(57)【要約】【課題】透明基板の表面粗さを良好にすると共に、研磨剤の汚染による素子性能の低下を防ぐことができる有機ＥＬ素子の製造方法を提供する。【解決手段】対向する一対の電極間に、少なくとも有機発光材料からなる発光層を含む有機層を有する有機ＥＬ素子の製造方法であって、透明基板２５上に形成した透明電極２４にこれと同組成の電極材料２２を相対向するように押し当て、これらの間に非水系の液体２３を介在させて摺動させることにより、表面が平滑な透明電極２４を作製し、透明電極２４上に少なくとも有機層および透明電極と対向する電極を積層する。【選択図】　　　図２
2004146091.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向する一対の電極間に、少なくとも有機発光材料からなる発光層を含む有機層を有する有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法において、
透明基板上に形成した透明電極にこれと同組成の電極材料を相対向するように押し当て、これらの間に非水系の液体を介在させて摺動させることにより、表面が平滑な透明電極を作製し、該透明電極上に少なくとも有機層および透明電極と対向する電極を積層することを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法。
【請求項２】
対向する一対の電極間に、少なくとも有機発光材料からなる発光層を含む有機層を有する有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法において、
透明電極を形成した複数の透明基板の被研磨透明電極同士を相対向させて押し当て、これらの間に非水系の液体を介在させて摺動させることにより、表面が平滑な透明電極を作製し、該透明電極上に少なくとも有機層および透明電極と対向する電極を積層することを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光源やディスプレイ、その他の発光光源に用いられる有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、各種の産業機器における表示装置のユニットや画素に用いられている電界発光素子として、有機エレクトロルミネセンス（Ｅｌｅｃｔｒｏ　Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）素子（以下、「有機ＥＬ素子」という。）が知られている。
【０００３】
図１は、一般的な有機ＥＬ素子の主要部の一例を示す概略断面図である。図示するように、有機ＥＬ素子は、透明なガラス基板１１の表面に透明な陽極１２が形成され、さらに陽極１２上に有機蛍光体薄膜や有機正孔輸送層等から成る有機層１３が形成され、その上に金属からなる陰極１４が真空蒸着等によって形成されており、陰極１４と陽極１２とに接続された駆動電源１５から供給される電圧によって両極間に挟まれた有機層１３に電流が流れ、陰極１４及び陽極１２のパターン形状に応じて発光し、透明な陽極１２及びガラス基板１１を介して表示されるように成っている。
【０００４】
有機ＥＬ素子の陽極１２には、多くの場合、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ−Ｔｉｎ−Ｏｘｉｄｅ）と呼ばれる透明電極が用いられている。ＩＴＯの製法は、透明なガラス基板１１上にスパッタリング蒸着法や電子ビーム蒸着法（ＥＢ）などの様々な手法を用いて、所定の厚さに形成されるが、いずれの手法を用いても形成されるＩＴＯの表面は粗く、その値は日本工業規格（ＪＩＳ）で定められた表面粗さの定義と表示（Ｂ０６０１）において定義される表面粗さの最大高さ（Ｒｍａｘ）が数１００Å程度である。
【０００５】
ところが、有機ＥＬ素子の場合、陽極１２上に積層される有機層１３の厚さは５００〜２０００Å程度であるので、ＩＴＯ表面の粗さは決して無視できないものである。
【０００６】
すなわち、ＩＴＯ表面に突起が存在すると、そこだけ陽極１２と陰極１４との間の距離が短くなり、素子に正方向（素子を発光させる方向）の電圧を印加した場合に、その部分に集中的に電流が流れる現象が起こる。これがリーク電流であり、素子の発光中にリーク電流が発生すると、流れた電流に対する輝度（電流−輝度特性）が低下するばかりでなく、その部分の陽極１２と陰極１４とがショートして、そこだけにしか電流が流れなくなって素子が発光しなくなる場合がある。またある場合には、電流が集中して流れた部分の素子が急速に劣化して電流を通さなくなり、非発光部（ダークスポット）として現れることもある。
【０００７】
そこで、特開平１１−１９１４８７号公報（特許文献１）では、積層構造を形成する工程の前に、積層構造を形成するガラス基板を機械研磨法又は化学的機械研磨法により研磨する工程を行って積層構造を平滑にしており、また特開平９−２４５９６５号公報（特許文献２）では、ガラス基板上のＩＴＯをポリシング、ラッピング、またはテープラッピングなどの手法で平滑にし、その上に有機層以降を形成させている。
【０００８】
【特許文献１】
特開平１１−１９１４８７号公報
【特許文献２】
特開平９−２４５９６５号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の有機ＥＬ素子の製造方法では、ＩＴＯ表面の突起に起因した有機層内の電流集中を防ぐことができ、発光初期のダークスポットの回避、低発光時の経時輝度劣化の回避に寄与することはできるが、素子全体として見た場合の発光効率の低下が著しく、また高発光時の経時輝度劣化は悪化する傾向にある。これは、ＩＴＯ層の中に入り込んだ研磨時の研磨剤の成分が有機層の正孔輸送の機構等に影響し、発光効率の低下や高発光時の経時輝度劣化等、素子性能の低下を招いていると考察される。
【００１０】
従来の有機ＥＬ素子の作成方法においても、当然のことながら研磨後に洗浄工程を行って研磨剤の除去を行うわけであるが、洗浄工程の洗浄度を高めても発光効率や高発光時の経時輝度劣化については性能の低下を避けることはできない。この結果は、原子、分子レベルにおける研磨剤の汚染の除去が必要であることを示唆している。
【００１１】
そこで、本発明は、上記の課題に鑑みて創案されたものであり、その目的は、ＩＴＯ基板の表面粗さを良好にすると共に、研磨剤の汚染による素子性能の低下を防ぐことができる有機ＥＬ素子の製造方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決すべく、本発明に係る有機ＥＬ素子の製造方法は、対向する一対の電極間に、少なくとも有機発光材料からなる発光層を含む有機層を有する有機ＥＬ素子の製造方法において、
透明基板上に形成した透明電極にこれと同組成の電極材料を相対向するように押し当て、これらの間に非水系の液体を介在させて摺動させることにより、表面が平滑な透明電極を作製し、該透明電極上に有機層および他の電極を積層することを特徴とする。
【００１３】
本発明に係る他の有機ＥＬ素子の製造方法は、対向する一対の電極間に、少なくとも有機発光材料からなる発光層を含む有機層を有する有機ＥＬ素子の製造方法において
透明電極を形成した複数の透明基板の被研磨透明電極同士を相対向させて押し当て、これらの間に非水系の液体を介在させて摺動させることにより、表面が平滑な透明電極を作製し、該透明電極上に有機層および他の電極を積層することを特徴とする。
【００１４】
上記いずれかの製造方法において、透明電極の表面粗さが、ＪＩＳ　Ｂ０６０１における表面粗さの最大高さ（Ｒｍａｘ）で３００Å以下であることが好ましい。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態を図面に基づいて説明するが、本発明は本実施形態に限るものではない。
【００１６】
本発明に係る有機ＥＬ素子の製造方法は、対向する一対の電極間に、少なくとも有機発光材料からなる発光層を含む有機層を有する有機ＥＬ素子を製造するにあたって、透明基板上に形成する透明電極の表面を平滑にする方法に特徴を有し、平滑にした透明基板上に少なくとも有機層および透明電極と対向する電極を積層するものである。
【００１７】
有機ＥＬ素子は、陰極と陽極との間に１層以上の有機層を有する有機ＥＬ素子であり、例えば、以下の▲１▼から▲７▼の構造等を挙げることができる。
▲１▼陽極／発光層／陰極
▲２▼陽極／正孔輸送層／発光層／陰極
▲３▼陽極／正孔注入層／発光層／陰極
▲４▼陽極／正孔注入層／正孔輸送層／発光層／陰極
▲５▼陽極／発光層／電子輸送層／陰極
▲６▼陽極／正孔注入層／発光層／電子輸送層／陰極
▲７▼陽極／正孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／陰極
また、上記の▲１▼〜▲７▼の構造において、それぞれの層は１層からなるものとしてもよいし、２層以上からなるものでもよい。本発明の製造方法は、透明基板上に陽極として透明電極を形成する構成の有機ＥＬ素子を製造する場合に適用することができる。また、本発明の製造方法により有機ＥＬ素子を製造する場合、透明基板上に形成した透明電極の表面を平滑にする方法以外の形成方法は特に限定されるものではなく、種々の材料を用いて種々の方法により形成することができる。
【００１８】
以下、本実施形態の有機ＥＬ素子の製造方法を図１に基づいて詳しく説明する。ここでは上記▲２▼の構造である陽極／正孔輸送層／発光層／陰極からなる有機ＥＬ素子の製造方法について述べるが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００１９】
まず、図１に示すように基板１を用意し、続いて、この基板１１上に透明導電材料、本実施形態ではＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ　ｔｉｎ　ｏｘｉｄｅ）を蒸着法やスパッタ法などによって成膜し、さらにこれを公知のリソグラフィー技術およびエッチング技術を用いてパターニングし、陽極１２を形成する。
【００２０】
基板１１は透光性を有するもので、ガラス基板や合成樹脂からなる平滑な基板であり、ガラス板としては、ソーダガラス、バリウム・ストロンチウム含有ガラス、ホウケイ酸ガラス、石英ガラス、無アルカリガラスあるいはソーダガラスに金属イオン拡散防止膜を成膜したものなどが用いられ、合成樹脂としては、ポリカーボネート、ポリサルホンなどが用いられる。
【００２１】
基板１１上には陽極として透明電極１２が形成される。透明電極１２は仕事関数の大きい（４ｅＶ以上）金属、合金、電気伝導性化合物またはこれらの混合物が好ましく、Ａｕ、Ｐｔ、Ａｇ、Ｃｕ、ＣｕＩ、ＳｎＯ２、ＺｎＯなどが用いられるが、本実施形態では特にＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ　ｔｉｎ　ｏｘｉｄｅ）を用いる。この透明電極１２は前記正孔輸送層および発光層からなる有機層１３からの発光を取り出すために、可視光透過率が１０％以上であることが望ましい。また透明電極１２のシート抵抗は５００Ω／□以下としてあるものが望ましく、さらに膜厚は材料にもよるが、通常５ｎｍ〜１μｍの範囲で選択される。
【００２２】
本発明では、有機層１３を形成する工程の前に、透明電極１２であるＩＴＯ面に同組成のＩＴＯ材料を押し当てて機械研磨法により研磨する研磨工程を有する。　特に、研磨の際に研磨剤を用いることなく、後工程の洗浄工程で除去し易い液体、または素子性能に影響を及ぼし難い液体を研磨液として用いることにより、ＩＴＯ層内に汚染物質としての研磨剤が取り込まないようにしている。このとき、研磨液は研磨時におけるＩＴＯ同士の適度なクリアランスを保ち、ＩＴＯ面の固着や焼き付き等の変形を防ぎ、発生した研磨粉の排出を促す等の効果がある。使用する液体は、有機層１３への悪影響を防ぐ観点から非水系の液体が望ましく、さらには後工程の洗浄工程で用いられる洗浄液と相性の良い液体、もしくは同一の液体であることが望ましい。
【００２３】
実用的な有機溶剤類として代表的なものは、例えばトルエン、キシレンもしくはベンゼンの如き芳香族炭化水素類、ｎ−ヘプタン、ｎ−ヘキサンもしくはｎ−オクタンの如き脂肪族炭化水素類、石油ベンジン、石油エーテル、リグロイン、ミネラルスプリット、石油ナフサもしくはケロシンの如き沸点が３０〜３００℃の範囲の炭化水素混合物類、シクロペンタン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサンもしくはエチルシクロヘキサンの如き脂環式炭化水素類、メタノール、エタノール、ｎ−プロパノール、イソプロパノール、ｎ−ブタノール、イソブタノール、ｔｅｒｔ−ブタノール、ｎ−ペンタノール、イソペンタノール、ｎ−ヘキサノール、ｎ−オクタノール、２−エチルヘキサノール、シクロヘキサノール、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルもしくはプロピレングリコールモノエチルエーテルの如きアルコール類、ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、ジオキサン、ジイソプロピルエーテルもしくはジ−ｎ−ブチルエーテルの如きエーテル類、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、イソブチルケトンもしくはイソホロンの如きケトン類、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸−ｎ−プロピル、酢酸イソプロピル、酢酸−ｎ−ブチル、酢酸イソブチル、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテートもしくはエチレングリコールモノブチルエーテルアセテートの如きエステル類、またはクロロホルム、メチレンクロライド、四塩化炭素、トリクロルエタンもしくはテトラクロロエタンの如き塩素化炭化水素類などの他、さらにはＮ−メチルピロリドン、ジメチルホルムアミド、ジエチルアセトアミド、またはエチレンカーボネートなどがある。かかる有機溶剤類は単独で用いてもよく、或いは２種以上を併用してもよい。
【００２４】
この研磨工程では、既知の機械研磨法により基板を研磨する。研磨の程度は、透明電極面の凹凸が小さいほど好ましいが、実用的には、透明電極の表面粗さが日本工業規格（ＪＩＳ）で定められた表面粗さの定義と表示（Ｂ０６０１）において定義される表面粗さの最大高さ（Ｒｍａｘ）が３００Å以下で形成されることにより、上記課題を効果的に解決している。この基板の表面粗さは、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）により測定する。
【００２５】
そして、上述した透明電極付き基板１１をアセトン、ＩＰＡの順に超音波洗浄を行った後にＩＰＡベーパー乾燥し、通常はこの後基板１をＵＶ処理して表面改質を行い、不図示の蒸着装置にセットし有機層１３および陰極１４を蒸着する。
【００２６】
本発明において、有機層１３とは、正孔輸送、発光、電子輸送などの目的をもって積層された有機化合物からなる層の全体を指すものであり、材料の種類、構成、膜厚、色素のドーピング形態などについて特に限定されるものではなく、１種類または多種類の有機発光材料のみからなる薄膜や、１種類または多種類の有機発光材料と正孔輸送材料、電子注入材料との混合物からなる薄膜などの有機ＥＬ素子の発光層として機能する単層構造でもよく、発光層以外に正孔輸送材料、電子注入材料を個別に有する２層以上の積層構造であってもよい。
【００２７】
これら有機層の構成材料は、高分子系、低分子系に関わらず、従来から有機ＥＬ素子で用いられている正孔注入・輸送材料、有機発光材料、電子注入・輸送材料をそのまま使用することができる。正孔注入及び輸送材料としては、例えば、可溶性のフタロシアニン化合物、トリアリールアミン化合物、導電性高分子、ペリレン系化合物、Ｅｕ錯体等が挙げられる。有機発光材料としては、例えば、トリアリールアミン誘導体、スチルベン誘導体、ポリアリーレン、芳香族縮合多環化合物、芳香族複素環化合物、芳香族複素縮合環化合物、金属錯体化合物等、及びこれらの単独オリゴ体あるいは複合オリゴ体等が挙げられる。電子注入及び輸送材料としては、例えば、８−キノリノール・アルミニウム錯体（Ａｌｑ３）、アゾメチン亜鉛錯体、ジスチリルビフェニル誘導体系等が挙げられる。高分子系材料としては、例えば、ポリ［２−メトキシ−５−（２’−エチルヘキシルオキシ）］−パラ−フェニレンビニレン、ポリ（３−アルキルチオフェン）、ポリ（９，９−ジアルキルフルオレン）等が挙げられる。
【００２８】
上記有機層１３は、真空蒸着法、スパッタ法、分子積層法、スピンコートなどにより形成することができる。
【００２９】
陰極１４には、仕事関数の小さい（４ｅＶ以下）金属、合金、電気伝導性化合物、及びこれらの混合物を電極物質として用いることができ、例えば、Ａｌ、Ｉｎ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｔｉ、Ｍｇ／Ａｇ合金、Ａｌ−Ｌｉ合金等が用いられ、真空蒸着法、スパッタ法などにより形成することができる。
【００３０】
【実施例】
以下、本発明の好適な実施例を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限るものではない。
【００３１】
〔実施例１〕
図２は、実施例１に使用する研磨装置の構成を示す模式図である。図示するように、本実施例で使用する研磨装置は、支持アーム２１の下面に研磨用ＩＴＯ２２が固定されている。この支持アーム２１は下方向に任意の圧力で押し付けることのできる機構を有している。支持アーム２１の直下において、水平面で回転するステージ２６は、真空吸引機構等によりＩＴＯ面が上面となるように透明電極（ＩＴＯ）２４を形成した被研磨基板２５を保持して回転する。
【００３２】
研磨工程では、まずＩＴＯ面上に研磨液２３としてトルエンを適量添加し、研磨用ＩＴＯ２２を３ｇ／ｃｍ２の圧力で被研磨基板２５のＩＴＯ面に押し当て、被研磨基板２５を１分間に８００回転の速度で５分間回転させ研磨した。
【００３３】
研磨した基板を洗浄液のトルエン中に浸漬し、３０分間超音波振動を加えて１回目の洗浄を行い、洗浄液を交換して同様に２回目の洗浄を行った。その後、基板をクリーンオーブンの中で１３０℃の温度で２時間加熱し、研磨液であり洗浄液でもあるトルエンを飛散させた。
【００３４】
そして、この基板２５の透明電極（ＩＴＯ）２４の表面に、５００Å程度のホール輸送材料、及び５００Å程度の電子輸送材料、その他有機発光材料からなる発光層を真空薄膜形成技術により積層し、その表面にＬｉを０．０１〜０．０５％程度含む純度９９％程度のＡｌ−Ｌｉ合金、その他Ａｌ−Ｍｇ等の陰極材料による対向電極を適宜の５００Å〜１０００Å程度の厚みで積層し有機ＥＬ素子を得た。この有機ＥＬ素子を発光させ、得られた結果を表１に示す。
【００３５】
〔実施例２〕
図３は、実施例２で使用する研磨装置の構成を示す模式図である。図示するように、本実施例で使用する研磨装置は、上側にも真空吸引機構等によりＩＴＯ面を下面として透明電極（ＩＴＯ）３３を形成した被研磨基板３２を保持し、支持アーム３１は下方向に任意の圧力で押し付けることのできる機構を有している。下側の機構は実施例１と同様に、水平面で回転するステージ３１は、真空吸引機構等によりＩＴＯ面を上面として透明電極（ＩＴＯ）３３を形成した被研磨基板３２を保持して回転する。
【００３６】
研磨工程は実施例１と同様に、ＩＴＯ面上に研磨液３４としてトルエンを適量添加し研磨を行った。その後の洗浄工程、乾燥工程、及び有機層成膜行程も実施例１と同様に行い、有機ＥＬ素子を得た。この有機ＥＬ素子を発光させ、得られた結果を表１に示す。
【００３７】
〔比較例〕
実施例１の装置を用い、上側には支持アーム２１に研磨用ＩＴＯ２２の代わりに研磨布を装着し、研磨液２３の代わりに研磨剤としてＣｅＯ２を用いた。下側には実施例１と同様に被研磨基板を装着し、研磨から対向電極形成までを同様に行い、有機ＥＬ素子を得た。この有機ＥＬ素子を発光させ、得られた結果を表１に示す。
【００３８】
【表１】
2004146091.tif 000003
【００３９】
表１に示すように、実施例１および実施例２によれば、研磨剤を使用した比較例に比べて研磨後の表面粗さが高い数値を示すものの、発光素子のダ−クスポットは観られず、研磨剤の透明電極への汚染（コンタミネ−ション）を防ぐことができるので、比較例以上の発光効率を示し、高発光時の経時輝度劣化が極めて少ないことが判った。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、有機ＥＬ素子を作製するに際して、有機層を形成する前工程として、透明電極の表面を平滑に研磨することにより、有機ＥＬ素子の発光時にＩＴＯなど透明電極の突起部からのリーク電流を防ぐことができるので、陽極と陰極とのショートによる素子破損や、電流集中によるダークスポットをなくすことができる。
【００４１】
さらに本発明では、透明電極の研磨工程において、被研磨基板上の透明電極と同じ材料を用い、透明電極に悪影響のなく洗浄工程において除去しやすい非水系の研磨液のみを介在させることによって、透明電極への汚染（コンタミネ−ション）を防ぐことができ、発光素子の発光効率の低下や高発光時の経時輝度劣化の回避を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】有機ＥＬ素子の主要部の一例を示す概略断面図である。
【図２】実施例１に使用する研磨装置の構成を示す模式図である。
【図３】実施例２に使用する研磨装置の構成を示す模式図である。
【符号の説明】
１１　ガラス基板
１２　陽極
１３　有機層
１４　陰極
１５　駆動電源
２１　支持アーム
２２　研磨用ＩＴＯ
２３　研磨液
２４　ＩＴＯ
２５　被研磨基板
２６　回転するステージ
３１　支持アーム
３２　被研磨基板
３３　ＩＴＯ
３４　研磨液
【図１】
2004146091.tif 000004
【図２】
2004146091.tif 000005
【図３】
2004146091.tif 000006