JP2015185238A

JP2015185238A - 有機電界発光素子及びその製造方法

Info

Publication number: JP2015185238A
Application number: JP2014058135A
Authority: JP
Inventors: 勇人垣添; Hayato Kakizoe; 知子杉崎; Tomoko Sugisaki; 智明澤部; Tomoaki Sawabe; 啓司杉; Keiji Sugi; 小野　富男; Tomio Ono; 富男小野
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2014-03-20
Filing date: 2014-03-20
Publication date: 2015-10-22
Also published as: WO2015141060A1; US20160372697A1

Abstract

【課題】高信頼性の有機電界発光素子及びその製造方法を提供する。【解決手段】実施形態によれば、第１電極を形成し、前記第１電極、絶縁層及び有機層の上に導電層を形成する有機電界発光素子の製造方法が提供される。前記第１電極は、第１部分と、前記第１面に平行な面内において前記第１部分と離間する第２部分と、前記第１部分と前記第２部分との間に設けられた第３部分と、前記第１部分と前記第３部分との間に設けられた第４部分と、前記第３部分と前記第２部分との間に設けられた第５部分とを含む。前記絶縁層は前記第１部分、前記第２部分及び前記第３部分の上に形成され、前記有機層は前記第５部分の上に形成される。前記導電層のうちの前記第４部分の上に位置する部分の光透過率は、前記導電層のうちの前記有機層の上に位置する部分の光透過率よりも高い。【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、有機電界発光素子及びその製造方法に関する。

平面光源等の用途に有機電界発光素子が利用されている。有機電界発光素子において、薄型、軽量、面発光といった特徴から、これまでの照明器具や光源では実現できなかった応用が期待されている。

このような有機電界発光素子は、陽極と、陰極と、陽極及び陰極の間に設けられた有機発光層と、を含む。また、陰極の厚さを薄くすること、又は、陰極を細線状にして陰極間に開口部を設けることによって光透過性が付与される透過型有機電界発光素子がある。このような透過型有機電界発光素子において、信頼性の向上が望まれる。

特開２０１１−２４９５４１号公報

本発明の実施形態は、高信頼性の有機電界発光素子及びその製造方法を提供する。

本発明の実施形態によれば、有機電界発光素子の製造方法は、基板の第１面上に第１電極を形成することを含む。前記第１電極は、光透過性を有する。前記第１電極は、第１部分と、前記第１面に平行な面内において前記第１部分と離間する第２部分と、前記第１部分と前記第２部分との間に設けれた第３部分と、前記第１部分と前記第３部分との間に設けられた第４部分と、前記第３部分と前記第２部分との間に設けられた第５部分と、を含む。前記製造方法は、前記第１部分、前記第２部分及び前記第３部分の上に絶縁層を形成することをさらに含む。前記製造方法は、前記第５部分の上に有機層を形成することをさらに含む。前記製造方法は、前記第４部分、前記絶縁層、及び前記有機層の上に、前記第１電極の光透過率よりも低い光透過率を有する導電層を形成して、前記導電層のうちの前記第４部分の上に位置する部分の光透過率を、前記導電層のうちの前記有機層の上に位置する部分の光透過率よりも高くすることを含む。

第１の実施形態に係る有機電界発光素子を示す模式的断面図である。図２（ａ）及び図２（ｂ）は、第１の実施形態に係る有機電界発光素子を示す模式的断面図である。図３（ａ）〜図３（ｃ）は、参考例の有機電界発光素子を示す模式図である。参考例の有機電界発光素子の一部を示す顕微鏡写真図である。図５（ａ）〜図５（ｅ）は、第１の実施形態に係る有機電界発光素子の製造工程を示す図である。第２の実施形態に係る有機電界発光素子を示す模式的断面図である。図７（ａ）及び図７（ｂ）は、第２の実施形態に係る有機電界発光素子を示す模式的断面図である。図８（ａ）〜図８（ｅ）は、第２の実施形態に係る有機電界発光素子の製造工程を示す図である。

以下に、本発明の各実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る有機電界発光素子を例示する模式的断面図である。
図２（ａ）及び図２（ｂ）は、第１の実施形態に係る有機電界発光素子を例示する模式的断面図である。

図１において、有機電界発光素子１１０が示されている。図２（ａ）において、第２電極層５０を基板全面に成膜したときの有機電界発光素子１１０が示されている。図２（ｂ）において、第２電極層５０を成膜後、第２電極層５０の一部を透明化する化学反応が進行したときの有機電界発光素子１１０が示されている。

図１に表したように、有機電界発光素子１１０には、基板１０と、第１電極２０と、絶縁層３０と、有機層４０と、第２電極層５０と、が設けられている。有機電界発光素子１１０は、吸湿材７０を介して封止基板８０によって封止されている。第２電極層５０は、光反射性を有する光反射部５０ｒと、光透過部５０ｔとを含む。

基板１０は、第１面１０ａと第２面１０ｂとを有する。第２面１０ｂは、第１面１０ａと反対側の面である。封止基板８０は、第３面８０ａと第４面８０ｂとを有する。第４面８０ｂは、第３面８０ａと反対側の面である。基板１０の第１面１０ａは、封止基板８０の第３面８０ａと対向する。

基板１０から封止基板８０へ向かう方向をＺ軸方向とする。Ｚ軸方向に対して垂直な１つの方向をＸ軸方向とする。Ｚ軸方向に対して垂直な１つの方向であって、Ｘ軸方向に対して垂直な方向をＹ軸方向とする。

基板１０は、例えば、光透過性を有する。基板１０は、例えば、光透過性の基板である。基板１０として、ガラス基板が用いられる。基板１０には、例えば、透明樹脂基板（例えば透明プラスチック基板など）が用いられる。

第１電極２０は、例えば、光透過性を有する。第１電極２０は、例えば、光透過性の電極である。第１電極２０は、基板１０の第１面１０ａに形成される。例えば、第１電極２０は、Ｙ軸方向に延在し、Ｘ軸方向に並んで配置される。このように配置される場合、第１電極２０は、複数の開口部と、複数の電極部とを含む。

例えば、第１電極２０は、第１部分２０ｐ１と、第１面１０ａに平行な面内において第１部分２０ｐ１と離間する第２部分２０ｐ２とを含む。第１電極２０は、第１部分２０ｐ１と第２部分２０ｐ２との間に設けられた第３部分２０ｐ３と、第１部分２０ｐ１と第３部分２０ｐ３との間に設けられた第４部分２０ｐ４と、第３部分２０ｐ３と第２部分２０ｐ２との間に設けられた第５部分２０ｐ５とを含む。例えば、第１部分２０ｐ１、第２部分２０ｐ２及び第３部分２０ｐ３の上に絶縁層３０が形成される。第４部分２０ｐ４の上に第２電極層５０の一部が形成される。第５部分２０ｐ５の上に有機層４０が形成される。

以下に説明する通り、本実施形態に係る有機電界発光素子を製造するに当たっては、第１電極２０上の一部に中間膜を設ける場合と設けない場合がある。
有機電界発光素子を製造する際に中間膜を用いる場合には、第１電極２０は、例えば、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｚｎ及びＴｉよりなる群から選択される少なくともいずれかの元素を含む酸化物を含む。第１電極２０には、例えば、酸化インジウム、酸化亜鉛、酸化錫、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ：Indium Tin Oxide）膜、フッ素ドープ酸化錫（例えばＮＥＳＡ等）、金、白金、銀及び銅等を用いることができる。
有機電界発光素子を製造する際に中間膜を用いない場合には、第１電極２０は、例えば、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｚｎ及びＴｉよりなる群から選択される少なくともいずれかの元素を含む酸化物を含む。第１電極２０には、例えば、酸化インジウム、酸化亜鉛、酸化錫、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ：Indium Tin Oxide）膜、フッ素ドープ酸化錫（例えばＮＥＳＡ等）等を用いることができる。
第１電極２０は、例えば、陽極である。

絶縁層３０は、第１電極２０上に設けられる。絶縁層３０は、ＸＹ平面に略ストライプ状に設けられる。絶縁層３０の間には複数の溝が形成される。すなわち、隣り合う絶縁層３０は間隔をおいて設けられる。例えば、絶縁層３０は光透過性である。絶縁層３０は、例えば、透明である。

絶縁層３０には絶縁性の材料が用いられる。絶縁層３０の材料として、例えば、ポリイミド樹脂又はアクリル樹脂等の樹脂材料、シリコン酸化膜（ＳｉＯ_２）、シリコン窒化膜（ＳｉＮ）、又はシリコン酸窒化膜等の無機材料が用いられる。

例えば、絶縁層３０は、第１電極２０に接触する第１部分と、第２電極層５０に接触する第２部分と、有機層４０及び第２電極層５０に接触して第１部分と第２部分との間に設けられる第３部分と、を含む。絶縁層３０は、Ｙ軸方向に第２電極層５０と並行に配置されている。本実施形態において、有機電界発光素子１１０は、平行バンクのバンク構造を有する。

有機層４０は、第１電極２０の上に設けられる。有機層４０は有機発光層を含む。有機層４０は、絶縁層３０の間に形成される。有機層４０は、光透過性を有する。例えば、有機層４０は消灯状態において光透過性を有する。

有機層４０は、第１電極２０に接触する第１部分と、第２電極層５０に接触する第２部分と、絶縁層３０に接触して第１部分と第２部分との間に設けられる第３部分と、を含む。有機層４０のＺ軸方向の厚さは、絶縁層３０のＺ軸方向の厚さより小さい。有機層４０の第３部分のＺ軸方向の長さは、絶縁層３０の第３部分のＺ軸方向の長さより小さい。

有機層４０は、例えば、複数の層を含む。有機層４０は、例えば、第１層、第２層及び第３層を含む。

第１層は、有機発光層である。第１層には、例えば、Ａｌｑ_３（トリス(８−ヒドロキシキノリノラト)アルミニウム）、Ｆ８ＢＴ（ポリ(9,9-ジオクチルフルオレン-co-ベンゾチアジアゾール）又はＰＰＶ（ポリパラフェニレンビニレン）等の材料を用いることができる。第１層には、例えば、ホスト材料と、ホスト材料に添加されるドーパントと、の混合材料を用いることができる。ホスト材料としては、例えば、ＣＢＰ（4,4'-N,N'-ビスジカルバゾリルール-ビフェニル）、ＢＣＰ（2,9-ジメチル-4,7 ジフェニル-1,10-フェナントロリン）、ＴＰＤ（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）、ＰＶＫ（ポリビニルカルバゾール）又はＰＰＴ（ポリ（3-フェニルチオフェン））等を用いることができる。ドーパント材料としては、例えば、Ｆｌｒｐｉｃ（イリジウム(III)ビス(4,6-ジ-フルオロフェニル)-ピリジネート-N,C2'-ピコリネート）、Ｉｒ（ｐｐｙ）_３（トリス (2-フェニルピリジン)イリジウム）又はＦｌｒ6（ビス（2,4-ジフルオロフェニルピリジナト）-テトラキス（1-ピラゾリル）ボラート-イリジウム（ＩＩＩ））等を用いることができる。

第２層は、例えば、正孔注入層として機能する。正孔注入層は、例えば、ＰＥＤＰＯＴ：ＰＰＳ（ポリ(3,4- エチレンジオキシチオフェン)-ポリ(スチレンスルホン酸)）、ＣｕＰｃ(銅フタロシアニン)及びＭｏＯ_３（三酸化モリブデン）等の少なくともいずれかを含む。第２層は、例えば、正孔輸送層として機能する。正孔輸送層は、例えば、α−ＮＰＤ（4，4'-ビス［N-（1−ナフチル）−N−フェニルアミノ］ビフェニル）、ＴＡＰＣ（1,1-ビス[4-[N,N-ジ(p-トリル)アミノ]フェニル]シクロヘキサン）、ｍ−ＭＴＤＡＴＡ（4,4',4''-トリス[フェニル(m-トリル)アミノ]トリフェニルアミン）、ＴＰＤ（ビス(3-メチルフェニル)-N,N'-ジフェニルベンジジン）及びＴＣＴＡ（4，4'，4”−トリ（N− カルバゾリル）トリフェニルアミン）等の少なくともいずれかを含む。第２層は、例えば、正孔注入層として機能する層と、正孔輸送層として機能する層と、の積層構造を有しても良い。第２層は、正孔注入層として機能する層及び正孔輸送層として機能する層とは別の層を含んでも良い。

第３層は、例えば、電子注入層として機能する層を含むことができる。電子注入層は、例えば、フッ化リチウム、フッ化セシウム及びリチウムキノリン錯体等の少なくともいずれかを含む。第３層は、例えば、電子輸送層として機能する層を含むことができる。電子輸送層は、例えば、Ａｌｑ３（トリス（8キノリ.ノラト）アルミニウム（ＩＩＩ））、ＢＡｌｑ(ビス（2-メチル-8- キノリラト）(p−フェニルフェノラート)アルミニウム)、Ｂｐｈｅｎ（バソフェナントロリン）及び３ＴＰＹＭＢ（トリス[3-(3-ピリジル)-メシチル]ボラン）等の少なくともいずれかを含む。第３層は、例えば、電子注入層として機能する層と、電子輸送層として機能する層と、の積層構造を有しても良い。第３層は、電子注入層として機能する層及び電子輸送層として機能する層とは別の層を含んでも良い。

有機層４０は第１電極２０に接触している。有機層４０が第１電極２０と電気的に接続される。有機層４０は第２電極層５０の光反射部５０ｒに接触している。有機層４０が光反射部５０ｒと電気的に接続される。本明細書において、電気的な接続には、接続する対象物同士を直接接続する場合、及び、対象物の間に他の導電部材等が介在する場合を含む。

第１電極２０と第２電極層５０の光反射部５０ｒとを用いて有機層４０に電流が流れる。有機層４０に電流が流れると、有機層４０が発光する。例えば、有機層４０に電流が流れた場合、有機層４０は発光する。有機層４０において、正孔と電子とを再結合させ、励起子を生成する。有機層４０は、例えば、励起子が放射失活する際の光の放出を利用して発光する。例えば有機層４０の中の有機発光層が発光する。

例えば、有機層４０から放出される光は、実質的に白色光である。すなわち、有機電界発光素子１１０から出射する光は白色光である。ここで、「白色光」は、実質的に白色であり、例えば、赤色系、黄色系、緑色系、青色系及び紫色系などの白色の光も含む。

吸湿材７０は、有機電界発光素子１１０と封止基板８０との間に存在する水等を吸収する。吸湿材７０として、周知の材料を用いることができる。

封止基板８０は、例えば、光透過性である。例えば、封止基板８０は、有機層４０から出射する光を透過させる。封止基板８０として、ガラス基板及び透明樹脂の少なくともいずれかが用いられる。実施形態において、封止基板８０は、非光透過性でも良い。封止基板８０の外縁に沿って封止体等が設けられる。封止体を使って、有機電界発光素子１１０と封止基板８０とが貼り合わせられる。

図２（ａ）に表されているように、第２電極層５０は、絶縁層３０、有機層４０及び中間膜６０の上に設けられる。光反射部５０ｒは、例えば、光反射性を有する。第２電極層５０の光反射率は、第１電極２０の光反射率より高い。本明細書において、第１電極２０の光反射率よりも高い反射率を有する状態を光反射性という。第２電極層５０は、例えば、第１電極２０の光透過率よりも低い光透過率を有する導電膜を形成することによって設けられる。

第１電極２０の第４部分２０ｐ４と第２電極層５０の材料が化学反応することで、第２電極層５０の一部が透明化する。第４部分２０ｐ４の上に形成された第２電極層５０が透明化する。第２電極層５０が絶縁層３０、及び有機層４０の上に設けられた後、第２電極層５０の材料と第１電極２０の第４部分２０ｐ４との化学反応が進行する。

図２（ｂ）に表されているように、第２電極層５０を形成する前に、第１電極２０の第４部分２０ｐ４の上に中間膜６０を形成しても良い。中間膜６０によって第２電極層５０の材料が化学反応することで、第２電極層５０の一部が透明化する。中間膜６０の上に形成された第２電極層５０が透明化する。第２電極層５０が絶縁層３０、有機層４０及び中間膜６０の上に設けられた後、第２電極層５０の材料と中間膜６０との化学反応が進行する。第２電極層５０の一部を透明化させた後、中間膜６０は第１電極２０と第２電極５０との間に残っていても良い。第２電極５０の一部を透明化させた後、中間膜６０は第１電極２０と第２電極層５０との間に残っていなくても良い。

第２電極層５０は、第１電極２０または中間膜６０に含まれる材料によって透明化する材料を含む。第２電極層５０は、例えば、アルミニウムを含む。第２電極層５０として、例えば、アルミニウム膜が用いられる。第２電極層５０がアルミニウム膜の場合、第１電極２０は、例えば、ＩＴＯ膜である。第２電極層５０は、例えば、陰極である。

第１電極２０の材料と第２電極層５０の材料との化学反応によって、第２電極層５０の一部を透明化してもよい。中間膜６０の材料と第２電極層５０の材料との化学反応によって、第２電極層５０の一部を透明化しても良い。よって、本実施形態による有機電界発光素子１１０において、第２電極層５０は、光反射性を有する光反射部５０ｒと、光透過部５０ｔとを含む。光反射部５０ｒは、有機層４０に接触する導電部５０ｃを含む。導電部５０ｃは発光部に対応する。

第２電極層５０は、例えば、銀、マグネシウム及びカルシウムの少なくともいずれかを含む。第２電極層５０として、銀とマグネシウムとの合金を用いても良い。銀とマグネシウムとの合金は、カルシウムを含んでも良い。

第２電極層５０は単層構造でもよい。第２電極層５０は積層構造でも良い。第２電極層５０が積層構造である場合、第１電極２０と対向する側の層は、アルカリ金属又はアルカリ土類金属を含む層としても良い。例えば、アルカリ金属として、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム又はセシウム等が用いられる。アルカリ土類金属として、ベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム又はラジウム等が用いられる。

これらの第２電極層５０の材料は、例えば第１電極の材料であるインジウム錫酸化物と化学反応して透明化される。第１電極２０としてインジウム錫酸化物を用いる場合、中間膜６０を設けずに、第１電極２０の第４部分２０ｐ４と第２電極層５０を化学反応させて光透過部５０ｐを形成することができる。
これらの第２電極層５０の材料は、以下に説明する中間膜６０の材料と化学反応して透明化される。中間膜６０として以下に説明する材料を用いる場合、中間膜６０と第２電極層５０の材料を化学反応させることで、第１電極２０の第４部分２０ｐ４の上に光透過部５０ｐを形成することができる。

中間膜６０は、一対の絶縁層３０の間に、かつ、第１電極２０の上に設けられている。中間膜６０は、ＸＹ平面に略ストライプ状に設けられている。中間膜６０は、ＸＹ平面に複数の矩形状の膜を含む。中間膜６０は、例えば、ＸＹ平面に格子状に設けられても良い。

中間膜６０は、第２電極層５０の材料との反応を促進する物質を含む。中間膜６０は、例えば、酸化剤である。第２電極層５０としてアルミニウム膜が用いられた場合、酸化剤として、例えば、ＹＢａ_２Ｃｕ_３Ｏ_７のイットリウム系銅酸化物高温超電導体が用いられる。ランタン、ネオジム、サマリウム、ユウロピウム、ガドリニウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、イッテルビウム又はルテチウム等にＹを置換した銅酸化物高温超電導体が用いられても良い。酸化剤として、例えば、酸素欠損型ペロブスカイト構造の材料が用いられる。酸化剤として、過マンガン酸カリウム、２クロム酸カリウム、又は希土類系銅酸化物剤等を用いても良い。希土類系銅酸化物剤を用いて中間膜６０を形成する場合、スパッタリング法が用いられる。中間膜６０として、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ：Indium Tin Oxide）膜が用いられても良い。

第１電極２０にＩＴＯを用い、第２電極層５０にアルミニウムを用い、中間膜６０に酸化剤（ＹＢａ_２Ｃｕ_３Ｏ_７）を用いる場合、下記の（１）式のような化学反応が起こる。

ＹＢａ_２Ｃｕ_３Ｏ_７−δ＋２Ａｌ→ＹＢａ_２Ｃｕ_３Ｏ_４−δ＋Ａｌ_２Ｏ_３・・・（１）

式（１）の反応式によって、第２電極層５０の一部が酸化アルミニウムを含み、光透過部５０ｔが形成される。すなわち、第１電極２０の第４部分２０ｐ４の上に設けられた第２電極層５０が光透過部５０ｔとなる。酸化剤によってアルミニウムとの酸化反応が生じる。第２電極層５０の一部（光透過部５０ｔ）に透過性が付与される。ＹＢａ_２Ｃｕ_３Ｏ_７はアルミニウムに接触すると、ＹＢａ_２Ｃｕ_３Ｏ_７は、透過性を有する。

図２の有機電界発光素子において、第１電極２０と第２電極層５０との間に中間膜６０が設けられている。第１電極２０と第２電極層５０との反応において、第１電極２０と第２電極層５０とが接触していなくても良い。第１電極２０と中間膜６０との間に層を形成しても良い。
第２電極層５０と中間膜６０との間に島状の層を形成しても良い。すなわち、第２電極層５０は中間膜６０と接する部分と、島状の層を介して中間膜６０と対向する部分と、を有する。第２電極層５０の中間膜６０と接する部分において、第２電極層５０と中間膜６０との化学反応が生じる。島状の層は、例えば第３層である。

光反射部５０ｒにおいて、酸化剤によるアルミニウムの化学反応は、実質的に生じない。光反射部５０ｒに透過性が付与されない。光反射部５０ｒは光反射性を有する。光反射部５０ｒは、有機層４０から放出される光を実質的に透過しない。

例えば、第２電極層５０は、絶縁層３０、有機層４０及び中間膜６０の上に導電膜を形成することによって形成される。この導電膜は、第１電極２０の光透過率よりも低い光透過率を有する。このような場合、導電膜のうちの中間膜の上に位置する部分の光透過率は、導電膜のうちの有機発光層の上に位置する部分の光透過率よりも高くなる。

中間膜６０によって第２電極層５０の一部に透過性を付与すると、有機電界発光素子１１０において、第２電極層５０に、光透過性を有する光透過部５０ｔと、光反射性を有する光反射部５０ｒと、が設けられる。本実施形態に係る有機電界発光素子１１０は、例えば、透過型の有機電界発光素子に相当する。

このような透過型の有機電界発光素子において、通電している時に観察者が発光面側から非発光面を見た場合、発光輝度が高いので、パネル越しに見えにくくなる。通電していない時に観察者は、発光面側から非発光面を視認することができると共に、非発光面側から発光面を視認することができる。

図３（ａ）〜図３（ｃ）は、参考例の有機電界発光素子を示す模式図である。
図４は、参考例の有機電界発光素子の一部を示す顕微鏡写真図である。

図３（ａ）は、透過型の有機電界発光素子の断面を示している。図３（ｂ）及び図３（ｃ）は、透過型の有機電界発光素子をＺ軸方向から見た上面図を示している。図４は、図３の透過型の有機電界発光素子における第２電極層５０の発光写真を示している。

図３（ａ）に表されているように、有機電界発光素子１１９においては、基板１０と、第１電極２０と、絶縁層３０と、有機層４０と、第２電極層５０と、が設けられている。

このような透過型の有機電界発光素子１１９において、第２電極層５０が、有機層４０上に、ＸＹ平面内の略ストライプ状に設けられる。第２電極層５０の幅を狭くして、第２電極層５０を見えにくくする。第２電極層５０間に開口部を設けることで透過型の有機電界発光素子１１９に透過性が付与される。

第２電極層５０が微細なストライプ状に形成されているので、第２電極層５０の端部５０ｅが露出する。

図３（ｂ）に、ストライプ状の第２電極層５０の延在方向と絶縁層４０の延在方向が並行な構造（平行バンク構造）を有する有機電界発光素子１１９を示す。第２電極層５０の端部５０ｅが露出している。第２電極層５０の端部５０ｅから、水及び酸素の少なくともいずれかが侵入し易いので、第２電極層５０の保管寿命が短くなる問題がある。

図３（ｃ）に、ストライプ状の第２電極層５０の延在方向と絶縁層４０の延在方向が垂直な構造（垂直バンク構造）を有する有機電界発光素子１１９ａを示す。絶縁層３０が、第２電極層５０に対して垂直に配置されている。垂直バンク構造を有する有機電界発光素子１１９ａは、平行バンク構造を有する有機電界発光素子１１９と比較して、発光に寄与する第２電極層５０の幅（発光領域の幅）を広くできる。発光面積は増加する。例えば、平行バンク構造における発光に寄与する第２電極層５０の幅Ｗｐは、１００マイクロメートル程度である。垂直バンク構造における発光に寄与する第２電極層５０の幅Ｗｖは、１５０マイクロメートル程度である。

垂直バンクのバンク構造を有する有機電界発光素子１１９ａは、平行バンクのバンク構造を有する有機電界発光素子１１９と比較して、第２電極層５０の端部５０ｅが露出している割合が高い。第２電極層５０の端部５０ｅから、有機電界発光素子１１９ａの内部に、水及び酸素の少なくともいずれかが侵入し易い。このため、平行バンクのバンク構造を有する有機電界発光素子１１９と比較して、有機電界発光素子１１９ａにおいては、第２電極層５０の保管寿命がより短くなる。

図４に表されているように、第２電極層５０は、露出した端部５０ｅから侵入した水及び酸素の少なくともいずれかによって浸食されている。第２電極層５０の端部５０ｅに含まれる材料が劣化している。第２電極層５０の端部５０ｅが剥離している。第２電極層５０の端部５０ｅは発光に寄与しない。第２電極層５０の端部５０ｅから非発光領域が進行している。

本実施形態に係る有機電界発光素子１１０では、第２電極層５０を発光領域の全面に形成し、中間膜６０による第２電極層５０の酸化反応を利用して第２電極層５０の一部に透過性を付与する。これにより、端部が露出し難い第２電極層５０が形成される。有機層４０の端部もまた露出し難い。酸化された部分（光透過部５０ｔ）は金属酸化膜であるので、酸化された部分は水及び酸素の少なくともいずれかの進入を抑制する（例えば、遮蔽する）。有機電界発光素子１１０において、第２電極層５０の端部５０ｅから水分及び／又は酸素が侵入しにくくなるので、第２電極層５０の保管寿命を向上させることができる。

透過型の有機電界発光素子では、第２電極層５０（導電部）の幅をより細く、第２電極層５０のピッチ間隔をより狭めることで、第２電極層５０自体の視認性を抑え、背景像をより良好に観察できるようになる。この場合、第２電極層５０の形成において、より高い精度が要求させる。例えば、第２電極層５０の幅をより細くし、第２電極層５０のピッチ間隔を狭めた場合、第２電極層５０を形成するためのマスクの形状が細線状となり、パターンが細かくなるため、マスクの細線状部分が歪む。マスクの強度が低下する。このような場合、マスクと有機層４０との接触のリスクが高くなる。例えば、マスクと対象物との間の距離が遠いと、真空蒸着する材料がマスクを透過した後に、拡散してしまい、形成精度が低下する。真空蒸着において、形成精度を高めるためには、マスクと対象物を近づける。このため、第２電極層５０の形成精度を高めるとマスクと有機層４０との接触リスクが高まる。

ＸＹ平面において略ストライプ状に第２電極層５０を形成する場合、例えば、真空蒸着が用いられる。第２電極層５０をパターニングするためのマスク（例えば、メタルマスク）が有機層４０に接触し易い。マスクが有機層４０に接触すると、有機層４０が損傷する。発光領域が損傷すると、例えば、第１電極２０と第２電極層５０とが接触する。第１電極２０と第２電極層５０とが接触すると、短絡する原因となる。例えば、第２電極層５０が微細なストライプ状に形成されていると、線状の欠陥の原因となる。

本実施形態に係る有機電界発光素子１１０では、第２電極層５０を形成するときに、基板１０側で第２電極層５０の形成パターンを制御できる。メタルマスクの精度に対する要求が緩和される。微細なメタルマスクによって生じる第２電極層５０の不良が生じる可能性が低減できる。有機層４０とメタルマスクとの接触による短絡が生じる可能性を低減できる。有機電界発光素子の歩留まりが増加する。

本発明の実施形態によれば、高信頼性の有機電界発光素子が提供される。

図５（ａ）〜図５（ｅ）は、第１の実施形態に係る有機電界発光素子の製造工程を例示する図である。ここでは中間膜６０を設ける場合の第１の実施形態に係る有機電界発光素子の製造工程を説明する。

図５（ａ）において、基板１０の上に第１電極２０が形成される。第１電極２０は、例えば、フォトリソグラフィー法によって形成される。

例えば、第１電極２０は、第１部分２０ｐ１と、第１面１０ａに平行な面内において第１部分２０ｐ１と離間する第２部分２０ｐ２とを含む。第１電極２０は、第１部分２０ｐ１と第２部分２０ｐ２との間に設けられた第３部分２０ｐ３と、第１部分２０ｐ１と第３部分２０ｐ３との間に設けられた第４部分２０ｐ４と、第３部分２０ｐ３と第２部分２０ｐ２との間に設けられた第５部分２０ｐ５とを含む。

図５（ｂ）において、第１電極２０の上に絶縁層３０及び中間膜６０がパターニングされる。絶縁層３０は、例えば、フォトリソグラフィー法によって形成される。

中間膜６０は、絶縁層３０の間に、かつ、第１電極２０の上に設けられる。絶縁層３０及び中間膜６０は、ＸＹ平面に略ストライプ状に設けられている。例えば、第１電極２０の第１部分２０ｐ１、第２部分２０ｐ２及び第３部分２０ｐ３の上に絶縁層３０が形成される。第１電極２０の第４部分２０ｐ４の上に中間膜６０が形成される。

図５（ｃ）において、有機層４０が成膜される。有機層４０は、第１電極２０の上に設けられる。有機層４０は、絶縁層３０の間に形成された複数の溝の一部に形成される。例えば、第１電極２０の第５部分２０ｐ５の上に有機層４０が形成される。

図５（ｄ）において、第２電極層５０が絶縁層３０、有機層４０及び中間膜６０の上に成膜される。第２電極層５０は、発光領域の全面に成膜される。第２電極層５０は、例えば、第１電極２０の光透過率よりも低い光透過率を有する導電膜を形成することによって設けられる。

第２電極層５０は、例えば、フォトリソグラフィー法によって形成される。フォトリソグラフィー法を用いて第２電極層５０を形成する場合、形成パターンを微細化しても良い。例えば、第２電極層５０を複雑なパターンを用いて形成することができる。

図５（ｅ）において、第２電極層５０と中間膜６０とが接触している部分が透明化する。第２電極層５０において光透過部５０ｔが形成される。例えば、導電膜のうちの中間膜６０の上に位置する部分の光透過率は、導電膜のうちの有機層４０の上に位置する部分の光透過率よりも高くなる。

第１電極２０にＩＴＯを用い、第２電極層５０にアルミニウムを用い、中間膜６０に酸化剤（ＹＢａ_２Ｃｕ_３Ｏ_７）を用いた場合、酸化剤によってアルミニウムとの酸化反応が生じる。第２電極層５０の一部が酸化アルミニウムを含み、第２電極層５０に透過性が付与される。

第２電極層５０の一部を透明化する場合、アルミニウムとの酸化反応において、第２電極層５０の一部に均一に透過性を付与するために、有機電界発光素子１１０を加熱しても良い。有機電界発光素子１１０を加熱する温度は、例えば、３０℃以上１５０℃以下である。

第２電極層５０の一部を透明化する場合、アルミニウムとの酸化反応を促進するために有機電界発光素子１１０に電流を印加しても良い。有機電界発光素子１１０に印加される電流は、例えば、０．１ｍＡ以上１０００ｍＡ以下である。

中間膜６０なしに第２電極層５０の光透過部５０ｔを形成する場合には、中間膜６０を形成する工程を省略することができる。第１電極２０の材料と第２電極５０の材料を化学反応させるにあたっては、第２電極層５０を形成した後に有機電界発光素子を加熱しても良い。第１電極２０の材料と第２電極層５０の材料を化学反応させるにあたっては、有機電界発光素子に電流を印加しても良い。

（第２の実施形態）
図６は、第２の実施形態に係る有機電界発光素子を例示する模式的断面図である。
第２の実施形態に係る有機電界発光素子の製造においては、中間膜６０を形成する工程を含む。

図６において、有機電界発光素子１２０が示されている。図７（ａ）において、第２電極層５０の上に中間膜６０を略ストライプ状に成膜したときの有機電界発光素子１２０が示されている。図７（ｂ）において、中間膜６０を成膜後、中間膜６０によって第１電極２０の材料と第２電極層５０の材料との化学反応が進行したときの有機電界発光素子１２０が示されている。

図６に表したように、有機電界発光素子１２０には、基板１０と、第１電極２０と、有機層４０と、第２電極層５０と、中間膜６０と、が設けられている。有機電界発光素子１２０は、吸湿材７０を介して封止基板８０によって封止されている。

基板１０は、第１面１０ａと第２面１０ｂとを有する。第２面１０ｂは、第１面１０ａと反対側の面である。封止基板８０は、第３面８０ａと第４面８０ｂとを有する。第４面８０ｂは、第３面８０ａと反対側の面である。第２電極層５０は、第５面５０ａと第６面５０ｂとを有する。第６面５０ｂは、第５面５０ａと反対側の面である。基板１０の第１面１０ａは、封止基板８０の第３面８０ａと対向する。

第１電極２０は、基板１０の第１面１０ａに形成される。有機層４０は、第１電極２０の上に設けられる。第１電極２０と第２電極層５０との間には、絶縁層及び補助配線層の少なくともいずれかが設けられても良い。

補助配線層は、例えば、Ｍｏ、Ｔａ、Ｎｂ、Ａｌ、Ｎｉ及びＴｉよりなる群から選択される少なくともいずれかの元素を含む。補助配線層は、例えば、この群から選択された元素を含む混合膜である。補助配線層は、例えば、これらの元素を含む積層膜としても良い。補助配線層には、例えば、Ｎｂ／Ｍｏ／Ａｌ／Ｍｏ／Ｎｂの積層膜を用いることができる。補助配線層は、例えば、第１電極２０の電位降下を抑制する補助電極として機能する。例えば、補助配線層は、第１電極２０と第２電極層５０の直接接触することを保護する層として機能することができる。補助配線層６０は、電流供給のためのリード電極として機能することができる。

図７（ａ）に表されているように、第２電極層５０は、有機層４０の上に形成される。第２電極層５０は、発光領域の全面に形成される。第２電極層５０の第５面５０ａが有機層４０に接触する。第２電極層５０の第６面５０ｂの一部が中間膜６０と接触している。

図７（ｂ）に表されているように、中間膜６０によって第２電極層５０の材料と第１電極２０の材料とが化学反応することで、第２電極層５０の一部が透明化する。第２電極層５０が有機層４０の上に設けられた後、中間膜６０によって、第１電極２０の材料と第２電極層５０の材料との化学反応が進行する。

例えば、第２電極層５０は、第１電極２０から有機層４０に向かう方向に対して交差する方向（Ｘ方向）において互いに離間する第１部分５０ｐ１及び第２部分５０ｐ２を含む導電膜によって形成される。中間膜６０は、第１部分５０ｐ１に形成されている。このような場合、第２電極層５０の第１部分５０ｐ１の光透過率は、第２電極層５０の第２部分５０ｐ２の光透過率よりも高くなる。

第１電極２０の材料と第２電極層５０の材料との化学反応によって、第２電極層５０の一部が透明化する。よって、本実施形態による有機電界発光素子１１０において、第２電極層５０は、光反射性を有する光反射部５０ｒと、光透過部５０ｔとを含む。光反射部５０ｒは、有機層４０に接触する導電部５０ｃに対応する。

中間膜６０は、第２電極層５０の上にＸＹ平面に略ストライプ状に設けられている。中間膜６０は、ＸＹ平面に複数の矩形状の膜を含む。中間膜６０は、例えば、ＸＹ平面に格子状に設けられても良い。

中間膜６０は、第１電極２０の材料と第２電極層５０の材料との反応を促進する物質として作用する。中間膜６０は、例えば、酸化剤である。中間膜６０として、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ：Indium Tin Oxide）膜が用いられても良い。

第１電極２０にＩＴＯを用い、第２電極層５０にアルミニウムを用い、中間膜６０に酸化剤（ＹＢａ_２Ｃｕ_３Ｏ_７）を用いる場合、第２電極層５０の一部が酸化アルミニウムを含み、光透過部５０ｔが形成される。酸化剤によってアルミニウムとの酸化反応が生じる。第２電極層５０の一部（光透過部５０ｔ）に透過性が付与される。

光反射部５０ｒにおいて、酸化剤によるアルミニウムとの化学反応は起こらない。透過性は光反射部５０ｒに付与されない。光反射部５０ｒは光反射性を有するので、光反射部５０ｒは有機層４０から放出される光を透過しない。

第１電極２０にＩＴＯを用い、第２電極層５０にアルミニウムを用い、中間膜６０にＩＴＯを用いる場合、第２電極層５０と中間膜６０との接触によって第２電極層５０の一部が酸化アルミニウムを含む。ＩＴＯとアルミニウムとの酸化反応によって光透過部５０ｔが形成される。第２電極層５０の一部（光透過部５０ｔ）に透過性が付与される。

中間膜６０によって第２電極層５０の一部に透過性を付与すると、有機電界発光素子１２０は、光透過性を有する光透過部５０ｔと、光反射性を有する光反射部５０ｒとを含む第２電極層５０を含む。本実施形態の有機電界発光素子１２０は、例えば、透過型の有機電界発光素子に相当する。

本実施形態に係る有機電界発光素子１２０では、第２電極層５０を発光領域の全面に形成し、中間膜６０による第１電極２０と第２電極層５０との酸化反応を利用して第２電極層５０の一部に透過性を付与する。これにより、端部が露出し難い第２電極層５０が形成される。有機層４０の端部もまた露出し難い。酸化された部分（光透過部５０ｔ）は金属酸化膜であるので、酸化された部分は水及び酸素の少なくともいずれかの侵入を抑制する。有機電界発光素子１２０において、第２電極層５０の端部５０ｅから水及び酸素の少なくともいずれかが侵入しにくくなるので、第２電極層５０の保管寿命を向上させることができる。

図８（ａ）〜図８（ｅ）は、第２の実施形態に係る有機電界発光素子の製造工程を例示する図である。

図８（ａ）において、基板１０の上に第１電極２０が形成される。第１電極２０は、例えば、フォトリソグラフィー法によって形成される。

図８（ｂ）において、有機層４０が成膜される。有機層４０は、第１電極２０の上に設けられる。

図８（ｃ）において、第２電極層５０が有機層４０の上に成膜される。第２電極層５０は、発光領域の全面に成膜される。

図８（ｄ）において、中間膜６０が第２電極層５０の上に設けられる。中間膜６０は、ＸＹ平面に略ストライプ状に設けられている。

図８（ｅ）において、第２電極層５０と中間膜６０とが接触している部分が透明化する。第２電極層５０において光透過部５０ｔが形成される。

実施形態によれば、高信頼性の有機電界発光素子及びその製造方法が提供される。

本実施形態の有機電界発光素子１１０を照明装置に用いることができる。有機電界発光素子が透過型の有機電界発光素子である場合、このような照明装置は、照明機能のほかに背景像を透過させる機能を有する。

以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。例えば、有機電界発光素子に含まれる基板、第１電極、絶縁層、有機層、中間膜、及び第２電極層等の各要素の具体的な構成に関しては、当業者が公知の範囲から適宜選択することにより本発明を同様に実施し、同様の効果を得ることができる限り、本発明の範囲に包含される。
また、各具体例のいずれか２つ以上の要素を技術的に可能な範囲で組み合わせたものも、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に含まれる。

その他、本発明の実施の形態として上述した有機電界発光素子を基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全ての有機電界発光素子も、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。

その他、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１０…基板、１０ａ…第１面、１０ｂ…第２面、２０…第１電極、２０ｐ１…第１部分、２０ｐ２…第２部分、２０ｐ３…第３部分、２０ｐ４…第４部分、２０ｐ５…第５部分、３０…絶縁層、４０…有機層、５０…第２電極層、５０ａ…第５面、５０ｂ…第６面、５０ｃ…導電部、５０ｅ…端部、５０ｐ１…第１部分、５０ｐ２…第２部分、５０ｒ…反射部、５０ｔ…透過部、６０…中間膜、７０…吸湿材、８０…封止部材、８０ａ…第３面、８０ｂ…第４面、１１０、１１９、１１９ａ、１２０…有機電界発光素子、Ｗｐ、Ｗｖ…幅

Claims

基板の第１面上に、第１部分と、前記第１面に平行な面内において前記第１部分と離間する第２部分と、前記第１部分と前記第２部分との間に設けれた第３部分と、前記第１部分と前記第３部分との間に設けられた第４部分と、前記第３部分と前記第２部分との間に設けられた第５部分と、を含む光透過性の第１電極を形成し、
前記第１部分、前記第２部分及び前記第３部分の上に絶縁層を形成し、
前記第５部分の上に有機層を形成し、
前記第４部分、前記絶縁層、及び前記有機層の上に、前記第１電極の光透過率よりも低い光透過率を有する導電層を形成して、前記導電層のうちの前記第４部分の上に位置する部分の光透過率を、前記導電層のうちの前記有機層の上に位置する部分の光透過率よりも高くする有機電界発光素子の製造方法。
前記絶縁層を形成したあと前記導電層を形成する前に、前記第４部分の上に中間膜を形成する請求項１記載の有機電界発光素子の製造方法。
光透過性の第１電極の上に有機層を形成し、
前記有機層の上に前記第１電極の光透過率よりも低い光透過率を有し、前記第１電極から前記有機層に向かう方向に対して交差する方向において互いに離間する第１部分及び第２部分を含む導電膜を形成し、
前記第１部分の上に中間膜を形成して前記第１部分の光透過率を前記第２部分の光透過率よりも高くする有機電界発光素子の製造方法。
前記中間膜は、酸素を有する化合物を含む請求項２または３に記載の有機電界発光素子の製造方法。
前記中間膜は、酸化剤を含む請求項２〜４のいずれか１つに記載の有機電界発光素子の製造方法。
前記酸化剤は、銅酸化物高温超電導体を含む請求項５記載の有機電界発光素子の製造方法。
前記酸化剤は、ＹＢａ_２Ｃｕ_３Ｏ_７を含む請求項５または６に記載の有機電界発光素子の製造方法。
前記中間膜は、インジウム錫酸化物を含む請求項２または３に記載の有機電界発光素子の製造方法。
前記第２電極層は、アルミニウムを含む請求項１〜８のいずれか１つに記載の有機電界発光素子の製造方法。
前記第１電極は、インジウム錫酸化物を含む請求項１〜９のいずれか１つに記載の有機電界発光素子の製造方法。
第１面を有する基板と、
前記第１面上に設けられ、第１部分と、前記第１面に平行な面内において前記第１部分と離間する第２部分と、前記第１部分と前記第２部分との間に設けられた第３部分と、前記第１部分と前記第３部分との間に設けられた第４部分と、前記第３部分と前記第２部分との間に設けられた第５部分と、を含む光透過性の第１電極と、
前記第１部分、前記第２部分及び前記第３部分の上に設けられた絶縁層と、
前記第４部分の上に設けられた中間膜と、
前記第５部分の上に設けられた有機層と、
前記絶縁層、前記中間膜、及び前記有機層の上に設けられた導電膜と、
を備え、
前記導電膜のうちの前記中間膜の上に位置する部分の光透過率は、前記導電膜のうちの前記有機層の上に位置する部分の光透過率よりも高い有機電界発光素子。