(57)【要約】【課題】色度のバラツキを低減できる有機ＥＬ素子の製造方法を提供すること。【解決手段】白色発光する有機ＥＬ素子１００の製造方法であって、基板上に陽極１０を成膜する陽極成膜工程と、ホール輸送層２０を陽極１０上に成膜する前に、陽極１０の膜厚を測定する膜厚測定工程と、陽極１０の膜厚とホール輸送層２０の膜厚の設計値の合計膜厚と、膜厚測定工程で測定された陽極１０の膜厚とに基づいて成膜するホール輸送層２０の膜厚を設定する膜厚設定工程と、膜厚設定工程で設定した膜厚でホール輸送層２０を陽極１０上に成膜する輸送層成膜工程とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明電極、ホール輸送層、互いに異なる色を発光する複数の発光層、電子輸送層、陰極を積層してなり白色発光する有機ＥＬ素子の製造方法であって、
基板上に前記透明電極を成膜する陽極成膜工程と、
前記ホール輸送層を前記透明電極上に成膜する前に、前記透明電極の膜厚を測定する膜厚測定工程と、
前記透明電極の膜厚と前記ホール輸送層の膜厚の設計値の合計膜厚と、前記膜厚測定工程で測定された前記透明電極の膜厚とに基づいて、成膜する前記ホール輸送層の膜厚を設定する膜厚設定工程と、
前記膜厚設定工程で設定した膜厚で前記ホール輸送層を前記透明電極上に成膜する輸送層成膜工程と、
を備えることを特徴とする有機ＥＬ素子の製造方法。
【請求項２】
前記複数の発光層は、橙色発光層と水色発光層とからなることを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ素子の製造方法。
【請求項３】
前記水色発光層の最大ピーク波長が４６０ｎｍから４８０ｎｍであり、前記基板と前記透明電極との界面から前記橙色発光層と前記水色発光層との界面までの光学距離をＬ１、前記橙色発光層と前記水色発光層との界面から前記陰極界面までの光学距離をＬ２とした場合、有機ＥＬ素子の膜厚の設計値は、Ｌ１＋Ｌ２＝（２ｍ＋１）λ／４、Ｌ２＝（２ｎ−１）λ／４、（ｍ、ｎはｍ≧ｎを満たす自然数、λは水色最大ピーク波長）を満たすように設計されていることを特徴とする請求項２に記載の有機ＥＬ素子の製造方法。
【請求項４】
前記膜厚設定工程では、前記設計値の膜厚を満たす有機ＥＬ素子の色度に対して色差が５以下となるように、前記設計値の膜厚に対する前記透明電極による前記光学距離Ｌ１のずれを前記ホール輸送層の膜厚で補正するように当該ホール輸送層の膜厚を設定す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】
前記膜厚設定工程では、前記設計値の膜厚に対する前記透明電極による前記光学距離Ｌ１のずれが±１０ｎｍ以下となるように、前記ホール輸送層の膜厚を設定す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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機ＥＬ素子の製造方法に関するものである。特に、白色発光の有機ＥＬ素子に適用して好適な製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、白色発光の有機ＥＬ素子があった。この白色発光の有機ＥＬ素子は、例えば、水色発光層（ピーク波長４６０〜４８０ｎｍ）と橙色発光層や青色発光層（ピーク波長460ｎｍ以下）と橙色発光層を積層することで白色を再現している。
【０００３】
このような白色発光の有機ＥＬ素子の設計方法として、特許文献１に示されるものがある。この特許文献１に示される設計方法においては、ホール輸送層と、ホール及び電子の注入を持続することができる有機ホスト材料に発光色系統の異なる蛍光を発する複数種類の蛍光材料を一種類ずつ含有する複数層の有機発光層と、電子輸送層とを、陽極と陰極の間に設けて形成される白色有機電界発光素子を設計する。そして、各有機発光層の膜厚及び、有機ホスト材料と蛍光材料の比率を、発光効率と発光取出し色の色度座標値をパラメーターとしてそれぞれ設定するステップと、設定された各有機発光層の膜厚に合わせて、ホール輸送層と電子輸送層の少なくとも一方の膜厚を、発光取出し色の色度座標値をパラメーターとして設定するステップとから上記の設計を行なう。このようにして、各ステップを踏んで複数の有機発光層の厚みや材料比率、ホール輸送層や電子輸送層の膜厚を設定することによって、発光色が白色の色純度に最も近くなるように、効率良く設計することができる。
【特許文献１】特開２００４−６３３４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、陽極、ホール輸送層などを積層して有機ＥＬ素子を製造する場合、各層の膜厚は設定した膜厚に対してずれが生じることがある。このように陽極、ホール輸送層などの有機ＥＬ素子を構成する層の膜厚が設定した膜厚からずれると、発光層内部での発光位置が変化することで、光学干渉により起こる発光スペクトルのピーク位置が変化し、有機ＥＬ素子の発光色である白色の色度が変化する。
【０００５】
特に、陽極は、有機ＥＬ素子を構成する各層のなかでも最も厚く形成することがある。例えば、有機膜の膜厚は全ての層（例えば６層）の合計が１００ｎｍ〜２００ｎｍであるのに対し、透明電極の膜厚はそれ単体で１００ｎｍ〜２００ｎｍなど。よって、陽極は、設定した膜厚に対してずれ量が大きくなる。つまり、陽極における設定した膜厚とずれが生じた実際の膜厚との膜厚差は、有機膜の各層における設定した膜厚とずれが生じた実際の膜厚との膜厚差に比べて大きい。従って、陽極の膜厚のずれが与える光学干渉の影響は大きく、それによる色度のバラツキが大きいという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであり、色度のバラツキを低減できる有機ＥＬ素子の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために請求項１に記載の有機ＥＬ素子の製造方法は、透明電極、ホール輸送層、互いに異なる色を発光する複数の発光層、電子輸送層、陰極を積層してなり白色発光する有機ＥＬ素子の製造方法であって、
基板上に透明電極を成膜する陽極成膜工程と、
ホール輸送層を透明電極上に成膜する前に、透明電極の膜厚を測定する膜厚測定工程と、
透明電極の膜厚とホール輸送層の膜厚の設計値の合計膜厚と、膜厚測定工程で測定された透明電極の膜厚とに基づいて、成膜するホール輸送層の膜厚を設定する膜厚設定工程と、
膜厚設定工程で設定した膜厚でホール輸送層を透明電極上に成膜する輸送層成膜工程と、
を備えることを特徴とするものである。
【０００８】
このようにすることによって、設計値に対する透明電極の膜厚のずれをホール輸送層で補正することができるので、成膜した透明電極とホール輸送層の膜厚の合計膜厚を設計値の合計膜厚に近づけることができる。したがって、色度のバラツキを低減できる有機ＥＬ素子を製造することができる。
【０００９】
また、複数の発光層としては、請求項２に示すように、橙色発光層と水色発光層とを採用することができる。
【００１０】
また、請求項３に示すように、水色発光層の最大ピーク波長が４６０ｎｍから４８０ｎｍであり、基板と透明電極との界面から橙色発光層と水色発光層との界面までの光学距離をＬ１、橙色発光層と水色発光層との界面から陰極界面までの光学距離をＬ２とした場合、有機ＥＬ素子の膜厚の設計値は、Ｌ１＋Ｌ２＝（２ｍ＋１）λ／４、Ｌ２＝（２ｎ−１）λ／４、（ｍ、ｎはｍ≧ｎを満たす自然数、λは水色最大ピーク波長）を満たすように設計するようにしてもよい。
【００１１】
また、請求項４に示すように、膜厚設定工程では、設計値の膜厚を満たす有機ＥＬ素子の色度に対して色差が５以下となるように、設計値の膜厚に対する透明電極による光学距離Ｌ１のずれをホール輸送層の膜厚で補正するようにホール輸送層の膜厚を設定するようにしてもよい。
【００１２】
このようにすることによって、設計値の膜厚を満たす有機ＥＬ素子の色度とほとんど同一とすることができる。
【００１３】
また、請求項５に示すように、膜厚設定工程では、設計値の膜厚に対する透明電極による光学距離Ｌ１のずれが±１０ｎｍ以下となるように、ホール輸送層の膜厚を設定するようにしてもよい。
【００１４】
このようにすることによって、設計値の膜厚を満たす有機ＥＬ素子に対して色差５以下とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
【００１６】
図１は、本発明の実施の形態における有機ＥＬ素子の概略構成を示す正面図である。図２は、透明電極の膜厚と色度との関係を示すグラフである。図３は、透明電極の設計値の膜厚（１４５ｎｍの場合）における色度からの色差５以内の範囲を示すグラフである。
【００１７】
本発明の実施の形態に係る有機ＥＬ素子１００は白色発光するものである。この有機ＥＬ素子１００は、図１に示すように、可視光に対して透明な基板（図示省略）上に、本発明の透明電極に相当する陽極１０、ホール輸送層２０、橙色発光層３０、水色発光層４０、電子輸送層５０、陰極６０が順次積層されるものである。また、必要に応じて、陽極１０とホール輸送層２０との間にホール注入層を設けたり、電子輸送層５０と陰極６０との間に電子注入層を設けたりしてもよい。
【００１８】
基板は、ガラスや樹脂などからなる透明な電気絶縁性を有する基板である。基板の上に形成される陽極１０は、例えば、膜厚が１００〜２００ｎｍ（本実施例では１４５ｎｍ）程度であり、構成材料としては、インジウム−錫の酸化物（ＩＴＯ）膜やインジウム−亜鉛の酸化物膜等の透明導電膜を用いることが可能である。ホール輸送層２０は、例えば、膜厚が６５ｎｍ程度であり、構成材料としては、トリフェニアルアミン４量体などを用いることが可能である。
【００１９】
橙色発光層３０は、例えば、膜厚が２０ｎｍ程度であり、構成材料としては、トリフェニアルアミン４量体＋ルブレンなどを用いることが可能である。水色発光層４０は、例えば、膜厚が３５ｎｍ程度であり、構成材料としては、トリフェニアルアミン４量体＋ペリレン５％などを用いることが可能である。電子輸送層５０は、例えば、膜厚が３０ｎｍ程度であり、構成材料としては、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（Ａｌｑ３）などを用いることが可能である。陰極６０は、例えば、膜厚が１００ｎｍ〜１μｍ程度であり、構成材料としては、ＬｉＦ／ＡｌやＬｉＯ／Ａｌなどの２層構造、もしくはＭｇとＡｇ、ＡｌとＬｉなどの金属原子の混合層などを用いることが可能である。
【００２０】
なお、本実施の形態においては、発光層に橙色発光層３０と水色発光層４０の２層を用いる例を採用したが、本発明はこれに限定されるものではない。有機ＥＬ素子１００が白色発光可能であれば、例えば、橙色発光層と青色発光層（ピーク波長４６０ｎｍ以下）の２層を用いてもよいし、３層以上の発光層を積層してもよい。
【００２１】
また、上述のような構成の有機ＥＬ素子の膜厚は次にようにして設定される。橙色発光層３０と水色発光層４０の発光ピークが橙色発光層３０と水色発光層４０との界面であり、水色発光層４０の最大ピーク波長が４６０ｎｍから４８０ｎｍであり、基板と陽極１０との界面から橙色発光層３０と水色発光層４０との界面までの光学距離をＬ１、橙色発光層３０と水色発光層４０との界面から陰極６０界面までの光学距離をＬ２とした場合、有機ＥＬ素子１００の膜厚の設計値は、Ｌ１＋Ｌ２＝（２ｍ＋１）λ／４、Ｌ２＝（２ｎ−１）λ／４、（ｍ、ｎはｍ≧ｎを満たす自然数、λは水色最大ピーク波長）を満たすように設計される。
【００２２】
しかしながら、有機ＥＬ素子１００は、このように膜厚を設定していても、陽極１０、ホール輸送層２０などの有機ＥＬ素子１００を構成する層の膜厚が設定した膜厚からずれることがある。膜厚が設定値からずれると、発光層内部での発光位置が変化することで、光学干渉により起こる発光スペクトルのピーク位置が変化して色度が変化する。特に、有機膜の膜厚は全ての層（例えば６層）の合計が１００ｎｍ〜２００ｎｍであるのに対して、陽極１０の膜厚は、単体で１００ｎｍ〜２００ｎｍ程度と厚く形成されることが多い。したがって、陽極１０は、設定した膜厚に対してずれ量が大きくなり、色度への影響が大きい。
【００２３】
図２は、陽極１０の膜厚の設計値を１４５ｎｍとして、陽極１０の膜厚を１４５ｎｍ、１４５ｎｍ±１〜５ｎｍ、１４５ｎｍ±５〜１０ｎｍとした場合の色度変化をＣＩＥ（国際照明委員会）色度座標の変化として調べた結果を示す図である。図２に示すように、陽極１０の膜厚が設定値からずれるに従って、色度もずれることがわかる。換言すると、陽極１０の膜厚が設定値に対してバラツクと、色度もバラツク。なお、陽極以外の層の膜厚は固定とする。
【００２４】
図２における太線の円は、設計値の膜厚における色度に対する色差ΔＥａｂが５以下の範囲を示すものである。この色差ΔＥａｂは下記の式にて求めることができる。
ΔＥａｂ＝［（ΔＬ）２＋（Δａ）２＋（Δｂ）２］１／２
ΔＬ＝Ｌ２−Ｌ１
Δａ＝ａ１−ａ２
Δｂ＝ｂ１−ｂ２
Ｌ＝１１６（Ｙ／Ｙｎ）１／３−１６
ａ＝５００［（Ｘ／Ｘｎ）１／３−（Ｙ／Ｙｎ）１／３］
ｂ＝２００［（Ｙ／Ｙｎ）１／３−（Ｚ／Ｚｎ）１／３］
色度ｘ＝Ｘ／（Ｘ＋Ｙ＋Ｚ）、ｙ＝Ｙ／（Ｘ＋Ｙ＋Ｚ）
Ｙ＝Ｙｎ＝１００
ｎ；標準光Ｃ
ＡＳＴＭ（American Society for Testing and Materials）による許容色差の分類によると、色差ΔＥａｂが５以下である場合は略同一と認めることができる。従って、色差ΔＥａｂを５以下とすることによって、設計値の膜厚を満たす有機ＥＬ素子の色度とほとんど同一とすることができる。逆に、陽極１０の膜厚が設定値の膜厚から５ｎｍ以上ずれると色差ΔＥａｂが５以上となる。つまり、目視でわかる程度の変化をする。
【００２５】
そこで、ホール輸送層２０成膜前に陽極１０の膜厚を評価し、膜厚のずれを５ｎｍ以下と５ｎｍ以上（光学距離１０ｎｍ以上）に分類した。陽極１０の膜厚が１．１３５〜１４０ｎｍ、２．１４０〜１５０ｎｍ（±５ｎｍ以内）、３．１５０〜１５５ｎｍ。そして、この分類した陽極１０に対して、ホール輸送層２０の膜厚を設計値に対して１．＋５ｎｍ、２．±０ｎｍ、３．−５ｎｍと補正した（４７０ｎｍでのホール輸送層２０と陽極１０の屈折率はほぼ同等のため、陽極１０＋ホール輸送層２０が一定となるように補正）。この結果、ホール輸送層２０の補正無の状態では、色差ΔＥａｂが最大１５であったのに対して、補正有りの状態では色差ΔＥａｂが５以下となった。陽極１０の膜厚５ｎｍは、光学距離（膜厚×屈折率）にすると５×１．９５（屈折率＠４７０ｎｍ）≒１０ｎｍである。このように、設計値の膜厚に対する陽極１０による光学距離Ｌ１のずれが±１０ｎｍ以下となるように、ホール輸送層２０の膜厚を設定することによって、設計値の膜厚を満たす有機ＥＬ素子に対して色差ΔＥａｂを５以下とすることができる。
【００２６】
なお、上述のように有機ＥＬ素子の膜厚は、Ｌ１とＬ２によって設定するものであるが、橙色発光層３０などは陽極１０に対して膜厚が薄くて設定値に対するずれ量も小さい（設定値からずれた膜厚も薄い）。また、ホール輸送層２０の膜厚が有機ＥＬ素子の色度にあまり影響しないことが知られている。したがって、陽極１０の膜厚のずれに基づく光学距離Ｌ１の設定値からのずれは、ホール輸送層２０の膜厚で補正することができる。
【００２７】
ここで、本実施の形態における有機ＥＬ素子１００の製造方法に関して説明する。
【００２８】
まず、例えば、真空蒸着、スパッタリング、化学蒸着（ＣＶＤ）、原子層エピタクシー（ＡＬＥ）、塗布、浸漬などの方法により基板上に陽極１０を成膜する（陽極成膜工程）。次に、例えば、エリプソメータなどによって、ホール輸送層２０を陽極１０上に成膜する前に、陽極１０の膜厚を測定する（膜厚測定工程）。
【００２９】
次に、陽極１０の膜厚とホール輸送層２０の膜厚の設計値の合計膜厚と、膜厚測定工程で測定された陽極１０の膜厚とに基づいて、成膜するホール輸送層２０の膜厚を設定する（膜厚設定工程）。換言すると、設計値の合計膜厚と膜厚測定工程で測定された陽極１０の膜厚とに基づいて、陽極１０の膜厚とホール輸送層２０の膜厚の合計膜厚が設定値の合計膜厚に近づくように成膜するホール輸送層２０の膜厚を設定する。つまり、設定値の合計膜厚から測定された陽極１０の膜厚を引いた値を成膜するホール輸送層２０の膜厚として設定する。なお、陽極１０の膜厚とホール輸送層２０の膜厚の設計値の合計膜厚は、光学距離Ｌ１の設定値の膜厚から橙色発光層３０の設定値の膜厚を引いた膜厚とすることができる。
【００３０】
そして、膜厚設定工程で設定した膜厚でホール輸送層２０を例えば、真空蒸着、スパッタリング、化学蒸着（ＣＶＤ）、原子層エピタクシー（ＡＬＥ）、塗布、浸漬などの方法により陽極１０上に成膜する（輸送層成膜工程）。
【００３１】
輸送層成膜工程後は、橙色発光層３０、水色発光層４０、電子輸送層５０、陰極６０を順次成膜する。
【００３２】
このようにすることによって、設計値に対する陽極１０の膜厚のずれをホール輸送層２０で補正することができるので、成膜した陽極１０とホール輸送層２０の膜厚の合計膜厚を設計値の合計膜厚に近づけることができる。したがって、色度のバラツキを低減できる有機ＥＬ素子を製造することができる。
【００３３】
上述の実施の形態においては、陽極１０の膜厚が１４５ｎｍである例を採用して説明したが、図４の透明電極の膜厚と色度（ｘ、ｙ）との関係、及び、図５の透明電極の膜厚と色度（ｙ）との関係からわかるように、本発明はこれに限定されるものではない。また、図６は、陽極１０の設計膜厚（３５ｎｍの場合）からの色差５以内の範囲を示すグラフである。また、図６から明らかなように、陽極１０の膜厚を３５ｎｍとした場合であっても、色差５以内の範囲が陽極１０の膜厚が１４５ｎｍの場合と略同等であるので、光学距離Ｌ１の設計値からのずれを１０ｎｍ以下となるように補正すれば、色差ΔＥａｂが５以下となる。なお、上述の光学距離Ｌ１、Ｌ２の関係式において、１４５ｎｍの場合ｍ＝２、ｎ＝１、３５ｎｍの場合ｍ＝ｎ＝１となる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の実施の形態における有機ＥＬ素子の概略構成を示す正面図である。
【図２】透明電極の膜厚と色度との関係を示すグラフである。
【図３】透明電極の設計値の膜厚（１４５ｎｍの場合）における色度からの色差５以内の範囲を示すグラフである。
【図４】透明電極の膜厚と色度（ｘ、ｙ）との関係を示すグラフである。
【図５】透明電極の膜厚と色度（ｙ）との関係を示すグラフである。
【図６】透明電極の設計膜厚（３５ｎｍの場合）における色度からの色差５以内の範囲を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３５】
１０  陽極（透明電極）、２０  ホール輸送層、３０  橙色発光層、４０  水色発光層、５０  電子輸送層、６０  陰極、１００  有機ＥＬ素子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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