JP4872155B2

JP4872155B2 - Manufacturing method of substrate with ITO pattern

Info

Publication number: JP4872155B2
Application number: JP2001008739A
Authority: JP
Inventors: 懿範銭
Original assignee: Toppan Inc
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 2001-01-17
Filing date: 2001-01-17
Publication date: 2012-02-08
Anticipated expiration: 2021-01-17
Also published as: JP2002216946A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は液晶表示素子等の各種表示装置に用いることのできるＩＴＯパターン付き基板、家庭用テレビ及び高度な情報処理端末表示装置としての発光型ディスプレイである有機エレクトロルミネッセンス表示素子用基板および有機エレクトロルミネッセンス表示素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
フラットパネルディスプレイの一つである有機エレクトロルミネッセンス表示素子（以下、エレクトロルミネッセンスをＥＬと称す）は、有機発光媒体を陽極と陰極で挟持した構造になっており、電流を流すとことで発光が起こる。発光媒体としては、通常、複数の有機媒体層を積層したものが用いられる。自己発光型であるため高輝度、高視野角でありかつ低電圧駆動という特徴を有している。
【０００３】
有機ＥＬ表示素子としては、複数の透明陽極ラインと複数の陰極ラインを交差させたマトリクス構造が用いられる。基板上に透明陽極ラインを形成し、発光媒体を挟んで透明陽極ラインと交差するように少なくとも陰極ラインを形成する。
【０００４】
一般に、透明陽極に用いられるのはＩＴＯ導電膜である。スパッタリング法で作製したＩＴＯ膜が二種類ある。一種類は基板を加熱しながら成膜することによって作製される（成膜と同時に膜が結晶化する）。もう一種類は基板をＩＴＯ膜の結晶化温度以下に維持しながらアモルファスのＩＴＯ膜を形成し、その後パターニングを行ってから、加熱処理をすることによってＩＴＯパターンを形成すると同時に比抵抗を低下させる。
【０００５】
通常の場合には基板を加熱しながら成膜したＩＴＯ膜を使用する。しかしこのＩＴＯ膜の表面に結晶模様が出て、凸凹であり、また、エッチングする時にラインのエッジ部分にギザギザになる特徴がある。このようなＩＴＯパターン（ＩＴＯラインともいう）の表面に有機発光媒体を形成すると均一の発光膜を得ることができなくなる。また、ＩＴＯラインに電圧をかけると、表面の先端部に電界が集中し、素子を破壊し易くするため、素子の寿命が短くなる。これらの問題を解決するために、以下の方法が用いられている。まず、研磨でＩＴＯライン表面の凸凹を消す。それから、有機或いは無機膜でＩＴＯラインのエッジを覆う。しかし、研磨でＩＴＯライン表面を平坦化する方法と有機或いは無機膜でＩＴＯラインのエッジを覆う方法を取るときに、工程数が増え、有効発光面積が減り、またトータルの歩留まりを低くし、高コストに繋がってしまう問題がある。
【０００６】
基板をＩＴＯ膜の結晶化温度以下に維持しながら成膜したアモルファスＩＴＯ膜を使用すると、ＩＴＯ膜の表面に結晶模様がなく、平坦になり、またエッチングする時にラインのエッジ部分に平坦なテーパになって、後で加熱処理しても変化がない特徴がある。しかし、完全なアモルファスＩＴＯ膜を作製することが困難で、作製したアモルファスＩＴＯ膜は中に微結晶構造が混在した膜となる。このような微結晶がＩＴＯパターンを形成するエッチングの際に残渣として基板上に残ってしまう。この問題を解決するために、オーバーエッチング法が取られている。つまりエッチング時間を、残渣を殆ど無視できる程度まで延長する。しかし、オーバーエッチングするとサードエッチングも進み、ＩＴＯラインを必要以上に細くしてしまう問題がある。なお、エッチングの際の液温はパターニング速度の点から、例えば６０℃以上に加熱されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように、基板を加熱しながら成膜したＩＴＯ膜を使用すると、ＩＴＯライン表面を平坦化し、ギザギザのエッジを覆うには、工程数が増え、有効発光面積が減り、またトータルの歩留まりを低くし、高コストに繋がってしまう問題があった。また、基板をＩＴＯ膜の結晶化温度以下に維持しながら成膜したアモルファスＩＴＯ膜を使用すると、膜中に混在した微結晶がエッチングする時に残渣として基板上に残ってしまう問題があった。
【０００８】
本発明はこれらの問題点を解決するためになされたものであり、研磨工程を無くし、短絡防止絶縁層を必要とせず、また残渣のないＩＴＯパターン付き基板、有機ＥＬ表示素子用基板及び有機ＥＬ表示素子を提供するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明において上記課題を解決するために、請求項１としては、基板上に設けられたＩＴＯパターンのエッジ部がテーパ状になっており、かつ、基板上の前記パターンが設けられていない部位には実質上微結晶の残渣が存在しないことを特徴とするＩＴＯパターン付き基板である。
請求項２としては、ＩｎとＳｎの酸化物をターゲットとして用い、基板温度をＩＴＯ膜の結晶化温度以下に維持しながら、基板上にスパッタリング法でＩＴＯ膜を作製し、液温が３５℃以下のエッチング液を用いたＩＴＯ膜のエッチングによりＩＴＯパターンを形成した後、加熱処理を施したことを特徴とする請求項１記載のＩＴＯパターン付き基板である。
請求項３としては、前記ＩＴＯパターンが複数のラインからなるパターンであることを特徴とする請求項１〜２に記載のＩＴＯパターン付き基板である。
請求項４としては、請求項１〜３に記載のＩＴＯパターン付き基板上に、ＩＴＯパターンと交差する方向に延びる複数の隔壁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表示素子用基板である。
請求項５としては、前記隔壁は上部にひさし、下部にすそを有し、かつ、ひさしよりすその方が長いことを特徴とする請求項４に記載の有機エレクトロルミネッセンス表示素子用基板である。
請求項６としては、請求項４〜５に記載の有機エレクトロルミネッセンス表示素子用基板上に発光用媒体と陰極ラインを設けたことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス表示素子である。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図１〜図４を使い製造工程に従って詳細に説明する。
【００１１】
本発明のＩＴＯ付き基板及び有機ＥＬ表示素子用基板における基板１としては、石英、ガラス、プラスチック等の透光性絶縁基板が使用できる。
【００１２】
次に、Ｉｎ₂Ｏ₃にＳｎＯ₂を１０ｗｔ％添加した焼結体ターゲットを用い、基板をＩＴＯ膜の結晶化温度以下に維持しながら、Ａｒガスを導入して、ＤＣ或いはＲＦマグネトロンスパッタリング法でアモルファスＩＴＯ膜を基板上に形成する。
【００１３】
作製したアモルファスＩＴＯ膜の構造を調べ、膜が完全なアモルファス膜ではなく、結晶ピーク１が観察されることから微結晶が含まれていることがわかる（図１参照）。
【００１４】
次に、フォトリソグラフィなどでアモルファスＩＴＯ膜をパターニングする。加熱した弱酸からなるエッチング液を用いてパターニングした後、ＳＥＭで観察を行なうと、基板上の前記パターンが設けられていない部位から微結晶の残渣が観察された。しかし、３５℃以下のエッチング液を用いてパターニングした後、ＳＥＭで観察を行なうと、基板上の前記パターンが設けられていない部位には実質上微結晶が観察されず、テーパ状の形成されていることがわかる。なお、本明細書で実質上微結晶の残渣が存在しないとは、ＩＴＯ付き基板を有機エレクトロルミネッセンス表示素子等の製造に用いるとき、特性に影響を与えない程度まで微結晶の残渣が減少していることをいう。
【００１５】
次に、パターニングされたアモルファスＩＴＯパターンを真空中及び大気中において熱処理を行い、ＩＴＯ膜の比抵抗を低下させる。その時ＩＴＯラインの表面２とエッジ部分３に変化が見られなかった（図２参照）。
【００１６】
次に、ガラス基板４上の陽極となるＩＴＯパターン５（複数のライン状）と交差するように複数の陰極ライン分離用の隔壁６を形成し、本発明の有機ＥＬ表示素子用基板を形成する（図３参照）。前記隔壁はドライプロセスでの有機発光媒体、陰極の分離を行なうものであり、その形状は、上部にひさし、下部にすそを有し、かつ、ひさしよりすその方が長いものであることが好ましい。なお、そのような隔壁の形成は、特開２０００−２１５７９に記載されているように、ＵＶ吸収材等を分散させた感光性樹脂にライン状のパターンを有するフォトマスクを介して両側からＵＶ光を露光し、現像することにより行なうことができる。
【００１７】
その後、有機発光媒体７及び陰極８を蒸着し、最後に、封止層９を形成することによって、本発明の有機ＥＬ表示素子を作製する（図４参照）。
【００１８】
【実施例】
＜実施例１＞
Ｉｎ₂Ｏ₃にＳｎＯ₂を１０ｗｔ％添加した焼結体ターゲットを用い、基板を室温以下に維持しながら、Ａｒガスを導入して、ＲＦマグネトロンスパッタリング法でアモルファスＩＴＯ膜を基板上に形成した。
【００１９】
スパッタリング装置の到達真空度は１０^-4Ｐａ以下で、スパッタリング圧力を０．３１Ｐａに設定した。ターゲットと基板を対向して配置し、その間の距離は１７５ｍｍであった。
【００２０】
その後、Ｘ線回折パターン図に結晶ピークが見られることから、微結晶がアモルファスＩＴＯ膜に混在していることが確認された（図１参照）。
【００２１】
次に、弱酸からなるエッチング液を２３℃に維持しながら、アモルファスＩＴＯ膜をパターニングした。ＳＥＭで基板の状況を調べることによって、テーパー状のエッジが形成される（オーバーエッチングがない）と同時に残渣は観察されなかった。
【００２２】
その後、ＩＴＯ膜の比抵抗を低下させるために、大気中で３００℃１ｈ時間の加熱処理を行い、ＩＴＯパターン（複数のライン状）付き基板を形成した。また、加熱を行ってもＩＴＯラインの表面とエッジ部分に変化が見られず、残渣も確認されなかった（図２参照）。
【００２３】
＜実施例２＞
実施例１で作製した微結晶の混在したアモルファスＩＴＯ膜に対して、エッチング液を３５℃に維持しながら、パターニングを行った。ＳＥＭで基板の状況を調べても、エッジ部分に変化は見られなかった。
【００２４】
＜実施例３＞
実施例１及び２で作製した陽極となるＩＴＯパターン（複数のライン状）付き基板に、ＵＶ吸収材等を分散させた感光性樹脂を塗布し、ＩＴＯパターンと直角に交差するライン状のパターンを有するフォトマスクを介して両側からＵＶ光を露光し、現像することにより、陽極ＩＴＯパターンと交差する複数の陰極ライン分離用の隔壁を形成し、本発明の有機ＥＬ表示素子用基板を形成した（図３参照）。
【００２５】
その後、有機発光媒体及び陰極を蒸着し、最後に、封止を行うことによって、本発明の有機ＥＬ表示素子を作製した（図４参照）。前記有機ＥＬ表示素子は、良好な特性を有していた。
【００２６】
＜比較例＞
実施例１で作製した微結晶の混在したアモルファスＩＴＯ膜に対して、エッチング液を４５℃に維持しながら、パターニングを行った。ＳＥＭで基板の状況を調べることによって、オーバーエッチングはないが、残渣が観察された。
【００２７】
【発明の効果】
本発明によれば、微結晶を混在しているアモルファスＩＴＯ膜をパターニングしても、平坦な表面とエッジを有し、基板上に残渣がないＩＴＯパターン付き基板を提供することができる。このような基板上に隔壁を形成すれば、有機ＥＬ表示素子用基板を作製でき、さらに発光媒体・陰極・封止層を形成すれば、耐電圧の高い、寿命の長い有機ＥＬ表示素子を作製することができる。
【００２８】
【図面の簡単な説明】
【図１】微結晶が混在しているアモルファスＩＴＯ膜のＸ線回折パターン図である。
【図２】室温でパターニングされたアモルファスＩＴＯラインの表面とエッジ部分のＳＥＭ写真である。
【図３】本発明の有機ＥＬ表示素子用基板の断面図である。
【図４】本発明の有機ＥＬ表示素子の断面図である。
【符号の説明】
１結晶ピーク
２ＩＴＯラインの表面
３ＩＴＯラインのエッジ部分
４ガラス基板
５ＩＴＯパターン
６隔壁
７有機発光媒体
８陰極
９封止層[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a substrate with an ITO pattern that can be used in various display devices such as liquid crystal display elements, a substrate for organic electroluminescence display elements that is a light-emitting display as a home television, and an advanced information processing terminal display device, and organic electroluminescence. The present invention relates to a display element.
[0002]
[Prior art]
An organic electroluminescence display element (hereinafter referred to as electroluminescence), which is one of flat panel displays, has a structure in which an organic light emitting medium is sandwiched between an anode and a cathode, and light emission occurs when an electric current is passed. . As the luminescent medium, usually, a laminate of a plurality of organic medium layers is used. Since it is a self-luminous type, it has characteristics of high brightness, high viewing angle, and low voltage driving.
[0003]
As the organic EL display element, a matrix structure in which a plurality of transparent anode lines and a plurality of cathode lines intersect is used. A transparent anode line is formed on the substrate, and at least a cathode line is formed so as to intersect the transparent anode line with the light emitting medium interposed therebetween.
[0004]
In general, an ITO conductive film is used for the transparent anode. There are two types of ITO films prepared by sputtering. One type is produced by forming a film while heating the substrate (the film crystallizes simultaneously with the film formation). The other type is that an amorphous ITO film is formed while maintaining the substrate below the crystallization temperature of the ITO film, followed by patterning, and then heat treatment to form the ITO pattern and simultaneously reduce the specific resistance.
[0005]
In normal cases, an ITO film formed while heating the substrate is used. However, a crystal pattern appears on the surface of the ITO film, the surface is uneven, and there is a feature that the edge of the line becomes jagged when etched. If an organic light emitting medium is formed on the surface of such an ITO pattern (also referred to as an ITO line), a uniform light emitting film cannot be obtained. Further, when a voltage is applied to the ITO line, the electric field concentrates on the front end portion of the surface, and the element is easily destroyed, so that the life of the element is shortened. In order to solve these problems, the following method is used. First, the unevenness of the ITO line surface is removed by polishing. Then, the edge of the ITO line is covered with an organic or inorganic film. However, when the method of flattening the ITO line surface by polishing and the method of covering the edge of the ITO line with an organic or inorganic film, the number of processes increases, the effective light emitting area decreases, the total yield decreases, and the high yield There is a problem that leads to cost.
[0006]
If an amorphous ITO film formed while maintaining the substrate below the crystallization temperature of the ITO film is used, the surface of the ITO film will be flat without a crystal pattern, and the edge of the line will have a flat taper when etching. Thus, there is a feature that there is no change even if the heat treatment is performed later. However, it is difficult to produce a complete amorphous ITO film, and the produced amorphous ITO film is a film in which a microcrystalline structure is mixed. Such microcrystals remain on the substrate as a residue during etching to form the ITO pattern. In order to solve this problem, an over-etching method is taken. That is, the etching time is extended to such an extent that residues can be almost ignored. However, when over-etching is performed, the third etching also proceeds, and there is a problem that the ITO line is made thinner than necessary. In addition, the liquid temperature at the time of etching is heated to, for example, 60 ° C. or more from the viewpoint of patterning speed.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, when an ITO film formed while heating the substrate is used, the number of processes increases, the effective light emitting area decreases, and the total yield increases to flatten the ITO line surface and cover the jagged edges. There was a problem that it was lowered, leading to high costs. Further, when an amorphous ITO film formed while maintaining the substrate below the crystallization temperature of the ITO film is used, there is a problem that microcrystals mixed in the film remain as residues on the substrate.
[0008]
The present invention has been made to solve these problems, eliminates a polishing step, does not require a short-circuit prevention insulating layer, and has a residue-free ITO patterned substrate, organic EL display element substrate, and organic EL. A display element is provided.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problem in the present invention, as claimed in claim 1, the edge portion of the ITO pattern provided on the substrate is tapered, and the portion on the substrate where the pattern is not provided. Is a substrate with an ITO pattern characterized by substantially no microcrystalline residue present.
In claim 2, using an oxide of In and Sn as a target, while maintaining the substrate temperature below the crystallization temperature of the ITO film, an ITO film is formed on the substrate by sputtering, and the liquid temperature is 35 ° C. or less. 2. The substrate with an ITO pattern according to claim 1, wherein the ITO pattern is formed by etching the ITO film using the etching solution and then heat-treated.
According to a third aspect of the present invention, in the substrate with an ITO pattern according to the first or second aspect, the ITO pattern is a pattern composed of a plurality of lines.
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided an organic electroluminescence display element substrate comprising a plurality of partition walls extending in a direction intersecting with the ITO pattern on the ITO patterned substrate according to the first to third aspects.
According to a fifth aspect of the present invention, in the organic electroluminescence display element substrate according to the fourth aspect of the present invention, the partition wall has an eaves at the upper part, a bottom at the bottom, and is longer than the eaves.
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided an organic electroluminescence display element comprising a light emitting medium and a cathode line provided on the organic electroluminescence display element substrate according to any one of the fourth to fifth aspects.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail according to the manufacturing process with reference to FIGS.
[0011]
As the substrate 1 in the substrate with ITO and the substrate for organic EL display element of the present invention, a light-transmitting insulating substrate such as quartz, glass, plastic or the like can be used.
[0012]
Next, using a sintered compact target in which SnO ₂ is added to In ₂ O ₃ at 10 wt%, Ar gas is introduced while maintaining the substrate below the crystallization temperature of the ITO film, and DC or RF magnetron sputtering is used. An amorphous ITO film is formed on the substrate.
[0013]
The structure of the produced amorphous ITO film is examined, and it can be seen that the film is not a complete amorphous film but a crystal peak 1 is observed, so that microcrystals are included (see FIG. 1).
[0014]
Next, the amorphous ITO film is patterned by photolithography or the like. When patterning was performed using a heated etchant composed of a weak acid, and observation was performed with an SEM, microcrystalline residues were observed from a portion of the substrate where the pattern was not provided. However, when patterning is performed using an etching solution of 35 ° C. or lower and then observed with an SEM, microcrystals are not substantially observed in a portion of the substrate where the pattern is not provided, and a tapered shape is formed. I understand that. In the present specification, the fact that there is substantially no microcrystalline residue means that when the substrate with ITO is used for manufacturing an organic electroluminescence display element or the like, the microcrystalline residue is reduced to an extent that does not affect the characteristics. It means being.
[0015]
Next, the patterned amorphous ITO pattern is heat-treated in a vacuum and in the air to reduce the specific resistance of the ITO film. At that time, no change was observed on the surface 2 and the edge portion 3 of the ITO line (see FIG. 2).
[0016]
Next, a plurality of cathode line separation partitions 6 are formed so as to intersect with the ITO pattern 5 (a plurality of lines) serving as an anode on the glass substrate 4 to form the organic EL display element substrate of the present invention. (See FIG. 3). The partition wall separates the organic light-emitting medium and the cathode in a dry process, and the shape of the partition wall is preferably elongate at the top, has a skirt at the bottom, and is longer than the eaves. Such a partition is formed by UV light from both sides through a photomask having a line pattern in a photosensitive resin in which a UV absorber or the like is dispersed, as described in JP-A-2000-21579. Can be carried out by exposing and developing.
[0017]
Then, the organic luminescent medium 7 and the cathode 8 are vapor-deposited, and finally the sealing layer 9 is formed to produce the organic EL display element of the present invention (see FIG. 4).
[0018]
【Example】
<Example 1>
An amorphous ITO film was formed on the substrate by an RF magnetron sputtering method using an sintered body target obtained by adding 10 wt% of SnO ₂ to In ₂ O ₃ and introducing Ar gas while maintaining the substrate at room temperature or lower.
[0019]
The ultimate vacuum of the sputtering apparatus was 10 ⁻⁴ Pa or less, and the sputtering pressure was set to 0.31 Pa. The target and the substrate were placed facing each other, and the distance between them was 175 mm.
[0020]
Thereafter, since a crystal peak was seen in the X-ray diffraction pattern diagram, it was confirmed that microcrystals were mixed in the amorphous ITO film (see FIG. 1).
[0021]
Next, the amorphous ITO film was patterned while maintaining an etching solution composed of a weak acid at 23 ° C. By examining the state of the substrate with SEM, a tapered edge was formed (no over-etching) and no residue was observed.
[0022]
Then, in order to reduce the specific resistance of the ITO film, a heat treatment was performed in the atmosphere at 300 ° C. for 1 h to form a substrate with an ITO pattern (a plurality of lines). Moreover, even if it heated, the change was not seen by the surface and edge part of the ITO line, and the residue was not confirmed (refer FIG. 2).
[0023]
<Example 2>
The amorphous ITO film mixed with microcrystals produced in Example 1 was patterned while maintaining the etching solution at 35 ° C. Even when the state of the substrate was examined by SEM, no change was observed in the edge portion.
[0024]
<Example 3>
A photosensitive resin in which a UV absorber or the like is dispersed is applied to a substrate with an ITO pattern (a plurality of lines) to be an anode prepared in Examples 1 and 2, and a line pattern intersecting at a right angle with the ITO pattern is formed. By exposing and developing UV light from both sides through a photomask having, a plurality of partition walls for separating cathode lines intersecting the anode ITO pattern were formed, and the organic EL display element substrate of the present invention was formed ( (See FIG. 3).
[0025]
Then, the organic luminescent medium and the cathode were vapor-deposited, and finally the organic EL display element of this invention was produced by sealing (refer FIG. 4). The organic EL display element had good characteristics.
[0026]
<Comparative example>
The amorphous ITO film mixed with microcrystals produced in Example 1 was patterned while maintaining the etching solution at 45 ° C. By examining the state of the substrate with SEM, there was no overetching, but residues were observed.
[0027]
【Effect of the invention】
According to the present invention, even if an amorphous ITO film mixed with microcrystals is patterned, a substrate with an ITO pattern having a flat surface and an edge and having no residue on the substrate can be provided. If a partition is formed on such a substrate, a substrate for an organic EL display element can be manufactured. If a light emitting medium, a cathode, and a sealing layer are further formed, an organic EL display element having a high withstand voltage and a long lifetime is manufactured. can do.
[0028]
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an X-ray diffraction pattern diagram of an amorphous ITO film in which microcrystals are mixed.
FIG. 2 is an SEM photograph of the surface and edge portion of an amorphous ITO line patterned at room temperature.
FIG. 3 is a cross-sectional view of an organic EL display element substrate of the present invention.
FIG. 4 is a cross-sectional view of an organic EL display element of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Crystal peak 2 ITO line surface 3 ITO line edge part 4 Glass substrate 5 ITO pattern 6 Partition 7 Organic luminescent medium 8 Cathode 9 Sealing layer

Claims

An ITO pattern characterized in that an edge portion of the ITO pattern provided on the substrate is tapered, and a portion of the substrate on which the pattern is not provided has substantially no microcrystalline residue. A method of manufacturing a substrate with a cover ,
Using an oxide of In and Sn as a target, an ITO film was formed on the substrate by sputtering while maintaining the substrate temperature below the crystallization temperature of the ITO film, and an etching solution having a liquid temperature of 35 ° C. or lower was used. A method for producing a substrate with an ITO pattern , wherein an ITO pattern is formed by etching an ITO film, and then heat treatment is performed .

2. The method for manufacturing a substrate with an ITO pattern according to claim 1, wherein the ITO pattern is formed into a pattern composed of a plurality of lines.