JP5723046B2 - 有機elデバイスの製造方法、および、有機elデバイス - Google Patents
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Description
本発明は、有機ELデバイスの製造方法、および、有機ELデバイスに関する。
近年、ロール・トゥー・ロール(roll to roll)プロセスにより細幅帯状基材上に有機EL(エレクトロルミネッセンス)素子を形成する手法が知られている(例えば、特許文献1参照)。ロール・トゥー・ロールプロセスとは、基材としてフレキシブル基板を用い、前記基板をロールに巻いておき、前記ロールを回転させて前記基板を引き出して移動させつつ、前記基板上に電極および有機EL層の形成等の加工を行い、前記加工後の基板を再び他のロールに巻き取ることによって、有機ELデバイスを連続的に生産する、連続生産プロセスである。
しかし、ロール・トゥー・ロールプロセスにより形成された有機ELデバイスでは、フレキシブル基板を用いることで、各層端部への応力集中に起因するハガレが発生しやすく、有機ELデバイスの信頼性を損なう(有機EL素子が破壊されやすくなる)という問題点がある。
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、ロール・トゥー・ロールプロセスを用いた場合であっても、各層端部への応力集中を軽減することで、前記応力集中に起因するハガレを抑制して、有機ELデバイスの信頼性を高めることを目的とする。
本発明の有機ELデバイスの製造方法は、
送り出しロールから巻き取りロールに基板を供給する基板供給工程と、
前記基板上に第1電極層を形成する第1電極層形成工程と、
前記第1電極層上に有機EL層を形成する有機EL層形成工程と、
前記有機EL層上に第2電極層を形成する第2電極層形成工程とを含み、
前記第1電極層は、シャドーマスクを用いて形成され、前記形成される第1電極層の側面の少なくとも一部が、下側から上側に向かって内部方向に傾斜するテーパー面であって、前記第1電極層のテーパー面と前記基板の前記第1電極層側の面とが形成する角度が、1°以下であることを特徴とする。
送り出しロールから巻き取りロールに基板を供給する基板供給工程と、
前記基板上に第1電極層を形成する第1電極層形成工程と、
前記第1電極層上に有機EL層を形成する有機EL層形成工程と、
前記有機EL層上に第2電極層を形成する第2電極層形成工程とを含み、
前記第1電極層は、シャドーマスクを用いて形成され、前記形成される第1電極層の側面の少なくとも一部が、下側から上側に向かって内部方向に傾斜するテーパー面であって、前記第1電極層のテーパー面と前記基板の前記第1電極層側の面とが形成する角度が、1°以下であることを特徴とする。
また、本発明の有機ELデバイスは、フレキシブル基板上に、第1電極層、有機EL層および第2電極層がこの順序に積層され、
前記第1電極層は、その側面の少なくとも一部が、下側から上側に向かって内部方向に傾斜するテーパー面であって、前記第1電極層のテーパー面と前記基板の前記第1電極層側の面とが形成する角度が、1°以下であることを特徴とする。
前記第1電極層は、その側面の少なくとも一部が、下側から上側に向かって内部方向に傾斜するテーパー面であって、前記第1電極層のテーパー面と前記基板の前記第1電極層側の面とが形成する角度が、1°以下であることを特徴とする。
本発明によれば、ロール・トゥー・ロールプロセスを用いた場合であっても、各層端部の応力集中を軽減することで、前記ハガレを抑制して、有機ELデバイスの信頼性を高めることができる。さらに、本発明の副次的効果として、フォトリソグラフィー等で生じていた残渣等による歩留りの低下を抑制することもできる。
本発明の有機ELデバイスの製造方法における、前記第1電極層形成工程において用いるシャドーマスクは、開口部内側面の断面形状が、テーパー形状または多段階形状を有するシャドーマスクであることが好ましい。
本発明の有機ELデバイスの製造方法における、前記第1電極層形成工程において用いるシャドーマスクは、開口部の内側端部が一定の厚みを有し、前記厚みが5〜500μmの範囲内にあるシャドーマスクであることが好ましい。
本発明の有機ELデバイスの製造方法における前記有機EL層形成工程において、前記有機EL層が、有機EL層形成用シャドーマスクを用いて形成されることが好ましい。
本発明の有機ELデバイスの製造方法における前記第2電極層形成工程において、前記第2電極層が、第2電極層形成用シャドーマスクを用いて形成されることが好ましい。
本発明の有機ELデバイスの製造方法において、前記基板として、幅が10〜100mmの範囲内、かつ、長さが10〜2000mの範囲内であり、かつ、曲率半径が30mm以上で復元可能な長尺帯状基板を用いることが好ましい。
つぎに、本発明について詳細に説明する。ただし、本発明は、以下の記載により制限されない。
有機ELデバイスは、基板上に、第1電極層、有機EL層および第2電極層が、この順序で設けられた積層体を有するものである。前記第1電極層および前記第2電極層は、いずれか一方が陽極であり、他方が陰極である。本発明の有機ELデバイスの製造方法は、ロール・トゥー・ロール(roll to roll)プロセスによる有機ELデバイスの製造方法であって、送り出しロールから巻き取りロールに基板を供給する基板供給工程と、前記基板上に第1電極層を形成する第1電極層形成工程と、前記第1電極層上に有機EL層を形成する有機EL層形成工程と、前記有機EL層上に第2電極層を形成する第2電極層形成工程とを含む。そして、前記第1電極層は、シャドーマスクを用いて形成され、前記形成される第1電極層の側面の少なくとも一部は、下側から上側に向かって内部方向に傾斜するテーパー面であって、前記第1電極層のテーパー面と前記基板の前記第1電極層側の面とが形成する角度が1°以下である。
前記基板としては、アルミニウム(Al)、銅(Cu)、ステンレス(SUS)等の金属板および金属箔、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、ポリスチレン(PS)、ポリカーボネート(PC)、ポリイミド(PI)、メタクリル樹脂(PMMA)、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)、シクロオレフィン樹脂(COP)等の樹脂板および樹脂フィルム、フレキシブルガラス等を用いることができる。本発明においては、これらの基板に限定されず、ロール・トゥー・ロールプロセスに適用可能な他の材料を用いることもできる。前記基板としては、幅が10〜100mmの範囲内、かつ、長さが10〜2000mの範囲内で、かつ、曲率半径が30mm以上で復元可能な長尺帯状基板を用いることが好ましい。より好ましくは、幅が30〜60mmの範囲内、長さが200〜2000mの範囲内、復元可能な曲率半径が10mm以上の範囲内の長尺帯状基板である。
前記基板として導電性基板を用いる場合、有機EL素子の形成面は、絶縁性を確保する必要がある。そのため、導電性基板を用いる場合、導電性基板上に絶縁層を設ける必要がある。前記絶縁層としては、例えば、無機絶縁層、有機絶縁層、および、無機絶縁層と有機絶縁層との積層体等を用いることができる。前記有機EL素子は、前記絶縁層上に形成すればよい。
前記無機絶縁層は、金属および半金属の少なくとも1種を含むことが好ましい。前記金属または前記半金属の少なくとも1種は、酸化物、窒化物、炭化物、酸化窒化物、酸化炭化物、窒化炭化物および酸化窒化炭化物からなる群から選ばれる少なくとも1種であることが好ましい。金属としては、例えば、亜鉛、アルミニウム、チタン、銅、マグネシウムなどがあげられ、半金属としては、例えば、ケイ素、ビスマス、ゲルマニウムなどがあげられる。
前記有機絶縁層は、絶縁性の樹脂層を使用することができる。前記導電性基板は、製造プロセス上、150〜300℃に加熱される場合があるため、150℃以上のガラス転移温度を有する耐熱性樹脂を選択することが好ましい。具体的には、アクリル樹脂、ノルボルネン樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエーテルケトン樹脂、ポリフェニルスルホン樹脂およびこれらの樹脂の複合体等があげられる。これらの中で、前記樹脂としては、アクリル樹脂、ノルボルネン樹脂、エポキシ樹脂およびポリイミド樹脂からなる群から選ばれる少なくとも1種であることが好ましい。
前記第1電極層としては、インジウム錫酸化物(ITO)、酸化珪素を含むインジウム錫酸化物(ITSO)、インジウム亜鉛酸化物(IZO(登録商標))、金、白金、ニッケル、タングステン、銅およびアルミニウム等の金属、リチウムおよびセシウム等のアルカリ金属、マグネシウムおよびカルシウム等のアルカリ土類金属、イッテルビウム等の希土類金属、アルミニウム−リチウム合金およびマグネシウム−銀合金等の合金等を用いることができる。
本発明の有機ELデバイスの製造方法において、前記第1電極層は、シャドーマスクを用いて形成される。前記第1電極層は、例えば、スパッタ法、蒸着法、CVD法等で形成することができる。前記シャドーマスクは、ステンレス(SUS)、アルミニウム(Al)および銅(Cu)等の金属からなるものがあげられるが、これらに限定されるものではない。前記シャドーマスクの厚みは、10〜2000μmであることが好ましく、より好ましくは20〜500μmである。
前記第1電極層のテーパー面と前記基板の前記第1電極層側の面とが形成する角度は1°以下であり、好ましくは0.03°〜1°の範囲、さらに好ましくは0.1°〜1°の範囲である。前記角度は、後述の実施例のように、第1電極層の端部が、膜状ではなく海島状になる場合があるが、その場合は、第1電極層の厚みの20%〜80%の間の勾配から算出される角度を指す。前記角度が1°より大きいと、第1電極層端部にて有機EL層の厚みが局所的に薄くなり電界が大きくなるため、素子が破壊されやすいという問題が生じる。なお、第1電極層の形成にフォトリソグラフィー工程を用いると、前記角度を1°以下とすることが困難であることに加え、高コスト化、さらには、前記工程において生じる残渣による信頼性低下および歩留り低下の問題が生じるので、本発明においてはシャドーマスクを用いる。
前記第1電極層端部のテーパー面と前記基板の前記第1電極層側の面とが形成する角度は、シャドーマスクの開口部の内側端部の厚みによって調整することができる。前記厚みを薄くすると、前記角度を大きくすることができ、前記厚みを厚くすると、前記角度を小さくすることができる。また、第1電極層形成時の、基板とシャドーマスクとのギャップの大きさによって調整することもできる。前記ギャップを小さくすると、前記角度を大きくすることができ、前記ギャップを大きくすると、前記角度を小さくすることができる。シャドーマスクの開口部の内側端部の厚みは、シャドーマスク自体の厚みを変えてもよいし、シャドーマスクの開口部の内側端部の製膜源側の片面をハーフエッチングして、開口部の内側端部の厚みのみを薄くしてもよい。シャドーマスク開口部内側面の断面形状の例を図2〜4に示す。
図2のシャドーマスクでは、開口部の内側端部の厚みとその他の部分の厚みが等しいため、開口部の内側端部の厚みを薄くしたい場合に、シャドーマスク自体の強度が問題になる場合がある。開口部の内側端部の厚みを薄くしたい場合は、図3や図4の断面形状のシャドーマスクのように、開口部内側面Sの断面形状が多段階形状やテーパー形状であることが好ましい。この場合、開口部近傍の厚みは図2のシャドーマスクと等しいが、開口部近傍以外の厚みを厚くすることができる。このように、図3や図4の断面形状のシャドーマスクを用いると、シャドーマスク自体の強度を得ることができるため、好ましい。前記シャドーマスクの開口部の内側端部の厚みdは、5〜500μmの範囲内にあることが好ましく、より好ましくは50〜300μmの範囲内である。前記厚みdが前記範囲にあると、開口部近傍の強度を保つ点で好ましい。また、前記多段階形状またはテーパー形状の形成部の幅Lは、d/5〜5dの範囲内にあることが好ましく、より好ましくはd/3〜3dの範囲内である。前記幅Lが前記範囲にあると、開口部近傍の強度を保ちつつ、パターン精度を上げることができ、好ましい。
第1電極層形成時の、基板とシャドーマスクとの間にギャップを設ける方法としては、シャドーマスクの開口部近傍において前記基板側の面をハーフエッチングする方法、シャドーマスクと前記基板との間にスペーサーを挟む方法、シャドーマスクまたは前記基板にナーリング加工を施す方法、および、前記基板にフォトリソグラフィー法にてパターンを形成する方法等がある。
図5は、前記第1電極層形成工程における、前記基板および前記シャドーマスクの配置の説明図である。図6は、前記第1電極層形成工程における、シャドーマスクの開口部付近を、製膜源側から見た斜視図である。図5および図6に示すように、基板101の第1電極層を形成する側の面に対向して、製膜源150が配置されている。製膜源150は、第1電極層の形成材料を含む、蒸着源、スパッタターゲット等である。基板101と製膜源150との間には、シャドーマスク210が配置されている。製膜源150から第1電極層の形成材料が放出され、シャドーマスク210の開口部分の形状に合わせて、基板101上に第1電極層が形成される。同図において、基板101とシャドーマスク210とは、密着して配置されているが、本発明はこれに限られず、基板とシャドーマスクとの間に空隙(ギャップ)が設けられていてもよい。
前記有機EL層は、正孔輸送層と発光層と電子輸送層とを少なくとも有し、必要に応じて、正孔注入層、電子注入層等を有していてもよい。前記第1電極層が陽極であり、前記第2電極層が陰極である場合、有機EL層は、第1電極層から第2電極層に向かって、例えば、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層および電子注入層が、この順に積層されている。一方、前記第1電極層が陰極であり、前記第2電極層が陽極である場合、有機EL層は、第2電極層から第1電極層に向かって、例えば、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層および電子注入層が、この順に積層されている。
正孔輸送層の形成材料は、正孔輸送機能を有する材料であれば特に限定されない。前記正孔輸送層の形成材料としては、例えば、4,4’−ビス[N−(1−ナフチル)−N−フェニルアミノ]ビフェニル(NPB)および4,4’−ビス[N−(3−メチルフェニル)−N−フェニルアミノ]ビフェニル(TPD)等の芳香族アミン化合物、1,3−ビス(N−カルバゾリル)ベンゼン等のカルバゾール誘導体、高分子化合物等があげられる。正孔輸送層の形成材料は、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。また、正孔輸送層は、2層以上の多層構造であってもよい。
正孔注入層の形成材料は、特に限定されず、例えば、HAT−CN(1,4,5,8,9,12−ヘキサアザトリフェニレンヘキサカルボニトリル)、バナジウム酸化物、ニオブ酸化物およびタンタル酸化物等の金属酸化物、フタロシアニン等のフタロシアニン化合物、3,4−エチレンジオキシチオフェンとポリスチレンスルホン酸の混合物(PEDOT/PSS)等の高分子化合物、前記正孔輸送層の形成材料等があげられる。正孔注入層の形成材料は、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
発光層の形成材料は、発光性を有する材料であれば特に限定されない。発光層の形成材料としては、例えば、低分子蛍光発光材料や低分子燐光発光材料などの低分子発光材料を用いることができる。また、発光層の形成材料は、発光機能と電子輸送機能または正孔輸送機能とを併有するものでもよい。
前記低分子発光材料としては、例えば、4,4’−ビス(2,2’−ジフェニルビニル)−ビフェニル(DPVBi)等の芳香族ジメチリデン化合物、5−メチル−2−[2−[4−(5−メチル−2−ベンゾオキサゾリル)フェニル]ビニル]ベンゾオキサゾール等のオキサジアゾール化合物、3−(4−ビフェニルイル)−4−フェニル−5−t−ブチルフェニル−1,2,4−トリアゾール等のトリアゾール誘導体、1,4−ビス(2−メチルスチリル)ベンゼン等のスチリルベンゼン化合物、アゾメチン亜鉛錯体およびトリス(8−キノリノラト)アルミニウム(Alq3)等の有機金属錯体ベンゾキノン誘導体、ナフトキノン誘導体、アントラキノン誘導体、フルオレノン誘導体等があげられる。
また、発光層の形成材料として、ホスト材料中に発光性のドーパント材料をドープしたものを用いてもよい。
前記ホスト材料としては、例えば、上述の低分子発光材料を用いることができ、これら以外に、1,3−ビス(N−カルバゾリル)ベンゼン(mCP)、2,6−ビス(N−カルバゾリル)ピリジン、9,9−ジ(4−ジカルバゾール−ベンジル)フルオレン(CPF)、4,4’−ビス(カルバゾール−9−イル)−9,9−ジメチル−フルオレン(DMFL−CBP)等のカルバゾール誘導体等を用いることができる。
前記ドーパント材料としては、例えば、トリス(2−フェニルピリジル)イリジウム(III)(Ir(ppy)3)およびトリス(1−フェニルイソキノリン)イリジウム(III)(Ir(piq)3)等の有機イリジウム錯体等の燐光発光性金属錯体、スチリル誘導体、ペリレン誘導体などを用いることができる。
さらに、発光層の形成材料には、上述の正孔輸送層の形成材料、後述の電子輸送層の形成材料および各種添加剤等が含まれていてもよい。
電子輸送層の形成材料は、電子輸送機能を有する材料であれば特に限定されない。電子輸送層の形成材料としては、例えば、ビス(2−メチル−8−キノリノラト)(4−フェニルフェノラト)アルミニウム(BAlq)等の金属錯体、2−(4−ビフェニリル)−5−(4−tert−ブチルフェニル)−1,3,4−オキサジアゾール(PBD)および1,3−ビス[5−(p−tert−ブチルフェニル)−1,3,4−オキサジアゾール−2−イル]ベンゼン(OXD−7)等の複素芳香族化合物、ポリ(2,5−ピリジン−ジイル)(PPy)等の高分子化合物等があげられる。電子輸送層の形成材料は、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。また、電子輸送層は、2層以上の多層構造であってもよい。
電子注入層の形成材料は、特に限定されず、例えば、フッ化リチウム(LiF)およびフッ化セシウム(CsF)等のアルカリ金属化合物、フッ化カルシウム(CaF2)のようなアルカリ土類金属化合物、前記電子輸送層の形成材料等があげられる。電子注入層の形成材料は、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。また、電子注入層は、2層以上の多層構造であってもよい。
前記有機EL層を構成する各層の形成方法は、特に限定されず、例えば、スパッタ法、蒸着法、インクジェット法、コート法等があげられる。前記有機EL層のパターニング方法として、シャドーマスク法やフォトリソグラフィー法あげられるが、有機EL層へのダメージ、レジスト残渣、工程数などの観点から、有機EL層形成工程において、有機EL層形成用シャドーマスクを用いて形成されることが好ましい。
前記第2電極層としては、インジウム錫酸化物(ITO)、酸化珪素を含むインジウム錫酸化物(ITSO)、金、白金、ニッケル、タングステン、銅およびアルミニウム等の金属、リチウムおよびセシウム等のアルカリ金属、マグネシウムおよびカルシウム等のアルカリ土類金属、イッテルビウム等の希土類金属、アルミニウム−リチウム合金およびマグネシウム−銀合金等の合金等を用いることができる。
前記第2電極層は、例えば、スパッタ法、蒸着法、CVD法等で形成することができる。前記第2電極層のパターニング方法として、シャドーマスク法やフォトリソグラフィー法あげられるが、有機EL層へのダメージ、レジスト残渣、工程数などの観点から、前記第2電極層形成工程において、第2電極層形成用シャドーマスクを用いて形成されることが好ましい。
図1は、本発明の有機ELデバイスの構成の一例の概略断面図である。図示のとおり、この有機ELデバイス100は、基板101上に第1電極層102、有機EL層103、第2電極層104がこの順序に積層されている。第1電極層102の側面の少なくとも一部は、下側から上側に向かって内部方向に傾斜するテーパー面102Tである。テーパー面102Tと基板101の第1電極層102側の面とが形成する角度θは、1°以下である。本発明の有機ELデバイスは、前記本発明の有機ELデバイスの製造方法によって製造することができるが、これに限られるものではない。
つぎに、本発明の実施例について比較例と併せて説明する。なお、本発明は、下記の実施例および比較例によってなんら限定ないし制限されない。また、各実施例および各比較例における各種特性および物性の測定および評価は、下記の方法により実施した。
(第1電極層のテーパー面と基板の前記第1電極層側の面とが形成する角度)
第1電極層の端部は、膜状ではなく海島状になる場合があるため、前記第1電極層のテーパー面と前記基板の前記第1電極層側の面とが形成する角度は、第1電極層厚みの20%〜80%の間の勾配から算出した。前記勾配は、有機ELデバイスの断面を、株式会社日本電子製の走査型電子顕微鏡(商品名:JSM−6610)にて観察し、計測した。
第1電極層の端部は、膜状ではなく海島状になる場合があるため、前記第1電極層のテーパー面と前記基板の前記第1電極層側の面とが形成する角度は、第1電極層厚みの20%〜80%の間の勾配から算出した。前記勾配は、有機ELデバイスの断面を、株式会社日本電子製の走査型電子顕微鏡(商品名:JSM−6610)にて観察し、計測した。
(リーク(素子破壊率))
20mm×100mm角の発光部(素子)を1箇所有する有機ELデバイスを100個作製し、有機ELデバイスの第1電極層と第2電極層との間に、−8Vから8Vまで0.1V/sec刻みでの電圧印加を100回繰返し行った。この操作により、リークが発生した有機ELデバイスの数をカウントし、素子の破壊率を下記評価基準によって評価を行った。
A:素子の破壊割合が0〜10%
B:素子の破壊割合が10%を超え、30%以下
C:素子の破壊割合が30%を超え、100%以下
20mm×100mm角の発光部(素子)を1箇所有する有機ELデバイスを100個作製し、有機ELデバイスの第1電極層と第2電極層との間に、−8Vから8Vまで0.1V/sec刻みでの電圧印加を100回繰返し行った。この操作により、リークが発生した有機ELデバイスの数をカウントし、素子の破壊率を下記評価基準によって評価を行った。
A:素子の破壊割合が0〜10%
B:素子の破壊割合が10%を超え、30%以下
C:素子の破壊割合が30%を超え、100%以下
(歩留り(ダークスポット数))
前記リーク試験を行った後の有機ELデバイスの第1電極層と第2電極層との間に5Vを印加し、発光面を光学顕微鏡(株式会社キーエンス製のデジタルマイクロスコープ(商品名:VHX−1000))で観察し、直径10μm以上のダークスポット数をカウントし、歩留りを下記評価基準によって評価を行った。
G :1cm2当たりのダークスポット数が0〜1個
NG:1cm2当たりのダークスポット数が2個以上
前記リーク試験を行った後の有機ELデバイスの第1電極層と第2電極層との間に5Vを印加し、発光面を光学顕微鏡(株式会社キーエンス製のデジタルマイクロスコープ(商品名:VHX−1000))で観察し、直径10μm以上のダークスポット数をカウントし、歩留りを下記評価基準によって評価を行った。
G :1cm2当たりのダークスポット数が0〜1個
NG:1cm2当たりのダークスポット数が2個以上
[実施例1]
有機EL素子を作製する基板として、全長1000m、幅30mm、厚み50μmのSUS箔上に、平坦化層として有機EL用絶縁アクリル樹脂(JSR株式会社製 商品名「JEM−477」)を塗布、乾燥、キュアしたものを準備した。前記基板に、洗浄工程および加熱工程を行った後、10−4Pa以下の真空度の雰囲気中で、前記基板上に、開口部内側面の断面形状が、多段階形状であり、開口部の内側端部の厚みdが100μmのSUSからなる第1電極層形成用シャドーマスクを密着させた。この状態で、第1電極層としてAlを、1Å/sec(0.1nm/sec)の速度で真空蒸着法にて、厚みが100nmとなるように蒸着した。このとき、前記第1電極層のテーパー面と前記基板の前記第1電極層側の面とが形成する角度は0.03°であった。その後、有機EL層形成用シャドーマスクを基材に密着させ、有機EL層として、HAT−CN(厚み10nm)/NPB(厚み50nm)/Alq3(厚み50nm)/LiF(厚み0.5nm)を、1Å/sec(0.1nm/sec)の速度で真空蒸着した。次いで、第2電極層形成用シャドーマスクを基材に密着させ、第2電極層としてAl(厚み1nm)/Ag(厚み19nm)を蒸着し、基板上に有機EL素子を形成し、巻き取った。その後、不活性ガス雰囲気中で巻出し、素子ごとに切断し、各々、発光部を覆う状態で前記第1電極層(陽極)および前記第2電極層(陰極)からの端子接続が可能な状態となるように、厚み1.1mmの板状体の周縁部から高さ0.4mm、幅2mmの環状凸部が突設されたガラス製封止板を用い封止し、本実施例の有機ELデバイスを得た。封止板の接着には、封止板周縁部に二液常温硬化型エポキシ系接着剤(コニシ株式会社製 商品名「クイック5」)を塗布し、その封止板の凹み部に乾燥剤(ダイニック株式会社製 商品名「水分ゲッターシート」)を貼付した。
有機EL素子を作製する基板として、全長1000m、幅30mm、厚み50μmのSUS箔上に、平坦化層として有機EL用絶縁アクリル樹脂(JSR株式会社製 商品名「JEM−477」)を塗布、乾燥、キュアしたものを準備した。前記基板に、洗浄工程および加熱工程を行った後、10−4Pa以下の真空度の雰囲気中で、前記基板上に、開口部内側面の断面形状が、多段階形状であり、開口部の内側端部の厚みdが100μmのSUSからなる第1電極層形成用シャドーマスクを密着させた。この状態で、第1電極層としてAlを、1Å/sec(0.1nm/sec)の速度で真空蒸着法にて、厚みが100nmとなるように蒸着した。このとき、前記第1電極層のテーパー面と前記基板の前記第1電極層側の面とが形成する角度は0.03°であった。その後、有機EL層形成用シャドーマスクを基材に密着させ、有機EL層として、HAT−CN(厚み10nm)/NPB(厚み50nm)/Alq3(厚み50nm)/LiF(厚み0.5nm)を、1Å/sec(0.1nm/sec)の速度で真空蒸着した。次いで、第2電極層形成用シャドーマスクを基材に密着させ、第2電極層としてAl(厚み1nm)/Ag(厚み19nm)を蒸着し、基板上に有機EL素子を形成し、巻き取った。その後、不活性ガス雰囲気中で巻出し、素子ごとに切断し、各々、発光部を覆う状態で前記第1電極層(陽極)および前記第2電極層(陰極)からの端子接続が可能な状態となるように、厚み1.1mmの板状体の周縁部から高さ0.4mm、幅2mmの環状凸部が突設されたガラス製封止板を用い封止し、本実施例の有機ELデバイスを得た。封止板の接着には、封止板周縁部に二液常温硬化型エポキシ系接着剤(コニシ株式会社製 商品名「クイック5」)を塗布し、その封止板の凹み部に乾燥剤(ダイニック株式会社製 商品名「水分ゲッターシート」)を貼付した。
[実施例2]
第1電極層形成用シャドーマスクの開口部の内側端部の厚みdを50μmとし、前記第1電極層のテーパー面と前記基板の前記第1電極層側の面とが形成する角度を0.06°とした他は、実施例1と同様にして、本実施例の有機ELデバイスを得た。
第1電極層形成用シャドーマスクの開口部の内側端部の厚みdを50μmとし、前記第1電極層のテーパー面と前記基板の前記第1電極層側の面とが形成する角度を0.06°とした他は、実施例1と同様にして、本実施例の有機ELデバイスを得た。
[実施例3]
第1電極層形成用シャドーマスクの開口部の内側端部の厚みdを25μmとし、前記第1電極層のテーパー面と前記基板の前記第1電極層側の面とが形成する角度を0.11°とした他は、実施例1と同様にして、本実施例の有機ELデバイスを得た。
第1電極層形成用シャドーマスクの開口部の内側端部の厚みdを25μmとし、前記第1電極層のテーパー面と前記基板の前記第1電極層側の面とが形成する角度を0.11°とした他は、実施例1と同様にして、本実施例の有機ELデバイスを得た。
[実施例4]
第1電極層形成用シャドーマスクの開口部の内側端部の厚みdを10μmとし、前記第1電極層のテーパー面と前記基板の前記第1電極層側の面とが形成する角度を0.29°とした他は、実施例1と同様にして、本実施例の有機ELデバイスを得た。
第1電極層形成用シャドーマスクの開口部の内側端部の厚みdを10μmとし、前記第1電極層のテーパー面と前記基板の前記第1電極層側の面とが形成する角度を0.29°とした他は、実施例1と同様にして、本実施例の有機ELデバイスを得た。
[実施例5]
第1電極層形成用シャドーマスクの開口部の内側端部の厚みdを5μmとし、前記第1電極層のテーパー面と前記基板の前記第1電極層側の面とが形成する角度を0.57°とした他は、実施例1と同様にして、本実施例の有機ELデバイスを得た。
第1電極層形成用シャドーマスクの開口部の内側端部の厚みdを5μmとし、前記第1電極層のテーパー面と前記基板の前記第1電極層側の面とが形成する角度を0.57°とした他は、実施例1と同様にして、本実施例の有機ELデバイスを得た。
[実施例6]
第1電極層としてIZOを1Å/sec(0.1nm/sec)の速度で真空蒸着法にて、厚みが100nmとなるように蒸着し、前記第1電極層のテーパー面と前記基板の前記第1電極層側の面とが形成する角度を0.05°とした他は、実施例1と同様にして、本実施例の有機ELデバイスを得た。
第1電極層としてIZOを1Å/sec(0.1nm/sec)の速度で真空蒸着法にて、厚みが100nmとなるように蒸着し、前記第1電極層のテーパー面と前記基板の前記第1電極層側の面とが形成する角度を0.05°とした他は、実施例1と同様にして、本実施例の有機ELデバイスを得た。
[実施例7]
第1電極層としてITOを1Å/sec(0.1nm/sec)の速度で真空蒸着法にて、厚みが100nmとなるように蒸着した他は、実施例6と同様にして、本実施例の有機ELデバイスを得た。なお、前記第1電極層のテーパー面と前記基板の前記第1電極層側の面とが形成する角度は0.05°であった。
第1電極層としてITOを1Å/sec(0.1nm/sec)の速度で真空蒸着法にて、厚みが100nmとなるように蒸着した他は、実施例6と同様にして、本実施例の有機ELデバイスを得た。なお、前記第1電極層のテーパー面と前記基板の前記第1電極層側の面とが形成する角度は0.05°であった。
[比較例1]
基板上に、リフトオフ用レジスト(冨士薬品工業株式会社製 商品名「FNPR−L3」)を用い、フォトリソグラフィー法によりパターンを形成し、スパッタリング法により、厚み100nmのAl層を形成し、前記パターンをリフトオフすることで、第1電極層を形成した他は、実施例1と同様にして、本比較例の有機ELデバイスを得た。なお、前記第1電極層のテーパー面と前記基板の前記第1電極層側の面とが形成する角度は3°であった。
基板上に、リフトオフ用レジスト(冨士薬品工業株式会社製 商品名「FNPR−L3」)を用い、フォトリソグラフィー法によりパターンを形成し、スパッタリング法により、厚み100nmのAl層を形成し、前記パターンをリフトオフすることで、第1電極層を形成した他は、実施例1と同様にして、本比較例の有機ELデバイスを得た。なお、前記第1電極層のテーパー面と前記基板の前記第1電極層側の面とが形成する角度は3°であった。
[比較例2]
基板上に、スパッタリング法により、厚み100nmのAl層を形成し、フォトリソグラフィー法によりAlをエッチングすることで第1電極層を形成した他は、実施例1と同様にして、本比較例の有機ELデバイスを得た。なお、前記第1電極層のテーパー面と前記基板の前記第1電極層側の面とが形成する角度は30°であった。
基板上に、スパッタリング法により、厚み100nmのAl層を形成し、フォトリソグラフィー法によりAlをエッチングすることで第1電極層を形成した他は、実施例1と同様にして、本比較例の有機ELデバイスを得た。なお、前記第1電極層のテーパー面と前記基板の前記第1電極層側の面とが形成する角度は30°であった。
[比較例3]
基板上に、スパッタリング法により、厚み100nmのIZO層を形成し、フォトリソグラフィー法によりIZOをエッチングすることで第1電極層を形成した他は、実施例1と同様にして、本比較例の有機ELデバイスを得た。なお、前記第1電極層のテーパー面と前記基板の前記第1電極層側の面とが形成する角度は40°であった。
基板上に、スパッタリング法により、厚み100nmのIZO層を形成し、フォトリソグラフィー法によりIZOをエッチングすることで第1電極層を形成した他は、実施例1と同様にして、本比較例の有機ELデバイスを得た。なお、前記第1電極層のテーパー面と前記基板の前記第1電極層側の面とが形成する角度は40°であった。
[比較例4]
基板上に、スパッタリング法により、厚み100nmのITO層を形成し、フォトリソグラフィー法によりITOをエッチングすることで第1電極層を形成した他は、実施例1と同様にして、本比較例の有機ELデバイスを得た。前記第1電極層のテーパー面と前記基板の前記第1電極層側の面とが形成する角度は80°であった。
基板上に、スパッタリング法により、厚み100nmのITO層を形成し、フォトリソグラフィー法によりITOをエッチングすることで第1電極層を形成した他は、実施例1と同様にして、本比較例の有機ELデバイスを得た。前記第1電極層のテーパー面と前記基板の前記第1電極層側の面とが形成する角度は80°であった。
[評価]
各実施例および比較例で得られた有機ELデバイスについて、リーク(素子破壊率)および歩留り(ダークスポット数)を測定、評価した。結果を表1に示す。
各実施例および比較例で得られた有機ELデバイスについて、リーク(素子破壊率)および歩留り(ダークスポット数)を測定、評価した。結果を表1に示す。
前記表1に示すとおり、実施例で得られた有機ELデバイスにおいては、いずれもリーク(素子破壊率)およびダークスポットの発生が少なく、各層端部への応力集中を軽減することで、前記応力集中に起因するハガレが抑制されていることがわかる。一方、前記角度が1°を超えている比較例1〜4では、素子の破壊が見られた。比較例の有機ELデバイス700の構成の概略断面図を図7に示す。図7において、図1と同一部分には、同一符号を付している。図示のように、比較例の有機ELデバイス700では、第1電極層702端部において、前記角度θが大きくなることで有機EL層103が薄くなっていることが考えられる。前記素子の破壊は、各層端部への応力集中に起因するハガレに加え、有機EL層が薄くなっていることにも起因すると考えられる。また、ダークスポットの発生は、実施例で得られた有機ELデバイスに比べて多くなった。これは、リフトオフ工程やフォトエッチング工程においては、一旦形成したフォトレジスト層や第1電極層の不要部分を除去する工程を含むため、フォトレジストや電極形成材料の残渣が、基板上に残存し、前記残渣に起因するものであると考えられる。実施例および比較例を比較すると、本発明によると、リーク(素子破壊率)および歩留り(ダークスポット数)が抑制された、信頼性の高い有機ELデバイスが得られていることがわかる。
本発明の有機ELデバイスの製造方法によると、信頼性に優れた有機ELデバイスを連続生産することが可能となる。本発明の有機ELデバイスは、照明装置、表示装置等の様々な分野に使用することができ、その用途は限定されない。
100、700 有機EL(エレクトロルミネッセンス)デバイス
101 基板
102、702 第1電極層
102T テーパー面
103 有機EL(エレクトロルミネッセンス)層
104 第2電極層
110、210、310、410 シャドーマスク
150 製膜源
101 基板
102、702 第1電極層
102T テーパー面
103 有機EL(エレクトロルミネッセンス)層
104 第2電極層
110、210、310、410 シャドーマスク
150 製膜源
Claims (4)
- 有機ELデバイスであって、
フレキシブル基板上に、陽極、有機EL層および陰極がこの順序に積層され、
前記陽極は、その側面の少なくとも前記陽極厚みの20%〜80%の間の部分が、下側から上側に向かって内部方向に傾斜するテーパー面であって、前記陽極のテーパー面と前記基板の前記陽極側の面とが形成する角度が、0.57°以下であることを特徴とする、有機ELデバイス。 - 前記基板が、幅が10〜100mmの範囲内であり、かつ曲率半径が30mm以上で復元可能な長尺状基板であることを特徴とする、請求項1記載の有機ELデバイス。
- 前記有機EL層が、正孔輸送層と発光層と電子輸送層とを少なくとも有することを特徴とする、請求項1又は2記載の有機ELデバイス。
- 請求項1から3のいずれか一項に記載の有機ELデバイスを有する照明装置。
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