有機ＥＬ素子及びその製造方法
【課題】有機ＥＬ素子の発光領域の輝度むらや電極の給電部近傍の有機層の劣化を防ぎ、複雑なマスクを用いずとも形成することができる有機ＥＬ素子及びその製造方法を提供する。
【解決手段】陽極１の上に有機層２が積層されており、有機層２上には陰極３が形成されている。陽極１と陰極３とで有機層２を挟んだ構造となっている。陽極１は給電部１ａと電極領域１ｂとで構成されている。陰極３は給電部３ａと電極領域３ｂとで構成されている。有機層２において、紫外光を照射することにより、体積抵抗率の高い陽極１における給電部１ａの端に最も近いＰ２領域の抵抗値が最も高く形成されており、有機層２の中央部のＰ１領域の抵抗値が最も低く形成されている。
【解決手段】陽極１の上に有機層２が積層されており、有機層２上には陰極３が形成されている。陽極１と陰極３とで有機層２を挟んだ構造となっている。陽極１は給電部１ａと電極領域１ｂとで構成されている。陰極３は給電部３ａと電極領域３ｂとで構成されている。有機層２において、紫外光を照射することにより、体積抵抗率の高い陽極１における給電部１ａの端に最も近いＰ２領域の抵抗値が最も高く形成されており、有機層２の中央部のＰ１領域の抵抗値が最も低く形成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機層が一対の電極に挟まれ、電極の一辺から給電が行われる有機ＥＬ素子及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）素子は、基板上に形成された陽極電極上に、有機発光層、陰極電極が積層される。有機発光層で発生した光を取り出すために、電極の一方は、透明な材料で構成される。また、電極に接続される配線が発光領域を遮らないようにし、外部駆動回路との接続を容易にするために、特許文献１や２に示されるように、端子部（給電部）を電極の一辺に設けた構成が提案されている。
【０００３】
ところで、有機発光層を基準にして少なくとも一方の電極側から光を取り出す必要がある。したがって、光取り出し側に設けられる電極は、他方の電極と比較して、体積抵抗率の高い物質で構成されている。このため、端子部を電極の一辺に形成すると、体積抵抗率の高い物質で構成された電極から有機発光層を介し他方の電極に至る電流経路は、体積抵抗率の高い物質で構成された電極の端子に近いか、遠いかで抵抗値が大きく異なることになる。
【０００４】
例えば、有機ＥＬ素子の陽極側を光取り出し面とした場合、陽極の端子に近い箇所から有機発光層を介して陰極へ流れる電流経路は抵抗値が小さくなる。一方、陽極の端子とは遠い箇所から有機発光層を介して陰極へ流れる電流経路は抵抗値が大きくなる。このため、駆動電力がある値以上になると、陽極の端子近傍付近は明るく、陽極の端子から遠い場所では暗くなり、輝度むらが生じる。
【０００５】
この結果、発光領域全面を高輝度で発光させることができない。また、不均一な輝度分布となるので、発光素子として使用できない場合があった。また、電流が多く流れる箇所と少し流れる箇所とでは寿命が異なり、素子の発光領域内で寿命差が発生する。電流の多い箇所は寿命が短くなるので、電流が均一に流れる素子と比べると、陽極の端子近傍の有機発光層に負荷が多くかかることにより、陽極の端子近傍の劣化が他の部分より早く進行する等の問題があった。
【０００６】
以上のような問題を解決するために、特許文献３に示されるように、体積抵抗率の高い物質で構成された陽極の端子部近傍の有機ＥＬ層の膜厚を厚くし、陽極の端子部から遠い中央部になるほど有機ＥＬ層の膜厚を薄くし、凹面形状に形成した有機ＥＬ素子が提案されている。陽極端子部近傍の有機ＥＬ層の膜厚を中央部よりも厚くし、陽極端子部近傍の有機ＥＬ層の抵抗を高くして、発光領域の輝度が均一になるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−１００９０４号公報
【特許文献２】特開２００５−１００９１６号公報
【特許文献３】特開平１１−４０３６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、有機ＥＬ層の膜厚を変化させて高抵抗化させる場合は、陽極端子部側に近づくにつれて、膜厚を相当厚くしないと、各電流経路での抵抗値が均一にならない。また、有機ＥＬ層が凹面状に形成され、その曲率が大きくなると、有機ＥＬ層上に積層される電極の断線が発生しやすくなる。
【０００９】
有機ＥＬ層の膜厚を中央部と陽極端子部近傍とで変化させると、有機ＥＬ層が発光したときに光の干渉により、中央部と陽極端子部近傍とで発光色が大きく異なる可能性がある。このために、光の干渉が行われない構造を付加しなければならず、高度な素子設計が必要となるという問題があった。
【００１０】
また、有機ＥＬ層の膜厚を陽極端子部側に近づくほどに、厚く形成するためには、例えば、特許文献３に示されるような複雑なマスクを用意し、必要とする膜厚の程度や傾斜に応じてマスクの各部の寸法を設計し直す必要があり、手間がかかり、コストも高くついていた。
【００１１】
本発明は、上述した課題を解決するために創案されたものであり、有機ＥＬ素子の発光領域の輝度むらや電極の給電部近傍の有機層の劣化を防ぎ、電極の断線や発光の干渉を防ぐとともに、複雑なマスクを用いずとも形成することができる有機ＥＬ素子及びその製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために、本発明の有機ＥＬ素子は、第１の電極と、前記第１の電極よりも体積抵抗率の高い第２の電極と、前記第１の電極と第２の電極に挟まれた有機層と、前記第２の電極の一辺に電力を供給するために設けられた給電部とを備え、前記有機層に紫外光照射を行うことにより、前記給電部近傍の有機層領域の抵抗値を、該有機層領域よりも遠くに位置する有機層の抵抗値よりも高くしたことを主要な特徴とする。
【００１３】
また、本発明の有機ＥＬ素子の製造方法は、第１の電極と、前記第１の電極よりも体積抵抗率が高く光取り出し側となる第２の電極と、前記第１の電極と第２の電極に挟まれた有機層と、第２の電極の一辺に電力を供給するために設けられた給電部とを備え、前記第２の電極の裏面から見た場合、前記第２の電極の給電部近傍の有機層領域が隠れないように前記第２の電極の裏面を紫外光を遮る遮光マスクで覆う第１工程と、前記第１工程後に前記遮光マスクの後方から前記遮光マスク及び第２の電極の方向に向けて紫外光を照射する第２工程を備えていることを主要な特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の有機ＥＬ素子は、第１の電極と、前記第１の電極よりも体積抵抗率の高い第２の電極と、前記第１の電極と第２の電極に挟まれた有機層と、第２の電極の一辺に電力を供給するために設けられた給電部とを備えており、前記有機層に紫外光照射を行うことにより、前記給電部に近い有機層の抵抗値を、これより遠い有機層の抵抗値よりも高く構成している。このように、紫外光を用いることで、有機層の膜厚を変化させずに、抵抗値を変化させることができるので、電極の断線や発光の干渉を防ぐことができるとともに、複雑なマスクを用いずとも高抵抗化領域を形成することができる。
【００１５】
また、有機ＥＬ素子を完成させた後や、この有機ＥＬ素子をパッケージ化して有機ＥＬ装置として完成させた後でも、紫外光照射により、簡単な工程で有機層の領域毎に抵抗値を変化させることができるので、非常に生産効率が上がる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の有機ＥＬ素子の構成例を示す平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面、Ｂ−Ｂ断面を示す図である。
【図３】本発明の有機ＥＬ素子を用いた有機ＥＬ装置の概観を示す図である。
【図４】図３のＣ−Ｃ断面を示す図である。
【図５】本発明の有機ＥＬ素子の他の構成例を示す平面図と断面図である。
【図６】有機ＥＬ装置を用いて紫外光照射による高抵抗化処理を行う工程図である。
【図７】遮光マスクと発光領域との関係を示す図である。
【図８】遮光マスクの構成例を示す図である。
【図９】遮光マスクの端の位置と紫外光照射量と発光領域の輝度分布との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。図面は模式的なものであり、現実のものとは異なる。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている。
【００１８】
まず、本発明の有機ＥＬ素子１０の一例として、陽極と有機層と陰極で構成された素子の断面図を図２（ａ）、（ｂ）に示す。一方、図１は、本発明の有機ＥＬ素子１０を上面から見た平面図であり、図１のＡ−Ａ断面が図２（ａ）を、図１のＢ−Ｂ断面が図２（ｂ）を示す。
【００１９】
陽極１の上に有機層２が積層されており、有機層２上には陰極３が形成されている。陽極１と陰極３とで有機層２を挟んだ構造となっている。陽極１は、陽極の一辺に設けられた給電部１ａと電極領域１ｂとで構成されている。給電部１ａは、外部から有機層２に電力を供給するための接続端子に相当するものであり、電極領域１ｂは有機層２に接した領域であり、発光領域に相当する。陰極３は、陰極の一辺に設けられた給電部３ａと電極領域３ｂとで構成されている。給電部３ａは、外部から有機層２に電力を供給するための接続端子に相当するものであり、電極領域３ｂは有機層２に接した領域であり、発光領域に相当する。
【００２０】
ここで、陽極１は有機層２に正孔を注入する電極であり、本実施例では、陽極１側に光を取り出すようにしている。陽極１は可視光及び紫外光を含む光に対して透明になるように、ＩＴＯ、ＩＺＯ、酸化スズ、酸化亜鉛、窒化チタン等の金属酸化物や金属窒化物等が用いられる。他方、陰極３側に光を取り出すようにする場合には、陽極１には、光を反射する材料が用いられ、ＡｌやＮｉ、Ｔｉ等の金属やこれらの合金などが用いられる。
【００２１】
一方、陰極３は、有機層２に電子を注入する電極であり、また、光を反射させて光取り出し側の陽極に導くために、Ａｌ、Ｌｉ、Ｍｇ、Ａｇ等の金属が用いられる。また、陰極３側に光を取り出す場合には、Ｍｇ−銀等の薄膜合金に透明な導電性酸化物を積層した電極等が用いられる。
【００２２】
有機層２は、通常、有機発光層を含む有機層の積層体で構成される。陽極１の体積抵抗率が陰極３よりも非常に大きいために、図２（ａ）の破線の矢印で示されるように、給電部１ａから供給された電流は、電極領域１ｂ内を進むにしたがって、電流量が減少していく。このため、従来では陽極の給電部に近い有機層では、大きな電流が流れ、給電部から遠い箇所、すなわち有機層の中央部では小さな電流が流れていた。
【００２３】
本発明では、有機層２において、体積抵抗率の高い陽極１の給電部１ａの端に最も近いＰ２領域（図の斜線部分）の抵抗値を最も高く形成し、有機層２の中央部Ｐ１領域（図の斜線部分）の抵抗を最も低く形成した。また、Ｐ１とＰ２との間の領域は、有機層２の抵抗値に傾斜をつけるようした。以上のように構成することにより、Ｐ１領域の有機層からＰ２領域の有機層に進むにしたがって、順に抵抗値が高くなり、電流が流れにくくなる。このため、電極領域１ｂ内の中央部分（Ｐ１の位置に相当）に到達する電流量を増やし、かつ陽極１から有機層２の各領域を介して陰極３に流れる電流を、ほぼ等しくすることができる。
【００２４】
本発明では、有機層２の膜厚や材料を変更せずに、有機層２の各部の抵抗値を変化させるために、紫外光照射（ＵＶ照射）を用いた。紫外光を有機層２に照射すると、特に有機層２の上層が変質し、抵抗値が上がる。また、紫外光の照射量が多いほど、高抵抗化する。
【００２５】
この作用を用いて、以下のように、有機ＥＬ素子を作製した。まず、有機ＥＬ素子をパッケージ化して有機ＥＬデバイスの最終的な製品形態にまで形成しておく。例えば、図３に示すように、有機ＥＬ素子を収める筐体として、矩形状の基板２１と中空の封し缶２２を用いた有機ＥＬ装置とすることができる。
【００２６】
図３のＣ−Ｃ断面を図４に示す。基板２１上に、矩形状の有機ＥＬ素子１０が配置されており、有機ＥＬ素子１０を完全に内包するように、封し缶２２が被せられている。封し缶２２の内側には、湿気等を吸収するように乾燥剤２３が設けられている。基板２１は、有機ＥＬ素子１０で発光した光を取り出すために、紫外光を含む光を透過させる材料で構成されており、例えば、ガラスやプラスチック等で構成される。また、封し缶２２には、ガラスや金属等を用いることができる。
【００２７】
有機ＥＬ素子１０は、上述した図１、２の構成を備えている。具体的には、陽極１にはＩＴＯを、陰極３にはＡｌを用いた。また、有機層２の積層体の構成は、陽極１上に青色発光積層体と赤色発光積層体を順に２ユニット積層し、白色素子とした。まず青色発光積層体は、正孔輸送層として膜厚５０ｎｍのα−ＮＰＤ層を、発光層として膜厚３０ｎｍでＤＰＶＢｉにＢＣｚＶＢｉを１０Ｗｔ％ドープした層を、電子輸送層として膜厚４０ｎｍのアルミニウム錯体（Ａｌｑ）層を、電子注入層として膜厚１ｎｍのリチウム錯体（Ｌｉｑ）層を順に積層したものを用いた。次に中間電極として膜厚１ｎｍのＡｌを積層し、赤色発光積層体を積層した。
【００２８】
中間電極の膜厚を上記のように薄く作製することにより、赤色発光積層体で発光した赤色光を陽極１側に透過させることができる。赤色発光積層体は、正孔輸送層として膜厚５０ｎｍのα−ＮＰＤ層を、発光層として膜厚３０ｎｍでＡｌｑにＤＣＭを５Ｗｔ％ドープした層を、電子輸送層として膜厚４０ｎｍのＡｌｑ層を、電子注入層として膜厚１ｎｍのＬｉｑ層を積層したものを用いた。最後に陰極３として膜厚１００ｎｍのＡｌを積層した。
【００２９】
図１の有機ＥＬ素子１０全体の大きさ又は陽極１の大きさは、約１５０ｍｍ×１５０ｍｍとなるように形成し、電極領域１ｂ、３ｂに相当する発光領域の大きさは、約１３０ｍｍ×１３０ｍｍとなるように形成した。
【００３０】
なお、有機ＥＬ素子１０は、例えば、図５のように構成することもできる。図１、２では陽極１の給電部１ａが、矩形状の陽極１の両端に設けられていたが、図５の実施例では、一方だけに設けるようにした。他方、陰極３についても、給電部３ａを一方だけに設けるようにした。給電部１ａと給電部３ａは有機ＥＬ素子の両端に形成されており、対向している。
【００３１】
ここで、体積抵抗率の高い陽極１の給電部１ａの端に最も近い有機層領域の抵抗値が最も高く形成され、陰極３の給電部３ａの端に最も近い有機層領域の抵抗値が最も低く形成され、これらの領域の間は、有機層２の抵抗値に傾斜をつけるよう構成されている。このため、図５（ｂ）の破線の矢印で示されるように、給電部１ａから供給された電流は、電極領域１ｂ内を進むにしたがって電流量が減少していくが、電極領域１ｂ内の端部に到達する電流量を増やし、かつ陽極１から有機層２の各領域を介して陰極３に流れる電流を、ほぼ等しくすることができる。
【００３２】
図６は、図４のように構成されたデバイスに、遮光マスクを配置した構成を示す。図６に示されるように、遮光マスク３０は、基板２１の裏面に配置される。遮光マスク３０は、少なくとも紫外光を透過させない材料で構成され、例えばＳＵＳ製のマスクが用いられる。図６における有機ＥＬ素子１０、陽極１、遮光マスク３０等の配置関係について、遮光マスク３０側から見た平面図を示すのが、図７である。わかりやすように、遮光マスク３０と陽極１と有機ＥＬ素子１０の関係のみを示すようにしている。
【００３３】
図７で、網掛をした領域が遮光マスク３０が配置されている領域である。この図からわかるように、遮光マスク３０は、陽極１の裏面を覆っており、陽極１の給電部１ａ間の長さよりも短い幅のマスクで構成される。また、遮光マスク３０の中央と給電部１ａ間の中央とを一致させて配置されている。遮光マスク３０の給電部１ａに沿った方向の長さ（図７では縦方向）は、少なくとも発光領域をすべて覆う長さ、すなわち電極領域１ｂの縦方向の長さ分だけ必要である。図７では、発光領域よりも長く形成されている。
【００３４】
上記のように、遮光マスク３０を配置すると、有機ＥＬ素子１０の有機層２において、遮光マスク３０で覆われない領域が発生する。この領域を１０ａとすると、給電部１ａ近傍の有機層領域に相当する。図６のように遮光マスク３０の後方から紫外光を遮光マスク３０側に照射した場合、１０ａの領域は紫外光が遮られずに、そのまま照射されて高抵抗化する。有機層２における１０ａの領域を高抵抗化領域と呼ぶことにする。ここで、高抵抗化領域１０ａは、紫外光の照射光量（Ｊ／ｃｍ２）が多いほど、高抵抗となる。そこで、大きさを変えた遮光マスク３０をいくつか用意し、これを順次大きいものから小さいものへと交換しながら、その都度紫外光を一定量照射すれば、有機層２の抵抗値に傾斜がつくことになる。
【００３５】
例えば、図８に示されるような、遮光マスク３０を用意する。これは、遮光マスク３０の横方向の幅、すなわち陽極１の給電部１ａ間の長さ方向だけが異なるマスクを何種類か例示したものである。横幅がＬ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４の４種類のマスクが例示されている。陽極１の給電部１ａ間の長さをＬとすると、Ｌ＞Ｌ１＞Ｌ２＞Ｌ３＞Ｌ４となるように形成される。
【００３６】
まず、Ｌ１の横幅の遮光マスク３０を図６、７のように配置して紫外光を照射し、次に、Ｌ１の横幅の遮光マスクを取り除き、Ｌ２の横幅の遮光マスクに替えて配置し紫外光を照射する。その後、Ｌ３の横幅のマスク３０に取り替えて紫外光を照射し、最後にＬ４の横幅の遮光マスク３０に取り替えて紫外光を照射する。
【００３７】
このようにすれば、Ｌ１の横幅の遮光マスク３０を用いたときに、遮光マスク３０からはみだしていた有機層２の領域１０ａは、積算すれば最も多くの紫外光量が照射されたことになり、最も高抵抗化する。次に、Ｌ１の横幅のマスクとＬ２の横幅のマスクとの差の領域１０ｂが２番目に抵抗が高いことになる。同様に、抵抗の高い順に領域１０ｃ、１０ｄとなる。以上をまとめると、各領域の抵抗値の大小は、１０ａ＞１０ｂ＞１０ｃ＞１０ｄとなる。このように、有機層２の領域によって抵抗値を変化させて傾斜をつけることができる。
【００３８】
なお、上記の例では、横幅の異なる４種類のマスクを用いたが、横幅の異なる５種類以上のマスクを用いて、より細かく有機層２の抵抗値に傾斜を設けるようにしても良い。
【００３９】
また、図４のように、パッケージ化して有機ＥＬ装置とした後に、図６のような高抵抗化処理を行わずに、有機ＥＬ素子１０が完成した段階で高抵抗化処理を行うようにしても良い。この場合、遮光マスク３０は基板２１の裏面上に配置されるのではなく、有機ＥＬ素子１０の陽極１の裏面上に配置される。その後の、遮光マスク３０の用い方と紫外光の照射方法は、上記の説明と同様である。
【００４０】
以上の方法で高抵抗化領域を作製すると、有機ＥＬ素子１０が完成するまで、又は図４の有機ＥＬ装置のような最終のデバイスの形態に組み立てるまでは、有機層の高抵抗化処理を行う必要がない。このように、素子完成後又はデバイス完成後に、別工程で簡単に有機層の高抵抗化処理が行えるので、生産性は大幅に向上する。
【００４１】
上記のようにして、４種類の遮光マスクを用いて有機層２の領域毎に段階的に高抵抗領域を作製し、発光の評価を行ったのが図９である。図９の縦軸は、遮光マスク３０の横幅の短い方の中央と陽極１との中央とを合わせたときに、遮光マスク３０で有機層２が覆われない領域ができる。このとき、陽極１の給電部１ａの端とマスク３０の端との隙間の幅を陽極からの距離と呼び縦軸に示す。陽極１の給電部１ａ間の長さをＬとし、図７のＬ１〜Ｌ４を用いて、陽極からの距離を表わすと、（Ｌ−Ｌ１）／２、（Ｌ−Ｌ２）／２、（Ｌ−Ｌ３）／２、（Ｌ−Ｌ４）／２となる。
【００４２】
発光領域の面積が１３０ｍｍ×１３０ｍｍの素子を使用しているので、Ｌ＝１３０ｍｍとなり、上記の計算式からわかるように、陽極からの距離が１ｍｍの場合は、遮光マスクの横幅は１２８ｍｍとなる。また、陽極からの距離が５ｍｍの場合は、遮光マスクの横幅は１２０ｍｍである。次に、陽極からの距離が１０ｍｍの場合は、遮光マスクの横幅は１１０ｍｍであり、陽極からの距離が２０ｍｍの場合は、遮光マスクの横幅は９０ｍｍである。
【００４３】
上記のような、４種類のマスクを用いて、横幅の最も大きいマスク（図９の陽極からの距離１ｍｍ）から順次使用して紫外光を照射していく。横軸は紫外光照射量を示し、単位はＪ／ｃｍ２である。紫外光照射量は、４種類の遮光マスクを順次取り替えて使用する過程では一定である。紫外光照射量への依存性を調べるために、照射量を０、１、３、６、１２（Ｊ／ｃｍ２）と変化させて高抵抗化領域を作製し、作製後の素子の発光状態を輝度計で測定した。
【００４４】
まず、有機層２の発光領域中心箇所（１箇所）と、矩形状の発光領域の４辺の各中点から発光領域内側に１０ｍｍ入った箇所（４箇所）の輝度を測定した。このとき測定された５箇所の輝度の平均を算出し、この輝度平均に対し上記５箇所の輝度による標準偏差を算出して評価とした。前記の測定と評価は、陽極からの距離が１ｍｍ〜２０ｍｍまでの４種類の各遮光マスクを使用する毎に行った。図９の×は、輝度分布において標準偏差が１６％以上発生したことを示す。△は、同様に、輝度分布の標準偏差が１１％以上、かつ１５％以下であることを示す。○は、同様に、輝度分布の標準偏差が１０％以下であることを示す。
【００４５】
例えば、陽極からの距離が５ｍｍのマスクを使用し、紫外光を３（Ｊ／ｃｍ２）照射して、有機ＥＬ素子に１０（ｍＡ／ｃｍ２）の電流密度を流した場合、発光領域の中心箇所の輝度は１９００（ｃｄ／ｍ２）、他の端の４箇所の輝度は、２３６０、２３５０、２２６０、２２７０（ｃｄ／ｍ２）であった。輝度平均は、２２２８（ｃｄ／ｍ２）となり、輝度の標準偏差は８％となった。これに対して、同様の構造で、紫外光処理を行わない（高抵抗化処理を行わない）従来の素子について、上記のように５箇所の輝度を測定した。発光領域の中心箇所の輝度は１３２０（ｃｄ／ｍ２）で、その他の端の４箇所の輝度は、２４７０、２６５０、２５３０、２５８０（ｃｄ／ｍ２）となった。輝度平均は、２３１０（ｃｄ／ｍ２）となり、輝度の標準偏差は２２％となった。この結果からも、本発明の効果が良くわかる。
【００４６】
紫外光照射量が０の場合（マスクによる処理を行わない場合）は、陽極からの距離が１ｍｍ〜２０ｍｍまでの４種類のいずれの遮光マスクを用いた場合でも、輝度の標準偏差が１６％以上発生する。紫外光照射量が１の場合は、４種類のいずれの遮光マスクを用いた場合でも輝度の標準偏差が１５％以下に収まる。紫外光照射量が３の場合は、輝度の標準偏差が１１％以上、かつ１５％以下の項目が１箇所あるものの、他の項目では輝度の標準偏差が１０％以下に収まっている。紫外光照射量が６の場合は、輝度の標準偏差が１６％以上の項目が１箇所、輝度の標準偏差が１１％以上、かつ１５％以下の項目が１箇所あり、その他の項目は輝度の標準偏差が１０％以下に収まっている。照射量が１２の場合は、輝度の標準偏差が１６％以上の項目が３箇所となって、均一性が極めて悪い。
【００４７】
図９からは、紫外光照射量が１又は３（Ｊ／ｃｍ２）であれば、陽極からの距離が１ｍｍ〜２０ｍｍまでの４種類のすべての遮光マスクを用いないでも、例えば、４種類のうち１種類使用したとしても、輝度分布の均一性があるものとして許容できる範囲であると言える。また、紫外光照射量が６（Ｊ／ｃｍ２）であれば、陽極からの距離が１ｍｍ〜１０ｍｍまでの３種類のマスクのすべてを用いても良いし、１種類だけ用いても良いことがわかる。
【００４８】
以上のように、紫外光を照射して、有機層２の領域を光取り出し側の電極の給電部に近い側から遠くに行くにしたがい、抵抗値を高い方から低い方に段階的に形成することで、各領域に流れる電流の値を均一に近づけることができ、輝度分布の偏りや有機層の領域によって寿命が異なることなどを防止することができる。
【００４９】
なお、有機層２は、上記のように構成するのではなく、青色の単色、緑色の単色、赤色の単色になるように構成しても良い。青色の単色に構成するには、有機層２を、陽極側から、正孔輸送層／発光層／電子輸送層／電子注入層の順に、例えば、α−ＮＰＤ層(膜厚５０ｎｍ)／ＡｌｑにＴＢｐｅを１０Ｗｔ％ドープした層(膜厚３０ｎｍ)／Ａｌｑ層(膜厚４０ｎｍ)／Ｌｉｑ層(膜厚１ｎｍ)を順に積層した積層体とすることができる。
【００５０】
緑色の単色に構成するには、上記青色の単色に係る積層体のうち、ＡｌｑにＴＢｐｅを１０Ｗｔ％ドープした層をＡｌｑにクマリン６を１０Ｗｔ％ドープした層(膜厚３０ｎｍ)に変更すれば良い。緑色の単色に構成するには、上記青色の単色に係る積層体のうち、ＡｌｑにＴＢｐｅを１０Ｗｔ％ドープした層をＡｌｑにＤＣＭを５Ｗｔ％ドープした層(膜厚３０ｎｍ)に変更すれば良い。上記、青色の単色、緑色の単色、赤色の単色のいずれの場合も、陽極１はＩＴＯ、陰極３はＡｌ(膜厚１００ｎｍ)で構成することができる。
【００５１】
また、有機層２を青色、緑色、赤色を３ユニット積層化した構造としても良い。例えば、陽極をＩＴＯとし、α−ＮＰＤ層(膜厚５０ｎｍ)／ＡｌｑにＴＢｐｅを１０Ｗｔ％ドープした層(膜厚３０ｎｍ)／Ａｌｑ層(膜厚４０ｎｍ)／Ｌｉｑ層(膜厚１ｎｍ)／Ａｌ層(膜厚１ｎｍ)／α−ＮＰＤ層(膜厚５０ｎｍ)／Ａｌｑにクマリン６を１０Ｗｔ％ドープした層(膜厚３０ｎｍ) ／Ａｌｑ(膜厚４０ｎｍ)／Ｌｉｑ層(膜厚１ｎｍ)／Ａｌ層(膜厚１ｎｍ)／α−ＮＰＤ層(膜厚５０ｎｍ)／ＡｌｑにＤＣＭを５Ｗｔ％ドープした層(膜厚３０ｎｍ)／Ａｌｑ層(膜厚４０ｎｍ)／Ｌｉｑ層(膜厚１ｎｍ) の積層構造とすることができる。なお、陰極はＡｌ層(膜厚１００ｎｍ)で構成される。
【００５２】
また、有機層２を青色と赤色を同じ発光層に入れた構造としても良い。例えば、陽極をＩＴＯとし、α−ＮＰＤ(膜厚５０ｎｍ)／ＡｌｑにＴＢｐｅを１０Ｗ％ドープ層(膜厚１５ｎｍ)／ＡｌｑにＤＣＭを５Ｗ％ドープした層(膜厚１５ｎｍ)／Ａｌｑ(膜厚４０ｎｍ)／Ｌｉｑ(膜厚１ｎｍ)の積層構造とすることができる。なお、陰極はＡｌ層(膜厚１００ｎｍ)で構成される。
【００５３】
以上のように実施例では、本発明の有機ＥＬ素子を代表的な材料構成で説明したが、これらに限定されるものではなく、他のあらゆる有機ＥＬ素子に適用できる。なお、本発明はここでは記載していない様々な実施例等も含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明の有機ＥＬ素子の構成は、発光デバイス、照明装置等など、幅広く光デバイスに適用することができる。
【符号の説明】
【００５５】
１ 陽極
１ａ 給電部
１ｂ 電極領域
２ 有機層
３ 陰極
３ａ 給電部
３ｂ 電極領域
４ 絶縁膜
１０ 有機ＥＬ素子
１０ａ 高抵抗化領域
２１ 基板
２２ 封し缶
２３ 乾燥剤
３０ 遮光マスク
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機層が一対の電極に挟まれ、電極の一辺から給電が行われる有機ＥＬ素子及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）素子は、基板上に形成された陽極電極上に、有機発光層、陰極電極が積層される。有機発光層で発生した光を取り出すために、電極の一方は、透明な材料で構成される。また、電極に接続される配線が発光領域を遮らないようにし、外部駆動回路との接続を容易にするために、特許文献１や２に示されるように、端子部（給電部）を電極の一辺に設けた構成が提案されている。
【０００３】
ところで、有機発光層を基準にして少なくとも一方の電極側から光を取り出す必要がある。したがって、光取り出し側に設けられる電極は、他方の電極と比較して、体積抵抗率の高い物質で構成されている。このため、端子部を電極の一辺に形成すると、体積抵抗率の高い物質で構成された電極から有機発光層を介し他方の電極に至る電流経路は、体積抵抗率の高い物質で構成された電極の端子に近いか、遠いかで抵抗値が大きく異なることになる。
【０００４】
例えば、有機ＥＬ素子の陽極側を光取り出し面とした場合、陽極の端子に近い箇所から有機発光層を介して陰極へ流れる電流経路は抵抗値が小さくなる。一方、陽極の端子とは遠い箇所から有機発光層を介して陰極へ流れる電流経路は抵抗値が大きくなる。このため、駆動電力がある値以上になると、陽極の端子近傍付近は明るく、陽極の端子から遠い場所では暗くなり、輝度むらが生じる。
【０００５】
この結果、発光領域全面を高輝度で発光させることができない。また、不均一な輝度分布となるので、発光素子として使用できない場合があった。また、電流が多く流れる箇所と少し流れる箇所とでは寿命が異なり、素子の発光領域内で寿命差が発生する。電流の多い箇所は寿命が短くなるので、電流が均一に流れる素子と比べると、陽極の端子近傍の有機発光層に負荷が多くかかることにより、陽極の端子近傍の劣化が他の部分より早く進行する等の問題があった。
【０００６】
以上のような問題を解決するために、特許文献３に示されるように、体積抵抗率の高い物質で構成された陽極の端子部近傍の有機ＥＬ層の膜厚を厚くし、陽極の端子部から遠い中央部になるほど有機ＥＬ層の膜厚を薄くし、凹面形状に形成した有機ＥＬ素子が提案されている。陽極端子部近傍の有機ＥＬ層の膜厚を中央部よりも厚くし、陽極端子部近傍の有機ＥＬ層の抵抗を高くして、発光領域の輝度が均一になるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−１００９０４号公報
【特許文献２】特開２００５−１００９１６号公報
【特許文献３】特開平１１−４０３６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、有機ＥＬ層の膜厚を変化させて高抵抗化させる場合は、陽極端子部側に近づくにつれて、膜厚を相当厚くしないと、各電流経路での抵抗値が均一にならない。また、有機ＥＬ層が凹面状に形成され、その曲率が大きくなると、有機ＥＬ層上に積層される電極の断線が発生しやすくなる。
【０００９】
有機ＥＬ層の膜厚を中央部と陽極端子部近傍とで変化させると、有機ＥＬ層が発光したときに光の干渉により、中央部と陽極端子部近傍とで発光色が大きく異なる可能性がある。このために、光の干渉が行われない構造を付加しなければならず、高度な素子設計が必要となるという問題があった。
【００１０】
また、有機ＥＬ層の膜厚を陽極端子部側に近づくほどに、厚く形成するためには、例えば、特許文献３に示されるような複雑なマスクを用意し、必要とする膜厚の程度や傾斜に応じてマスクの各部の寸法を設計し直す必要があり、手間がかかり、コストも高くついていた。
【００１１】
本発明は、上述した課題を解決するために創案されたものであり、有機ＥＬ素子の発光領域の輝度むらや電極の給電部近傍の有機層の劣化を防ぎ、電極の断線や発光の干渉を防ぐとともに、複雑なマスクを用いずとも形成することができる有機ＥＬ素子及びその製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために、本発明の有機ＥＬ素子は、第１の電極と、前記第１の電極よりも体積抵抗率の高い第２の電極と、前記第１の電極と第２の電極に挟まれた有機層と、前記第２の電極の一辺に電力を供給するために設けられた給電部とを備え、前記有機層に紫外光照射を行うことにより、前記給電部近傍の有機層領域の抵抗値を、該有機層領域よりも遠くに位置する有機層の抵抗値よりも高くしたことを主要な特徴とする。
【００１３】
また、本発明の有機ＥＬ素子の製造方法は、第１の電極と、前記第１の電極よりも体積抵抗率が高く光取り出し側となる第２の電極と、前記第１の電極と第２の電極に挟まれた有機層と、第２の電極の一辺に電力を供給するために設けられた給電部とを備え、前記第２の電極の裏面から見た場合、前記第２の電極の給電部近傍の有機層領域が隠れないように前記第２の電極の裏面を紫外光を遮る遮光マスクで覆う第１工程と、前記第１工程後に前記遮光マスクの後方から前記遮光マスク及び第２の電極の方向に向けて紫外光を照射する第２工程を備えていることを主要な特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の有機ＥＬ素子は、第１の電極と、前記第１の電極よりも体積抵抗率の高い第２の電極と、前記第１の電極と第２の電極に挟まれた有機層と、第２の電極の一辺に電力を供給するために設けられた給電部とを備えており、前記有機層に紫外光照射を行うことにより、前記給電部に近い有機層の抵抗値を、これより遠い有機層の抵抗値よりも高く構成している。このように、紫外光を用いることで、有機層の膜厚を変化させずに、抵抗値を変化させることができるので、電極の断線や発光の干渉を防ぐことができるとともに、複雑なマスクを用いずとも高抵抗化領域を形成することができる。
【００１５】
また、有機ＥＬ素子を完成させた後や、この有機ＥＬ素子をパッケージ化して有機ＥＬ装置として完成させた後でも、紫外光照射により、簡単な工程で有機層の領域毎に抵抗値を変化させることができるので、非常に生産効率が上がる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の有機ＥＬ素子の構成例を示す平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面、Ｂ−Ｂ断面を示す図である。
【図３】本発明の有機ＥＬ素子を用いた有機ＥＬ装置の概観を示す図である。
【図４】図３のＣ−Ｃ断面を示す図である。
【図５】本発明の有機ＥＬ素子の他の構成例を示す平面図と断面図である。
【図６】有機ＥＬ装置を用いて紫外光照射による高抵抗化処理を行う工程図である。
【図７】遮光マスクと発光領域との関係を示す図である。
【図８】遮光マスクの構成例を示す図である。
【図９】遮光マスクの端の位置と紫外光照射量と発光領域の輝度分布との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。図面は模式的なものであり、現実のものとは異なる。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている。
【００１８】
まず、本発明の有機ＥＬ素子１０の一例として、陽極と有機層と陰極で構成された素子の断面図を図２（ａ）、（ｂ）に示す。一方、図１は、本発明の有機ＥＬ素子１０を上面から見た平面図であり、図１のＡ−Ａ断面が図２（ａ）を、図１のＢ−Ｂ断面が図２（ｂ）を示す。
【００１９】
陽極１の上に有機層２が積層されており、有機層２上には陰極３が形成されている。陽極１と陰極３とで有機層２を挟んだ構造となっている。陽極１は、陽極の一辺に設けられた給電部１ａと電極領域１ｂとで構成されている。給電部１ａは、外部から有機層２に電力を供給するための接続端子に相当するものであり、電極領域１ｂは有機層２に接した領域であり、発光領域に相当する。陰極３は、陰極の一辺に設けられた給電部３ａと電極領域３ｂとで構成されている。給電部３ａは、外部から有機層２に電力を供給するための接続端子に相当するものであり、電極領域３ｂは有機層２に接した領域であり、発光領域に相当する。
【００２０】
ここで、陽極１は有機層２に正孔を注入する電極であり、本実施例では、陽極１側に光を取り出すようにしている。陽極１は可視光及び紫外光を含む光に対して透明になるように、ＩＴＯ、ＩＺＯ、酸化スズ、酸化亜鉛、窒化チタン等の金属酸化物や金属窒化物等が用いられる。他方、陰極３側に光を取り出すようにする場合には、陽極１には、光を反射する材料が用いられ、ＡｌやＮｉ、Ｔｉ等の金属やこれらの合金などが用いられる。
【００２１】
一方、陰極３は、有機層２に電子を注入する電極であり、また、光を反射させて光取り出し側の陽極に導くために、Ａｌ、Ｌｉ、Ｍｇ、Ａｇ等の金属が用いられる。また、陰極３側に光を取り出す場合には、Ｍｇ−銀等の薄膜合金に透明な導電性酸化物を積層した電極等が用いられる。
【００２２】
有機層２は、通常、有機発光層を含む有機層の積層体で構成される。陽極１の体積抵抗率が陰極３よりも非常に大きいために、図２（ａ）の破線の矢印で示されるように、給電部１ａから供給された電流は、電極領域１ｂ内を進むにしたがって、電流量が減少していく。このため、従来では陽極の給電部に近い有機層では、大きな電流が流れ、給電部から遠い箇所、すなわち有機層の中央部では小さな電流が流れていた。
【００２３】
本発明では、有機層２において、体積抵抗率の高い陽極１の給電部１ａの端に最も近いＰ２領域（図の斜線部分）の抵抗値を最も高く形成し、有機層２の中央部Ｐ１領域（図の斜線部分）の抵抗を最も低く形成した。また、Ｐ１とＰ２との間の領域は、有機層２の抵抗値に傾斜をつけるようした。以上のように構成することにより、Ｐ１領域の有機層からＰ２領域の有機層に進むにしたがって、順に抵抗値が高くなり、電流が流れにくくなる。このため、電極領域１ｂ内の中央部分（Ｐ１の位置に相当）に到達する電流量を増やし、かつ陽極１から有機層２の各領域を介して陰極３に流れる電流を、ほぼ等しくすることができる。
【００２４】
本発明では、有機層２の膜厚や材料を変更せずに、有機層２の各部の抵抗値を変化させるために、紫外光照射（ＵＶ照射）を用いた。紫外光を有機層２に照射すると、特に有機層２の上層が変質し、抵抗値が上がる。また、紫外光の照射量が多いほど、高抵抗化する。
【００２５】
この作用を用いて、以下のように、有機ＥＬ素子を作製した。まず、有機ＥＬ素子をパッケージ化して有機ＥＬデバイスの最終的な製品形態にまで形成しておく。例えば、図３に示すように、有機ＥＬ素子を収める筐体として、矩形状の基板２１と中空の封し缶２２を用いた有機ＥＬ装置とすることができる。
【００２６】
図３のＣ−Ｃ断面を図４に示す。基板２１上に、矩形状の有機ＥＬ素子１０が配置されており、有機ＥＬ素子１０を完全に内包するように、封し缶２２が被せられている。封し缶２２の内側には、湿気等を吸収するように乾燥剤２３が設けられている。基板２１は、有機ＥＬ素子１０で発光した光を取り出すために、紫外光を含む光を透過させる材料で構成されており、例えば、ガラスやプラスチック等で構成される。また、封し缶２２には、ガラスや金属等を用いることができる。
【００２７】
有機ＥＬ素子１０は、上述した図１、２の構成を備えている。具体的には、陽極１にはＩＴＯを、陰極３にはＡｌを用いた。また、有機層２の積層体の構成は、陽極１上に青色発光積層体と赤色発光積層体を順に２ユニット積層し、白色素子とした。まず青色発光積層体は、正孔輸送層として膜厚５０ｎｍのα−ＮＰＤ層を、発光層として膜厚３０ｎｍでＤＰＶＢｉにＢＣｚＶＢｉを１０Ｗｔ％ドープした層を、電子輸送層として膜厚４０ｎｍのアルミニウム錯体（Ａｌｑ）層を、電子注入層として膜厚１ｎｍのリチウム錯体（Ｌｉｑ）層を順に積層したものを用いた。次に中間電極として膜厚１ｎｍのＡｌを積層し、赤色発光積層体を積層した。
【００２８】
中間電極の膜厚を上記のように薄く作製することにより、赤色発光積層体で発光した赤色光を陽極１側に透過させることができる。赤色発光積層体は、正孔輸送層として膜厚５０ｎｍのα−ＮＰＤ層を、発光層として膜厚３０ｎｍでＡｌｑにＤＣＭを５Ｗｔ％ドープした層を、電子輸送層として膜厚４０ｎｍのＡｌｑ層を、電子注入層として膜厚１ｎｍのＬｉｑ層を積層したものを用いた。最後に陰極３として膜厚１００ｎｍのＡｌを積層した。
【００２９】
図１の有機ＥＬ素子１０全体の大きさ又は陽極１の大きさは、約１５０ｍｍ×１５０ｍｍとなるように形成し、電極領域１ｂ、３ｂに相当する発光領域の大きさは、約１３０ｍｍ×１３０ｍｍとなるように形成した。
【００３０】
なお、有機ＥＬ素子１０は、例えば、図５のように構成することもできる。図１、２では陽極１の給電部１ａが、矩形状の陽極１の両端に設けられていたが、図５の実施例では、一方だけに設けるようにした。他方、陰極３についても、給電部３ａを一方だけに設けるようにした。給電部１ａと給電部３ａは有機ＥＬ素子の両端に形成されており、対向している。
【００３１】
ここで、体積抵抗率の高い陽極１の給電部１ａの端に最も近い有機層領域の抵抗値が最も高く形成され、陰極３の給電部３ａの端に最も近い有機層領域の抵抗値が最も低く形成され、これらの領域の間は、有機層２の抵抗値に傾斜をつけるよう構成されている。このため、図５（ｂ）の破線の矢印で示されるように、給電部１ａから供給された電流は、電極領域１ｂ内を進むにしたがって電流量が減少していくが、電極領域１ｂ内の端部に到達する電流量を増やし、かつ陽極１から有機層２の各領域を介して陰極３に流れる電流を、ほぼ等しくすることができる。
【００３２】
図６は、図４のように構成されたデバイスに、遮光マスクを配置した構成を示す。図６に示されるように、遮光マスク３０は、基板２１の裏面に配置される。遮光マスク３０は、少なくとも紫外光を透過させない材料で構成され、例えばＳＵＳ製のマスクが用いられる。図６における有機ＥＬ素子１０、陽極１、遮光マスク３０等の配置関係について、遮光マスク３０側から見た平面図を示すのが、図７である。わかりやすように、遮光マスク３０と陽極１と有機ＥＬ素子１０の関係のみを示すようにしている。
【００３３】
図７で、網掛をした領域が遮光マスク３０が配置されている領域である。この図からわかるように、遮光マスク３０は、陽極１の裏面を覆っており、陽極１の給電部１ａ間の長さよりも短い幅のマスクで構成される。また、遮光マスク３０の中央と給電部１ａ間の中央とを一致させて配置されている。遮光マスク３０の給電部１ａに沿った方向の長さ（図７では縦方向）は、少なくとも発光領域をすべて覆う長さ、すなわち電極領域１ｂの縦方向の長さ分だけ必要である。図７では、発光領域よりも長く形成されている。
【００３４】
上記のように、遮光マスク３０を配置すると、有機ＥＬ素子１０の有機層２において、遮光マスク３０で覆われない領域が発生する。この領域を１０ａとすると、給電部１ａ近傍の有機層領域に相当する。図６のように遮光マスク３０の後方から紫外光を遮光マスク３０側に照射した場合、１０ａの領域は紫外光が遮られずに、そのまま照射されて高抵抗化する。有機層２における１０ａの領域を高抵抗化領域と呼ぶことにする。ここで、高抵抗化領域１０ａは、紫外光の照射光量（Ｊ／ｃｍ２）が多いほど、高抵抗となる。そこで、大きさを変えた遮光マスク３０をいくつか用意し、これを順次大きいものから小さいものへと交換しながら、その都度紫外光を一定量照射すれば、有機層２の抵抗値に傾斜がつくことになる。
【００３５】
例えば、図８に示されるような、遮光マスク３０を用意する。これは、遮光マスク３０の横方向の幅、すなわち陽極１の給電部１ａ間の長さ方向だけが異なるマスクを何種類か例示したものである。横幅がＬ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４の４種類のマスクが例示されている。陽極１の給電部１ａ間の長さをＬとすると、Ｌ＞Ｌ１＞Ｌ２＞Ｌ３＞Ｌ４となるように形成される。
【００３６】
まず、Ｌ１の横幅の遮光マスク３０を図６、７のように配置して紫外光を照射し、次に、Ｌ１の横幅の遮光マスクを取り除き、Ｌ２の横幅の遮光マスクに替えて配置し紫外光を照射する。その後、Ｌ３の横幅のマスク３０に取り替えて紫外光を照射し、最後にＬ４の横幅の遮光マスク３０に取り替えて紫外光を照射する。
【００３７】
このようにすれば、Ｌ１の横幅の遮光マスク３０を用いたときに、遮光マスク３０からはみだしていた有機層２の領域１０ａは、積算すれば最も多くの紫外光量が照射されたことになり、最も高抵抗化する。次に、Ｌ１の横幅のマスクとＬ２の横幅のマスクとの差の領域１０ｂが２番目に抵抗が高いことになる。同様に、抵抗の高い順に領域１０ｃ、１０ｄとなる。以上をまとめると、各領域の抵抗値の大小は、１０ａ＞１０ｂ＞１０ｃ＞１０ｄとなる。このように、有機層２の領域によって抵抗値を変化させて傾斜をつけることができる。
【００３８】
なお、上記の例では、横幅の異なる４種類のマスクを用いたが、横幅の異なる５種類以上のマスクを用いて、より細かく有機層２の抵抗値に傾斜を設けるようにしても良い。
【００３９】
また、図４のように、パッケージ化して有機ＥＬ装置とした後に、図６のような高抵抗化処理を行わずに、有機ＥＬ素子１０が完成した段階で高抵抗化処理を行うようにしても良い。この場合、遮光マスク３０は基板２１の裏面上に配置されるのではなく、有機ＥＬ素子１０の陽極１の裏面上に配置される。その後の、遮光マスク３０の用い方と紫外光の照射方法は、上記の説明と同様である。
【００４０】
以上の方法で高抵抗化領域を作製すると、有機ＥＬ素子１０が完成するまで、又は図４の有機ＥＬ装置のような最終のデバイスの形態に組み立てるまでは、有機層の高抵抗化処理を行う必要がない。このように、素子完成後又はデバイス完成後に、別工程で簡単に有機層の高抵抗化処理が行えるので、生産性は大幅に向上する。
【００４１】
上記のようにして、４種類の遮光マスクを用いて有機層２の領域毎に段階的に高抵抗領域を作製し、発光の評価を行ったのが図９である。図９の縦軸は、遮光マスク３０の横幅の短い方の中央と陽極１との中央とを合わせたときに、遮光マスク３０で有機層２が覆われない領域ができる。このとき、陽極１の給電部１ａの端とマスク３０の端との隙間の幅を陽極からの距離と呼び縦軸に示す。陽極１の給電部１ａ間の長さをＬとし、図７のＬ１〜Ｌ４を用いて、陽極からの距離を表わすと、（Ｌ−Ｌ１）／２、（Ｌ−Ｌ２）／２、（Ｌ−Ｌ３）／２、（Ｌ−Ｌ４）／２となる。
【００４２】
発光領域の面積が１３０ｍｍ×１３０ｍｍの素子を使用しているので、Ｌ＝１３０ｍｍとなり、上記の計算式からわかるように、陽極からの距離が１ｍｍの場合は、遮光マスクの横幅は１２８ｍｍとなる。また、陽極からの距離が５ｍｍの場合は、遮光マスクの横幅は１２０ｍｍである。次に、陽極からの距離が１０ｍｍの場合は、遮光マスクの横幅は１１０ｍｍであり、陽極からの距離が２０ｍｍの場合は、遮光マスクの横幅は９０ｍｍである。
【００４３】
上記のような、４種類のマスクを用いて、横幅の最も大きいマスク（図９の陽極からの距離１ｍｍ）から順次使用して紫外光を照射していく。横軸は紫外光照射量を示し、単位はＪ／ｃｍ２である。紫外光照射量は、４種類の遮光マスクを順次取り替えて使用する過程では一定である。紫外光照射量への依存性を調べるために、照射量を０、１、３、６、１２（Ｊ／ｃｍ２）と変化させて高抵抗化領域を作製し、作製後の素子の発光状態を輝度計で測定した。
【００４４】
まず、有機層２の発光領域中心箇所（１箇所）と、矩形状の発光領域の４辺の各中点から発光領域内側に１０ｍｍ入った箇所（４箇所）の輝度を測定した。このとき測定された５箇所の輝度の平均を算出し、この輝度平均に対し上記５箇所の輝度による標準偏差を算出して評価とした。前記の測定と評価は、陽極からの距離が１ｍｍ〜２０ｍｍまでの４種類の各遮光マスクを使用する毎に行った。図９の×は、輝度分布において標準偏差が１６％以上発生したことを示す。△は、同様に、輝度分布の標準偏差が１１％以上、かつ１５％以下であることを示す。○は、同様に、輝度分布の標準偏差が１０％以下であることを示す。
【００４５】
例えば、陽極からの距離が５ｍｍのマスクを使用し、紫外光を３（Ｊ／ｃｍ２）照射して、有機ＥＬ素子に１０（ｍＡ／ｃｍ２）の電流密度を流した場合、発光領域の中心箇所の輝度は１９００（ｃｄ／ｍ２）、他の端の４箇所の輝度は、２３６０、２３５０、２２６０、２２７０（ｃｄ／ｍ２）であった。輝度平均は、２２２８（ｃｄ／ｍ２）となり、輝度の標準偏差は８％となった。これに対して、同様の構造で、紫外光処理を行わない（高抵抗化処理を行わない）従来の素子について、上記のように５箇所の輝度を測定した。発光領域の中心箇所の輝度は１３２０（ｃｄ／ｍ２）で、その他の端の４箇所の輝度は、２４７０、２６５０、２５３０、２５８０（ｃｄ／ｍ２）となった。輝度平均は、２３１０（ｃｄ／ｍ２）となり、輝度の標準偏差は２２％となった。この結果からも、本発明の効果が良くわかる。
【００４６】
紫外光照射量が０の場合（マスクによる処理を行わない場合）は、陽極からの距離が１ｍｍ〜２０ｍｍまでの４種類のいずれの遮光マスクを用いた場合でも、輝度の標準偏差が１６％以上発生する。紫外光照射量が１の場合は、４種類のいずれの遮光マスクを用いた場合でも輝度の標準偏差が１５％以下に収まる。紫外光照射量が３の場合は、輝度の標準偏差が１１％以上、かつ１５％以下の項目が１箇所あるものの、他の項目では輝度の標準偏差が１０％以下に収まっている。紫外光照射量が６の場合は、輝度の標準偏差が１６％以上の項目が１箇所、輝度の標準偏差が１１％以上、かつ１５％以下の項目が１箇所あり、その他の項目は輝度の標準偏差が１０％以下に収まっている。照射量が１２の場合は、輝度の標準偏差が１６％以上の項目が３箇所となって、均一性が極めて悪い。
【００４７】
図９からは、紫外光照射量が１又は３（Ｊ／ｃｍ２）であれば、陽極からの距離が１ｍｍ〜２０ｍｍまでの４種類のすべての遮光マスクを用いないでも、例えば、４種類のうち１種類使用したとしても、輝度分布の均一性があるものとして許容できる範囲であると言える。また、紫外光照射量が６（Ｊ／ｃｍ２）であれば、陽極からの距離が１ｍｍ〜１０ｍｍまでの３種類のマスクのすべてを用いても良いし、１種類だけ用いても良いことがわかる。
【００４８】
以上のように、紫外光を照射して、有機層２の領域を光取り出し側の電極の給電部に近い側から遠くに行くにしたがい、抵抗値を高い方から低い方に段階的に形成することで、各領域に流れる電流の値を均一に近づけることができ、輝度分布の偏りや有機層の領域によって寿命が異なることなどを防止することができる。
【００４９】
なお、有機層２は、上記のように構成するのではなく、青色の単色、緑色の単色、赤色の単色になるように構成しても良い。青色の単色に構成するには、有機層２を、陽極側から、正孔輸送層／発光層／電子輸送層／電子注入層の順に、例えば、α−ＮＰＤ層(膜厚５０ｎｍ)／ＡｌｑにＴＢｐｅを１０Ｗｔ％ドープした層(膜厚３０ｎｍ)／Ａｌｑ層(膜厚４０ｎｍ)／Ｌｉｑ層(膜厚１ｎｍ)を順に積層した積層体とすることができる。
【００５０】
緑色の単色に構成するには、上記青色の単色に係る積層体のうち、ＡｌｑにＴＢｐｅを１０Ｗｔ％ドープした層をＡｌｑにクマリン６を１０Ｗｔ％ドープした層(膜厚３０ｎｍ)に変更すれば良い。緑色の単色に構成するには、上記青色の単色に係る積層体のうち、ＡｌｑにＴＢｐｅを１０Ｗｔ％ドープした層をＡｌｑにＤＣＭを５Ｗｔ％ドープした層(膜厚３０ｎｍ)に変更すれば良い。上記、青色の単色、緑色の単色、赤色の単色のいずれの場合も、陽極１はＩＴＯ、陰極３はＡｌ(膜厚１００ｎｍ)で構成することができる。
【００５１】
また、有機層２を青色、緑色、赤色を３ユニット積層化した構造としても良い。例えば、陽極をＩＴＯとし、α−ＮＰＤ層(膜厚５０ｎｍ)／ＡｌｑにＴＢｐｅを１０Ｗｔ％ドープした層(膜厚３０ｎｍ)／Ａｌｑ層(膜厚４０ｎｍ)／Ｌｉｑ層(膜厚１ｎｍ)／Ａｌ層(膜厚１ｎｍ)／α−ＮＰＤ層(膜厚５０ｎｍ)／Ａｌｑにクマリン６を１０Ｗｔ％ドープした層(膜厚３０ｎｍ) ／Ａｌｑ(膜厚４０ｎｍ)／Ｌｉｑ層(膜厚１ｎｍ)／Ａｌ層(膜厚１ｎｍ)／α−ＮＰＤ層(膜厚５０ｎｍ)／ＡｌｑにＤＣＭを５Ｗｔ％ドープした層(膜厚３０ｎｍ)／Ａｌｑ層(膜厚４０ｎｍ)／Ｌｉｑ層(膜厚１ｎｍ) の積層構造とすることができる。なお、陰極はＡｌ層(膜厚１００ｎｍ)で構成される。
【００５２】
また、有機層２を青色と赤色を同じ発光層に入れた構造としても良い。例えば、陽極をＩＴＯとし、α−ＮＰＤ(膜厚５０ｎｍ)／ＡｌｑにＴＢｐｅを１０Ｗ％ドープ層(膜厚１５ｎｍ)／ＡｌｑにＤＣＭを５Ｗ％ドープした層(膜厚１５ｎｍ)／Ａｌｑ(膜厚４０ｎｍ)／Ｌｉｑ(膜厚１ｎｍ)の積層構造とすることができる。なお、陰極はＡｌ層(膜厚１００ｎｍ)で構成される。
【００５３】
以上のように実施例では、本発明の有機ＥＬ素子を代表的な材料構成で説明したが、これらに限定されるものではなく、他のあらゆる有機ＥＬ素子に適用できる。なお、本発明はここでは記載していない様々な実施例等も含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明の有機ＥＬ素子の構成は、発光デバイス、照明装置等など、幅広く光デバイスに適用することができる。
【符号の説明】
【００５５】
１ 陽極
１ａ 給電部
１ｂ 電極領域
２ 有機層
３ 陰極
３ａ 給電部
３ｂ 電極領域
４ 絶縁膜
１０ 有機ＥＬ素子
１０ａ 高抵抗化領域
２１ 基板
２２ 封し缶
２３ 乾燥剤
３０ 遮光マスク
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の電極と、
前記第１の電極よりも体積抵抗率の高い第２の電極と、
前記第１の電極と第２の電極に挟まれた有機層と、
前記第２の電極の一辺に電力を供給するために設けられた給電部とを備え、
前記有機層に紫外光照射を行うことにより、前記給電部近傍の有機層領域の抵抗値を、該有機層領域よりも遠くに位置する有機層の抵抗値よりも高くしたことを特徴とする有機ＥＬ素子。
【請求項２】
前記給電部は前記第２の電極の対向する２辺に各々設けられており、前記給電部近傍の有機層から前記対向する２辺の中間に位置する有機層にかけて有機層の抵抗値が段階的に小さくなるように構成されていることを特徴とする請求項１記載の有機ＥＬ素子。
【請求項３】
第１の電極と、前記第１の電極よりも体積抵抗率が高く光取り出し側となる第２の電極と、前記第１の電極と第２の電極に挟まれた有機層と、第２の電極の一辺に電力を供給するために設けられた給電部とを備え、
前記第２の電極の裏面から見た場合、前記第２の電極の給電部近傍の有機層領域が隠れないように前記第２の電極の裏面を紫外光を遮る遮光マスクで覆う第１工程と、前記第１工程後に前記遮光マスクの後方から前記遮光マスク及び第２の電極の方向に向けて紫外光を照射する第２工程を備えていることを特徴とする有機ＥＬ素子の製造方法。
【請求項４】
前記第１工程は、前記有機ＥＬ素子を筐体に組み込み有機ＥＬ装置として構成された後に行うことを特徴とする請求項３記載の有機ＥＬ素子の製造方法。
【請求項５】
大きさの異なる複数の前記遮光マスクが用意されており、大きさの異なる遮光マスク毎に、前記第１工程と第２工程とを繰り返すことを特徴とする請求項３又は請求項４のいずれか１項に記載の有機ＥＬ素子の製造方法。
【請求項１】
第１の電極と、
前記第１の電極よりも体積抵抗率の高い第２の電極と、
前記第１の電極と第２の電極に挟まれた有機層と、
前記第２の電極の一辺に電力を供給するために設けられた給電部とを備え、
前記有機層に紫外光照射を行うことにより、前記給電部近傍の有機層領域の抵抗値を、該有機層領域よりも遠くに位置する有機層の抵抗値よりも高くしたことを特徴とする有機ＥＬ素子。
【請求項２】
前記給電部は前記第２の電極の対向する２辺に各々設けられており、前記給電部近傍の有機層から前記対向する２辺の中間に位置する有機層にかけて有機層の抵抗値が段階的に小さくなるように構成されていることを特徴とする請求項１記載の有機ＥＬ素子。
【請求項３】
第１の電極と、前記第１の電極よりも体積抵抗率が高く光取り出し側となる第２の電極と、前記第１の電極と第２の電極に挟まれた有機層と、第２の電極の一辺に電力を供給するために設けられた給電部とを備え、
前記第２の電極の裏面から見た場合、前記第２の電極の給電部近傍の有機層領域が隠れないように前記第２の電極の裏面を紫外光を遮る遮光マスクで覆う第１工程と、前記第１工程後に前記遮光マスクの後方から前記遮光マスク及び第２の電極の方向に向けて紫外光を照射する第２工程を備えていることを特徴とする有機ＥＬ素子の製造方法。
【請求項４】
前記第１工程は、前記有機ＥＬ素子を筐体に組み込み有機ＥＬ装置として構成された後に行うことを特徴とする請求項３記載の有機ＥＬ素子の製造方法。
【請求項５】
大きさの異なる複数の前記遮光マスクが用意されており、大きさの異なる遮光マスク毎に、前記第１工程と第２工程とを繰り返すことを特徴とする請求項３又は請求項４のいずれか１項に記載の有機ＥＬ素子の製造方法。
【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２０１１−３５９２（Ｐ２０１１−３５９２Ａ）
【公開日】平成２３年１月６日（２０１１．１．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１４３３９５（Ｐ２００９−１４３３９５）
【出願日】平成２１年６月１６日（２００９．６．１６）
【出願人】（０００１１６０２４）ローム株式会社 (3,539)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１月６日（２０１１．１．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年６月１６日（２００９．６．１６）
【出願人】（０００１１６０２４）ローム株式会社 (3,539)
【Ｆターム（参考）】
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