(57)【要約】【課題】  有機層の下地となる下部電極表面の平滑化を図りながら、下部電極に対して所望の厚さを得る膜厚制御を可能にする。【解決手段】  基板１１上に、有機層の下地となる下部電極１２が少なくとも一つの研磨表面１２ａ１上に形成された成膜部分１２ｂを有するように形成される。このために、第１の成膜部分１２ａを形成する第１の成膜工程、この第１の成膜工程による成膜部分１２ａの表面を研磨する研磨工程、この研磨工程によって形成された研磨表面１２ａ１上に成膜する第２の成膜工程を少なくとも含む形成工程を採用する。【選択図】図２
2005203310.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に、下部電極、少なくとも有機発光機能層を有する有機層、上部電極からなる有機ＥＬ素子を形成した有機ＥＬパネルであって、
前記下部電極は、少なくとも一つの研磨表面上に形成された成膜部分を有することを特徴とする有機ＥＬパネル。
【請求項２】
前記成膜部分は、前記下部電極の膜厚を調整するための膜厚調整部分であることを特徴とする請求項１記載の有機ＥＬパネル。
【請求項３】
前記下部電極は、透明導電膜であって、前記基板側から光を取り出すことを特徴とする請求項１又は２に記載の有機ＥＬパネル。
【請求項４】
基板上に、下部電極、少なくとも有機発光機能層を有する有機層、上部電極からなる有機ＥＬ素子を形成する有機ＥＬパネルの形成方法であって、
前記下部電極を、第１の成膜工程、該第１の成膜工程による成膜部分の表面を研磨する研磨工程、該研磨工程によって形成された研磨表面上に成膜する第２の成膜工程を少なくとも含む工程によって形成することを特徴とする有機ＥＬパネルの形成方法。
【請求項５】
前記第１の成膜工程によって、前記下部電極の設定膜厚付近までの成膜を行い、前記研磨工程によって前記成膜の膜厚が前記設定膜厚より薄くなるように研磨し、前記第２の成膜工程によって前記下部電極全体の膜厚が設定膜厚になるように調整することを特徴とする請求項４に記載の有機ＥＬパネルの形成方法。
【請求項６】
前記各工程の膜厚調整は、各工程の処理時間によって調整されることを特徴とする請求項５に記載の有機ＥＬパネルの形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機ＥＬ（Electroluminescence）パネル及びその形成方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
有機ＥＬパネルは、基板上に有機ＥＬ素子による面発光要素を形成して、この面発光要素を単数又は複数配列することで表示領域を形成するものである。有機ＥＬ素子の形成は、基板上に各種構造の下部電極を形成した後、有機発光機能層を含む有機層の成膜パターンを形成し、その上に上部電極を形成する。
【０００３】
図１は、一般的な従来の有機ＥＬパネルを構成する有機ＥＬ素子の断面構造を示したものである。基板１１上に形成される有機ＥＬ素子１０は、一対の電極間に有機発光機能層を含む有機層２０が挟持された層構造を有しており、更に詳しくは、基板１１上に形成された下部電極１２の周囲に絶縁膜１３が形成され、この絶縁膜１３によって区画された下部電極１２上の領域が発光領域Ｓになっている。そして、この発光領域Ｓでは、下部電極１２上に有機層２０が積層されており、その上に上部電極１４が形成されている。
【０００４】
有機層２０としては、ここでは、下部電極１２側を陽極、上部電極１４側を陰極として、正孔輸送層２１、発光層２２、電子輸送層２３の３層構造の例を示している。それ以外にも、正孔輸送層２１と電子輸送層２３の何れか一方又は両方を除いた構造、前記の各層の少なくとも一層を複数層で形成する構造、或いは正孔輸送層２１の陽極側に正孔注入層を形成するもの、電子輸送層２３の陰極側に電子注入層を形成するものなどが考えられている。また、下部電極１２，上部電極１４に対して、陽極と陰極を逆にして、前述の構造を上下逆転する構造であってもよい。
【０００５】
このような有機ＥＬパネルを構成する有機ＥＬ素子は、下部電極１２と上部電極１４との間に電圧を印加することによって、陽極側から正孔が陰極側から電子が有機層２０内に注入・輸送され、それらが再結合することで発光が得られる。したがって、下部電極１２と上部電極１４との間に挟持される有機層２０の成膜には膜厚の均一性が要求され、発光領域Ｓにおける有機層２０に局部的な薄層部が存在する場合には、その箇所にリーク電流が発生して発光不良を引き起こすことになる。
【０００６】
有機層２０の膜厚を均一にするためには、その下地となる下部電極１２の平滑度合いを高めることが重要になる。一般に基板１１側から光を取り出すボトムエミッション方式を採用する場合には、下部電極１２としてＩＴＯ（Indium-Tin-Oxide）等の透明導電膜を用いるが、その成膜には、スパッタリング蒸着や電子ビーム（ＥＢ）蒸着が通常採用されている。しかしながら、これによる成膜の表面粗さは、JIS B0601で定義される表面粗さの最大高さ（Rmax）が数〜数十ｎｍのオーダーになるので、有機層２０の積層厚さが１００〜２００ｎｍ程度であることを考えるとかなり大きな影響を与えることになる。
【０００７】
そこで従来技術として、下記特許文献１に記載のものが提案されている。これによると、スパッタリング蒸着や電子ビーム蒸着で形成されたＩＴＯからなる下部電極の表面を研磨することによって、JIS B0601で定義される表面粗さの最大高さ（Rmax）を５ｎｍ以下にすることが示されている。
【０００８】
【特許文献１】特開平９−２４５９６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
この従来例によると、下部電極の表面を数十ｎｍ研磨することになるので、表面の凸部を削り取ることは可能であるが、極端に凹んだ部分は依然として残ってしまうという問題がある。
【００１０】
また、下部電極の膜厚は、基板側から光を取り出すことを考えた場合、取り出される光のスペクトルが所望のピーク波長を示すように、発光色に応じて設定膜厚を制御する必要がある。すなわち、有機層２０内で生じた発光の中には、各層の境界面で複数の反射を繰り返した後に透明導電膜（下部電極）を透過して出射される光が存在するため、有機ＥＬ素子自体が光学的干渉フィルタの機能を示すことになるが、下部電極の膜厚に着目した場合には、有機層と下部電極との界面で反射した後出力される光と下部電極と基板との界面で反射した後出力される光の反射干渉現象によって、出力光のスペクトルが変化することになる。したがって、有機ＥＬパネルを形成するに際しては、下部電極の膜厚制御は重要な設計要因になる。
【００１１】
しかしながら、従来技術のように下部電極の表面を研磨すると、研磨によって削られる厚さは表面の粗さによって異なるので、最終的な下部電極の膜厚を設定値に制御することが困難になるという問題がある。
【００１２】
本発明は、このような問題に対処することを課題の一例とするものである。すなわち、一つには、下部電極の表面を平滑にしてその上に成膜する有機層の膜厚を均一化することによって、リーク電流の発生を防ぎ良好な発光特性を得ること、また一つには、下部電極表面の平滑化を図りながら所望の厚さを得る膜厚制御を可能にすること等が本発明の目的である。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
このような目的を達成するために、本発明による有機ＥＬパネル及びその形成方法は、以下の各独立請求項に係る構成を少なくとも具備するものである。
【００１４】
［請求項１］基板上に、下部電極、少なくとも有機発光機能層を有する有機層、上部電極からなる有機ＥＬ素子を形成した有機ＥＬパネルであって、前記下部電極は、少なくとも一つの研磨表面上に形成された成膜部分を有することを特徴とする有機ＥＬパネル。
【００１５】
［請求項４］基板上に、下部電極、少なくとも有機発光機能層を有する有機層、上部電極からなる有機ＥＬ素子を形成する有機ＥＬパネルの形成方法であって、前記下部電極を、第１の成膜工程、該第１の成膜工程による成膜部分の表面を研磨する研磨工程、該研磨工程によって形成された研磨表面上に成膜する第２の成膜工程によって形成することを特徴とする有機ＥＬパネルの形成方法。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。図２は本発明の一実施形態に係る有機ＥＬパネル及びその形成方法を説明する説明図である。本発明の有機ＥＬパネル及びその形成方法は、図１に示す従来技術と同様に、基板１１上に、下部電極１２、少なくとも有機発光機能層を有する有機層２０、上部電極１４からなる有機ＥＬ素子を形成するものであり、この有機ＥＬ素子を表示単位とする表示領域を形成するものである。
【００１７】
そして、本発明の実施形態に係る有機ＥＬパネルでは、図２に示すように、下部電極１２が少なくとも一つの研磨表面１２ａ１上に形成された成膜部分１２ｂを有することを特徴としており、また、形成方法としては、同図（ａ）に示すように、第１の成膜部分１２ａを形成する第１の成膜工程、同図（ｂ）に示すように、この第１の成膜工程による成膜部分１２ａの表面を研磨する研磨工程、同図（ｃ）に示すように、この研磨工程によって形成された研磨表面１２ａ１上に成膜する第２の成膜工程を少なくとも含むものである。
【００１８】
ここで、第１の成膜工程とは、図２に示すように基板１１上に成膜する場合に限らず、他の成膜部分上に成膜する場合も含むものとする。また、第２の成膜工程は、下部電極１２を成膜する最終工程に限るものではなく、第２の成膜工程の後に、更に研磨工程又は成膜工程が施される場合を含むものとする。
【００１９】
このような実施形態に係る有機ＥＬパネル及びその形成方法は、一般のスパッタリング等による成膜では、膜厚を厚く成膜すると表面の凹凸が厚さに伴って成長して表面粗さが悪化するのに対して、薄厚の成膜では表面粗さの精度が比較的高いことに着目したものであり、ある程度の膜厚を成膜した後、従来技術のように表面を研磨し、その表面粗さが改善された研磨表面上に比較的薄い成膜部分を形成することで、表面粗さの成長による凹凸を防ぐようにしたものである。
【００２０】
これによると、単に研磨したのみでは残ってしまう深い凹部を研磨表面への成膜で埋めることができ、更に研磨表面上に比較的薄い成膜部分を形成することで、平滑な表面を有する下部電極を形成することができる。
【００２１】
そして、更なる特徴としては、研磨表面上に形成された成膜部分を下部電極の膜厚を調整するための膜厚調整部分にすることによって、下部電極の膜厚を設定した膜厚に調整することが可能になる。このための形成方法としては、図２に示すように、第１の成膜工程によって、先ず下部電極の設定膜厚付近（膜厚ｔ１）までの成膜を行う（同図（ａ））。次の研磨工程によって、表面粗さの程度に応じて厚さｔａだけ削って、成膜の厚さが設定膜厚より薄くなるように研磨する（同図（ｂ））。そして、第２の成膜工程によって下部電極１２全体の膜厚が設定膜厚ｔ２になるように、厚さｔｂの膜厚調整部分の成膜を行う。
【００２２】
なお、この際の各工程における膜厚調整は、各工程の処理時間によって調整することができる。例えば、所定の成膜速度・成膜時間で、図２（ａ）に示す第１の成膜工程を行い、膜厚ｔ１を得る。その後に表面粗さを確認（計測）して、必要な厚さｔａ分を削り取る研磨工程を行う。この際も研磨処理時間の調整で厚さｔａの削り取りがなされる。そして、目標とする設定膜厚をｔ２とすると、ｔｂ＝ｔ２−（ｔ１−ｔａ）となる調整膜厚ｔｂを求めて、所定の成膜速度で研磨表面上の成膜部分１２ｂの厚さがｔｂになるまで、所定時間の成膜を行う。
【００２３】
これによると、前述のように平滑な下部電極の表面が得られる共に、下部電極の膜厚制御を正確に行うことが可能になる。そして、各工程における膜厚調整を各工程の処理時間によって調整することにより、比較的簡単に目標とする下部電極の設定膜厚を得ることができる。
【００２４】
なお、本発明の実施形態では、従来の下部電極の形成と比較して、作業時間の長期化を招くことになるが、例えば、第１の成膜工程では、表面粗さを犠牲にして成膜速度の高い成膜を行い、研磨工程後の第２の成膜工程では、成膜条件の変更などによって表面粗さの精度が高い成膜を行うようにすれば、作業時間の長期化をある程度抑えることが可能になる。
【００２５】
そして、本発明の実施形態では、下部電極１２を透明導電膜として基板１１側から光を取り出す場合に、下部電極１２の膜厚を制御することで、出力光スペクトルのピーク波長を発光色に合わせることができ、出力光の高効率化を達成することができる。
【００２６】
以上のとおり、本発明の実施形態に係る有機ＥＬパネル及びその形成方法によると、前述した特徴によって、一つには、下部電極１２の表面を平滑にしてその上に成膜する有機層の膜厚を均一化することによって、リーク電流の発生を防ぎ良好な発光特性を得ることができ、また一つには、下部電極１２表面の平滑化を図りながら所望の厚さを得る膜厚制御を可能にし、出力光の高効率化を達成することができるという効果が得られる。
【００２７】
以下、本発明の実施形態に係る有機ＥＬパネルの各構成要素について更に具体的に説明する。
【００２８】
ａ．基板；
有機ＥＬパネルの基板１１としては、平板状、フィルム状、球面状等、形状は特に拘らない。材質としては、ガラス，プラスチック，石英，金属等を採用することができる。基板１１側から光を取り出す方式（ボトムエミッション方式）としては、透明性を有する平板状，フィルム状のもので、材質としては、ガラス又はプラスチック等を用いることが好ましい。
【００２９】
ｂ．電極；
下部電極１２，上部電極１４は、一方が陰極側、他方が陽極側に設定される。陽極側は陰極側より仕事関数の高い材料で構成され、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、白金（Ｐｔ）等の金属膜やＩＴＯ、ＩＺＯ等の酸化金属膜等の透明導電膜が用いられる。逆に陰極側は陽極側より仕事関数の低い材料で構成され、アルミニウム（Ａｌ）、マグネシウム（Ｍｇ）等の金属膜、ドープされたポリアニリンやドープされたポリフェニレンビニレン等の非晶質半導体、Ｃｒ２Ｏ３、ＮｉＯ、Ｍｎ２Ｏ５等の酸化物を使用できる。また、下部電極１２，上部電極１４ともに透明な材料により構成した場合には、光の放出側と反対の電極側に反射膜を設けた構成にすることもできる。
【００３０】
ｃ．有機層；
有機層２０は、少なくとも有機発光機能層を有する単層又は多層の有機化合物材料層からなるが、層構成はどのように形成されていても良い。一般には、図１に示すように、陽極側から陰極側に向けて、正孔輸送層２１、発光層２２、電子輸送層２３を積層させたものを用いることができるが、発光層２２、正孔輸送層２１、電子輸送層は２３それぞれ１層だけでなく複数層積層して設けても良く、正孔輸送層２１、電子輸送層２３についてはどちらかの層を省略しても、両方の層を省略しても構わない。また、正孔注入層、電子注入層等の有機材料層を用途に応じて挿入することも可能である。正孔輸送層２１、発光層２２、電子輸送層２３は従来の使用されている材料（高分子材料、低分子材料を問わない）を適宜選択して採用できる。
【００３１】
また、発光層２２を形成する発光材料においては、１重項励起状態から基底状態に戻る際の発光（蛍光）と３重項励起状態から基底状態に戻る際の発光（りん光）のどちらを採用しても良い。
【００３２】
ｅ．封止部材、封止膜；
本発明の実施形態に係る有機ＥＬパネルは、金属製、ガラス製、プラスチック製等による封止部材により有機ＥＬ素子１０が封止されているもの、或いは封止膜により有機ＥＬ素子１０が封止されているものを含む。
【００３３】
封止部材は、ガラス製の封止基板にプレス成形、エッチング、ブラスト処理等の加工によって封止凹部（一段掘り込み、二段掘り込みを問わない）を形成したもの、或いは、平板ガラスを使用し、ガラス（プラスチックでも良い）製のスペーサにより支持基板と封止空間を形成するもの等が採用される。
【００３４】
封止膜は、単層膜または複数の保護膜を積層することにより形成することができる。使用材料としては無機物、有機物等のどちらでもよい。無機物としては、ＳｉＮ、ＡｌＮ、ＧａＮ等の窒化物、ＳｉＯ、Ａｌ２Ｏ３、Ｔａ２Ｏ５、ＺｎＯ、ＧｅＯ等の酸化物、ＳｉＯＮ等の酸化窒化物、ＳｉＣＮ等の炭化窒化物、金属フッ素化合物、金属膜、等を挙げることができる。有機物としては、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリパラキシレン、パーフルオロオレフィン、パーフルオロエーテル等のフッ素系高分子、ＣＨ３ＯＭ、Ｃ２Ｈ５ＯＭ等の金属アルコキシド、ポリイミド前駆体、ペリレン系化合物、等を挙げることができる。積層や材料の選択は有機ＥＬ素子の設計により適宜選択する。
【００３５】
ｄ．パネルの各種方式；
本発明の実施形態に係る有機ＥＬパネルは、パッシブマトリクス型の表示パネルを形成することもできるし、或いは、アクティブマトリクス型の表示パネルを形成することもできる。また、単色表示であっても、多色表示であってもよいが、カラー表示パネルを形成するためには、塗り分け方式、白色や青色等の単色の有機ＥＬ素子にカラーフィルタや蛍光材料による色変換層を組み合わせた方式（ＣＦ方式、ＣＣＭ方式）等により、フルカラー有機ＥＬパネル、又はマルチカラー有機ＥＬパネルを形成することができる。また、本発明の実施形態に係る有機ＥＬパネルとしては、前述したように基板１１側から光を取り出すボトムエミッション方式にすることもできるし、或いは、基板１１とは逆側から光を取り出すトップエミッション方式にすることもできる。
【実施例】
【００３６】
以下に、本発明の更に具体的な実施例を説明する。ここでは、図１及び図２を参照しながら設定膜厚１１０ｎｍの下部電極１２を形成する例を示す。
【００３７】
先ず、ガラス等の基板１１上にＩＴＯ等をスパッタリング蒸着或いはＥＢ蒸着等によって成膜し、ｔ１＝１４０ｎｍになるように第１の成膜部分１２ａを形成する（第１の成膜工程：図２（ａ））。その後、ポリシリング、ラッピング、テープラッピング等の手法により第１の成膜部分１２ａの表面の凹凸を研磨して、ｔａ＝４０ｎｍだけ削り取る（研磨工程：図２（ｂ））。これによって、第１の成膜部分１２ａ上の凸部を削除し、同時に凹部を小さくすることができる。次いで、この研磨表面上に、ＩＴＯ等による第２の成膜部分１２ｂをｔｂ＝１０ｎｍ成膜することで（図２（ｃ））、全体として１１０ｎｍの厚さの下部電極１２を得る。
【００３８】
このように下部電極１２が形成された基板１１を、真空蒸着装置に搬入し、図１の従来技術と同様にして、有機層２０の蒸着を行う。ここで、有機層２０は、銅フタロシアニンからなる正孔注入層を３０ｎｍ、ＴＤＰ等からなる正孔輸送層を５０ｎｍ、Ａｌｑ３等からなる発光層または電子輸送層を２０ｎｍ、ＬｉＦからなる電子注入層を１ｎｍ成膜して形成することができる。この有機層２０上にＡｌ等からなる上部電極１４を１００ｎｍ積層して、実施例の有機ＥＬパネルの構成要素である有機ＥＬ素子１０を得る。この有機ＥＬ素子１０に対して前述した封止部材又は封止膜を装備するなどして、本発明の実施例の有機ＥＬパネルを得る。
【００３９】
本発明の実施例としては、下部電極１２の膜厚として１１０ｎｍの設定膜厚を得るために、以下に示す手順を採用することもできる。
【００４０】
一つには、先ず、ｔ１＝１００ｎｍを成膜して（第１の成膜工程）、ｔａ＝４０ｎｍを研磨し（研磨工程）、その後、ｔｂ＝５０ｎｍを成膜して（第２の成膜工程）、１１０ｎｍの膜厚を得る。これによると、研磨によって削り取る厚さを厚くしているので、第１の成膜工程で形成される凹凸をほぼ完全に取り除くことができる。
【００４１】
また一つには、先ず、ｔ１＝１４０ｎｍを成膜して（第１の成膜工程）、ｔａ＝４０ｎｍを研磨し（研磨工程）、その後、ｔｂ＝２０ｎｍを成膜し（第２の成膜工程）、更にその後に厚さ１０ｎｍの研磨を行って、１１０ｎｍの膜厚を得る。これによると、第２の成膜工程での成膜厚さを極薄くでき、更に最終的に表面を研磨するので、表面粗さ精度の高い下部電極１２を得ることができる。
【００４２】
また一つには、先ず、ｔ１＝１４０ｎｍを成膜して（第１の成膜工程）、ｔａ＝２０ｎｍを研磨し（研磨工程）、その後、ｔｂ＝１０ｎｍを成膜し（第２の成膜工程）、更に厚さ３０ｎｍの研磨を行い（研磨工程）、その後厚さ１０ｎｍの成膜を行って（第２の成膜工程）、１１０ｎｍの膜厚を得る。これによると、研磨工程と極薄の成膜工程を繰り返すことで、より表面粗さ精度の高い下部電極１２を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】従来技術の説明図である。
【図２】本発明の実施形態を説明する説明図である。
【符号の説明】
【００４４】
１０    有機ＥＬ素子
１１    基板
１２    下部電極
１２ａ，１２ｂ    成膜部分
１２ａ１    研磨表面
１３    絶縁膜
１４    上部電極
２０    有機層
２１    正孔輸送層
２２    発光層
２３    電子輸送層
Ｓ    発光領域
【図１】
2005203310.tif 000003
【図２】
2005203310.tif 000004