JP5363953B2 - 長尺電極基板およびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、有機エレクトロルミネッセンス素子の基板に好適な長尺電極基板と、その製造方法に関する。

図３は、従来の電極基板３０上に有機エレクトロルミネッセンス素子４０を形成した例である（特許文献１）。従来の電極基板３０においては、ガラス基板３１の片側表面のほぼ全面に透明導電膜３２（透明電極）が形成され、さらに透明導電膜３２の上に網目状電極３３が積層されている。網目状電極３３は、例えばアルミニウム膜の格子で形成されている。

図３に示すように、従来の電極基板３０の透明導電膜３２および網目状電極３３の上に、有機エレクトロルミネッセンス素子４０が積層される。有機エレクトロルミネッセンス素子４０は、有機エレクトロルミネッセンス層４１と金属電極４２からなる。

図３に示す、従来の電極基板３０上に積層された有機エレクトロルミネッセンス素子４０では、透明導電膜３２よりも抵抗率の低い網目状電極３３により、透明導電膜３２の給電部３４に近い部分の電位と、透明導電膜３２の給電部３４から遠い部分の電位の差を小さくすることができる。それによって、有機エレクトロルミネッセンス素子４０の均一な発光特性を得ることができる。

特開平１０−１９９６８０号公報

従来の電極基板３０上に、有機エレクトロルミネッセンス層４１、金属電極４２などを積層して有機エレクトロルミネッセンス素子４０を形成した場合、網目状電極３３が透明導電膜３２の上に載っているため、網目状電極３３と金属電極４２との間隔Ｔ２が狭い。そのため、網目状電極３３と金属電極４２が電気的に短絡するおそれがある。

有機エレクトロルミネッセンス素子４０の駆動電圧は、有機エレクトロルミネッセンス層４１が薄い程、低くできる。従って、有機エレクトロルミネッセンス層４１が薄い方が望ましい。

しかし従来の電極基板３０を用いたときは、網目状電極３３と金属電極４２が電気的に短絡するおそれがあるため、有機エレクトロルミネッセンス層４１を薄くすることが難しい。そのため、従来の電極基板３０を用いるかぎり、有機エレクトロルミネッセンス素子４０の駆動電圧を低くすることが難しい。

本発明により、有機エレクトロルミネッセンス素子の基板として用いたとき、帯状電極（本発明では網目状電極の代わりに帯状電極を用いる）と金属電極が、電気的に短絡するおそれが少ない電極基板が提供される。これにより、有機エレクトロルミネッセンス層を薄くすることができ、従って有機エレクトロルミネッセンス素子の駆動電圧を低くすることができる。更に、大面積にわたって均一な発光特性の得られる電極基板が提供される。

本発明の要旨は以下のとおりである。
（１）本発明の長尺電極基板は、長尺基板と、長尺基板の表面に形成された透明導電膜と、透明導電膜の縁部に形成された帯状電極と、透明導電膜と帯状電極との段差を解消するように、透明導電膜と帯状電極との表面を覆うように形成された導電性ポリマー層とを備え、透明導電膜がインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）またはインジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）からなり、導電性ポリマー層が、前記帯状電極と、前記導電性ポリマー層上に形成された電極との短絡を防止する。
（２）本発明の長尺電極基板は、長尺電極基板が矩形であって、その長さＬ１が、幅Ｗ１の１０倍以上である。
（３）本発明の長尺電極基板は、長尺基板が長尺高分子フィルムからなる。
（４）本発明の長尺電極基板は、帯状電極が銅、クロム、ニッケル、アルミニウム、金、銀、またはそれらの合金からなる。
（５）本発明の長尺電極基板は、導電性ポリマー層がポリエチレンジオキシチオフェン、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリイソチアナフテン、ポリフェニリン、ポリフェニレンビニレン、ポリフルオレン、またはそれらの誘導体からなる。
（６）本発明の長尺電極基板の製造方法は、上記に記載の長尺電極基板の製造方法であって、長尺高分子フィルムからなる長尺基板の表面に、スパッタ法により透明導電膜を形成する工程Ａと、透明導電膜の表面に帯状電極を形成する工程Ｂと、透明導電膜と帯状電極との表面に、透明導電膜と帯状電極との段差を解消するように導電性ポリマーを塗布して、導電性ポリマー層を形成する工程Ｃとを含む。

本発明の長尺電極基板では、透明導電膜および帯状電極の表面を覆う導電性ポリマー層が形成されて、透明導電膜と帯状電極との段差（高低差）が解消される。

導電性ポリマー層がない場合には、電界と電流が帯状電極に集中しやすい。本発明の長尺電極基板においては、導電性ポリマー層により、電界と電流が帯状電極に集中することを防ぐことができる。

本発明の長尺電極基板上に、有機エレクトロルミネッセンス層と金属電極を積層して、有機エレクトロルミネッセンス素子を作製した場合、帯状電極と金属電極の距離を、従来よりも大きくとることができる。

本発明の長尺電極基板上に有機エレクトロルミネッセンス素子を形成した場合、帯状電極の電界と電流の集中を防ぐ効果と、帯状電極と金属電極の距離を大きくする効果との相乗効果により、帯状電極と金属電極の電気的短絡を防止することができる。

その結果、有機エレクトロルミネッセンス層の厚みを従来よりも薄くすることができるので、有機エレクトロルミネッセンス素子の駆動電圧を低くすることができる。

なお、本発明の長尺電極基板上に形成された有機エレクトロルミネッセンス素子は、従来と同様に、透明導電膜の給電部に近い部分の電位と、透明導電膜の給電部から遠い部分の電位の差を小さくすることができる。それによって、有機エレクトロルミネッセンス素子の均一な発光特性が得られる。

本発明の長尺電極基板の模式図。 本発明の長尺電極基板の表面に有機エレクトロルミネッセンス素子を形成した模式図。 従来の電極基板上に有機エレクトロルミネッセンス素子を形成した模式図。

［長尺電極基板］
図１に本発明の長尺電極基板１０の一例の模式図を示す。図１に示すように、本発明の長尺電極基板１０は、長尺基板１１と、長尺基板１１の片側表面のほぼ全面に形成された透明導電膜１２と、透明導電膜１２の両長辺縁部に形成された帯状電極１３と、透明導電膜１２および帯状電極１３の表面を覆う導電性ポリマー層１４とを備える。

導電性ポリマー層１４は、帯状電極１３による段差（高低差）を解消するように、透明導電膜１２および帯状電極１３の表面に形成される。段差解消後の導電性ポリマー層１４の表面の平坦度は、中心線平均粗さ（Ｒａ）が、好ましくは３ｎｍ以下である。

本明細書において、「長尺」とは、平面内において、幅（最短長さ）に対し長さ（最長長さ）が２倍以上の長さを有するものをいう。

本発明の長尺電極基板１０は、好ましくは矩形状であり、その長辺の長さＬ１は短辺の幅Ｗ１の１０倍以上であることが好ましい。

長尺電極基板１０の長さＬ１に特に制限はなく、好ましくは１ｍ以上であり、さらに好ましくは１０ｍ〜１，０００ｍである。

長尺電極基板１０の幅Ｗ１は、好ましくは１０ｍｍ〜１００ｍｍであり、さらに好ましくは１０ｍｍ〜５０ｍｍである。

図２は、本発明の長尺電極基板１０の表面に、有機エレクトロルミネッセンス素子２０を形成した一例の模式図である。

図２に示す有機エレクトロルミネッセンス素子２０は、本発明の長尺電極基板１０の導電性ポリマー層１４の表面に、有機エレクトロルミネッセンス層２１と金属電極２２が順次積層されて形成される。金属電極２２は陰極として用いられる。

導電性ポリマー層１４がない場合には、電界と電流が帯状電極１３に集中しやすい。本発明の長尺電極基板１０においては、導電性ポリマー層１４により、電界と電流が帯状電極１３に集中することを防ぐことができる。

本発明の長尺電極基板１０の上に有機エレクトロルミネッセンス素子２０を形成したとき、導電性ポリマー層１４があるため、帯状電極１３と金属電極２２の距離Ｔ１を、従来の距離Ｔ２より大きくとることができる。これによって、帯状電極１３と金属電極２２の電気的短絡を防止することができる。

本発明の長尺電極基板１０は導電性ポリマー層１４の表面が平坦なので、有機エレクトロルミネッセンス素子２０を形成する電極基板として用いる際、有機エレクトロルミネッセンス層２１や金属電極２２を均一な厚みで形成しやすい。

［長尺基板］
本発明に用いられる長尺基板１１は、透明導電膜１２の支持体として用いられる。長尺基板１１の厚みは、自己支持性があれば特に制限はないが、好ましくは２５μｍ〜２００μｍである。

本発明に用いられる長尺基板１１は、好ましくは矩形状であり、その長辺の長さＬ１（長尺電極基板１０の長さＬ１と同じ）は、短辺の幅Ｗ１（長尺電極基板１０の幅Ｗ１と同じ）の１０倍以上であることが好ましい。

本発明に用いられる長尺基板１１の材質に特に制限はないが、好ましくは長尺高分子フィルムである。高分子フィルムは柔軟性のある電極基板が得られるため好ましい。

高分子フィルムからなる長尺基板１１の表面に形成された透明導電膜１２の抵抗率を小さくするためには、透明導電膜１２を高温で熱処理する必要がある。このため、長尺基板１１として用いられる長尺高分子フィルムは、耐熱性の優れたものが好ましい。

長尺基板１１として用いられる長尺高分子フィルムの形成材料として、例えば、ポリエチレンナフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリエーテルエーテルケトン、ポリカーボネート、ポリスルフォンなどが挙げられる。

［透明導電膜］
本発明に用いられる透明導電膜１２は、可視光領域（波長３８０ｎｍ〜７８０ｎｍ）で光の透過率が高く、さらに電気伝導度が高い（抵抗率が低い）薄膜をいう。

本発明に用いられる透明導電膜１２の光の透過率は、可視光領域のいずれかの波長で８０％以上であることが好ましい。

本発明に用いられる透明導電膜１２の抵抗率は、好ましくは１×１０［−３］Ω・ｃｍ以下であり、さらに好ましくは１×１０［−４］Ω・ｃｍ〜６×１０［−４］Ω・ｃｍである。なお本明細書では１０^ｎを１０［ｎ］と表示する。

本発明に用いられる透明導電膜１２を形成する材料は、上記の特性を満足するものであれば特に制限はないが、代表的には、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）またはインジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）である。これらの材料は、例えば、真空蒸着法やスパッタ法などにより成膜される（工程Ａ）。

本発明に用いられる透明導電膜１２の厚みは、２０ｎｍ〜２００ｎｍが好ましい。

［帯状電極］
本発明に用いられる帯状電極１３は、長尺基板１１上の透明導電膜１２の縁部に形成される。好ましくは、帯状電極１３は、透明導電膜１２の両長辺の縁部に形成される。

本発明に用いられる帯状電極１３は、好ましくは、透明導電膜１２よりも抵抗率の低い材料から形成される。帯状電極１３の抵抗率は、好ましくは１．６×１０［−６］Ω・ｃｍ〜１０×１０［−６］Ω・ｃｍである。

本発明に用いられる帯状電極１３を形成する材料としては、例えば銅、クロム、ニッケル、アルミニウム、金、銀、およびそれらの合金が用いられる。

本発明に用いられる帯状電極１３は、導電性ペーストを印刷する印刷法や、スパッタ法により作製することができる（工程Ｂ）。

本発明に用いられる帯状電極１３の幅Ｗ２は、好ましくは１０μｍ〜５ｍｍであり、高さ（厚さ）Ｔ３は、好ましくは１０ｎｍ〜１００ｎｍである。

［導電性ポリマー層］
本発明に用いられる導電性ポリマー層１４は、透明導電膜１２と帯状電極１３との段差を解消し、透明導電膜１２および帯状電極１３の表面を覆うように形成される。

本明細書において導電性ポリマー層１４は、導電性の高分子化合物であって、分子量が１，０００以上のものをいう。導電性ポリマー層１４の導電率は、好ましくは１×１０［−４］Ｓ（ジーメンス）／ｃｍ以上である。

本発明に用いられる導電性ポリマー層１４の最大厚みＴ４（透明導電膜からの厚み）は、帯状電極１３の高さ（厚み）Ｔ３に応じて、適宜設定される。導電性ポリマー層１４の最大厚みＴ４は、好ましくは１０ｎｍ〜２００ｎｍであり、さらに好ましくは２０ｎｍ〜１００ｎｍである。

本発明に用いられる導電性ポリマー層１４を形成する材料としては、例えば、ポリエチレンジオキシチオフェン、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリイソチアナフテン、ポリフェニリン、ポリフェニレンビニレン、ポリフルオレン、およびそれらの誘導体などが挙げられる。

本発明に用いられる導電性ポリマー層１４は、好ましくは、導電性ポリマーを含む液体を、透明導電膜１２と帯状電極１３との段差を解消するように、透明導電膜１２および帯状電極１３の表面に塗布して形成される（工程Ｃ）。導電性ポリマーを含む液体は、例えば、水、アルコール、ケトンなどの溶媒に、導電性ポリマーを溶解または分散させて得られる。

［有機エレクトロルミネッセンス素子］
本発明の長尺電極基板１０は、有機エレクトロルミネッセンス素子２０の陽極として、好適に用いられる。

有機エレクトロルミネッセンス素子２０は、好ましくは、長尺電極基板１０の導電性ポリマー層１４の表面に、有機エレクトロルミネッセンス層２１と金属電極２２が順次形成されたものである。

本明細書において有機エレクトロルミネッセンス層２１は、有機エレクトロルミネッセンス素子２０の陰極（金属電極２２）と陽極（透明導電膜１２および帯状電極１３）との間に挟まれた有機層をいう。

この有機層（有機エレクトロルミネッセンス層２１）は、例えば、単層の発光層からなるか、もしくは、電子注入層、電子輸送層、ホール輸送層、ホール注入層のうちの少なくとも１層と、発光層との複層からなる。

有機エレクトロルミネッセンス層２１は、総厚みが１００ｎｍ〜２００ｎｍ程度であり、通常、真空蒸着法や溶液塗布法により形成される。

上記の有機エレクトロルミネッセンス素子２０において、金属電極２２は陰極として用いられる。金属電極２２を形成する材料としては、代表的には、アルミニウム、マグネシウム、またはリチウムを含む合金が挙げられる。

（工程Ａ）幅２０ｍｍ、長さ５００ｍのポリエチレンナフタレートフィルム（帝人社製）からなる長尺基板１１の片側表面に、巻き取り式スパッタ装置を用いて、インジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）からなる、厚み８５ｎｍの透明導電膜１２を形成した。形成された透明導電膜１２の抵抗率は、３．１×１０［−３］Ω・ｃｍであった。

（工程Ｂ）長尺基板１１の透明導電膜１２の長辺側の両方の縁部に、リフトオフ加工により、高さ３０ｎｍ、幅１ｍｍの、銅からなる帯状電極１３を形成した。

（工程Ｃ）透明導電膜１２および帯状電極１３の表面に、透明導電膜１２と帯状電極１３の段差を解消するように、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）とポリスチレンスルホン酸とを含む導電性ポリマー溶液（Ｈ．Ｃ．Ｓｔｒａｃｋ社製）を塗布し、乾燥させた。

このようにして、最大厚みＴ４（透明導電膜からの厚み）が４０ｎｍである導電性ポリマー層１４を形成し、図１に示す構造の長尺電極基板１０を作製した。

この長尺電極基板１０を、有機エレクトロルミネッセンス素子２０の陽極として用いると、駆動電圧が低く、大面積にわたり均一な発光特性を示す有機エレクトロルミネッセンス素子２０を得ることができる。

［測定方法］
［厚み］
エポキシ樹脂に包埋した長尺電極基板１０の小片を切削処理し、得られた断面をイオンポリッシング処理して、サンプルとした。このサンプルを導電性粘着テープで固定し、サンプル断面にオスミウムコーティングを施した。断面をＦＥ−ＳＥＭ（日本電子社製）で観察し、各層の厚みを求めた。

［透明導電膜の抵抗率］
透明導電膜１２の抵抗率は、導電性プラスチックの４深針法による抵抗率試験方法（ＪＩＳ Ｋ ７１９４）に準拠した抵抗率計（三菱アナリテック社製）を用いて測定した。

［導電性ポリマー層の導電率］
導電性ポリマー層１４の導電率は、導電性プラスチックの４深針法による抵抗率試験方法（ＪＩＳ Ｋ ７１９４）に準拠した抵抗率計（三菱アナリテック社製）を用いて測定した。この抵抗率計は、抵抗率と導電率の測定ができる。

本発明の長尺電極基板１０を有機エレクトロルミネッセンス素子２０の基板として用いると、帯状電極１３と金属電極２２が、電気的に短絡するおそれが少ない。そのため、有機エレクトロルミネッセンス層２１を薄くすることができ、有機エレクトロルミネッセンス素子２０の駆動電圧を低くすることができる。

さらに、本発明の長尺電極基板１０上に形成された有機エレクトロルミネッセンス素子２０では、帯状電極１３と導電性ポリマー層１４により、透明導電膜１２の給電部に近い部分の電位と、透明導電膜１２の給電部から遠い部分の電位の差を小さくすることができる。それによって、有機エレクトロルミネッセンス素子２０の均一な発光特性が得られる。

１０ 長尺電極基板
１１ 長尺基板
１２ 透明導電膜
１３ 帯状電極
１４ 導電性ポリマー層
２０ 有機エレクトロルミネッセンス素子
２１ 有機エレクトロルミネッセンス層
２２ 金属電極
３０ 電極基板
３１ ガラス基板
３２ 透明導電膜
３３ 網目状電極
３４ 給電部
４０ 有機エレクトロルミネッセンス素子
４１ 有機エレクトロルミネッセンス層
４２ 金属電極

Claims (6)

1. 長尺基板と、
   前記長尺基板の表面に形成された透明導電膜と、
   前記透明導電膜の縁部に形成された帯状電極と、
   前記透明導電膜と前記帯状電極との段差を解消するように、前記透明導電膜と前記帯状電極との表面に形成された導電性ポリマー層とを備えた長尺電極基板であって、
   前記透明導電膜がインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）またはインジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）からなり、
   前記導電性ポリマー層が、前記帯状電極と、前記導電性ポリマー層上に形成された電極との短絡を防止する長尺電極基板。
2. 前記長尺電極基板が矩形であって、その長さＬ１が、幅Ｗ１の１０倍以上である、請求項１に記載の長尺電極基板。
3. 前記長尺基板が長尺高分子フィルムからなる、請求項１または２に記載の長尺電極基板。
4. 前記帯状電極が銅、クロム、ニッケル、アルミニウム、金、銀、またはそれらの合金からなる、請求項１〜３のいずれかに記載の長尺電極基板。
5. 前記導電性ポリマー層がポリエチレンジオキシチオフェン、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリイソチアナフテン、ポリフェニリン、ポリフェニレンビニレン、ポリフルオレン、またはそれらの誘導体からなる、請求項１〜４のいずれかに記載の長尺電極基板。
6. 請求項１〜５のいずれかに記載の長尺電極基板の製造方法であって、
   長尺高分子フィルムからなる長尺基板の表面に、スパッタ法により透明導電膜を形成する工程Ａと、
   前記透明導電膜の表面に帯状電極を形成する工程Ｂと、
   前記透明導電膜と前記帯状電極との表面に、前記透明導電膜と前記帯状電極との段差を解消するように導電性ポリマーを塗布して、導電性ポリマー層を形成する工程Ｃとを含む、長尺電極基板の製造方法。

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