JP2011071024A - 有機ｅｌ素子およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 補助電極が形成されてもショート不良を起こすことがない有機ＥＬ素子を提供する。
【解決手段】 表面に溝２ａが形成された基板と、溝２ａ内に設けられた補助電極３と、基板２および補助電極３の表面に形成された第１の電極５と、補助電極５の上に形成された絶縁被膜６と、絶縁被膜６および第１の電極５の上に形成された有機層７と、有機層７の上に形成された第２の電極８と、を具備する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、一般照明に用いられる有機ＥＬ素子およびその製造方法に関する。

従来より、一般照明として、有機ＥＬ（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ、ＯＬＥＤ）素子が注目されている。当該有機ＥＬ素子に透明電極として用いられているＩＴＯ膜は、導体である金属膜よりも抵抗値が高いため、有機ＥＬ素子とした際に輝度ムラが生じることがある。そこで、上記不具合を解消するため、透明電極の抵抗値を下げる方法が用いられている。特開２００１−７６６７６公報（以下、特許文献１）には、表面に形成された溝に補助電極を埋め込んだ基板を用いることで、透明電極の抵抗値を下げ、補助電極および基板の表面に第１の電極、有機層および第２の電極が積層形成された有機ＥＬ素子が記載されている。

特開２００１−７６６７６号公報

上記従来の有機ＥＬ素子を図８ないし図９に示す。有機ＥＬ素子１００は、ガラスからなる基板１０１および基板１０１の表面に形成された溝１０１ａに設けられ、銀で構成される補助電極１０２を有する。溝１０１ａが形成された基板１０１に補助電極１０２を形成する際、補助電極１０２に陥没（ディッシング）１０２ａが発生する。この陥没１０２ａは、補助電極１０２が形成された基板１０１表面を機械研磨することで発生する。基板１０１表面を機械研磨すると、基板１０１および補助電極１０２の硬度が異なることと、機械研磨で用いるパッドにたわみが発生してしまうため、基板１０１よりも硬度が低い補助電極１０２の方が先に研磨されてしまい、溝１０１ａの底面１０１ｂに向かって形成された陥没１０２ａが発生する。また、基板１０１表面を機械研磨する際に用いる研磨材が補助電極１０２を押し出してしまうという、いわゆるえぐり出し効果によって、補助電極１０２の表面に陥没１０２ａが発生する。

この陥没１０２ａ上に第１の電極１０３、有機層１０４および第２の電極１０５を形成すると、陥没１０２ａの上に形成された第１の電極１０３、有機層１０４および第２の電極１０５にも陥没１０２ａの形状がそのまま継承される。第１の電極１０３および第２の電極１０５が陥没することで、平坦な表面に形成された第１の電極１０３および陥没１０２ａの上に形成された第２の電極１０５の距離Ｄ２が、陥没１０２ａの上に形成されていない箇所の第１の電極１０３および第２の電極１０５の距離Ｄ１よりも近接することとなり、ショート不良が起こりやすいという新たな課題が発生することが判明した。

本発明の目的は、補助電極が形成されてもショート不良を起こすことがない有機ＥＬ素子を提供することにある。また、本発明によれば、補助電極が形成されてもショート不良を起こすことがない有機ＥＬ素子の製造方法を提供することにある。

本発明に係る有機ＥＬ素子は、表面に溝が形成された基板と、前記溝内に設けられた補助電極と、前記基板および前記補助電極の表面に形成された第１の電極と、前記補助電極の上に形成された絶縁被膜と、前記絶縁被膜および前記第１の電極の上に形成された有機層と、前記有機層の上に形成された第２の電極と、を具備することを特徴とする。

また、本発明に係る有機ＥＬ素子の製造方法は、基板の表面に溝を形成する溝形成工程と、前記基板の前記溝に、前記溝内に補助電極を設ける補助電極形成工程と、前記基板の表面および前記補助電極を研磨する研磨工程と、前記基板および前記補助電極の表面に第１の電極を形成する第１の電極形成工程と、前記補助電極の上に絶縁被膜を形成する絶縁被膜形成工程と、前記絶縁被膜および前記第１の電極の上に有機層を形成する有機層形成工程と、前記有機層の上に第２の電極を形成する第２の電極形成工程と、を具備することを特徴とする。

本発明によれば、補助電極が形成されてもショート不良を起こすことがない有機ＥＬ素子を提供することができる。また、本発明によれば、補助電極が形成されてもショート不良を起こすことがない有機ＥＬ素子の製造方法を提供することができる。

本発明の第１の実施の形態を示す有機ＥＬ素子の斜視図。 図１の一点鎖線Ｘ−Ｘ’に沿った断面図。 図１の上面図。 図１の有機ＥＬ素子１の製造方法説明図。図４（ａ）（ｂ）はレジスト塗布工程、同図（ｃ）は露光工程、同図（ｄ）はエッチング工程、同図（ｅ）はレジスト除去工程、同図（ｆ）（g）は補助電極形成工程、同図（h）は第１の電極形成工程。 図１の有機ＥＬ素子１の製造方法説明図。図５（ａ）は絶縁被膜形成工程、同図（ｂ）は絶縁被膜露光工程、同図（ｃ）は絶縁被膜除去工程、同図（ｄ）は有機層形成工程、同図（ｅ）は第２の電極形成工程。 本発明の第２の実施の形態に係る有機ＥＬ素子１の製造方法説明図。 本発明の他の実施の形態を示す図。 従来技術を示す図。 図８の破線部拡大図。

以下、本発明の実施の形態を説明する。

（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態を図１ないし図５を参照して説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態に係る有機ＥＬ素子１を示す斜視図である。

有機ＥＬ素子１は、例えば無アルカリガラスのような透光性を有するガラスからなる基板２および基板２の表面に形成された有機ＥＬ素子部分４を主要部として有する。

基板２は、例えば略平板であり、その表面には、図２および図３に示すように、略格子状に形成された溝２ａが形成されている。溝２ａには補助電極３が形成されている。

補助電極３は、後述する第１の電極５の抵抗値を下げる。補助電極３は、導電性の物質であり、例えば銀である。補助電極３は、略格子状に形成された溝２ａに合わせて、例えばスパッタリング法により形成される。また、補助電極３の溝２ａの底面２ｂに対向して、凹部３ａが生じる。

有機ＥＬ素子部分４は、図１に示すように、例えば薄い略立方体形状であり、複数の部材を積層形成することで得られる。有機ＥＬ素子部分４は、有機層７に対して、第１の電極５から正孔を、第２の電極８から電子を有機層７に供給することで、有機層７内で正孔と電子とが再結合する際に生じるエネルギーから有機層７を発光させる。

第１の電極５は、有機層７に正孔を供給する。第１の電極５は、透光性を有する導電体であり、例えばＩＴＯが用いられる。第１の電極５は、例えばスパッタリング法により、図３に示すように、基板２の補助電極３が形成された側の表面に形成される。

絶縁被膜６は、図２および図３に示すように、補助電極３の上部の第１の電極５上に形成される。すなわち、絶縁被膜６は、図２に示すように、第１の電極５に形成された凹部３ａに沿って第１の電極５の略全面に格子状に形成される。絶縁被膜６は、例えばポリイミドなどの絶縁体により構成される。絶縁被膜６は、例えばフォトリソグラフィにより形成される。絶縁被膜６は、第１の電極５および後述する第２の電極８が近接しても、第１の電極５および第２の電極８の間のショートを抑制する。

なおここでいう「補助電極３の上部」とは、補助電極３の直上、すなわち溝の開口部のみに限定されず、開口縁Ｐから２０μｍ、望ましくは１０μｍまで溝２ａの両側の領域Ｄまで許容される。

有機層７は、第１の電極５および後述する第２の電極８より正孔や電子が供給され、発光する。有機層７は、例えばαＮＰＤやＡｌｑ３などで構成される。有機層７は、例えば真空蒸着法により、図３に示すように、絶縁被膜６の上および絶縁被膜６が形成されていない領域の第１の電極５の上に絶縁被膜６に形成された陥没に沿って、絶縁被膜６の側面も含めた全表面を覆うように形成される。

第２の電極８は、有機層７に電子を供給する。第２の電極８は、導電性の物質であればよく、例えばアルミニウムで構成される。第２の電極８は、例えば真空蒸着法により、図３に示すように、有機層７の上に形成される。

ここで、絶縁被膜６について、更に詳しく説明する。

絶縁被膜６は、図３に示すように、第１の電極５上に形成される。これは、絶縁被膜６が第２の電極８と接触すると、第１の電極５および第２の電極８が絶縁被膜６を介して電気的に接触していることと同様となり、絶縁被膜６を設けることによる第１の電極５および第２の電極８の絶縁の効果が低下するためである。（この文章の意味が理解できません。再検討してください。）また、絶縁被膜６に第１の電極５が接触して形成されることで、有機層７全体、すなわち、有機ＥＬ素子部分４全体に第２の電極８を形成することができる。第２の電極８が有機ＥＬ素子部分４全体に形成されることで、絶縁被膜６、６に囲まれた領域の有機層７にも第２の電極８が形成されるため、第１の電極５および第２の電極８に正孔や電子を供給したときにも、側面が絶縁被膜６、６で囲われた領域も発光することが可能である。（この部分も意味がわかりません。）
ここで、有機ＥＬ素子１の製造方法について、図４、図５を用いて更に詳しく説明する。なお、図４（ａ）〜同図（ｅ）は溝形成工程、図５（ａ）〜同図（ｃ）は絶縁被膜形成工程である。

レジスト塗布工程は、図４（ａ）に示す基板２の表面に、図４（ｂ）に示すように、レジスト９を印刷法により塗布する。次いで、露光工程では、図４（ｃ）に示すように、所望の位置に例えば紫外線を照射して露光箇所９´を形成し、エッチング工程では、図４（ｄ）に示すように、露光箇所９´および基板２が反応するフッ酸溶液に基板２のレジスト９が塗布された側のみを投入して、露光箇所９´および基板２を構成するガラスを溶解させ、所望の溝２ａを形成する。また、レジスト除去工程は、図４（ｅ）に示すように、所望の溝２ａおよびレジスト９が形成された基板２のレジスト９が塗布された側のみを、例えば剥離液に浸し、基板２表面のレジスト９を剥離することで、所望の溝２ａを有する基板２を得ることができる。

補助電極形成工程は、図４（ｆ）に示すように、基板２の溝２ａが形成された側の表面に銀を例えばスパッタリング法により形成する。次いで、研磨工程は、図４（ｇ）に示すように、基板２の溝２ａ以外の部分に形成された銀を例えば機械研磨法により除去することで、溝２ａに補助電極３が形成された基板２を得ることができる。なおこのとき、補助電極３の溝２ａの底面２ｂに対向する部分に凹部３ａが生じる。

第１の電極形成工程は、図４（ｈ）に示すように、溝２ａに補助電極３が形成された基板２の表面に第１の電極５をスパッタリング法により形成する。このとき、補助電極３の表面に形成された凹部３ａは、第１の電極５の表面にも陥没として形成される。

絶縁被膜形成工程は、図５（ａ）に示すように、第１の電極５の表面全体に、絶縁被膜樹脂６´を例えばスピンコートにより形成する。このとき、第１の電極５の表面に形成された陥没は、絶縁被膜６の表面にも形成される。次に、絶縁被膜露光工程は、図５（ｂ）に示すように、溝２ａの上部の位置に形成された絶縁被膜樹脂６´に例えば紫外線を照射する。次いで、絶縁被膜除去工程は、図５（ｃ）に示すように、絶縁被膜６が形成された基板２を、紫外線が照射されない部分の絶縁被膜６´を溶解する現像液に浸漬し、紫外線が照射された絶縁被膜６を残して除去する。これにより、第１の電極５の表面であって、溝２ａの上部の位置に絶縁被膜６が形成された基板２を得ることができる。

有機層形成工程は、図５（ｄ）に示すように、第１の電極５および絶縁被膜６の表面に有機層７を真空蒸着法により形成する。このとき、絶縁被膜６の表面に形成された陥没は、有機層７の表面にも形成される。また、有機層７は、絶縁被膜６の側面も含めた全表面を覆うように形成される。次いで、第２の電極形成工程は、図５（ｅ）に示すように、有機層７の上に第２の電極を真空蒸着法により形成する。第２の電極も絶縁被膜６の側面に形成された有機層７の表面も含めて形成する。これにより、第１の電極５の上に絶縁被膜６が形成された有機ＥＬ素子１を得ることができる。

以上のことから、本実施の形態によれば、第１の電極５の上に絶縁被膜６が形成されている。つまり、補助電極３に陥没が発生したとしても、第１の電極５および第２の電極８の距離は、第１の電極５および第２の電極８の間に絶縁被膜６があるために近接することがなくなる。このため、陥没が生じてもショートが起こりにくくなり、結果ショート不良が軽減できる。

また、本実施の形態では、フォトリソグラフィ法を用いて絶縁被膜６を形成しているため、絶縁被膜６の形状や寸法、絶縁被膜６を形成する位置を詳細に制御することができる。つまり、絶縁被膜６が必要以上に形成されることによって通電可能な面積が小さくなる現象を抑制することが可能であるため、絶縁被膜６が形成されることで生じる非発光部分の面積を最小限とすることができる。

また、本実施の形態では、絶縁被膜６の上に有機層７および第２の電極８が形成されている。絶縁被膜６の上に有機層７および第２の電極８が形成されることで、絶縁被膜６の上に有機層７および第２の電極８が形成されないときに比べて、絶縁被膜６を透過した光が第２の電極８で反射する確率が向上する。このため、有機ＥＬ素子１では光取り出し効率が向上することから、絶縁被膜６の上には有機層７および第２の電極８が形成される方がよい。

したがって、本実施の形態によれば、補助電極が形成されてもショート不良を起こすことがない有機ＥＬ素子を提供することができる。

（第２の実施の形態）
図６は、本発明の第２の実施の形態を示す図である。この第２の実施の形態の有機ＥＬ素子１の製造方法は、第１の実施の形態の有機ＥＬ素子１の製造方法において、絶縁被膜６の形成方法のみが異なり、他は同一であるため、同一部分には同一符号を付し、その詳細な説明を省略する。

絶縁被膜形成工程は、図６（ａ）に示すように、補助電極３が形成された近傍の第１の電極５の上に、例えば印刷法により絶縁被膜６を形成する。このとき、絶縁被膜６の表面を例えば機械研磨により平滑としてもよい。

以降は第１の実施の形態と同様に、有機層形成工程で、図６（ｂ）に示すように、有機層７を絶縁被膜６の上に形成し、次いで第２の電極形成工程で、図６（ｃ）に示すように、第２の電極８を有機層７の上に形成することで、第１の電極５の上に絶縁被膜６を形成した有機ＥＬ素子１を得ることができる。

したがって、本実施の形態でも、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。

また、本実施の形態では、絶縁被膜６を直接印刷法により第１の電極５の上に形成するため、第１の実施の形態のように絶縁被膜樹脂６´の塗布、露光、現像の３段階を経なくても絶縁被膜６を得ることができるため、工程数を削減することができる。

なお、本発明は上記構成に限定されるものではなく、例えば以下の通りにしてもよい。

補助電極３の材料は限定されない。要は、第１の電極５よりも抵抗値が低い材料であればよく、例えばアルミニウムや銅などの導電体で構成されてもよく、また合金であってもよい。

また、補助電極３の製造方法は限定されない。例えば溝２ａに銀ペーストを直接滴下して補助電極３を形成してもよい。

また、溝２ａおよび補助電極３の密着性を高めるため、溝２ａにＰｄなどの金属をスパッタ法で成膜してもよい。

また、第１の電極５の材料は限定されない。要は有機層７から発せされる光を透過すればよく、例えば酸化亜鉛やＩＺＯなどの透明な導電体で構成されてもよい。

また、第１の電極５を形成した後に、第１の電極５の平滑化のために研磨を行ってもよい。

また、絶縁被膜６の材料は限定されない。要は有機層７よりも抵抗値が高く、透光性を有していればよく、例えばノボラック樹脂で構成されてもよい。

また、有機層７の構成や材料は限定されない。例えば有機層７は正孔供給層、正孔輸送層、発光層、電子供給層、電子輸送層で構成されてもよい。

また、有機層７の上に、電子注入層として、リチウムを真空蒸着法にて積層してもよい。

また、第２の電極８の材料は限定されない。要は導電性の物質で有機層７から発せられる光を反射する物質であればよい。

また、有機ＥＬ素子部分４の側面も含めた全表面を覆うように、ガラスやステンレスで構成される封止缶を設けてもよい。有機ＥＬ素子部分４の側面も含めた全表面を覆う封止缶を設けるときには、有機ＥＬ素子部分４に水分が進入しないように例えば乾燥剤を封入してもよい。

また、絶縁被膜６の構造は限定されない。要は補助電極３の陥没によって第１の電極５および第２の電極８が近接しないようにすればよい。例えば図７に示すように絶縁被膜６が有機層７に埋設されて形成されてもよい。

１ 有機ＥＬ素子
２ 基板
３ 補助電極
４ 有機ＥＬ素子部分
５ 第１の電極
６ 絶縁被膜
７ 有機層
８ 第２の電極
９ レジスト

Claims (6)

1. 表面に溝が形成された基板と、
   前記溝内に設けられた補助電極と、
   前記基板および前記補助電極の表面に形成された第１の電極と、
   前記補助電極の上部に位置する前記第１の電極上に形成された絶縁被膜と、
   前記絶縁被膜および前記第１の電極の上に形成された有機層と、
   前記有機層の上に形成された第２の電極と、
   を具備することを特徴とする有機ＥＬ素子。
2. 前記絶縁被膜は、前記第１の電極に接触して形成されることを特徴とする請求項１記載の有機ＥＬ素子。
3. 基板の表面に溝を形成する溝形成工程と、
   前記基板の前記溝に、前記溝内に補助電極を設ける補助電極形成工程と、
   前記基板の表面および前記補助電極を研磨する研磨工程と、
   前記基板および前記補助電極の表面に第１の電極を形成する第１の電極形成工程と、
   前記補助電極の上部に位置する前記第１の電極上に絶縁被膜を形成する絶縁被膜形成工程と、
   前記絶縁被膜および前記第１の電極の上に有機層を形成する有機層形成工程と、
   前記有機層の上に第２の電極を形成する第２の電極形成工程と、
   を具備することを特徴とする有機ＥＬ素子の製造方法。
4. 前記絶縁被膜は、前記第１の電極に接触して形成されることを特徴とする請求項３記載の有機ＥＬ素子の製造方法。
5. 前記絶縁被膜形成工程は、前記第１の電極を含む前記第１の基板の全面に絶縁被膜を形成する絶縁被膜形成工程と、
   前記補助電極の上部に位置する前記絶縁被膜をフォトリソグラフィ法により除去する絶縁被膜除去工程と、を具備することを特徴とする請求項３または４記載の有機ＥＬ素子の製造方法。
6. 前記絶縁被膜形成工程は、前記第１の電極の上部に位置する前記第１の電極上に印刷法により前記絶縁被膜を形成する工程を具備することを特徴とする請求項３または４記載の有機ＥＬ素子の製造方法。

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