JPWO2014030367A1 - 有機el照明パネル用基板、有機el照明パネル用基板の製造方法、有機el照明パネルおよび有機el照明装置 - Google Patents

有機el照明パネル用基板、有機el照明パネル用基板の製造方法、有機el照明パネルおよび有機el照明装置 Download PDF

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Abstract

有機EL照明パネル用基板の製造効率を向上させ、コストの削減を図るとともに、歩留りおよび信頼性に優れた有機EL照明パネルを得ることができる有機EL照明パネル用基板およびその製造方法を提供する。透光性基板(11)、透明電極(12)および補助電極(13)を有し、透明電極(12)は、透光性基板(11)の一面上に配置されており、補助電極(13)は、透明電極(12)と電気的に接続されており、透光性基板(11)上において、透明電極(12)と対向して設けられる、有機EL照明パネルを構成する有機EL層の上部電極の電極取り出し部に対応する位置に絶縁層(14)を有し、透光性基板(11)と絶縁層(14)との間に、導電層を有している、有機EL照明パネル用基板。

Description

本発明は、有機EL照明パネル用基板、有機EL照明パネル用基板の製造方法、有機EL照明パネルおよび有機EL照明装置に関する。
有機EL照明装置に用いる有機EL(エレクトロルミネッセンス)照明パネルには、一般的に光を取り出す側の電極にITO、ZnO、SnO(ネサガラス)などの透明導電材料で形成された透明電極を用いている。これらの透明導電材料は体積抵抗率が大きいため、薄膜とした場合にシート抵抗が大きくなる。このため、前述の透明電極を用いた有機EL照明パネルでは、透明電極端部(電源からの給電端子部)から遠くなる、すなわち、有機EL照明パネルの内側(中心部側)に入るに従って、配線抵抗増加による電圧降下が生じる。電極部分で電圧降下が生じると、この部分での電力ロスが生じると同時に、輝度および色度が低下し、有機EL照明パネル面内での輝度および色度の均一性が低下する。前述の輝度および色度の低下は、有機EL素子が電界発光型の素子であり、電圧降下により給電端子部近傍より素子中心部で電界が小さくなって、キャリア(正孔・電子)の注入効率が下がり、発光効率が低下するために起こる。
そこで、透明電極側の配線抵抗を下げるために、透明電極上に補助電極を設けることが検討されている(例えば、特許文献1、2参照)。このとき、透光性基板に対して上層に形成される上部電極(前記透明電極が陽極である場合には、陰極)と透明電極との導通を避けるために、透明電極の端部を被覆する端部絶縁層が設けられるとともに、補助電極と有機EL素子との導通を避けるために、補助電極を被覆するように層間絶縁層が設けられる(例えば、特許文献2参照)。
前記有機EL照明パネルは、例えば、図9A〜Cに示すように、以下の工程で製造される。透光性基板上に、透光性電極材料(例えば、ITO)を積層(成膜)し、フォトレジストを用いたパターニングをして透光性電極層を形成する。前記フォトレジストを剥離した後、補助電極形成材料層を形成し、フォトリソグラフィ工程等で所望のパターンの補助電極を形成する。具体的には、透光性電極層を形成した透光性基板上に、一面に補助電極形成材料層を積層し、これにフォトレジストを塗布し、所望のパターンが形成されたマスクを介して露光、現像、エッチングにより補助電極形成材料層を所望のパターンに形成した後、補助電極形成材料層上のレジストを剥離する。その後、同様のフォトリソグラフィ工程により、補助電極を被覆する層間絶縁層および透光性電極層の端部の端部絶縁層を形成する。その後、有機層、上部電極層を積層し、有機EL照明パネルを製造する。
特開平10−199680号公報 特開2011−249075号公報
前記補助電極および前記層間絶縁層を含む有機EL照明パネル用基板を作製する際には、透光性電極層の形成およびパネル形状へのパターニング、補助電極の形成および配線パターンへのパターニング、層間絶縁層材料および端部絶縁層の形成およびパターニングの工程は別々に行われている。したがって、前記各部材の形成のためには、複数回のフォトリソグラフィ、フォトエッチング工程が必要であり、材料費および加工費を含む製造コストが非常に高くなるため、結果として有機EL照明パネルとしての部材費が非常に高価となっていた。なお、前記各工程は、別工場で行われる場合もある。この場合、さらに製造効率が低下し、コストの上昇を免れ得なかった。
また、フォトリソグラフィ工程等を繰り返すことにより、レジストの残渣や異物などが基板上に残りやすくなるため、有機ELパネルにショートなどの欠陥・不具合が多発し、歩留りおよび信頼性が著しく低下するという問題もあった。
そこで、本発明は、有機EL照明パネル用基板の製造効率を向上させ、コストの削減を図るとともに、歩留りおよび信頼性に優れた有機EL照明パネルを得ることができる有機EL照明パネル用基板およびその製造方法を提供することを目的とする。
前記目的を達成するために、本発明の有機EL(エレクトロルミネッセンス)照明パネル用基板は、
透光性基板、透明電極および補助電極を有し、
前記透明電極は、前記透光性基板の一面上に配置されており、
前記補助電極は、前記透明電極と電気的に接続されており、
さらに、前記透光性基板上において、前記透明電極と対向して設けられる、有機EL照明パネルを構成する有機EL層の上部電極の電極取り出し部に対応する位置に絶縁層を有し、
前記透光性基板と前記絶縁層との間に、導電層を有している。
本発明の有機EL照明パネル用基板の製造方法は、
透明電極を、透光性基板の一面上に形成する透明電極形成工程と、
補助電極を、前記透明電極と電気的に接続するように形成する補助電極形成工程と、
前記透光性基板上において、前記透明電極と対向して設けられる、有機EL照明パネルを構成する有機EL層の上部電極の電極取り出し部に対応する位置に、絶縁層を形成する絶縁層形成工程とを含む。
本発明の有機EL照明パネルは、
有機EL照明パネル用基板と、有機EL層と、上部電極とを含み、
前記有機EL照明パネル用基板は、前記本発明の有機EL照明パネル用基板であり、
前記透明電極上に、前記有機EL層および前記上部電極が、この順序で設けられていることを特徴とする。
本発明の有機EL照明装置は、前記本発明の有機EL照明パネルを含むことを特徴とする。
本発明によれば、有機EL照明パネル用基板の製造効率を向上させ、コストの削減を図るとともに、歩留りおよび信頼性に優れた有機EL照明パネルを得ることができる。
図1(a)は、本発明の有機EL照明パネル用基板の一例(実施形態1)の構成を示す平面図である。図1(b)は、図1(a)に示す有機EL照明パネル用基板のI−I方向に見た断面図である。 図2は、実施形態1の有機EL照明パネル用基板のその他の例の構成を示す断面図である。 図3A(a)〜(g)は、前記実施形態1の有機EL照明パネル用基板を製造する方法の一例を説明する断面図である。 図3B(h)〜(k)は、前記実施形態1の有機EL照明パネル用基板を製造する方法の一例を説明する断面図である。 図4(a)は、本発明の有機EL照明パネルの一例(実施形態2)の構成を示す平面図である。図4(b)は、図4(a)に示す有機EL照明パネルのII−II方向に見た断面図である。 図5は、本発明の有機EL照明パネル用基板のその他の例(実施形態3)の構成を示す断面図である。 図6A(a)〜(f)は、前記実施形態3の有機EL照明パネル用基板を製造する方法の一例を説明する断面図である。 図6B(g)〜(k)は、前記実施形態3の有機EL照明パネル用基板を製造する方法の一例を説明する断面図である。 図7は、本発明の有機EL照明パネル用基板のその他の例(実施形態4)の構成を示す断面図である。 図8A(a)〜(f)は、前記実施形態4の有機EL照明パネル用基板を製造する方法の一例を説明する断面図である。 図8B(g)〜(l)は、前記実施形態4の有機EL照明パネル用基板を製造する方法の一例を説明する断面図である。 図9A(a)〜(h)は、従来の有機EL照明パネル用基板を製造する方法の一例を説明する断面図である。 図9B(i)〜(n)は、従来の有機EL照明パネル用基板を製造する方法の一例を説明する断面図である。 図9C(o)〜(s)は、従来の有機EL照明パネル用基板を製造する方法の一例を説明する断面図である。 図10A(a)〜(h)は、従来の有機EL照明パネル用基板を製造する方法の他の例を説明する断面図である。 図10B(i)〜(n)は、従来の有機EL照明パネル用基板を製造する方法の他の例を説明する断面図である。 図10C(o)〜(s)は、従来の有機EL照明パネル用基板を製造する方法の他の例を説明する断面図である。
以下、本発明の有機EL照明パネル用基板、有機EL照明パネルおよび有機EL照明装置について、図面を参照して詳細に説明する。ただし、本発明は、以下の実施形態に限定されない。なお、以下の図1から図8において、同一部分には、同一符号を付し、その説明を省略する場合がある。また、図面においては、説明の便宜上、各部の構造は適宜簡略化して示す場合があり、各部の寸法比等は、実際とは異なり、模式的に示す場合がある。
[実施形態1]
本実施形態の有機EL照明パネル用基板は、透光性基板上の上部電極取り出し部に対応する位置に、絶縁層を有しており、前記透光性基板と前記導電層との間に、透明電極の導電層を有している有機EL照明パネル用基板の一例である。図1に、本実施形態の有機EL照明パネル用基板の構成を示す。図1(a)は、本実施形態の有機EL照明パネル用基板の平面図である。図1(b)は、図1(a)に示す有機EL照明パネル用基板のI−I方向に見た断面図である。
図1に示すように、本実施形態の有機EL照明パネル用基板10は、透光性基板11と、透明電極12と、補助電極13と、絶縁層14とを主要な構成要素として含む。透光性基板11には、透明電極12および補助電極13が、透光性基板11側からこの順に配置されている。具体的には、透光性基板11の一方の面の全面に、透明電極12が配置されている。そして、透明電極12上において、一定の間隔で、補助電極13が配置されている。透明電極12と補助電極13とは、電気的に接続されている。
透光性基板11の形成材料は、例えば、無機材料または有機材料があげられる。前記無機材料は、例えば、無アルカリガラス、ソーダライムガラス、硼珪酸ガラス、アルミノ珪酸ガラス、石英ガラス等があげられる。前記有機材料は、例えば、ポリエチレンナフタレートや、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル系樹脂、メタクリル酸エチル、メタクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸メチル等のアクリル系樹脂、ノルボルネンとエチレンとの共重合体等の脂環式オレフィン樹脂、ポリエーテルサルフォン、トリアセチルセルロース等があげられる。透光性基板11の厚みは、特に制限されず、例えば、その形成材料、使用環境等に応じて、適宜設定できる。
本実施形態の有機EL照明パネル用基板10では、透光性基板11は、1層の基板から構成されているが、本発明は、この例には限定されず、例えば、前記透光性基板が複数の層から構成されていてもよい。
透明電極12は、例えば、透明導電薄膜をスパッタ法等の従来公知の方法により形成できる。前記透明導電薄膜の形成材料は、例えば、ITO、ZnO、IZO(登録商標、インジウム−亜鉛酸化物)、IGZO(インジウム−ガリウム−亜鉛酸化物)、GZO(ガリウム−亜鉛酸化物)、SnO等があげられる。
補助電極13の形成材料は、具体的には、例えば、Cr(クロム)、Cu(銅)、Al(アルミニウム)、Ag(銀)、Au(金)、Mo(モリブデン)、W(タングステン)、Ni(ニッケル)、もしくは、これらの合金等があげられる。前記合金は、例えば、Al−Mo(アルミニウム−モリブデン)、Al−Nd(アルミニウム−ネオジム)、Al−Ni(アルミニウム−ニッケル)、Mo−Nb(モリブデン−ニオブ)等があげられる。これらの中でも、Mo−Nb/Al−Nd/Mo−Nbの3層構造の積層体(MAM)が、対環境性、信頼性、汎用性(価格面)から特に好ましい。前記形成材料の体積抵抗率は、20℃において、1.59×10−8〜13×10−8Ω・mの範囲内にあるのが好ましく、より好ましくは1.59×10−8〜7×10−8Ω・mの範囲内である。前記体積抵抗率の下限である「1.59×10−8Ω・m」は、最も低抵抗であるAg(銀)の抵抗値である。体積抵抗率が前記範囲内にあると、透明電極側の配線抵抗を下げる効果が大きくなるため、好ましい。なお、前記MAMを補助電極として用いる場合、各層の厚みは、順にそれぞれ、30〜50nmの範囲、200〜500nmの範囲、30〜50nmの範囲であることが好ましい。
この補助電極13が、透明電極12上に配置されることで、透明電極12と電気的に接続されている。そして、この補助電極13は、有機EL照明パネル用基板10の面内に格子状に設けられている。このため、有機EL照明パネル用基板10を使用して有機EL照明パネルを構成した場合、透明電極12側の配線抵抗を下げることができ、有機EL照明パネル面内の輝度および色度の均一性を向上できる。なお、前記補助電極のパターンは、格子状には限定されず、前記透明電極側の配線抵抗を下げることができれば、どのようなパターンでもよい。なお、本発明では、前記補助電極と前記透明電極とが電気的に接続されていればよく、前述のような接続形態のみに限定されない。
補助電極13のパターニングは、次のようにして行うことができる。透明電極12上に絶縁性のフォトレジストを用いてフォトリソグラフィ工程を行い、補助電極形成部のレジストを削除しておく。その上に前記の補助電極形成材料を基板上全面に成膜後、レジスト剥離を行う。これにより、補助電極部以外のところがリフトオフされ、補助電極のパターニングができる。また、前記フォトリソグラフィ工程の露光時において、上部電極の取り出し部に対応する位置において、透光性基板上に絶縁層14を形成することができる。前記絶縁層14の形成は、グレートーンマスクのようなスリット形状フォトマスクや、ハーフトーンなどの位相シフトマスクを用いて、前記位置に、絶縁性のフォトレジストが残るようにすることもできる。
本実施形態の有機EL照明パネル用基板は、さらに、補助電極絶縁部材を有し、前記補助電極が前記補助電極絶縁部材で覆われていている形態でもよい。図2の断面図に、この形態の一例を示す。図2に示すように、この例の有機EL照明パネル用基板10Aは、補助電極絶縁部材15を有し、補助電極13の透明電極12とのコンタクト部分以外の部分が補助電極絶縁部材15に覆われていること以外は、図1に示す有機EL照明パネル用基板10と同様の構成を有する。
補助電極絶縁部材15は、補助電極13の拡散防止機能と、有機EL照明パネル用基板10Aを使用して有機EL照明パネルを構成する際に、補助電極と補助電極上に形成する有機EL層および上部電極とを絶縁する機能とを有する。
補助電極絶縁部材15の形成材料は、例えば、無機材料または高分子材料等があげられるが、絶縁性のフォトレジストを用いて、フォトリソグラフィ工程により形成することが好ましい。前記絶縁性のフォトレジストとしては、例えば、アクリル系、ノボラック、ポリイミド系等の光感受性高分子材料等があげられる。補助電極絶縁部材15の厚みは、例えば、500nm〜1μm程度である。前記絶縁性のフォトレジストで絶縁部材を形成する場合は、例えば、フォトエッチング工程を使用せず、フォトリソグラフィの工程のみで形成できるので工程の負荷を軽減できる。
補助電極13上の補助電極絶縁部材15のパターニングは、基板全面に絶縁性のフォトレジストを塗布後、裏面から露光することで行うことができる。金属の補助電極部分は、遮光されるので、露光パターンが自己整合され、高価なフォトマスクを作製、使用することなく、補助電極絶縁部材15のパターニングが完成する。その後、現像、ポストベークを行い、有機EL照明パネル用基板を作製することができる。
本実施形態の構成の有機EL照明パネル用基板は、透明電極12のパターニングを行うことなく作製することができる。したがって、フォトリソグラフィ工程の回数を削減することができ、従来の有機EL照明パネル用基板に比べ、レジストの残渣や異物などの基板上への残存に起因する欠陥や不具合を抑制することが可能である。
つぎに、図3Aおよび図3Bを参照して、有機EL照明パネル用基板10Aの製造方法の一例を説明する。なお、有機EL照明パネル用基板10Aを製造する方法は、以下の例に限定されない。
まず、図3A(a)に示すように、透光性基板11を準備する。つぎに、図3A(b)に示すように、透光性基板11の一面上に、例えば、スパッタ法により、ITO等からなる透明電極12を形成する(透明電極形成工程)。つぎに、図3A(c)に示すように、絶縁性のフォトレジストを塗布する。そして、図3A(d)および(e)に示すように、フォトマスクを介して露光し、現像、焼成を行い、前記フォトレジストをパターニングする。同図では、前記フォトレジストがポジ型フォトレジストであり、用いるフォトマスクは、補助電極形成部に対応する部分は露光部、上部電極取り出し部に対応する部分は遮光部、リフトオフ部に対応する部分(補助電極を形成しない部分)はグレートーン部としたグレートーンマスクである場合を示している。前記グレートーンマスクを用いることで、前記上部電極の取り出し部に対応する部分の前記絶縁性のフォトレジストの厚みを、前記リフトオフ部に対応する部分のフォトレジストの厚みよりも、厚く残すことができる。このとき、補助電極形成部のレジストを除去しておくことができればよいので、本発明で用いるフォトレジストはポジ型に限定されず、ネガ型のフォトレジストであってもよい。ネガ型のフォトレジストを用いる場合、フォトマスクは、補助電極形成部に対応する部分は遮光部、上部電極取り出し部に対応する部分は露光部、リフトオフ部に対応する部分(補助電極を形成しない部分)はグレートーン部としたグレートーンマスクを用いるとよい。また、フォトマスクは、グレートーンマスクのようなスリット形状フォトマスクに限定されず、ハーフトーンなどの位相シフトマスク等を用いることもできる。つぎに、図3A(f)に示すように、補助電極の形成材料の層を基板上全面に形成(成膜)後、前記フォトレジストの剥離を行う。これにより、図3A(g)に示すように、前記補助電極形成部以外の部分の補助電極形成材料がリフトオフされ、補助電極のパターニングができる(補助電極形成工程)。また、前記露光時(図3A(d))において、グレートーンマスク等を用いることで、前記上部電極の取り出し部に対応する位置に、前記絶縁性のフォトレジストを残るようにすることができ、これにより本発明における絶縁層14を形成することができる(絶縁層形成工程)。
つぎに、図3B(h)に示すように、透光性基板11上の補助電極13を形成した側の全面に、絶縁性のフォトレジストを塗布する。そして、図3B(i)に示すように、透光性基板11の裏面(前記フォトレジストの塗布面とは反対側の面)から露光し、図3B(j)に示すように現像を行う。このとき、補助電極13が形成されている部分は遮光されるので、フォトマスク等を用いることなく、補助電極13の形成部分に合わせて、前記フォトレジストがパターニングできる。そして、図3B(k)に示すように、現像後の前記基板を焼成(ポストベーク)することで、補助電極絶縁部材15が形成される。補助電極絶縁部材15の厚みは、0.5〜1.5μmの範囲とすることが好ましい。このようにして、例えば、図2に示す有機EL照明パネル用基板10Aを製造できる。なお、有機EL照明パネル用基板10Aを製造する方法は、この例には限定されない。
[実施形態2]
本実施形態の有機EL照明パネルは、図2に示す実施形態1の有機EL照明パネル用基板10Aを使用した有機EL照明パネルの一例である。図4に、本実施形態の有機EL照明パネルの構成を示す。図4(a)は、本実施形態の有機EL照明パネルの平面図である。図4(b)は、図4(a)に示す有機EL照明パネルのII−II方向に見た断面図である。
図4に示すように、本実施形態の有機EL照明パネル100は、有機EL照明パネル用基板10Aと、有機EL層111と、上部電極112とを主要な構成要素として含む。有機EL照明パネル用基板10Aにおける補助電極13の透明電極12とのコンタクト部分以外の部分は、補助電極絶縁部材15に覆われている。透明電極12および補助電極絶縁部材15上には、有機EL層111および上部電極112が、前記順序で積層されている。有機EL照明パネル100は、図2に示す有機EL照明パネル用基板10Aを使用しているため、実施形態1で説明した、前述の効果が得られる。
透光性基板11、透明電極12および補助電極13は、前述のとおりである(以下、同様)。透明電極12は、例えば、陽極として機能する。
有機EL層111は、例えば、有機エレクトロルミネッセンス物質を含む発光層を含み、前記発光層を挟持するように正孔輸送層および電子輸送層、さらに、正孔輸送層および電子輸送層を挟持する正孔注入層および電子注入層等を含む。また、有機EL層111は、例えば、さらに、正孔または電子をブロックし発光効率を高めるキャリアブロック層を含んでもよい。有機EL層111は、透明電極12側から、例えば、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層が、この順序で積層された積層体である。
前記正孔注入層は、透明電極12(陽極)から有機EL層111へ注入される正孔に対する注入障壁の高さを下げると共に、前記陽極と前記正孔輸送層とのエネルギーレベルの相違を緩和し、前記陽極から注入される正孔が前記正孔輸送層へ容易に注入されるように設けられるものである。前記正孔注入層は、正孔注入層材料から形成される。前記正孔注入層材料は、例えば、正孔注入性有機材料等があげられ、具体的には、例えば、銅フタロシアニン、スターバースト型芳香族アミン等のアリールアミン誘導体等があげられる。また、前記正孔注入性有機材料は、例えば、さらに、注入障壁を下げ、駆動電圧を低下させるために、五酸化バナジウム、三酸化モリブデン等の無機物、または、F4−TCNQ等の有機物を化学ドーピングしたものでもよい。
前記正孔輸送層は、正孔輸送層材料から形成されることが好ましい。前記正孔輸送層材料は、前記発光層への正孔の移動率を高めるため、適度なイオン化ポテンシャルを有し、同時に、前記発光層からの電子の漏洩を阻止する電子親和力を有する材料である。具体的には、例えば、トリフェニルジアミン類、スターバースト型芳香族アミン等があげられる。前記トリフェニルジアミン類は、例えば、ビス(ジ(p−トリル)アミノフェニル)−1,1−シクロヘキサン、4,4’−ビス(m−トリルフェニルアミノ)ビフェニル(TPD)、N,N’−ジフェニル−N−N−ビス(1−ナフチル)−1,1’−ビフェニル)−4,4’−ジアミン(α−NPD)等があげられる。
前記発光層は、電極から注入された電子と正孔とを再結合させ、蛍光、燐光等を発光させる層である。前記発光層は、発光材料を含む。前記発光材料は、例えば、トリス(8−キノリノール)アルミニウム錯体(Alq)、ビスジフェニルビニルビフェニル(BDPVBi)、1,3−ビス(p−t−ブチルフェニル−1,3,4−オキサジアゾールイル)フェニル(OXD−7)、N,N’−ビス(2,5−ジ−t−ブチルフェニル)ペリレンテトラカルボン酸ジイミド(BPPC)、1,4ビス(N−p−トリル−N−4−(4−メチルスチリル)フェニルアミノ)ナフタレン等の低分子化合物、または、ポリフェニレンビニレン系ポリマー等の高分子化合物等があげられる。
また、前記発光材料は、例えば、ホストとドーパントとの二成分系からなり、ホスト分子で生成した励起状態のエネルギーがドーパント分子へ移動してドーパント分子が発光する材料でもよい。このような発光材料は、例えば、前述の発光材料、後述の電子輸送層材料、前記正孔輸送層材料があげられる。具体的には、例えば、ホストのAlq等のキノリノール金属錯体に、ドーパントの4−ジシアノメチレン−2−メチル−6−(p−ジメチルアミノスチリル)−4H−ピラン(DCM)、2,3−キナクリドン等のキナクリドン誘導体、もしくは、3−(2’−ベンゾチアゾール)−7−ジエチルアミノクマリン等のクマリン誘導体をドープしたもの、ホストの電子輸送性材料であるビス(2−メチル−8−ヒドロキシキノリン)−4−フェニルフェノール−アルミニウム錯体に、ドーパントのペリレン等の縮合多環芳香族をドープしたもの、または、ホストの正孔輸送層材料である4,4’−ビス(m−トリルフェニルアミノ)ビフェニル(TPD)に、ドーパントのルブレン等をドープしたもの、ホストの4,4’−ビスカルバゾリルビフェニル(CBP)、4,4’−ビス(9−カルバゾリル)−2,2’−ジメチルビフェニル(CDBP)等のカルバゾール化合物に、ドーパントの白金錯体、トリス−(2フェリニルピリジン)イリジウム(Ir(ppy))、ビス(4,6−ジ−フルオロフェニル)−ピリジネート−N,C2)イリジウム(ピコリネート)(FIr(pic))、ビス(2−2’−ベンゾチエニル)−ピリジネート−N,C3イリジウム(アセチルアセトネート)(BtpIr(acac))、トリス−(ピコリネート)イリジウム(Ir(pic))、ビス(2−フェニルベンゾチオゾラト−N,C2)イリジウム(アセチルアセトネート)(BtIr(acac))等のイリジウム錯体をドープしたもの等があげられる。
前述の発光材料は、例えば、有機EL照明パネルの目的とする発光色に応じて、適宜選択できる。具体的には、例えば、緑色発光の場合、ホストとしてAlq、ドーパントとしてキナクドリン、クマリン等、または、ホストとしてCBP、ドーパントとしてIr(ppy)等、青色発光の場合、ホストとして4,4’−ビス(2,2−ジフェニルエテニル)−1,1’−ビフェニル(DPVBi)、ドーパントとしてペリレン、ジスチリルアリーレン誘導体等、または、ホストとしてCBP、ドーパントとしてFIr(pic)等、緑〜青緑色発光の場合、ホストとしてAlq、ドーパントとしてOXD−7等、赤〜オレンジ色発光の場合、ホストとしてAlq、ドーパントとしてDCM、4−(ジシアノメチレン)−2−t−ブチル−6−(1,1,7,7−テトラメチルユロリジル−9−エニル)−4H−ピラン(DCJTB)、または、ホストとしてCBP、ドーパントとしてIr(pic)等、黄色発光の場合、ホストとしてAlq、ドーパントとしてルブレン、または、ホストとしてCBP、ドーパントとしてBtIr(acac)等を選択できる。
白色発光の前記発光層は、例えば、赤色、緑色、青色を発光する発光材料をそれぞれ含有する三層積層構造の層があげられる。この他にも、青色および黄色等、補色を発光する発光材料をそれぞれ含有する二層積層構造の層、これら各色の発光材料を多元共蒸着等で層を形成することにより、これらの発光材料が混在する一層構造の層等があげられる。さらに、前述の三層積層構造の層または二層積層構造の層における各色層を構成する発光材料を、例えば、順次、赤色、青色、緑色等の微細な画素を平面的に配列して形成した層を、白色発光の前記発光層とすることもできる。
前記電子輸送層は、電子輸送層材料から形成されることが好ましい。前記電子輸送層材料は、前記発光層への電子の移動率を高めるため、適度なイオン化ポテンシャルを有し、同時に、前記発光層から正孔が漏洩するのを阻止する電子親和力を有する材料である。具体的には、例えば、2−(4−ビフェニリル)−5−(4−t−ブチルフェニル)−1,3,4−オキサジアゾール(Bu−PBD)、OXD−7等のオキサジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、キノリノール系の金属錯体等の有機材料等があげられる。また、前記電子輸送層材料は、例えば、前記有機材料にリチウム等アルカリ金属のような電子供与性物質を化学ドーピングしたものでもよい。
前記電子注入層は、例えば、陰極の形成に用いられるアルミニウム等の金属材料の仕事関数と、前記電子輸送層の電子親和力(LUMO準位)とのエネルギー差が大きいことに起因して、前記陰極から前記電子輸送層への電子の注入が困難になるのを緩和するために設けられる。前記電子注入層は、電子注入層材料から形成されることが好ましい。前記電子注入層材料は、仕事関数の小さい材料があげられ、具体的には、例えば、リチウム、セシウム等のアルカリ金属もしくはカルシウム等のアルカリ土類金属の、フッ化物もしくは酸化物、または、マグネシウム銀やリチウムアルミニウム合金等があげられる。
前記キャリアブロック層は、例えば、正孔ブロック層があげられる。前記正孔ブロック層は、前記発光層内で発光に寄与しないで通過する正孔をブロックし、前記発光層内での再結合確率を高めるために、前記発光層と前記電子輸送層との間に設けられる。前記正孔ブロック層の形成材料は、例えば、2,9−ジメチル−4,7−ジフェニル−1,10−フェナントロリン(BCP)、トリフェニルジアミン誘導体、トリアゾール誘導体等があげられる。
有機EL層111の厚みは、特に制限されず、例えば、有機EL層111を構成する各層の厚みは、1〜500nmの範囲であり、前記各層の合計厚みは、例えば、100nm〜1000nmの範囲である。
有機EL層111の形成方法は、例えば、従来公知の方法により行える。例えば、前記発光層が前述の低分子化合物(低分子有機EL材料)から形成される場合、例えば、前記発光層は、前記低分子有機EL材料の抵抗加熱による真空蒸着法により成膜して形成できる。また、例えば、前記発光層が前述の高分子化合物(高分子有機EL材料)から形成される場合、例えば、前記発光層は、前記高分子有機EL材料を、スリットコート法、フレキソ印刷法、インクジェット法等により塗布成膜して形成できる。
上部電極112は、透明電極12と対をなす電極であり、透明電極12が陽極として機能する場合、上部電極は陰極として機能する。上部電極112は、例えば、透光性を有しても、透光性を有さなくともよい。上部電極112を、透光性を有さない電極とする場合、上部電極112は、例えば、アルミニウム、銀等の金属薄膜の遮光性を有する材料を使用できる。このような電極とすれば、例えば、有機EL層111の発光における上部電極112側に向かって発せられた光を透明電極12側へ反射し、発光面からの放出光量の減少を抑制でき、好ましい。上部電極112の厚みは、特に制限されない。配線抵抗による電圧降下を考慮すると、上部電極112は厚い方が好ましく、例えば、50〜300nmの範囲とすることができる。一方、上部電極112を、透光性を有する電極とする場合、上部電極112は、例えば、透明電極12の形成材料と同様のものを使用して形成できる。このような電極とすれば、例えば、非発光時に透明となる有機EL素子を作製できる。上部電極112の形成方法は、例えば、従来公知の方法により行える。上部電極112がアルミニウム等の金属から形成される場合、上部電極112は、前記金属の抵抗加熱による真空蒸着や電子ビーム(EB)蒸着、またはスパッタ法により成膜して形成できる。なお、本発明の有機EL照明パネルでは、外部の配線部材との接続部を形成するため、透明電極12および上部電極112の一端を延長して設けてもよい。
以上のようにして、有機EL照明パネル100を形成できる。なお、本発明においては、例えば、有機EL照明パネルにおける素子部分を外界から遮断するために、従来公知の封止材料を用いて封止を行ってもよい。
有機EL照明パネル100は、例えば、有機EL照明装置、または、液晶ディスプレイ等のバックライト等に適用でき、大きなパネルサイズ、具体的には、例えば、パネルサイズ10cm×10cm以上の大きさが必要な、前記有機EL照明装置または前記バックライト等に適用するのが好ましい。なお、本発明の有機EL照明パネルは、前述の用途のみに限定されず、幅広い分野に適用できる。
[実施形態3]
本実施形態の有機EL照明パネル用基板は、透光性基板上の一面の全面に透明電極を有するとともに、前記透光性基板と前記透明電極との間に、パターニングされた補助電極を有している。そして、前記透光性基板上の上部電極取り出し部に対応する位置において、補助電極と同一材料の層が配置されており、前記補助電極および前記上部電極取り出し部に対応する位置において、前記透明電極上に絶縁層が配置されている有機EL照明パネル用基板の一例である。図5に、本実施形態の有機EL照明パネル用基板20の構成を示す。
つぎに、図6Aおよび図6Bを参照して、有機EL照明パネル用基板20の製造方法の一例を説明する。なお、有機EL照明パネル用基板20を製造する方法は、以下の例に限定されない。
まず、図6A(a)に示すように、透光性基板11を準備する。つぎに、図6A(b)に示すように、フォトレジストを塗布する。そして、図6A(c)および(d)に示すように、フォトマスクを介して露光し、現像、焼成を行い、前記フォトレジストをパターニングする。このとき、補助電極形成部および上部電極の取り出し部に対応する位置のレジストを除去しておく。つぎに、図6A(e)に示すように、補助電極の形成材料の層を基板上全面に形成後、前記フォトレジストの剥離を行う。これにより、図6A(f)に示すように、前記補助電極形成部および前記上部電極の取り出し部に対応する位置以外の部分の補助電極形成材料がリフトオフされ、補助電極13のパターニングができる(補助電極形成工程)。
つぎに、図6B(g)に示すように、透光性基板11上の補助電極13を形成した側の全面に、例えば、スパッタ法により、ITO等からなる透明電極12を形成する(透明電極形成工程)。つぎに、図6B(h)に示すように、透明電極12上に絶縁性のフォトレジストを塗布する。そして、図6B(i)に示すように、透光性基板11の裏面(前記フォトレジストの塗布面とは反対側の面)から露光し、図6B(j)に示すように現像を行う。このとき、補助電極13が形成されている部分および前記上部電極の取り出し部に対応する位置は遮光されるので、フォトマスク等を用いることなく、前記遮光部分に合わせて、前記フォトレジストがパターニングできる。そして、図6B(k)に示すように、現像後の前記基板を焼成(ポストベーク)することで、絶縁層14および補助電極絶縁部材15が形成される(絶縁層形成工程)。このようにして、例えば、図5に示す有機EL照明パネル用基板20を製造できる。
前記製造方法により、図9A〜Cに示す従来の有機EL照明パネル用基板の作製では、4枚のフォトマスクを用い、22工程が必要だったものが、1枚のフォトマスクのみの使用で11工程とすることができる。なお、有機EL照明パネル用基板20を製造する方法は、この例には限定されない。
[実施形態4]
本実施形態の有機EL照明パネル用基板は、透光性基板上の一面にパターニングされた透明電極を有するとともに、前記透明電極間に、パターニングされた補助電極を有している。そして、前記透光性基板上の上部電極取り出し部に対応する位置において、補助電極と同一材料の層が配置されており、前記補助電極および前記上部電極取り出し部に対応する位置において、前記透明電極上に絶縁層が配置されている有機EL照明パネル用基板の一例である。図7に、本実施形態の有機EL照明パネル用基板30の構成を示す。
つぎに、図8Aおよび図8Bを参照して、有機EL照明パネル用基板30の製造方法の一例を説明する。なお、有機EL照明パネル用基板30を製造する方法は、以下の例に限定されない。
まず、図8A(a)に示すように、透光性基板11を準備する。つぎに、図8A(b)に示すように、透光性基板11の一面上に、補助電極の形成材料の層を形成する。つぎに、図8A(c)に示すように、フォトレジストを塗布する。そして、図8A(d)および(e)に示すように、フォトマスクを介して露光し、現像、焼成を行い、前記フォトレジストをパターニングする。このとき、そして、図8A(f)に示すように、前記補助電極形成材料の層をエッチングすることで、補助電極13のパターニングができる(補助電極形成工程)。上部電極の取り出し部に対応する位置に前記フォトレジストが残るようにパターニングしておくことで、上部電極の取り出し部に対応する位置の導電層の形成ができる。
つぎに、図8B(g)に示すように、透光性基板11上の補助電極13を形成した側の全面に、例えば、スパッタ法により、ITO等からなる透明電極形成材料の層を形成後、前記フォトレジストの剥離を行う。これにより、図8B(h)に示すように、前記補助電極形成部および前記導電層形成部の透明電極がリフトオフされ、透明電極12のパターニングができる(透明電極形成工程)。つぎに、図8B(i)に示すように、透光性基板11上の透明電極12等を形成した側の全面に、絶縁性のフォトレジストを塗布する。そして、図8B(j)に示すように、透光性基板11の裏面(前記フォトレジストの塗布面とは反対側の面)から露光し、図8B(k)に示すように現像を行う。このとき、補助電極13が形成されている部分および前記上部電極の取り出し部に対応する位置は遮光されるので、フォトマスク等を用いることなく、前記遮光部分に合わせて、前記フォトレジストがパターニングできる。そして、図8B(l)に示すように、現像後の前記基板を焼成(ポストベーク)することで、絶縁層14および補助電極絶縁部材15が形成される(絶縁層形成工程)。このようにして、例えば、図7に示す有機EL照明パネル用基板30を製造できる。
前記製造方法により、図10A〜Cに示す従来の有機EL照明パネル用基板の作製では、4枚のフォトマスクを用い、22工程が必要だったものが、1枚のフォトマスクのみの使用で12工程とすることができる。なお、有機EL照明パネル用基板30を製造する方法は、この例には限定されない。
つぎに、本発明の実施例を示し、さらに詳しく本発明について例示説明する。なお、本発明は、下記の実施例によって何ら限定および制限されない。
[実施例1]
(1)有機EL照明パネルの作製
本実施例の有機EL照明パネルとして、以下のようにして、発光面が100mm×100mmの、図4に示す有機EL照明パネル100を作製した。すなわち、まず、透光性基板11として無アルカリガラス(厚み:0.7mm、日本電気硝子(株)製OA-10G)を準備した。無アルカリガラス11上に、スパッタ法により、透明電極12としてITOを成膜した(ITO膜12、厚み300nm)。つぎに、ITO膜12を覆うように、絶縁性のノボラック系のポジ型フォトレジスト(商品名「PFR−7750」、JSR(株)製)を塗布し、フォトリソグラフィ法により、補助電極形成部のレジストを除去するようパターニングを行った。このとき、露光時に用いるマスクとして、補助電極形成部に対応する部分は露光部、上部電極取り出し部に対応する部分は遮光部、リフトオフ部に対応する部分(補助電極を形成しない部分)はグレートーン部としたグレートーンマスクを用いた。前記グレートーンマスクを用いることで、前記上部電極の取り出し部に対応する部分の前記絶縁性のフォトレジストの厚みを、前記リフトオフ部に対応する部分のフォトレジストの厚みよりも、厚く残すことができた。
つぎに、スパッタ法により、補助電極の形成材料(Mo-Nb/Al-Nd/Mo-Nb(MAM))の層を460nm(30nm/400nm/30nm)の厚みとなるよう形成した後、前記フォトレジストの剥離を行い(リフトオフ)、補助電極13を、幅が180μm、隣接する補助電極間のピッチ幅が5mmの格子状となるようにパターニングした(補助電極形成工程)。このとき、前記上部電極の取り出し部に対応する位置には前記フォトレジストが厚く残っていたため、前記位置に前記絶縁性のフォトレジストを残し、絶縁層14を形成することができた(絶縁層形成工程)。
つぎに、透光性基板11上の補助電極13および絶縁層14を形成した側の全面に、絶縁性のノボラック系のポジ型フォトレジスト(商品名「PFR−7750」)を、厚み1.2μmとなるように塗布し、透光性基板11の裏面(前記フォトレジストの塗布面とは反対側の面)から露光し、現像を行った。このとき、補助電極13および絶縁層14が形成されている部分は遮光されるので、フォトマスク等を用いることなく、補助電極13および絶縁層14の形成部分に合わせて、前記フォトレジストがパターニングできた。そして、現像後の前記基板を焼成(ポストベーク)することで、補助電極絶縁部材15を形成した。このとき、補助電極絶縁部材15の厚みは、0.85μm(残膜率71%)、幅は200μmであった。このようにして、ITO膜12を陽極(透明電極)とし、MAMを補助電極13とする有機EL照明パネル用基板を作製した。
つぎに、ITO膜12および補助電極絶縁部材15上に、真空蒸着法により、有機EL層111を形成し、最後に、有機EL層111上に、真空蒸着法により、アルミニウムの陰極112を形成した。このようにして、図4に示す有機EL照明パネル100を作製した。有機EL層111は、ITO膜12側から、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、正孔ブロック層、電子輸送層、電子注入層が、この順序で積層された積層体とした。前記積層体における各層の形成材料は、下記のとおりである。
正孔注入層:Cu−Pc(銅フタロシアニン)
正孔輸送層:α−NPD(N,N’−ジフェニル−N−N−ビス(1−ナフチル)−1,1’−ビフェニル)−4,4’−ジアミン
発光層:ホスト;CBP(4,4’−ビスカルバゾリルビフェニル)
ドーパント;Ir(ppy) (トリス−(2フェリニルピリジン)イリジウム錯体)、BtpIr(acac) (ビス(2−(2’−ベンゾ(4,5−α)チエニル)ピリジネート−N,C2’)(アセチルアセトネート)イリジウム錯体)、FIr(pic) ((ビス(4,6−ジ−フルオロフェニル)−ピリジネート−N,C2’)ピコリネートイリジウム錯体)
正孔ブロック層:BCP(2,9−ジメチル−4,7−ジフェニル−1,10−フェナントロリン)
電子輸送層:Alq
電子注入層:LiF
(2)特性評価
(2−1)輝度の均一性評価
本実施例の有機EL照明パネルを、駆動電流を25A/mの定電流とし点灯させた。駆動電圧は4.5V、輝度は1000cd/mであった。この有機EL照明パネルにおける輝度の均一性を、下記のようにして評価した。すなわち、この有機EL照明パネルにおける面内9点の輝度を測定し、前記9点の輝度のうち、最大輝度および最小輝度を、下記式(I)に代入して、輝度の均一性を算出した(以下、同様)。前記輝度の均一性(%)は、値が小さいほど、有機EL照明パネル面内の輝度の均一性が高いことを示す。この有機EL照明パネルの輝度の均一性は、3%であった。

輝度の均一性(%)=(最大輝度−最小輝度)/最大輝度×100 (I)
(2−2)連続点灯評価
また、この有機EL照明パネルを、上記(2−1)と同様の電流密度で連続点灯させた(n=10)。その結果、連続点灯10000時間を越えた後でも、全ての有機EL照明パネルは、安定して点灯していた。
[比較例1]
(1)有機EL照明パネルの作製
補助電極13を形成しなかったこと以外は、前記実施例1と同様にして、本比較例の有機EL照明パネルを作製した。
(2)特性評価
(2−1)輝度の均一性評価
本比較例の有機EL照明パネルを、駆動電流を25A/mの定電流とし点灯させた。駆動電圧は5.6V、輝度は810cd/mであった。この有機EL照明パネルにおける輝度の均一性は、35%であった。
(2−2)連続点灯評価
また、この有機EL照明パネルを、上記(2−1)と同様の電流密度で連続点灯させた(n=10)。その結果、5つの有機EL照明パネルにおいて、1000時間以内に短絡が発生し、非点灯となった。
[比較例2]
(1)有機EL照明パネルの作製
図9A〜Cに示す工程で、本比較例の有機EL照明パネルを作製した。
(2)特性評価
(2−1)輝度の均一性評価
本比較例の有機EL照明パネルを、駆動電流を25A/mの定電流とし点灯させた。駆動電圧は4.8V、輝度は970cd/mであった。この有機EL照明パネルにおける輝度の均一性は、4%であった。
(2−2)連続点灯評価
また、この有機EL照明パネルを、上記(2−1)と同様の電流密度で連続点灯させた(n=10)。その結果、4つの有機EL照明パネルにおいて、1000時間以内に短絡が発生し、非点灯となった。
以上の結果から、実施例1の有機EL照明パネルでは、面内の輝度の均一性が高く、短絡を防止できて信頼性が高かった。一方、比較例1の有機EL照明パネルでは、面内の輝度の均一性が低く、短絡が発生して信頼性が低かった。また、比較例2の有機EL照明パネルでは、フォトリソグラフィ工程等を繰り返すことにより、レジストの残渣や異物などが基板上に残りやすくなるため、有機ELパネルにショートなどの欠陥・不具合が多発し、歩留りおよび信頼性が著しく低下したものと考えられる。
以上のように、本発明の有機EL照明パネル用基板、有機EL照明パネル用基板の製造方法およびそれを用いた有機EL照明パネルによれば、製造工程を大幅に削減することができるとともに、有機EL照明パネル面内の輝度および色度の均一性を向上でき、かつ、歩留りおよび信頼性に優れている。これは、大きな透明基板上に、有機EL照明パネルを多面取りするときにも有効で、効果はより顕著となる。また、フォトエッチング、フォトリソグラフィ工程の数を削減することができるため、工程のタクトタイム向上とコスト削減を図ることができる。さらに、従来の有機EL照明パネルにおいては、ITO等透明導電膜の端部(エッジ部)に発生する透光性基板とITO部との段差が発生するため、有機層上に形成される陰極との間でショートが発生し易かった。それを防ぐために、後工程で、エッジカバー(またはインシュレータ)と呼ばれるレジストの段差カバーを形成していたが、本発明の構造ではこれが必要なくなるため、工程削減と原価低減が図れると同時に、ショートが発生しづらくなり、歩留り向上が図れる。さらにまた、フォトエッチング工程の数を削減することができるため、ウェットエッチングを行った場合に発生するエッチング廃液を低減させ、環境性能の高い有機EL照明パネル用基板を供給することができる。また、フォトリソグラフィ工程の数を削減することにより、レジスト残渣などにより発生する有機ELパネルのショートなどの欠陥・不具合を低減し、歩留りを向上することができる。本発明の有機EL照明パネルは、例えば、有機EL照明装置、または、液晶ディスプレイ等のバックライト等に適用できる。なお、本発明のEL照明パネルは、前述の用途のみに限定されず、幅広い分野に適用できる。
以上、実施形態および実施例を参照して本願発明を説明したが、本願発明は、上記実施形態および実施例に限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明のスコープ内で当業者が理解しうる様々な変更をすることができる。
この出願は、2012年8月21日に出願された日本出願特願2012−182746を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
10、10A、20、30 有機EL照明パネル用基板
11 透光性基板
12 透明電極(ITO)
13 補助電極
14 絶縁層
15 補助電極絶縁部材
100 有機EL照明パネル
111 有機EL層
112 上部電極

Claims (10)

  1. 透光性基板、透明電極および補助電極を有し、
    前記透明電極は、前記透光性基板の一面上に配置されており、
    前記補助電極は、前記透明電極と電気的に接続されており、
    さらに、前記透光性基板上において、前記透明電極と対向して設けられる、有機EL照明パネルを構成する有機EL層の上部電極の電極取り出し部に対応する位置に絶縁層を有し、
    前記透光性基板と前記絶縁層との間に、導電層を有している、有機EL照明パネル用基板。
  2. 前記導電層は、前記透明電極および前記補助電極の少なくとも一方と同じ材料を含んでいる、請求項1記載の有機EL照明パネル用基板。
  3. 透明電極を、透光性基板の一面上に形成する透明電極形成工程と、
    補助電極を、前記透明電極と電気的に接続するように形成する補助電極形成工程と、
    前記透光性基板上において、前記透明電極と対向して設けられる、有機EL照明パネルを構成する有機EL層の上部電極の電極取り出し部に対応する位置に、絶縁層を形成する絶縁層形成工程とを含む、
    有機EL照明パネル用基板の製造方法。
  4. 前記透明電極形成工程において、前記電極取り出し部に対応する位置に導電層を形成し、前記絶縁層形成工程において、前記絶縁層を、前記導電層を覆うように形成する、請求項3記載の有機EL照明パネル用基板の製造方法。
  5. 前記補助電極形成工程において、前記補助電極は、絶縁性の感光性レジストを用いるフォトリソグラフィで形成され、
    前記絶縁層形成工程は、前記補助電極形成工程で前記感光性レジストの層を形成する工程と同一の工程である、請求項3または4記載の有機EL照明パネル用基板の製造方法。
  6. 前記補助電極形成工程において、前記電極取り出し部に対応する位置に導電層を形成し、前記絶縁層形成工程において、前記絶縁層を、前記導電層を覆うように形成する、請求項3記載の有機EL照明パネル用基板の製造方法。
  7. 前記絶縁層形成工程は、前記補助電極形成工程で形成された導電層をフォトマスクとするフォトリソグラフィ工程である、請求項6記載の有機EL照明パネル用基板の製造方法。
  8. 請求項3から7のいずれか一項に記載の有機EL照明パネル用基板の製造方法によって製造された、有機EL照明パネル用基板。
  9. 有機EL照明パネル用基板と、有機EL層と、上部電極とを含み、
    前記有機EL照明パネル用基板は、請求項1、2および8のいずれか一項に記載の有機EL照明パネル用基板であり、
    前記透明電極上に、前記有機EL層および前記上部電極が、この順序で設けられていることを特徴とする有機EL照明パネル。
  10. 請求項9記載の有機EL照明パネルを含むことを特徴とする有機EL照明装置。
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