CN104718798B - 电子器件的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的在于,在利用涂布法形成薄膜时,抑制基板、或者已经设置的电极及功能层的损伤。本发明提供一种电子器件的制造方法,是具有2个以上的电极、和设于所述2个以上的电极间的有机薄膜的电子器件的制造方法,包括:涂布含有具有交联性基团的材料的涂布液而形成涂布膜的工序、和通过对所述涂布膜反复照射电磁波而使所述交联性基团交联来形成所述有机薄膜的工序。

Description

电子器件的制造方法
技术领域
本发明涉及电子器件的制造方法及薄膜的制造方法。
背景技术
有机电致发光元件(有时称作有机EL元件。)、有机光电转换元件、有机薄膜晶体管等电子器件具有2个以上的电极、和设于这2个以上的电极间的有机薄膜。在此种电子器件中,有时也具有层叠了包含有机薄膜的多个层的结构(以下有时称作层叠结构。)。
例如在有机EL元件的制造方法中,已知有利用喷墨法等涂布法在规定的区域涂布涂布液而形成涂布膜、向该涂布膜照射激光而使之干燥的有机薄膜的形成工序(参照专利文献1。)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:国际公开第2006/064792号
发明内容
发明所要解决的问题
在电子器件的制造方法中,在连续地利用涂布法形成设于2个以上的电极间的层叠结构当中的2层以上的层(薄膜)的情况下(有时将先形成的层称作下层,将与下层接合而在之后形成的另一层称作上层。),在形成上层时,将用于形成该上层的涂布液涂布在下层的表面。此时,存在有下层的一部分或全部溶解在涂布于该下层上的涂布液中的情况。为了防止此种下层的溶解,在形成下层时,例如可以使用导入了交联性基团的材料、或使材料中含有交联剂而使下层的构成成分交联固化。然而,在通过使用导入了交联性基团的材料、或者使用交联剂并进行加热处理而进行交联反应的情况下,需要长时间的加热处理。
因而,也可以考虑通过照射像激光那样强的光而在短时间内进行交联反应,然而在该情况下,基板、或已经设置的电极及功能层的温度就会过度地升高,有可能使得基板变形、或电极、功能层受到损伤。
本发明是鉴于上述问题而完成的,其目的在于,提供可以抑制基板的变形、电极、功能层的劣化等损伤的电子器件的制造方法及该电子器件中所用的薄膜的制造方法。
用于解决问题的方法
本发明提供下述[1]~[8]。
[1]一种电子器件的制造方法,是具有2个以上的电极、和设于所述2个以上的电极间的有机薄膜的电子器件的制造方法,包括:
涂布含有具有交联性基团的材料的涂布液而形成涂布膜的工序、以及
通过向所述涂布膜反复照射电磁波而使所述交联性基团交联来形成所述有机薄膜的工序。
[2]根据[1]中记载的电子器件的制造方法,其中,所述电磁波的发生源是氙闪光灯。
[3]根据[1]或[2]中记载的电子器件的制造方法,其中,形成所述有机薄膜的工序是隔着波长为400nm以下的电磁波的透射率为10%以下的滤波器反复照射所述电磁波而形成所述有机薄膜的工序。
[4]根据[1]~[3]中任一项记载的电子器件的制造方法,其中,所述电子器件是有机电致发光元件、有机光电转换元件、或有机薄膜晶体管。
[5]根据[1]~[4]中任一项记载的电子器件的制造方法,其中,准备卷绕在退卷辊上的挠曲性基板,在将从所述退卷辊中退卷的所述挠曲性基板卷绕在卷绕辊上的同时进行形成所述有机薄膜的工序。
[6]根据[1]~[5]中任一项记载的电子器件的制造方法,其中,将所述电磁波的脉冲峰值能量设为15.0kW/cm2以下而进行形成所述有机薄膜的工序。
[7]根据[1]~[6]中任一项记载的电子器件的制造方法,其中,将所述电磁波的1个脉冲的时间宽度设为160μs以下而进行形成所述有机薄膜的工序。
[8]一种薄膜的制造方法,包括:
涂布含有具有交联性基团的材料的涂布液而形成涂布膜的工序、以及
通过向所述涂布膜反复照射电磁波而使所述交联性基团交联来形成薄膜的工序。
发明的效果
根据本发明的电子器件的制造方法及薄膜的制造方法,在利用涂布法形成薄膜时,可以在短时间内将薄膜固化的同时,抑制基板、或已经设置的电极及功能层的损伤,其结果是,可以使所制造的电子器件的性能提高。
附图说明
图1是表示所用的滤波器的特性的曲线图(1)。
图2是表示所用的滤波器的特性的曲线图(2)。
具体实施方式
以下,对本发明的电子器件的制造方法进行说明。
本发明的电子器件的制造方法是具有2个以上的电极、和设于该2个以上的电极间的有机薄膜的电子器件的制造方法,包括:涂布含有具有交联性基团的材料的涂布液而形成涂布膜的工序、通过向涂布膜反复照射电磁波而使交联性基团交联来形成有机薄膜的工序。
作为本发明的电子器件的例子,可以举出有机EL元件、有机光电转换元件、有机薄膜晶体管等。
本发明的电子器件中所用的有机薄膜可以优选地适用于在该有机薄膜上利用涂布法形成薄膜的情况。
就本发明的电子器件中所用的有机薄膜而言,例如如果是有机EL元件,则可以适用于利用涂布法形成的空穴传输层、发光层、电子传输层等中,如果是有机光电转换元件,则可以优选地适用于利用涂布法形成的空穴传输层、活性层、电子传输层等中,如果是有机薄膜晶体管,则可以优选地适用于利用涂布法形成的空穴注入层、活性层、电子注入层等中。
另外,所谓“设于电极间的有机薄膜”,是指以可以成为在电极间移动的电子或空穴的路径的至少一部分的方式配置的有机薄膜。
(涂布含有具有交联性基团的材料的涂布液而形成涂布膜的工序)
首先,准备涂布液。在涂布液中,至少含有作为主成分的材料和溶剂。对于作为主成分的材料的例子,可以举出电子器件为有机EL元件时的发光材料、空穴传输材料、电子器件为有机光电转换元件时的光电转换材料等用于表现出有机薄膜的规定的功能的材料。在作为主成分的材料中,包括两种情况,(1)用于表现出有机薄膜的规定的功能的材料本身不具有交联性基团,作为具有交联性基团的材料还含有交联剂;(2)用于表现出有机薄膜的规定的功能的材料本身具有交联性基团。
作为用于涂布所准备的涂布液而形成涂布膜的涂布法的例子,可以举出旋涂法、浇铸法、微凹版涂布法、凹版涂布法、棒涂法、辊涂法、线棒涂布法、浸涂法、喷涂法、丝网印刷法、柔版印刷法、胶版印刷法、及喷墨打印法等。涂布法能以在常压程度的气氛、甚至是在大气气氛下涂布涂布液的工序的形式来实施。
(通过向涂布膜反复照射电磁波而使交联性基团交联来形成有机薄膜的工序)
然后,向所形成的涂布膜反复照射电磁波。所谓“向涂布膜反复照射电磁波”,是指向涂布膜的任意的部位反复照射电磁波。作为放射电磁波的发生源,既可以是以恒定的强度连续地放射电磁波的发生源,也可以是以脉冲状放射电磁波的发生源。而且,在使用连续地放射电磁波的发生源的情况下,将从该发生源放射的电磁波例如用斩波器等间歇地截断,向涂布膜间歇地照射电磁波。
通过反复照射电磁波,就会交替重复向涂布膜照射电磁波的状态、和不照射电磁波的状态。以下,在照射电磁波的状态、和不照射电磁波的状态的1次重复中,将照射电磁波的状态的电磁波的连续称作1个脉冲。
1个脉冲的时间宽度(称作脉冲宽度。)如果过长,则基板等就被过度地加热,如果过短,则不能说交联反应充分,固化工序中所需的时间变得过长,因此适合为1μs~1000μs,优选为50μs~500μs,更优选为50μs~160μs,进一步优选为50μs~100μs。
另外,重复的周期如果过长,不照射电磁波的状态就会变短,基板等被过度地加热,如果过短,固化工序中所需的时间就会变得过长,因此照射电磁波的状态适合以0.1Hz~500Hz的周期重复,优选以1Hz~50Hz的周期重复。而且所谓照射电磁波的状态被以XHz重复,是指在1秒间照射X次1个脉冲的电磁波。
另外,1个脉冲的能量如果过高,则基板等就被过度地加热,如果过低,则不能说交联反应充分,固化工序中所需的时间变得过长,因此适合为0.1J/cm2~100J/cm2,优选为0.5J/cm2~50J/cm2
另外,1个脉冲的峰值能量(称作脉冲峰值能量。)如果过高,则基板等就被过度地加热,如果过低,则不能说交联反应充分,固化工序中所需的时间变得过长,因此适合为0.05kW/cm2~500kW/cm2,优选为5.0kW/cm2~15.0kW/cm2,更优选为5.0kW/cm2~8.0kW/cm2
另外,通过反复照射电磁波,向任意的部位照射的电磁波的总能量适合为100J/cm2~10000J/cm2,优选为500J/cm2~5000J/cm2
所照射的电磁波的波长没有特别限制,然而如果考虑不损害所形成的薄膜、其他构成要素的功能、性状,则优选设为可见光到近红外光的范围(波长为400nm~1100nm左右的范围)。
作为电磁波的发生源的例子,可以举出激光、氙闪光灯、高压水银灯、卤素灯等。作为电磁波的发生源,优选使用氙闪光灯,例如可以使用具有日本特开2003-338265号所公开的构成的氙闪光灯作为电磁波的发生源。
形成有机薄膜的工序优选设为隔着波长为400nm以下的电磁波的透射率为10%以下的滤波器反复照射电磁波的工序。
如果使用此种滤波器,则可以抑制由电磁波的照射造成的对已经设置的构成要素的损伤。
包括形成有机薄膜的工序的电子器件的制造方法包括:形成2个以上的电极的工序、和形成设于所述2个以上的电极间的有机薄膜的工序。而且,电子器件的制造方法也可以具有在2个以上的电极间形成如上所述地形成的有机薄膜以外的薄膜的工序。
形成设于2个以上的电极间的有机薄膜的工序既可以利用所谓的卷对卷(roll-to-roll)方式进行,也可以利用单片式(枚様方式)进行。
例如,在将从卷绕有挠曲性的所述基板的退卷辊中送出的所述基板卷绕到卷绕辊上为止的过程中进行形成所述有机薄膜的工序。即形成设于2个以上的电极间的有机薄膜的工序也可以使用长尺寸的挠曲性基板以卷对卷方式进行。
也可以在准备卷绕在退卷辊上的挠曲性基板、或在挠曲性基板上形成有挠曲性的电极等的长尺寸的结构体,将从退卷辊退卷的挠曲性基板或长尺寸的结构体卷绕在卷绕辊上的同时进行形成有机薄膜的工序。
此处对卷对卷方式的概略进行说明。
利用卷对卷方式的有机薄膜的形成工序在连续地搬送拉设(張り渡される)在退卷辊与卷绕辊之间的长尺寸的挠曲性基板的同时,首先将含有具有交联性基团的材料的涂布液连续地涂布到在退卷辊及卷绕辊间露出的挠曲性基板的主表面而形成涂布膜。然后通过在将形成有涂布膜的挠曲性基板再连续地搬送的同时,对涂布膜反复照射电磁波而使交联性基团交联并固化而形成有机薄膜。由此,有机薄膜就被制成对通过后面的工序涂布在该膜的表面的涂布液不溶。
继而,也可以在使交联性基团交联了的有机薄膜上连续地再形成薄膜。该情况下,即使利用涂布法形成该薄膜,由于下层的有机薄膜不溶化,因此可以减少下层的有机薄膜因用于形成该薄膜的涂布液而受到的损伤。
而且,虽然可以利用卷对卷方式形成电子器件的所有构成要素,然而例如也可以利用卷对卷方式仅形成有机薄膜。例如,也可以准备预先形成有电极的挠曲性基板,使用该挠曲性基板,以卷对卷方式形成1个或多个有机薄膜,其后,在规定的部位裁断挠曲性基板,利用单片式再形成电极,制作电子器件。
在制造有机EL元件、有机光电转换元件、有机薄膜晶体管等电子器件时,作为可以优选地适用于卷对卷法的长尺寸的挠曲性基板,只要是包含无色透明的树脂的膜或片等可以卷绕成卷筒状的基板,就没有特别限定。而且基板优选为绝缘性的基板。作为此种基板中所用的树脂,例如可以举出聚醚砜(PES);聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)等聚酯树脂;聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、环状聚烯烃等聚烯烃树脂;聚酰胺树脂;聚碳酸酯树脂;聚苯乙烯树脂;聚乙烯醇树脂;乙烯-乙酸乙烯酯共聚物的皂化物;聚丙烯腈树脂;缩醛树脂;聚酰亚胺树脂;环氧树脂。
这些树脂当中,由于耐热性高、线膨胀率低、制造成本低,因此优选聚酯树脂、聚烯烃树脂,特别优选聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯。另外,这些树脂既可以单独地使用1种,也可以组合使用2种以上。
另外,作为基板,可以使用铝等金属基板及玻璃基板等。在卷对卷法中应用金属基板及玻璃基板等情况下,只要使其厚度薄至表现出挠曲性的程度即可。
挠曲性基板的厚度没有特别限定。挠曲性基板的厚度可以考虑成膜时的稳定性适当地设定。挠曲性基板的厚度优选为5μm~500μm的范围,更优选为50μm~200μm的范围,特别优选为50μm~100μm的范围。
在使用长尺寸的挠曲性基板或长尺寸的结构体一边以卷对卷方式搬送一边制造电子器件的情况下,如果恒定地照射电磁波,则会有基板被过度地加热而挠曲、或构成结构体的功能层劣化的情况。然而,本发明的制造方法中,由于反复照射电磁波,因此可以抑制由电磁波的照射引起的基板的挠曲、功能层的劣化等不佳状况的产生。
另外在一边以卷对卷方式搬送挠曲性基板一边制造电子器件的情况下,在以往的加热处理中,为了确保使交联反应结束所需的时间,需要长的搬送距离。然而,如果像上述本发明的制造方法那样在规定的条件下反复照射规定的电磁波,就可以不使已经设置的构成过度升温地在极短时间内使交联反应结束。由此,本发明的电子器件的制造方法及该电子器件中所用的薄膜的制造方法可以优选地适用于利用卷对卷法的制造方法中。
以下,对本实施方式的电子器件(有机EL元件、有机光电转换元件、有机薄膜晶体管)可以采取的构成例、以及各层的构成及其形成方法进行说明。
<有机EL元件>
本实施方式的有机EL元件具备包含阳极、阴极、及配置于这些电极之间的空穴注入层、空穴传输层及发光层的层叠结构。本实施方式中,对如下的例子进行说明,即,以利用涂布法形成发光层作为前提,如上所述,利用涂布含有具有交联性基团的材料的涂布液而形成涂布膜的工序、通过向涂布膜反复照射电磁波而使交联性基团交联来形成有机薄膜的工序,由此进行空穴传输层的形成工序。
作为设于阴极与发光层之间的层的例子,可以举出电子注入层、电子传输层、空穴阻挡层等。在阴极与发光层之间设置电子注入层和电子传输层两者的层的情况下,将与阴极接触的层称作电子注入层,将除了该电子注入层以外的层称作电子传输层。
电子注入层具有改善来自阴极的电子注入效率的功能。电子传输层具有改善来自阴极、电子注入层或更接近阴极的电子传输层的电子注入的功能。
空穴阻挡层是具有阻挡空穴的传输的功能的层。而且在电子注入层、和/或电子传输层具有阻挡空穴的传输的功能的情况下,这些层有时兼作空穴阻挡层。
对于空穴阻挡层具有阻挡空穴的传输的功能,例如可以制作仅流过空穴电流的有机EL元件,根据其电流值的减少来确认阻挡的效果。
作为设于阳极与发光层之间的层,可以举出空穴注入层、空穴传输层、电子阻挡层等。将与阳极接触的层称作空穴注入层。
空穴注入层具有改善来自阳极的空穴注入效率的功能。空穴传输层具有改善来自阳极、空穴注入层或更接近阳极的空穴传输层的空穴注入的功能。
电子阻挡层具有阻挡电子的传输的功能。而且在空穴注入层、和/或空穴传输层具有阻挡电子的传输的功能的情况下,这些层有时兼作电子阻挡层。
对于电子阻挡层具有阻挡电子的传输的功能,例如可以制作仅流过电子电流的有机EL元件,根据所测定出的电流值的减少来确认阻挡电子的传输的效果。
将有机EL元件可以采取的层构成的例子表示如下。
a)阳极/发光层/阴极
b)阳极/空穴注入层/发光层/阴极
c)阳极/空穴注入层/发光层/电子注入层/阴极
d)阳极/空穴注入层/发光层/电子传输层/电子注入层/阴极
e)阳极/空穴注入层/空穴传输层/发光层/阴极
f)阳极/空穴注入层/空穴传输层/发光层/电子注入层/阴极
g)阳极/空穴注入层/空穴传输层/发光层/电子传输层/电子注入层/阴极
h)阳极/发光层/电子注入层/阴极
i)阳极/发光层/电子传输层/电子注入层/阴极
记号“/”表示记号“/”的两侧的层之间是接合的。
本实施方式的有机EL元件既可以具有单层的发光层,也可以具有2层以上的发光层。在上述a)~i)的层构成当中的任意一个中,如果将配置于阳极与阴极之间的层叠体设为“结构单元A”,则作为具有2层的发光层的有机EL元件的构成,可以举出下述j)中所示的层构成。而且具有2个的(结构单元A)的层构成彼此既可以相同,也可以不同。
j)阳极/(结构单元A)/电荷发生层/(结构单元A)/阴极
此处所说的电荷发生层,是通过施加电场而产生空穴和电子的层。作为电荷发生层,例如可以举出包含氧化钒、铟锡氧化物(Indium Tin Oxide:简称为ITO)、氧化钼等的薄膜。
另外,如果将“(结构单元A)/电荷发生层”设为“结构单元B”,则作为具有3层以上的发光层的有机EL元件的构成,可以举出以下的k)中所示的层构成。
k)阳极/(结构单元B)x/(结构单元A)/阴极
而且记号“x”表示2个以上的整数,“(结构单元B)x”表示层叠了x段的(结构单元B)而得的层叠体。另外具有多个的(结构单元B)的层构成既可以相同,也可以不同。
而且,也可以不设置电荷发生层,直接层叠多个发光层而构成有机EL元件。
具备上述构成的有机EL元件通常被设于基板上。对于所形成的层的顺序、层的数目、及各层的厚度,可以考虑发光效率、寿命而适当地设定。有机EL元件通常将阳极配置于基板侧而设于基板上,然而也可以将阴极配置于基板侧而设于基板上。例如在基板上制作a)~k)的各有机EL元件的情况下,在将阳极配置于基板侧的方式中从阳极侧(各构成a~k的左侧)起依次将各层层叠于基板上,在将阴极配置于基板侧的方式中从阴极(各构成a~k的右侧)起依次将各层层叠于基板上。有机EL元件既可以是从基板侧射出光的底发射型,也可以是从与基板相反一侧射出光的顶发射型。
下面,对构成有机EL元件的各层的材料及形成方法进行更具体的说明。
<基板>
基板适合使用在有机EL元件的制造工序中不会化学地变化的基板,例如既可以是玻璃基板、硅基板等刚性基板,也可以是塑料基板、高分子膜等挠曲性基板。通过使用挠曲性基板,就可以形成作为整体而言为挠曲性的有机EL元件,可以利用卷对卷方式形成有机EL元件。而且在基板上也可以预先形成用于驱动有机EL元件的电极、驱动电路。
<阳极>
在从发光层放射的光从阳极通过而射出的构成的有机EL元件的情况下,在阳极中使用显示出透光性的电极。作为显示出透光性的电极,可以使用电导率高的金属氧化物、金属硫化物及金属等的薄膜,适合使用透光率高的薄膜。例如可以使用包含氧化铟、氧化锌、氧化锡、ITO、铟锌氧化物(Indium Zinc Oxide:简称为IZO)、金、铂、银、及铜等的薄膜,它们当中,适合使用包含ITO、IZO、或氧化锡的薄膜。作为阳极的形成方法的例子,可以举出真空蒸镀法、溅射法、离子镀法、镀敷法等。另外,作为该阳极,也可以使用聚苯胺或其衍生物、聚噻吩或其衍生物等有机物的透明导电膜。
在阳极中,也可以使用反射光的材料,作为该材料,优选功函数为3.0eV以上的金属、金属氧化物、金属硫化物。
阳极的厚度可以考虑光的透射性、电导率等适当地确定。阳极的厚度例如为10nm~10μm,优选为20nm~1μm,更优选为50nm~500nm。
<空穴注入层>
作为构成空穴注入层的空穴注入材料的例子,可以举出氧化钒、氧化钼、氧化钌、及氧化铝等氧化物、苯胺化合物、星状爆炸型胺化合物、酞菁化合物、非晶碳、聚苯胺、及聚乙烯二氧噻吩(PEDOT)之类的聚噻吩衍生物等。
作为空穴注入层的形成方法,例如可以举出使用含有空穴注入材料的墨液的已经说明过的涂布法。另外空穴注入层也可以利用与涂布法不同的规定的公知的方法形成。
空穴注入层的厚度的最佳值根据所用的材料而不同,可以考虑所要求的特性及成膜的简易性等适当地确定。空穴注入层的厚度例如为1nm~1μm,优选为2nm~500nm,更优选为5nm~200nm。
<空穴传输层>
对于空穴传输层的形成方法,没有特别限制。在空穴传输层的形成方法中,在使用低分子的空穴传输材料的情况下,可以举出使用含有高分子粘合剂和空穴传输材料的混合液的形成方法,在使用高分子的空穴传输材料的情况下,可以举出使用含有空穴传输材料的墨液的利用涂布法的形成方法。
以下,对在利用使用含有空穴传输材料的墨液的涂布法形成空穴传输层的工序中应用如下工序的例子进行说明,即,上述的“涂布含有具有交联性基团的材料的涂布液而形成涂布膜的工序、和通过向涂布膜反复照射电磁波而使交联性基团交联来形成有机薄膜的工序”。
本发明的有机EL元件所具有的空穴传输层含有空穴传输材料。空穴传输材料只要是具有空穴传输功能的有机化合物,就没有特别限定。作为具有空穴传输功能的有机化合物的具体例,可以举出聚乙烯基咔唑或其衍生物、聚硅烷或其衍生物、在侧链或主链中具有芳香族胺残基的聚硅氧烷衍生物、吡唑啉衍生物、芳基胺衍生物、茋衍生物、三苯基二胺衍生物、聚苯胺或其衍生物、聚噻吩或其衍生物、聚吡咯或其衍生物、聚芳基胺或其衍生物、聚对苯乙炔或其衍生物、聚芴衍生物、具有芳香族胺残基的高分子化合物、及聚(2,5-噻吩乙炔)或其衍生物。
具有空穴传输功能的有机化合物优选为高分子化合物、例如聚合物。这是因为,如果具有空穴传输功能的有机化合物为高分子化合物,则成膜性提高,可以使得有机EL元件的发光性均匀。例如,具有空穴传输功能的有机化合物的聚苯乙烯换算的数均分子量为10000以上,优选为3.0×104~5.0×105,更优选为6.0×104~1.2×105。另外,具有空穴传输功能的有机化合物的聚苯乙烯换算的重均分子量为1.0×104以上,优选为5.0×104~1.0×106,更优选为1.0×105~6.0×105
具体而言,作为空穴传输材料的例子,可以举出日本特开昭63-70257号公报、日本特开昭63-175860号公报、日本特开平2-135359号公报、日本特开平2-135361号公报、日本特开平2-209988号公报、日本特开平3-37992号公报、日本特开平3-152184号公报中记载的空穴传输材料等。
它们当中,作为具有空穴传输功能的有机化合物,优选聚乙烯基咔唑或其衍生物、聚硅烷或其衍生物、在侧链或主链中具有芳香族胺残基的聚硅氧烷衍生物、聚苯胺或其衍生物、聚噻吩或其衍生物、聚芴衍生物、具有芳香族胺残基的高分子化合物、聚对苯乙炔或其衍生物、及聚(2,5-噻吩乙炔)或其衍生物等高分子空穴传输材料,更优选为聚乙烯基咔唑或其衍生物、聚硅烷或其衍生物、在侧链或主链中具有芳香族胺残基的聚硅氧烷衍生物、聚芴衍生物、具有芳香族胺残基的高分子化合物。在具有空穴传输功能的有机化合物为低分子的情况下,优选使之分散于高分子粘合剂中后使用。
作为具有空穴传输功能的有机化合物的聚乙烯基咔唑或其衍生物例如可以通过使乙烯基单体阳离子聚合、或自由基聚合而得到。
对于作为具有空穴传输功能的有机化合物的聚硅烷或其衍生物的例子,可以举出化学评论(Chem.Rev.)第89卷、1359页(1989年)、英国专利GB2300196号公开说明书中记载的化合物等。合成方法也可以使用这些文献中记载的方法,尤其适用Kipping法。
作为聚硅氧烷或其衍生物,由于在硅氧烷骨架结构中基本上没有空穴传输性,因此适合使用在侧链或主链中具有上述低分子空穴传输材料的结构的化合物。特别是可以举出在侧链或主链中具有空穴传输性的芳香族胺残基的化合物。
作为具有空穴传输性的有机化合物,优选具有以下述式(1)表示的亚芴基的聚合物。这是因为,在使之与具有稠环或多个芳香环的有机化合物接触而制成有机EL元件的空穴传输层的情况下,空穴注入效率提高,驱动时的电流密度变大。
[化1]
式(1)中,R1、R2既可以相同也可以不同,各自独立地表示氢原子、烷基、烷氧基、芳基、1价的杂环基。作为烷基,可以举出碳原子数为1~10的基团。作为烷氧基可以举出碳原子数为1~10的基团。作为芳基的例子可以举出苯基、萘基等。作为1价的杂环基的例子可以举出吡啶基等。芳基、1价的杂环基也可以具有取代基,作为取代基的例子,从提高高分子化合物的溶解性的观点考虑,可以举出碳原子数为1~10的烷基、碳原子数为1~10的烷氧基等。
另外,芳基、1价的杂环基的取代基也可以具有交联性基团。作为交联性基团的例子,可以举出乙烯基、乙炔基、丁烯基、具有丙烯酸结构的基团、具有丙烯酸酯结构的基团、具有丙烯酰胺结构的基团、具有甲基丙烯酸结构的基团、具有甲基丙烯酸酯结构的基团、具有甲基丙烯酰胺结构的基团、具有乙烯基醚结构的基团、乙烯基氨基、具有硅醇结构的基团、具有小元环(例如环丙烷、环丁烷、环氧化物、氧杂环丁烷、二酮、环硫化物等)的基团等。
将优选的亚芴基的具体例表示如下。
[化2]
特别优选的具有空穴传输功能的有机化合物是作为重复单元含有上述亚芴基和芳香族叔胺化合物的结构的聚合物,例如为多芳基胺聚合物。
作为含有芳香族叔胺化合物的结构的重复单元,可以举出以下述式(2)表示的重复单元。
[化3]
式(2)中,Ar1、Ar2、Ar3及Ar4各自独立地表示亚芳基或2价的杂环基。Ar5、Ar6及Ar7各自独立地表示芳基或1价的杂环基。或者也可以Ar6与Ar7一起与Ar6和Ar7所键合的氮原子一起形成环。m及n各自独立地表示0或1。
作为亚芳基的例子,可以举出亚苯基等。作为2价的杂环基的例子,可以举出亚吡啶基等。这些基团也可以具有取代基。
作为芳基的例子,可以举出苯基、萘基等。作为1价的杂环基的例子,可以举出吡啶基等。这些基团也可以具有取代基。
作为1价的杂环基的例子,可以举出噻吩基、呋喃基、吡啶基等。
作为亚芳基、芳基、2价的杂环基、1价的杂环基可以具有的取代基,从高分子化合物的溶解性的观点考虑,优选烷基、烷氧基、芳基,更优选烷基。作为烷基,可以举出碳原子数为1~10的基团。作为烷氧基,可以举出碳原子数为1~10的基团。作为芳基的例子,可以举出苯基、萘基等。
另外,取代基也可以具有交联性基团。作为交联性基团的例子,可以举出乙烯基、乙炔基、丁烯基、具有丙烯酸结构的基团、具有丙烯酸酯结构的基团、具有丙烯酰胺结构的基团、具有甲基丙烯酸结构的基团、具有甲基丙烯酸酯结构的基团、具有甲基丙烯酰胺结构的基团、具有乙烯基醚结构的基团、乙烯基氨基、具有硅醇结构的基团、具有小元环(例如环丙烷、环丁烷、环氧化物、氧杂环丁烷、二酮、环硫化物等)的基团等。
Ar1、Ar2、Ar3及Ar4优选为亚芳基,更优选为亚苯基。Ar5、Ar6及Ar7优选为芳基,更优选为苯基。
此外Ar1中的碳原子与Ar3中的碳原子既可以直接键合,也可以借助以-O-表示的基团、以-S-表示的基团等2价的基团键合。
从单体的合成的实施容易度的观点考虑,m及n优选为0。
作为以式(2)表示的重复单元的具体例,可以举出以下述式表示的重复单元等。
[化4]
在具有空穴传输功能的有机化合物不具有交联性基团的情况下,作为具有交联性基团的材料还使用交联剂。作为交联剂的例子,可以举出具有选自乙烯基、乙酰基、丁烯基、丙烯酰基、丙烯酰胺基、甲基丙烯酰基、甲基丙烯酰胺基、乙烯基醚基、乙烯基氨基、硅醇基、环丙基、环丁基、环氧基、氧杂环丁烷基、二酮基、环硫化物基、内酯基、及内酰胺基中的可以聚合的取代基的化合物。作为交联剂,例如优选多官能丙烯酸酯,可以举出二季戊四醇六丙烯酸酯(DPHA)、三季戊四醇八丙烯酸酯(TPEA)等。
通过像这样使用具有交联性基团的材料、或使用交联剂,即使在下层(空穴传输层)上利用涂布法还形成其他的功能层(上层),也可以有效地抑制下层的由上层形成用的溶剂等造成的溶解。
形成空穴传输层的方法没有限制,然而在具有空穴传输功能的有机化合物为低分子的情况下,可以举出借助使用与高分子粘合剂的混合溶液的成膜的方法。另外,在具有空穴传输功能的有机化合物为高分子的情况下,可以举出借助使用溶液的成膜的方法。
作为使用溶液的成膜中所用的溶剂,只要是使空穴传输材料溶解的溶剂,就没有特别限制。作为溶剂的例子,可以举出氯仿、二氯甲烷、二氯乙烷等氯化物溶剂、四氢呋喃等醚溶剂、甲苯、二甲苯等芳香族烃溶剂、丙酮、甲乙酮等酮溶剂、乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙基溶纤剂乙酸酯等酯溶剂。
作为使用溶液的成膜方法的例子,可以举出已经说明过的涂布法。
作为上述混合溶液中所用的高分子粘合剂,优选不会过度地妨碍电荷传输的粘合剂,另外适合使用对可见光的吸收小的粘合剂。作为高分子粘合剂的例子,可以举出聚碳酸酯、聚丙烯酸酯、聚丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚硅氧烷等。
空穴传输层的厚度的最佳值根据所用的材料而不同,只要以使驱动电压和发光效率为适度的值的方式选择即可。空穴传输层至少需要为不产生针孔的程度的厚度,如果太厚,则有机EL元件的驱动电压有可能升高。空穴传输层的厚度例如为1nm~1μm,优选为2nm~500nm,更优选为5nm~200nm。
<发光层>
发光层通常主要包含发出荧光和/或磷光的有机物、或该有机物和辅助它的掺杂剂。掺杂剂例如是为了提高发光效率、改变发光波长而加入。而且作为有机物,从溶解性的观点考虑,优选为高分子化合物。发光层优选含有聚苯乙烯换算的数均分子量为103~108的高分子化合物。作为构成发光层的发光材料,例如可以举出下述的色素材料、金属络合物材料、高分子材料、掺杂剂材料。
(色素材料)
作为色素材料,例如可以举出环戊胺衍生物、四苯基丁二烯衍生物、三苯基胺衍生物、噁二唑衍生物、吡唑喹啉衍生物、二苯乙烯基苯衍生物、二苯乙烯基芳烯衍生物、吡咯衍生物、噻吩环化合物、吡啶环化合物、紫环酮衍生物、苝衍生物、低聚噻吩衍生物、噁二唑二聚物、吡唑啉二聚物、喹吖啶酮衍生物、香豆素衍生物等。
(金属络合物材料)
作为金属络合物材料,例如可以举出在中心金属中具有Tb、Eu、Dy等稀土金属、或Al、Zn、Be、Pt、Ir等、在配体中具有噁二唑、噻二唑、苯基吡啶、苯基苯并咪唑、喹啉结构等的金属络合物。作为金属络合物,例如可以举出铱络合物、铂络合物等具有来自三重激发态的发光的金属络合物、羟基喹啉铝络合物、苯并羟基喹啉铍络合物、苯并噁唑基锌络合物、苯并噻唑锌络合物、偶氮甲基锌络合物、卟啉锌络合物、菲咯啉铕络合物等。
(高分子材料)
作为高分子材料,例如可以举出聚对苯乙炔衍生物、聚噻吩衍生物、聚对苯撑衍生物、聚硅烷衍生物、聚乙炔衍生物、聚芴衍生物、聚乙烯基咔唑衍生物、将上述色素材料、金属络合物材料高分子化了的材料等。
(掺杂剂材料)
作为掺杂剂材料,例如可以举出苝衍生物、香豆素衍生物、红荧烯衍生物、喹吖啶酮衍生物、方酸鎓衍生物、卟啉衍生物、苯乙烯基色素、并四苯衍生物、吡唑啉酮衍生物、十环烯、吩噁嗪酮等。
发光层的厚度通常约为2nm~200nm。发光层可以利用使用含有如上所述的发光材料的墨液的涂布法形成。
<电子传输层>
作为构成电子传输层的电子传输材料,可以使用公知的材料。作为构成电子传输层的电子传输材料,可以举出噁二唑衍生物、蒽醌二甲烷或其衍生物、苯醌或其衍生物、萘醌或其衍生物、蒽醌或其衍生物、四氰基蒽醌二甲烷或其衍生物、芴酮衍生物、二苯基二氰基乙烯或其衍生物、联苯醌衍生物、或8-羟基喹啉或其衍生物的金属络合物、聚喹啉或其衍生物、聚喹喔啉或其衍生物、聚芴或其衍生物等。
它们当中,作为电子传输材料,优选噁二唑衍生物、苯醌或其衍生物、蒽醌或其衍生物、或8-羟基喹啉或其衍生物的金属络合物、聚喹啉或其衍生物、聚喹喔啉或其衍生物、聚芴或其衍生物,更优选2-(4-联苯基)-5-(4-叔丁基苯基)-1,3,4-噁二唑、苯醌、蒽醌、三(8-羟基喹啉)铝、聚喹啉。
对于电子传输层的形成方法没有特别限制。在使用低分子的电子传输材料的情况下,作为电子传输层的形成方法的例子,可以举出使用粉末的真空蒸镀法、由溶液或熔融状态的成膜,在使用高分子的电子传输材料的情况下,可以举出由溶液或熔融状态的成膜。而且在实施由溶液或熔融状态的成膜的情况下,也可以并用高分子粘合剂。
电子传输层的厚度的最佳值根据所用的材料而不同,可以考虑所要求的特性及成膜的简易性等适当地确定。电子传输层的厚度例如为1nm~1μm,优选为2nm~500nm,更优选为5nm~200nm。
<电子注入层>
构成电子注入层的材料可以根据发光层的种类适当地选择最佳的材料。作为构成电子注入层的材料的例子,可以举出碱金属、碱土金属、含有碱金属及碱土金属当中的1种以上的合金、碱金属或碱土金属的氧化物、卤化物、碳酸盐、或这些物质的混合物等。作为碱金属、碱金属的氧化物、碱金属的卤化物、及碱金属的碳酸盐的例子,可以举出锂、钠、钾、铷、铯、氧化锂、氟化锂、氧化钠、氟化钠、氧化钾、氟化钾、氧化铷、氟化铷、氧化铯、氟化铯、碳酸锂等。另外,作为碱土金属、碱土金属的氧化物、碱土金属的卤化物、碱土金属的碳酸盐的例子,可以举出镁、钙、钡、锶、氧化镁、氟化镁、氧化钙、氟化钙、氧化钡、氟化钡、氧化锶、氟化锶、碳酸镁等。电子注入层也可以由层叠2层以上的层叠体构成,例如可以举出LiF层与Ca层的层叠体等。电子注入层可以利用蒸镀法、溅射法、印刷法等规定的公知的方法形成。电子注入层的厚度优选为1nm~1μm左右。
<阴极>
作为阴极的材料,优选功函数小、向发光层的电子注入容易、电导率高的材料。另外,在从阳极侧取出光的有机EL元件中,由于从发光层放射的光利用阴极向阳极侧反射会提高发光效率,因此优选,由此,作为阴极的材料优选可见光反射率高的材料。作为阴极的材料,例如可以使用碱金属、碱土金属、过渡金属及周期表第13族金属等。作为阴极的材料,例如可以使用锂、钠、钾、铷、铯、铍、镁、钙、锶、钡、铝、钪、钒、锌、钇、铟、铈、钐、铕、铽、镱等金属、所述金属当中的2种以上的合金、所述金属当中的1种以上与金、银、铂、铜、锰、钛、钴、镍、钨、锡当中的1种以上的合金、或石墨或石墨层间化合物等。作为合金的例子,可以举出镁-银合金、镁-铟合金、镁-铝合金、铟-银合金、锂-铝合金、锂-镁合金、锂-铟合金、钙-铝合金等。另外,作为阴极可以使用包含导电性金属氧化物及导电性有机物等的透明导电性电极。具体而言,作为导电性金属氧化物的例子可以举出氧化铟、氧化锌、氧化锡、ITO、及IZO,作为导电性有机物的例子可以举出聚苯胺或其衍生物、聚噻吩或其衍生物等。而且,阴极也可以由层叠了2层以上的层叠体构成。而且,有时也将电子注入层作为阴极使用。
阴极的厚度可以考虑电导率、耐久性适当地设定。阴极的厚度例如为10nm~10μm,优选为20nm~1μm,更优选为50nm~500nm。作为阴极的形成方法,例如可以举出真空蒸镀法、溅射法、或热压接金属薄膜的层压法等。
以上说明的本实施方式的有机EL元件可以适用于曲面状或平面状的照明装置、例如作为扫描仪的光源使用的面状光源、及显示装置中。
<有机光电转换元件>
对本实施方式的有机光电转换元件的概略进行说明。
有机光电转换元件根据活性层(有时称作有机半导体层。)的构成,被分为本体异质结型或异质结型的2种。本发明的电子器件的制造方法可以适用于任意种类的有机光电转换元件中。
有机光电转换元件作为基本的构成,具备:一对电极,其至少一方为透明或半透明;和层叠结构,其配置于这一对电极间,在本体异质结型的情况下,包含含有有机薄膜的1层的活性层,另外,在异质结型的情况下包含含有有机薄膜的2层的活性层。
以下,对构成有机光电转换元件的基板、电极、活性层、及根据需要形成的其他构成要素进行说明。
<基板>
有机光电转换元件通常具有在包括刚性基板及挠曲性基板的基板上层叠上述各层的构成。该基板只要是可以形成电极、在形成有机薄膜时不会化学变化的基板即可,可以使用与上述有机EL元件中可以使用的基板相同的基板。
<电极>
一对电极(阳极及阴极)当中的至少一方由透明或半透明的电极材料构成。与不透明的基板侧相反一侧的电极(即远离不透明的基板的一方的电极)为透明或半透明。作为透明或半透明的电极材料的例子,可以举出导电性的金属氧化物膜、半透明的金属薄膜等。作为透明或半透明的电极材料的例子,具体而言,可以举出使用氧化铟、氧化锌、氧化锡、ITO、IZO、NESA等导电性材料制作的膜、使用金、铂、银、铜等的膜。其中,优选ITO、IZO、氧化锡的膜。
在一对电极当中的任意一方为透明或半透明的情况下,另一方也可以是不透明的电极。作为不透明的电极的材料,可以使用金属、导电性高分子等。作为不透明的电极的材料的例子,可以举出锂、钠、钾、铷、铯、镁、钙、锶、钡、铝、钪、钒、锌、钇、铟、铈、钐、铕、铽、镱等金属、及它们当中的2种以上的合金、或1种以上的所述金属与选自金、银、铂、铜、锰、钛、钴、镍、钨及锡中的1种以上的金属的合金、石墨、石墨层间化合物、聚苯胺及其衍生物、聚噻吩及其衍生物。作为合金的例子,可以举出镁-银合金、镁-铟合金、镁-铝合金、铟-银合金、锂-铝合金、锂-镁合金、锂-铟合金、钙-铝合金等。
作为这些电极的制作方法的例子,可以举出真空蒸镀法、溅射法、离子镀法、镀敷法等。另外,作为电极材料,也可以使用聚苯胺及其衍生物、聚噻吩及其衍生物等有机的透明导电膜。透明或半透明的电极既可以是阳极也可以是阴极。
<活性层>
有机光电转换元件中所含的活性层在本体异质结型的情况下含有供电性化合物及吸电性化合物,在异质结型的情况下是将含有供电性化合物的层与含有吸电性化合物的层接合而成。
供电性化合物没有特别限定。作为供电性化合物,例如可以举出吡唑啉衍生物、芳基胺衍生物、茋衍生物、三苯基二胺衍生物、低聚噻吩及其衍生物、聚乙烯基咔唑及其衍生物、聚硅烷及其衍生物、在侧链或主链中具有芳香族胺的聚硅氧烷衍生物、聚苯胺及其衍生物、聚噻吩及其衍生物、作为部分骨架具有噻吩的高分子化合物、聚吡咯及其衍生物、聚苯乙炔及其衍生物、聚噻吩乙炔及其衍生物。
作为吸电性化合物,优选含有苯并噻二唑结构的化合物、在重复单元中含有苯并噻二唑结构的高分子化合物、含有喹喔啉结构的化合物、在重复单元中含有喹喔啉结构的高分子化合物、氧化钛、碳纳米管、富勒烯、富勒烯衍生物。
而且,为了使活性层表现出各种功能,也可以含有上述以外的成分。作为上述以外的成分,例如可以举出紫外线吸收剂、抗氧化剂、用于使利用所吸收的光产生电荷的功能敏感化的敏化剂、用于增大对于紫外线的稳定性的光稳定剂。
另外活性层为了提高机械特性,也可以作为高分子粘合剂含有供电性化合物及吸电性化合物以外的高分子化合物。作为高分子粘合剂,优选使用不会过度地妨碍电子传输性或空穴传输性的粘合剂、及对于可见光的吸收小的粘合剂。
作为高分子粘合剂的例子,可以举出聚(N-乙烯基咔唑)、聚苯胺及其衍生物、聚噻吩及其衍生物、聚对苯乙炔及其衍生物、聚(2,5-噻吩乙炔)及其衍生物、聚碳酸酯、聚丙烯酸酯、聚丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚硅氧烷等。
具有上述的构成的活性层例如在本体异质结型的情况下,可以通过进行使用了含有供电性化合物、吸电性化合物、及根据需要配合的其他成分的溶液的成膜来形成。例如,可以通过将该溶液涂布在阳极或阴极上而形成活性层。
在使用了溶液的成膜中所用的溶剂只要是使得上述的供电性化合物及吸电性化合物溶解的溶剂即可,也可以混合多种溶剂。作为溶剂,例如可以举出甲苯、二甲苯、均三甲苯、四氢化萘、十氢化萘、双环己烷、丁基苯、仲丁基苯、叔丁基苯等不饱和烃溶剂、四氯化碳、氯仿、二氯甲烷、二氯乙烷、二氯丙烷、氯丁烷、溴丁烷、氯戊烷、溴戊烷、氯己烷、溴己烷、氯环己烷、溴环己烷等卤代饱和烃溶剂、氯苯、二氯苯、三氯苯等卤代不饱和烃溶剂、四氢呋喃、四氢吡喃等醚溶剂等。可以使构成活性层的材料例如在上述的溶剂中溶解0.1重量%以上。
在活性层的成膜中,可以使用已经说明过的涂布法。
本实施方式中,可以利用涂布含有具有交联性基团的材料的涂布液而形成涂布膜的工序、和通过向所述涂布膜反复照射电磁波而使所述交联性基团交联来形成所述有机薄膜的工序,来形成包含活性层的规定的层。此时,作为具有交联性基团的材料,可以使用作为取代基具有前述的交联性基团的材料、或前述的交联剂。
<其他的层>
有机光电转换元件除了上述的基板、电极(阳极及阴极)及活性层以外,为了提高光电转换效率,也可以还含有活性层以外的附加的中间层(缓冲层、电荷传输层等)。此种中间层例如可以设于阳极与活性层之间、或阴极与活性层之间。
作为中间层中所用的材料的例子,可以举出氟化锂等碱金属或碱土金属的卤化物或氧化物等。另外,在中间层的材料中,也可以使用氧化钛等无机半导体的微粒、PEDOT(聚(3,4-亚乙基二氧噻吩))与PSS(聚(4-苯乙烯磺酸))的混合物(PEDOT:PSS)等。
<有机薄膜晶体管>
对本实施方式的有机薄膜晶体管的概略进行说明。
作为有机薄膜晶体管的例子,可以举出具有具备源电极及漏电极、成为这些电极间的电流路径且含有本发明的高分子化合物的活性层、和控制从该电流路径通过的电流量的栅电极的构成的晶体管。作为具有此种构成的有机薄膜晶体管的例子,可以举出场效应型有机薄膜晶体管、静电感应型有机薄膜晶体管等。
场效应型有机薄膜晶体管通常具有源电极及漏电极、成为这些电极间的电流路径的含有高分子化合物的活性层、控制从该电流路径通过的电流量的栅电极、和配置于活性层与栅电极之间的绝缘层。
静电感应型有机薄膜晶体管通常具有源电极及漏电极、成为这些电极间的电流路径的含有高分子化合物的活性层、和控制从该电流路径通过的电流量的栅电极,该栅电极被设于活性层中。
栅电极只要是可以形成从源电极流向漏电极的电流路径,并且可以利用施加在栅电极上的电压控制流过该电流路径的电流量的结构即可,作为其方式,例如可以举出梳型电极。
场效应型有机薄膜晶体管可以利用公知的方法、例如日本特开平5-110069号公报中记载的方法来制造。另外静电感应型有机薄膜晶体管可以利用日本特开2004-006476号公报中记载的方法等公知的方法来制造。
<基板>
有机薄膜晶体管通常形成于包括刚性基板及挠曲性基板的基板上。基板的材料只要是不会妨碍有机薄膜晶体管的特性的材料,就没有特别限定。作为基板的材料,可以使用与上述有机EL元件中可以使用的基板相同的基板。
<绝缘层>
绝缘层的材料只要是电绝缘性高的材料即可,可以使用SiOX、SiNX、Ta2O5、聚酰亚胺、聚乙烯醇、聚乙烯苯酚、有机玻璃、光刻胶等,然而由于可以进一步降低运行电压,因此优选使用介电常数高的材料。
<栅电极>
在栅电极中,可以使用金、铂、银、铜、铬、钯、铝、铟、钼、低电阻多晶硅、低电阻无定形硅等金属、锡氧化物、氧化铟、ITO等材料。这些材料既可以单独使用1种,也可以并用2种以上。而且,作为栅电极,也可以使用高浓度地掺杂有杂质的硅基板。
<源电极及漏电极>
源电极及漏电极优选由低电阻的材料构成,特别优选由金、铂、银、铜、铬、钯、铝、铟、钼等构成。这些材料既可以单独使用1种,也可以并用2种以上。
<其他的层>
在有机薄膜晶体管中,也可以在源电极及漏电极与活性层之间,还夹设有由其他的化合物构成的层。作为此种层,可以举出包含具有电子传输性的低分子化合物、具有空穴传输性的低分子化合物、碱金属、碱土金属、稀土金属、这些金属与有机化合物的络合物、碘、溴、氯、氯化碘等卤素、硫酸、硫酸酐、二氧化硫、硫酸盐等氧化硫化合物、硝酸、二氧化氮、硝酸盐等氧化氮化合物、高氯酸、次氯酸等卤代化合物、烷基硫醇化合物、芳香族硫醇类、氟代烷基芳香族硫醇类等芳香族硫醇化合物等的层。
<保护膜>
在有机薄膜晶体管上,为了保护有机薄膜晶体管,优选形成保护膜。由此,就可以将有机薄膜晶体管与大气隔断,抑制有机薄膜晶体管的电特性的降低。另外,在有机薄膜晶体管上还形成其他的电子器件的情况下,还可以利用该保护膜减少该电子器件的形成工序中的对有机薄膜晶体管的影响。作为形成保护膜的方法,可以举出将有机薄膜晶体管用以UV固化树脂、热固化树脂、SiONX作为材料的膜覆盖的方法等。
包含半导体层、绝缘层的规定的层可以利用涂布含有具有交联性基团的材料的涂布液而形成涂布膜的工序、和通过向所述涂布膜反复照射电磁波而使所述交联性基团交联来形成所述有机薄膜的工序形成。作为此时所使用的具有交联性基团的材料,可以使用作为取代基具有前述的交联性基团的材料、或前述的交联剂。
实施例
以下,基于实施例及比较例对本发明进行更具体的说明,然而本发明并不限定于它们。
在以下的实施例及比较例中,以使残膜率为80%左右的方式设定了电磁波的照射条件、加热条件。
<滤波器>
首先参照图1及2对后述实施例1~3中所用的滤波器进行说明。
图1及2是表示滤波器的特性的曲线图。所用的滤波器是被称作锐波滤波器的滤波器,具有吸收波长比规定的波长短的光而仅使波长比规定的波长更长的光透射的功能。
锐波滤波器由相当于波长倾斜宽度的中点的波长的值即透射临界波长来赋予特征,所述波长倾斜宽度是在光谱透射率中透射率为72%的波长的值(高透射临界波长)与透射率为5%的波长的值(吸收临界波长)的间隔。图1中,S76-L37(商品名)的透射临界波长为370(nm),S76-L42的透射临界波长为420(nm)。图2中,S76-Y52的透射临界波长为520(nm)。
(合成例)
高分子化合物1的合成
向用惰性气体将内部置换了的反应器中,量取并加入以下述式(3)表示的2,7-双(1,3,2-二氧硼戊环-2-基)-9,9-二辛基芴(C8BE)18g、以下述式(4)表示的双(4-溴苯基)-4-仲丁基苯基胺(TFBR)13g、以下述式(5)表示的3,4-环丁烷并-N,N-双(4-溴苯基)苯胺(BCTR)2g、甲基三辛基氯化铵(商品名:Aliquat336、Aldrich制)3g、甲苯200g。将反应容器加热到100℃,加入乙酸钯(II)7.4mg、三(邻甲苯基)膦70mg、约18质量%的碳酸钠水溶液64g,持续加热搅拌3小时以上。其后,添加苯基硼酸400mg,再持续加热搅拌5小时。用1900g的甲苯稀释反应液,用3质量%的乙酸水溶液60g清洗2次,再用离子交换水60g水洗1次后,向取出的有机相中加入DDC(二乙基二硫代氨基甲酸钠三水合物)1.5g,搅拌4小时。将所得的溶液利用以氧化铝与硅胶的等量混合物作为固定相使用的柱色谱法精制。将所得的甲苯溶液滴入甲醇中,搅拌后,通过将所得的沉淀物滤出并使之干燥,而得到包含以下述式(6)表示的重复单元的高分子化合物1。而且在式(6)中,附加在各重复单元上的数字表示高分子化合物1中的各重复单元的组成比。
所得的高分子化合物1的聚苯乙烯换算的数均分子量为8.9×104,聚苯乙烯换算的重均分子量为4.2×105
[化5]
[化6]
[化7]
[化8]
(实施例1)
制作出具有下述的构成的有机EL元件。
“玻璃基板/ITO层(厚度50nm)/含有PEDOT的层(厚度65nm)/含有高分子化合物1的层(厚度20nm)/含有高分子化合物2的层(厚度80nm)/NaF层(厚度4nm)/Al层(厚度100nm)”
此处含有PEDOT的层相当于空穴注入层,含有高分子化合物1的层相当于空穴传输层,含有高分子化合物2的层相当于发光层。
首先将聚(3,4-乙烯二氧噻吩)/聚苯乙烯磺酸(PEDOT:Bayer公司制、商品名“BaytronP AI4083”)的悬浊液用0.2μm膜滤器过滤而得到过滤液。在利用溅射法形成有厚度50nm的ITO膜(阳极)的玻璃基板上,利用旋涂法涂布该过滤液。其后,通过在200℃下加热处理20分钟而得到厚度为65nm的空穴注入层。而且在大气气氛中进行空穴注入层的形成。
然后,准备了将利用上述合成例得到的高分子化合物1溶解于二甲苯中的二甲苯溶液。该二甲苯溶液中的高分子化合物1的浓度设为0.5重量%。然后在大气气氛中,将所得的二甲苯溶液利用旋涂法涂布在玻璃基板上,形成厚度为20nm的空穴传输层用的涂布膜。
然后,在大气气氛中,在玻璃基板上配置骏河精机制锐波滤波器S76-Y52,隔着该滤波器,使用Xenon制RC801闪光灯,向涂布膜反复照射电磁波。而且照射时间设为180秒,1个脉冲的能量设为3.68J/cm2(而且,对7.5cm见方的区域,照射1个脉冲的能量为207J的电磁波。),1个脉冲的脉冲宽度设为168μs,频率设为10Hz。由此,就会使涂布膜中的高分子化合物1的交联性基团发生交联反应而形成被固化了的薄膜(有机薄膜),得到空穴传输层。
然后,准备了在二甲苯中溶解有作为发光材料的高分子化合物2的二甲苯溶液。该二甲苯溶液中的高分子化合物2的浓度设为1.3重量%。在大气气氛中,将所得的二甲苯溶液利用旋涂法涂布在玻璃基板上,形成厚度为80nm的发光层用的涂布膜。再通过在将氧浓度及水分浓度分别以体积比计控制为10ppm以下的氮气气氛中,在170℃保持10分钟使涂布膜干燥,而得到发光层。
然后,在真空下,以厚度约4nm蒸镀氟化钠(NaF),再以厚度约100nm蒸镀并层叠铝(Al),形成阴极。在阴极的形成后,通过使用作为密封基板的玻璃基板进行密封,而制作出有机EL元件。
测定出所制作的有机EL元件的电流效率。作为结果,得到11cd/A的最大电流效率。
(实施例2)
实施例2中,除了在含有高分子化合物1的层的形成时,变更了在借助闪光灯的照射时所用的锐波滤波器以外,与实施例1相同地形成了有机EL元件。具体而言,本实施例2中使用了锐波滤波器S76-L42。
测定出所制作的有机EL元件的电流效率。其结果是,得到11cd/A的最大电流效率。
(实施例3)
实施例3中,除了在含有高分子化合物1的层的形成时,变更了在借助闪光灯的照射时所用的锐波滤波器以外,与实施例1相同地形成了有机EL元件。具体而言,本实施例3中使用了锐波滤波器S76-L37。
测定出所制作的有机EL元件的电流效率。其结果是,得到6cd/A的最大电流效率。
(实施例4)
实施例4中,除了在含有高分子化合物1的层的形成时,没有使用锐波滤波器以外,与实施例1相同地形成了有机EL元件。
测定出所制作的有机EL元件的电流效率。其结果是,得到6cd/A的最大电流效率。
(比较例)
比较例中,除了在含有高分子化合物1的层的形成时,取代闪光灯而使用了加热平板以外,与实施例1相同地形成了有机EL元件。具体而言,在大气气氛中,将在二甲苯中溶解有高分子化合物1的二甲苯溶液利用旋涂法涂布在玻璃基板上,形成厚度为20nm的空穴传输层用的涂布膜。通过将所得的涂布膜在大气气氛中在180℃保持60分钟,而制成被固化了的薄膜,由此得到空穴传输层。
测定出所制作的有机EL元件的电流效率。其结果是,得到6cd/A的最大电流效率。
(残膜率的测定)
在上述实施例1~4及比较例中残膜率的测定如下所示地进行。
使高分子化合物1溶解在二甲苯中,准备了二甲苯溶液1。将该二甲苯溶液1中的高分子化合物1的浓度设为0.5重量%。然后在大气气氛中,将二甲苯溶液1利用旋涂法涂布在玻璃基板上,得到高分子化合物1的涂布膜。对所得的涂布膜进行闪光灯照射(实施例1~4)或用加热平板进行加热处理(比较例),向涂布膜上滴下二甲苯而利用旋涂法涂布,使用探针式膜厚计Tencor制P16测定残留的涂布膜的厚度,将测定值设为膜厚1。
使高分子化合物1溶解在二甲苯中,准备了二甲苯溶液1。将该二甲苯溶液1中的高分子化合物1的浓度设为0.5重量%。然后在大气气氛中,将二甲苯溶液1利用旋涂法涂布在玻璃基板上,得到高分子化合物1的涂布膜。使用探针式膜厚计Tencor制P16测定所得的涂布膜的厚度,将测定值设为膜厚2。使用所得的膜厚1及膜厚2的测定值,利用式:残膜率=(膜厚1/膜厚2)求出残膜率。
将上述的实施例1~4及比较例中所用的使用机器、条件、滤波器、以及残膜率(%)及最大电流效率(cd/A)的测定值表示于下述表1中。
[表1]
(表1)
从表1中可以清楚地看到,根据已经说明了的本发明的电子器件的制造方法及该电子器件中所用的薄膜的制造方法,与以往的使用加热平板的加热处理相比,可以实现能够在极短时间内至少达成相同程度的残膜率及电流效率的薄膜及有机EL。由此,该制造方法尤其可以适用于卷对卷法中。
通过使用锐波滤波器,特意地截取紫外区域的波长的光而照射更长波长侧的光,由此可以达成更加优异的电流效率。对此可以认为是因为,通过使用锐波滤波器,可以在抑制基板、或者已经设置的电极及功能层的损伤的同时进行成膜。
以下的实施例5~9中,仅使形成含有高分子化合物1的层的工序与实施例1不同,其他与实施例1相同地形成有机EL元件。以下的实施例5~9的说明中,仅对形成含有高分子化合物1的层的工序进行说明。
(实施例5~9)
在大气气氛中,将在二甲苯中溶解有高分子化合物1的二甲苯溶液利用旋涂法涂布在玻璃基板上,形成厚度为20nm的空穴传输层用的涂布膜。然后,在N2气氛中,在玻璃基板上配置Xenon公司制370nm以下截止滤波器(Type A),隔着该滤波器,使用Xenon制RC801闪光灯,向涂布膜反复照射电磁波。由此,使得涂布膜中的高分子化合物1的交联性基团发生交联反应而制成被固化了的薄膜(有机薄膜),得到空穴传输层。
而且实施例5~9中仅电磁波的照射条件彼此不同。然而使得电磁波的总照射能量相同,将其频率设为10Hz。将各实施例的电磁波的照射条件表示于表2中。而且表2中的各实施例的脉冲峰值能量、能量/脉冲、脉冲宽度、LT70的值的百分率显示表示的是以实施例5的值作为基准(100%)时的百分率。
(残膜率的测定)
在实施例5~9中,与上述实施例1~4及比较例相同地进行了残膜率的测定。将测定结果表示于表2中。
(电流效率及寿命)
测定出实施例5~9中制作的有机EL元件的最大电流效率(Ea_max(cd/A))及寿命(LT70)。而且LT70是指将初始亮度设为5000cd/m2、进行恒电流驱动时、亮度达到初始亮度的70%之前的时间。
[表2]
(表2)
从表2中可以清楚地看到,在使用已经说明过的闪光灯的含有高分子化合物1的层的形成中,通过减小脉冲峰值能量、或减小脉冲宽度,可以在实现相同程度的残膜率及电流效率的同时,实现长寿命化。
实施例5~9都显示出可以减小每1个脉冲的能量强度,暗示可以降低对基板及其他层的热的影响。
由此,本发明的制造方法可以更加合适地应用于卷对卷法中。
在任意一个实施例中都可以实现与比较例同等或在其以上的残膜率。由此暗示,根据本发明的制造方法,即使作为上层还利用涂布法形成有其他的功能层,也可以有效地抑制由上层形成用的溶剂等造成的下层的薄膜的溶解。

Claims (6)

1.一种电子器件的制造方法,是具有2个以上的电极、和设于所述2个以上的电极间的有机薄膜的电子器件的制造方法,
包括:
涂布含有具有交联性基团的材料的涂布液而形成涂布膜的工序、以及
通过对所述涂布膜反复照射电磁波而使所述交联性基团交联来形成所述有机薄膜的工序,
所述电磁波的发生源为氙闪光灯,形成所述有机薄膜的工序是隔着波长为400nm以下的电磁波的透射率为10%以下的滤波器、反复照射所述电磁波而形成所述有机薄膜的工序。
2.根据权利要求1所述的电子器件的制造方法,其中,
所述电子器件是有机电致发光元件、有机光电转换元件、或有机薄膜晶体管。
3.根据权利要求1或2所述的电子器件的制造方法,其中,
准备卷绕在退卷辊上的挠曲性基板,在将从所述退卷辊中退卷的所述挠曲性基板卷绕在卷绕辊上的同时进行形成所述有机薄膜的工序。
4.根据权利要求1或2所述的电子器件的制造方法,其中,
将所述电磁波的脉冲峰值能量设为15.0kW/cm2以下而进行形成所述有机薄膜的工序。
5.根据权利要求1或2所述的电子器件的制造方法,其中,
将所述电磁波的1个脉冲的时间宽度设为160μs以下而进行形成所述有机薄膜的工序。
6.一种薄膜的制造方法,其包括:
涂布含有具有交联性基团的材料的涂布液而形成涂布膜的工序、以及
通过对所述涂布膜反复照射电磁波而使所述交联性基团交联来形成薄膜的工序,
所述电磁波的发生源为氙闪光灯,形成所述薄膜的工序是隔着波长为400nm以下的电磁波的透射率为10%以下的滤波器、反复照射所述电磁波而形成所述薄膜的工序。
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