有機エレクトロルミネッセンス素子の製法
【課題】低コストで連続的に製造できる、有機エレクトロルミネッセンス素子の製法を提供する。
【解決手段】ロールトゥロールプロセスにより有機エレクトロルミネッセンス素子を製造するのに際し、基板２上に第１電極４、有機エレクトロルミネッセンス層５、第２電極用層６をこの順で形成し、この第２電極用層に、粘着面および所定パターンの開口部９を有するシート状の剥離フィルム８を貼り付け、ついで、これを剥離することにより、上記開口部に対応する第２電極用層の部分を第２電極７として残し、その他の部分を剥離フィルムとともに剥離して、所定パターンの第２電極を形成するようにした。
【解決手段】ロールトゥロールプロセスにより有機エレクトロルミネッセンス素子を製造するのに際し、基板２上に第１電極４、有機エレクトロルミネッセンス層５、第２電極用層６をこの順で形成し、この第２電極用層に、粘着面および所定パターンの開口部９を有するシート状の剥離フィルム８を貼り付け、ついで、これを剥離することにより、上記開口部に対応する第２電極用層の部分を第２電極７として残し、その他の部分を剥離フィルムとともに剥離して、所定パターンの第２電極を形成するようにした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、低コストで製造できる有機エレクトロルミネッセンス素子の製法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
次世代の低消費電力の発光装置として期待されている有機エレクトロルミネッセンス（以下「有機ＥＬ」とする）発光装置は、有機発光材料に由来する多彩な色彩の発光が得られ、また、自発光素子からなるため、ＴＶなどのディスプレイ用としても注目されている。
【０００３】
このような有機ＥＬ発光装置に用いられる有機ＥＬ素子は、無機エレクトロルミネッセンス素子に比べると薄膜素子であり、また、面発光素子であるという特徴を有しているため、この特徴を活かした照明機器、液晶ディスプレイのバックライト、展示デコレーション用の発光部品やデジタルサイネージ等の広い範囲での用途が期待されている。
【０００４】
一方、有機ＥＬ素子は生産性が悪いため、コストが高いという問題がある。したがって、有機ＥＬ素子の製造を低コスト化するために、フレキシブル性を有する基板を用い、ロールトゥロールプロセスによる効率的な製法の検討がなされている（例えば、特許文献１，２参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−３６７７７４号公報
【特許文献２】特開２００３−１７３８７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載の製法は、シート状基板に樹脂を塗布して所定のマスクを形成し、このマスクを含むシート状基板の全面に所望の薄膜を形成した後、マスクを剥離するようにして有機ＥＬ素子の薄膜パターンを形成している。このため、連続的に製造を行うと、マスクに含まれる樹脂の溶媒等の揮発成分による有機ＥＬ素子への悪影響が懸念されるとともに、樹脂を塗布するための装置やこの樹脂を硬化させるための装置などが別途必要になる。
【０００７】
また、特許文献２に記載の製法は、走行する帯状の金属製のマスクを用い、まず、同期走行する金属製の転写基板に有機ＥＬ層をパターニングし、つぎにこのパターニングされた有機ＥＬ層を基板上に転写するようにしている。この方法では、マスクや転写基板を走行させるための大掛かりな装置が必要になるとともに、金属製の転写基板が基板に接するため、基板がダメージを受ける可能性がある。また、金属製の転写基板と基板との位置合わせを、都度行う必要があるため、効率よく連続製造ができないという問題もある。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、低コストで連続的に製造できる、有機ＥＬ素子の製法の提供をその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明の有機ＥＬ素子の製法は、ロールトゥロールによりシート状基板を搬送する工程と、上記シート状基板の上側に第１電極を形成する工程と、上記第１電極上に有機ＥＬ層を形成する工程と、上記有機ＥＬ層上に第２電極用層を形成する工程と、上記第２電極用層からマスクを用いて所定パターンを有する第２電極を形成する工程とを有し、上記第２電極を形成する工程において、上記マスクは上記所定パターンに対応する開口部を有する剥離フィルムであり、上記マスクを上記第２電極用層が形成されたシート状基材に貼り合せ、ついで上記マスクを剥離することにより、所定パターンを有する第２電極を形成することをその要旨とする。
【００１０】
本発明者らは、有機ＥＬ素子を効率よく低コストで製造するため、薄膜パターンを枚葉式の処理ではなく、ロールトゥロールプロセスで形成することについて研究を重ねた。そして、上記プロセスにおいて、薄膜パターンの形成方法に注目し、さらに研究を重ねた。その結果、所定パターンに対応する開口部を設けたマスクの上から蒸着を行い、所定パターンの第２電極パターンを形成するのではなく、有機ＥＬ層上に第２電極形成用の第２電極用層を形成し、その第２電極用層からマスクを用いて所定パターンの第２電極を形成すると、ロールトゥロールプロセスにおいて、連続的に所定パターンの第２電極を簡便に得ることができるのではないかと想起した。すなわち、薄膜成形に際し、蒸着法では加熱により気化した材料が基材上に降り積もるように成膜されるため、基材に飛来した粒子（原子，分子）のエネルギーは低くなる。そのため、蒸着法で形成した第２電極は、飛来粒子に高エネルギーを与えるスパッタ法で成膜されたものと比較すると、基材に対する密着性が低くなる。よって、所定パターンに対応する開口部が設けられた剥離フィルムをマスクとして用い、このマスクを第２電極用層に貼り付け・剥離することによって、上記開口部に対応する第２電極用層の部分はそのままで、その他の第２電極用層の部分をマスクごと剥離し、第２電極パターンを形成できるのではないかと考え、より一層の研究を行った。その結果、まず、第２電極形成用の第２電極用層を形成し、所定パターンに対応する開口部が設けられたシート状の粘着面を有する剥離フィルムをマスクとして、その開口部と第２電極用層の第２電極形成予定部とを一致させ、その状態で、マスクの粘着面を利用して第２電極用層に貼り付ける。その後、マスクを剥離することにより、上記第２電極用層の開口部に対応する部分を第２電極として残し、その他の部分をマスクと共に剥離して、正確な第２電極パターンを簡便に形成できることを見い出し、本発明に到達した。
【発明の効果】
【００１１】
このように、本発明の有機ＥＬ素子の製法は、所定パターンの第２電極の形成を、まず、蒸着により基板の全面に対し第２電極形成用の第２電極用層を形成し、上記所定パターンに対応する開口部が設けられたシート状の粘着面を有する剥離フィルムをマスクとして用い、マスクを剥離することにより、上記第２電極用層の開口部に対応する部分を第２電極として残し、その他の部分をマスクごと剥離して形成するようにしている。このため、第２電極パターン形成に際し、大掛かりな装置が不用となり、コストの低減が図られている。また、第２電極がマスクと直接重なることなく形成されるため、マスクからの有機溶媒等の揮発による悪影響を受けることがない。そして、基板に金属製の転写基板やマスクが接することによる、基板ダメージが発生しない。さらに、マスクと基板とを位置合わせして貼り合せた後は、都度のアライメントが不用であるため、迅速に第２電極パターンを形成できる。
【００１２】
そして、上記シート状基板が、金属製である場合には、第２電極パターンが精度よく形成されているため、各層が形成された後のシート状の基板を所定の大きさに切断する際に、形成予定部分以外に第２電極が形成されることに起因する、第２電極と金属製の基板とが接触することによる短絡が生じない。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】（ａ）は本発明の一実施の形態によって得られる有機ＥＬ素子の平面図、（ｂ）はそのＡ−Ａ断面図である。
【図２】（ａ）は上記実施の形態の説明図、（ｂ）はそのＢ−Ｂ断面図である。
【図３】（ａ）は上記実施の形態の説明図、（ｂ）はそのＣ−Ｃ断面図である。
【図４】（ａ）は上記実施の形態の説明図、（ｂ）はそのＤ−Ｄ断面図である。
【図５】（ａ）は上記実施の形態の説明図、（ｂ）はそのＥ−Ｅ断面図である。
【図６】（ａ）は上記実施の形態の説明図、（ｂ）はそのＦ−Ｆ断面図である。
【図７】上記実施の形態の説明図である。
【図８】（ａ）は上記実施の形態の説明図、（ｂ）はそのＧ−Ｇ断面図である。
【図９】上記実施の形態の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
つぎに、本発明を実施するための形態について説明する。
【００１５】
本発明の実施の形態によって得られる有機ＥＬ素子１を、図１（ａ）およびそのＡ−Ａ断面図である図１（ｂ）に示す。上記有機ＥＬ素子１は、基板２上に、絶縁層３、第１電極４、有機ＥＬ層５、第２電極７がこの順に積層された、トップエミッション構造を有している。なお、図１（ａ），（ｂ）において、各部分は模式的に示したものであり、実際の大きさ等とは異なっている（以下の図においても同じ）。
【００１６】
この実施の形態における製法（以下「本発明の製法」という）は、要約すると、ロールトゥロールにより有機ＥＬ素子を製造するのに際し、第２電極パターンの形成を以下のようにすることを特徴とするものである。すなわち、まず、基板２の全面に対して、第２電極７形成用の第２電極用層６を形成し〔図５（ａ），（ｂ）参照〕、この第２電極用層６に、マスク８として、粘着面および所定パターンを有する開口部９を有するシート状の剥離フィルムを貼り付ける〔図６（ａ），（ｂ）参照〕。ついで、上記マスク８を剥離することで、上記第２電極用層６のうち開口部９に対応する部分を第２電極７として残し、その他の部分をマスク８と共に剥離して〔図７（ａ），（ｂ）参照〕、所定パターンの第２電極７を得る〔図８（ａ），（ｂ）参照〕。以下に本発明の製法について詳細に説明する。
【００１７】
まず、ステンレス（ＳＵＳ）製のシート状（幅３００ｍｍ×厚み５０μｍ×長さ１４０ｍ）基板２を、その一端を供給ロールに巻き回し、他方の端を巻き取りロールに巻き回し、ロールトゥロールで有機ＥＬ素子１を製造する準備を行う。そして、上記基板２を連続的に送りながら、この基板２の表面の全面に絶縁性を有する樹脂を塗布し、図２（ａ）およびそのＢ−Ｂ断面図である図２（ｂ）に示すように、絶縁層３（厚み４ｎｍ）を形成する。ついで、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）をスパッタリングし、さらにエッチングによりパターニングして、図３（ａ）およびそのＣ−Ｃ断面図である図３（ｂ）に示すように、第１電極４（厚み９０ｎｍ）を形成する。
【００１８】
つぎに、第１電極４まで形成された基板２に対し、図４（ａ）およびそのＤ−Ｄ断面図である図４（ｂ）に示すように、有機ＥＬ層５を真空蒸着によりほぼ全面に形成する。有機ＥＬ層５は、正孔注入層、正孔輸送層、電子ブロック層、発光層、正孔ブロック層、電子輸送層、電子注入層などが、用途に応じて、適宜、組み合わせて用いられる。これらの層を合わせた有機ＥＬ層５の厚みは、数ｎｍ〜数百ｎｍであり、発光効率や寿命等の観点から、目的に応じた膜厚が選択されるが、好適には、１０ｎｍ〜５００ｎｍの範囲である。より好適には、３０ｎｍ〜２００ｎｍである。
【００１９】
そして、図５（ａ）およびそのＥ−Ｅ断面図である図５（ｂ）に示すように、基板２上の全面に対してアルミニウム（Ａｌ）の蒸着を行い、第２電極形成用の第２電極用層６（厚み１０ｎｍ）を形成する。
【００２０】
ついで、一方の面に粘着面を有し、打ち抜き加工により、第２電極７形成予定部分（図７参照）と同一形状の開口部９が長手方向に所定間隔で形成されたシート状のマスク８（Ｅ−ＭＡＳＫ ＨＲ６０１０、日東電工社製）を準備し、基板２上の第２電極７形成予定部分と、上記マスク８の開口部９とが一致するように調整し、その粘着面を利用して、図６（ａ）およびそのＦ−Ｆ断面図である図６（ｂ）に示すように、上記第２電極用層６が形成された基板２に対して貼り付ける。
【００２１】
そして、上記マスク８を剥離しながら巻き取ることで、図７に示すように、マスク８が貼り付けられた部分の第２電極用層６が、有機ＥＬ層５等との間の界面で剥離し、マスク８ごと剥離され、図８（ａ）およびそのＧ−Ｇ断面図である図８（ｂ）に示すように、所定パターンの第２電極７が形成される。このように、第２電極用層６が剥離されるのは、蒸着法で基材に飛来した第２電極用層６の粒子（原子，分子）のエネルギーが低く、有機ＥＬ層５の基材に対する密着性よりも、第２電極用層６の基材に対する密着性が低いからである。その後、これを、図９に示すように、所定のサイズに切断することにより、上記有機ＥＬ素子１〔図１（ａ），（ｂ）参照〕を得ることができる。
【００２２】
この方法によれば、有機ＥＬ素子１をロールトゥロールで製造するに際し、第２電極７のパターニングを、シート状のマスク８を用いて行っているため、別途、パターニングを行うための各種の装置を必要としない。また、各層が積層された基板２に接するのが、シート状の剥離フィルムからなるマスク８であるため、基板２およびこれに積層された各層は金属製の転写基板やマスクが接する場合に比べて、ダメージを受けにくい。そして、第２電極がマスクと直接重なることなく形成され、また、真空蒸着装置内において、マスクから溶剤等の成分が揮発しないため、有機ＥＬ素子１が溶剤等による悪影響を受けることがない。さらに、シート状の基板２に対し、マスク８を貼り付け・剥離するだけでよいため、都度のアライメントが不要となる。そして、所定のパターンの第２電極７を連続的に効率よく形成できるため、有機ＥＬ素子１の生産性が向上し、より低コストでの製造を実現することができる。また、マスク８に第２電極７のパターンとなる開口部９が精度よく形成されているため、第２電極７パターン形成に関し、位置ずれ等が発生しない。このため、各層が形成された後のシート状の基板２を所定の大きさに切断する際に、形成予定部分以外に第２電極７が形成されることに起因する、第２電極７とＳＵＳ製の基板２とが接触することによる短絡が生じない。
【００２３】
なお、上記の例において、シート状の基板２として、ＳＵＳを用いているが、これに限らず、３６アロイ、４２アロイなどの合金、銅、ニッケル、鉄、アルミニウム（Ａｌ）、チタンなどの金属フィルムや、芳香族ポリアミドフィルム、ポリイミド樹脂フィルム、アラミドフィルム、ポリエステルフィルムなどからなる単層もしくは多層の樹脂フィルムや、金属フィルムと樹脂フィルムとの積層体などを用いることができる。なかでも、有機ＥＬ層５から発せられる熱を効率よく分散でき、強度が高い点で、ＳＵＳ、Ａｌ等の金属フィルムを用いることが好ましい。
【００２４】
また、上記の例においては、基板２の表面の全面に絶縁性を有する樹脂を塗布し、絶縁層３（厚み４ｎｍ）を形成しているが、基板２の表面粗さ（Ｒａ）が小さいときや、基板２の絶縁性が高い等の場合には、必ずしも形成する必要はない。しかし、絶縁層３を形成すると、表面の平滑性によらず基板２を選択できるようになる点で好ましい。
【００２５】
そして、上記の例においては、第１電極４として、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）を用いているが、そのほかにも、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）、酸化ゲルマニウム亜鉛（ＧＺＯ）等、各種電極として用いられる材料を用いることができる。また、その厚みは、導電性の点において、１０ｎｍ〜６００ｎｍの範囲であることが好ましく、さらに好ましくは３００ｎｍ〜５００ｎｍの範囲である。さらに、スパッタリングの代わりに真空蒸着を用いることも可能である。しかし、スパッタリングを用いることが、精度、工程の簡便化の点から好ましい。
【００２６】
また、上記の例では、基板２上に絶縁層３を設けているが、基板２と絶縁層３との間に、反射層を設けてもよい。この場合、基板２の種類に関係なく、反射層によってより有効に光を反射できるため、トップエミッション型素子の場合において、より多くの光を第２電極７側から取り出すことができる。反射層は、例えば、銀（Ａｇ）、Ａｌ、クロム、モリブデン、パラジウムおよびＣｕを含有するＡｇ系合金（ＡＰＣ）等を、単層または複層に形成することによって得られる。そして、その厚みは、光を充分に反射するだけの厚みがあればよく、１０ｎｍ〜５００ｎｍの範囲にあることが好ましく、５０ｎｍ〜３００ｎｍの範囲にあることがより好ましい。なお、絶縁層３を設けない場合には、基板２と第１電極４との間に反射層が設けられる。
【００２７】
そして、上記の例では、第２電極形成用の第２電極用層６として、Ａｌを用いているが、そのほかにも、Ａｇ、マグネシウム、これらの合金等の各種電極として用いられる材料を用いることができる。また、その厚みは、５ｎｍ〜２００ｎｍの範囲であることが好ましく、さらに好ましくは８ｎｍ〜１５０ｎｍの範囲である。すなわち、厚みが薄すぎると、電極として作用しない傾向がみられ、逆に、厚すぎると、後のマスク８を剥離の際に、上記マスク８が貼り合わされた部分だけでなく、その近傍の、第２電極７として必要な部分までが一緒に剥離される傾向がみられるためである。なお、第２電極用層６は、絶縁層３，第１電極４，有機ＥＬ層５に対して密着力が弱いことが必要である。密着力が強すぎると、マスク８を剥離する際に、第２電極用層６だけでなく、その下の有機ＥＬ層５等を一緒に剥離してしまうおそれがあるためである。
【００２８】
また、上記の例では、シート状のマスク８として、「Ｅ−ＭＡＳＫ ＨＲ６０１０、日東電工社製」を用いているが、その他にも、ポリオレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリイミド系樹脂等を用いることができる。開口部９の打ち抜き加工の容易性、軽量性、柔軟性等から、ポリオレフィン系樹脂、ポリイミド系樹脂が好ましい。また、マスク８の粘着面の、第２電極用層６に対する粘着力は、５Ｎ／ｍ〜５０００Ｎ／ｍの範囲が好ましく、さらに好ましくは、１０Ｎ／ｍ〜２０００Ｎ／ｍの範囲である。粘着力が低すぎると、基板２上に積層されている有機ＥＬ層５等と第２電極用層６との間で界面剥離を生じず、第２電極用層６を剥離することができない傾向がみられ、逆に、高すぎると、マスク８を貼り合せる等の作業において、ハンドリング性が悪くなる傾向がみられるためである。このマスク８の厚みは、２０μｍ〜４００μｍの範囲が好ましく、さらに好ましくは３０μｍ〜３００μｍの範囲である。厚みが薄すぎると、第２電極用層６を剥離する際にマスク８が破れたり、裂けたりするおそれがあり、逆に厚すぎると、供給ロールおよび巻き取りロールが意味なく大型化し、製造コストの上昇を招く傾向がみられるためである。また、マスク８のサイズは、基板２と同等かやや小さい程度が好ましい。サイズが小さすぎると、マスク８を多数準備し、これをその都度位置合わせの上、継ぎ足して貼り合せる必要が生じ、ロールトゥロールを連続的に行うのが困難になる傾向がみられるためである。
【００２９】
つぎに、実施例について、比較例と併せて説明する。ただし、本発明はこれに限定されるものではない。
【実施例】
【００３０】
〔実施例１〕
ロールトゥロールプロセスを用いて有機ＥＬ素子を製造するに際し、幅が２０ｍｍ、長さが１４０ｍ、厚み５０μｍのフレキシブル性を持たせたＳＵＳ製の基板２を用意し、この一端側を供給ロールに巻き回し、他端側を巻き取りロールに巻き回した。そして、上記基板２を連続的に送りながら、この基板２の表面に、絶縁性を有するアクリル系樹脂（ＪＥＭ−４７７、ＪＳＲ社製）を塗布し、絶縁層３（厚み４μｍ）を形成した。その上に、ＩＺＯ（厚み２０ｎｍ）をスパッタリングし、エッチングによりパターニングして第１電極４を形成し、その上にさらに有機ＥＬ層５として、１０-4Ｐａの真空で銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）２５ｎｍ／Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ−Ｎ−ビス(１−ナフチル)−１，１’−ビフェニル)−４，４’−ジアミン（ＮＰＢ）４５ｎｍ／８−キノリノールアルミニウム錯体（Ａｌｑ３）６０ｎｍ／フッ化リチウム（ＬｉＦ）０．５ｎｍを０．１ｎｍ／ｓｅｃの速度で蒸着し、基板２に対しほぼ全面に形成した。ついで、第２電極用層６として、１０-4Ｐａの真空でＡｌ（厚み１０ｎｍ）を蒸着し、基板２に対しその全面に形成した。そして、第２電極７形成予定部に対応する開口部９を設けたマスク８（Ｅ−ＭＡＳＫ ＨＲ６０１０、日東電工社製）を位置合わせしながら貼り合せ、その後、上記マスク８を巻き取りながら剥離し、上記開口部９から露呈している第２電極用層６の部分を第２電極７として残し、その他の部分をマスク８と一緒に剥離することにより、所定のパターンを有する第２電極７を形成した。これを長さ３０ｍｍのサイズで切断して、目的とする有機ＥＬ素子を得た。
【００３１】
〔比較例１〕
所定のパターンを有する第２電極７の形成を、剥離フィルムによる剥離で行うことに代えて、有機ＥＬ層５が形成された基板２に、所定パターンに対応する開口部が設けられたＳＵＳ３０４製のシャドウマスク（厚み５０μｍ）を用い、このシャドウマスクを介して蒸着を行うことにより行った他は、実施例１と同様にして、目的とする有機ＥＬ素子を得た。
【００３２】
得られたこれらの実施例１品および比較例１品の有機ＥＬ素子について、各素子の第１電極と第２電極との間に１０ｍＡ／ｃｍ2の電流を印加し、その素子特性（電流効率）を有機ＥＬ発光効率測定装置（ＥＬ−３０００、プレサイスゲージ社製）にて測定した。その結果、実施例１品は、４ｃｄ／Ａの発光効率が得られた。比較例１品は、短絡を起こし、発光しなかった。
【００３３】
上記の結果より、実施例１品は、ロールトゥロールプロセスで連続的に製造することができ、しかも優れた素子特性を有していることがわかる。一方、比較例１品は、ロールトゥロールプロセスで製造できるものの、実施例１品と同様の連続製造を行うと、短絡を起こし発光しなかった。これは、金属製のシャドウマスクとの接触によって、各層に微細な傷が発生したことに起因するためであると思われる。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明の有機ＥＬ素子の製法は、照明機器、液晶ディスプレイのバックライト、展示デコレーション用の発光部品やデジタルサイネージ等に用いられる有機ＥＬ素子を迅速に効率よく製造する方法として適している。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、低コストで製造できる有機エレクトロルミネッセンス素子の製法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
次世代の低消費電力の発光装置として期待されている有機エレクトロルミネッセンス（以下「有機ＥＬ」とする）発光装置は、有機発光材料に由来する多彩な色彩の発光が得られ、また、自発光素子からなるため、ＴＶなどのディスプレイ用としても注目されている。
【０００３】
このような有機ＥＬ発光装置に用いられる有機ＥＬ素子は、無機エレクトロルミネッセンス素子に比べると薄膜素子であり、また、面発光素子であるという特徴を有しているため、この特徴を活かした照明機器、液晶ディスプレイのバックライト、展示デコレーション用の発光部品やデジタルサイネージ等の広い範囲での用途が期待されている。
【０００４】
一方、有機ＥＬ素子は生産性が悪いため、コストが高いという問題がある。したがって、有機ＥＬ素子の製造を低コスト化するために、フレキシブル性を有する基板を用い、ロールトゥロールプロセスによる効率的な製法の検討がなされている（例えば、特許文献１，２参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−３６７７７４号公報
【特許文献２】特開２００３−１７３８７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載の製法は、シート状基板に樹脂を塗布して所定のマスクを形成し、このマスクを含むシート状基板の全面に所望の薄膜を形成した後、マスクを剥離するようにして有機ＥＬ素子の薄膜パターンを形成している。このため、連続的に製造を行うと、マスクに含まれる樹脂の溶媒等の揮発成分による有機ＥＬ素子への悪影響が懸念されるとともに、樹脂を塗布するための装置やこの樹脂を硬化させるための装置などが別途必要になる。
【０００７】
また、特許文献２に記載の製法は、走行する帯状の金属製のマスクを用い、まず、同期走行する金属製の転写基板に有機ＥＬ層をパターニングし、つぎにこのパターニングされた有機ＥＬ層を基板上に転写するようにしている。この方法では、マスクや転写基板を走行させるための大掛かりな装置が必要になるとともに、金属製の転写基板が基板に接するため、基板がダメージを受ける可能性がある。また、金属製の転写基板と基板との位置合わせを、都度行う必要があるため、効率よく連続製造ができないという問題もある。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、低コストで連続的に製造できる、有機ＥＬ素子の製法の提供をその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明の有機ＥＬ素子の製法は、ロールトゥロールによりシート状基板を搬送する工程と、上記シート状基板の上側に第１電極を形成する工程と、上記第１電極上に有機ＥＬ層を形成する工程と、上記有機ＥＬ層上に第２電極用層を形成する工程と、上記第２電極用層からマスクを用いて所定パターンを有する第２電極を形成する工程とを有し、上記第２電極を形成する工程において、上記マスクは上記所定パターンに対応する開口部を有する剥離フィルムであり、上記マスクを上記第２電極用層が形成されたシート状基材に貼り合せ、ついで上記マスクを剥離することにより、所定パターンを有する第２電極を形成することをその要旨とする。
【００１０】
本発明者らは、有機ＥＬ素子を効率よく低コストで製造するため、薄膜パターンを枚葉式の処理ではなく、ロールトゥロールプロセスで形成することについて研究を重ねた。そして、上記プロセスにおいて、薄膜パターンの形成方法に注目し、さらに研究を重ねた。その結果、所定パターンに対応する開口部を設けたマスクの上から蒸着を行い、所定パターンの第２電極パターンを形成するのではなく、有機ＥＬ層上に第２電極形成用の第２電極用層を形成し、その第２電極用層からマスクを用いて所定パターンの第２電極を形成すると、ロールトゥロールプロセスにおいて、連続的に所定パターンの第２電極を簡便に得ることができるのではないかと想起した。すなわち、薄膜成形に際し、蒸着法では加熱により気化した材料が基材上に降り積もるように成膜されるため、基材に飛来した粒子（原子，分子）のエネルギーは低くなる。そのため、蒸着法で形成した第２電極は、飛来粒子に高エネルギーを与えるスパッタ法で成膜されたものと比較すると、基材に対する密着性が低くなる。よって、所定パターンに対応する開口部が設けられた剥離フィルムをマスクとして用い、このマスクを第２電極用層に貼り付け・剥離することによって、上記開口部に対応する第２電極用層の部分はそのままで、その他の第２電極用層の部分をマスクごと剥離し、第２電極パターンを形成できるのではないかと考え、より一層の研究を行った。その結果、まず、第２電極形成用の第２電極用層を形成し、所定パターンに対応する開口部が設けられたシート状の粘着面を有する剥離フィルムをマスクとして、その開口部と第２電極用層の第２電極形成予定部とを一致させ、その状態で、マスクの粘着面を利用して第２電極用層に貼り付ける。その後、マスクを剥離することにより、上記第２電極用層の開口部に対応する部分を第２電極として残し、その他の部分をマスクと共に剥離して、正確な第２電極パターンを簡便に形成できることを見い出し、本発明に到達した。
【発明の効果】
【００１１】
このように、本発明の有機ＥＬ素子の製法は、所定パターンの第２電極の形成を、まず、蒸着により基板の全面に対し第２電極形成用の第２電極用層を形成し、上記所定パターンに対応する開口部が設けられたシート状の粘着面を有する剥離フィルムをマスクとして用い、マスクを剥離することにより、上記第２電極用層の開口部に対応する部分を第２電極として残し、その他の部分をマスクごと剥離して形成するようにしている。このため、第２電極パターン形成に際し、大掛かりな装置が不用となり、コストの低減が図られている。また、第２電極がマスクと直接重なることなく形成されるため、マスクからの有機溶媒等の揮発による悪影響を受けることがない。そして、基板に金属製の転写基板やマスクが接することによる、基板ダメージが発生しない。さらに、マスクと基板とを位置合わせして貼り合せた後は、都度のアライメントが不用であるため、迅速に第２電極パターンを形成できる。
【００１２】
そして、上記シート状基板が、金属製である場合には、第２電極パターンが精度よく形成されているため、各層が形成された後のシート状の基板を所定の大きさに切断する際に、形成予定部分以外に第２電極が形成されることに起因する、第２電極と金属製の基板とが接触することによる短絡が生じない。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】（ａ）は本発明の一実施の形態によって得られる有機ＥＬ素子の平面図、（ｂ）はそのＡ−Ａ断面図である。
【図２】（ａ）は上記実施の形態の説明図、（ｂ）はそのＢ−Ｂ断面図である。
【図３】（ａ）は上記実施の形態の説明図、（ｂ）はそのＣ−Ｃ断面図である。
【図４】（ａ）は上記実施の形態の説明図、（ｂ）はそのＤ−Ｄ断面図である。
【図５】（ａ）は上記実施の形態の説明図、（ｂ）はそのＥ−Ｅ断面図である。
【図６】（ａ）は上記実施の形態の説明図、（ｂ）はそのＦ−Ｆ断面図である。
【図７】上記実施の形態の説明図である。
【図８】（ａ）は上記実施の形態の説明図、（ｂ）はそのＧ−Ｇ断面図である。
【図９】上記実施の形態の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
つぎに、本発明を実施するための形態について説明する。
【００１５】
本発明の実施の形態によって得られる有機ＥＬ素子１を、図１（ａ）およびそのＡ−Ａ断面図である図１（ｂ）に示す。上記有機ＥＬ素子１は、基板２上に、絶縁層３、第１電極４、有機ＥＬ層５、第２電極７がこの順に積層された、トップエミッション構造を有している。なお、図１（ａ），（ｂ）において、各部分は模式的に示したものであり、実際の大きさ等とは異なっている（以下の図においても同じ）。
【００１６】
この実施の形態における製法（以下「本発明の製法」という）は、要約すると、ロールトゥロールにより有機ＥＬ素子を製造するのに際し、第２電極パターンの形成を以下のようにすることを特徴とするものである。すなわち、まず、基板２の全面に対して、第２電極７形成用の第２電極用層６を形成し〔図５（ａ），（ｂ）参照〕、この第２電極用層６に、マスク８として、粘着面および所定パターンを有する開口部９を有するシート状の剥離フィルムを貼り付ける〔図６（ａ），（ｂ）参照〕。ついで、上記マスク８を剥離することで、上記第２電極用層６のうち開口部９に対応する部分を第２電極７として残し、その他の部分をマスク８と共に剥離して〔図７（ａ），（ｂ）参照〕、所定パターンの第２電極７を得る〔図８（ａ），（ｂ）参照〕。以下に本発明の製法について詳細に説明する。
【００１７】
まず、ステンレス（ＳＵＳ）製のシート状（幅３００ｍｍ×厚み５０μｍ×長さ１４０ｍ）基板２を、その一端を供給ロールに巻き回し、他方の端を巻き取りロールに巻き回し、ロールトゥロールで有機ＥＬ素子１を製造する準備を行う。そして、上記基板２を連続的に送りながら、この基板２の表面の全面に絶縁性を有する樹脂を塗布し、図２（ａ）およびそのＢ−Ｂ断面図である図２（ｂ）に示すように、絶縁層３（厚み４ｎｍ）を形成する。ついで、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）をスパッタリングし、さらにエッチングによりパターニングして、図３（ａ）およびそのＣ−Ｃ断面図である図３（ｂ）に示すように、第１電極４（厚み９０ｎｍ）を形成する。
【００１８】
つぎに、第１電極４まで形成された基板２に対し、図４（ａ）およびそのＤ−Ｄ断面図である図４（ｂ）に示すように、有機ＥＬ層５を真空蒸着によりほぼ全面に形成する。有機ＥＬ層５は、正孔注入層、正孔輸送層、電子ブロック層、発光層、正孔ブロック層、電子輸送層、電子注入層などが、用途に応じて、適宜、組み合わせて用いられる。これらの層を合わせた有機ＥＬ層５の厚みは、数ｎｍ〜数百ｎｍであり、発光効率や寿命等の観点から、目的に応じた膜厚が選択されるが、好適には、１０ｎｍ〜５００ｎｍの範囲である。より好適には、３０ｎｍ〜２００ｎｍである。
【００１９】
そして、図５（ａ）およびそのＥ−Ｅ断面図である図５（ｂ）に示すように、基板２上の全面に対してアルミニウム（Ａｌ）の蒸着を行い、第２電極形成用の第２電極用層６（厚み１０ｎｍ）を形成する。
【００２０】
ついで、一方の面に粘着面を有し、打ち抜き加工により、第２電極７形成予定部分（図７参照）と同一形状の開口部９が長手方向に所定間隔で形成されたシート状のマスク８（Ｅ−ＭＡＳＫ ＨＲ６０１０、日東電工社製）を準備し、基板２上の第２電極７形成予定部分と、上記マスク８の開口部９とが一致するように調整し、その粘着面を利用して、図６（ａ）およびそのＦ−Ｆ断面図である図６（ｂ）に示すように、上記第２電極用層６が形成された基板２に対して貼り付ける。
【００２１】
そして、上記マスク８を剥離しながら巻き取ることで、図７に示すように、マスク８が貼り付けられた部分の第２電極用層６が、有機ＥＬ層５等との間の界面で剥離し、マスク８ごと剥離され、図８（ａ）およびそのＧ−Ｇ断面図である図８（ｂ）に示すように、所定パターンの第２電極７が形成される。このように、第２電極用層６が剥離されるのは、蒸着法で基材に飛来した第２電極用層６の粒子（原子，分子）のエネルギーが低く、有機ＥＬ層５の基材に対する密着性よりも、第２電極用層６の基材に対する密着性が低いからである。その後、これを、図９に示すように、所定のサイズに切断することにより、上記有機ＥＬ素子１〔図１（ａ），（ｂ）参照〕を得ることができる。
【００２２】
この方法によれば、有機ＥＬ素子１をロールトゥロールで製造するに際し、第２電極７のパターニングを、シート状のマスク８を用いて行っているため、別途、パターニングを行うための各種の装置を必要としない。また、各層が積層された基板２に接するのが、シート状の剥離フィルムからなるマスク８であるため、基板２およびこれに積層された各層は金属製の転写基板やマスクが接する場合に比べて、ダメージを受けにくい。そして、第２電極がマスクと直接重なることなく形成され、また、真空蒸着装置内において、マスクから溶剤等の成分が揮発しないため、有機ＥＬ素子１が溶剤等による悪影響を受けることがない。さらに、シート状の基板２に対し、マスク８を貼り付け・剥離するだけでよいため、都度のアライメントが不要となる。そして、所定のパターンの第２電極７を連続的に効率よく形成できるため、有機ＥＬ素子１の生産性が向上し、より低コストでの製造を実現することができる。また、マスク８に第２電極７のパターンとなる開口部９が精度よく形成されているため、第２電極７パターン形成に関し、位置ずれ等が発生しない。このため、各層が形成された後のシート状の基板２を所定の大きさに切断する際に、形成予定部分以外に第２電極７が形成されることに起因する、第２電極７とＳＵＳ製の基板２とが接触することによる短絡が生じない。
【００２３】
なお、上記の例において、シート状の基板２として、ＳＵＳを用いているが、これに限らず、３６アロイ、４２アロイなどの合金、銅、ニッケル、鉄、アルミニウム（Ａｌ）、チタンなどの金属フィルムや、芳香族ポリアミドフィルム、ポリイミド樹脂フィルム、アラミドフィルム、ポリエステルフィルムなどからなる単層もしくは多層の樹脂フィルムや、金属フィルムと樹脂フィルムとの積層体などを用いることができる。なかでも、有機ＥＬ層５から発せられる熱を効率よく分散でき、強度が高い点で、ＳＵＳ、Ａｌ等の金属フィルムを用いることが好ましい。
【００２４】
また、上記の例においては、基板２の表面の全面に絶縁性を有する樹脂を塗布し、絶縁層３（厚み４ｎｍ）を形成しているが、基板２の表面粗さ（Ｒａ）が小さいときや、基板２の絶縁性が高い等の場合には、必ずしも形成する必要はない。しかし、絶縁層３を形成すると、表面の平滑性によらず基板２を選択できるようになる点で好ましい。
【００２５】
そして、上記の例においては、第１電極４として、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）を用いているが、そのほかにも、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）、酸化ゲルマニウム亜鉛（ＧＺＯ）等、各種電極として用いられる材料を用いることができる。また、その厚みは、導電性の点において、１０ｎｍ〜６００ｎｍの範囲であることが好ましく、さらに好ましくは３００ｎｍ〜５００ｎｍの範囲である。さらに、スパッタリングの代わりに真空蒸着を用いることも可能である。しかし、スパッタリングを用いることが、精度、工程の簡便化の点から好ましい。
【００２６】
また、上記の例では、基板２上に絶縁層３を設けているが、基板２と絶縁層３との間に、反射層を設けてもよい。この場合、基板２の種類に関係なく、反射層によってより有効に光を反射できるため、トップエミッション型素子の場合において、より多くの光を第２電極７側から取り出すことができる。反射層は、例えば、銀（Ａｇ）、Ａｌ、クロム、モリブデン、パラジウムおよびＣｕを含有するＡｇ系合金（ＡＰＣ）等を、単層または複層に形成することによって得られる。そして、その厚みは、光を充分に反射するだけの厚みがあればよく、１０ｎｍ〜５００ｎｍの範囲にあることが好ましく、５０ｎｍ〜３００ｎｍの範囲にあることがより好ましい。なお、絶縁層３を設けない場合には、基板２と第１電極４との間に反射層が設けられる。
【００２７】
そして、上記の例では、第２電極形成用の第２電極用層６として、Ａｌを用いているが、そのほかにも、Ａｇ、マグネシウム、これらの合金等の各種電極として用いられる材料を用いることができる。また、その厚みは、５ｎｍ〜２００ｎｍの範囲であることが好ましく、さらに好ましくは８ｎｍ〜１５０ｎｍの範囲である。すなわち、厚みが薄すぎると、電極として作用しない傾向がみられ、逆に、厚すぎると、後のマスク８を剥離の際に、上記マスク８が貼り合わされた部分だけでなく、その近傍の、第２電極７として必要な部分までが一緒に剥離される傾向がみられるためである。なお、第２電極用層６は、絶縁層３，第１電極４，有機ＥＬ層５に対して密着力が弱いことが必要である。密着力が強すぎると、マスク８を剥離する際に、第２電極用層６だけでなく、その下の有機ＥＬ層５等を一緒に剥離してしまうおそれがあるためである。
【００２８】
また、上記の例では、シート状のマスク８として、「Ｅ−ＭＡＳＫ ＨＲ６０１０、日東電工社製」を用いているが、その他にも、ポリオレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリイミド系樹脂等を用いることができる。開口部９の打ち抜き加工の容易性、軽量性、柔軟性等から、ポリオレフィン系樹脂、ポリイミド系樹脂が好ましい。また、マスク８の粘着面の、第２電極用層６に対する粘着力は、５Ｎ／ｍ〜５０００Ｎ／ｍの範囲が好ましく、さらに好ましくは、１０Ｎ／ｍ〜２０００Ｎ／ｍの範囲である。粘着力が低すぎると、基板２上に積層されている有機ＥＬ層５等と第２電極用層６との間で界面剥離を生じず、第２電極用層６を剥離することができない傾向がみられ、逆に、高すぎると、マスク８を貼り合せる等の作業において、ハンドリング性が悪くなる傾向がみられるためである。このマスク８の厚みは、２０μｍ〜４００μｍの範囲が好ましく、さらに好ましくは３０μｍ〜３００μｍの範囲である。厚みが薄すぎると、第２電極用層６を剥離する際にマスク８が破れたり、裂けたりするおそれがあり、逆に厚すぎると、供給ロールおよび巻き取りロールが意味なく大型化し、製造コストの上昇を招く傾向がみられるためである。また、マスク８のサイズは、基板２と同等かやや小さい程度が好ましい。サイズが小さすぎると、マスク８を多数準備し、これをその都度位置合わせの上、継ぎ足して貼り合せる必要が生じ、ロールトゥロールを連続的に行うのが困難になる傾向がみられるためである。
【００２９】
つぎに、実施例について、比較例と併せて説明する。ただし、本発明はこれに限定されるものではない。
【実施例】
【００３０】
〔実施例１〕
ロールトゥロールプロセスを用いて有機ＥＬ素子を製造するに際し、幅が２０ｍｍ、長さが１４０ｍ、厚み５０μｍのフレキシブル性を持たせたＳＵＳ製の基板２を用意し、この一端側を供給ロールに巻き回し、他端側を巻き取りロールに巻き回した。そして、上記基板２を連続的に送りながら、この基板２の表面に、絶縁性を有するアクリル系樹脂（ＪＥＭ−４７７、ＪＳＲ社製）を塗布し、絶縁層３（厚み４μｍ）を形成した。その上に、ＩＺＯ（厚み２０ｎｍ）をスパッタリングし、エッチングによりパターニングして第１電極４を形成し、その上にさらに有機ＥＬ層５として、１０-4Ｐａの真空で銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）２５ｎｍ／Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ−Ｎ−ビス(１−ナフチル)−１，１’−ビフェニル)−４，４’−ジアミン（ＮＰＢ）４５ｎｍ／８−キノリノールアルミニウム錯体（Ａｌｑ３）６０ｎｍ／フッ化リチウム（ＬｉＦ）０．５ｎｍを０．１ｎｍ／ｓｅｃの速度で蒸着し、基板２に対しほぼ全面に形成した。ついで、第２電極用層６として、１０-4Ｐａの真空でＡｌ（厚み１０ｎｍ）を蒸着し、基板２に対しその全面に形成した。そして、第２電極７形成予定部に対応する開口部９を設けたマスク８（Ｅ−ＭＡＳＫ ＨＲ６０１０、日東電工社製）を位置合わせしながら貼り合せ、その後、上記マスク８を巻き取りながら剥離し、上記開口部９から露呈している第２電極用層６の部分を第２電極７として残し、その他の部分をマスク８と一緒に剥離することにより、所定のパターンを有する第２電極７を形成した。これを長さ３０ｍｍのサイズで切断して、目的とする有機ＥＬ素子を得た。
【００３１】
〔比較例１〕
所定のパターンを有する第２電極７の形成を、剥離フィルムによる剥離で行うことに代えて、有機ＥＬ層５が形成された基板２に、所定パターンに対応する開口部が設けられたＳＵＳ３０４製のシャドウマスク（厚み５０μｍ）を用い、このシャドウマスクを介して蒸着を行うことにより行った他は、実施例１と同様にして、目的とする有機ＥＬ素子を得た。
【００３２】
得られたこれらの実施例１品および比較例１品の有機ＥＬ素子について、各素子の第１電極と第２電極との間に１０ｍＡ／ｃｍ2の電流を印加し、その素子特性（電流効率）を有機ＥＬ発光効率測定装置（ＥＬ−３０００、プレサイスゲージ社製）にて測定した。その結果、実施例１品は、４ｃｄ／Ａの発光効率が得られた。比較例１品は、短絡を起こし、発光しなかった。
【００３３】
上記の結果より、実施例１品は、ロールトゥロールプロセスで連続的に製造することができ、しかも優れた素子特性を有していることがわかる。一方、比較例１品は、ロールトゥロールプロセスで製造できるものの、実施例１品と同様の連続製造を行うと、短絡を起こし発光しなかった。これは、金属製のシャドウマスクとの接触によって、各層に微細な傷が発生したことに起因するためであると思われる。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明の有機ＥＬ素子の製法は、照明機器、液晶ディスプレイのバックライト、展示デコレーション用の発光部品やデジタルサイネージ等に用いられる有機ＥＬ素子を迅速に効率よく製造する方法として適している。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロールトゥロールによりシート状基板を搬送する工程と、上記シート状基板の上側に第１電極を形成する工程と、上記第１電極上に有機エレクトロルミネッセンス層を形成する工程と、上記有機エレクトロルミネッセンス層上に第２電極用層を形成する工程と、上記第２電極用層からマスクを用いて所定パターンを有する第２電極を形成する工程とを有し、上記第２電極を形成する工程において、上記マスクは上記所定パターンに対応する開口部を有する剥離フィルムであり、上記マスクを上記第２電極用層が形成されたシート状基材に貼り合せ、ついで上記マスクを剥離することにより、所定パターンを有する第２電極を形成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法。
【請求項２】
上記シート状基板が、金属製である請求項１記載の有機エレクトロルミネッセンス素子の製法。
【請求項１】
ロールトゥロールによりシート状基板を搬送する工程と、上記シート状基板の上側に第１電極を形成する工程と、上記第１電極上に有機エレクトロルミネッセンス層を形成する工程と、上記有機エレクトロルミネッセンス層上に第２電極用層を形成する工程と、上記第２電極用層からマスクを用いて所定パターンを有する第２電極を形成する工程とを有し、上記第２電極を形成する工程において、上記マスクは上記所定パターンに対応する開口部を有する剥離フィルムであり、上記マスクを上記第２電極用層が形成されたシート状基材に貼り合せ、ついで上記マスクを剥離することにより、所定パターンを有する第２電極を形成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法。
【請求項２】
上記シート状基板が、金属製である請求項１記載の有機エレクトロルミネッセンス素子の製法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−１８２００５（Ｐ２０１２−１８２００５Ａ）
【公開日】平成２４年９月２０日（２０１２．９．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−４３９３１（Ｐ２０１１−４３９３１）
【出願日】平成２３年３月１日（２０１１．３．１）
【出願人】（０００００３９６４）日東電工株式会社 (5,557)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月２０日（２０１２．９．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月１日（２０１１．３．１）
【出願人】（０００００３９６４）日東電工株式会社 (5,557)
【Ｆターム（参考）】
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