JP5677117B2 - 有機el装置及びその製造方法 - Google Patents
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Description
また、有機EL素子は、一方又は双方が透光性を有する2つの電極を対向させ、この電極の間に有機化合物からなる発光層を積層したものである。有機EL装置は、電気的に励起された電子と正孔との再結合のエネルギーによって発光する。
有機EL装置は、自発光デバイスであるため、ディスプレイ材料として使用すると高コントラストの画像を得ることができる。また、発光層の材料を適宜選択することにより、種々の波長の光を発光することができる。また、白熱灯や蛍光灯に比べて厚さが極めて薄く、且つ面状に発光するので、設置場所の制約が少ない。
また、機能層203は、複数の有機化合物の薄膜が積層されたものである。機能層203の膜厚は通常、数百nmと言う極めて薄い膜厚で形成される。
即ち、このダークスポットの発生を可能な限り食い止めることは有機EL装置の早急に課せられた課題となっている。
ここで、エッチングによる方法は、基板201上に透明導電膜202を成膜し、この膜にエッチングして溝230(図14)を形成する。レーザースクライブによる方法は、基板201上に透明導電膜202を成膜し、この膜にレーザーを照射して溝240(図15)を形成する。
この原因として、次の様な仮説が考えられる。
即ち、エッチングによる場合は、図14のように、基板201も一部浸食され、基板201に凹部231ができてしまう。即ち溝の底の部位に、基板201の他の部位に比べて凹んだ部分(凹部231)が生じてしまう。
また透明導電膜202が凹部231の上に被さってオーバーハング状となる。即ち、透明導電膜202が庇のように迫り出す。
その上に機能層203を成膜するが、機能層203の一部が本来の溝230だけでなく、浸食によって形成された凹部231にも侵入し、図14のように機能層203が大きく凹む。さらにその上に裏面電極層205を成膜すると、裏面電極層205が機能層203の凹みに落ち込み、透明導電膜202の庇の突端220と、裏面電極層205の落ち込み部分221が近接し、一部の機能層203に局所的な電界がかかり、ショートする。その結果、長時間点灯を続けると、当該部分がダークスポットになってしまう。
そこでダークスポットの発生が少なかった有機EL装置の断面を拡大して観察したところ、図15のように、溝の内部に基板201と透明導電膜202との混合物層215が形成され、溝240の底の高さが、基板201の他の高さと同一またはそれ以上となっていることが判った。
即ちレーザー光を照射することによって、ガラス製の基板201が溶解するが、周囲の透明導電膜202の溶解物と混合されて絶縁体を形成している。そのため、基板201の溶解部分が、絶縁体で埋められ、溝240の底の高さが、基板201の他の高さと同一またはそれ以上となるのであった。
そのため、溝240の内部に基板201と透明導電膜202との混合物が存在する場合には、基板201に凹みができないために、機能層203の落ち込みが小さく、裏面電極層205の落ち込み量も小さい。その結果、透明導電膜202と裏面電極層205との間に適切な距離が保たれ、局所的な電界が発生せず、ショートが起きず、ダークスポットが生じない。
すなわち、請求項1に記載の発明は、基材上に少なくとも第1電極層と、有機発光層と、第2電極層が積層され、第1電極層が第1電極層分離溝によって複数に分離された有機EL装置において、前記第1電極層分離溝の底部に基材の素材と第1電極層の素材が混じった絶縁層が存在する。
すなわち、請求項5に記載の発明は、請求項4に記載の有機EL装置を製造する方法であって、基材上に第1電極層を成膜する第1電極層成膜工程と、第1電極層にレーザーを照射して第1電極層分離溝を形成する第1スクライブ工程と、前記第1スクライブ工程の後に基材を洗浄する洗浄工程を有する。
(1)ブラシによる洗浄
(2)リンス洗浄
(3)研磨剤を使用した研磨
(4)超音波洗浄
(5)高圧純水洗浄
(6)真空乾燥
(7)プラズマ洗浄
そして、第1電極層分離溝15の底部には絶縁層25が形成されている。
即ち、図2の様に、第1電極層分離溝15によって区画された複数の第1電極層3の内の一つと、この区画された第1電極層3に積層された機能層5の区画と、第2電極層6の区画とによって単位EL素子20が構成されている。
即ち、第1電極層分離溝15と機能層分離溝16とが異なる位置にあるために一つの単位EL素子20aに属する機能層5aと、第2電極層6が第1電極層3aからはみ出し、隣接する単位EL素子20bに跨がっている。そして、第2電極層6aの機能層分離溝16内に侵入した侵入部13aが、隣接する単位EL素子20bの第1電極層3bに接している。
絶縁体層25は、絶縁性を有する混合層である。即ち、絶縁体層25には、基板2の素材と第1電極層3の素材が混合している。絶縁体層25は、図3のように基板2の表面付近に進入しており、一部基板2内に入り込んでいる。また、絶縁体層25の上面の位置は、第1電極層分離溝15よりも外側の基板2の上面の位置に比べて、同一またはそれ以上となっている。即ち、第1電極層分離溝15を形成した際に、削り取られた基板2の表面に形成された凹部26に絶縁体層25が埋まっており、第1電極層分離溝15の底部の高さが底上げされている。それ故に、機能層5の落ち込みが小さく、第2電極層6の落ち込み量が小さい。また、絶縁体層25付近の第1電極層3は、その他の領域の第1電極層3と緩やかに連続している。また、絶縁体層25付近の第1電極層3の上面は、その他の領域の第1電極層3と同等の平滑度を有しており、凹凸が少ない。
そのため、第2電極層6と第1電極層3との距離が確保され、局所的な電界が発生せず、両者がショートを起こしにくい。それ故にダークスポットが生じにくい。
有機EL装置1は、図示しない真空蒸着装置と、図示しないレーザースクライブ装置を使用して製造される。
この時、用いる基板2の表面は基板全体の平滑度が均一であり、第1電極層3を成膜した後でも、図5(a)のように全体の平滑度は均一となっている。
なお、第1電極層3には、酸化インジウム錫(ITO)、酸化錫(SnO2)酸化亜鉛(ZnO)等が用いられる。第1電極層3は、スパッタ法やCVD法によって基板2に形成される。
そして第一レーザースクライブ工程を終えた基板は、飛散した皮膜や前記したバリ30を除去するために、表面を洗浄する。(図4(c)から図4(d))(洗浄工程)
(1)ブラシによる洗浄
(2)リンス洗浄
(3)研磨剤を使用した研磨
(4)超音波洗浄
(5)高圧純水洗浄
(6)真空乾燥
(7)プラズマ洗浄
「リンス洗浄」とは溶剤によって汚れ浮かし取る洗浄を示し、例えば超純水やアルコール等のリンス溶剤で洗浄することが含まれる。
「研磨剤を使用した研磨」には、例えばシリカ等の研磨剤を使用し、研磨を行うことが含まれる。
「超音波洗浄」には、例えば超音波を照射し、汚れ等を浮かし洗浄することが含まれる。
「高圧純水洗浄」には、例えば高圧の超純水をかけ、汚れ等を浮かし洗浄することが含まれる。
「真空乾燥」には、例えば真空乾燥機に基板を入れ、真空引きを行いながら真空乾燥機を昇温させ乾燥させることが含まれる。
「プラズマ洗浄」には、例えば酸素プラズマで洗浄することが含まれる。
その後、封止部材8による封止の作業を行い本実施形態の有機EL装置1が完成する。
有機EL装置を形成するための基板としては、第1電極層としてITO(インジウム・錫酸化物、膜厚150nm)が積層されているガラス基板を用いた。この基板にレーザースクライブ処理を施し、0.5mm間隔のパターニング形成を行った。
この基板を界面活性剤によりブラシを用いて洗浄し、純水にて超音波洗浄した後、基板をオーブン中で乾燥した。この基板を真空蒸着装置に移動させ、真空中で以下のように材料を成膜した。
最後に陰極としてAlを真空蒸着法にて150nm(蒸着速度0.3nm/sec〜0.5nm/sec)の膜厚で成膜し、単位形状30mm×30mm、発光面積18mm×18mmの有機EL素子を作製した。
その後、この有機EL素子を真空雰囲気から窒素雰囲気で満たされたグローブボックスに移動させて封止を行なった。
実施例の作製手順において、この基板にレーザースクライブ処理ではなく、ウェットエッチング処理を施し、パターニング形成を行った。
実施例及び比較例1の有機EL装置について高温高湿発光試験を行い、レーザースクライブあるいはウェットエッチングでパターニング形成された第1電極分離溝の端部で発生する発光欠陥を評価した。試験条件は雰囲気85℃/85%RHで印加電圧5Vであり、評価は室温で約10倍の実体顕微鏡で観察し、溝の長さ当たりの発光欠陥の数を評価した。試験時間1000時間経過後、実施例のレーザースクライブでは発光欠陥は6コ/mとなった。一方、比較例1では、ウェットエッチングでは発光欠陥は190コ/mとなった。比較例1に比べて実施例の発光欠陥量は減少した。
また、絶縁層上に積層したITOは、図8に示すように第1電極層分離溝の内側(図8の左側)から第1電極層分離溝の外側(図8の右側)に向かって徐々に盛り上がって、厚みが増加し、絶縁層の端部近傍を境に絶縁層の端部近傍から端部に向けて急激に厚みが減少する。即ち、絶縁層上に積層したITOの頂点(最も盛り上がっている部位)は、絶縁層の端部近傍側に存在する。また、絶縁層上に積層したITOの上部は連続しており、その頂点付近は丸みを帯びている。絶縁層上に積層したITOの上部とガラス基板上に積層したITOの上部は連続している。絶縁層の端部近傍のITOの厚さは、ガラス基板上に積層したITOの厚さに比べて厚い。
2 基板(基材)
3 第1電極層
5 機能層(有機発光層)
6 第2電極層
15 第1電極分離溝
16 機能層分離溝(発光層分離溝)
17 単位発光素子分離溝(第2電極分離溝)
25 絶縁層
Claims (7)
- 基材上に少なくとも第1電極層と、有機発光層を有した機能層と、第2電極層が積層され、第1電極層が第1電極層分離溝によって複数に分離された有機EL装置において、
前記第1電極層分離溝の底部に、基材の素材と第1電極層の素材が混じった絶縁層が存在し、
前記基材の表面に凹部が形成されており、
前記凹部に前記絶縁層が埋まって、前記第1電極層分離溝の底部の高さが底上げされており、
前記機能層が第1電極層分離溝内に進入して前記絶縁層と接していることを特徴とする有機EL装置。 - 有機発光層は発光層分離溝によって複数の小発光領域に分割され、第2電極層は第2電極分離溝によって複数に分離されており、前記基材上で前記小発光領域が直列に接続されていることを特徴とする請求項1に記載の有機EL装置。
- 第1電極層の第1電極層分離溝の近傍の平滑度が他の領域と同等であることを特徴とする請求項1又は2に記載の有機EL装置。
- 第1電極層分離溝はレーザースクライブによって形成されたものであることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の有機EL装置。
- 請求項4に記載の有機EL装置を製造する方法であって、
基材上に第1電極層を成膜する第1電極層成膜工程と、第1電極層にレーザーを照射して第1電極層分離溝を形成する第1スクライブ工程と、前記第1スクライブ工程の後に基材を洗浄する洗浄工程を有し、
前記洗浄工程後に機能層を形成する工程を行うことを特徴とする有機EL装置の製造方法。 - 洗浄工程は、次の工程の少なくとも1つを含むことを特徴とする請求項5に記載の有機EL装置の製造方法。
(1)ブラシによる洗浄
(2)リンス洗浄
(3)研磨剤を使用した研磨
(4)超音波洗浄
(5)高圧純水洗浄
(6)真空乾燥
(7)プラズマ洗浄 - 洗浄工程は、第1電極層の算術平均粗さが1nm以下となるように行うことを特徴とする請求項5又は6に記載の有機EL装置の製造方法。
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