JP2013026027A - 有機ｅｌデバイスおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】メッキ面積の増大を回避しつつ、外部電極周辺でのイオンマイグレーションを生じにくくする。
【解決手段】本願発明の有機ＥＬデバイスは、基材と、前記基材上に形成され透明導電膜からなる下部電極と、前記下部電極に電気的に接続し金属からなる補助電極と、前記下部電極の前記基材側とは反対側に形成された発光層と、前記発光層の前記下部電極側とは反対側に形成された上部電極と、前記発光層を気密に封止する保護部とを備え、前記下部電極と前記上部電極との各々は前記保護部から露出して形成された外部電極に電気的に接続しており、前記下部電極の一部は前記保護部から露出して外部電極を構成しており、前記外部電極上には表面にメッキ部を有する外部電極パッドが設けられたことを特徴とする。
本願発明の有機ＥＬデバイスは、メッキ面積の増大を回避しつつ、外部電極周辺でのイオンマイグレーションを生じにくくすることができる。
【選択図】図１

Description

本願発明は、有機ＥＬデバイスおよびその製造方法に関するものである。

従来から、透明な基板上に設けた有機エレクトロルミネッセンス素子（以下、有機ＥＬ素子と略称する）を利用した有機ＥＬデバイスが各所で研究開発されている。

有機ＥＬ素子としては、例えば、透光性基板（透明基板）の一表面側に、陽極となる透明電極、発光層（有機発光層）、陰極となる電極の積層構造を備えたものが知られている。この種の有機ＥＬ素子では、陽極と陰極との間に電圧を印加することによって発光層で発光した光が、透明電極および透光性基板を通して取り出される。

このような有機ＥＬ素子を用いた有機ＥＬデバイスとして、例えば特開２００２−３７３７７７号公報（特許文献１）がある。

この有機ＥＬデバイスは有機ＥＬ素子を設けたプラスチック基材を接着層によりガラス上に固定し、外部電極と有機ＥＬ素子の陽極、陰極とを熱硬化性導電ペーストである銀ペーストからなる接続部を介して電気的に接続している。

有機ＥＬ素子のプラスチック基材側に透明陽極層であるＩＴＯ膜を設け、これを陽極として使用することで、ガラス側から光を取り出すことができる。

特開２００２−３７３７７７号公報

ところで、上記従来の有機ＥＬ素子を用いた有機ＥＬデバイスにおける外部電極は金属材料からなるが、この際、通常は、アルミニウム、銅、銀などが用いられる。この中で、アルミニウムは酸化されにくく、水滴の存在下においても、イオンマイグレーションが発生し難いといった外部電極として、優れた性質を持つため一般的によく用いられている。一方で、アルミニウムは比較的導電性が低いため、本来であれば導電性の高い銀や、銅を主成分とした金属を用いて外部電極を形成することが好ましい。しかしながら銀や、銅はイオンマイグレーションを生じ易い金属元素（銀、銅、錫、鉛等）の中でも、特にイオンマイグレーションが生じ易いという問題があった。

このイオンマイグレーションは、金属に絶縁材が接している場合に、水分の付加等によって絶縁材を介してイオン化した金属が移動し、更に進行すると金属が連なった導電経路が形成される現象である。

イオンマイグレーションを防止する方法として、例えば、金などの安定な金属でメッキ処理を施すことが考えられるが、メッキ面積が増大すると材料コストが上昇する。

本願発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、メッキ面積の増大を回避しつつ、外部電極周辺でのイオンマイグレーションを生じにくい有機ＥＬデバイスおよびその製造方法を提供することにある。

本願発明の有機ＥＬデバイスは、基材と、前記基材上に形成され透明導電膜からなる下部電極と、前記下部電極に電気的に接続し金属からなる補助電極と、前記下部電極の前記基材側とは反対側に形成された発光層と、前記発光層の前記下部電極側とは反対側に形成された上部電極と、前記発光層を気密に封止する保護部とを備え、前記下部電極と前記上部電極との各々は前記保護部から露出して形成された外部電極に電気的に接続しており、前記下部電極の一部は前記保護部から露出して外部電極を構成しており、前記外部電極上には表面にメッキ部を有する外部電極パッドが設けられたことを特徴とする。

またこの有機ＥＬデバイスにおいては、前記外部電極パッドは前記補助電極と同じ金属からなるパッド基材部上にメッキ部を有することが好ましい。

またこの有機ＥＬデバイスにおいては、前記外部電極パッドは前記保護部から離間して設けられたことが好ましい。

さらに本願発明の有機ＥＬデバイスの製造方法は、前記発光層を前記保護部で気密に封止する封止工程の後、前記メッキ部を設けるメッキ工程を有することを特徴とする。

またこの有機ＥＬデバイスの製造方法においては、前記メッキ工程は無電解メッキによって行われることが好ましい。

またこの有機ＥＬデバイスの製造方法においては、前記メッキ工程は電解メッキによって行われることも好ましい。

またこの有機ＥＬデバイスの製造方法においては、前記基材を複数個連結したベース基板上に連結導電部を設けることで各前記基材同士を電気的に接続する導電部作成工程の後、前記封止工程を行い、前記メッキ工程を行い、前記基材の連結を分断することで前記ベース基板から前記基材を切り出す工程を有することが好ましい。

本願発明の有機ＥＬデバイスは、メッキ面積の増大を回避しつつ、外部電極周辺でのイオンマイグレーションを生じにくくすることができる。

また、本願発明の有機ＥＬデバイスの製造方法は、上記有機ＥＬデバイスを安価かつ容易に製造することができる。

本願発明の実施形態１である有機ＥＬデバイスの分解斜視図である。 本願発明の実施形態１である有機ＥＬデバイスの模式図である。 本願発明の実施形態１である有機ＥＬデバイスの製造方法の模式図である。 本願発明の実施形態２である有機ＥＬデバイスの模式図である。 本願発明の実施形態２である有機ＥＬデバイスの製造方法の一例の模式図である。 本願発明の実施形態２である有機ＥＬデバイスの製造方法の他の例の模式図である。

以下、図面を参照しながら本願発明の実施形態について説明する。
（実施形態１）
図１、２は実施形態１にかかる有機ＥＬデバイスを示している。

本実施形態の有機ＥＬデバイスにおいては、基材１と、基材１上に形成され透明導電膜からなる下部電極２と、下部電極２に電気的に接続し金属からなる補助電極３と、下部電極２の基材１側とは反対側に形成された発光層４と、発光層４の下部電極２側とは反対側に形成された上部電極５と、発光層４を気密に封止する保護部６とを備え、下部電極２と上部電極５との各々は保護部６から露出して形成された外部電極７に電気的に接続しており、外部電極７上には表面にメッキ部８ｂを有する外部電極パッド８が設けられている。

また、外部電極パッド８は補助電極３と同じ金属からなるパッド基材部８ａ上にメッキ部８ｂを有する。

以下、実施形態１のより具体的な説明を行う。

図１、２は本実施形態の有機ＥＬデバイスを示す。

基材１はガラス基板からなる。高屈折率ガラス基板に比べて安価なガラス基板である無アルカリガラス基板を用いているが、これに限らず、例えば、ソーダライムガラス基板を用いてもよい。一般的には可視光透過率の優れたＰＥＮフィルム等のプラスチック基板を用いてもよいが、プラスチック基板を用いる場合は、気密性に優れた材料を用いる必要がある。

基材１上には下部電極２、発光層４、上部電極５を順に堆積することで形成した有機ＥＬ素子部Ａが形成されている。

下部電極２は透明導電膜からなる。透明導電膜には有機材料、無機材料からなるものがあるが、一般的にはＩＴＯに代表されるような無機透明導電膜が用いられる。透明導電膜を用いることで基材１から光を取り出すことができる。

発光層４は下部電極２上に有機物を堆積することで設けられる。堆積方法に関しては、特に限定されない。スリットコーターなどの塗布法や、スクリーン印刷といった印刷法や、蒸着といった成膜方法で形成することが可能である。

上部電極５は発光層４の上にアルミニウムや銀などの導電率が高く、かつ反射率の高い金属を堆積することで一般に形成される。

なお、有機ＥＬ素子部Ａにおいては、平面視において下部電極２、発光層４、上部電極５の３つが重複する領域が発光面となる。

下部電極２上には平面視において発光層４の略全周を囲むように金属からなる補助電極3が設けられている。ＩＴＯ等の透明導電膜は金属に比べると導電率が低いため、これを補うべく下部補助電極３Ａが、上部電極５の電極取り出しを容易にするために上部補助電極３Ｂが設けられている。材料としては純銅や、銅合金などの銅を主成分とした金属膜や、純銀や、ＡＰＣ合金などの銀を主成分とした金属膜、あるいは銀ペーストが用いられる。ＩＴＯとの密着性を確保するためにＩＴＯと金属の界面にＭｏや、Ｔｉなどに代表される密着層を形成してもよい。

また、補助電極３は、通常、図１に示されるように下部電極２上に形成されるが、必ずしもこの構成に限定されず、例えば基材１上に補助電極３を形成した後に、補助電極３を覆うように下部電極２を形成する構造も考えられる。

有機ＥＬ素子部Ａと補助電極３とは保護部６によって気密に封止されている。保護部６はガラスなどの一般的に気密性に優れた部材を接着剤やガラスフリット、ロウ付け等で接着することで有機ＥＬ素子部Ａと補助電極３とを中空気密封止しているが、樹脂による充填封止を行ってもよい。

下部電極２と上部電極５とは、基材１上の保護部６から露出した位置に設けられた給電用の外部電極７と電気的に接続されている。ここで下部電極２と接続される下部外部電極７Ａは下部電極２と一体に形成することが製造容易となり好ましい。また、上部電極５と接続される上部外部電極７Ｂは下部外部電極７Ａと同じ材料で形成されることが好ましい。

外部電極７上には外部電極パッド８が形成されている。外部電極パッド８は金属からなるパッド基材部８ａ上にメッキ部８ｂが設けられることで形成される。パッド基材部８ａは導電性の高い金属で形成されていればよいが、特に本実施形態のように補助電極３と一体に形成されることで同じ金属から形成されていると製造容易となり好ましい。なお本実施形態では保護部６によって覆われている部分を補助電極３、保護部６から露出している部分をパッド基材部８ａとしている。

ここで注目すべきは、メッキ部８ｂは補助電極３上には設けられておらず、パッド基材部８ａにのみ設けられている点である。水分を含んだ外気にさらされることでイオンマイグレーションは誘発されるので、保護部６によって気密に封止された補助電極３はメッキ処理を行う実益が少ない。そこでイオンマイグレーションが生じやすい外部電極７周辺に形成される外部電極パッド８にのみメッキ部８ｂを設けることで、低コストで耐イオンマイグレーション性能は勿論、耐酸化性能にも優れた外部電極パッド８を作成することができる。

これによって例えば、導電性能の優れた金属材料である銀や銅を主成分とした金属をパッド基材部８ａに用いた場合であっても。接触信頼性を確保でき、また、有機ＥＬデバイス全体の長寿命化を図ることができる。

本実施形態の有機ＥＬデバイスによれば、外部電極パッド８の表面にメッキ部８ｂを設けたことで、接触信頼性を確保でき、また、有機ＥＬデバイス全体の長寿命化を図ることができる。また、パッド基材部８ａは補助電極３と同じ金属からなることで、製造容易とすることができる。

図３は本実施形態にかかる有機ＥＬデバイスの製造方法を示している。

本実施形態にかかる有機ＥＬデバイスの製造方法においては、発光層４を保護部６で気密に封止する封止工程の後、メッキ部８ｂを設けるメッキ工程を有する。

また、前記メッキ工程は無電解メッキによって行われる。

ここで注目すべきは、従来は保護部６を設ける前に、前記メッキ工程を行っていた点を保護部６形成後にメッキ工程を行うこととした点である。

従来は保護部６形成前にパッド基材部８ａをメッキ液Ｂに浸しメッキ部８ｂを形成していたため、パッド基材部８ａ上のみならず補助電極３上にも不要なメッキ部８ｂが形成されることがあり、材料コストが高くなるという問題があった。また、メッキ工程によって有機ＥＬ素子部Ａ周辺に異物が付着し、有機ＥＬデバイスにとって致命的なトラブルを招くこともあり、歩留率の悪化を招いていた。

そこで図３（ａ）のように、発光層４を保護部６で気密に封止する封止工程を先に行った後、パッド基材部８ａをメッキ液Ｂに浸しメッキ工程を行うことで図３（ｂ）のようにメッキ部８ｂを設けることができる。これにより、有機ＥＬ素子部Ａをメッキ液Ｂに触れさせることがなくなり、異物の付着を起こりにくくし、歩留率を改善することができる。さらにパッド基材部８ａ上のみにメッキ部８ｂを設けることが可能となり、材料コストの低減が可能となる。

なお、本実施形態では前記メッキ工程は無電解メッキで行うことで、通電の必要なく、メッキ部８ｂを設けることを可能としている。さらに図３のように、一度に大量のバッチ処理を行うことが可能であり、量産性を向上させることが可能である。メッキ金属種としては、耐酸化性能、耐イオンマイグレーション特性に優れた金属膜を用いる必要がある。一般的にはパッド基材部８ａ上に、Ｎｉメッキ膜を形成した後に、Ａｕメッキ膜を積層することが多い。なお、無電解メッキによるメッキ工程は、一般的には高温のメッキ槽に浸漬する必要があるため保護部６や、有機ＥＬ素子部Ａにダメージを与えないように注意する必要がある。

本実施形態の有機ＥＬデバイスの製造方法によれば、発光層４を保護部６で気密に封止する封止工程の後、メッキ部８ｂを設けるメッキ工程を有するため、歩留率の改善と材料コストの低減が可能となる。また、メッキ工程を無電解メッキで行うことで量産性を向上させることができる。
（実施形態２）
図４は実施形態２にかかる有機ＥＬデバイスを示している。

本実施形態の有機ＥＬデバイスにおいては、外部電極パッド８は保護部６から離間して設けられているという点で、実施形態１に記載した有機ＥＬデバイスと相違するがその他の構成は同様である。

以下、実施形態２のより具体的な説明を行う。

図４は本実施形態の有機ＥＬデバイスを示す。

ここで注目すべきは、外部電極パッド８が保護部６から離間している点である。上記実施形態１においては、外部電極パッド８のパッド基材部８ａは補助電極３と一体に形成されていた。このような構成では、有機ＥＬ素子部への給電効率は高いものの、保護部６の厚み分だけパッド基材部８ａのごく一部が下敷きとなってしまう。これによって、当該下敷き部分へメッキ部８ｂを設けることが困難となり、僅かではあるが、パッド基材部８ａが直接外気にさらされてしまい、そこからイオンマイグレーション、表面酸化等の劣化が生じるおそれがある。

そこで本実施形態では、外部電極パッド８を保護部６から僅かに離間させ形成することで、パッド基材部８ａをより確実にメッキ部８ｂで被覆する。これにより更なる歩留率の改善を実現することができる。

なお、保護部６の下敷きとなっている外部電極７の導電率は一般的には高くないために、外部電極パッド８を保護部６から離間させる距離は０．１〜１ｍｍとすることが好ましい。

本実施形態の有機ＥＬデバイスによれば、外部電極パッド８は保護部６から離間して設けられているため、歩留率の更なる改善を実現することができる。

図５、６は本実施形態の有機ＥＬデバイスの製造方法を示している。

本実施形態の有機ＥＬデバイスの製造方法においては、前記メッキ工程は電解メッキによって行われる。

また、基材１を複数個連結したベース基材１Ａ上に連結導電部１Ｂを設けることで各基材１同士を電気的に接続する導電部作成工程の後、前記封止工程を行い、前記メッキ工程を行い、前記基材の連結を分断することで前記ベース基板から前記基材を切り出す工程を有する点において実施形態１に記載した有機ＥＬデバイスの製造方法と相違するが、その他の構成は同様である。

図５は電解メッキによるメッキ工程によって一つの有機ＥＬデバイスを製造する方法を示す。

図５（ａ）のようにパッド基材部８ａを形成した有機ＥＬデバイスをメッキ液Ｂに浸し、アノード９とパッド基材部８ａを接続線１０で接続し、電圧ユニット１１によって電圧を加えることで、図５（ｂ）のようにパッド基材部８ａ上にメッキ部８ｂを設けることができる。

なお、本実施形態では前記メッキ工程は電解メッキで行うことで、無電解メッキによって製造する場合に比べ、前処理を施す必要が少なく、プロセス数の削減につながる。また、一般にメッキ液Ｂが安価であり、コストの削減にもつながる。さらにメッキ時間も短縮することができる。なお、電解メッキによるメッキ工程は、無電解メッキの場合と同様、比較的高温のメッキ液Ｂへの浸漬を伴うために、保護部６や、有機ＥＬ素子部Ａにダメージを与えないよう注意する必要がある。さらに下部外部電極７Ａと上部外部電極７Ｂとは電気的に接続されていないため、下部外部電極７Ａ側と上部外部電極７Ｂ側の両側のパッド基材部８ａとアノード９とを接続線１０で接続する必要がある。

図６は一度の電解メッキによるメッキ工程によって複数の有機ＥＬデバイスを製造する方法を示す。

この有機ＥＬデバイスの製造方法においては、基材１を複数個連結したベース基材１Ａ上に連結導電部１Ｂを設けることで各基材１同士を電気的に接続する導電部作成工程の後、前記封止工程を行い、前記メッキ工程を行い、前記基材の連結を分断することで前記ベース基板から前記基材を切り出す工程を有する点において実施形態１に記載した有機ＥＬデバイスの製造方法と相違するが、その他の構成は同様である。

図６（ａ）は基材１を複数個連結したベース基材１Ａ上に連結導電部１Ｂを設けることで各前記基材同士を電気的に接続する導電部作成工程である。

ベース基材１Ａは複数の基材１を連結したものである。ベース基材１Ａは基材１の材料となるガラス等から一体的に形成されることが好ましいが、別体からなる基材１を接合して形成しても良い。

連結導電部１Ｂは透明導電膜からなる。透明導電膜からなる下部電極２を形成する際に同時に一体に形成されている。これによってベース基材１Ａ上の外部電極パッド７を等電位にすることができ、一度に複数のメッキ部８ｂを設けることが可能となる。

なお、本実施形態では連結導電部１Ｂは透明導電膜からなり各基材１を電気的に接続しているが、もし、ベース基材１Ａが大面積となり、多くの基材１を連結する場合等においては、金属から形成することも好ましい。この場合は補助電極３を形成する際に同時に一体に形成することが製造容易となり好ましい。

図６（ｂ）は電解メッキによるメッキ工程を示す。このようにパッド基材部８ａを形成した有機ＥＬデバイスをメッキ液Ｂに浸し、アノード９とパッド基材部８ａを接続線１０で接続し、電圧ユニット１１によって電圧を加えることで、図６（ｃ）のように複数の有機ＥＬデバイスのパッド基材部８ａ上にメッキ部８ｂを設けることができる。

なお、図６（ａ）左上の外部電極７Ｂａは他の外部電極７と電気的に接続されていないため、図６（ｂ）のように外部電極７Ｂａ側と他の外部電極７側の両側のパッド基材部８ａとアノード９とを接続線１０で接続する必要がある点に留意する。

このようにしてメッキ部８ｂを設けた後に、図６（ｄ）のようにベース基材１Ａから基材１を切り出し、連結導電部１Ｂを分断する。これによって、一つのベース基材１Ａから複数の有機ＥＬデバイスを形成することができる。

ここで注目すべきは、一般に電解メッキは図５のように一度に一つの有機ＥＬデバイスを速やかに形成するには適しているが、通電が必要であり、一度に大量の有機ＥＬデバイスを同時に製造することが困難であった。

しかしながら本実施形態の有機ＥＬデバイスの製造方法によれば複数の有機ＥＬデバイスを容易に同時に製造することが可能となる。

本実施形態の有機ＥＬデバイスの製造方法によれば、メッキ工程を電解メッキで行うことでプロセス数の削減、コストの削減、製造時間の短縮を実現できる。また、基材１を複数個連結したベース基材１Ａ上に連結導電部１Ｂを設けることで各基材１同士を電気的に接続する導電部作成工程の後、前記封止工程を行い、前記メッキ工程を行い、前記基材の連結を分断することで前記ベース基板から前記基材を切り出す工程を有するため、複数の有機ＥＬデバイスにめっき処理を容易に施すことができ、量産性を大きく向上させることができる。

なお、当然のことながら、本実施形態記載の製造方法によって実施形態１記載の有機ＥＬデバイスを製造することは可能であり、また、実施形態１記載の製造方法によっても本実施形態記載の有機ＥＬデバイスを製造することは可能である。

１ 基材
２ 下部電極
３ 補助電極
４ 発光層
５ 上部電極
６ 保護部
７ 外部電極
８ 外部電極パッド
９ アノード
１０ 接続線
１１ 電圧ユニット
Ａ 有機ＥＬ素子
Ｂ メッキ液

Claims (7)

1. 基材と、
   前記基材上に形成され透明導電膜からなる下部電極と、
   前記下部電極に電気的に接続し金属からなる補助電極と、
   前記下部電極の前記基材側とは反対側に形成された発光層と、
   前記発光層の前記下部電極側とは反対側に形成された上部電極と、
   前記発光層を気密に封止する保護部とを備え、
   前記下部電極と前記上部電極との各々は前記保護部から露出して形成された外部電極に電気的に接続しており、
   前記下部電極の一部は前記保護部から露出して外部電極を構成しており、
   前記外部電極上には表面にメッキ部を有する外部電極パッドが設けられたことを特徴とする有機ＥＬデバイス。
2. 前記外部電極パッドは前記補助電極と同じ金属からなるパッド基材部上にメッキ部を有することを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬデバイス。
3. 前記外部電極パッドは前記保護部から離間して設けられたことを特徴とする請求項１または２に記載の有機ＥＬデバイス。
4. 前記発光層を前記保護部で気密に封止する封止工程の後、
   前記メッキ部を設けるメッキ工程を有することを特徴とする
   請求項１〜３に記載の有機ＥＬデバイスの製造方法。
5. 前記メッキ工程は無電解メッキによって行われることを特徴とする請求項４に記載の有機ＥＬデバイスの製造方法。
6. 前記メッキ工程は電解メッキによって行われることを特徴とする請求項４に記載の有機ＥＬデバイスの製造方法。
7. 前記基材を複数個連結したベース基板上に連結導電部を設けることで各前記基材同士を電気的に接続する導電部作成工程の後、
   前記封止工程を行い、
   前記メッキ工程を行い、
   前記基材の連結を分断することで前記ベース基板から前記基材を切り出す工程を有することを特徴とする請求項６に記載の有機ＥＬデバイスの製造方法。

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