(57)【要約】【課題】劣化を抑制できる有機ＥＬ素子及び有機ＥＬ素子の製造方法を提供する。【解決手段】有機ＥＬ素子１の製造方法は、基板２上に下部電極３を形成する下部電極形成工程と、下部電極３上に平坦化膜４を形成する平坦化膜形成工程と、平坦化膜４上に有機発光層５を形成する有機発光層形成工程と、有機発光層５上の所定の領域に上部電極６の陰極２１を形成する陰極形成工程と、平坦化膜４をプラズマによりエッチングするエッチング工程とを備えている。エッチング工程では、陰極２１がマスクとなり、陰極２１から露出した平坦化膜４がプラズマによりエッチングされる。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板上に形成された下部電極と、
前記下部電極上に形成された平坦化膜と、
前記平坦化膜上に形成された有機発光層と、
前記有機発光層上に形成された上部電極とを備え、
平面視にて、前記平坦化膜は、前記上部電極が形成されている領域内にのみ形成されていることを特徴とする有機ＥＬ素子。
【請求項２】
前記上部電極の一部は、前記下部電極上に直接形成されていることを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項３】
基板上に下部電極を形成する下部電極形成工程と、
前記下部電極上に平坦化膜を形成する平坦化膜形成工程と、
前記平坦化膜上に有機発光層を形成する有機発光層形成工程と、
前記有機発光層上の所定の領域に上部電極の第１電極を形成する第１電極形成工程と、
前記平坦化膜をプラズマによりエッチングするエッチング工程とを備えたことを特徴とする有機ＥＬ素子の製造方法。
【請求項４】
前記平坦化膜形成工程において、前記平坦化膜は、前記下部電極上に塗布することによって形成されることを特徴とする請求項３に記載の有機ＥＬ素子の製造方法。
【請求項５】
前記平坦化膜形成工程において、前記平坦化膜は、前記下部電極の上面全体に形成されることを特徴とする請求項３または請求項４に記載の有機ＥＬ素子の製造方法。
【請求項６】
前記有機発光層形成工程において、前記有機発光層は、前記平坦化膜の上面全体に形成されることを特徴とする請求項３〜請求項５のいずれか１項に記載の有機ＥＬ素子の製造方法。
【請求項７】
前記エッチング工程において、前記有機発光層をプラズマによりエッチングすることを特徴とする請求項６に記載の有機ＥＬ素子の製造方法。
【請求項８】
前記エッチング工程の後、
前記上部電極の第１電極と前記下部電極とを接続する上部電極の第２電極を、前記下部電極上に直接形成する第２電極形成工程を備えたことを特徴とする請求項３〜請求項７のいずれか１項に記載の有機ＥＬ素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、平坦化膜を有する有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）素子及び有機ＥＬ素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機ＥＬ素子及びその製造方法が知られている。特許文献１には、インクジェット方式による有機ＥＬ素子の製造方法が開示されている。特許文献１の有機ＥＬ素子の製造方法では、基板上にパターニングされた下部電極を形成する。その後、下部電極の凹凸を低減するための、正孔注入層（平坦化膜）を全面に形成する。
【０００３】
その後、インクジェットプリント装置により、正孔注入層上の所定の領域に発色層を形成する。最後に、蒸着法により、発色層上に金属電極を形成することによって、有機ＥＬ素子が完成する。
【特許文献１】特開平１０−１２３７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１の有機ＥＬ素子及びその製造方法では、正孔注入層を全面に形成している。このため、有機発光層が形成されている領域を封止部材により封止しても、正孔注入層を介して水分等が浸入する。これにより、有機発光層が劣化しやすいといった課題がある。
【０００５】
本発明は、上述した課題を解決するために創案されたものであり、劣化を抑制できる有機ＥＬ素子及び有機ＥＬ素子の製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、基板と、前記基板上に形成された下部電極と、前記下部電極上に形成された平坦化膜と、前記平坦化膜上に形成された有機発光層と、前記有機発光層上に形成された上部電極とを備え、平面視にて、前記平坦化膜は、前記上部電極が形成されている領域内にのみ形成されていることを特徴とする有機ＥＬ素子である。
【０００７】
また、請求項２に記載の発明は、前記上部電極の一部は、前記下部電極上に直接形成されていることを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ素子である。
【０００８】
また、請求項３に記載の発明は、基板上に下部電極を形成する下部電極形成工程と、前記下部電極上に平坦化膜を形成する平坦化膜形成工程と、前記平坦化膜上に有機発光層を形成する有機発光層形成工程と、前記有機発光層上の所定の領域に上部電極の第１電極を形成する第１電極形成工程と、前記平坦化膜をプラズマによりエッチングするエッチング工程とを備えたことを特徴とする有機ＥＬ素子の製造方法である。
【０００９】
また、請求項４に記載の発明は、前記平坦化膜形成工程において、前記平坦化膜は、前記下部電極上に塗布することによって形成されることを特徴とする請求項３に記載の有機ＥＬ素子の製造方法である。
【００１０】
また、請求項５に記載の発明は、前記平坦化膜形成工程において、前記平坦化膜は、前記下部電極の上面全体に形成されることを特徴とする請求項３または請求項４に記載の有機ＥＬ素子の製造方法である。
【００１１】
また、請求項６に記載の発明は、前記有機発光層形成工程において、前記有機発光層は、前記平坦化膜の上面全体に形成されることを特徴とする請求項３〜請求項５のいずれか１項に記載の有機ＥＬ素子の製造方法である。
【００１２】
また、請求項７に記載の発明は、前記エッチング工程において、前記有機発光層をプラズマによりエッチングすることを特徴とする請求項６に記載の有機ＥＬ素子の製造方法である。
【００１３】
また、請求項８に記載の発明は、前記エッチング工程の後、前記上部電極の第１電極と前記下部電極とを接続する上部電極の第２電極を、前記下部電極上に直接形成する第２電極形成工程を備えたことを特徴とする請求項３〜請求項７のいずれか１項に記載の有機ＥＬ素子の製造方法である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、平面視において、上部電極の領域内にのみ平坦化膜を形成している。これにより、平坦化膜を介すことなく、封止部材等により有機発光層が形成された領域を封止することができる。この結果、有機発光層の劣化を抑制できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
（第１実施形態）
以下、図面を参照して、本発明をボトムエミッション型の有機ＥＬ素子に適用した第１実施形態について説明する。図１は、第１実施形態による有機ＥＬ素子の断面図である。図２は、有機ＥＬ素子の分解斜視図である。図１は、図２におけるＩ−Ｉ線に沿った断面図である。以下の説明において、図１に記載の上下を上下方向とする。
【００１６】
図１及び図２に示すように、第１実施形態による有機ＥＬ素子１は、基板２と、下部電極３と、平坦化膜４と、有機発光層５と、上部電極６と、封着材７と、封止部材８とを備えている。また、基板２、下部電極３、封着材７及び封止部材８によって囲まれた領域が、封止領域９である。
【００１７】
基板２は、約０．５ｍｍの厚みを有し、光を透過可能なガラス基板からなる。基板２の上面は、各構成３〜６が形成される成長主面２ａである。また、基板２の下面は、光が取り出される光取出面２ｂである。
【００１８】
下部電極３は、光を透過可能な約１００ｎｍの厚みを有するＩＴＯ（酸化インジウムスズ）からなる。下部電極３は、基板２の成長主面２ａ上に形成されている。下部電極３は、陽極１１と、陽極端子１２と、陰極端子１３とを備えている。
【００１９】
陽極１１は、平坦化膜４を介して、有機発光層５に正孔を注入するためのものである。陽極１１は、封止領域９内に形成されている。陽極１１は、平面視にて、四角形状に形成されている。
【００２０】
陽極端子１２は、陽極１１と外部電源とを接続するためのものである。陽極端子１２の一部は、外部電源と接続するために、封止領域９の外側に形成されている。陽極端子１２は、陽極１１と一体的に形成されている。陽極端子１２は、平面視にて、四角形状に形成されている。
【００２１】
陰極端子１３は、上部電極６と外部電源とを接続するためのものである。陰極端子１３は、平面視にて、四角形状に形成されている。陰極端子１３の一部は、外部電源と接続するために、封止領域９の外側に形成されている。陰極端子１３は、封止領域９内で、上部電極６の一端部と接続されている。陰極端子１３と陽極１１との間には、絶縁溝１４が形成されている。絶縁溝１４により、陰極端子１３と陽極１１は、分割されて、電気的に絶縁される。
【００２２】
平坦化膜４は、下部電極３上の凹凸を低減するためのものである。これにより、平坦化膜４上に形成される有機発光層５の欠陥を抑制して、陽極１１と後述する上部電極６の陰極２１との短絡を抑制する。また、平坦化膜４は、正孔注入層としても機能する。
【００２３】
平坦化膜４は、下部電極３の陽極１１上に形成されている。平坦化膜４の一部は、絶縁溝１４内に形成されている。平坦化膜４は、導電性を有するＰＥＤＯＴ（ポリエチレンジオキシチオフェン）からなる。平坦化膜４は、約５０ｎｍの厚みを有する。平坦化膜４は、平面視にて、上部電極６の陰極２１と同じ四角形状に形成されている。即ち、平坦化膜４は、平面視にて、上部電極６が形成されている領域内にのみ形成されている。
【００２４】
有機発光層５は、光を発光するためのものである。有機発光層５は、平坦化膜４上に電気的に接続された状態で形成されている。有機発光層５は、封止領域９内に形成されている。有機発光層５には、正孔輸送層及び電子輸送層が陽極１１側から順に積層されている。正孔輸送層は、約５０ｎｍの厚みを有するＮＰＤ（ジフェニルナフチルジアミン）膜からなる。電子輸送層は、約５０ｎｍの厚みを有し、色素を混入させたキノリノールアルミ錯体（Ａｌｑ３）膜からなる。有機発光層５は、平面視にて、上部電極６の陰極２１と同じ四角形状に形成されている。即ち、有機発光層５は、平面視にて、上部電極６が形成されている領域内に形成されている。
【００２５】
上部電極６は、陰極端子１３から輸送された電子を有機発光層５に注入するためのものである。上部電極６は、Ａｌ膜からなる。上部電極６は、封止領域９内に形成されている。上部電極６は、陰極２１と、接続部２２とを備えている。尚、陰極２１が、請求項の第１電極に相当する。接続部２２が、請求項の第２電極に相当する。
【００２６】
陰極２１は、約１００ｎｍの厚みを有するＡｌ膜からなる。陰極２１は、有機発光層５の上面全体に形成されている。即ち、陰極２１は、平面視にて、有機発光層５と同じ四角形状に形成されている。更には、陰極２１は、平面視にて、平坦化膜４と同じ四角形状に形成されている。陰極２１は、有機発光層５と電気的に接続されている。陰極２１は、陽極１１及び絶縁溝１４と対向する位置に形成されている。
【００２７】
接続部２２は、陰極端子１３と陰極２１とを接続するためのものである。接続部２２は、Ａｌ膜からなる。接続部２２は、封止領域９内の陰極端子１３と接続されている。接続部２２は、下部電極３の陰極端子１３上に直接形成されている。
【００２８】
封着材７は、基板２または下部電極３と封止部材８とを封着するためのものである。封着材７は、絶縁性のＵＶ硬化樹脂からなる。封着材７は、平坦化膜４及び有機発光層５の外側を囲むように形成されている。
【００２９】
封止部材８は、約０．５ｍｍの厚みを有するガラスからなる。封止部材８の中央部には、陽極１１、平坦化膜４、有機発光層５、上部電極６を収容するための凹部が形成されている。
【００３０】
次に、上述した第１実施形態による有機ＥＬ素子１の動作を説明する。
【００３１】
まず、有機ＥＬ素子１では、外部電源によって、陽極端子１２と陰極端子１３との間に電圧が印加される。これにより、陽極端子１２から陽極１１及び平坦化膜４を介して有機発光層５に正孔が注入される。また、陰極端子１３から上部電極６の接続部２２及び陰極２１を介して有機発光層５に電子が注入される。注入された正孔と電子は、有機発光層５内で再結合して光を発光する。発光した光は、平坦化膜４、陽極１１及び基板２を透過した後、光取出面２ｂから照射される。
【００３２】
次に、上述した第１実施形態による有機ＥＬ素子１の製造方法について説明する。図３〜図９は、各製造工程における有機ＥＬ素子の断面図である。
【００３３】
まず、図３に示すように、スパッタ法により、ＩＴＯ膜からなる下部電極３を基板２の成長主面２ａの全面に形成する。
【００３４】
次に、図４に示すように、フォトリソグラフィー技術により、絶縁溝１４を形成する領域以外にレジスト膜３１を形成する。その後、レジスト膜３１から露出した下部電極３を、基板２が露出するまでエッチングにより除去する。これにより、絶縁溝１４が形成されて、陰極端子１３と陽極１１とが分割されて絶縁される（下部電極形成工程）。この後、Ｏ２プラズマにより下部電極３をクリーニングする。尚、このクリーニングによりＩＴＯからなる下部電極３のイオン化ポテンシャルを下げて、平坦化膜４への正孔注入効率を向上させることができる。
【００３５】
次に、図５に示すように、スピンコート法によって、平坦化膜４を絶縁溝１４内及び下部電極３の上面全体に形成する。具体的には、スピンコート装置３０によって、基板２及び下部電極３の上にＰＥＤＯＴ水溶液４ａを滴下する。この状態で、基板２を回転させて、基板２及び下部電極３の上面全体にＰＥＤＯＴ水溶液４ａを塗布する。この後、約２００℃の温度で、約１０分以上ベーキングすることにより、ＰＥＤＯＴ水溶液４ａ中の水分を蒸発させる。これにより、平坦化膜４が、絶縁溝１４内及び下部電極３の上面全体に形成される（平坦化膜形成工程）。
【００３６】
次に、図６に示すように、開口部３２ａが陽極１１及び絶縁溝１４と対向する位置に配置されるように、シャドウマスク３２を位置合わせする。その後、シャドウマスク３２を用いて、正孔輸送層及び電子輸送層を順に蒸着して、平坦化膜４上の陽極１１及び絶縁溝１４と対向する位置に、有機発光層５を形成する（有機発光層形成工程）。
【００３７】
次に、図７に示すように、開口部３３ａが有機発光層５の上面と対向する位置に配置されるように、シャドウマスク３３を位置合わせする。その後、真空蒸着法により、シャドウマスク３３を用いて、Ａｌ膜からなる上部電極６の陰極２１を有機発光層５の上面全体に形成する（第１電極形成工程）。
【００３８】
次に、図８に示すように、Ｏ２プラズマにより平坦化膜４をエッチングする。ここで、陰極２１がマスクとして機能するので、平坦化膜４は、陰極２１と同じ形状にパターニングされる。この結果、平坦化膜４は、平面視にて、陰極２１の領域内にのみ残る（エッチング工程）。
【００３９】
次に、図９に示すように、開口部３４ａが陰極端子１３上の絶縁溝１４側の端部に沿って配置されるように、シャドウマスク３４を位置合わせする。その後、真空蒸着法により、シャドウマスク３４を用いて、Ａｌ膜からなる上部電極６の接続部２２を、絶縁溝１４側の端部に沿って陰極端子１３上に直接形成する。また、接続部２２は、陰極２１と接続されるように形成される（第２電極形成工程）。
【００４０】
次に、封着材７を介して、封止部材８を基板２及び下部電極３上に載置する。この状態で、紫外線を照射することにより、封着材７を硬化させる。これにより、図１に示す有機ＥＬ素子１が完成する。
【００４１】
上述したように第１実施形態による有機ＥＬ素子１は、平面視にて、陰極２１の領域内にのみ平坦化膜４が形成されている。これにより、平坦化膜４を介すことなく、封着部材８の下端部と、下部電極３及び基板２とを封着材７によって封着することができる。この結果、封止領域９に水分等が浸入することを抑制できるので、有機発光層５の劣化を抑制できる。
【００４２】
また、有機ＥＬ素子１では、Ｏ２プラズマにより、陰極２１をマスクとして、自己整合的に平坦化膜４をエッチングしている。これにより、シャドウマスクを用いることなく、陰極２１と同じ形状に、平坦化膜４をエッチングすることができるので、生産性を向上させることができる。また、エッチング液に弱い平坦化膜４のパターニングの精度を高めることができる。この結果、陰極２１と略同じ形状の発光面積を得ることができるので、発光面積を向上させることができる。
【００４３】
また、有機ＥＬ素子１では、平坦化膜４を塗布することにより形成しているので、平坦化膜４の平坦性を向上させることができる。
【００４４】
また、有機ＥＬ素子１では、下部電極３のクリーニング用のプラズマ装置により平坦化膜４をエッチングする。このため、レーザ装置等により平坦化膜４をエッチングする場合に比べて、製造装置の複雑化を抑制しつつ、上述の効果を奏することができる。
【００４５】
（第２実施形態）
次に、上述した第１実施形態の製造工程の一部を変更した第２実施形態による有機ＥＬ素子の製造方法について説明する。図１０〜図１２は、第２実施形態の各製造工程における有機ＥＬ素子の断面図である。尚、第２実施形態による有機ＥＬ素子は、第１実施形態と同様の構成を有する。また、上述した実施形態と同じ構成には、同じ符号を付けて説明を省略する。
【００４６】
まず、第２実施形態による有機ＥＬ素子１の製造方法では、第１実施形態と同様に基板２上に下部電極３及び平坦化膜４を形成する。この後、図１０に示すように、スピンコート法によって、有機発光層５を平坦化膜４の上面全体に形成する。
【００４７】
次に、図１１に示すように、開口部３３ａが形成されたシャドウマスク３３を用いて、Ａｌ膜からなる上部電極６の陰極２１を有機発光層５上の所定の領域に蒸着する。
【００４８】
次に、図１２に示すように、Ｏ２プラズマにより平坦化膜４及び有機発光層５をエッチングする。ここで、陰極２１がマスクとして機能するので、平坦化膜４及び有機発光層５は、陰極２１と同じ形状にパターニングされる。
【００４９】
この後、第１実施形態と同様の製造工程を行うことによって（図９参照）、有機ＥＬ素子１が完成する。
【００５０】
上述したように、第２実施形態による有機ＥＬ素子１の製造方法では、有機発光層５を形成する工程において、シャドウマスクを必要としないので、製造工程を簡略化することができる。また、上部電極６を形成する工程において、有機発光層５に対するシャドウマスク３６の位置合わせを行う必要がないので、製造工程をより簡略化することができる。
【００５１】
以上、実施形態を用いて本発明を詳細に説明したが、本発明は本明細書中に説明した実施形態に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載及び特許請求の範囲の記載と均等の範囲により決定されるものである。以下、上記実施形態を一部変更した変更形態について説明する。
【００５２】
上述した各構成の材料、形状、数値等は適宜変更可能である。また、各製造工程における製造方法は適宜変更可能である。
【００５３】
Ｏ２プラズマ以外のプラズマ、例えば、Ａｒプラズマ等のプラズマにより平坦化膜及び有機発光層を形成してもよい。
【００５４】
スピンコート法以外の方法、例えば、ディップ法、スプレー法、コーティング法、蒸着法等によって平坦化膜を全面に形成してもよい。
【００５５】
第２実施形態の有機発光層の形成工程において、スピンコート法以外の方法、例えば、ディップ法、スプレー法、コーティング法、蒸着法等によって有機発光層を全面に形成してもよい。
【００５６】
また、上部電極をＡｌ膜以外の金属膜によって構成してもよい。更には、有機ＥＬ素子をＩＴＯ等の透明な導電材料によって構成してもよい。透明な導電材料により上部電極を構成することによって、本発明をトップエミッション型の有機ＥＬ素子にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】第１実施形態による有機ＥＬ素子の断面図である。
【図２】有機ＥＬ素子の分解斜視図である。
【図３】第１実施形態の各製造工程における有機ＥＬ素子の断面図である。
【図４】第１実施形態の各製造工程における有機ＥＬ素子の断面図である。
【図５】第１実施形態の各製造工程における有機ＥＬ素子の断面図である。
【図６】第１実施形態の各製造工程における有機ＥＬ素子の断面図である。
【図７】第１実施形態の各製造工程における有機ＥＬ素子の断面図である。
【図８】第１実施形態の各製造工程における有機ＥＬ素子の断面図である。
【図９】第１実施形態の各製造工程における有機ＥＬ素子の断面図である。
【図１０】第２実施形態の各製造工程における有機ＥＬ素子の断面図である。
【図１１】第２実施形態の各製造工程における有機ＥＬ素子の断面図である。
【図１２】第２実施形態の各製造工程における有機ＥＬ素子の断面図である。
【符号の説明】
【００５８】
１           有機ＥＬ素子
２     基板
２ａ   成長主面
２ｂ   光取出面
３     下部電極
４           平坦化膜
４ａ   ＰＥＤＯＴ水溶液
５     有機発光層
６           上部電極
７     封着材
８     封止部材
９     封止領域
１１   陽極
１２   陽極端子
１３   陰極端子
１４   絶縁溝
２１   陰極
２２   接続部
【図１】
2010003797.tif 000003
【図２】
2010003797.tif 000004
【図３】
2010003797.tif 000005
【図４】
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【図５】
2010003797.tif 000007
【図６】
2010003797.tif 000008
【図７】
2010003797.tif 000009
【図８】
2010003797.tif 000010
【図９】
2010003797.tif 000011
【図１０】
2010003797.tif 000012
【図１１】
2010003797.tif 000013
【図１２】
2010003797.tif 000014