JPH11297471A

JPH11297471A - 電界発光素子の製造方法

Info

Publication number: JPH11297471A
Application number: JP10108474A
Authority: JP
Inventors: Mamoru Horii; 守堀井
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 1998-04-06
Filing date: 1998-04-06
Publication date: 1999-10-29

Abstract

(57)【要約】【課題】ハードマスクを用いて形成する電極の加工精
度を向上する電界発光素子の製造方法を提供する。【解決手段】有機ＥＬ層２２上に、第１ハードマスク
１１を用いて第１セグメント電極１６を蒸着して形成す
る。これと同様に、第２ハードマスク１２、第３ハード
マスク１３を用いて、有機ＥＬ層２２上に順次第２セグ
メント電極１７、第３セグメント電極１８を形成する。
また、これらのセグメント電極に接続する接続配線を含
む引き出し配線１９を別のハードマスクを用いて形成す
る。このように電極パターンを分割して配備した複数の
ハードマスクを用いることにより、マスク強度を図りな
がら精度の高い電極パターンを形成することができる。
このため、不要な点灯などの不都合の発生を抑制するこ
とができる。

Description

【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
製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電界発光素子としては、エレクト
ロルミネッセンス（以下、ＥＬという）材料でなる発光
層を信号電極と走査電極とで挟んだものが知られてい
る。このような電界発光素子の表示方法としては、大き
く分類してセグメントによるキャラクタ表示とマトリク
スによるドット表示とがある。

【０００３】近年では、有機ＥＬ材料を発光層に用いた
有機電界発光素子が注目を集めている。キャラクタ表示
を行う有機電界発光素子としては、図１２に示すよう
に、発光層１の一方の表面に、透明基板２の下面に形成
されたアノード電極（信号電極）３が接合し、発光層１
の他方の表面にカソード電極（走査電極）４が接合され
た構造を有している。これらアノード電極３とカソード
電極４とは、表示させるキャラクタ形状（図１２では数
字を構成する形状）に基づいて形成されている。また、
アノード電極３及びカソード電極４は、それぞれ外部と
の接続をとるための引き出し配線３Ａ、４Ａを備えてお
り、これら引き出し配線３Ａ、４Ａが発光層１を介して
重なり合わないように形成されている。

【０００４】このような有機電界発光素子の製造工程に
おいて、アノード電極３を形成するには、例えば透明な
ＩＴＯ（indium tin oxide）膜を透明基板２の上に形成
し、このＩＴＯ膜をフォトリソグラフィー技術を用いて
パターニングを行っている。一方、カソード電極４は発
光層１へ電子を注入し易くするため、低仕事関数の金属
を真空中で蒸着する方法が採られている。即ち、カソー
ド電極４及び引き出し配線４Ａを形成するには、任意の
パターンに開口されたハードマスク（金属板）５を、図
１３に示すように蒸着源７と発光層１との間に配置して
蒸着を行っている。このとき、ハードマスク５の開口部
分５Ａ以外の領域は、不要な蒸着を遮っている。従っ
て、カソード電極の形状はハードマスク開口部分５Ａの
形状に依存している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ハードマスク５は、開
口部分５Ａの面積の増加に伴い強度が低下するという問
題点がある。図１３に示すように、ハードマスク５の開
口部分５Ａが複雑化して開口面積が増加すると、特に開
口部分５Ａ間の継ぎ目部分５Ｂでは強度が著しく低く、
マスクステージ６に載置した場合にハードマスク５が撓
み易くなるという問題点がある。図１４に示すハードマ
スク５のうち破線で示すものは開口部分の面積が比較的
小さい場合であり、実線で示すハードマスク５は開口部
分の面積が大きく複雑なパターンの開口部分が形成され
た場合を示している。

【０００６】さらに、ハードマスクを微細加工した場合
には、マスクの板厚よりマスクの開口幅が長くなると開
口部分の回りの部分に撓みが発生して蒸着部分であるカ
ソード電極４及び引き出し配線４Ａに所望の加工精度が
得られないという問題点がある。加工精度が得られない
ことにより、引き出し配線４Ａがアノード電極３側の引
き出し配線３Ａと発光層１を介して重なってしまうと、
その部分で意図しない発光を生じるという問題が発生す
る。アスペクト比の値を低く抑えるにはマスクの板厚を
薄くすればよいが、マスク自身の強度による制約から概
ね０．１ｍｍが限界となる。従って、マスク板厚の最小
値が０．１ｍｍ程度であるため、形成可能なカソード電
極４及び引き出し配線４Ａの最小線幅は０．１ｍｍ程度
となる。しかし、仮に最小寸法が０．１ｍｍで満足され
ても、ハードマスクの開口面積が高かったり開口部間を
支える支持部が極端に狭ければ、その分マスクの強度が
劣化することは明らかであり、板厚によって満足される
数値だけで強度を論ずることができなくなる。

【０００７】本発明は、複雑なセグメントでなるカソー
ド電極を形成する場合のハードマスクの強度を高めるこ
とができ、カソード電極の加工精度を向上することがで
きる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。また、本発明は、意図しない部分で発光が起こ
るのを防止できる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。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
ＥＬ材料を含む発光層を電極で挟んでなる電界発光素子
の製造方法であって、前記発光層の一方の表面に形成す
る電極のパターンを分割して配備した複数のハードマス
クを用いて、前記発光層の一方の表面に、順次電極材料
を蒸着することを特徴としている。

【０００９】請求項１記載の発明では、複数のハードマ
スクで電極パターンを分割したことにより、１つのハー
ドマスクに形成される電極形成用の開口部は相対面積が
小さくなり、ハードマスクのマスク強度を向上すること
ができる。このため、ハードマスクの撓みを抑制でき、
これにより形成される電極のパターン精度を向上するこ
とができる。また、パターンを分割することにより、形
成パターンの微細化を図ることが可能となる。さらに、
電極と共に形成される引き出し配線の加工精度も高くな
るため、発光層を挟んで反対側に形成された電極の引き
出し配線との重なりを抑制することができ、意図しない
不要な発光を抑えることができる。

【００１０】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、前記発光層は有機エレ
クトロルミネッセンス材料でなることを特徴とする。

【００１１】請求項３記載の発明は、請求項１又は請求
項２に記載の電界発光素子の製造方法であって、前記発
光層の一方の表面に形成する電極は、カソード電極であ
ることを特徴としている。

【００１２】請求項３記載の発明では、カソード電極を
複数のハードマスクを用いて形成することにより、フォ
トリソグラフィー技術を用いずに精度の高いパターン形
成を行うことが可能となる。

【００１３】請求項４記載の発明は、請求項１〜請求項
３のいずれかに記載の電界発光素子の製造方法であっ
て、前記発光層の他方の表面に形成する電極は、透明な
導電材料でなると共に、フォトリソグラフィー技術及び
エッチング技術にてパターン形成することを特徴とす
る。

【００１４】

【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。（実施形態１）図１〜図４は、本発明に係る電界発光素
子の製造方法の実施形態１を示す斜視図である。なお、
本実施形態は３桁の数字が表示できるセグメント部分を
備える電界発光素子に本発明を適用した例である。

【００１５】本実施形態においては、図１〜図４に示す
ように、第１ハードマスク１１、第２ハードマスク１
２、第３ハードマスク１３、第４ハードマスク１４を用
意する。第１ハードマスク１１、第２ハードマスク１
２、第３ハードマスク１３には、それぞれ各桁の数字が
表示できる第１セグメント開口部１１Ａ、第２セグメン
ト開口部１２Ａ、第３セグメント開口部１３Ａが形成さ
れている。また、第４ハードマスク１４には、各桁の数
字を表示するセグメント部分の構成電極に接続される配
線を形成させるための、引き出し配線開口部１４Ａが形
成されている。

【００１６】次に、これらハードマスクを用いて電界発
光素子を製造する方法を説明する。まず、蒸着装置のチ
ャンバ内に被蒸着基板として予めアノード電極２１、有
機ＥＬ層２２が堆積された透明基板２０を配置し、蒸着
源と透明基板２０上の有機ＥＬ層２２の被蒸着面との間
に第１ハードマスク１１を有機ＥＬ層２２に近接して配
置する。その後、低仕事関数の金属を真空中で蒸着し
て、有機ＥＬ層２２の被蒸着面に、図１に示すような第
１ハードマスク１１の第１セグメント開口部１１Ａと同
形状の第１セグメント電極１６をＭｇ又はＭｇ合金等の
低仕事関数の材料で形成する。なお、アノード電極２１
は、例えばＩＴＯ膜を成膜した後、フォトリソグラフィ
ー技術を用いて予めパターニングされている。

【００１７】その後、第１ハードマスク１１に代えて第
２ハードマスク１２を有機ＥＬ層２２と対向するように
配置して、同様の蒸着を行って図２に示すような第２セ
グメント電極１７をＭｇ又はＭｇ合金等の低仕事関数の
材料で形成する。次に、第２ハードマスク１２に代えて
第３ハードマスク１３を有機ＥＬ層２２と対向するよう
に配置して、同様の蒸着を行って図３に示すような第３
セグメント電極１８をＭｇ又はＭｇ合金等の低仕事関数
の材料で形成する。このようにして、３桁の数字を表示
するための電極部分のパターンが形成できる。

【００１８】次に、図４に示すように、第４ハードマス
ク１４を有機ＥＬ層２２に対向するように配置して、蒸
着を行うことにより、引き出し配線（セグメントどうし
を接続する接続配線を含む）１９が形成される。これに
より、同図に示すように、有機ＥＬ層２２の被蒸着面に
は、第１、第２、第３セグメント電極１６、１７、１８
及びこれらの電極に接続された引き出し配線１９が形成
されて、カソード側の電極が構成できる。なお引き出し
配線１９は、低抵抗であればＭｇ又はＭｇ合金等の低仕
事関数の材料でもよく、Ａｌ等の高仕事関数の材料であ
ってもよい。そして、第１、第２、第３セグメント電極
１６、１７、１８、引き出し配線１９上及びＥＬ層上に
は、水及び酸素透過性の低い封止膜を形成する。

【００１９】本実施形態では、カソード電極としての第
１、第２、第３セグメント電極１６、１７、１８及び引
き出し配線１９の形成を４つのハードマスクを用いて形
成することにしたため、パターンが分散されてそれぞれ
のハードマスクにおける開口部の面積は僅かとなり、マ
スク強度の低下を抑制することができる。このため、蒸
着の際に、マスクステージの上にハードマスクが載置さ
れても、マスクの撓み量を抑制することができ、加工精
度の向上を図ることができる。上記実施形態では、透明
基板２０上に形成された有機ＥＬ層２２上に第１、第
２、第３セグメント電極１６、１７、１８及び引き出し
配線１９を形成したが、絶縁基板上に上記のように第
１、第２、第３セグメント電極１６、１７、１８及び引
き出し配線１９を形成し、この絶縁基板とアノード電極
２１、有機ＥＬ層２２が形成された透明基板２０とを適
宜貼り合わせて製造してもよい。

【００２０】（実施形態２）図５及び図６は、本発明に
係る電界発光素子の製造方法の実施形態２で用いた複数
のハードマスクの構成を示している。図５（ａ）は第１
ハードマスク２３を示している。この第１ハードマスク
２３には、１桁目と２桁目のセグメントの一部のパター
ンとこれらを接続する配線部のパターンとが開口する第
１開口部２３Ａが形成されている。図５（ｂ）は第２ハ
ードマスク２４を示しいる。この第２ハードマスク２４
には、３桁目のセグメントの一部のパターンとこれに接
続される引き出し配線のパターンと開口する第２開口部
２４Ａが形成されている。図５（ｃ）は第３ハードマス
ク２５を示している。この第３ハードマスク２５には、
１桁目と２桁目のセグメントの一部のパターンとこれら
を接続する配線部のパターンとが開口する第３開口部２
５Ａが形成されている。図６（ａ）は、第４ハードマス
ク２６を示している。この第４ハードマスク２６には、
３桁目のセグメントの一部のパターンとこれに接続され
る引き出し配線のパターンとが開口する第４開口部２６
Ａが形成されている。そして、図６（ｂ）は第５ハード
マスク２７を示している。この第５ハードマスク２７に
は、各々のセグメントの一部のパターンと、これらを接
続する配線部のパターンと、引き出し配線のパターンと
が開口する第５開口部２７Ａがている。これら第１〜第
５ハードマスク２３、２４、２５、２６、２７にそれぞ
れ形成された開口部を合成することにより、カソード電
極のパターン全体を形成することが可能となる。

【００２１】なお、本実施形態における他の製造工程
は、上記した実施形態１と同様である。本実施形態にお
いても、各ハードマスクにパターンが分散されてそれぞ
れのハードマスクにおける開口部の面積は僅かとなり、
また、図１３に示すような継ぎ目部分５Ｂが存在しない
ためマスク強度の低下を抑制することができる。このた
め、蒸着の際に、ハードマスクをマスクステージの上に
載置してもマスクの撓み量が小さいため、電極パターン
の加工精度の向上を図ることができる。上記実施形態で
は、透明基板２０上に形成された有機ＥＬ層２２上に第
１、第２、第３セグメント電極１６、１７、１８及び引
き出し配線１９を形成したが、絶縁基板上に上記のよう
に第１、第２、第３セグメント電極１６、１７、１８及
び引き出し配線１９を形成し、この絶縁基板とアノード
電極２１、有機ＥＬ層２２が形成された透明基板２０と
を適宜貼り合わせて製造してもよい。

【００２２】（実施形態３）図７は、本発明に係る電界
発光素子の製造方法の実施形態３を示している。まず、
本実施形態では、上記した実施形態１と同様に透明基板
２０のアノード電極２１を形成した面の上に、有機ＥＬ
層２２を蒸着やスピンコーティングなど方法で成膜し、
この有機ＥＬ層２２の上に第１ハードマスク１１、第２
ハードマスク１２、及び第３ハードマスク１３を用いて
第１セグメント電極１６、第２セグメント電極１７及び
第３セグメント電極１８を形成する。

【００２３】また、絶縁基板１５上に、上記した実施形
態１の第４ハードマスク１４を用いて引き出し配線１９
を形成する。さらに、有機ＥＬ層２２の上に形成した各
セグメント電極の部分に対応するように引き出し配線１
９の位置を合わせて、導電性を有する接続部材２８〜２
８を形成後、透明基板２０と絶縁基板１５とを適宜位置
調整を行い張り合わせる。このとき、図示しないシール
材で基板１５、２０を接合してもよい。図８はセグメン
ト電極１６（１７、１８）の部分と引き出し電極１９の
部分とが接続部材２８を介して接続された状態示す要部
断面図である。同図からも明らかなように、引き出し配
線１９は有機ＥＬ層２２に直接接触することがないた
め、引き出し配線１９とアノード電極２１との重なり部
分での不要な点灯の発生を防止することができる。

【００２４】本実施形態では、点灯部となるセグメント
電極（カソード電極）部分と、引き出し配線部分とを接
続部材２８を介して隔てた構成としたことにより、引き
出し配線の設計自由度が増す。即ち、導通されいない他
のセグメント電極の部分と引き出し配線とが重なるよう
なパターンとしても、両者の間には空間が存在するため
短絡を起こすことはなく意図しない点灯が発生すること
もない。

【００２５】（実施形態４）図９は、本発明に係る電界
発光素子の製造方法の実施形態４を示している。まず、
本実施形態では、上記した実施形態１と同様に透明基板
２０のアノード電極２１を形成した面の上に、有機ＥＬ
層２２を蒸着やスピンコーティングなど方法で成膜し、
この有機ＥＬ層２２の上に第１ハードマスク１１、第２
ハードマスク１２、及び第３ハードマスク１３を用いて
第１セグメント電極１６、第２セグメント電極１７及び
第３セグメント電極１８を形成する。

【００２６】また、絶縁基板１５には、上記した実施形
態１の第４ハードマスク１４を用いて引き出し配線１９
を形成する。さらに、有機ＥＬ層２２の上に形成した各
セグメント電極の部分に対応するように引き出し配線１
９の位置を合わせて、導電性を有する接続部材２８〜２
８を形成する。そして、本実施形態では、第１〜第３セ
グメント電極１６〜１８と、引き出し配線１９とを隔て
るための絶縁膜２９が形成される。この絶縁膜２９には
接続部材２８でセグメント電極部分と引き出し配線部分
とを導通させるためのスルーホール２９Ａ〜２９Ａが形
成され、これらスルーホール２９Ａ〜２９Ａから接続
部材２８〜２８が露出している。その後、絶縁膜２９上
に実施形態１又は実施形態２のように第１セグメント電
極１６、第２セグメント電極１７及び第３セグメント電
極１８を形成する。上記実施形態では、接続部材２８〜
２８を形成後に絶縁膜２９を形成したが、絶縁膜２９を
形成後に、スルーホール２９Ａ〜２９Ａに接続部材２８
〜２８を充填してもよい。

【００２７】（実施形態５）図１０及び図１１は、本発
明に係る電界発光素子の製造方法の実施形態５を示して
いる。まず、本実施形態では、上記した実施形態１と同
様に透明基板２０のアノード電極２１を形成した面の上
に、有機ＥＬ層２２を蒸着やスピンコーティングなど方
法で成膜する。

【００２８】次に、絶縁基板１５の上に、上記した実施
形態１の第４ハードマスク１４を用いて引き出し配線１
９を形成する。その後、引き出し配線１９を形成した透
明基板２０の上に第１絶縁層３０を形成する。その後、
第１絶縁層３０の所定位置にスルーホール３０Ａを開口
し、スルーホール３０Ａ内に接続部材２８を充填する。
次いで、第１実施形態又は第２実施形態のように第１セ
グメント電極１６、第２セグメント電極１７及び第３セ
グメント電極１８を形成する。そして、第１セグメント
開口部３１Ａ、第２セグメント開口部３１Ｂ、第３セグ
メント開口部３１Ｃを有する第２絶縁層３１を堆積させ
る。基板１５及び基板２０を貼り合わせ、第１セグメン
ト開口部３１Ａ、第２セグメント開口部３１Ｂ、第３セ
グメント開口部３１Ｃから露出した第１セグメント電極
１６、第２セグメント電極１７及び第３セグメント電極
１８が、有機ＥＬ層２２に密着するように貼り合わせ
る。図１１は、この電界発光素子の要部断面図である。
このため、発光領域が第２絶縁層３１の開口部３１Ａ、
３１Ｂ、３１Ｃに制限することができる。上記実施形態
では、第１セグメント電極１６、第２セグメント電極１
７及び第３セグメント電極１８を形成後に第２絶縁層３
１を設けたが、スルーホール３０Ａ内に接続部材２８が
充填された第１絶縁層３０上に第２絶縁層を設けた後、
フォトリソグラフィー技術及びエッチング技術を用いて
第２絶縁層３１に、第１セグメント開口部３１Ａ、第２
セグメント開口部３１Ｂ、第３セグメント開口部３１Ｃ
をパターニングする。そして、第２絶縁層３１の上に全
面にカソード電極材料膜を成膜した後、エッチバックを
行って、各セグメント開口部内部のみにカソード電極材
料膜（第１セグメント電極１６、第２セグメント電極１
７、第３セグメント電極１８）が残留するように形成す
る。次に、このように形成した透明基板２０側のカソー
ド電極材料膜と有機ＥＬ層２２とが接合するように貼り
合わせることにより、電界発光素子を形成してもよい。

【００２９】したがって、第１セグメント開口部３１
Ａ、第２セグメント開口部３１Ｂ、第３セグメント開口
部３１Ｃを第２絶縁層３１に対して、フォトリソグラフ
ィー技術及びエッチング技術を用いて形成したため、有
機ＥＬ層２２に接合する第１セグメント電極１６、第２
セグメント電極１７、第３セグメント電極１８を精度よ
く形成することが可能になる。本実施形態では、ハード
マスクを用いて形成するのが引き出し配線１９だけであ
るため、ハードマスクに形成する開口部の形状が簡素化
できると共に、ハードマスクに対して開口部の面積が小
さくできるため、マスク強度の低下を抑制することがで
きる。このため、引き出し配線１９の蒸着の際に、ハー
ドマスクをマスクステージの上に載置してもマスクの撓
み量が小さく配線パターンの加工精度の向上を図ること
ができる。なお、本実施形態では、引き出し配線１９を
透明基板２０に対して第４ハードマスク１４を用いて蒸
着により形成したが、透明基板２０にＩＴＯ膜を成膜し
た後、フォトリソグラフィー技術及びエッチング技術を
用いてパターニングする方法を用いることもできる。

【００３０】以上、実施形態１〜５について説明した
が、本発明はこれら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、上記
した各実施形態では、セグメント電極の形成に本発明を
適用したが、ドット表示を行う電界発光素子の製造に本
発明を適用することも可能である。また、上記した実施
形態では、発光層に有機ＥＬ材料を用いたが、無機ＥＬ
材料を用いた場合でも本発明を適用できることは言うま
でもない。

【００３１】

【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、ハードマスクの強度を高めることができ、
ハードマスクを用いて形成する電極の加工精度を向上す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る電界発光素子の製造方法の実施形
態１の製造工程を示す斜視図。

【図２】実施形態１の製造工程を示す斜視図。

【図３】実施形態１の製造工程を示す斜視図。

【図４】実施形態１の製造工程を示す斜視図。

【図５】（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のハードマスクを示す斜視図。

【図６】（ａ）及び（ｂ）は、実施形態２のハードマス
クを示す斜視図。

【図７】本発明に係る電界発光素子の製造方法の実施形
態３を示す斜視図。

【図８】実施形態３の電界発光素子の要部断面図。

【図９】本発明に係る電界発光素子の製造方法の実施形
態４を示す斜視図。

【図１０】本発明に係る電界発光素子の製造方法の実施
形態５を示す斜視図。

【図１１】実施形態５の電界発光素子の要部断面図。

【図１２】従来の電界発光素子を示す分解斜視図。

【図１３】従来のハードマスクを用いた蒸着工程を示す
斜視図。

【図１４】従来のハードマスクの撓み状態を示す断面説
明図。

【符号の説明】

１１第１ハードマスク１１Ａ第１セグメント開口部１２第２ハードマスク１２Ａ第２セグメント開口部１３第３ハードマスク１３Ａ第３セグメント開口部１４第４ハードマスク１４Ａ第３セグメント開口部１５絶縁基板１６第１セグメント電極１７第２セグメント電極１８第３セグメント電極１９引き出し電極２０透明基板２１アノード電極２２有機ＥＬ層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】エレクトロルミネッセンス材料を含む発
光層を電極で挟んでなる電界発光素子の製造方法であっ
て、前記発光層の一方の表面に形成する電極のパターンを分
割して配備した複数のハードマスクを用いて、前記発光
層の一方の表面に、順次電極材料を蒸着することを特徴
とする電界発光素子の製造方法。
【請求項２】前記発光層は有機エレクトロルミネッセ
ンス材料でな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】前記発光層の一方の表面に形成する電極
は、カソード電極であることを特徴とする請求項１又は
請求項２に記載の電界発光素子の製造方法。
【請求項４】前記発光層の他方の表面に形成する電極
は、透明な導電材料でなると共に、フォトリソグラフィ
ー技術及びエッチング技術にてパターン形成することを
特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の電界
発光素子の製造方法。