有機レーザーアレイの製造方法
【課題】ロールオフの小さい有機レーザーアレイを提供することであって、２層の有機ＥＬ層が並列接続される単位素子構成を有するパッシブマトリクス型有機レーザーアレイの製造方法を提供する。
【解決手段】少なくとも反射電極、第１の色の光を発する第１有機ＥＬ層、第１透明電極、第１の色と同じ第２の色の光を発する第２有機ＥＬ層および第２透明電極をこの順に備える有機レーザーアレイの製造方法であって、（１）反射電極と第１有機ＥＬ層とを備える第１有機発光基板を用意する工程と、（２）第２透明電極と第２有機ＥＬ層とを備える第２有機発光基板を用意する工程と、（３）第１透明電極を両面に備える中間電極基板を用意する工程と、（４）第１有機ＥＬ層と第２有機ＥＬ層がそれぞれ第１透明電極に面するように、中間電極基板を第１有機発光基板と第２有機発光基板の間に配置する工程と、を有する有機レーザーアレイの製造方法である。
【解決手段】少なくとも反射電極、第１の色の光を発する第１有機ＥＬ層、第１透明電極、第１の色と同じ第２の色の光を発する第２有機ＥＬ層および第２透明電極をこの順に備える有機レーザーアレイの製造方法であって、（１）反射電極と第１有機ＥＬ層とを備える第１有機発光基板を用意する工程と、（２）第２透明電極と第２有機ＥＬ層とを備える第２有機発光基板を用意する工程と、（３）第１透明電極を両面に備える中間電極基板を用意する工程と、（４）第１有機ＥＬ層と第２有機ＥＬ層がそれぞれ第１透明電極に面するように、中間電極基板を第１有機発光基板と第２有機発光基板の間に配置する工程と、を有する有機レーザーアレイの製造方法である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機レーザーアレイの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
表示装置に適用される発光素子の一例として、有機化合物の薄膜積層構造を有する有機レーザー素子が知られている。有機レーザー素子は、薄膜型のレーザー素子であることから広い応用範囲が期待され、それらの実用化に向けて様々な検討がなされている。
有機レーザー素子は、陽極と陰極の間に少なくとも有機発光層を備えた構造を有している。有機レーザー素子は、必要に応じて、正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層および／または電子注入層を介在させた構造を有する。陽極と陰極の間に電圧が印加されると有機レーザー素子内に正孔および電子が注入される。注入された正孔および電子は有機発光層で再結合して、その結果有機発光層中の有機ＥＬ物質が高エネルギー状態に高められる。有機ＥＬ物質が高エネルギー状態から基底状態に遷移する際に発光する。
有機レーザーアレイは多くのレーザー単位を画素としてマトリクスに配列して構成する。画素のマトリクスの駆動方法には種々あるが、単純マトリクス駆動と呼ばれる方法は、構成が比較的簡単でよく使われている。単純マトリクス駆動するディスプレイでは、陽極および陰極がそれぞれストライプ状に複数列構成され、陽極列と陰極列が互いに直交して配置されることが特徴である。特定の信号は、選択された陽極列と選択された陰極列の交差する画素に表示される。
【０００３】
特許文献１に開示されているように有機レーザでは２×１０Ｗ／ｃｍ２以上の高パワー密度でクエンチング現象によりロールオフが見られる。注入電流でいえば約１Ａ／ｃｍ２以上の高電流密度領域においてレーザーアレイのロールオフ現象を防止する方法が望まれている。
我々は鋭意その点を検討した結果、発光層を多段に積層し、それらを並列接続することがひとつの解であることを見出した。すなわち、並列構造とすることにより、各並列レーザー素子での電圧は一定であり、電流はレーザー素子全電流の半分とすることができる。ロールオフの小さい特性領域の特性を２個組み合わせたレーザー素子をアレイに適用することで、前記と同一の電流で駆動する単独素子アレイのロールオフを改善することができる。
【特許文献１】特開２００３−３２９９１３号公報
【特許文献２】特許第３１８９４３８号公報
【特許文献３】特開平９−１６７６８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献２には、同一色の光を発する有機ＥＬ素子を並列に接続して積層することにより、発光素子を流れる電流密度の低減および素子の長寿命化を実現することが開示されている。従来、パッシブマトリクス型有機ＥＬ素子を製造する場合、基板側からたとえば第１の透明電極、第２の透明電極、第３金属電極と３種の電極を形成するが、これらは、それぞれストライプ状にパターン形成される必要があり、また、第１の透明電極列と第３の金属電極列は同極性であり並行配置され、第２の透明電極列は他の極性であり、第１の透明電極、第３に金属電極とは直交するように配置される。
しかし、特許文献２に開示された構造をマトリクス配列したアレイにそのまま適用することは出来ない。
なぜなら、従来のパッシブマトリクス型有機ＥＬ素子の構造は図２に示すように、上部電極２７の分離用の隔壁２８を備えているからである。この隔壁２８を備えた素子構造は、積層方向に直列接続される素子の電極のパターン形成には有効であるが、上記並列接続した積層構造に適用することは容易ではない。すなわち、隔壁２８で分離された上部電極列２７上に第２の有機ＥＬ層を形成し、隔壁２８を横断するように第３電極を形成する場合、隔壁２８の高さが上部電極２７を分離できるよう２〜１０μｍと十分高いため、厚さ１００〜３００ｎｍの第３電極層も隔壁２８で分断され、電極列を形成できない。さらに、第３電極形成のための分離用隔壁を上部透明電極２７形成後に形成することは極めて困難である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の目的は、ロールオフの小さい有機レーザーアレイを提供することであって、２層の有機ＥＬ層が並列接続される単位素子構成を有するパッシブマトリクス型有機レーザーアレイの製造方法を提供することにある。
即ち、本発明の有機レーザーアレイの製造方法は、少なくとも反射電極、第１の色の光を発する第１有機ＥＬ層、第１透明電極、第１の色と同じ第２の色の光を発する第２有機ＥＬ層および第２透明電極をこの順に備え、前記反射電極および第２透明電極が同一の極性を有し、前記第１透明電極が前記反射電極、第２透明電極と異なる極性を有する有機レーザーアレイの製造方法であって、（１）反射電極と第１有機ＥＬ層とを備える第１有機発光基板を用意する工程と、（２）第２透明電極と第２有機ＥＬ層とを備える第２有機発光基板を用意する工程と、（３）第１透明電極を両面に備える中間電極基板を用意する工程と、（４）第１有機ＥＬ層と第２有機ＥＬ層がそれぞれ第１透明電極に面するように、中間電極基板を第１有機発光基板と第２有機発光基板の間に配置する工程とを有することを特徴とする。
これらの工程（１）〜（４）により、有機ＥＬ層２層の並列接続を容易に形成でき、駆動電圧上昇を伴わない素子を形成できるとの効果が得られる。
【０００６】
また、好ましくは、工程（４）において、前記第１有機ＥＬ層、または、第２有機ＥＬ層、もしくはこれらの両方が、それぞれ第１透明電極に、さらに金属薄膜を介して接する。
有機ＥＬ層と透明電極の間に金属薄膜を挟むことで、有機ＥＬ層と透明電極との電気的コンタクトが改善する効果が得られる。
また、工程（１）、（２）において、前記第１有機ＥＬ層および前記第２有機ＥＬ層がそれぞれ、画素となる複数の領域ごとに分離していることが、画素間のリークを抑制する上で好ましい。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、ロールオフを低減した有機レーザーアレイを容易に作製できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明について実施の形態を詳細に説明する。
図１は本発明の製造方法により得られる有機ＥＬ素子の基本構成である積層体４００を示す模式図である。
積層体４００は基板（図示せず）上に２つの発光部を有し、反射電極３１２の上に、第１有機ＥＬ層４０１、中間電極（第１透明電極）３３０、第２有機ＥＬ層４０２および第２透明電極３２２を順に積層したものである。第１有機ＥＬ層より発する第１の色の光１０１と、第２有機ＥＬ層より発する第２の色の光１０２は、同一（同じ色）である。
第１有機ＥＬ層４０１と第２有機ＥＬ層４０２はそれぞれ、有機発光層３１６、３２６を少なくとも含み、必要に応じて電子注入層３１４、３２４、電子輸送層３１５、３２５、正孔輸送層３１７、３２７および／または正孔注入層３１８、３２８を含む。具体的には、下記のような層構成からなるものが有機ＥＬ層として採用される。
（ａ）有機発光層
（ｂ）正孔注入層／有機発光層
（ｃ）有機発光層／電子注入層
（ｄ）正孔注入層／有機発光層／電子注入層
（ｅ）正孔注入層／正孔輸送層／有機発光層／電子注入層
（ｆ）正孔輸送層／有機発光層／電子輸送層
（ｇ）正孔注入層／正孔輸送層／有機発光層／電子輸送層／電子注入層
（上記において、陽極として機能する電極が有機発光層、正孔輸送層または正孔注入層に接続され、陰極として機能する電極が有機発光層、電子輸送層または電子注入層に接続される）
図１の積層体４００においては、反射電極３１２が第１有機ＥＬ層４０１の陰極であり、中間電極３３０が第１有機ＥＬ層および第２有機ＥＬ層４０２の共通の陽極であり、第２透明電極３２２が第２有機ＥＬ層の陰極である。
【０００９】
本発明においては、積層体４００を以下のように製造する。
（１）図示しない基板上に反射電極３１２と第１有機ＥＬ層４０１とを備える第１有機発光基板を用意し、（２）図示しない基板上に第２透明電極３２２と第２有機ＥＬ層４０２とを備える第２有機発光基板を用意し、（３）図示しない基板の両面に中間電極として第１透明電極を備える中間電極基板３３００を用意し、（４）第１有機ＥＬ層と第２有機ＥＬ層がそれぞれ第１透明電極に面するように、中間電極基板を第１有機発光基板と第２有機発光基板の間に挟んで、これらを重ねあわせ配置することにより積層体、すなわち有機レーザーアレイを作製する。この積層体を封止し、駆動回路に接続して有機レーザーアレイを駆動する。なお、ここで「面する」とは有機ＥＬ層と第１透明電極が直接電気的に接合する場合の他、以下に説明するように金属薄膜等の導電体膜を介して接合する場合を含む。
図３は本発明の方法によって作製される有機レーザーアレイの部品構成の１実施態様を示す模式図であり、図３（ａ）は第１有機発光基板３１０、図３（ｂ）は第２有機発光基板３２０、図３（ｃ）は中間電極基板３３００の、それぞれ実施態様を示す。
図３（ａ）は、紙面に垂直方向に伸びる２つの反射電極と２つの画素領域とを含む断面を表す、第１有機発光基板の部分断面図である。第１有機発光基板３１０は、基板３１１上に、高反射性金属膜からなる反射電極３１２と、画素領域を規定する第１層間絶縁膜３１３と、これらの上方に第１有機ＥＬ層４０１及び金属薄膜３１９を積層してなる。第１有機ＥＬ層は少なくとも電子輸送層３１５、第１有機発光層３１６と正孔輸送層３１７を順次積層してなる。
【００１０】
図３（ｂ）は、紙面に垂直方向に伸びる２つの第２透明電極膜と２つの画素領域を含む断面を表す、第２有機発光基板の部分断面図である。第２有機発光基板３２０は、基板３２１上に、透明導電体からなる第２透明電極３２２と、画素領域を規定する第２層間絶縁膜３２３と、これらの上方に第２有機ＥＬ層４０２及び金属薄膜３２９を積層してなる。第２有機ＥＬ層は少なくとも電子輸送層３２５、第２有機発光層３２６、正孔輸送層３２７を順次積層してなる。
図３（ｃ）は、貫通孔と画素２つ分の領域を含む断面を表す、中間電極基板の部分断面図である。中間電極基板３３００は、基板３３１の両面上に、バリア層３３２、３３４を介して透明導電膜からなる第１透明電極３３３、３３５が形成されてなる。２つの第１透明電極は、貫通孔３３６に充填される導電体によって電気的に接合され、中間電極を構成する。
図３（ａ）、（ｂ）では、有機ＥＬ層４０１，４０２として先に例示した層構成（ｆ）の例を示している。有機ＥＬ層の構成としては、さらに必要に応じて正孔注入層、および電子注入層を追加してもよい。透明電極３２２、３３３、３３５はＩＺＯ（インジウム亜鉛酸化物）またはＩＴＯ（インジウムスズ酸化物）などの透明導電体からなるアモルファス膜とすることが好ましい。
【００１１】
以下、有機発光基板３１０、３２０と中間電極基板３３００の作製方法を説明する。
第１有機発光基板３１０は、例えば、以下のようにして形成できる。まず蒸着ないしスパッタリングまたはその他の方法で、洗浄した基板３１１の上に金属膜を形成し、フォトエッチングでストライプ状にパターニングして複数の電極列からなる反射電極３１２とする。
基板３１１には、ガラス、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレートなどの高分子材料を用いることができる。高分子材料を用いる場合、基板３１１は剛直であっても可撓性であってもよい。金属膜の材料には、高反射性の金属、例えば、Ａｌ、Ａｇ、Ｍｏ、Ｗ、Ｎｉ、Ｃｒ等、また、アモルファス合金、例えば、ＮｉＰ、ＮｉＢ、ＣｒＰ、ＣｒＢ等を用いることができる。
パターニングされた反射電極３１２の上に、画素となる部分を除いて、例えば格子状に、基板全面に第１層間絶縁膜３１３を形成する。層間絶縁膜は、例えば、フォトレジストなどの有機材料、または、ＳｉＯｘ、ＳｉＮｘなどの無機材料を用いて形成することができる。第１層間絶縁膜３１３によって規定される画素領域に対応する開口部を有するマスクを用い、画素領域以外の部分にマスクをした状態で有機材料を蒸着し、第１有機ＥＬ層４０１を島状に積層する。有機ＥＬ層は画素領域ごとに分離する。また、有機ＥＬ層の平面形状は画素ごとに、例えば四角形や長方形など略方形である。
【００１２】
第１有機ＥＬ層４０１における各層の材料としては、特に限定されるものではなく公知のものを使用することが可能である。電子注入層（図示せず）にはＬｉＦなどのアルカリ金属化合物を用いる。電子輸送層３１５はＡｌｑ３を用いることができ、これにＬｉなどのアルカリ金属をドープしてもよい。
有機発光層３１６の材料は、所望する色調に応じて選択することが可能であり、例えば青色から青緑色の発光を得るためには、ベンゾチアゾール系、ベンゾイミダゾール系、べンゾオキサゾール系などの蛍光増白剤、スチリルベンゼン系化合物、芳香族ジメチリディン系化合物などを使用することが可能である。ホスト材料としては、アルミキレート、４，４’−ビス（２，２’−ジフェニルビニル）ビフェニル（ＤＰＶＢｉ）、２，５−ビス（５−ｔｅｒｔ−ブチル−２−ベンゾオキサゾルイル）−チオフェン（ＢＢＯＴ）、を用いる。青色ドーパントとしては、ぺリレン、２，５，８，１１−テトラ−ｔ−ブチルペリレン（ＴＢＰ）、４，４’−ビス［２−｛４−（Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノ）フェニル｝ビニル］ビフェニル（ＤＰＡＶＢｉ）などを０．１〜５ｗｔ％、赤色ドーパントとしては、４−（ジシアノメチレン）−２−メチル−６−（ｐ−ジメチルアミノスチリル）−４Ｈ−ピラン、４，４−ジフロロ−１，３，５，７−テトラフェニル−４−ボラ−３ａ，４ａ，−ジアザ−ｓ−インダセン、プロパンディニトリル（ＤＣＪＴ１）、ナイルレッドなどを０．１〜５ｗｔ％添加することが用いられる。
【００１３】
正孔輸送層３１７はα−ＮＰＤを用いてもよく、これにＦ４−ＴＣＮＱなどのルイス酸化合物をドーピングしてもよい。
島状有機ＥＬ層の形成には、通常はマスクを用いた真空蒸着法が用いられる。あるいは、特許文献３に開示されているように、あらかじめ有機ＥＬ材料を形成したドナーシートを基板に近接離間配置して、所望の領域にレーザーなどの熱源を照射して、有機ＥＬ材料を基板上に堆積させる近接離間形成法で形成してもよい。
第１有機ＥＬ層４０１の各層の膜厚については駆動電圧および透明性等を考慮して適宜選択することができるが、通常は、正孔輸送層３１７は２０〜８０ｎｍ、有機発光層３１６は２０〜４０ｎｍ、電子輸送層３１５は２０〜４０ｎｍである。しかし、これらに限定するものではない。
略方形に形成された島状有機ＥＬ層の最上部に金属薄膜３１９を形成する。形成法は、マスク蒸着法（蒸着すべき箇所以外の部分をマスクで覆って蒸着を行う方法）による真空蒸着、あるいは、上述の近接離間形成法でもよい。この金属薄膜は、後述する中間電極基板３３００上の第１透明電極３３３とのコンタクトの改善に有効である。
次に、前工程において得られた積層体にエッチング処理を施して、層間絶縁膜３１３全体を、金属薄膜３１９と同一レベルまで除去して面一とする。当該エッチング処理は、ドライエッチング処理、フォトエッチング処理、またはレーザーエッチング処理とすることが好ましい。これらのエッチング処理において、金属薄膜３１９は第１有機ＥＬ層４０１の保護膜である。これによって、金属薄膜表面と中間電極基板３３００との接触が段差なく実現できるのである。
【００１４】
また、金属薄膜３１９と第１透明電極３３３との組み合わせにより、特定の発光、例えば青緑発光を選択透過する微小空洞共振器を構成することが好ましい。具体的には、反射電極、第１有機ＥＬ層、金属薄膜（ハーフミラー）、第１透明電極の積層体により微小空洞共振器とする。特定波長の光を選択透過する共振器を積層体内に設けることで、特定光の光強度と色純度が向上する効果が得られる。
第２有機発光基板３２０は、例えば、以下のようにして形成できる。まず蒸着ないしスパッタリングまたはその他の方法で、洗浄した基板３２１の上に透明導電膜を形成し、フォトエッチングでストライプ状にパターニングして複数の電極列からなる第２透明電極３２２とする。
基板３２１には、ガラス、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレートなどの高分子材料を用いることができる。高分子材料を用いる場合、基板３２１は剛直であっても可撓性であってもよい。透明導電膜の材料には、例えば、ＩＴＯ、酸化スズ、酸化インジウム、ＩＺＯ、酸化亜鉛、亜鉛−アルミニウム酸化物、亜鉛−ガリウム酸化物、またはこれらの酸化物に対してＦ、Ｓｂなどのドーパントを添加した導電性透明金属酸化物等を用いることができる。
【００１５】
パターニングされた第２透明電極３２２の上に、画素となる部分を除いて、第１層間絶縁膜と同様例えば格子状に、基板全面に第２層間絶縁膜３２３を形成する。この絶縁膜は、第１層間絶縁膜３１３と同様、例えば、フォトレジストなどの有機材料、または、ＳｉＯｘ、ＳｉＮｘなどの無機材料を用いて形成することができる。第２層間絶縁膜３２３によって規定される画素領域に対応する開口部を有するマスクを用い、画素領域以外の部分にマスクをした状態で有機材料を蒸着し、第２有機ＥＬ層を島状に積層する。有機ＥＬ層は画素領域ごとに分離する。また、有機ＥＬ層の平面形状は画素ごとに、例えば四角形や長方形など略方形である。第２有機ＥＬ層の平面形状と第１有機ＥＬ層の平面形状は、後述する積層体を形成する際画素ごとに面対称となるよう形成される。
第２有機ＥＬ層を構成する各層も、特に限定されるものではなく公知のものを使用することが可能である。電子輸送層３２５はＡｌｑ３を用いることができ、これにＬｉなどのアルカリ金属をドープしてもよい。第２有機ＥＬ層は、第１有機ＥＬ層の発する第１の色の光（図１の１０１）と同一（同じ色）の光（図１の１０２）を発する。
正孔輸送層３２７はα−ＮＰＤを用いてもよく、これにＦ４−ＴＣＮＱなどのルイス酸化合物をドーピングしてもよい。
【００１６】
第２有機ＥＬ層の膜厚についても駆動電圧および透明性等を考慮して適宜選択することができる。通常は、正孔輸送層３２７は２０〜８０ｎｍ、有機発光層３２６は２０〜４０ｎｍ、電子輸送層３２５は２０〜４０ｎｍである。しかし、これらに限定するものではない。
島状有機ＥＬ層の最上部にマスク蒸着、あるいは、近接離間形成法により金属薄膜３２９を形成する。
また、金属薄膜３２９と第１透明電極３３５との組み合わせにより、特定の発光、例えば青緑発光を選択透過する微小空洞共振器を構成することが好ましい。
中間電極基板３３００は、基板３３１の両面に、バリア層３３２、３３４を介して第１透明電極３３３，３３５をストライプパターン状にそれぞれ形成したものである。
基板３３１としては、通常、膜厚５０〜５００μｍ程度の透明、かつ、比較的高い耐熱性を有するプラスチックフィルムが用いられ、例えばＰＣ（ポリカーボネイト）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）およびＰＥＳ（ポリエーテルスルフォン）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリオレフィン（ＰＯ ）等を好適に用いることができる。また、この基板３３１に用いる材料としては、これらの材料に限定されることはなく、多層膜の樹脂フィルムをベースとしたフィルムを用いてもよい。
【００１７】
バリア層は、例えばＣＶＤ法によりＳｉＯｘまたはＳｉＮｘを成膜して得られる。膜厚は２００〜５００ｎｍが好ましい。第１透明電極は、例えばスパッタ法によりＩＴＯまたはＩＺＯを成膜して得られる。膜厚は１００〜３００ｎｍが好ましい。
フィルム状基板３３１の上に透明電極をストライプパターン状に形成する前に、基板３３１にレーザービーム照射、機械的な穴抜きなどで貫通孔３３６を形成しておく。透明電極３３３，３３５形成時に、この貫通孔３３６内側面に基板３３１の表面および裏面に形成する透明電極材料が回り込み、両面の電極材料が接触する。これによって、表面および裏面が導通し、同一極性を実現できるのである。貫通孔３３６を形成する箇所は、ストライプパターン内のどこでもよいが、好ましくは画素領域と干渉しない箇所に形成される。
上記のように形成された中間電極基板３３００を第１有機発光基板３１０と第２有機発光基板３２０の間に配置し、これをグローブボックス内の乾燥窒素雰囲気（酸素および水分濃度ともに１０ｐｐｍ以下）下において貼り合わせ、有機レーザーアレイを完成する。このとき各層と電極が図１に示す積層体４００を構成するよう、さらに反射電極３１２と第２透明電極３２２の各電極列が平行となり、第１透明電極３３３，３３５の電極列がこれに交差、例えば直交するように各基板が配置される。第１有機ＥＬ層と第２有機ＥＬ層が、画素ごとに対向し、第１透明電極に面するように、中間電極基板３３００を第１有機発光基板３１０と第２有機発光基板３２０の間に挟み、重ねあわせる。各基板が有機ＥＬ層上に金属薄膜を有する場合は、これらの金属薄膜を介して、各有機ＥＬ層が第１透明電極に接合する。
【実施例】
【００１８】
以下に実施例を用いて、本発明を更に説明する。
＜実施例１＞
以下に示す作製法に従い、５００ｍｍ×５００ｍｍ×０．５０ｍｍの第１のガラス基板３１１上に、画素サイズ０．１４８ｍｍ×０．７０４ｍｍ、画素間隔０．１３０ｍｍの画素構成である第１発光部を形成した。
まず、蒸着法にて高反射電極として、厚さ１００ｎｍのＡｌを全面蒸着し、続いて研磨を行って反射電極３１２を形成した。Ａｌ上にレジスト剤「ＯＦＲＰ−８００」（商品名、東京応化製）を塗布した後、フォトリソグラフィー法にてパターニングを行い、幅０．２０４ｍｍ、間隔０．０７４ｍｍ、膜厚１００ｎｍのストライプパターンからなる陰極列として反射電極３１２を得た。
次にポジ型フォトレジスト［ＷＩＸ−２Ａ］（商品名、日本ゼオン製）を用い画素領域に対応する部分に０．１４８×０．７０４ｍｍの開口部を形成するように、厚さ０．５μｍの層間絶縁膜３１３を陰極上に形成した。層間絶縁膜３１３端部の基板に対する角度は鋭角となっている。
以上の工程に続き、前記反射電極３１２、層間絶縁膜３１３を形成した基板を抵抗加熱蒸着装置内に装着した。０．１４８×０．７０４ｍｍサイズの開口部を副画素領域に対応して有するマスクを用いて、電子輸送層３１５、有機発光層３１６、正孔輸送層３１７を、真空を破らずに順次成膜した。成膜に際して真空槽内圧は１×１０−４Ｐａまで減圧した。電子輸送層３１５はＡｌｑ３を２０ｎｍ積層した。
【００１９】
有機発光層３１６はホスト材料４，４’−ビス（２，２’−ジフェニルビニル）ビフェニル（ＤＰＶＢｉ）に、青色ドーパント４，４’−ビス［２−｛４−（Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノ）フェニル｝ビニル］ビフェニル（ＤＰＡＶＢｉ）５ｗｔ％ドープして２０ｎｍ積層した。正孔輸送層３１７はα−ＮＰＤを２０ｎｍ積層した。この後、同様なマスク製膜により、厚さ５ｎｍのＡｌからなる金属薄膜３１９を、真空を破らずに形成した。形成した積層体に、層間絶縁膜３１３と金属薄膜３１９の表面とが面一となるように、ドライエッチングを行った。このようにして、第１有機発光基板３１０を作製した。
続いて、５００ｍｍ×５００ｍｍ×０．５０ｍｍの第２のガラス基板３２１上に、上記画素構成の第２の発光部を形成した。その作製法は、反射電極３１２に替えてストライプ状の第２透明電極３２２を反射電極と平行に形成すること以外は、第１有機発光基板と同じである。
第２透明電極３２２の形成を以下のように行った。まず、スパッタ法にてＩＴＯを全面成膜し、続いて研磨を行って透明電極を形成した。ＩＴＯ上にレジスト剤「ＯＦＲＰ−８００」（商品名、東京応化製）を塗布した後、フォトリソグラフィー法にてパターニングを行い、幅０．２０４ｍｍ、間隔０．０７４ｍｍ、膜厚１００ｎｍのストライプパターンからなる陰極列として第２透明電極３２２を得た。このようにして第２有機発光基板を作製した。
【００２０】
５００ｍｍ×５００ｍｍ×０．５０ｍｍのポリイミドフィルム基板３３１を用いて中間電極基板３３００を以下の方法で作製した。
基板３３１の両面にバリア層３３２、３３４としてＳｉＮ膜をスパッタ法で形成した。続いてＫｒＦエキシマレーザーを用い、レーザースポット径５０μｍ、レーザー出力１００ｍＪ／パルス〜４５０ｍＪ／パルスの条件で、画素領域間のポリイミドフィルム基板およびＳｉＮ膜に貫通穴３３６を形成した。
次に、スパッタ法にてＩＴＯを基板３３１の両面にバリア層３３２，３３４を介して全面成膜した。このとき、あらかじめあけておいた貫通孔３３６の内側に、両面からＩＴＯが回りこみ、コンタクトを形成し、両面が電気的に接続された。次に両面に形成したＩＴＯ上にＹＡＧレーザーを掃引して、画素領域と非画素領域とを分離する。ＹＡＧレーザーは、得られる陽極列が陰極列と直交するストライプ形状となるよう掃引される。こうしてＲＧＢ画素に位置する、幅０．２０４ｍｍ、間隙０．０４８ｍｍ、膜厚１００ｎｍのストライプパターンからなる陽極列（第１透明電極３３３、３３５の複数の組）を得た。
上記のようにして得られた第１有機発光基板３１０と、第２有機発光基板３２０と、中間電極基板３３０とをグローブボックス内に導入する。第１有機発光基板と、第２有機発光基板のそれぞれの各画素領域が対向し、かつ陰極列と陽極列が直交するように、各基板３１０，３２０，３３０を配置し重ねる。金属薄膜３１９、３２９の間に第１透明電極３３３、３３５を挟み、乾燥窒素雰囲気（酸素および水分濃度ともに１０ｐｐｍ以下）下において、ＵＶ硬化接着剤を用いて封止した。
【００２１】
得られた有機レーザー素子の反射電極および第２透明電極を電源の負極に接続し、第１透明電極を電源の正極に接続して電圧を印加したところ、青緑発光が得られた。
＜比較例１＞
実施例１と同様に、５００ｍｍ×５００ｍｍ×０．５０ｍｍのガラス基板上に、画素サイズ０．１４８ｍｍ×０．７０４ｍｍ、画素間隔０．１３０ｍｍの画素構成をもつ発光部を形成した。幅０．２０４ｍｍ、間隔０．０７４ｍｍ、膜厚１００ｎｍのＡｌからなるストライプ状の反射電極（陰極）、０．１４８ｍｍ×０．７０４ｍｍの開口部を有する層間絶縁膜を陰極上に形成し、ついで、電子輸送層Ａｌｑ３を２０ｎｍ、発光層はＤＰＶＢｉに青色ドーパントＤＰＡＶＢｉを５ｗｔ％ドープして２０ｎｍ、正孔輸送層α−ＮＰＤを２０ｎｍ、厚さ５ｎｍのＡｌ薄膜を積層し、第１有機発光基板とした。次に、５００ｍｍ×５００ｍｍ×０．５０ｍｍのガラス基板上に、幅０．２０４ｍｍ、間隔０．０７４ｍｍ、膜厚１００ｎｍのストライプパターンからなる陽極ＩＺＯを形成し、第２有機発光基板とした。最後に第１有機発光基板と第２有機発光基板とをＵＶ硬化接着材で貼り合わせて封止を行い、単一の青色発光有機ＥＬ層を有する有機ＥＬ素子を得た。
（評価）比較例１の従来方式の単一素子の電流―輝度特性を表１に示す。
【００２２】
【表１】
【００２３】
電流密度が上昇するにつれて、輝度のロールオフが顕著に見られている。電流密度１Ａ／ｃｍ２での比較例の電圧は、８．２Ｖである。表２に、実施例１における並列素子の電流―輝度特性を比較例１との比で示した。
表２ 実施例１および実施例２の輝度の比較例１との比較
【００２４】
【表２】
【００２５】
このように、並列構造とすることにより、高電流密度領域でも単独素子よりも１５％以上の輝度が改善される。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
本発明の有機レーザーアレイの製造方法によれば、ロールオフによる輝度低下の改善をした有機レーザーアレイを容易に形成できる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の製造方法により得られる有機レーザーアレイの基本構成を示す模式図である。
【図２】従来の隔壁を有する有機ＥＬ素子の構造を示す模式図である。
【図３】本発明の製造方法により得られる有機レーザーアレイの部品構成の１実施態様を示す模式図である。（ａ）、（ｂ）は夫々、２つの画素領域を含み、陰極列に直交する要部断面を示す模式図、（ｃ）は２つの画素領域に対応する、陽極列に平行な要部断面を示す模式図である。
【符号の説明】
【００２８】
３１０：第１有機発光基板
３１１、３２１：基板
３１２：反射電極
３１３：第１層間絶縁膜
３２３：第２層間絶縁膜
３１４、３２４：電子注入層
３１５、３２５：電子輸送層
３１６：第１有機発光層
３２６：第２有機発光層
３１７、３２７：正孔輸送層
３１８、３２８：正孔注入層
３１９、３２９：金属薄膜
３２０：第２有機発光基板
３２２：第２透明電極
３３０：中間電極（第１透明電極）
３３００：中間電極基板
３３１：基板
３３２、３３４：バリア層
３３３、３３５：第１透明電極
３３６：貫通孔
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機レーザーアレイの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
表示装置に適用される発光素子の一例として、有機化合物の薄膜積層構造を有する有機レーザー素子が知られている。有機レーザー素子は、薄膜型のレーザー素子であることから広い応用範囲が期待され、それらの実用化に向けて様々な検討がなされている。
有機レーザー素子は、陽極と陰極の間に少なくとも有機発光層を備えた構造を有している。有機レーザー素子は、必要に応じて、正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層および／または電子注入層を介在させた構造を有する。陽極と陰極の間に電圧が印加されると有機レーザー素子内に正孔および電子が注入される。注入された正孔および電子は有機発光層で再結合して、その結果有機発光層中の有機ＥＬ物質が高エネルギー状態に高められる。有機ＥＬ物質が高エネルギー状態から基底状態に遷移する際に発光する。
有機レーザーアレイは多くのレーザー単位を画素としてマトリクスに配列して構成する。画素のマトリクスの駆動方法には種々あるが、単純マトリクス駆動と呼ばれる方法は、構成が比較的簡単でよく使われている。単純マトリクス駆動するディスプレイでは、陽極および陰極がそれぞれストライプ状に複数列構成され、陽極列と陰極列が互いに直交して配置されることが特徴である。特定の信号は、選択された陽極列と選択された陰極列の交差する画素に表示される。
【０００３】
特許文献１に開示されているように有機レーザでは２×１０Ｗ／ｃｍ２以上の高パワー密度でクエンチング現象によりロールオフが見られる。注入電流でいえば約１Ａ／ｃｍ２以上の高電流密度領域においてレーザーアレイのロールオフ現象を防止する方法が望まれている。
我々は鋭意その点を検討した結果、発光層を多段に積層し、それらを並列接続することがひとつの解であることを見出した。すなわち、並列構造とすることにより、各並列レーザー素子での電圧は一定であり、電流はレーザー素子全電流の半分とすることができる。ロールオフの小さい特性領域の特性を２個組み合わせたレーザー素子をアレイに適用することで、前記と同一の電流で駆動する単独素子アレイのロールオフを改善することができる。
【特許文献１】特開２００３−３２９９１３号公報
【特許文献２】特許第３１８９４３８号公報
【特許文献３】特開平９−１６７６８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献２には、同一色の光を発する有機ＥＬ素子を並列に接続して積層することにより、発光素子を流れる電流密度の低減および素子の長寿命化を実現することが開示されている。従来、パッシブマトリクス型有機ＥＬ素子を製造する場合、基板側からたとえば第１の透明電極、第２の透明電極、第３金属電極と３種の電極を形成するが、これらは、それぞれストライプ状にパターン形成される必要があり、また、第１の透明電極列と第３の金属電極列は同極性であり並行配置され、第２の透明電極列は他の極性であり、第１の透明電極、第３に金属電極とは直交するように配置される。
しかし、特許文献２に開示された構造をマトリクス配列したアレイにそのまま適用することは出来ない。
なぜなら、従来のパッシブマトリクス型有機ＥＬ素子の構造は図２に示すように、上部電極２７の分離用の隔壁２８を備えているからである。この隔壁２８を備えた素子構造は、積層方向に直列接続される素子の電極のパターン形成には有効であるが、上記並列接続した積層構造に適用することは容易ではない。すなわち、隔壁２８で分離された上部電極列２７上に第２の有機ＥＬ層を形成し、隔壁２８を横断するように第３電極を形成する場合、隔壁２８の高さが上部電極２７を分離できるよう２〜１０μｍと十分高いため、厚さ１００〜３００ｎｍの第３電極層も隔壁２８で分断され、電極列を形成できない。さらに、第３電極形成のための分離用隔壁を上部透明電極２７形成後に形成することは極めて困難である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の目的は、ロールオフの小さい有機レーザーアレイを提供することであって、２層の有機ＥＬ層が並列接続される単位素子構成を有するパッシブマトリクス型有機レーザーアレイの製造方法を提供することにある。
即ち、本発明の有機レーザーアレイの製造方法は、少なくとも反射電極、第１の色の光を発する第１有機ＥＬ層、第１透明電極、第１の色と同じ第２の色の光を発する第２有機ＥＬ層および第２透明電極をこの順に備え、前記反射電極および第２透明電極が同一の極性を有し、前記第１透明電極が前記反射電極、第２透明電極と異なる極性を有する有機レーザーアレイの製造方法であって、（１）反射電極と第１有機ＥＬ層とを備える第１有機発光基板を用意する工程と、（２）第２透明電極と第２有機ＥＬ層とを備える第２有機発光基板を用意する工程と、（３）第１透明電極を両面に備える中間電極基板を用意する工程と、（４）第１有機ＥＬ層と第２有機ＥＬ層がそれぞれ第１透明電極に面するように、中間電極基板を第１有機発光基板と第２有機発光基板の間に配置する工程とを有することを特徴とする。
これらの工程（１）〜（４）により、有機ＥＬ層２層の並列接続を容易に形成でき、駆動電圧上昇を伴わない素子を形成できるとの効果が得られる。
【０００６】
また、好ましくは、工程（４）において、前記第１有機ＥＬ層、または、第２有機ＥＬ層、もしくはこれらの両方が、それぞれ第１透明電極に、さらに金属薄膜を介して接する。
有機ＥＬ層と透明電極の間に金属薄膜を挟むことで、有機ＥＬ層と透明電極との電気的コンタクトが改善する効果が得られる。
また、工程（１）、（２）において、前記第１有機ＥＬ層および前記第２有機ＥＬ層がそれぞれ、画素となる複数の領域ごとに分離していることが、画素間のリークを抑制する上で好ましい。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、ロールオフを低減した有機レーザーアレイを容易に作製できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明について実施の形態を詳細に説明する。
図１は本発明の製造方法により得られる有機ＥＬ素子の基本構成である積層体４００を示す模式図である。
積層体４００は基板（図示せず）上に２つの発光部を有し、反射電極３１２の上に、第１有機ＥＬ層４０１、中間電極（第１透明電極）３３０、第２有機ＥＬ層４０２および第２透明電極３２２を順に積層したものである。第１有機ＥＬ層より発する第１の色の光１０１と、第２有機ＥＬ層より発する第２の色の光１０２は、同一（同じ色）である。
第１有機ＥＬ層４０１と第２有機ＥＬ層４０２はそれぞれ、有機発光層３１６、３２６を少なくとも含み、必要に応じて電子注入層３１４、３２４、電子輸送層３１５、３２５、正孔輸送層３１７、３２７および／または正孔注入層３１８、３２８を含む。具体的には、下記のような層構成からなるものが有機ＥＬ層として採用される。
（ａ）有機発光層
（ｂ）正孔注入層／有機発光層
（ｃ）有機発光層／電子注入層
（ｄ）正孔注入層／有機発光層／電子注入層
（ｅ）正孔注入層／正孔輸送層／有機発光層／電子注入層
（ｆ）正孔輸送層／有機発光層／電子輸送層
（ｇ）正孔注入層／正孔輸送層／有機発光層／電子輸送層／電子注入層
（上記において、陽極として機能する電極が有機発光層、正孔輸送層または正孔注入層に接続され、陰極として機能する電極が有機発光層、電子輸送層または電子注入層に接続される）
図１の積層体４００においては、反射電極３１２が第１有機ＥＬ層４０１の陰極であり、中間電極３３０が第１有機ＥＬ層および第２有機ＥＬ層４０２の共通の陽極であり、第２透明電極３２２が第２有機ＥＬ層の陰極である。
【０００９】
本発明においては、積層体４００を以下のように製造する。
（１）図示しない基板上に反射電極３１２と第１有機ＥＬ層４０１とを備える第１有機発光基板を用意し、（２）図示しない基板上に第２透明電極３２２と第２有機ＥＬ層４０２とを備える第２有機発光基板を用意し、（３）図示しない基板の両面に中間電極として第１透明電極を備える中間電極基板３３００を用意し、（４）第１有機ＥＬ層と第２有機ＥＬ層がそれぞれ第１透明電極に面するように、中間電極基板を第１有機発光基板と第２有機発光基板の間に挟んで、これらを重ねあわせ配置することにより積層体、すなわち有機レーザーアレイを作製する。この積層体を封止し、駆動回路に接続して有機レーザーアレイを駆動する。なお、ここで「面する」とは有機ＥＬ層と第１透明電極が直接電気的に接合する場合の他、以下に説明するように金属薄膜等の導電体膜を介して接合する場合を含む。
図３は本発明の方法によって作製される有機レーザーアレイの部品構成の１実施態様を示す模式図であり、図３（ａ）は第１有機発光基板３１０、図３（ｂ）は第２有機発光基板３２０、図３（ｃ）は中間電極基板３３００の、それぞれ実施態様を示す。
図３（ａ）は、紙面に垂直方向に伸びる２つの反射電極と２つの画素領域とを含む断面を表す、第１有機発光基板の部分断面図である。第１有機発光基板３１０は、基板３１１上に、高反射性金属膜からなる反射電極３１２と、画素領域を規定する第１層間絶縁膜３１３と、これらの上方に第１有機ＥＬ層４０１及び金属薄膜３１９を積層してなる。第１有機ＥＬ層は少なくとも電子輸送層３１５、第１有機発光層３１６と正孔輸送層３１７を順次積層してなる。
【００１０】
図３（ｂ）は、紙面に垂直方向に伸びる２つの第２透明電極膜と２つの画素領域を含む断面を表す、第２有機発光基板の部分断面図である。第２有機発光基板３２０は、基板３２１上に、透明導電体からなる第２透明電極３２２と、画素領域を規定する第２層間絶縁膜３２３と、これらの上方に第２有機ＥＬ層４０２及び金属薄膜３２９を積層してなる。第２有機ＥＬ層は少なくとも電子輸送層３２５、第２有機発光層３２６、正孔輸送層３２７を順次積層してなる。
図３（ｃ）は、貫通孔と画素２つ分の領域を含む断面を表す、中間電極基板の部分断面図である。中間電極基板３３００は、基板３３１の両面上に、バリア層３３２、３３４を介して透明導電膜からなる第１透明電極３３３、３３５が形成されてなる。２つの第１透明電極は、貫通孔３３６に充填される導電体によって電気的に接合され、中間電極を構成する。
図３（ａ）、（ｂ）では、有機ＥＬ層４０１，４０２として先に例示した層構成（ｆ）の例を示している。有機ＥＬ層の構成としては、さらに必要に応じて正孔注入層、および電子注入層を追加してもよい。透明電極３２２、３３３、３３５はＩＺＯ（インジウム亜鉛酸化物）またはＩＴＯ（インジウムスズ酸化物）などの透明導電体からなるアモルファス膜とすることが好ましい。
【００１１】
以下、有機発光基板３１０、３２０と中間電極基板３３００の作製方法を説明する。
第１有機発光基板３１０は、例えば、以下のようにして形成できる。まず蒸着ないしスパッタリングまたはその他の方法で、洗浄した基板３１１の上に金属膜を形成し、フォトエッチングでストライプ状にパターニングして複数の電極列からなる反射電極３１２とする。
基板３１１には、ガラス、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレートなどの高分子材料を用いることができる。高分子材料を用いる場合、基板３１１は剛直であっても可撓性であってもよい。金属膜の材料には、高反射性の金属、例えば、Ａｌ、Ａｇ、Ｍｏ、Ｗ、Ｎｉ、Ｃｒ等、また、アモルファス合金、例えば、ＮｉＰ、ＮｉＢ、ＣｒＰ、ＣｒＢ等を用いることができる。
パターニングされた反射電極３１２の上に、画素となる部分を除いて、例えば格子状に、基板全面に第１層間絶縁膜３１３を形成する。層間絶縁膜は、例えば、フォトレジストなどの有機材料、または、ＳｉＯｘ、ＳｉＮｘなどの無機材料を用いて形成することができる。第１層間絶縁膜３１３によって規定される画素領域に対応する開口部を有するマスクを用い、画素領域以外の部分にマスクをした状態で有機材料を蒸着し、第１有機ＥＬ層４０１を島状に積層する。有機ＥＬ層は画素領域ごとに分離する。また、有機ＥＬ層の平面形状は画素ごとに、例えば四角形や長方形など略方形である。
【００１２】
第１有機ＥＬ層４０１における各層の材料としては、特に限定されるものではなく公知のものを使用することが可能である。電子注入層（図示せず）にはＬｉＦなどのアルカリ金属化合物を用いる。電子輸送層３１５はＡｌｑ３を用いることができ、これにＬｉなどのアルカリ金属をドープしてもよい。
有機発光層３１６の材料は、所望する色調に応じて選択することが可能であり、例えば青色から青緑色の発光を得るためには、ベンゾチアゾール系、ベンゾイミダゾール系、べンゾオキサゾール系などの蛍光増白剤、スチリルベンゼン系化合物、芳香族ジメチリディン系化合物などを使用することが可能である。ホスト材料としては、アルミキレート、４，４’−ビス（２，２’−ジフェニルビニル）ビフェニル（ＤＰＶＢｉ）、２，５−ビス（５−ｔｅｒｔ−ブチル−２−ベンゾオキサゾルイル）−チオフェン（ＢＢＯＴ）、を用いる。青色ドーパントとしては、ぺリレン、２，５，８，１１−テトラ−ｔ−ブチルペリレン（ＴＢＰ）、４，４’−ビス［２−｛４−（Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノ）フェニル｝ビニル］ビフェニル（ＤＰＡＶＢｉ）などを０．１〜５ｗｔ％、赤色ドーパントとしては、４−（ジシアノメチレン）−２−メチル−６−（ｐ−ジメチルアミノスチリル）−４Ｈ−ピラン、４，４−ジフロロ−１，３，５，７−テトラフェニル−４−ボラ−３ａ，４ａ，−ジアザ−ｓ−インダセン、プロパンディニトリル（ＤＣＪＴ１）、ナイルレッドなどを０．１〜５ｗｔ％添加することが用いられる。
【００１３】
正孔輸送層３１７はα−ＮＰＤを用いてもよく、これにＦ４−ＴＣＮＱなどのルイス酸化合物をドーピングしてもよい。
島状有機ＥＬ層の形成には、通常はマスクを用いた真空蒸着法が用いられる。あるいは、特許文献３に開示されているように、あらかじめ有機ＥＬ材料を形成したドナーシートを基板に近接離間配置して、所望の領域にレーザーなどの熱源を照射して、有機ＥＬ材料を基板上に堆積させる近接離間形成法で形成してもよい。
第１有機ＥＬ層４０１の各層の膜厚については駆動電圧および透明性等を考慮して適宜選択することができるが、通常は、正孔輸送層３１７は２０〜８０ｎｍ、有機発光層３１６は２０〜４０ｎｍ、電子輸送層３１５は２０〜４０ｎｍである。しかし、これらに限定するものではない。
略方形に形成された島状有機ＥＬ層の最上部に金属薄膜３１９を形成する。形成法は、マスク蒸着法（蒸着すべき箇所以外の部分をマスクで覆って蒸着を行う方法）による真空蒸着、あるいは、上述の近接離間形成法でもよい。この金属薄膜は、後述する中間電極基板３３００上の第１透明電極３３３とのコンタクトの改善に有効である。
次に、前工程において得られた積層体にエッチング処理を施して、層間絶縁膜３１３全体を、金属薄膜３１９と同一レベルまで除去して面一とする。当該エッチング処理は、ドライエッチング処理、フォトエッチング処理、またはレーザーエッチング処理とすることが好ましい。これらのエッチング処理において、金属薄膜３１９は第１有機ＥＬ層４０１の保護膜である。これによって、金属薄膜表面と中間電極基板３３００との接触が段差なく実現できるのである。
【００１４】
また、金属薄膜３１９と第１透明電極３３３との組み合わせにより、特定の発光、例えば青緑発光を選択透過する微小空洞共振器を構成することが好ましい。具体的には、反射電極、第１有機ＥＬ層、金属薄膜（ハーフミラー）、第１透明電極の積層体により微小空洞共振器とする。特定波長の光を選択透過する共振器を積層体内に設けることで、特定光の光強度と色純度が向上する効果が得られる。
第２有機発光基板３２０は、例えば、以下のようにして形成できる。まず蒸着ないしスパッタリングまたはその他の方法で、洗浄した基板３２１の上に透明導電膜を形成し、フォトエッチングでストライプ状にパターニングして複数の電極列からなる第２透明電極３２２とする。
基板３２１には、ガラス、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレートなどの高分子材料を用いることができる。高分子材料を用いる場合、基板３２１は剛直であっても可撓性であってもよい。透明導電膜の材料には、例えば、ＩＴＯ、酸化スズ、酸化インジウム、ＩＺＯ、酸化亜鉛、亜鉛−アルミニウム酸化物、亜鉛−ガリウム酸化物、またはこれらの酸化物に対してＦ、Ｓｂなどのドーパントを添加した導電性透明金属酸化物等を用いることができる。
【００１５】
パターニングされた第２透明電極３２２の上に、画素となる部分を除いて、第１層間絶縁膜と同様例えば格子状に、基板全面に第２層間絶縁膜３２３を形成する。この絶縁膜は、第１層間絶縁膜３１３と同様、例えば、フォトレジストなどの有機材料、または、ＳｉＯｘ、ＳｉＮｘなどの無機材料を用いて形成することができる。第２層間絶縁膜３２３によって規定される画素領域に対応する開口部を有するマスクを用い、画素領域以外の部分にマスクをした状態で有機材料を蒸着し、第２有機ＥＬ層を島状に積層する。有機ＥＬ層は画素領域ごとに分離する。また、有機ＥＬ層の平面形状は画素ごとに、例えば四角形や長方形など略方形である。第２有機ＥＬ層の平面形状と第１有機ＥＬ層の平面形状は、後述する積層体を形成する際画素ごとに面対称となるよう形成される。
第２有機ＥＬ層を構成する各層も、特に限定されるものではなく公知のものを使用することが可能である。電子輸送層３２５はＡｌｑ３を用いることができ、これにＬｉなどのアルカリ金属をドープしてもよい。第２有機ＥＬ層は、第１有機ＥＬ層の発する第１の色の光（図１の１０１）と同一（同じ色）の光（図１の１０２）を発する。
正孔輸送層３２７はα−ＮＰＤを用いてもよく、これにＦ４−ＴＣＮＱなどのルイス酸化合物をドーピングしてもよい。
【００１６】
第２有機ＥＬ層の膜厚についても駆動電圧および透明性等を考慮して適宜選択することができる。通常は、正孔輸送層３２７は２０〜８０ｎｍ、有機発光層３２６は２０〜４０ｎｍ、電子輸送層３２５は２０〜４０ｎｍである。しかし、これらに限定するものではない。
島状有機ＥＬ層の最上部にマスク蒸着、あるいは、近接離間形成法により金属薄膜３２９を形成する。
また、金属薄膜３２９と第１透明電極３３５との組み合わせにより、特定の発光、例えば青緑発光を選択透過する微小空洞共振器を構成することが好ましい。
中間電極基板３３００は、基板３３１の両面に、バリア層３３２、３３４を介して第１透明電極３３３，３３５をストライプパターン状にそれぞれ形成したものである。
基板３３１としては、通常、膜厚５０〜５００μｍ程度の透明、かつ、比較的高い耐熱性を有するプラスチックフィルムが用いられ、例えばＰＣ（ポリカーボネイト）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）およびＰＥＳ（ポリエーテルスルフォン）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリオレフィン（ＰＯ ）等を好適に用いることができる。また、この基板３３１に用いる材料としては、これらの材料に限定されることはなく、多層膜の樹脂フィルムをベースとしたフィルムを用いてもよい。
【００１７】
バリア層は、例えばＣＶＤ法によりＳｉＯｘまたはＳｉＮｘを成膜して得られる。膜厚は２００〜５００ｎｍが好ましい。第１透明電極は、例えばスパッタ法によりＩＴＯまたはＩＺＯを成膜して得られる。膜厚は１００〜３００ｎｍが好ましい。
フィルム状基板３３１の上に透明電極をストライプパターン状に形成する前に、基板３３１にレーザービーム照射、機械的な穴抜きなどで貫通孔３３６を形成しておく。透明電極３３３，３３５形成時に、この貫通孔３３６内側面に基板３３１の表面および裏面に形成する透明電極材料が回り込み、両面の電極材料が接触する。これによって、表面および裏面が導通し、同一極性を実現できるのである。貫通孔３３６を形成する箇所は、ストライプパターン内のどこでもよいが、好ましくは画素領域と干渉しない箇所に形成される。
上記のように形成された中間電極基板３３００を第１有機発光基板３１０と第２有機発光基板３２０の間に配置し、これをグローブボックス内の乾燥窒素雰囲気（酸素および水分濃度ともに１０ｐｐｍ以下）下において貼り合わせ、有機レーザーアレイを完成する。このとき各層と電極が図１に示す積層体４００を構成するよう、さらに反射電極３１２と第２透明電極３２２の各電極列が平行となり、第１透明電極３３３，３３５の電極列がこれに交差、例えば直交するように各基板が配置される。第１有機ＥＬ層と第２有機ＥＬ層が、画素ごとに対向し、第１透明電極に面するように、中間電極基板３３００を第１有機発光基板３１０と第２有機発光基板３２０の間に挟み、重ねあわせる。各基板が有機ＥＬ層上に金属薄膜を有する場合は、これらの金属薄膜を介して、各有機ＥＬ層が第１透明電極に接合する。
【実施例】
【００１８】
以下に実施例を用いて、本発明を更に説明する。
＜実施例１＞
以下に示す作製法に従い、５００ｍｍ×５００ｍｍ×０．５０ｍｍの第１のガラス基板３１１上に、画素サイズ０．１４８ｍｍ×０．７０４ｍｍ、画素間隔０．１３０ｍｍの画素構成である第１発光部を形成した。
まず、蒸着法にて高反射電極として、厚さ１００ｎｍのＡｌを全面蒸着し、続いて研磨を行って反射電極３１２を形成した。Ａｌ上にレジスト剤「ＯＦＲＰ−８００」（商品名、東京応化製）を塗布した後、フォトリソグラフィー法にてパターニングを行い、幅０．２０４ｍｍ、間隔０．０７４ｍｍ、膜厚１００ｎｍのストライプパターンからなる陰極列として反射電極３１２を得た。
次にポジ型フォトレジスト［ＷＩＸ−２Ａ］（商品名、日本ゼオン製）を用い画素領域に対応する部分に０．１４８×０．７０４ｍｍの開口部を形成するように、厚さ０．５μｍの層間絶縁膜３１３を陰極上に形成した。層間絶縁膜３１３端部の基板に対する角度は鋭角となっている。
以上の工程に続き、前記反射電極３１２、層間絶縁膜３１３を形成した基板を抵抗加熱蒸着装置内に装着した。０．１４８×０．７０４ｍｍサイズの開口部を副画素領域に対応して有するマスクを用いて、電子輸送層３１５、有機発光層３１６、正孔輸送層３１７を、真空を破らずに順次成膜した。成膜に際して真空槽内圧は１×１０−４Ｐａまで減圧した。電子輸送層３１５はＡｌｑ３を２０ｎｍ積層した。
【００１９】
有機発光層３１６はホスト材料４，４’−ビス（２，２’−ジフェニルビニル）ビフェニル（ＤＰＶＢｉ）に、青色ドーパント４，４’−ビス［２−｛４−（Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノ）フェニル｝ビニル］ビフェニル（ＤＰＡＶＢｉ）５ｗｔ％ドープして２０ｎｍ積層した。正孔輸送層３１７はα−ＮＰＤを２０ｎｍ積層した。この後、同様なマスク製膜により、厚さ５ｎｍのＡｌからなる金属薄膜３１９を、真空を破らずに形成した。形成した積層体に、層間絶縁膜３１３と金属薄膜３１９の表面とが面一となるように、ドライエッチングを行った。このようにして、第１有機発光基板３１０を作製した。
続いて、５００ｍｍ×５００ｍｍ×０．５０ｍｍの第２のガラス基板３２１上に、上記画素構成の第２の発光部を形成した。その作製法は、反射電極３１２に替えてストライプ状の第２透明電極３２２を反射電極と平行に形成すること以外は、第１有機発光基板と同じである。
第２透明電極３２２の形成を以下のように行った。まず、スパッタ法にてＩＴＯを全面成膜し、続いて研磨を行って透明電極を形成した。ＩＴＯ上にレジスト剤「ＯＦＲＰ−８００」（商品名、東京応化製）を塗布した後、フォトリソグラフィー法にてパターニングを行い、幅０．２０４ｍｍ、間隔０．０７４ｍｍ、膜厚１００ｎｍのストライプパターンからなる陰極列として第２透明電極３２２を得た。このようにして第２有機発光基板を作製した。
【００２０】
５００ｍｍ×５００ｍｍ×０．５０ｍｍのポリイミドフィルム基板３３１を用いて中間電極基板３３００を以下の方法で作製した。
基板３３１の両面にバリア層３３２、３３４としてＳｉＮ膜をスパッタ法で形成した。続いてＫｒＦエキシマレーザーを用い、レーザースポット径５０μｍ、レーザー出力１００ｍＪ／パルス〜４５０ｍＪ／パルスの条件で、画素領域間のポリイミドフィルム基板およびＳｉＮ膜に貫通穴３３６を形成した。
次に、スパッタ法にてＩＴＯを基板３３１の両面にバリア層３３２，３３４を介して全面成膜した。このとき、あらかじめあけておいた貫通孔３３６の内側に、両面からＩＴＯが回りこみ、コンタクトを形成し、両面が電気的に接続された。次に両面に形成したＩＴＯ上にＹＡＧレーザーを掃引して、画素領域と非画素領域とを分離する。ＹＡＧレーザーは、得られる陽極列が陰極列と直交するストライプ形状となるよう掃引される。こうしてＲＧＢ画素に位置する、幅０．２０４ｍｍ、間隙０．０４８ｍｍ、膜厚１００ｎｍのストライプパターンからなる陽極列（第１透明電極３３３、３３５の複数の組）を得た。
上記のようにして得られた第１有機発光基板３１０と、第２有機発光基板３２０と、中間電極基板３３０とをグローブボックス内に導入する。第１有機発光基板と、第２有機発光基板のそれぞれの各画素領域が対向し、かつ陰極列と陽極列が直交するように、各基板３１０，３２０，３３０を配置し重ねる。金属薄膜３１９、３２９の間に第１透明電極３３３、３３５を挟み、乾燥窒素雰囲気（酸素および水分濃度ともに１０ｐｐｍ以下）下において、ＵＶ硬化接着剤を用いて封止した。
【００２１】
得られた有機レーザー素子の反射電極および第２透明電極を電源の負極に接続し、第１透明電極を電源の正極に接続して電圧を印加したところ、青緑発光が得られた。
＜比較例１＞
実施例１と同様に、５００ｍｍ×５００ｍｍ×０．５０ｍｍのガラス基板上に、画素サイズ０．１４８ｍｍ×０．７０４ｍｍ、画素間隔０．１３０ｍｍの画素構成をもつ発光部を形成した。幅０．２０４ｍｍ、間隔０．０７４ｍｍ、膜厚１００ｎｍのＡｌからなるストライプ状の反射電極（陰極）、０．１４８ｍｍ×０．７０４ｍｍの開口部を有する層間絶縁膜を陰極上に形成し、ついで、電子輸送層Ａｌｑ３を２０ｎｍ、発光層はＤＰＶＢｉに青色ドーパントＤＰＡＶＢｉを５ｗｔ％ドープして２０ｎｍ、正孔輸送層α−ＮＰＤを２０ｎｍ、厚さ５ｎｍのＡｌ薄膜を積層し、第１有機発光基板とした。次に、５００ｍｍ×５００ｍｍ×０．５０ｍｍのガラス基板上に、幅０．２０４ｍｍ、間隔０．０７４ｍｍ、膜厚１００ｎｍのストライプパターンからなる陽極ＩＺＯを形成し、第２有機発光基板とした。最後に第１有機発光基板と第２有機発光基板とをＵＶ硬化接着材で貼り合わせて封止を行い、単一の青色発光有機ＥＬ層を有する有機ＥＬ素子を得た。
（評価）比較例１の従来方式の単一素子の電流―輝度特性を表１に示す。
【００２２】
【表１】
【００２３】
電流密度が上昇するにつれて、輝度のロールオフが顕著に見られている。電流密度１Ａ／ｃｍ２での比較例の電圧は、８．２Ｖである。表２に、実施例１における並列素子の電流―輝度特性を比較例１との比で示した。
表２ 実施例１および実施例２の輝度の比較例１との比較
【００２４】
【表２】
【００２５】
このように、並列構造とすることにより、高電流密度領域でも単独素子よりも１５％以上の輝度が改善される。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
本発明の有機レーザーアレイの製造方法によれば、ロールオフによる輝度低下の改善をした有機レーザーアレイを容易に形成できる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の製造方法により得られる有機レーザーアレイの基本構成を示す模式図である。
【図２】従来の隔壁を有する有機ＥＬ素子の構造を示す模式図である。
【図３】本発明の製造方法により得られる有機レーザーアレイの部品構成の１実施態様を示す模式図である。（ａ）、（ｂ）は夫々、２つの画素領域を含み、陰極列に直交する要部断面を示す模式図、（ｃ）は２つの画素領域に対応する、陽極列に平行な要部断面を示す模式図である。
【符号の説明】
【００２８】
３１０：第１有機発光基板
３１１、３２１：基板
３１２：反射電極
３１３：第１層間絶縁膜
３２３：第２層間絶縁膜
３１４、３２４：電子注入層
３１５、３２５：電子輸送層
３１６：第１有機発光層
３２６：第２有機発光層
３１７、３２７：正孔輸送層
３１８、３２８：正孔注入層
３１９、３２９：金属薄膜
３２０：第２有機発光基板
３２２：第２透明電極
３３０：中間電極（第１透明電極）
３３００：中間電極基板
３３１：基板
３３２、３３４：バリア層
３３３、３３５：第１透明電極
３３６：貫通孔
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも反射電極、第１の色の光を発する第１有機ＥＬ層、第１透明電極、第１の色と同じ第２の色の光を発する第２有機ＥＬ層および第２透明電極をこの順に備え、前記反射電極および第２透明電極が同一の極性を有し、前記第１透明電極が前記反射電極、第２透明電極と異なる極性を有する有機レーザーアレイの製造方法であって、
（１）反射電極と第１有機ＥＬ層とを備える第１有機発光基板を用意する工程と、
（２）第２透明電極と第２有機ＥＬ層とを備える第２有機発光基板を用意する工程と、
（３）第１透明電極を両面に備える中間電極基板を用意する工程と、
（４）第１有機ＥＬ層と第２有機ＥＬ層がそれぞれ第１透明電極に面するように、中間電極基板を第１有機発光基板と第２有機発光基板の間に配置する工程と、
を有することを特徴とする有機レーザーアレイの製造方法。
【請求項２】
工程（４）において、前記第１有機ＥＬ層または第２有機ＥＬ層、もしくはこれらの両方がそれぞれ第１透明電極に、さらに金属薄膜を介して接する請求項１記載の有機レーザーアレイの製造方法。
【請求項３】
工程（１）、（２）において、前記第１有機ＥＬ層および前記第２有機ＥＬ層がそれぞれ、画素となる複数の領域ごとに分離していることを特徴とする請求項１〜２のいずれか１項に記載の有機レーザーアレイの製造方法。
【請求項１】
少なくとも反射電極、第１の色の光を発する第１有機ＥＬ層、第１透明電極、第１の色と同じ第２の色の光を発する第２有機ＥＬ層および第２透明電極をこの順に備え、前記反射電極および第２透明電極が同一の極性を有し、前記第１透明電極が前記反射電極、第２透明電極と異なる極性を有する有機レーザーアレイの製造方法であって、
（１）反射電極と第１有機ＥＬ層とを備える第１有機発光基板を用意する工程と、
（２）第２透明電極と第２有機ＥＬ層とを備える第２有機発光基板を用意する工程と、
（３）第１透明電極を両面に備える中間電極基板を用意する工程と、
（４）第１有機ＥＬ層と第２有機ＥＬ層がそれぞれ第１透明電極に面するように、中間電極基板を第１有機発光基板と第２有機発光基板の間に配置する工程と、
を有することを特徴とする有機レーザーアレイの製造方法。
【請求項２】
工程（４）において、前記第１有機ＥＬ層または第２有機ＥＬ層、もしくはこれらの両方がそれぞれ第１透明電極に、さらに金属薄膜を介して接する請求項１記載の有機レーザーアレイの製造方法。
【請求項３】
工程（１）、（２）において、前記第１有機ＥＬ層および前記第２有機ＥＬ層がそれぞれ、画素となる複数の領域ごとに分離していることを特徴とする請求項１〜２のいずれか１項に記載の有機レーザーアレイの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００９−１４６６９８（Ｐ２００９−１４６６９８Ａ）
【公開日】平成２１年７月２日（２００９．７．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３２２１８５（Ｐ２００７−３２２１８５）
【出願日】平成１９年１２月１３日（２００７．１２．１３）
【出願人】（０００００５２３４）富士電機ホールディングス株式会社 (3,146)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年７月２日（２００９．７．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１２月１３日（２００７．１２．１３）
【出願人】（０００００５２３４）富士電機ホールディングス株式会社 (3,146)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]