(57)【要約】      （修正有）【課題】有機導電膜をグラビアコート、スピンコートなどにより基材全面に塗布した状態で、上部構造を構築した有機光電子素子を作成する簡便な方法を提供する。【解決手段】基材と基材上の有機導電膜、該有機導電膜上に設けた金属性電気導通層、電気導通層に接するように設けた前記有機導電膜に対して高抵抗を示す非金属導電材料膜を備えることを特徴とする有機光電子素子。基材と基材上の有機透明導電膜、該有機透明導電膜上に形成した有機発光材料膜、該有機発光材料膜上に設けた金属性電気導通層、該金属性電気導通層に接するように設けた、前記有機導電膜に対して高抵抗を示す非金属導電材料膜を備えることを特徴とする有機光電子素子有機光電子素子。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材と基材上の有機導電膜、該有機導電膜上に設けた金属性電気導通層、電気導通層と接触するように設けた前記有機導電膜に対して高抵抗状態を示す非金属導電材料膜を備えることを特徴とする有機光電子素子。
【請求項２】
基材と基材上の有機導電膜が、透明導電性電極又は透明導電性電極と有機発光材料からなることを特徴とする請求項１記載の有機光電子素子。
【請求項３】
基材がガラス又はプラスティックからなる透明基材であることを特徴とする請求項１又は２のいずれか一項に記載の有機光電子素子。
【請求項４】
有機導電膜上に設けた金属性電気導通層の部分に電流が流れる構造を備えていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の有機光電子素子。
【請求項５】
有機導電膜上に設けた金属性電気導通層の部分が発光領域であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の有機光電子素子。
【請求項６】
前記有機導電膜に対して高抵抗を示す非金属導電材料膜が粘着性の材料であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の有機光電子素子。
【請求項７】
印字可能なプラスティック部材の印字面の背面に設けることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の有機光電子素子とを備える有機光電子素子。
【請求項８】
印字可能なプラスティック部材にインク受像層を設けることを特徴とする請求項７に記載の有機光電子素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機導電膜をグラビアコート、スピンコートなどにより基材全面に塗布した状態で、上部構造を構築し素子化する有機光電子素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
通常、有機ＥＬや太陽電池などの光電子素子を作製するには、パターニングした透明電極を要する。一般的な有機ＥＬ素子の作製手順と構造を図１に示す。この図１に示すように、まず、（ａ）透明な基材の上にパターニングした透明電極を作製して基板とし、基板に、（ｂ）有機発光材料を成膜する。次に、（ｃ）陰電極を蒸着する。（ｄ）は、このようにして作製した素子の断面構造を示す。透明電極と陰電極に挟まれた部分の有機発光材料層から発光する。
【０００３】
ガラスやプラスティックなどの電気絶縁性の透明基材上にindium tin oxide （ＩＴＯ）に代表される透明導電膜を、部分的に作製(パターニング)した基板の上に、有機発光材料の薄膜を成膜し、さらに陰電極を作製する。有機ＥＬの場合、陰電極にはアルミニウム、銀／マグネシウム、カルシウムなどの仕事関数の小さい金属を、マスクを介して蒸着する。電極界面でのキャリア注入効率を高めるため、薄いＬｉＦ層を導入することもある。基材に用いるプラスティックや作製した素子構造の外面には、素子の寿命を延ばすためガスバリア層を設けることもある。
【０００４】
一方、陽電極となる透明電極には、近年ＩＴＯを代替する材料が研究開発されている。ＩＴＯのバッファ層としても使われるpoly(3,4-ethylenedioxythiophene)-poly(styrene sulfonate) （ＰＥＤＯＴ:ＰＳＳ）などの導電性有機材料をベースにした透明導電膜もその一つであり、特に大面積化が可能な塗布式で作製する高分子ＥＬの低コスト化のための重要な要素技術である。
【０００５】
しかし、有機薄膜はプラスティックフィルムの全面を被覆してからパターニングするためエッチングする場合、同じ有機材料である基材を損傷せずに有機導電膜だけを除去するのは難しく、図１（ａ） の前段階においてコストがかかってしまう欠点がある。
また、インクジェット法による直接描画も試みたが、ノズルの詰まりが頻繁に生じるため信頼性に欠けるという問題がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記の従来の問題点から、有機導電膜をグラビアコート、スピンコートなどにより基材全面に塗布した状態で、上部構造を構築して素子化する簡便な方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
以上から、本発明は、
１）基材と基材上の有機導電膜、該有機導電膜上に設けた金属性電気導通層、電気導通層と接触するように設けた前記有機導電膜に対して高抵抗状態を示す非金属導電材料膜を備えることを特徴とする有機光電子素子
２）基材と基材上の有機導電膜が、透明導電性電極又は透明導電性電極と有機発光材料からなることを特徴とする請求項１記載の有機光電子素子
３）基材がガラス又はプラスティックからなる透明基材であることを特徴とする上記１)又は２)のいずれか一項に記載の有機光電子素子
４）有機導電膜上に設けた金属性電気導通層の部分に電流が流れる構造を備えていることを特徴とする上記１)〜３)のいずれか一項に記載の有機光電子素子
５）有機導電膜上に設けた金属性電気導通層の部分が発光領域であることを特徴とする上記１)〜４)のいずれか一項に記載の有機光電子素子
６）前記有機導電膜に対して高抵抗を示す非金属導電材料膜が粘着性の材料であることを特徴とする上記１)〜５)のいずれか一項に記載の有機光電子素子
【０００８】
また、本願発明は、
７）印字可能なプラスティック部材の印字面の背面に設けることを特徴とする上記１）〜６）のいずれか一項に記載の有機光電子素子
８）印字可能なプラスティック部材にインク受像層を設けることを特徴とする上記７）に記載の有機光電子素子、を提供する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明は、有機導電膜をグラビアコート、スピンコートなどにより基材全面に塗布した状態で、上部構造を構築して素子化する簡便な方法を提供できる著しい効果を有し、陽電極のパターニング、陰電極との位置合わせ、陰電極へ給電する配線などのプロセスが大幅に簡素化され、低コスト生産が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】従来の、一般的な有機ＥＬ素子の作製手順と構造を示す説明図である。
【図２】接触する材料による電気抵抗の変化を示す説明図である。
【図３】透明電極のパターニングを必要としない有機ＥＬ素子の構造を示す説明図である。
【図４】実施例１と比較例１の電流電圧特性を示す説明図である。
【図５】実施例２の有機ＥＬ素子の製造工程を示す説明図である。
【図６】透明導電性基板に正電圧、導電性アルミテープに負電圧を印加し、発光特性を測定した結果を示す図である。
【図７】積層型の有機ＥＬ素子で複数陰極への接続を導電性テープで行った素子の構造と発光の様子を示す図である。
【図８】バックライト素子の構造を示す説明図である。
【図９】背景を黒とし、白抜きの数字を印刷した後、裏面に有機ＥＬを作製し、バックライトとして数字を光らせた様子を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
一般に、有機分子など非金属性導電材料内で電流を流すキャリアは、材料固有の電子状態に起因するエネルギーを有しており、連続したバンド構造を有する金属と接触するとエネルギー準位が重なり合って導通があるが、重なり合わないバンド構造を有する非金属性の導電材料との間ではキャリアが移動できず高抵抗を示す（図２（ａ）参照）。
適当な有機導電膜と非金属性導電材料を組み合わせると、一方の導電材料膜の上に部分的に作製した金属薄膜部分を介して電流を流すことが可能になる。
【００１２】
この図２の（ａ）に示すように、有機導電膜と非金属性導電材料が直接接触しても電流は流れない。しかし、図２の（ｂ）に示すように、有機導電膜と非金属性導電材料が金属薄膜を介して接触することにより、導通が得られる。
【００１３】
ここで導通を向上させる金属薄膜は、厚さ数μｍのフォイルだけでなく、数十〜数百ｎｍの蒸着膜でも良い。また、この金属薄膜は、有機光電子素子を構成している金属陰電極(カソード)であっても良く、接続されていない複数の陰電極を一層の非金属性導電材料で覆って接続することも可能である。
【００１４】
図３に、この原理を用いた有機ＥＬ素子の構造の一例を示す。通常は外部電極から陰電極への接続は、短絡を避けるため透明導電膜で覆われていない絶縁部分で行うようにパターニングし、発光部分の外側からリード線を接続する必要があるが、本発明では不要であり、リード線による電圧降下がないので各部への均一な電圧印加ができる。
【００１５】
図３の（ａ）に示すように、基材全面を有機導電膜で被覆する。次に、この有機導電膜上に、図３の（ｂ）に示すように、有機発光材料層、該有機発光材料層の上に金属陰電極を形成する。電流が流れて発光する領域は金属陰電極部分となる。図３の（ｃ）に示すように、非金属導電材料膜（６）と金属フィルム（５）は、導電性テープとして一体になったものを使用することが出来る。
【００１６】
例えば、文字や絵が光る名刺・ポスターのような応用を考えると、従来法ではすべての文字要素となる陰電極に絶縁された配線で接続する必要があるが、本発明による接触する物質によって低抵抗状態と高抵抗状態が切り替わる材料を使用することで、陽電極のパターニング、陰電極との位置合わせ、陰電極へ給電する配線などのプロセスが大幅に簡素化され、低コスト生産が可能になる。
【００１７】
本願発明の有機光電子素子は、基材と基材上の有機導電膜、該有機導電膜上に設けた金属性電気導通層、電気導通層を覆うように設けた前記有機導電膜に対して高抵抗を示す非金属導電材料膜からなり、これらを基材上に、順次形成する。
前記基材と基材上の有機導電膜については、電極又は透明導電性電極と有機発光材料とすることができる。基材については、通常ガラス、プラスティックからなる透明基材を用いることができる。
【００１８】
このように構成した有機光電子素子は、有機導電膜上に設けた金属性電気導通層の部分に選択的に電流が流れるようにすることができる。そして、有機導電膜上に設けた金属性電気導通層の部分を発光領域とすることができる。
前記有機導電膜に対して高抵抗を示す非金属導電材料膜については、粘着性の材料を使用することができる。
【００１９】
また、本願発明の有機光電子素子は、基材と基材上の有機透明導電膜、該有機透明導電膜上に形成した有機発光材料膜、該有機発光材料膜上に設けた金属性電気導通層、該金属性電気導通層に接するように設けた、前記有機導電膜に対して高抵抗を示す非金属導電材料膜から構成することができる。これらを基材上に形成する。
この場合、前記有機発光材料膜上に設けた金属性電気導通層が陰電極(カソード)とすることができる。基材については、ガラス又はプラスティックからなる透明基材を使用することができる。
【００２０】
このように構成した有機光電子素子は、有機発光材料膜上に設けた金属性電気導通層の部分に選択的に電流が流れるようにするこができ、また前記有機発光材料膜上に設けた金属性電気導通層の部分を発光領域とすることができる。
また、前記有機透明導電膜に対して高抵抗を示す非金属導電材料膜が粘着性の材料を使用することができる。
【実施例】
【００２１】
以下、実施例および比較例に基づいて説明する。なお、本実施例はあくまで一例であり、この例によって何ら制限されるものではない。すなわち、本発明は特許請求の範囲によってのみ制限されるものであり、本発明に含まれる実施例以外の種々の変形を包含するものである。
【００２２】
（実施例１と比較例１）
ＰＥＤＯＴ:ＰＳＳベースの有機導電膜とアクリル系の導電粘着剤を組み合わせる。前者として電子化工株式会社製のＤＫＣ−５ＰＰ、後者として３Ｍ社製の導電性アルミテープ（ＡＬ−２５ＢＴ）を用いた。
洗浄したpoly(ethylene terephthalate) （ＰＥＴ）フィルム基材全面にＤＫＣ−５ＰＰ溶液を２０００ｒｐｍで３０秒間スピンコートし、１００℃で１０分間加熱・乾燥したものを透明導電性基板として用いた。
【００２３】
この導電性基板上に、まず面積約７５ｍｍ２の導電性アルミテープを直接貼り合わせた（比較例１）。この比較例１では、導電性基板とアルミテープ間に１８Ｖの印加で、１ＭΩ程度の抵抗値を示した。
これに対して、実施例１では、有機導電膜と導電性粘着剤の間に金箔の小片を挟み、同様に電流電圧特性を調べた結果、導通性が著しく向上した。
【００２４】
図４の左のグラフに有機導電膜と導電性粘着剤を直接接触させたときの高抵抗状態の電流電圧特性 (電流値を１００倍して点線でプロット)と、有機導電膜と導電性粘着剤の間に金箔の小片を挟み、導通が向上した特性（実線）を示す。
導電性向上の程度は、挟み込んだ金箔のサイズなどに依存するが、この例では抵抗値が数百分の一となった。実線が実施例１であり、点線が比較例１である。図４の右図は、測定した試料の模式図である。図２（ｂ）の構造は、有機導電膜に通電する際のコンタクトパッドとしても有用である。
【００２５】
（実施例２）
有機発光材料層は、poly(N-vinyl carbazole) （ＰＶＫ）、2-(4-biphenylyl) -5-(4-tertbutylphenyl)-1,3,4-oxadiazole （ＰＢＤ）、N,N'-diphenyl- N,N' -bis(3-methylphenyl) -1,1-biphenyl-4,40-diamine （ＴＰＤ）、fac-tris(2-phenylpyridine)iridium (Ir(ppy)3)を0.61:0.24:0.09:0.06の比で混合したクロロベンゼン溶液(PVK mix)を、図５に示すように、仮基板poly(ether sulfone) （ＰＥＳ）フィルム上に３０００ｒｐｍで３０秒間スピンコート成膜した。
【００２６】
次に、有機発光材料層の表面に０．８ｎｍ のＬｉＦと１００ｎｍのＡｌを真空蒸着した。そして、図５の（ｂ）、（ｃ）に示すように、導電性アルミテープで剥離して用いる。また、図５の（ｄ）に示すように、透明導電性基板を別途作製した。
次に、有機発光材料層と金属電極を、図５の（ｅ）に示すように、ＰＥＳ基板から引き剥がして、導電性アルミテープに付着させたまま、前記有機透明電極上に固定し、約１３０℃に加熱されたヒーターで、約２ＭＰａで１０秒間加圧して貼り合わせた。
できあがった素子について、透明導電性基板に正電圧、導電性アルミテープに負電圧を印加し、発光特性を測定したところ、図６に示すように、良好な特性が得られた。
【００２７】
（実施例３）
図３で示した素子構造を順次積層することで構築した例を図７に示す。透明導電性基板（１）の上に（実施例２）で用いた有機発光材料をスピンコートし、その表面に陰電極（４）としてシャドウマスクを介して０．８ｎｍ のＬｉＦと１００ｎｍのＡｌを真空蒸着した。シャドウマスクには市販のステンシル・テンプレートを用いてパターニングすることにより、複数の陰電極を組み合わせて図７（ａ）に示すようにテディベアと花を画像化した。
【００２８】
陰電極と電気的に接続するため、それぞれの陰電極パターンと接続するよう導電性アルミテープ（９）を貼り付け、電圧印加用クリップ（１２，１２ａ）により透明導電性基板に正電圧、導電性アルミテープに負電圧を印加し、発光面を観察したところ、図７（ｂ）に示すように左のアルミテープにクリップで接続するとテディベアの像が発光し、次にクリップを右に移動し、右のアルミテープにクリップで接続すると花の像が発光して浮かび上がった。
【００２９】
また、導電性アルミテープが透明導電性基板に直接接触している部分に短絡は生じていない。なお、有機透明電極への正電圧の印加には、図２（ｂ）で示した構造、すなわち金箔を挟んで導電性アルミテープを貼り、その上からクリップで接続することで有機導電膜がクリップの接触により傷つくことから保護するとともに、接触抵抗を低減させている。
【００３０】
（実施例４）
プリンタにより印字可能なプラスティックシート（ＯＨＰシート）の一表面には、インク受像層が設けられている。この表面と対向する面に導電層を設けることができる。ＯＨＰシートを用いて、表面に印字した後、印字の裏面に有機ＥＬを作製してバックライトとし、文字、記号、図あるいはその背景を光らせることが可能である。
【００３１】
図８にバックライト方式の素子構造を示す。印字したＯＨＰシート（１４）の背面に有機透明導電膜（７）と発光層（３）をスピンコートなどで成膜し、文字の位置に合わせて陰電極(ＬｉＦ＋Ａｌ)（４）の真空蒸着を行った。
その上から導電性テープ（９）で陰電極に接続して電圧を印加する。実際に白抜きの数字を光らせる効果を図９に示す。図９（ａ）は電圧をかけておらず、図９（ｂ）では１０Ｖの電圧を印加し、印字の背面に作製した有機ＥＬを点灯させている。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明は、有機導電膜をグラビアコート、スピンコートなどにより基材全面に塗布した状態で、上部構造を構築して素子化する簡便な方法を提供できる著しい効果を有し、陽電極のパターニング、陰電極との位置合わせ、陰電極へ給電する配線などのプロセスが大幅に簡素化され、低コスト生産が可能になるので、有機光電子素子の製作に極めて有用である。
【符号の説明】
【００３３】
１：  透明電極(ITO,有機薄膜)
２：  透明で絶縁性の基材 (ガラス、プラスティック)
３：  有機発光材料層
４：  陰電極(アルミ、Ｍｇ／Ａｇ)、金属性電気導通層の一つ
５：  金属フィルム
６：  非金属性導電材料
７：  有機導電膜
８：  金属薄膜、金属性電気導通層の一つ
９：  導電性テープ(５：金属フィルムと６：非金属性導電材料から構成される) 
１０：  導電性粘着剤
１１：  仮基板
１２：  クリップ（正電圧印加用)
１２ａ：  クリップ（負電圧印加用）
１３：印字
１４：ＯＨＰシート
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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