有機ＥＬ装置及びその製造方法
【課題】ダークスポットの発生を食い止め、歩留まりが高い有機ＥＬ装置を開発する。
【解決手段】
基板２上に少なくとも第１電極層３と、機能層５と、第２電極層６が積層され、第１電極層３が第１電極層分離溝１５によって複数に分離された有機ＥＬ装置１において、前記第１電極層分離溝１５の底部に基板２の素材と第１電極層３の素材が混じった絶縁層２５が存在する構成とすることによって、絶縁性を高め、ショートすることを防止している。
【解決手段】
基板２上に少なくとも第１電極層３と、機能層５と、第２電極層６が積層され、第１電極層３が第１電極層分離溝１５によって複数に分離された有機ＥＬ装置１において、前記第１電極層分離溝１５の底部に基板２の素材と第１電極層３の素材が混じった絶縁層２５が存在する構成とすることによって、絶縁性を高め、ショートすることを防止している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｅｎｃｅ）装置及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、白熱灯や蛍光灯に代わる照明装置として有機ＥＬ装置が注目され、多くの研究がなされている。また、テレビに代表されるディスプレイ部材においても液晶方式やプラズマ方式に変わる方式として有機ＥＬ方式が注目されている。
【０００３】
ここで、有機ＥＬ装置は、ガラス基板や透明樹脂フィルム等の基材に、有機ＥＬ素子を積層したものである。
また、有機ＥＬ素子は、一方又は双方が透光性を有する２つの電極を対向させ、この電極の間に有機化合物からなる発光層を積層したものである。有機ＥＬ装置は、電気的に励起された電子と正孔との再結合のエネルギーによって発光する。
有機ＥＬ装置は、自発光デバイスであるため、ディスプレイ材料として使用すると高コントラストの画像を得ることができる。また、発光層の材料を適宜選択することにより、種々の波長の光を発光することができる。また、白熱灯や蛍光灯に比べて厚さが極めて薄く、且つ面状に発光するので、設置場所の制約が少ない。
【０００４】
有機ＥＬ装置の代表的な層構成は、図１２の通りである。図１２に示される有機ＥＬ装置２００は、ボトムエミッション型と称される構成であり、基板２０１に、透明電極層２０２と、機能層２０３と、裏面電極層２０５が積層され、これらが封止部２０６によって封止されたものである。（例えば、特許文献１）
また、機能層２０３は、複数の有機化合物の薄膜が積層されたものである。機能層２０３の膜厚は通常、数百ｎｍと言う極めて薄い膜厚で形成される。
【０００５】
代表的な機能層２０３の層構成は、図１３の通りであり、基板２０１側から順に正孔注入層２１０、正孔輸送層２１１、発光層２１２、及び電子輸送層２１３が積層している。
【０００６】
即ち、発光層で発光された光が有機ＥＬ装置を構成する積層構造を透過して出光され、自発光デバイスとして機能する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−３６３０３４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装置は長期間点灯すると、ダークスポットと呼ばれる非発光点が発生する。発生したダークスポットは、成長し拡大化すると、有機ＥＬ装置の耐久性や品質に悪影響を及ぼす。一般的に、点灯直後のダークスポットは、肉眼では見えない程度の大きさであり、さらに点灯を続けることで、これを核として成長していくことが知られている。また、ダークスポットは、点灯を行わない保存状態でも発生し、経時的に成長することが知られている。
【０００９】
また、有機ＥＬ装置を製品として出荷するためには良好な視認性が求められる。そのため、出荷時に基準以上のダークスポットが発生していると、視覚性が悪くなるため、製品として欠陥品として扱われる。
即ち、このダークスポットの発生を可能な限り食い止めることは有機ＥＬ装置の早急に課せられた課題となっている。
【００１０】
そこで、本発明は、上記した問題点を解決するものであり、ダークスポットの発生を食い止め、歩留まりが高い有機ＥＬ装置を開発することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者らは、小発光領域が直列に接続された構造の有機ＥＬ装置を試作した。試作に用いたパターンニング形成方法は、エッチングによる方法と、レーザースクライブによる方法を採用し、条件設定を変えて多数の有機ＥＬ装置を作った。
ここで、エッチングによる方法は、基板２０１上に透明導電膜２０２を成膜し、この膜にエッチングして溝２３０（図１４）を形成する。レーザースクライブによる方法は、基板２０１上に透明導電膜２０２を成膜し、この膜にレーザーを照射して溝２４０（図１５）を形成する。
【００１２】
試作した有機ＥＬ装置に通電して点灯し、一定時間が経過した後のダークスポットの発生状況を調べたところ、エッチングによって溝２３０を形成したものは、レーザースクライブによって溝２４０を形成した場合に比べてダークスポットが多く見られた。
この原因として、次の様な仮説が考えられる。
即ち、エッチングによる場合は、図１４のように、基板２０１も一部浸食され、基板２０１に凹部２３１ができてしまう。即ち溝の底の部位に、基板２０１の他の部位に比べて凹んだ部分（凹部２３１）が生じてしまう。
また透明導電膜２０２が凹部２３１の上に被さってオーバーハング状となる。即ち、透明導電膜２０２が庇のように迫り出す。
その上に機能層２０３を成膜するが、機能層２０３の一部が本来の溝２３０だけでなく、浸食によって形成された凹部２３１にも侵入し、図１４のように機能層２０３が大きく凹む。さらにその上に裏面電極層２０５を成膜すると、裏面電極層２０５が機能層２０３の凹みに落ち込み、透明導電膜２０２の庇の突端２２０と、裏面電極層２０５の落ち込み部分２２１が近接し、一部の機能層２０３に局所的な電界がかかり、ショートする。その結果、長時間点灯を続けると、当該部分がダークスポットになってしまう。
【００１３】
一方、レーザースクライブによる場合は、ダークスポットが多く発生する試作品と、ダークスポットの少ない試作品があった。
そこでダークスポットの発生が少なかった有機ＥＬ装置の断面を拡大して観察したところ、図１５のように、溝の内部に基板２０１と透明導電膜２０２との混合物層２１５が形成され、溝２４０の底の高さが、基板２０１の他の高さと同一またはそれ以上となっていることが判った。
即ちレーザー光を照射することによって、ガラス製の基板２０１が溶解するが、周囲の透明導電膜２０２の溶解物と混合されて絶縁体を形成している。そのため、基板２０１の溶解部分が、絶縁体で埋められ、溝２４０の底の高さが、基板２０１の他の高さと同一またはそれ以上となるのであった。
そのため、溝２４０の内部に基板２０１と透明導電膜２０２との混合物が存在する場合には、基板２０１に凹みができないために、機能層２０３の落ち込みが小さく、裏面電極層２０５の落ち込み量も小さい。その結果、透明導電膜２０２と裏面電極層２０５との間に適切な距離が保たれ、局所的な電界が発生せず、ショートが起きず、ダークスポットが生じない。
【００１４】
この知見に基づいて開発された請求項１に記載の発明は、基材上に少なくとも第１電極層と、有機発光層と、第２電極層が積層され、第１電極層が第１電極層分離溝によって複数に分離された有機ＥＬ装置において、前記第１電極層分離溝の底部に基材の素材と第１電極層の素材が混じった絶縁層が存在することを特徴とする有機ＥＬ装置である。
【００１５】
本発明の有機ＥＬ装置では、前記第１電極層分離溝の底部に基材の素材と第１電極層の素材が混じった絶縁層が存在するため、有機発光層が第１電極層分離溝に落ち込みにくく、第１電極層と第２電極層との距離を維持できる。それ故に、一部の有機発光層に局所的に高い電界が生じることを防ぐことができる。また、絶縁層が存在するため、絶縁性が高い。それ故にショートを防止でき、ダークスポットの発生を抑制できる。また、ダークスポットの発生を抑制できるので歩溜まりもよい。
【００１６】
請求項２に記載の発明は、有機発光層は発光層分離溝によって複数の小発光領域に分割され、第２電極層は第２電極分離溝によって複数に分離されており、前記基材上で前記小発光領域が直列に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ装置である。
【００１７】
かかる構成によれば、小発光領域が直列に接続されているため、各小発光領域にかかる電圧が小さくになり、有機ＥＬ装置全体にかける電圧を大きくすることができる。
【００１８】
請求項３に記載の発明は、第１電極層の第１電極層分離溝の近傍の平滑度が他の領域と同等であることを特徴とする請求項１又は２に記載の有機ＥＬ装置である。
【００１９】
かかる構成によれば、凹凸が少なく、一部の有機発光層に局所的な電界が生じにくい。
【００２０】
請求項４に記載の発明は、第１電極層分離溝はレーザースクライブによって形成されたものであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の有機ＥＬ装置である。
【００２１】
かかる構成によれば、良質の絶縁層が形成しやすい。
【００２２】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の有機ＥＬ装置を製造する方法であって、基材上に第１電極層を成膜する第１電極層成膜工程と、第１電極層にレーザーを照射して第１電極層分離溝を形成する第１スクライブ工程と、前記第１スクライブ工程の後に基材を洗浄する洗浄工程を有することを特徴とする有機ＥＬ装置の製造方法。
【００２３】
係る方法によれば、有機ＥＬ装置を効率良く製造できる。
【００２４】
また、洗浄工程は、次の工程の少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項５に記載の有機ＥＬ装置の製造方法であることが好ましい。（請求項６）
（１）ブラシによる洗浄
（２）リンス洗浄
（３）研磨剤を使用した研磨
（４）超音波洗浄
（５）高圧純水洗浄
（６）真空乾燥
（７）プラズマ洗浄
【００２５】
請求項７に記載の発明は、洗浄工程は、第１電極層の算術平均粗さが１ｎｍ以下となるように行うことを特徴とする請求項５又は６に記載の有機ＥＬ装置の製造方法である。
【００２６】
ここでいう算術平均粗さとは定量面で中心面から表面までの偏差の絶対値の平均値を示している。
【００２７】
かかる方法によれば、第１電極層のバリの残存を防止でき、第１電極層の第１電極層分離溝の近傍の平滑度が均一にできる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、前記第１電極層分離溝の底部に基材の素材と第１電極層の素材が混じった絶縁層が存在するため、有機発光層が第１電極層分離溝に落ち込みにくく、第１電極層と第２電極層との距離を維持できる。それ故に、一部の有機発光層に局所的に高い電界が生じることを防ぐことができる。また、絶縁層が存在するため、絶縁性が高い。それ故にショートを防止でき、ダークスポットの発生を抑制できる。また、ダークスポットの発生を抑制できるので歩溜まりもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の第１実施形態の有機ＥＬ装置の断面図である。
【図２】図１の有機ＥＬ装置の部分斜視図を示す。
【図３】図１の有機ＥＬ装置のＡ領域の拡大図である。
【図４】第１実施形態の有機ＥＬ装置の製造工程の説明図であり、（ａ）は第１電極層積層工程の開始時における図、（ｂ）は第一レーザースクライブ工程の開始時における図、（ｃ）は第一レーザースクライブ工程の終了時における図、（ｄ）は洗浄工程の終了時における図、（ｅ）は機能層積層工程の終了時における図、（ｆ）は第二レーザースクライブ工程の終了時における図、（ｇ）は第二電極層工程の終了時における図、（ｈ）は第三レーザースクライブ工程の終了時における図である。
【図５】図４の有機ＥＬ装置における拡大図であり、（ａ）は第一レーザースクライブ工程の開始時における破線部分の拡大図、（ｂ）は第一レーザースクライブ工程の終了時における破線部分の拡大図、（ｃ）は洗浄工程の終了時における破線部分の拡大図である。
【図６】実施例における有機ＥＬ装置の低倍で観察して得られたＴＥＭ像である。
【図７】図６の有機ＥＬ装置のＢ領域を拡大したＴＥＭ像である。
【図８】図７の有機ＥＬ装置のＴＥＭ像をスケッチした図である。
【図９】比較例１の有機ＥＬ装置を低倍で観察して得られたＴＥＭ像である。
【図１０】図９の有機ＥＬ装置のＣ領域の拡大ＴＥＭ像である。
【図１１】図１０の有機ＥＬ装置のＴＥＭ像をスケッチした図である。
【図１２】有機ＥＬ装置の代表的な層構成を示す断面図である。
【図１３】有機ＥＬ素子の代表的な層構成を示す断面図である。
【図１４】試作時にエッチング処理によって作製した有機ＥＬ素子を示す断面図である。
【図１５】試作時にスクライブ処理によって作製した有機ＥＬ素子を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
本発明は、有機ＥＬ装置と当該有機ＥＬ装置の製造方法に係るものである。図１は、本発明の第１実施形態に係る有機ＥＬ装置１を示している。
【００３１】
図１及び図２に示すように、有機ＥＬ装置１は、基板２（基材）の片面上に、第１電極層３と、機能層５と、第２電極層６がこの順番に積層された構造を有しており、これらが封止部８によって封止されている。なお、本実施形態では、有機ＥＬ装置１の内、第１電極層３と機能層５と第２電極層６の３層を総称して有機ＥＬ素子１１と称している。
【００３２】
また、図１及び図２のように、第１電極層３には、部分的に第１電極層３を除去した第１電極層分離溝１５が設けられている。機能層５には、部分的に機能層５を除去した機能層分離溝１６が設けられている。第２電極層６と機能層５の双方には、部分的に第２電極層６と機能層５の双方を除去した単位発光素子分離溝１７が設けられている。
そして、第１電極層分離溝１５の底部には絶縁層２５が形成されている。
【００３３】
また、有機ＥＬ装置１は、第１電極層分離溝１５と機能層分離溝１６と単位発光素子分離溝１７とによって各薄層が区画され、独立した単位ＥＬ素子２０ａ，２０ｂ・・・が形成されている。
即ち、図２の様に、第１電極層分離溝１５によって区画された複数の第１電極層３の内の一つと、この区画された第１電極層３に積層された機能層５の区画と、第２電極層６の区画とによって単位ＥＬ素子２０が構成されている。
【００３４】
そして、図２の様に、機能層分離溝１６の中に第２電極層６の一部が進入し、第２電極層６の一部が第１電極層３ｂと接しており、一つの単位ＥＬ素子２０ａは隣接する単位ＥＬ素子２０ｂと電気的に直列に接続されている。
即ち、第１電極層分離溝１５と機能層分離溝１６とが異なる位置にあるために一つの単位ＥＬ素子２０ａに属する機能層５ａと、第２電極層６が第１電極層３ａからはみ出し、隣接する単位ＥＬ素子２０ｂに跨がっている。そして、第２電極層６ａの機能層分離溝１６内に侵入した侵入部１３ａが、隣接する単位ＥＬ素子２０ｂの第１電極層３ｂに接している。
【００３５】
その結果、基板２上の単位ＥＬ素子２０ａは、第２電極層６ａの侵入部１３ａを介して隣接する単位ＥＬ素子２０ｂと直列に接続されている。
【００３６】
外部から供給される電流は、第１電極層３ａ側から機能層５ａを経て第２電極層６ａ側に向かって流れるが、第２電極層６ａの一部が機能層分離溝１６内の侵入部１３ａを介して隣の第１電極層３ｂと接しており、最初の単位ＥＬ素子２０ａを経て隣の単位ＥＬ素子２０ｂの第１電極層３ｂに電流が流れる。この様に、有機ＥＬ装置１では、各単位ＥＬ素子２０が全て直列に電気接続され、全ての単位ＥＬ素子２０が発光する。また、この時、第１電極層分離溝１５の底部に絶縁層が形成されているため、第１電極層３ｂから第１電極層３ａに電流が流れることはない。
【００３７】
そして、ここで、本発明の特徴たる絶縁体層２５について詳説する。
絶縁体層２５は、絶縁性を有する混合層である。即ち、絶縁体層２５には、基板２の素材と第１電極層３の素材が混合している。絶縁体層２５は、図３のように基板２の表面付近に進入しており、一部基板２内に入り込んでいる。また、絶縁体層２５の上面の位置は、第１電極層分離溝１５よりも外側の基板２の上面の位置に比べて、同一またはそれ以上となっている。即ち、第１電極層分離溝１５を形成した際に、削り取られた基板２の表面に形成された凹部２６に絶縁体層２５が埋まっており、第１電極層分離溝１５の底部の高さが底上げされている。それ故に、機能層５の落ち込みが小さく、第２電極層６の落ち込み量が小さい。また、絶縁体層２５付近の第１電極層３は、その他の領域の第１電極層３と緩やかに連続している。また、絶縁体層２５付近の第１電極層３の上面は、その他の領域の第１電極層３と同等の平滑度を有しており、凹凸が少ない。
そのため、第２電極層６と第１電極層３との距離が確保され、局所的な電界が発生せず、両者がショートを起こしにくい。それ故にダークスポットが生じにくい。
【００３８】
次に、有機ＥＬ装置１の構成部材の構成部材について説明する。
【００３９】
基板２は、材質については特に限定されるものではなく、例えば、フレキシブルなフィルム基板やプラスチック基板などから適宜選択され用いられる。特にガラス基板や透明なフィルム基板は透明性や加工性の良さの点から好適である。
【００４０】
第１電極層３の材質は、特に限定されるものではなく、例えば、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、インジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）、酸化錫（ＳｎＯ2）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）等の金属酸化物や、銀（Ａｇ）、クロム（Ｃｒ）等のような金属などが採用される。機能層５内の発光層から発生した光を効果的に取り出せる点では、透明性が高いＩＴＯあるいはＩＺＯを特に好ましく使用することができる。
【００４１】
機能層５は、第１電極層３と第２電極層６との間に設けられ、少なくとも一つの発光層を有している層である。機能層５は、主に有機化合物からなる複数の層から構成されている。この機能層５は、一般な有機ＥＬ装置に用いられている低分子系色素材料や、共役高分子系材料などの公知なもので形成することができる。また、この機能層はホール注入層、ホール輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層などの複数の層からなる積層多層構造であってもよい。
【００４２】
特にこのような積層多層構造を採用した場合、機能層内の電子注入層に、フッ化リチウム（ＬｉＦ）、フッ化セシウム（ＣｓＦ）、フッ化カルシウム（ＣａＦ2）等のようなアルカリ金属又はアルカリ土類金属の化合物等を採用し、機能層５内の電子注入層を第２電極層６と隣接するように積層することが好ましい。この電子注入層により、第２電極層６と電子注入層間の仕事関数の大小に関わらず、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、ＩＴＯ、珪素を含むＩＴＯ、等の様々な導電性材料を第２電極層６として用いることができる。
【００４３】
また、機能層５の発光層に異なる発光を示す複数のドーパントを添加してもよい。また、発光層以外の層、例えば電子輸送層やホール輸送層などにもドーパントを添加しても良い。
【００４４】
機能層５を構成する各層の成膜方法については、特に制限は無く、真空蒸着法やスパッタ法、ＣＶＤ法、ディッピング法、ロールコート法（印刷法）、スピンコート法、バーコード法、スプレー法、ダイコート法、フローコート法など適宜公知の方法によって成膜できる。このとき、各層を同じ成膜方法で成膜してもよく、また、異なる成膜方法で成膜してもよい。
【００４５】
第２電極層６に目を移すと、第２電極層６の材料としては、公知の物質を使用することができる。例えば銀やアルミニウムなどが挙げられる。また、これらの材料はスパッタ法又は真空蒸着法によって堆積されることが好ましい。
【００４６】
封止部材８の材質は特に制限するものではないが、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）等のポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン、セロファン、セルロースジアセテート、セルローストリアセテート、セルロースアセテートブチレート、セルロースアセテートプロピオネート（ＣＡＰ）、セルロースアセテートフタレート（ＴＡＣ）、セルロースナイトレート等のセルロースエステル類またはそれらの誘導体、ポリ塩化ビニリデン、ポリビニルアルコール、ポリエチレンビニルアルコール、シンジオタクティックポリスチレン、ポリカーボネート、ノルボルネン樹脂、ポリメチルペンテン、ポリエーテルケトン、ポリイミド、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリフェニレンスルフィド、ポリスルホン類、ポリエーテルイミド、ポリエーテルケトンイミド、ポリアミド、フッ素樹脂、ナイロン、ポリメチルメタクリレート、アクリルあるいはポリアリレート類、シクロオレフィン系樹脂、アルミニウムやステンレスなどの金属箔や樹脂フィルムにアルミニウム、銅、ニッケル、ステンレスなどの金属膜を積層させたフィルムなどを用いることができる。
【００４７】
次に、本実施形態に係る有機ＥＬ装置１の製造方法について説明する。
有機ＥＬ装置１は、図示しない真空蒸着装置と、図示しないレーザースクライブ装置を使用して製造される。
【００４８】
有機ＥＬ装置１の製造の最初の工程として、基板２の上に、第１電極層３を成膜する。（第１電極成膜工程）（図４（ａ）から図４（ｂ））
この時、用いる基板２の表面は基板全体の平滑度が均一であり、第１電極層３を成膜した後でも、図５（ａ）のように全体の平滑度は均一となっている。
なお、第１電極層３には、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）、酸化錫（ＳｎＯ2）酸化亜鉛（ＺｎＯ）等が用いられる。第１電極層３は、スパッタ法やＣＶＤ法によって基板２に形成される。
【００４９】
続いて、第一レーザースクライブ工程を行い、第１電極層３に対して第１電極層分離溝１５を形成する。（図４（ｂ）から図４（ｃ））
【００５０】
なお、レーザースクライブ装置は、Ｘ・Ｙテーブルと、レーザー発生装置及び光学係部材を有するものである。第一レーザースクライブ工程は、基板２をＸ・Ｙテーブル上に設置し、レーザー光線を照射しつつ、基板２を縦方向に一定の速度で直線移動させることによって行う。そしてＸ・Ｙテーブルを横方向に移動してレーザー光線の照射位置をずらし、レーザー光線を照射しつつ基板２を再度縦方向に直線移動させることによって行う。
【００５１】
第一レーザースクライブ工程を終えた直後は、図５（ｂ）の様に、第１電極層分離溝１５の開口端にバリ３０が生じている。また、第１電極層分離溝１５の底部には、絶縁性を有した絶縁層２５が形成されている。
そして第一レーザースクライブ工程を終えた基板は、飛散した皮膜や前記したバリ３０を除去するために、表面を洗浄する。（図４（ｃ）から図４（ｄ））（洗浄工程）
【００５２】
洗浄は第１電極層３の算術平均粗さが１ｎｍ以下になるまで、以下の（１）から（７）のいずれかの内、少なくとも１つ以上の方法で行う。ここでいう算術平均粗さとは定量面で中心面から表面までの偏差の絶対値の平均値を示している。
（１）ブラシによる洗浄
（２）リンス洗浄
（３）研磨剤を使用した研磨
（４）超音波洗浄
（５）高圧純水洗浄
（６）真空乾燥
（７）プラズマ洗浄
【００５３】
ここで、「ブラシによる洗浄」には、例えばナイロン等の洗浄ブラシを回転させながらこすり汚れを落とすことが含まれる。
「リンス洗浄」とは溶剤によって汚れ浮かし取る洗浄を示し、例えば超純水やアルコール等のリンス溶剤で洗浄することが含まれる。
「研磨剤を使用した研磨」には、例えばシリカ等の研磨剤を使用し、研磨を行うことが含まれる。
「超音波洗浄」には、例えば超音波を照射し、汚れ等を浮かし洗浄することが含まれる。
「高圧純水洗浄」には、例えば高圧の超純水をかけ、汚れ等を浮かし洗浄することが含まれる。
「真空乾燥」には、例えば真空乾燥機に基板を入れ、真空引きを行いながら真空乾燥機を昇温させ乾燥させることが含まれる。
「プラズマ洗浄」には、例えば酸素プラズマで洗浄することが含まれる。
【００５４】
この時、洗浄工程により、図５（ｃ）のようにレーザースクライブによって生じたバリ３０が取り除かれる。
【００５５】
次に、この基板に、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層等を順次堆積し、機能層５を形成する。（図４（ｄ）から図４（ｅ））
【００５６】
そして、真空蒸着装置から取り出した基板に対して第二レーザースクライブ工程を行い、機能層５に機能層分離溝１６を形成する。（図４（ｅ）から図４（ｆ））
【００５７】
続いて、真空蒸着装置に前記基板を挿入し、機能層５の上に、第２電極層６を形成する。（図４（ｆ）から図４（ｇ））
【００５８】
さらに続いて第三レーザースクライブ工程を行い、第２電極層６と機能層５の双方に単位発光素子分離溝１７を形成する。（図４（ｇ）から図４（ｈ））
【００５９】
そして、さらに給電電極の成形（図示せず）や、その外側における分離溝（図示せず）の成形、分離溝の外側部分の第２電極層６等の除去を行う。
その後、封止部材８による封止の作業を行い本実施形態の有機ＥＬ装置１が完成する。
【００６０】
上記のように形成された有機ＥＬ装置１は、第１電極層分離溝１５の底部に基板２の素材と第１電極層３の素材が混じった絶縁層２５が存在するため、機能層５が第１電極層分離溝１５に落ち込みにくく、第１電極層３と第２電極層６との距離を維持できる。それ故に、第１電極層分離溝１５近傍の機能層５の端部に局所的に高い電界が生じることを防ぐことができる。
【００６１】
以下に、実施例をもって本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【実施例】
【００６２】
本発明の具体的な実施例および実施例に対する比較例の有機ＥＬ装置の作製手順と、これらの評価結果を説明する。
【００６３】
〔実施例〕
有機ＥＬ装置を形成するための基板としては、第１電極層としてＩＴＯ（インジウム・錫酸化物、膜厚１５０ｎｍ）が積層されているガラス基板を用いた。この基板にレーザースクライブ処理を施し、０．５ｍｍ間隔のパターニング形成を行った。
この基板を界面活性剤によりブラシを用いて洗浄し、純水にて超音波洗浄した後、基板をオーブン中で乾燥した。この基板を真空蒸着装置に移動させ、真空中で以下のように材料を成膜した。
【００６４】
第１電極層上に、正孔注入層として４，４’−ビス［Ｎ−（２−ナフチル）−Ｎ−フェニル−アミノ］ビフェニル（以下、ＮＰＢと略す）と三酸化モリブデンの混合層を用い、真空蒸着法にて１０ｎｍの膜厚で成膜した。正孔注入層のＮＰＢと三酸化モリブデンは共蒸着法にて膜厚比率で９：１となるように成膜した。
【００６５】
次いで、正孔輸送層としてＮＰＢを、真空蒸着法により５０ｎｍ（蒸着速度０．０８ｎｍ／ｓｅｃ〜０．１２ｎｍ／ｓｅｃ）の膜厚で成膜した。
【００６６】
次いで、発光層兼電子輸送層としてトリス（８−キノリノラト）アルミニウム（以下、Ａｌｑ３と略す）を、真空蒸着法により、７０ｎｍ（蒸着速度０．２４ｎｍ／ｓｅｃ〜０．２８ｎｍ／ｓｅｃ）の膜厚で成膜した。
【００６７】
次いで、電子注入層としてＬｉＦを用い、真空蒸着法にて１ｎｍ（蒸着速度０．０３ｎｍ／ｓｅｃ〜０．０５ｎｍ／ｓｅｃ）の膜厚で成膜した。
最後に陰極としてＡｌを真空蒸着法にて１５０ｎｍ（蒸着速度０．３ｎｍ／ｓｅｃ〜０．５ｎｍ／ｓｅｃ）の膜厚で成膜し、単位形状３０ｍｍ×３０ｍｍ、発光面積１８ｍｍ×１８ｍｍの有機ＥＬ素子を作製した。
その後、この有機ＥＬ素子を真空雰囲気から窒素雰囲気で満たされたグローブボックスに移動させて封止を行なった。
【００６８】
〔比較例１〕
実施例の作製手順において、この基板にレーザースクライブ処理ではなく、ウェットエッチング処理を施し、パターニング形成を行った。
【００６９】
〔発光欠陥測定〕
実施例及び比較例１の有機ＥＬ装置について高温高湿発光試験を行い、レーザースクライブあるいはウェットエッチングでパターニング形成された第１電極分離溝の端部で発生する発光欠陥を評価した。試験条件は雰囲気８５℃／８５％ＲＨで印加電圧５Ｖであり、評価は室温で約１０倍の実体顕微鏡で観察し、溝の長さ当たりの発光欠陥の数を評価した。試験時間１０００時間経過後、実施例のレーザースクライブでは発光欠陥は６コ／ｍとなった。一方、比較例１では、ウェットエッチングでは発光欠陥は１９０コ／ｍとなった。比較例１に比べて実施例の発光欠陥量は減少した。
【００７０】
実施例及び比較例１の有機ＥＬ装置の断面を透過型電子顕微鏡で観察を行った。その測定結果を図６〜図１１に示す。
【００７１】
実施例では、図６に示すように、第１電極層分離溝の近傍のガラス基板とＩＴＯの境界付近に底部にガラス基板の素材とＩＴＯの素材が混じった黒い層が確認された。図７のＴＥＭ像に沿ってスケッチした図８に示すように、黒い層付近のガラス基板の高さは、その他のガラス基板の高さに比べて、低くなっており、レーザースクライブによって、ガラス基板が削られている。そして、黒い層が削られたところを埋めて、第１電極層分離溝の深さが浅くなり、結果的にガラス基板の高さは他の部分と揃っており、ＩＴＯの溝への潜り込みが小さい。また、溝近傍のＩＴＯの上面は、他の領域のＩＴＯの上面と緩やかに連続しており、平滑度が同等である。ＩＴＯとＡｌの接触距離が一定以上に保たれている。
また、絶縁層上に積層したＩＴＯは、図８に示すように第１電極層分離溝の内側（図８の左側）から第１電極層分離溝の外側（図８の右側）に向かって徐々に盛り上がって、厚みが増加し、絶縁層の端部近傍を境に絶縁層の端部近傍から端部に向けて急激に厚みが減少する。即ち、絶縁層上に積層したＩＴＯの頂点（最も盛り上がっている部位）は、絶縁層の端部近傍側に存在する。また、絶縁層上に積層したＩＴＯの上部は連続しており、その頂点付近は丸みを帯びている。絶縁層上に積層したＩＴＯの上部とガラス基板上に積層したＩＴＯの上部は連続している。絶縁層の端部近傍のＩＴＯの厚さは、ガラス基板上に積層したＩＴＯの厚さに比べて厚い。
【００７２】
比較例１では、図９、１０に示すように、ガラス基板がウェットエッチングにより一部浸食されている。溝付近のガラス基板の高さは、他のガラス基板の高さに比べて低い。また、溝近傍のＩＴＯの上面は凹凸が形成され、他の領域のＩＴＯの上面に比べて、平滑度が低い。また、図１１に示すように、溝近傍のＩＴＯの上面の凹凸に伴って、ＩＴＯとＡｌとの距離が不規則に変化している。また、ＩＴＯがオーバーハング状となっており、ＩＴＯとＡｌが接触し、ショートしている部分が確認された。
【符号の説明】
【００７３】
１ 有機ＥＬ装置
２ 基板（基材）
３ 第１電極層
５ 機能層（有機発光層）
６ 第２電極層
１５ 第１電極分離溝
１６ 機能層分離溝（発光層分離溝）
１７ 単位発光素子分離溝（第２電極分離溝）
２５ 絶縁層
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｅｎｃｅ）装置及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、白熱灯や蛍光灯に代わる照明装置として有機ＥＬ装置が注目され、多くの研究がなされている。また、テレビに代表されるディスプレイ部材においても液晶方式やプラズマ方式に変わる方式として有機ＥＬ方式が注目されている。
【０００３】
ここで、有機ＥＬ装置は、ガラス基板や透明樹脂フィルム等の基材に、有機ＥＬ素子を積層したものである。
また、有機ＥＬ素子は、一方又は双方が透光性を有する２つの電極を対向させ、この電極の間に有機化合物からなる発光層を積層したものである。有機ＥＬ装置は、電気的に励起された電子と正孔との再結合のエネルギーによって発光する。
有機ＥＬ装置は、自発光デバイスであるため、ディスプレイ材料として使用すると高コントラストの画像を得ることができる。また、発光層の材料を適宜選択することにより、種々の波長の光を発光することができる。また、白熱灯や蛍光灯に比べて厚さが極めて薄く、且つ面状に発光するので、設置場所の制約が少ない。
【０００４】
有機ＥＬ装置の代表的な層構成は、図１２の通りである。図１２に示される有機ＥＬ装置２００は、ボトムエミッション型と称される構成であり、基板２０１に、透明電極層２０２と、機能層２０３と、裏面電極層２０５が積層され、これらが封止部２０６によって封止されたものである。（例えば、特許文献１）
また、機能層２０３は、複数の有機化合物の薄膜が積層されたものである。機能層２０３の膜厚は通常、数百ｎｍと言う極めて薄い膜厚で形成される。
【０００５】
代表的な機能層２０３の層構成は、図１３の通りであり、基板２０１側から順に正孔注入層２１０、正孔輸送層２１１、発光層２１２、及び電子輸送層２１３が積層している。
【０００６】
即ち、発光層で発光された光が有機ＥＬ装置を構成する積層構造を透過して出光され、自発光デバイスとして機能する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−３６３０３４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装置は長期間点灯すると、ダークスポットと呼ばれる非発光点が発生する。発生したダークスポットは、成長し拡大化すると、有機ＥＬ装置の耐久性や品質に悪影響を及ぼす。一般的に、点灯直後のダークスポットは、肉眼では見えない程度の大きさであり、さらに点灯を続けることで、これを核として成長していくことが知られている。また、ダークスポットは、点灯を行わない保存状態でも発生し、経時的に成長することが知られている。
【０００９】
また、有機ＥＬ装置を製品として出荷するためには良好な視認性が求められる。そのため、出荷時に基準以上のダークスポットが発生していると、視覚性が悪くなるため、製品として欠陥品として扱われる。
即ち、このダークスポットの発生を可能な限り食い止めることは有機ＥＬ装置の早急に課せられた課題となっている。
【００１０】
そこで、本発明は、上記した問題点を解決するものであり、ダークスポットの発生を食い止め、歩留まりが高い有機ＥＬ装置を開発することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者らは、小発光領域が直列に接続された構造の有機ＥＬ装置を試作した。試作に用いたパターンニング形成方法は、エッチングによる方法と、レーザースクライブによる方法を採用し、条件設定を変えて多数の有機ＥＬ装置を作った。
ここで、エッチングによる方法は、基板２０１上に透明導電膜２０２を成膜し、この膜にエッチングして溝２３０（図１４）を形成する。レーザースクライブによる方法は、基板２０１上に透明導電膜２０２を成膜し、この膜にレーザーを照射して溝２４０（図１５）を形成する。
【００１２】
試作した有機ＥＬ装置に通電して点灯し、一定時間が経過した後のダークスポットの発生状況を調べたところ、エッチングによって溝２３０を形成したものは、レーザースクライブによって溝２４０を形成した場合に比べてダークスポットが多く見られた。
この原因として、次の様な仮説が考えられる。
即ち、エッチングによる場合は、図１４のように、基板２０１も一部浸食され、基板２０１に凹部２３１ができてしまう。即ち溝の底の部位に、基板２０１の他の部位に比べて凹んだ部分（凹部２３１）が生じてしまう。
また透明導電膜２０２が凹部２３１の上に被さってオーバーハング状となる。即ち、透明導電膜２０２が庇のように迫り出す。
その上に機能層２０３を成膜するが、機能層２０３の一部が本来の溝２３０だけでなく、浸食によって形成された凹部２３１にも侵入し、図１４のように機能層２０３が大きく凹む。さらにその上に裏面電極層２０５を成膜すると、裏面電極層２０５が機能層２０３の凹みに落ち込み、透明導電膜２０２の庇の突端２２０と、裏面電極層２０５の落ち込み部分２２１が近接し、一部の機能層２０３に局所的な電界がかかり、ショートする。その結果、長時間点灯を続けると、当該部分がダークスポットになってしまう。
【００１３】
一方、レーザースクライブによる場合は、ダークスポットが多く発生する試作品と、ダークスポットの少ない試作品があった。
そこでダークスポットの発生が少なかった有機ＥＬ装置の断面を拡大して観察したところ、図１５のように、溝の内部に基板２０１と透明導電膜２０２との混合物層２１５が形成され、溝２４０の底の高さが、基板２０１の他の高さと同一またはそれ以上となっていることが判った。
即ちレーザー光を照射することによって、ガラス製の基板２０１が溶解するが、周囲の透明導電膜２０２の溶解物と混合されて絶縁体を形成している。そのため、基板２０１の溶解部分が、絶縁体で埋められ、溝２４０の底の高さが、基板２０１の他の高さと同一またはそれ以上となるのであった。
そのため、溝２４０の内部に基板２０１と透明導電膜２０２との混合物が存在する場合には、基板２０１に凹みができないために、機能層２０３の落ち込みが小さく、裏面電極層２０５の落ち込み量も小さい。その結果、透明導電膜２０２と裏面電極層２０５との間に適切な距離が保たれ、局所的な電界が発生せず、ショートが起きず、ダークスポットが生じない。
【００１４】
この知見に基づいて開発された請求項１に記載の発明は、基材上に少なくとも第１電極層と、有機発光層と、第２電極層が積層され、第１電極層が第１電極層分離溝によって複数に分離された有機ＥＬ装置において、前記第１電極層分離溝の底部に基材の素材と第１電極層の素材が混じった絶縁層が存在することを特徴とする有機ＥＬ装置である。
【００１５】
本発明の有機ＥＬ装置では、前記第１電極層分離溝の底部に基材の素材と第１電極層の素材が混じった絶縁層が存在するため、有機発光層が第１電極層分離溝に落ち込みにくく、第１電極層と第２電極層との距離を維持できる。それ故に、一部の有機発光層に局所的に高い電界が生じることを防ぐことができる。また、絶縁層が存在するため、絶縁性が高い。それ故にショートを防止でき、ダークスポットの発生を抑制できる。また、ダークスポットの発生を抑制できるので歩溜まりもよい。
【００１６】
請求項２に記載の発明は、有機発光層は発光層分離溝によって複数の小発光領域に分割され、第２電極層は第２電極分離溝によって複数に分離されており、前記基材上で前記小発光領域が直列に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ装置である。
【００１７】
かかる構成によれば、小発光領域が直列に接続されているため、各小発光領域にかかる電圧が小さくになり、有機ＥＬ装置全体にかける電圧を大きくすることができる。
【００１８】
請求項３に記載の発明は、第１電極層の第１電極層分離溝の近傍の平滑度が他の領域と同等であることを特徴とする請求項１又は２に記載の有機ＥＬ装置である。
【００１９】
かかる構成によれば、凹凸が少なく、一部の有機発光層に局所的な電界が生じにくい。
【００２０】
請求項４に記載の発明は、第１電極層分離溝はレーザースクライブによって形成されたものであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の有機ＥＬ装置である。
【００２１】
かかる構成によれば、良質の絶縁層が形成しやすい。
【００２２】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の有機ＥＬ装置を製造する方法であって、基材上に第１電極層を成膜する第１電極層成膜工程と、第１電極層にレーザーを照射して第１電極層分離溝を形成する第１スクライブ工程と、前記第１スクライブ工程の後に基材を洗浄する洗浄工程を有することを特徴とする有機ＥＬ装置の製造方法。
【００２３】
係る方法によれば、有機ＥＬ装置を効率良く製造できる。
【００２４】
また、洗浄工程は、次の工程の少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項５に記載の有機ＥＬ装置の製造方法であることが好ましい。（請求項６）
（１）ブラシによる洗浄
（２）リンス洗浄
（３）研磨剤を使用した研磨
（４）超音波洗浄
（５）高圧純水洗浄
（６）真空乾燥
（７）プラズマ洗浄
【００２５】
請求項７に記載の発明は、洗浄工程は、第１電極層の算術平均粗さが１ｎｍ以下となるように行うことを特徴とする請求項５又は６に記載の有機ＥＬ装置の製造方法である。
【００２６】
ここでいう算術平均粗さとは定量面で中心面から表面までの偏差の絶対値の平均値を示している。
【００２７】
かかる方法によれば、第１電極層のバリの残存を防止でき、第１電極層の第１電極層分離溝の近傍の平滑度が均一にできる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、前記第１電極層分離溝の底部に基材の素材と第１電極層の素材が混じった絶縁層が存在するため、有機発光層が第１電極層分離溝に落ち込みにくく、第１電極層と第２電極層との距離を維持できる。それ故に、一部の有機発光層に局所的に高い電界が生じることを防ぐことができる。また、絶縁層が存在するため、絶縁性が高い。それ故にショートを防止でき、ダークスポットの発生を抑制できる。また、ダークスポットの発生を抑制できるので歩溜まりもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の第１実施形態の有機ＥＬ装置の断面図である。
【図２】図１の有機ＥＬ装置の部分斜視図を示す。
【図３】図１の有機ＥＬ装置のＡ領域の拡大図である。
【図４】第１実施形態の有機ＥＬ装置の製造工程の説明図であり、（ａ）は第１電極層積層工程の開始時における図、（ｂ）は第一レーザースクライブ工程の開始時における図、（ｃ）は第一レーザースクライブ工程の終了時における図、（ｄ）は洗浄工程の終了時における図、（ｅ）は機能層積層工程の終了時における図、（ｆ）は第二レーザースクライブ工程の終了時における図、（ｇ）は第二電極層工程の終了時における図、（ｈ）は第三レーザースクライブ工程の終了時における図である。
【図５】図４の有機ＥＬ装置における拡大図であり、（ａ）は第一レーザースクライブ工程の開始時における破線部分の拡大図、（ｂ）は第一レーザースクライブ工程の終了時における破線部分の拡大図、（ｃ）は洗浄工程の終了時における破線部分の拡大図である。
【図６】実施例における有機ＥＬ装置の低倍で観察して得られたＴＥＭ像である。
【図７】図６の有機ＥＬ装置のＢ領域を拡大したＴＥＭ像である。
【図８】図７の有機ＥＬ装置のＴＥＭ像をスケッチした図である。
【図９】比較例１の有機ＥＬ装置を低倍で観察して得られたＴＥＭ像である。
【図１０】図９の有機ＥＬ装置のＣ領域の拡大ＴＥＭ像である。
【図１１】図１０の有機ＥＬ装置のＴＥＭ像をスケッチした図である。
【図１２】有機ＥＬ装置の代表的な層構成を示す断面図である。
【図１３】有機ＥＬ素子の代表的な層構成を示す断面図である。
【図１４】試作時にエッチング処理によって作製した有機ＥＬ素子を示す断面図である。
【図１５】試作時にスクライブ処理によって作製した有機ＥＬ素子を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
本発明は、有機ＥＬ装置と当該有機ＥＬ装置の製造方法に係るものである。図１は、本発明の第１実施形態に係る有機ＥＬ装置１を示している。
【００３１】
図１及び図２に示すように、有機ＥＬ装置１は、基板２（基材）の片面上に、第１電極層３と、機能層５と、第２電極層６がこの順番に積層された構造を有しており、これらが封止部８によって封止されている。なお、本実施形態では、有機ＥＬ装置１の内、第１電極層３と機能層５と第２電極層６の３層を総称して有機ＥＬ素子１１と称している。
【００３２】
また、図１及び図２のように、第１電極層３には、部分的に第１電極層３を除去した第１電極層分離溝１５が設けられている。機能層５には、部分的に機能層５を除去した機能層分離溝１６が設けられている。第２電極層６と機能層５の双方には、部分的に第２電極層６と機能層５の双方を除去した単位発光素子分離溝１７が設けられている。
そして、第１電極層分離溝１５の底部には絶縁層２５が形成されている。
【００３３】
また、有機ＥＬ装置１は、第１電極層分離溝１５と機能層分離溝１６と単位発光素子分離溝１７とによって各薄層が区画され、独立した単位ＥＬ素子２０ａ，２０ｂ・・・が形成されている。
即ち、図２の様に、第１電極層分離溝１５によって区画された複数の第１電極層３の内の一つと、この区画された第１電極層３に積層された機能層５の区画と、第２電極層６の区画とによって単位ＥＬ素子２０が構成されている。
【００３４】
そして、図２の様に、機能層分離溝１６の中に第２電極層６の一部が進入し、第２電極層６の一部が第１電極層３ｂと接しており、一つの単位ＥＬ素子２０ａは隣接する単位ＥＬ素子２０ｂと電気的に直列に接続されている。
即ち、第１電極層分離溝１５と機能層分離溝１６とが異なる位置にあるために一つの単位ＥＬ素子２０ａに属する機能層５ａと、第２電極層６が第１電極層３ａからはみ出し、隣接する単位ＥＬ素子２０ｂに跨がっている。そして、第２電極層６ａの機能層分離溝１６内に侵入した侵入部１３ａが、隣接する単位ＥＬ素子２０ｂの第１電極層３ｂに接している。
【００３５】
その結果、基板２上の単位ＥＬ素子２０ａは、第２電極層６ａの侵入部１３ａを介して隣接する単位ＥＬ素子２０ｂと直列に接続されている。
【００３６】
外部から供給される電流は、第１電極層３ａ側から機能層５ａを経て第２電極層６ａ側に向かって流れるが、第２電極層６ａの一部が機能層分離溝１６内の侵入部１３ａを介して隣の第１電極層３ｂと接しており、最初の単位ＥＬ素子２０ａを経て隣の単位ＥＬ素子２０ｂの第１電極層３ｂに電流が流れる。この様に、有機ＥＬ装置１では、各単位ＥＬ素子２０が全て直列に電気接続され、全ての単位ＥＬ素子２０が発光する。また、この時、第１電極層分離溝１５の底部に絶縁層が形成されているため、第１電極層３ｂから第１電極層３ａに電流が流れることはない。
【００３７】
そして、ここで、本発明の特徴たる絶縁体層２５について詳説する。
絶縁体層２５は、絶縁性を有する混合層である。即ち、絶縁体層２５には、基板２の素材と第１電極層３の素材が混合している。絶縁体層２５は、図３のように基板２の表面付近に進入しており、一部基板２内に入り込んでいる。また、絶縁体層２５の上面の位置は、第１電極層分離溝１５よりも外側の基板２の上面の位置に比べて、同一またはそれ以上となっている。即ち、第１電極層分離溝１５を形成した際に、削り取られた基板２の表面に形成された凹部２６に絶縁体層２５が埋まっており、第１電極層分離溝１５の底部の高さが底上げされている。それ故に、機能層５の落ち込みが小さく、第２電極層６の落ち込み量が小さい。また、絶縁体層２５付近の第１電極層３は、その他の領域の第１電極層３と緩やかに連続している。また、絶縁体層２５付近の第１電極層３の上面は、その他の領域の第１電極層３と同等の平滑度を有しており、凹凸が少ない。
そのため、第２電極層６と第１電極層３との距離が確保され、局所的な電界が発生せず、両者がショートを起こしにくい。それ故にダークスポットが生じにくい。
【００３８】
次に、有機ＥＬ装置１の構成部材の構成部材について説明する。
【００３９】
基板２は、材質については特に限定されるものではなく、例えば、フレキシブルなフィルム基板やプラスチック基板などから適宜選択され用いられる。特にガラス基板や透明なフィルム基板は透明性や加工性の良さの点から好適である。
【００４０】
第１電極層３の材質は、特に限定されるものではなく、例えば、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、インジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）、酸化錫（ＳｎＯ2）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）等の金属酸化物や、銀（Ａｇ）、クロム（Ｃｒ）等のような金属などが採用される。機能層５内の発光層から発生した光を効果的に取り出せる点では、透明性が高いＩＴＯあるいはＩＺＯを特に好ましく使用することができる。
【００４１】
機能層５は、第１電極層３と第２電極層６との間に設けられ、少なくとも一つの発光層を有している層である。機能層５は、主に有機化合物からなる複数の層から構成されている。この機能層５は、一般な有機ＥＬ装置に用いられている低分子系色素材料や、共役高分子系材料などの公知なもので形成することができる。また、この機能層はホール注入層、ホール輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層などの複数の層からなる積層多層構造であってもよい。
【００４２】
特にこのような積層多層構造を採用した場合、機能層内の電子注入層に、フッ化リチウム（ＬｉＦ）、フッ化セシウム（ＣｓＦ）、フッ化カルシウム（ＣａＦ2）等のようなアルカリ金属又はアルカリ土類金属の化合物等を採用し、機能層５内の電子注入層を第２電極層６と隣接するように積層することが好ましい。この電子注入層により、第２電極層６と電子注入層間の仕事関数の大小に関わらず、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、ＩＴＯ、珪素を含むＩＴＯ、等の様々な導電性材料を第２電極層６として用いることができる。
【００４３】
また、機能層５の発光層に異なる発光を示す複数のドーパントを添加してもよい。また、発光層以外の層、例えば電子輸送層やホール輸送層などにもドーパントを添加しても良い。
【００４４】
機能層５を構成する各層の成膜方法については、特に制限は無く、真空蒸着法やスパッタ法、ＣＶＤ法、ディッピング法、ロールコート法（印刷法）、スピンコート法、バーコード法、スプレー法、ダイコート法、フローコート法など適宜公知の方法によって成膜できる。このとき、各層を同じ成膜方法で成膜してもよく、また、異なる成膜方法で成膜してもよい。
【００４５】
第２電極層６に目を移すと、第２電極層６の材料としては、公知の物質を使用することができる。例えば銀やアルミニウムなどが挙げられる。また、これらの材料はスパッタ法又は真空蒸着法によって堆積されることが好ましい。
【００４６】
封止部材８の材質は特に制限するものではないが、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）等のポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン、セロファン、セルロースジアセテート、セルローストリアセテート、セルロースアセテートブチレート、セルロースアセテートプロピオネート（ＣＡＰ）、セルロースアセテートフタレート（ＴＡＣ）、セルロースナイトレート等のセルロースエステル類またはそれらの誘導体、ポリ塩化ビニリデン、ポリビニルアルコール、ポリエチレンビニルアルコール、シンジオタクティックポリスチレン、ポリカーボネート、ノルボルネン樹脂、ポリメチルペンテン、ポリエーテルケトン、ポリイミド、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリフェニレンスルフィド、ポリスルホン類、ポリエーテルイミド、ポリエーテルケトンイミド、ポリアミド、フッ素樹脂、ナイロン、ポリメチルメタクリレート、アクリルあるいはポリアリレート類、シクロオレフィン系樹脂、アルミニウムやステンレスなどの金属箔や樹脂フィルムにアルミニウム、銅、ニッケル、ステンレスなどの金属膜を積層させたフィルムなどを用いることができる。
【００４７】
次に、本実施形態に係る有機ＥＬ装置１の製造方法について説明する。
有機ＥＬ装置１は、図示しない真空蒸着装置と、図示しないレーザースクライブ装置を使用して製造される。
【００４８】
有機ＥＬ装置１の製造の最初の工程として、基板２の上に、第１電極層３を成膜する。（第１電極成膜工程）（図４（ａ）から図４（ｂ））
この時、用いる基板２の表面は基板全体の平滑度が均一であり、第１電極層３を成膜した後でも、図５（ａ）のように全体の平滑度は均一となっている。
なお、第１電極層３には、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）、酸化錫（ＳｎＯ2）酸化亜鉛（ＺｎＯ）等が用いられる。第１電極層３は、スパッタ法やＣＶＤ法によって基板２に形成される。
【００４９】
続いて、第一レーザースクライブ工程を行い、第１電極層３に対して第１電極層分離溝１５を形成する。（図４（ｂ）から図４（ｃ））
【００５０】
なお、レーザースクライブ装置は、Ｘ・Ｙテーブルと、レーザー発生装置及び光学係部材を有するものである。第一レーザースクライブ工程は、基板２をＸ・Ｙテーブル上に設置し、レーザー光線を照射しつつ、基板２を縦方向に一定の速度で直線移動させることによって行う。そしてＸ・Ｙテーブルを横方向に移動してレーザー光線の照射位置をずらし、レーザー光線を照射しつつ基板２を再度縦方向に直線移動させることによって行う。
【００５１】
第一レーザースクライブ工程を終えた直後は、図５（ｂ）の様に、第１電極層分離溝１５の開口端にバリ３０が生じている。また、第１電極層分離溝１５の底部には、絶縁性を有した絶縁層２５が形成されている。
そして第一レーザースクライブ工程を終えた基板は、飛散した皮膜や前記したバリ３０を除去するために、表面を洗浄する。（図４（ｃ）から図４（ｄ））（洗浄工程）
【００５２】
洗浄は第１電極層３の算術平均粗さが１ｎｍ以下になるまで、以下の（１）から（７）のいずれかの内、少なくとも１つ以上の方法で行う。ここでいう算術平均粗さとは定量面で中心面から表面までの偏差の絶対値の平均値を示している。
（１）ブラシによる洗浄
（２）リンス洗浄
（３）研磨剤を使用した研磨
（４）超音波洗浄
（５）高圧純水洗浄
（６）真空乾燥
（７）プラズマ洗浄
【００５３】
ここで、「ブラシによる洗浄」には、例えばナイロン等の洗浄ブラシを回転させながらこすり汚れを落とすことが含まれる。
「リンス洗浄」とは溶剤によって汚れ浮かし取る洗浄を示し、例えば超純水やアルコール等のリンス溶剤で洗浄することが含まれる。
「研磨剤を使用した研磨」には、例えばシリカ等の研磨剤を使用し、研磨を行うことが含まれる。
「超音波洗浄」には、例えば超音波を照射し、汚れ等を浮かし洗浄することが含まれる。
「高圧純水洗浄」には、例えば高圧の超純水をかけ、汚れ等を浮かし洗浄することが含まれる。
「真空乾燥」には、例えば真空乾燥機に基板を入れ、真空引きを行いながら真空乾燥機を昇温させ乾燥させることが含まれる。
「プラズマ洗浄」には、例えば酸素プラズマで洗浄することが含まれる。
【００５４】
この時、洗浄工程により、図５（ｃ）のようにレーザースクライブによって生じたバリ３０が取り除かれる。
【００５５】
次に、この基板に、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層等を順次堆積し、機能層５を形成する。（図４（ｄ）から図４（ｅ））
【００５６】
そして、真空蒸着装置から取り出した基板に対して第二レーザースクライブ工程を行い、機能層５に機能層分離溝１６を形成する。（図４（ｅ）から図４（ｆ））
【００５７】
続いて、真空蒸着装置に前記基板を挿入し、機能層５の上に、第２電極層６を形成する。（図４（ｆ）から図４（ｇ））
【００５８】
さらに続いて第三レーザースクライブ工程を行い、第２電極層６と機能層５の双方に単位発光素子分離溝１７を形成する。（図４（ｇ）から図４（ｈ））
【００５９】
そして、さらに給電電極の成形（図示せず）や、その外側における分離溝（図示せず）の成形、分離溝の外側部分の第２電極層６等の除去を行う。
その後、封止部材８による封止の作業を行い本実施形態の有機ＥＬ装置１が完成する。
【００６０】
上記のように形成された有機ＥＬ装置１は、第１電極層分離溝１５の底部に基板２の素材と第１電極層３の素材が混じった絶縁層２５が存在するため、機能層５が第１電極層分離溝１５に落ち込みにくく、第１電極層３と第２電極層６との距離を維持できる。それ故に、第１電極層分離溝１５近傍の機能層５の端部に局所的に高い電界が生じることを防ぐことができる。
【００６１】
以下に、実施例をもって本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【実施例】
【００６２】
本発明の具体的な実施例および実施例に対する比較例の有機ＥＬ装置の作製手順と、これらの評価結果を説明する。
【００６３】
〔実施例〕
有機ＥＬ装置を形成するための基板としては、第１電極層としてＩＴＯ（インジウム・錫酸化物、膜厚１５０ｎｍ）が積層されているガラス基板を用いた。この基板にレーザースクライブ処理を施し、０．５ｍｍ間隔のパターニング形成を行った。
この基板を界面活性剤によりブラシを用いて洗浄し、純水にて超音波洗浄した後、基板をオーブン中で乾燥した。この基板を真空蒸着装置に移動させ、真空中で以下のように材料を成膜した。
【００６４】
第１電極層上に、正孔注入層として４，４’−ビス［Ｎ−（２−ナフチル）−Ｎ−フェニル−アミノ］ビフェニル（以下、ＮＰＢと略す）と三酸化モリブデンの混合層を用い、真空蒸着法にて１０ｎｍの膜厚で成膜した。正孔注入層のＮＰＢと三酸化モリブデンは共蒸着法にて膜厚比率で９：１となるように成膜した。
【００６５】
次いで、正孔輸送層としてＮＰＢを、真空蒸着法により５０ｎｍ（蒸着速度０．０８ｎｍ／ｓｅｃ〜０．１２ｎｍ／ｓｅｃ）の膜厚で成膜した。
【００６６】
次いで、発光層兼電子輸送層としてトリス（８−キノリノラト）アルミニウム（以下、Ａｌｑ３と略す）を、真空蒸着法により、７０ｎｍ（蒸着速度０．２４ｎｍ／ｓｅｃ〜０．２８ｎｍ／ｓｅｃ）の膜厚で成膜した。
【００６７】
次いで、電子注入層としてＬｉＦを用い、真空蒸着法にて１ｎｍ（蒸着速度０．０３ｎｍ／ｓｅｃ〜０．０５ｎｍ／ｓｅｃ）の膜厚で成膜した。
最後に陰極としてＡｌを真空蒸着法にて１５０ｎｍ（蒸着速度０．３ｎｍ／ｓｅｃ〜０．５ｎｍ／ｓｅｃ）の膜厚で成膜し、単位形状３０ｍｍ×３０ｍｍ、発光面積１８ｍｍ×１８ｍｍの有機ＥＬ素子を作製した。
その後、この有機ＥＬ素子を真空雰囲気から窒素雰囲気で満たされたグローブボックスに移動させて封止を行なった。
【００６８】
〔比較例１〕
実施例の作製手順において、この基板にレーザースクライブ処理ではなく、ウェットエッチング処理を施し、パターニング形成を行った。
【００６９】
〔発光欠陥測定〕
実施例及び比較例１の有機ＥＬ装置について高温高湿発光試験を行い、レーザースクライブあるいはウェットエッチングでパターニング形成された第１電極分離溝の端部で発生する発光欠陥を評価した。試験条件は雰囲気８５℃／８５％ＲＨで印加電圧５Ｖであり、評価は室温で約１０倍の実体顕微鏡で観察し、溝の長さ当たりの発光欠陥の数を評価した。試験時間１０００時間経過後、実施例のレーザースクライブでは発光欠陥は６コ／ｍとなった。一方、比較例１では、ウェットエッチングでは発光欠陥は１９０コ／ｍとなった。比較例１に比べて実施例の発光欠陥量は減少した。
【００７０】
実施例及び比較例１の有機ＥＬ装置の断面を透過型電子顕微鏡で観察を行った。その測定結果を図６〜図１１に示す。
【００７１】
実施例では、図６に示すように、第１電極層分離溝の近傍のガラス基板とＩＴＯの境界付近に底部にガラス基板の素材とＩＴＯの素材が混じった黒い層が確認された。図７のＴＥＭ像に沿ってスケッチした図８に示すように、黒い層付近のガラス基板の高さは、その他のガラス基板の高さに比べて、低くなっており、レーザースクライブによって、ガラス基板が削られている。そして、黒い層が削られたところを埋めて、第１電極層分離溝の深さが浅くなり、結果的にガラス基板の高さは他の部分と揃っており、ＩＴＯの溝への潜り込みが小さい。また、溝近傍のＩＴＯの上面は、他の領域のＩＴＯの上面と緩やかに連続しており、平滑度が同等である。ＩＴＯとＡｌの接触距離が一定以上に保たれている。
また、絶縁層上に積層したＩＴＯは、図８に示すように第１電極層分離溝の内側（図８の左側）から第１電極層分離溝の外側（図８の右側）に向かって徐々に盛り上がって、厚みが増加し、絶縁層の端部近傍を境に絶縁層の端部近傍から端部に向けて急激に厚みが減少する。即ち、絶縁層上に積層したＩＴＯの頂点（最も盛り上がっている部位）は、絶縁層の端部近傍側に存在する。また、絶縁層上に積層したＩＴＯの上部は連続しており、その頂点付近は丸みを帯びている。絶縁層上に積層したＩＴＯの上部とガラス基板上に積層したＩＴＯの上部は連続している。絶縁層の端部近傍のＩＴＯの厚さは、ガラス基板上に積層したＩＴＯの厚さに比べて厚い。
【００７２】
比較例１では、図９、１０に示すように、ガラス基板がウェットエッチングにより一部浸食されている。溝付近のガラス基板の高さは、他のガラス基板の高さに比べて低い。また、溝近傍のＩＴＯの上面は凹凸が形成され、他の領域のＩＴＯの上面に比べて、平滑度が低い。また、図１１に示すように、溝近傍のＩＴＯの上面の凹凸に伴って、ＩＴＯとＡｌとの距離が不規則に変化している。また、ＩＴＯがオーバーハング状となっており、ＩＴＯとＡｌが接触し、ショートしている部分が確認された。
【符号の説明】
【００７３】
１ 有機ＥＬ装置
２ 基板（基材）
３ 第１電極層
５ 機能層（有機発光層）
６ 第２電極層
１５ 第１電極分離溝
１６ 機能層分離溝（発光層分離溝）
１７ 単位発光素子分離溝（第２電極分離溝）
２５ 絶縁層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材上に少なくとも第１電極層と、有機発光層と、第２電極層が積層され、第１電極層が第１電極層分離溝によって複数に分離された有機ＥＬ装置において、
前記第１電極層分離溝の底部に基材の素材と第１電極層の素材が混じった絶縁層が存在することを特徴とする有機ＥＬ装置。
【請求項２】
有機発光層は発光層分離溝によって複数の小発光領域に分割され、第２電極層は第２電極分離溝によって複数に分離されており、前記基材上で前記小発光領域が直列に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ装置。
【請求項３】
第１電極層の第１電極層分離溝の近傍の平滑度が他の領域と同等であることを特徴とする請求項１又は２に記載の有機ＥＬ装置。
【請求項４】
第１電極層分離溝はレーザースクライブによって形成されたものであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の有機ＥＬ装置。
【請求項５】
請求項４に記載の有機ＥＬ装置を製造する方法であって、
基材上に第１電極層を成膜する第１電極層成膜工程と、第１電極層にレーザーを照射して第１電極層分離溝を形成する第１スクライブ工程と、前記第１スクライブ工程の後に基材を洗浄する洗浄工程を有することを特徴とする有機ＥＬ装置の製造方法。
【請求項６】
洗浄工程は、次の工程の少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項５に記載の有機ＥＬ装置の製造方法。
（１）ブラシによる洗浄
（２）リンス洗浄
（３）研磨剤を使用した研磨
（４）超音波洗浄
（５）高圧純水洗浄
（６）真空乾燥
（７）プラズマ洗浄
【請求項７】
洗浄工程は、第１電極層の算術平均粗さが１ｎｍ以下となるように行うことを特徴とする請求項５又は６に記載の有機ＥＬ装置の製造方法。
【請求項１】
基材上に少なくとも第１電極層と、有機発光層と、第２電極層が積層され、第１電極層が第１電極層分離溝によって複数に分離された有機ＥＬ装置において、
前記第１電極層分離溝の底部に基材の素材と第１電極層の素材が混じった絶縁層が存在することを特徴とする有機ＥＬ装置。
【請求項２】
有機発光層は発光層分離溝によって複数の小発光領域に分割され、第２電極層は第２電極分離溝によって複数に分離されており、前記基材上で前記小発光領域が直列に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ装置。
【請求項３】
第１電極層の第１電極層分離溝の近傍の平滑度が他の領域と同等であることを特徴とする請求項１又は２に記載の有機ＥＬ装置。
【請求項４】
第１電極層分離溝はレーザースクライブによって形成されたものであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の有機ＥＬ装置。
【請求項５】
請求項４に記載の有機ＥＬ装置を製造する方法であって、
基材上に第１電極層を成膜する第１電極層成膜工程と、第１電極層にレーザーを照射して第１電極層分離溝を形成する第１スクライブ工程と、前記第１スクライブ工程の後に基材を洗浄する洗浄工程を有することを特徴とする有機ＥＬ装置の製造方法。
【請求項６】
洗浄工程は、次の工程の少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項５に記載の有機ＥＬ装置の製造方法。
（１）ブラシによる洗浄
（２）リンス洗浄
（３）研磨剤を使用した研磨
（４）超音波洗浄
（５）高圧純水洗浄
（６）真空乾燥
（７）プラズマ洗浄
【請求項７】
洗浄工程は、第１電極層の算術平均粗さが１ｎｍ以下となるように行うことを特徴とする請求項５又は６に記載の有機ＥＬ装置の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図８】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図６】
【図７】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図８】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図６】
【図７】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−１６４５７４（Ｐ２０１２−１６４５７４Ａ）
【公開日】平成２４年８月３０日（２０１２．８．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２５２２０（Ｐ２０１１−２５２２０）
【出願日】平成２３年２月８日（２０１１．２．８）
【出願人】（００００００９４１）株式会社カネカ (3,932)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月３０日（２０１２．８．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月８日（２０１１．２．８）
【出願人】（００００００９４１）株式会社カネカ (3,932)
【Ｆターム（参考）】
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