JP2001052863A - 有機ｅｌ素子の製造方法及び有機ｅｌ素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 薄型かつ軽量化が可能な構成で、ダークスポ
ットの発生を防止し得る有機ＥＬ素子を提供すること。 【解決手段】 有機ＥＬ素子の有機発光層４上に形成さ
れた金属電極層５上に、低融点の金属を蒸着する。その
蒸着された金属を溶融させて、金属電極層５のピンホー
ルを埋めるように当該金属電極層５を覆うシールド金属
層６を形成する。

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、一対の電極間で
有機発光層を挟込んで電圧を印加することにより、その
有機発光層を発光させるようにした有機ＥＬ素子の製造
方法及び有機ＥＬ素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の有機ＥＬ素子として、図４に示
す構成のものが挙げられる。

【０００３】この有機ＥＬ素子は、透明基板１０１上に
陽極及び引出し電極としての透明電極層１０２が形成さ
れ、その透明電極層１０２上に有機発光層１０４が形成
され、その有機発光層１０４上に陰極としての電極層１
０５が形成されてなる。そして、上記透明電極層１０２
と電極層１０５間に電圧を印加して各電極層１０２，１
０５から正孔及び電子を有機発光層１０４に注入して再
結合させることにより当該有機発光層１０４が発光する
ようになっている。

【０００４】このような有機ＥＬ素子は、薄型かつ軽量
で、しかも、自発光によりコントラストの高い発光表示
が可能であるという利点がある。

【０００５】ところで、このような有機ＥＬ素子が、そ
の電極層１０５を露出させたままの状態で空気中に放置
されると、空気中の水（水蒸気）、酸素により斑点状の
ダークスポット（非発光部）が発生、拡大してしまう。

【０００６】これは、蒸着法等により形成された電極層
１０５には、ピンホール等の欠陥があるので、そこから
水、酸素等が電極層１０５内に侵入して、有機発光層１
０４と電極層１０５間の剥離や、有機発光層１０４の変
質等が生じてしまうからであると考えられる。

【０００７】そこで、有機ＥＬ素子を封止する構成が必
要となり、例えば、図４に示すものでは、金属或はガラ
ス製の封止部材１０６を、基板１０１に接着剤１０７を
介して接着し、その封止部材１０６内に電極層１０５を
封入した構成としている。

【０００８】この種の有機ＥＬ素子の封止構造を開示し
た文献として、例えば、特開平１１−１２１１７０号公
報が挙げられる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ような有機ＥＬ素子では、基板１０１上に金属製やガラ
ス製の封止部材１０６を接着した構成となっているた
め、全体的な厚みが増し、また、重量も増大してしま
う。

【００１０】これでは、薄型かつ軽量という有機ＥＬ素
子の本質的な特徴を損ってしまうことになる。

【００１１】そこで、この発明は上述したような問題を
解決すべくなされたもので、必要に応じて薄型かつ軽量
化が可能な構成で、ダークスポットの発生を防止し得る
有機ＥＬ素子の製造方法及び有機ＥＬ素子を提供するこ
とを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、この発明の請求項１記載の有機ＥＬ素子の製造方法
は、基板と、前記基板上に形成された第１の電極層と、
前記第１の電極層上に形成された有機発光層と、前記有
機発光層上に形成された第２の電極層とを備えた有機Ｅ
Ｌ素子の製造方法であって、前記第２の電極層上であっ
て少なくとも前記有機発光層の発光領域を覆う部分に金
属層を形成する成膜工程と、前記金属層を、その融点以
上に加熱した後冷却してシールド金属層を形成する工程
と、を含むものである。

【００１３】なお、請求項２記載のように、前記成膜工
程で、蒸着法により前記金属層を形成するとよい。

【００１４】また、かかる有機ＥＬ素子の製造方法は、
請求項３記載のように、前記第２の電極層が、蒸着法に
より形成されたものに適用するのが好適である。

【００１５】さらに、請求項４記載のように、前記シー
ルド金属層の金属材料として、前記有機発光層を構成す
る材料のガラス転移温度又は融点よりも低い融点のもの
を用いるとよい。

【００１６】また、請求項５記載のように、前記シール
ド金属層上を、保護部材で覆うようにするとよい。

【００１７】さらに、上記課題を解決するため、この発
明の請求項６記載の記載の有機ＥＬ素子は、上述のいず
れかの方法により製造したものである。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、この発明にかかる一実施形
態の有機ＥＬ（Electro Luminescence）素子について説
明する。

【００１９】この有機ＥＬ素子は、図１に示すように、
薄いガラス基板や透明樹脂基板等からなる透明基板１
と、その透明基板１上に表示領域にあわせてパターン形
成されたＩＴＯ（インジュウム−チン−オキサイド）膜
等の透明性を有する材料からなる陽極及びその引出し電
極としての透明電極層（第１の電極層）２と、さらにそ
の上に形成された所定の有機材料からなる有機発光層４
と、さらにその上に面状に形成された陰極としての金属
電極層（第２の電極層）５と、その金属電極層５上に形
成されたシールド金属層６とを備える。

【００２０】上記有機発光層４は、少なくとも有機発光
材料により形成された層を含む単層或は複数層構造を有
し、上記透明電極層２と金属電極層５間に電圧を印加し
て各電極層２，５から正孔及び電子を有機発光層４に注
入して再結合させることにより当該有機発光層４が発光
するようになっている。そして、この光が透明電極層２
及び透明基板１を透過して外部（図１の下方）に出射
し、もって外部から視認可能となるように構成される。
なお、有機発光層４が複数層構造である場合、その一部
の層が無機材料により形成されたものであってもよく、
例えば、後述する実施例１では電子注入層をフッ化リチ
ウムにより構成している。

【００２１】なお、透明電極層２と有機発光層４間の所
定領域に絶縁層３が形成されており、発光を望まない領
域における有機発光層４の発光の防止が図られている。

【００２２】また、シールド金属層６は、金属電極層５
上に形成された金属層を一端溶融させたものであり、例
えば、次の方法によって製造される。

【００２３】まず、金属電極層５上に所定の金属材料に
より金属層を形成する。ここでの成膜方法としては、蒸
着法等が挙げられる。

【００２４】次に、前記金属層をその金属材料の融点以
上で加熱する。すると、溶融した金属が金属電極層５の
ピンホール等の欠陥部分に流れ込む。

【００２５】その後、金属層が自然冷却又は強制冷却さ
れると、一端溶融した金属層が金属電極層５の欠陥部分
を埋めた状態で固化し、これにより有機発光層４及び金
属電極層５をコーティングするシールド金属層６が形成
される。

【００２６】以上のように構成された有機ＥＬ素子及び
その製造方法によると、金属電極層５のピンホール等の
欠陥を埋めるようにして有機発光層４及び金属電極層５
がシールド金属層６によりコーティングされるため、金
属電極層５への水や酸素等の侵入が防止される。従っ
て、図４に示す従来例のように金属或はガラス製の封止
部材１０６が不要となり、必要に応じて薄型かつ軽量化
が可能な構成で、ダークスポットの発生を防止できる。

【００２７】特に、金属電極層５は、蒸着法により形成
されるのが一般的であり、そのように蒸着法により形成
した場合には金属電極層５にピンホール等の欠陥が生じ
易くなるので、金属電極層５を蒸着法により形成した有
機ＥＬ素子に好適である。

【００２８】なお、有機発光層４の発光領域におけるダ
ークスポットが防止できれば十分なので、シールド金属
層６は、少なくとも有機発光層４の発光領域に形成され
ていればよく、必ずしも金属電極層５全体領域に形成さ
れている必要はない。

【００２９】ところで、上記金属層を加熱するに際し
て、有機発光層４を構成する有機材料の融点又はガラス
転移温度以上の温度に加熱すると、その有機発光層４を
構成する各層の結晶構造が変化したり、また、それらの
層構造が破壊されてしまい、有機ＥＬ素子の機能を損う
ことになる。

【００３０】これを防止するためには、シールド金属層
６の金属材料として、有機発光層４を構成する各材料の
ガラス転移温度又は融点よりも低い融点のものを用いる
必要がある。

【００３１】このような低融点の金属としては、インジ
ュウムやガリウム、鉛、或は、インジュウムとガリウム
の合金やアルミニウムとガリウムの合金等の低融点の合
金を用いることができる。

【００３２】また、製造後の有機ＥＬ素子の高温耐久性
を確保するためには、有機発光層４を構成する各材料の
ガラス転移温度又は融点よりも低い融点であって、その
範囲内で可能な限り高い融点の金属材料を用いることが
望ましい。

【００３３】さらに、上記シールド金属層６を物理的ダ
メージから保護するため、図２に示すように、シールド
金属層６上を、保護部材７で覆うようにしてもよい。こ
の保護部材７としては、シールド金属層６に樹脂等のフ
ィルム、金属缶やガラス等の保護部材を貼付けたもの
や、シールド金属層６を樹脂やパラフィン等の保護層で
覆ったものを用いることができる。

【００３４】＜実施例＞実施例として、実際に以下の実
施例１，実施例２の有機ＥＬ素子を製造し、そのダーク
スポット発生の防止効果を確かめた。

【００３５】実施例１の有機ＥＬ素子は、次の方法によ
り製造した。

【００３６】まず、70mm×30mmのサイズの透明基板１上
に周知のフォトリソグラフィーによるエッチング等によ
り、所定配線パターンの透明電極層（ＩＴＯ）２及び所
定絶縁パターンの絶縁層３を形成した。

【００３７】そして、これを界面活性剤，イソプロパノ
ール煮沸洗浄した後、ホール注入層、ホール輸送層、電
子輸送性発光層及び電子注入層からなる４層型の有機発
光層４を形成した。

【００３８】即ち、陽極となる透明電極層２上に、銅フ
タロシアニンによる厚さ400オングストロームのホール
注入層を形成し、その上に、ＮＰＴＡ（トリフェニルア
ミン誘導体；下記化学式参照）による厚さ400オングス
トロームのホール輸送層を形成し、その上にジメチルキ
ナクリドンを0.4％添加したアルミキノリン錯体(Alq3)
による厚さ600オングストロームの電子輸送性発光層を
形成し、さらにその上に、フッ化リチウムによる厚さ10
オングストロームの電子注入層を形成した。

【００３９】

【化１】

【００４０】このように形成された有機発光層４の上
に、陰極として、アルミニウムによる厚さ1000オングス
トロームの金属電極層５を形成した。

【００４１】なお、上記ホール注入層、ホール輸送層、
電子輸送性発光層及び電子注入層と金属電極層５は、そ
れぞれ抵抗加熱による真空蒸着法で成膜した。

【００４２】その後、金属電極層５上であって有機発光
層４の発光領域を覆う部分に、インジュウムとガリウム
の合金を蒸着し、厚さ5000オングストロームの金属層を
形成した。

【００４３】ここで、インジュウムとガリウムの合金と
して、上記有機発光層４を構成する各有機材料のガラス
転移温度又は融点を考慮して、次の原子比率のものを用
いた。

【００４４】即ち、銅フタロシニアンのガラス転移温度
が２００度以上で、ＮＰＴＡのガラス転移温度が１４８
度で、アルミキノリン錯体のガラス転移温度が１７０度
であるので（無機材料であるフッ化リチウムについて
は、その融点は十分高い）、シールド金属層６を構成す
る金属材料としては融点が１４８度未満であることが必
要となる。そして、インジュウムとガリウムの合金にお
いて、その原子比率と融点との関係は、図３で示される
ようになる。ゆえに、融点が１４８度未満となる範囲で
あって、なるべく融点が高くなるような原子比率とし
て、インジュウムとガリウムとの原子比率が９：１とな
るもの（融点は約１３０度）を選択した。

【００４５】このように金属層を形成した後、１４０度
の高温雰囲気下で３分間加熱し、その後冷却して、シー
ルド金属層６を形成した。

【００４６】このように製造された有機ＥＬ素子を大気
中に１週間放置したが、ダークスポットの拡大は認めら
れなかった。

【００４７】実施例２では、上記実施例２の同様の方法
で製造した有機ＥＬ素子のシールド金属層６上に、さら
に紫外線硬化性のエポキシ樹脂（スリーボンド社製３０
２５Ｇ）を塗布し、それに高圧水銀ランプにより紫外光
を照射(4000mj/cm²）して当該塗布されたエポキシ樹脂
の硬化を行い、シールド金属層６上に保護層７を形成し
た。

【００４８】このように製造された有機ＥＬ素子を大気
中に１週間放置したが、ダークスポットの拡大は認めら
れなかった。

【００４９】また、当該保護層７の表面を指で擦って
も、有機ＥＬ素子へのダメージは認められなかった。

【００５０】なお、比較例として、シールド金属層６を
形成しない以外は、上記実施例１と同様の方法により製
造した有機ＥＬ素子について、ダークスポットの広がり
を実験した。

【００５１】この場合、有機ＥＬ素子を大気中に１週間
放置しておくと、ダークスポットが発光面の80％に拡が
った。

【００５２】この比較例と比較しても、上記実施例１，
実施例２の有機ＥＬ素子では、ダークスポット発生防止
効果に優れていることがわかる。

【００５３】

【発明の効果】以上のように、この発明の請求項１〜３
記載の有機ＥＬ素子の製造方法によると、第２の電極層
上であって少なくとも有機発光層の発光領域を覆う部分
に金属層を形成する成膜工程と、当該金属層を、その融
点以上に加熱した後冷却してシールド金属層を形成する
工程と、を含んでいるため、第２の電極層のピンホール
等の欠陥を埋めるようにして有機発光層及び第２の電極
層がシールド金属層によりコーティングされる。従っ
て、従来のような金属或はガラス製の封止部材が不要と
なり、必要に応じて薄型かつ軽量化が可能な構成で、ダ
ークスポットの発生を防止できる。

【００５４】さらに、請求項４記載のように、前記シー
ルド金属層の金属材料として、前記有機発光層を構成す
る材料のガラス転移温度又は融点よりも低い融点のもの
を用いると、有機発光層の破壊を防止できる。

【００５５】また、請求項５記載のように、シールド金
属層上を、保護部材で覆うと、シールド金属層等を物理
的ダメージから保護することができる。

【００５６】また、この発明の請求項６記載の有機ＥＬ
素子によると、第２の電極層上であって少なくとも前記
有機発光層の発光領域を覆う部分に、第２の電極層上に
形成された金属層が溶融されることにより形成されたシ
ールド金属層を備えることとなるため、第２の電極層の
ピンホール等の欠陥を埋めるようにして有機発光層及び
第２の電極層がシールド金属層によりコーティングされ
る。従って、従来のような金属或はガラス製の封止部材
が不要となり、必要に応じて薄型かつ軽量化が可能な構
成で、ダークスポットの発生を防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明にかかる一実施形態の有機ＥＬ素子を
示す断面図である。

【図２】同上の有機ＥＬ素子の変形例を示す断面図であ
る。

【図３】インジュウム−ガリウム合金の原子比率と融点
との関係を示す図である。

【図４】従来の有機ＥＬ素子を示す断面図である。

【符号の説明】

１ 透明基板 ２ 透明電極層 ４ 有機発光層 ５ 金属電極層 ６ シールド金属層 ７ 保護部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小野 純一 愛知県名古屋市南区菊住１丁目７番10号 株式会社ハーネス総合技術研究所内 (72)発明者 上村 卓 大阪市此花区島屋１丁目１番３号 住友電 気工業株式会社内 Ｆターム(参考） 3K007 AB00 AB17 BB00 CA01 CA05 CB01 DA00 DB03 EB00 FA01

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板と、前記基板上に形成された第１の
   電極層と、前記第１の電極層上に形成された有機発光層
   と、前記有機発光層上に形成された第２の電極層とを備
   えた有機ＥＬ素子の製造方法であって、 前記第２の電極層上であって少なくとも前記有機発光層
   の発光領域を覆う部分に金属層を形成する成膜工程と、 前記金属層を、その融点以上に加熱した後冷却してシー
   ルド金属層を形成する工程と、 を含む有機ＥＬ素子の製造方法。
2. 【請求項２】 前記成膜工程で、蒸着法により前記金属
   層を形成する請求項１記載の有機ＥＬ素子の製造方法。
3. 【請求項３】 前記第２の電極層が、蒸着法により形成
   された請求項１又は２記載の有機ＥＬ素子の製造方法。
4. 【請求項４】 前記シールド金属層の金属材料として、
   前記有機発光層を構成する材料のガラス転移温度又は融
   点よりも低い融点のものを用いる請求項１〜３のいずれ
   かに記載の有機ＥＬ素子の製造方法。
5. 【請求項５】 前記シールド金属層上を、保護部材で覆
   う請求項１〜４のいずれかに記載の有機ＥＬ素子の製造
   方法。
6. 【請求項６】 請求項１〜５のいずれかに記載の製造方
   法によって製造された有機ＥＬ素子。