーム蒸着法、スパッタリング法
などにより、電子輸送層３６を形成した基板１上に所定
の膜厚の陰極を形成する。このときシャドウマスクを用
いることにより、所定のパターン形状の陰極を形成する
ことができる。陰極の膜厚は、通常５ｎｍ〜５μｍ程度
である。有機ＥＬ素子の特性を高めるためには可能な限
り低抵抗であるのが好ましい。

【００６１】具体的には、電子輸送層３６を形成した基
板１を真空を維持した状態で、電極形成用のシャドウマ
スク（例えば、幅１５０μｍ、送りピッチ１５０μｍ）
を陽極と直交するように設置する。次いで、高真空状態
（１×１０^-6ｔｏｒｒ以下）で真空蒸着法により陰極と
してのアルミニウム−リチウム合金を膜厚が１００〜５
００ｎｍになるように蒸着し、陰極を得る（図示しな
い）。

【００６２】（４）封止膜の形成大気中の水分や酸素による有機ＥＬ素子の劣化を防止す
るために素子を封止する。陰極を形成した基板を、真空
を維持した状態で紫外線硬化タイプの高分子樹脂などの
封止材料を用いて封止し、封止膜を形成する（図示しな
い）。

【００６３】本発明によれば、リーク電流の発生を防止
して、安定した発光特性を有する有機ＥＬ素子の製造方
法を提供することができ、有機ＥＬ素子の生産工程にお
ける歩留まりを向上させることができる。また、シャド
ウマスクを交換する工程および発光層および有機層を形
成する工程を、真空を維持した装置内で連続して行うこ
とにより、工程時間を短縮でき、有機層の使用材料を節
約することができる。

【００６４】本発明の有機ＥＬ素子フルカラーディスプ
レイパネルは、陽極と陰極に挟まれた有機層中の発光層
全体が面状発光し、発光面積に制限がないので、フラッ
トディスプレイパネルのみならず、液晶ディスプレイな
どのバックライトとしても用いることができる。

【００６５】

【実施例】本発明を実施例および比較例によりさらに具
体的に説明するが、この実施例により本発明が限定され
るものではない。

【００６６】実施例１ＩＴＯ（酸化インジウム錫）導電膜付きの厚さ１．１ｍ
ｍのホウケイ酸ガラス製の基板１（三容真空株式会社
製）をイソプロピルアルコールで３分間、超音波洗浄
し、さらにイソプロピルアルコールで５分間、蒸気洗浄
した。触針式膜厚計で測定したＩＴＯの膜厚は１６０ｎ
ｍで、その表面は凹凸が少ない平坦な状態であった。ま
た、ＩＴＯのシート抵抗値は２０Ω／□であった。

【００６７】公知のフォトリソグラフィ法により、ＩＴ
Ｏをエッチング処理してＩＴＯの陽極パターンを形成し
た（図１参照）。この陽極２は、画素となる陽極画素部
２１（１００μｍ×１００μｍ）および画素間をつなぐ
陽極配線部２２（幅３０μ）からなる。得られた基板を
３０ｍｍ×３０ｍｍの大きさに切断して、有機ＥＬ素子
の陽極付き基板とした。

【００６８】次いで、公知のフォトリソグラフィ法およ
びエッチング法により、陽極配線部２２の一部（画素間
をつなぐ配線部分）に、補助電極２３としてニッケルを
膜厚が１５０ｎｍになるように形成し、さらにニッケル
膜上に絶縁膜として高分子樹脂（アクリル系）の層を膜
厚１μｍになるように形成した（図２参照）。このと
き、陽極画素部２１上にはニッケル膜がなく、ＩＴＯが
表面に露出した状態であった。補助電極２３の形成前後
における陽極２の抵抗値が１ｋΩから２００Ωに低下し
たことから、ニッケルが補助電極として機能しているこ
とが確認された。

【００６９】次いで、基板１および陽極２の表面を純水
およびイソプロピルアルコールで３分間、超音波洗浄
し、さらにイソプロピルアルコールで５分間、蒸気洗浄
した。洗浄後、直ちに陽極付き基板をＵＶオゾン照射装
置（ウシオ電機株式会社製）に装着して、５分間、ＵＶ
オゾン照射処理を行い、陽極表面の残留有機成分を除去
した。

【００７０】処理後、直ちに陽極付き基板を基板ホルダ
ーに載置して、この基板ホルダーを真空加熱式蒸着装置
（日本真空技術株式会社製）に装着し、有機層成膜用チ
ャンバーに移した。チャンバー内を１×１０^-6ｔｏｒｒ
以下の高真空状態にして、真空蒸着法により各有機層を
蒸着した。

【００７１】まず、パネル内の有機ＥＬ素子を形成する
全領域、すなわち発光部全体に蒸着できるようなシャド
ウマスクを陽極付き基板にセットし、公知の真空蒸着法
により銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）を膜厚が１５ｎｍ
になるように蒸着し、ホール注入層３１を得た。次い
で、公知の真空蒸着法によりＮ，Ｎ’−ジフェニル−
Ｎ，Ｎ’−（３−メチルフェニル）−１，１’―ジフェ
ニル−４，４’−ジアミン（ＴＰＤ）を膜厚が４００Å
になるように蒸着し、ホール輸送層３２を得た（図３参
照）。

【００７２】次に、以下の手順でＲ発光層、Ｇ発光層お
よびＢ発光層を形成した。ホール注入層３１およびホー
ル輸送層３２を形成した基板を、真空を維持した状態で
シャドウマスク合わせ用チャンバーに移し、既設のシャ
ドウマスクをＲ発光層蒸着用シャドウマスクに交換し
た。基板とシャドウマスクとの位置合わせ（アライメン
ト）は、基板とシャドウマスクに設けた合わせマークを
用いて行った。Ｒ発光層蒸着用シャドウマスクは、Ｒ発
光層３３になる部分にのみ１１０μｍ×１１０μｍの開
口部を有し、Ｇ発光層３４およびＢ発光層３５になる部
分は未開口のマスクパターンである。

【００７３】次いで、真空を維持した状態で基板を有機
層成膜用チャンバーに移し、公知の真空蒸着法によりホ
ストとしてのＡｌｑ３をドーパントのＤＣＭと共に膜厚
が４０ｎｍになるように蒸着し、Ｒ発光層３３を得た
（図４参照）。

【００７４】Ｒ発光層３３を形成した基板を、真空を維
持した状態で再びシャドウマスク合わせ用チャンバーに
移し、Ｒ発光層の形成と同様の手順で、既設のシャドウ
マスクをＧ発光層蒸着用シャドウマスクに交換した。Ｇ
発光層蒸着用シャドウマスクは、Ｇ発光層３４になる部
分にのみ１１０μｍ×１１０μｍの開口部を有し、Ｒ発
光層３３およびＢ発光層３５になる部分は未開口のマス
クパターンである。次いで、真空を維持した状態で基板
を有機層成膜用チャンバーに移し、公知の真空蒸着法に
よりホストとしてのＡｌｑ３をドーパントのキナクリド
ンと共に膜厚が４０ｎｍになるように蒸着し、Ｇ発光層
３４を得た（図５参照）。

【００７５】Ｒ発光層３３およびＧ発光層３４を形成し
た基板を、真空を維持した状態で再びシャドウマスク合
わせ用チャンバーに移し、Ｒ発光層の形成と同様の手順
で、既設のシャドウマスクをＢ発光層蒸着用シャドウマ
スクに交換した。Ｂ発光層蒸着用シャドウマスクは、Ｂ
発光層３５になる部分にのみ１１０μｍ×１１０μｍの
開口部を有し、Ｒ発光層３３およびＧ発光層３４の部分
は未開口のマスクパターンである。次いで、真空を維持
した状態で基板を有機層成膜用チャンバーに移し、公知
の真空蒸着法によりＢＡｌｑを膜厚が４０ｎｍになるよ
うに蒸着し、Ｂ発光層３５を得た（図５参照）。

【００７６】次に、以下の手順で電子輸送層３６を形成
した。各発光層を形成した基板を、真空を維持した状態
でシャドウマスク合わせ用チャンバーに移し、既設のシ
ャドウマスクを、ホール注入層３１およびホール輸送層
３２の形成に用いたシャドウマスクに交換した。次い
で、真空を維持した状態で基板を有機層成膜用チャンバ
ーに移し、公知の真空蒸着法によりＡｌｑ３を膜厚が２
０ｎｍになるように蒸着し、電子輸送層３６を得た（図
６参照）。

【００７７】図７は、これまでの工程で得られた作製中
の有機ＥＬ素子の概略断面図である。この素子は、基板
１、陽極２ならびに有機層３（ホール注入層３１、ホー
ル輸送層３２、Ｒ発光層３３、Ｇ発光層３４、Ｂ発光層
３５および電子輸送層３６）からなる。

【００７８】次に、電子輸送層３６を形成した基板を、
真空を維持した状態で電極形成用チャンバーに移し、基
板と蒸着源との間にストライプ形状のシャドウマスク
（幅１５０μｍ、送りピッチ１５０μｍ）を陽極と直交
するように設置した。前記チャンバー内を１×１０^-6ｔ
ｏｒｒ以下の高真空状態にして、真空蒸着法によりアル
ミニウム−リチウム合金を膜厚が１５００Åになるよう
に蒸着し、陰極を得た（図示しない）。

【００７９】次いで、大気中の水分や酸素による有機Ｅ
Ｌ素子の劣化を防止するために封止処理を行った。陰極
を形成した基板を、真空を維持した状態で電極形成用チ
ャンバーから封止用グローブボックスに移し、露点温度
―７０℃以下の充分に乾燥した窒素ガスで基板導入用チ
ャンバーをリークした。リーク後、素子部が損傷しない
ように、紫外線硬化タイプの高分子樹脂（スリーボンド
株式会社製）を用いて、素子と中空構造にしたガラスを
貼り合わせ、紫外線照射で高分子樹脂を硬化させ、封止
ガラスで素子を中空封止した（図示しない）。以上のよ
うにして、１００μｍ×１００μｍの発光画素がマトリ
クス状に配置された有機ＥＬ素子フルカラーディスプレ
イパネルを得た。

【００８０】比較例１ホール注入層、ホール輸送層および電子輸送層を蒸着す
るときに、実施例１においてＲ発光層、Ｇ発光層および
Ｂ発光層の各発光層を蒸着するときに用いたシャドウマ
スクを用いる以外は、実施例１と同様にして有機ＥＬ素
子を得た。

【００８１】すなわち、実施例１と同様にして、ＩＴＯ
導電膜付きのホウケイ酸ガラス製の基板を洗浄後、陽極
パターン、補助電極および絶縁膜を形成し、洗浄処理お
よびＵＶオゾン照射処理を行った。処理後、直ちに基板
を基板ホルダーに載置して、この基板ホルダーを真空加
熱式蒸着装置に装着し、シャドウマスク合わせ用チャン
バーに移し、前記チャンバー内を１×１０^-6ｔｏｒｒ以
下の高真空状態にした。次いで、実施例１において用い
たＲ発光層蒸着用シャドウマスクを設置し、真空を維持
した状態で基板を有機層成膜用チャンバーに移し、実施
例１と同様にして、真空一貫プロセスでホール注入層、
ホール輸送層、Ｒ発光層および電子輸送層を蒸着した。

【００８２】Ｒ発光層蒸着用シャドウマスクを、実施例
１で用いたＧ発光層蒸着用シャドウマスクおよびＢ発光
層蒸着用シャドウマスクに置き換えて、上記のＲ発光領
域を形成したのと同様にして、真空一貫プロセスでホー
ル注入層、ホール輸送層、Ｇ発光層（またはＢ発光層）
および電子輸送層を蒸着した。さらに、実施例１と同様
にして、陰極を蒸着し、封止処理して、１００μｍ×１
００μｍの発光画素がマトリクス状に配置された有機Ｅ
Ｌ素子フルカラーディスプレイパネルを得た。

【００８３】実施例１および比較例１において得られた
有機ＥＬ素子フルカラーディスプレイパネルを、６０Ｈ
ｚ、１／１００デューティで定電流駆動させて、それら
の発光状態を観察した。実施例１のフルカラーディスプ
レイパネルでは、クロストークのない発光が観察され
た。一方、比較例１のフルカラーディスプレイパネル
は、電圧の印加によりクロストークが発生し、ディスプ
レイパネルとしての表示品位に劣るものであった。さら
に詳しい観察によれば、電極のエッジ近傍の有機層が溶
融し、ショートしている画素が確認された。以上のこと
から、本発明の方法は、リーク電流の発生を防止して、
安定した発光特性を有する有機ＥＬ素子を製造する方法
として有用であることがわかる。

【００８４】また、実施例１においては、発光層（Ｒ、
ＧおよびＢ）以外の有機層（ホール注入層、ホール輸送
層および電子輸送層）のそれぞれを、発光層の全領域に
一度に蒸着したので、各発光層毎に各有機層を蒸着した
比較例１に比べて、有機層の蒸着に要する時間を２時間
ほど短縮でき、さらに有機層材料の使用量を節約するこ
とができた。

【００８５】

【発明の効果】本発明によれば、リーク電流の発生を防
止して、安定した発光特性を有する有機ＥＬ素子フルカ
ラーディスプレイパネルの製造方法を提供することがで
きる。本発明の製造方法は、有機ＥＬ素子の生産工程に
おける歩留まりを向上させるだけでなく、工程時間の短
縮と使用材料の節約にも寄与する有利な方法である。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１における有機ＥＬ素子ディスプレイパ
ネルの製造工程（陽極パターンの形成）の概略平面図で
ある。

【図２】実施例１における有機ＥＬ素子ディスプレイパ
ネルの製造工程（補助電極の形成）の概略平面図であ
る。

【図３】実施例１における有機ＥＬ素子ディスプレイパ
ネルの製造工程（ホール注入層およびホール輸送層の形
成）の概略平面図である。

【図４】実施例１における有機ＥＬ素子ディスプレイパ
ネルの製造工程（Ｒ発光層の形成）の概略平面図であ
る。

【図５】実施例１における有機ＥＬ素子ディスプレイパ
ネルの製造工程（Ｇ発光層およびＢ発光層の形成）の概
略平面図である。

【図６】実施例１における有機ＥＬ素子ディスプレイパ
ネルの製造工程（電子輸送層の形成）の概略平面図であ
る。

【図７】実施例１における作製中（有機層形成後）の有
機ＥＬ素子の概略断面図である。

【図８】一般的な構成の有機ＥＬ素子の概略断面図であ
る。

【図９】従来の有機層の真空蒸着におけるシャドウマス
クと蒸着源からの蒸発物との関係を示す概略断面図であ
る。

【図１０】従来の有機層の真空蒸着における問題点を示
す概略断面図である。

【符号の説明】

１基板２陽極３有機層（発光層を含む）４陰極５封止ガラス６発光２１陽極画素部２２陽極配線部２３補助電極３１ホール注入層３２ホール輸送層３３Ｒ発光層３４Ｇ発光層３５Ｂ発光層３６電子輸送層５０シャドウマスク５１蒸着源からの蒸発物

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】発光層とこれに組合わせて形成される他
の１以上の層からなる有機層と、この有機層を挟む陽極
と陰極からなる有機ＥＬ素子が複数配置された有機ＥＬ
素子フルカラーディスプレイパネルの製造方法であっ
て、前記パネル内の赤（Ｒ）、緑（Ｇ）および青（Ｂ）
の発光層毎に、それぞれの発光層の形成領域のみに開口
部を有するシャドウマスクを用いてそれぞれの発光層を
真空蒸着法で形成する工程と、他の１以上の層からなる
有機層の少なくとも１層を前記パネル内の有機ＥＬ素子
を形成する全領域に開口部を有するシャドウマスクを用
いて真空蒸着法で形成する工程とを含むことを特徴とす
る有機ＥＬ素子フルカラーディスプレイパネルの製造方
法。
【請求項２】有機ＥＬ素子が、陽極／ホール輸送層／
発光層／陰極、陽極／ホール注入層／ホール輸送層／発
光層／陰極、陽極／ホール輸送層／発光層／電子輸送層
／陰極、陽極／ホール注入層／ホール輸送層／発光層／
電子輸送層／陰極または陽極／ホール注入層／ホール輸
送層／発光層／電子輸送層／電子注入層／陰極の組合わ
せからなる請求項１に記載の製造方法。
【請求項３】他の１以上の層からなる有機層のすべて
の層を、パネル内の有機ＥＬ素子を形成する全領域に開
口部を有するシャドウマスクを用いて真空蒸着法で形成
する請求項１または２に記載の製造方法。
【請求項４】シャドウマスクを交換する工程および有
機層を形成する工程を、真空を維持した装置内で連続し
て行うことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに
記載の製造方法。
【請求項５】請求項１〜４のいずれか１つに記載の製
造方法により得られた有機ＥＬ素子フルカラーディスプ
レイパネル。