DE112007003000T5 - Organisches Elektrolumineszenzelement und Verfahren zu dessen Herstellung - Google Patents

Organisches Elektrolumineszenzelement und Verfahren zu dessen Herstellung Download PDF

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Yasuhiro Iizumi
Norihito Itoh
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Abstract

Organisches Elektrolumineszenzelement, umfassend:
ein Substrat,
eine erste Elektrodenschicht, die als Struktur auf dem Substrat gebildet ist,
eine Schicht mit variabler Benetzbarkeit, die auf der ersten Elektrodenschicht gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht deren Benetzbarkeit unter der Einwirkung eines Photokatalysators aufgrund einer Energieeinstrahlung verändert, bezüglich der Energie inaktiv ist und auf deren Oberfläche eine Struktur mit variabler Benetzbarkeit aufweist, die einen lyophilen Bereich, der auf der Struktur der ersten Elektrodenschicht gebildet ist und Organopolysiloxan enthält, und einen Flüssigkeit-abstoßenden Bereich, der auf Öffnungen der Struktur der ersten Elektrodenschicht gebildet ist und ein Fluor-enthaltendes Organopolysiloxan enthält, umfasst,
eine organische Elektrolumineszenzschicht, die auf dem lyophilen Bereich der Schicht mit variabler Benetzbarkeit gebildet ist und mindestens eine lichtemittierende Schicht enthält, und
eine zweite Elektrodenschicht, die auf der organischen Elektrolumineszenzschicht gebildet ist.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines organischen Elektrolumineszenzelements, bei dem eine organische Elektrolumineszenzschicht (nachstehend als EL-Schicht bezeichnet) unter Verwendung einer Schicht mit variabler Benetzbarkeit strukturiert wird, deren Benetzbarkeit sich unter der Einwirkung eines Photokatalysators aufgrund einer Energieeinstrahlung verändert, sowie ein organisches EL-Element, das mit dem Verfahren hergestellt worden ist.
  • Stand der Technik
  • EL-Elemente sind Elemente, in denen Löcher und Elektronen, die von zwei einander zugewandten Elektroden emittiert werden, in einer lichtemittierenden Schicht kombinieren und ein Fluoreszenzmaterial, das in der lichtemittierenden Schicht vorliegt, durch die Energie angeregt wird und Licht in der dem Fluoreszenzmaterial inhärenten Farbe emittiert, und sie sind als selbstleuchtendes Flachbildschirmelement bzw. flaches Anzeigeelement interessant. Insbesondere weisen organische EL-Anzeigen, bei denen ein organisches Material als lichtemittierendes Material eingesetzt wird, eine höhere Emissionseffizienz auf und ermöglichen z. B. eine sehr helle Emission selbst bei einer angelegten Spannung von weniger als 10 V, und sie ermöglichen eine Lichtemission in einer einfachen Elementstruktur. Folglich wird davon ausgegangen, dass sie für eine billige, vereinfachte Anzeige eingesetzt werden, die für Werbung und andere Zwecke verwendet wird, und die eine bestimmte Struktur mittels Emission anzeigt.
  • Im Allgemeinen wird bei der Herstellung einer Anzeige, bei der ein EL-Element eingesetzt wird, eine organische EL-Schicht strukturiert, die Schichten wie z. B. eine lichtemittierende Schicht, eine Löcherinjektionsschicht, eine Löchertransportschicht, eine Elektroneninjektionsschicht und eine Elektronentransportschicht umfasst. Als Verfahren zum Strukturieren der lichtemittierenden Schicht wurden verschiedene Strukturierungsverfahren vorgeschlagen, wie z. B. Aufdampfen des lichtemittierenden Materials durch eine Schattenmaske, Tintenstrahldrucken, Zersetzen eines speziellen lichtemittierenden Farbmittels durch UV-Bestrahlung, Siebdruck. In dem Fall des Tintenstrahldruckverfahrens wurden die Bildung einer strukturierten Barriere (Sperre) und eine Tintenabstoßungsbehandlung der Barriere zum Erhalten einer hochaufgelösten, ultrafeinen Struktur vorgeschlagen (vgl. z. B. die Patentdokumente 1 und 2). Darüber hinaus wurde als Verfahren zum Strukturieren der lichtemittierenden Schicht auch ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem ein Photokatalysator eingesetzt wird, der eine hochaufgelöste Strukturierung ermöglicht (vgl. z. B. die Patentdokumente 3 und 4).
  • Das Verfahren, bei dem ein Photokatalysator eingesetzt und die organische EL-Schicht strukturiert wird, nutzt die Änderung der Benetzbarkeit der Photokatalysator-enthaltenden Schicht, die durch die Energie, die auf die Photokatalysator-enthaltende Schicht eingestrahlt wird, und die anschließende Einwirkung des angeregten Photokatalysators verursacht wird. Mit anderen Worten: Eine organische EL-Schicht wird strukturiert, während bei der Strukturierung der Benetzbarkeitsunterschied genutzt wird. Da das Verfahren, bei dem ein Photokatalysator und ein Strukturieren der organischen EL-Schicht eingesetzt werden, eine Strukturierung unter Nutzung des Benetzbarkeitsunterschieds, der nur durch die Einstrahlung von Energie erzeugt wird, ermöglicht, handelt es sich dabei folglich um ein Verfahren zur drastischen Verminderung des Arbeitsaufwands, der für die Strukturierung der organischen EL-Schicht erforderlich ist.
  • Bei einem solchen Verfahren, bei dem ein Photokatalysator und ein Strukturieren der organischen EL-Schicht eingesetzt werden, ist jedoch der Photokatalysator, wie z. B. Titanoxid, normalerweise körnig und folglich wird die Oberfläche der Photokatalysator-enthaltenden Schicht häufig aufgeraut. Dies führt in nachteiliger Weise zu einer Zunahme der Barriere an der Grenzfläche zwischen der organischen EL-Schicht, wie z. B. einer lichtemittierenden Schicht, und der Photokatalysator-enthaltenden Schicht, behindert den Transport von elektrischen Ladungen und führt zu einer Verschlechterung der Emissionseigenschaften. Das Aufrauen der Oberfläche der Photokatalysator-enthaltenden Schicht verursacht auch Probleme wie z. B. eine Ungleichmäßigkeit der Dicke einer relativ dünnen lichtemittierenden Schicht und eine Kurzschlussbildung zwischen Elektroden.
  • Zur Lösung der vorstehend genannten Probleme wurden Verfahren vorgeschlagen, bei denen die EL-Schicht unter Nutzung des Benetzbarkeitsunterschieds strukturiert wird, insbesondere durch die Verwendung eines Substrats mit einer Photokatalysator-enthaltenden Schicht, wobei eine Schicht, die deren Benetzbarkeit unter der Einwirkung eines Photokatalysators aufgrund einer Energieeinstrahlung verändert, und eine Photokatalysatorenthaltende Schicht an einander zugewandten Positionen bereitgestellt werden, und die Schichten zum Verändern der Benetzbarkeit der Schichtoberfläche mit Energie bestrahlt werden (vgl. z. B. die Patentdokumente 5 und 6).
  • Das Patentdokument 5 beschreibt ein Verfahren zum Strukturieren einer organischen EL-Schicht unter Verwendung einer Ladungsinjektions/transportschicht, die deren Benetzbarkeit unter der Einwirkung eines Photokatalysators aufgrund einer Energieeinstrahlung verändert. Die Ladungsinjektions/transportschicht enthält: Ein Bindemittel, wie z. B. ein Organopolysiloxan, und einen Photokatalysator, oder Materialien, die üblicherweise in einer Ladungsinjektions/transportschicht verwendet werden, wie z. B. Polyethylendioxythiophen/Polystyrolsulfonsäure (PEDOT/PSS). In dem erstgenannten Fall soll das Aufrauen der Oberfläche der Ladungsinjektions/transportschicht weiter vermindert werden, da sie einen Photokatalysator enthält. in dem letztgenannten Fall kann die Ladungsinjektions/transportschicht keine vorteilhafte Veränderung der Benetzbarkeit zeigen, da sie die Materialien enthält, die üblicherweise in der Ladungsinjektions/transportschicht eingesetzt werden.
  • Das Patentdokument 6 beschreibt ein Verfahren zum Strukturieren einer organischen EL-Schicht unter Verwendung einer Schicht mit variabler Benetzbarkeit, die deren Benetzbarkeit unter der Einwirkung eines Photokatalysators aufgrund einer Energieeinstrahlung verändert. Die Schicht mit variabler Benetzbarkeit enthält vorzugsweise ein leitendes Material, um einen Transport, beispielsweise von Löchern, zu ermöglichen. Obwohl das Patentdokument 6 das Verfahren zur Herstellung des strukturbildenden Körpers detailliert beschreibt, beschreibt es die Konfiguration des organischen EL-Elements und dessen Herstellungsverfahren jedoch nicht detailliert.
  • Alternativ beschreibt das Patentdokument 5 ein Verfahren zum Strukturieren einer organischen EL-Schicht unter Verwendung einer Zersetzungs-Entfernungsschicht, die unter der Einwirkung eines Photokatalysators aufgrund einer Energieeinstrahlung zersetzt und entfernt wird. Es handelt sich dabei um ein Verfahren zum Strukturieren einer organischen EL-Schicht durch die Nutzung des Benetzbarkeitsunterschieds zwischen dem Bereich der Zersetzungs-Entfernungsschicht, bei dem deren Basisschicht durch Zersetzen und Entfernen der Zersetzungs-Entfernungsschicht unter der Einwirkung eines Photokatalysators aufgrund einer Energieeinstrahlung freigelegt wird, und dem Bereich, bei dem die Zersetzungs-Entfernungsschicht bewahrt wird, da keine Energie darauf eingestrahlt wird. In diesem Fall wird die organische EL-Schicht auf dem Bereich gebildet, bei dem die Basisschicht unterhalb der Zersetzungs-Entfernungsschicht, z. B. eine Elektrodenschicht, freiliegt.
    • Patentdokument 1: Japanisches Patent Nr. 3601716
    • Patentdokument 2: Japanisches Patent Nr. 3646510
    • Patentdokument 3: Japanische Patentanmeldungsoffenlegungsschrift (JP-A) Nr. 2001-257073
    • Patentdokument 4: JP-A Nr. 2002-231446
    • Patentdokument 5: JP-A Nr. 2004-71286
    • Patentdokument 6: JP-A Nr. 2005-300926
  • Offenbarung der Erfindung
  • Probleme, die durch die Erfindung gelöst werden sollen
  • Es gibt mit einer Säure dotierte Materialien, wie z. B. Polyethylendioxythiophen/Polystyrolsulfonsäure (PEDOT/PSS), die sauer oder neutral sind. In dem Verfahren zum Strukturieren einer organischen EL-Schicht unter Verwendung der Zersetzungs-Entfernungsschicht, die unter der Einwirkung eines Photokatalysators aufgrund einer Energieeinstrahlung durch Zersetzen entfernt werden kann, kann dann, wenn eine Löcherinjektionsschicht in dem freiliegenden Bereich gebildet wird, wo z. B. eine Elektrodenschicht, wie z. B. ein ITO-Film, freiliegt, und wenn eine saure Verbindung wie PEDOT/PSS als Löcherinjektionsschicht verwendet wird, die Elektrodenschicht in nachteiliger Weise geschädigt werden, wie z. B. durch eine Solubilisierung durch die Azidität von PEDOT/PSS. Materialien, die mit einer Säure dotiert sind, wie z. B. PEDOT/PSS, werden häufig als Löcherinjektionsschichten verwendet und folglich ist es dann, wenn ein mit einer Säure dotiertes saures Material verwendet wird, erwünscht, die Schädigung der Elektrodenschicht unter dem Einfluss der Säure, die in der Löcherinjektionsschicht enthalten ist, zu vermindern.
  • Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die gemacht wurde, um die vorstehend genannten Probleme zu lösen, ist die Bereitstellung eines Verfahrens zur Herstellung eines organischen EL-Elements, das eine einfachere Strukturierung der organischen EL-Schicht und eine Verminderung der Schädigung der Elektrodenschicht, die durch die organische EL-Schicht verursacht wird, ermöglicht, und das bezüglich der Emissionseigenschaften hervorragend ist.
  • Mittel zum Lösen der Probleme
  • Zur Lösung der vorstehend genannten Aufgabe stellt die vorliegende Erfindung ein organisches EL-Element bereit, umfassend: ein Substrat, eine erste Elektrodenschicht, die als Muster bzw. Struktur bzw. strukturiert auf dem Substrat gebildet ist, eine Schicht mit variabler Benetzbarkeit, die auf der ersten Elektrodenschicht gebildet ist, wobei die Schicht deren Benetzbarkeit unter der Einwirkung eines Photokatalysators aufgrund einer Energieeinstrahlung verändert, bezüglich der Energie inaktiv ist und auf deren Oberfläche ein Muster bzw. eine Struktur mit variabler Benetzbarkeit aufweist, die einen lyophilen Bereich, der auf der Struktur der ersten Elektrodenschicht gebildet ist und Organopolysiloxan enthält, und einen Flüssigkeit-abstoßenden Bereich, der auf eine Öffnung bzw. Öffnungen der Struktur der ersten Elektrodenschicht gebildet ist und ein Fluor-enthaltendes Organopolysiloxan enthält, umfasst, eine organische EL-Schicht, die auf dem lyophilen Bereich der Schicht mit variabler Benetzbarkeit gebildet ist und mindestens eine lichtemittierende Schicht enthält, und eine zweite Elektrodenschicht, die auf der organischen EL-Schicht gebildet ist.
  • Fluor ist ein Element, das eine extrem niedrige Oberflächenenergie aufweist. Da in der vorliegenden Erfindung der lyophile Bereich auf der Oberfläche der Schicht mit variabler Benetzbarkeit ein Organopolysiloxan enthält und der Flüssigkeit-abstoßende Bereich ein Fluorenthaltendes Organopolysiloxan enthält, weist der lyophile Bereich bei einem Vergleich des lyophilen und des Flüssigkeit-abstoßenden Bereichs eine größere kritische Oberflächenspannung auf. Erfindungsgemäß ist es möglich, durch die Nutzung des Benetzbarkeitsunterschieds zwischen den Flüssigkeit-abstoßenden und lyophilen Bereichen eine organische EL-Schicht nur auf dem lyophilen Bereich zu bilden und ein organisches EL-Element herzustellen, das eine einfache Strukturierung der organischen EL-Schicht ermöglicht.
  • Die erfindungsgemäße Schicht mit variabler Benetzbarkeit verändert deren Benetzbarkeit unter der Einwirkung eines Photokatalysators aufgrund einer Energieeinstrahlung, ist jedoch bezüglich der Energie inaktiv, und enthält folglich praktisch keinen Photokatalysator. Aus diesem Grund ist die Schicht mit variabler Benetzbarkeit in vorteilhafter Weise glatt und es ist folglich möglich, die Barriere an der Grenzfläche zwischen der Schicht mit variabler Benetzbarkeit und der organischen EL-Schicht zu vermindern und die Emissionseigenschaften zu verbessern.
  • Da ferner erfindungsgemäß eine Schicht mit variabler Benetzbarkeit zwischen der ersten Elektrodenschicht und der organischen EL-Schicht gebildet ist, wird ein direkter Kontakt der organischen EL-Schicht mit der ersten Elektrodenschicht verhindert. Demgemäß wird z. B. dann, wenn eine Löcherinjektions/transportschicht aus einem sauren Material auf der Schicht mit variabler Benetzbarkeit gebildet wird, die erste Elektrodenschicht durch die Schicht mit variabler Benetzbarkeit geschützt. Folglich ist es ist möglich, die Schädigung der ersten Elektrodenschicht unter dem Einfluss der in der Löcherinjektions/transportschicht enthaltenen Säure zu vermindern.
  • In der vorstehend erläuterten Erfindung umfasst die organische EL-Schicht vorzugsweise eine Löcherinjektions/transportschicht und die Löcherinjektions/transportschicht ist vorzugsweise zwischen der Schicht mit variabler Benetzbarkeit und der lichtemittierenden Schicht gebildet. Wie es vorstehend beschrieben worden ist, ist es bei der Verwendung eines sauren Materials als Löcherinjektions/transportschicht möglich, die Schädigung der ersten Elektrodenschicht unter dem Einfluss der Säure, die in der Löcherinjektions/transportschicht enthalten ist, zu vermindern. Aus diesem Grund ist das organische EL-Element der vorliegenden Erfindung besonders gut geeignet, wenn es die vorstehend genannte Konfiguration aufweist.
  • In der vorliegenden Erfindung beträgt die Dicke der Schicht mit variabler Benetzbarkeit vorzugsweise 20 nm oder weniger. Dies ist darauf zurückzuführen, dass dann, wenn die Dicke der Schicht mit variabler Benetzbarkeit in dem vorstehend genannten Bereich liegt, elektrische Ladungen durch das äußere elektrische Feld mittels Tunneln injiziert werden.
  • Ferner kann in der vorliegenden Erfindung eine Isolierschicht auf den Öffnungen der Struktur der ersten Elektrodenschicht gebildet sein, die auf dem Substrat gebildet ist. Dies ist darauf zurückzuführen, dass in diesem Fall die Schicht mit variabler Benetzbarkeit auf der ersten Elektrodenschicht und der Isolierschicht gebildet ist, der lyophile Bereich auf der ersten Elektrodenschicht gebildet ist und der Flüssigkeit-abstoßende Bereich auf der Isolierschicht bereitgestellt ist, und es folglich möglich ist, die Isolierschicht als Barriere zu nutzen und die organische EL-Schicht exakt zu strukturieren.
  • Die vorliegende Erfindung stellt auch ein Verfahren zur Herstellung eines organischen EL-Elements bereit, umfassend: einen Schritt zur Bildung einer Schicht mit variabler Benetzbarkeit, bei dem eine Schicht mit variabler Benetzbarkeit, die deren Benetzbarkeit unter der Einwirkung eines Photokatalysators aufgrund einer Energieeinstrahlung verändert, auf einem Substrat gebildet wird, auf dem eine Elektrodenschicht gebildet ist, einen Schritt zur Bildung einer Struktur mit variabler Benetzbarkeit, bei dem ein Muster bzw. eine Struktur mit variabler Benetzbarkeit mit einem lyophilen Bereich und einem Flüssigkeit-abstoßenden Bereich auf der Oberfläche der Schicht mit variabler Benetzbarkeit gebildet wird, wobei das Muster bzw. die Struktur durch Bereitstellen eines Photokatalysatorbehandlungsschicht-Substrats, das eine Photokatalysatorbehandlungsschicht aufweist, die mindestens einen Photokatalysator enthält, der auf einem Grundkörper gebildet ist, in einem Abstand, der es ermöglicht, dass die Einwirkung des Photokatalysators aufgrund einer Energieeinstrahlung die Schicht mit variabler Benetzbarkeit erreicht, und durch strukturiertes Bestrahlen des Photokatalysatorbehandlungsschicht-Substrats mit Energie gebildet wird, und einen Schritt zur Bildung einer organischen EL-Schicht, bei dem eine organische EL-Schicht, die mindestens eine lichtemittierende Schicht enthält, auf dem lyophilen Bereich gebildet wird.
  • Erfindungsgemäß ist es möglich, die organische EL-Schicht durch Bilden einer Struktur mit variabler Benetzbarkeit durch Bestrahlen der Schicht mit variabler Benetzbarkeit mit Energie mittels der Photokatalysatorbehandlungsschicht und durch Nutzen des Benetzbarkeitsunterschieds der Struktur mit variabler Benetzbarkeit einfach zu strukturieren. Da der Photokatalysator in der Photokatalysatorbehandlungsschicht enthalten ist und das Photokatalysatorbehandlungsschicht-Substrat, das die Photokatalysatorbehandlungsschicht aufweist, nach dem Schritt zur Bildung der Struktur mit variabler Benetzbarkeit von der Schicht mit variabler Benetzbarkeit getrennt wird und die Schicht mit variabler Benetzbarkeit den Photokatalysator nicht enthält, ist es möglich, die Barriere an der Grenzfläche zwischen der Schicht mit variabler Benetzbarkeit und der organischen EL-Schicht zu vermindern und die Emissionseigenschaften zu verbessern.
  • Darüber hinaus wird die organische EL-Schicht erfindungsgemäß nicht direkt auf der Elektrodenschicht gebildet, da die Schicht mit variabler Benetzbarkeit auf der Elektrodenschicht gebildet wird und die organische EL-Schicht auf der Schicht mit variabler Benetzbarkeit gebildet wird. Aus diesem Grund wird die Elektrodenschicht selbst dann, wenn eine Löcherinjektions/transportschicht unter Verwendung eines sauren Materials auf der Schicht mit variabler Benetzbarkeit gebildet wird, durch die Schicht mit variabler Benetzbarkeit geschützt und die Schädigung der Elektrodenschicht unter dem Einfluss der in der Löcherinjektions/transportschicht enthaltenen Säure kann vermindert werden.
  • Bei der vorstehend erläuterten Erfindung kann die Photokatalysatorbehandlungsschicht in einer Struktur auf dem Grundkörper des Photokatalysatorbehandlungsschicht-Substrats gebildet werden. In diesem Fall zeigt nur die Oberfläche der Schicht mit variabler Benetzbarkeit, die auf die Photokatalysatorbehandlungsschicht gerichtet ist, während der Einstrahlung von Energie eine Veränderung der Benetzbarkeit, und folglich kann die gesamte Oberfläche mit Energie bestrahlt werden, ohne dass eine Photomaske oder ein Laserstrahl verwendet werden muss. Folglich ist die vorliegende Erfindung zur Bildung der Struktur mit variabler Benetzbarkeit vorteilhaft.
  • Alternativ kann auf dem Grundkörper des Photokatalysatorbehandlungsschicht-Substrats ein Lichtabschirmungsteil als Struktur gebildet werden. In diesem Fall besteht während des Einstrahlens von Energie kein Bedarf für die Verwendung einer Photomaske oder einer Abbil dungsbestrahlung mit einem Laserstrahl. Folglich ist die Erfindung wie bei dem vorstehend beschriebenen Fall zur Bildung der Struktur mit variabler Benetzbarkeit vorteilhaft.
  • Ferner umfasst der Schritt zur Bildung der organischen EL-Schicht in der vorliegenden Erfindung vorzugsweise einen Schritt zur Bildung einer Löcherinjektions/transportschicht, bei dem eine Löcherinjektions/transportschicht auf dem lyophilen Bereich gebildet wird, und einen Schritt zur Bildung einer lichtemittierenden Schicht, bei dem die lichtemittierende Schicht auf der Löcherinjektions/transportschicht gebildet wird. Dies ist darauf zurückzuführen, dass dann, wenn die Löcherinjektions/transportschicht unter Verwendung eines sauren Materials gebildet wird, die Schädigung der Elektrodenschicht unter dem Einfluss der in der Löcherinjektions/transportschicht enthaltenen Säure vermindert werden kann, wie es vorstehend beschrieben worden ist.
  • In der vorliegenden Erfindung enthält die Schicht mit variabler Benetzbarkeit vorzugsweise ein Organopolysiloxan aus einem Hydrolysat oder einem Cohydrolysat von einer oder mehreren Siliziumverbindung(en), die durch die Formel YnSiX(4-n) dargestellt wird bzw. werden,
    worin „Y” eine Alkylgruppe, eine Fluoralkylgruppe, eine Vinylgruppe, eine Aminogruppe, eine Phenylgruppe oder eine Epoxygruppe darstellt; „X” eine Alkoxylgruppe oder eine Acetylgruppe oder ein Halogen darstellt und „n” eine ganze Zahl von 0 bis 3 ist. Das Material zur Verwendung als Schicht mit variabler Benetzbarkeit sollte ein Material sein, das dessen Benetzbarkeit unter der Einwirkung des Photokatalysators verändert und das eine Bindungsenergie aufweist, die ausreichend hoch ist, so dass es einer Zersetzung unter der Einwirkung des Photokatalysators widersteht, und folglich sind die vorstehend beschriebenen Organopolysiloxane bevorzugt.
  • Ferner kann in der vorliegenden Erfindung vor dem Schritt zur Bildung der Schicht mit variabler Benetzbarkeit ein Schritt zur Bildung einer Isolierschicht durchgeführt werden, bei dem eine Isolierschicht, welche die Energie, die in dem Schritt zur Bildung der Struktur mit variabler Benetzbarkeit eingestrahlt wird, reflektiert oder absorbiert, auf den eine Öffnung bzw. Öffnungen der Struktur der Elektrodenschicht gebildet wird, die auf dem Substrat gebildet ist, das die in einer Struktur darauf gebildete Elektrodenschicht aufweist. Dies ist darauf zurückzuführen, dass es dann, wenn eine solche Isolierschicht gebildet wird, möglich ist, in dem Schritt zur Bildung der Struktur mit variabler Benetzbarkeit die gesamte Oberfläche von der Substratseite her mit Energie zu bestrahlen, ohne dass es erforderlich ist, eine Photomaske oder einen Laserstrahl zu verwenden.
  • Wirkungen der Erfindung
  • In der vorliegenden Erfindung ist es in vorteilhafter Weise möglich, die Schädigung der ersten Elektrodenschicht unter dem Einfluss der Säure, die in der Löcherinjektions/transportschicht enthalten ist, zu vermindern, wie z. B. wenn eine Löcherinjektions/transportschicht unter Verwendung eines sauren Materials auf der ersten Elektrodenschicht gebildet wird, da zwischen der ersten Elektrodenschicht und der organischen EL-Schicht eine Schicht mit variabler Benetzbarkeit gebildet ist. Da die Schicht mit variabler Benetzbarkeit praktisch keinen Photokatalysator enthält, ist es auch in vorteilhafter Weise möglich, die Glätte der Schicht mit variabler Benetzbarkeit zu verbessern und günstige Emissionseigenschaften zu erhalten.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 ist eine schematische Schnittansicht, die ein Beispiel des erfindungsgemäßen organischen EL-Elements veranschaulicht.
  • 2A bis 2E stellen ein Verfahrensdiagramm dar, das ein Beispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung des organischen EL-Elements veranschaulicht.
  • 3A und 3B sind jeweils eine schematische Schnittansicht, die ein Beispiel des Photokatalysatorbehandlungsschicht-Substrats zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
  • 4 ist eine schematische Schnittansicht, die ein weiteres Beispiel des Photokatalysatorbehandlungsschicht-Substrats zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
  • 5 ist eine schematische Schnittansicht, die ein weiteres Beispiel des Photokatalysatorbehandlungsschicht-Substrats zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
  • 6A und 6B sind jeweils ein XPS-Spektrum der Schicht mit variabler Benetzbarkeit des experimentellen Beispiels 1 vor und nach dem Belichten.
  • 7 ist ein Graph, der die Helligkeit-Spannung-Eigenschaften der organischen EL-Elemente der experimentellen Beispiele 1 und 2 zeigt.
  • 8 ist ein Graph, der die Helligkeit-Spannung-Eigenschaften der organischen EL-Elemente der Beispiele 1, 3 und 4 zeigt.
  • Beste Art und Weise der Ausführung der Erfindung
  • Nachstehend werden das organische EL-Element und dessen Herstellungsverfahren der vorliegenden Erfindung detailliert beschrieben.
  • A. Organisches EL-Element
  • Das erfindungsgemäße organische EL-Element umfasst: ein Substrat, eine erste Elektrodenschicht, die als Struktur auf dem Substrat gebildet ist, eine Schicht mit variabler Benetzbarkeit, die auf der ersten Elektrodenschicht gebildet ist, wobei die Schicht deren Benetzbarkeit unter der Einwirkung eines Photokatalysators aufgrund einer Energieeinstrahlung verändert, bezüglich der Energie inaktiv ist und auf deren Oberfläche eine Struktur mit variabler Benetzbarkeit aufweist, die einen lyophilen Bereich, der auf der Struktur der ersten Elektrodenschicht gebildet ist und Organopolysiloxan enthält, und einen Flüssigkeit-abstoßenden Bereich, der auf Öffnungen der Struktur der ersten Elektrodenschicht gebildet ist und ein Fluor enthaltendes Organopolysiloxan enthält, umfasst, eine organische EL-Schicht, die auf dem lyophilen Bereich der Schicht mit variabler Benetzbarkeit gebildet ist und mindestens eine lichtemittierende Schicht enthält, und eine zweite Elektrodenschicht, die auf der organischen EL-Schicht gebildet ist.
  • Nachstehend wird das erfindungsgemäße organische EL-Element unter Bezugnahme auf Zeichnungen beschrieben.
  • Die 1 ist eine schematische Schnittansicht, die ein Beispiel des erfindungsgemäßen organischen EL-Elements veranschaulicht. In dem in der 1 beispielhaft gezeigten organischen EL-Element 1 ist eine erste Elektrodenschicht 3 in einer Struktur auf einem Substrat 2 gebildet, eine Isolierschicht 4 ist auf den Öffnungen der Struktur der ersten Elektrodenschicht 3 gebildet, eine Schicht mit variabler Benetzbarkeit 5 ist auf der ersten Elektrodenschicht 3 und der Isolierschicht 4 gebildet, eine Struktur mit variabler Benetzbarkeit, die einen lyophilen Bereich 11 und einen Flüssigkeit-abstoßenden Bereich 12 umfasst, ist auf der Oberfläche der Schicht mit variabler Benetzbarkeit 5 gebildet, eine organische EL-Schicht 8 mit einer Löcherinjektionsschicht 6 und einer lichtemittierenden Schicht 7, die in dieser Reihenfolge laminiert sind, ist auf dem lyophilen Bereich 11 gebildet, und eine zweite Elektrodenschicht 9 ist auf der lichtemittierenden Schicht 7 gebildet. Der lyophile Bereich 11 auf der Oberfläche der Schicht mit variabler Benetzbarkeit 5, der ein Organopolysiloxan enthält, ist auf der Struktur der ersten Elektrodenschicht 3 gebildet. Ferner ist der Flüssigkeit-abstoßende Bereich 12 auf der Oberfläche der Schicht mit variabler Benetzbarkeit 5, der ein Fluor-enthaltendes Organopolysiloxan enthält, auf den Öffnungen der Struktur der ersten Elektrodenschicht 3, d. h. auf der Isolierschicht 4, gebildet.
  • Fluor ist ein Element mit einer extrem niedrigen Oberflächenenergie. Folglich weisen Substanzen, die viele Fluoratome enthalten, eine Oberfläche mit einer niedrigeren kritischen Oberflächenspannung auf. Mit anderen Worten: Die kritische Oberflächenspannung des Bereichs mit einem geringeren Fluorgehalt ist höher als diejenige des Bereichs mit höherem Fluorgehalt.
  • In der vorliegenden Erfindung enthält der lyophile Bereich auf der Oberfläche der Schicht mit variabler Benetzbarkeit ein Organopolysiloxan, während der Flüssigkeit-abstoßende Bereich auf der Oberfläche der Schicht mit variabler Benetzbarkeit ein Fluor-enthaltendes Organopolysiloxan enthält, und folglich ist der Fluorgehalt des Flüssigkeit-abstoßenden Bereichs höher als derjenige des lyophilen Bereichs. Folglich ist die kritische Oberflächenspannung des lyophilen Bereichs höher als diejenige des Flüssigkeit-abstoßenden Bereichs.
  • Auf diese Weise unterscheiden sich der Flüssigkeit-abstoßende Bereich und der lyophile Bereich bezüglich ihrer kritischen Oberflächenspannungen, d. h. bezüglich der Benetzbarkeit, voneinander, und es ist möglich, eine organische EL-Schicht durch die Nutzung des Benetzbarkeitsunterschieds zwischen den Flüssigkeit-abstoßenden und lyophilen Bereichen nur in dem lyophilen Bereich zu bilden. Es ist folglich möglich, ein organisches EL-Element mit einer organischen EL-Schicht, die ein einfaches Strukturieren ohne Bedarf für einen komplizierten Strukturierungsschritt oder eine Installation einer teuren Vakuumanlage ermöglicht, zu erzeugen.
  • Die erfindungsgemäße Schicht mit variabler Benetzbarkeit verändert deren Benetzbarkeit unter der Einwirkung eines Photokatalysators aufgrund einer Energieeinstrahlung. Beispielsweise werden eine Schicht mit variabler Benetzbarkeit und eine Photokatalysatorenthaltende Schicht einander zugewandt angeordnet, wobei sie durch einen bestimmten Abstand getrennt sind, und Energie, wie z. B. Ultraviolettstrahlen, wird auf die Photokatalysatorenthaltende Schicht eingestrahlt. Wenn die Ultraviolettstrahlen den Photokatalysator bestrahlen, erzeugt der Photokatalysator aktive Sauerstoffspezies, wie z. B. Superoxidradikale (·O2 –) und Hydroxyradikale (·OH). Die aktiven Sauerstoffspezies zersetzen mit ihren starken Oxidations-Reduktionspotenzialen die in der Schicht mit variabler Benetzbarkeit enthaltene organische Substanz. Auf diese Weise verändert die Schicht mit variabler Benetzbarkeit deren Benetzbarkeit.
  • Die 2A bis 2E stellen ein Verfahrensdiagramm dar, das ein Beispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung des organischen EL-Elements veranschaulicht. Gemäß der 2A wird eine erste Elektrodenschicht 3 als Struktur auf einem Substrat 2 gebildet, eine Isolierschicht 4 wird auf den Öffnungen der Struktur der ersten Elektrodenschicht 3 gebildet und eine Schicht mit variabler Benetzbarkeit 5 wird auf der ersten Elektrodenschicht 3 und der Isolierschicht 4 gebildet. Gemäß der 2B wird separat ein Photokatalysatorbehandlungsschicht-Substrat 21, das einen Grundkörper 22, Lichtabschirmungsteile 23, die in einer Struktur auf dem Grundkörper 22 gebildet sind, und eine Photokatalysatorenthaltende Photokatalysatorbehandlungsschicht 24 umfasst, die auf dem Grundkörper 22 so gebildet ist, dass sie die Lichtabschirmungsteile 23 bedeckt, gebildet. Dann wird das Photokatalysatorbehandlungsschicht-Substrat 21 so auf der Schicht mit variabler Benetzbarkeit 5 bereitgestellt, dass dessen Photokatalysatorbehandlungsschicht 24 auf die Schicht 5 gerichtet ist, und mit Ultraviolettstrahlen 27 bestrahlt. Gemäß der 2C zersetzt das Einstrahlen der Ultraviolettstrahlen 27 die Fluor-enthaltenden verzweigten Ketten in dem Fluorenthaltenden Organopolysiloxan in dem UV-Bestrahlungsbereich auf der Schicht mit variabler Benetzbarkeit 5 unter der Einwirkung des in der Photokatalysatorbendlungsschicht 24 enthaltenen Photokatalysators, was zu einer Verminderung des Fluorgehalts durch Zersetzung und zu einer Veränderung der Benetzbarkeit in die Richtung einer Verminderung des Kontaktwinkels mit einer Flüssigkeit führt. Der Bereich mit vermindertem Fluorgehalt wird zu einem lyophilen Bereich 11. Andererseits bleibt das Fluor-enthaltende Organopolysiloxan in dem Bereich, in den keine Ultraviolettstrahlen eingestrahlt werden, als solches intakt, ohne dass dessen Fluorgehalt oder Benetzbarkeit verändert wird. Der Bereich, bei dem sich der Fluorgehalt nicht verändert, wird zu einem Flüssigkeit-abstoßenden Bereich 12. Das Photokatalysatorbehandlungsschicht-Substrat 21 wird dann von der Schicht mit variabler Benetzbarkeit 5 entfernt. Dann werden gemäß der 2D eine Löcherinjektionsschicht 6 und eine lichtemittierende Schicht 7 nur auf dem lyophilen Bereich 11 unter Nutzung des Benetzbarkeitsunterschieds zwischen dem lyophilen Bereich 11 und dem Flüssigkeitabstoßenden Bereich 12 zur Bildung einer organischen EL-Schicht 8 gebildet. Dann wird gemäß der 2E die zweite Elektrodenschicht 9 auf der organischen EL-Schicht 8 gebildet.
  • Auch wenn die Schicht mit variabler Benetzbarkeit selbst keinen Photokatalysator enthält, kann die Benetzbarkeit der Oberfläche der Schicht mit variabler Benetzbarkeit unter der Einwirkung des Photokatalysators durch Bestrahlen der Schicht mit variabler Benetzbarkeit mit Energie mittels der Photokatalysator-enthaltenden Photokatalysatorbehandlungsschicht verändert werden.
  • Darüber hinaus ist die erfindungsgemäße Schicht mit variabler Benetzbarkeit bezüglich Energie inert. Energie steht hier für die Energie von Licht, insbesondere von Ultraviolettstrahlen oder dergleichen, das zum Aktivieren des Photokatalysators eingestrahlt wird. Der Ausdruck, dass die Schicht mit variabler Benetzbarkeit bezüglich Energie inert ist, bedeutet, dass während des Einstrahlens der Ultraviolettstrahlen oder dergleichen auf die Schicht mit variabler Benetzbarkeit keine Reaktion der Bestandteilsmaterialien für die Schicht mit variabler Benetzbarkeit stattfindet.
  • Wie es vorstehend beschrieben worden ist, kann die erfindungsgemäße Schicht mit variabler Benetzbarkeit nur unter der Einwirkung des Photokatalysators reagieren, und bei einem Fehlen des Photokatalysators findet keine Reaktion statt, selbst wenn Energie eingestrahlt wird. Folglich bedeutet der Ausdruck, dass die Schicht mit variabler Benetzbarkeit bezüglich Energie inert ist, insbesondere, dass die Schicht mit variabler Benetzbarkeit praktisch keinen Photokatalysator enthält.
  • Der Ausdruck, dass die Schicht mit variabler Benetzbarkeit praktisch keinen Photokatalysator enthält, bedeutet, dass der Gehalt des Photokatalysators in der Schicht mit variabler Benetzbarkeit 1 Gew.-% oder weniger beträgt.
  • Folglich weist die erfindungsgemäße Schicht mit variabler Benetzbarkeit, die praktisch keinen Photokatalysator enthält, eine hervorragende Glätte auf, und die Barriere an der Grenzfläche zwischen der Schicht mit variabler Benetzbarkeit und der organischen EL-Schicht kann vermindert werden. Es ist folglich möglich, die Steuerspannung zu vermindern und die Emissionseigenschaften, wie z. B. die Helligkeit und die Emissionseffizienz, zu verbessern. Es ist auch möglich, eine Kurzschlussbildung zwischen Elektroden zu verhindern.
  • Da ferner in der vorliegenden Erfindung eine Schicht mit variabler Benetzbarkeit 5 zwischen der ersten Elektrodenschicht 3 und der organischen EL-Schicht 8 gebildet ist, wie es in der 1 beispielhaft gezeigt ist, gelangt die organische EL-Schicht 8 nicht in direkten Kontakt mit der ersten Elektrodenschicht 3. Darüber hinaus enthält der lyophile Bereich auf der Oberfläche der Schicht mit variabler Benetzbarkeit ein Organopolysiloxan und der Flüssigkeitabstoßende Bereich enthält ein Fluor-enthaltendes Organopolysiloxan, und die Schicht mit variabler Benetzbarkeit ist aus einem Organopolysiloxan hergestellt. Das Organopolysiloxan weist Siloxanbindungen (-Si-O-) als Hauptkette auf und ergibt einen dichten Film. Folglich wird davon ausgegangen, dass es sich bei der Schicht mit variabler Benetzbarkeit um einen dichten Film handelt.
  • Wenn beispielsweise ein saures Material als die Löcherinjektionsschicht 6 verwendet wird, gelangt die Löcherinjektionsschicht folglich nicht in direkten Kontakt mit der ersten Elektrodenschicht und die erste Elektrodenschicht wird vor der Löcherinjektionsschicht durch eine Schicht mit variabler Benetzbarkeit, die als dichter Film ausgebildet ist, geschützt, und somit kann die Schädigung der ersten Elektrodenschicht unter dem Einfluss der Säure, die in der Löcherinjektionsschicht enthalten ist, vermindert werden. Es ist folglich möglich, eine Verschlechterung der Löcherinjektionsfunktion der ersten Elektrodenschicht durch ein Solubilisieren der ersten Elektrodenschicht unter dem Einfluss einer Säure und eine Verschlechterung der Löcherinjektionsfunktion der Löcherinjektionsschicht aufgrund eines Eluierens des Bestandteilsmaterials der ersten Elektrodenschicht in die Löcherinjektionsschicht zu verhindern. Es ist folglich möglich, die Gebrauchsdauereigenschaften weiter zu verbessern.
  • Nachstehend werden die Komponenten des erfindungsgemäßen organischen EL-Elements beschrieben.
  • 1. Schicht mit variabler Benetzbarkeit
  • Die erfindungsgemäße Schicht mit variabler Benetzbarkeit ist eine auf der ersten Elektrodenschicht gebildete Schicht, die deren Benetzbarkeit unter der Einwirkung eines Photokatalysators aufgrund einer Energieeinstrahlung verändert, und sie ist bezüglich der Energie inaktiv. Die Schicht mit variabler Benetzbarkeit weist auf der Oberfläche eine Struktur mit variabler Benetzbarkeit auf, die einen auf der Struktur der ersten Elektrodenschicht gebildeten lyophilen Bereich, der ein Organopolysiloxan enthält, und einen auf den Öffnungen der Struktur der ersten Elektrodenschicht gebildeten Flüssigkeit-abstoßenden Bereich, der ein Fluorenthaltendes Organopolysiloxan enthält, umfasst.
  • Der lyophile Bereich ist ein Bereich, bei dem der Kontaktwinkel zu einer Flüssigkeit kleiner ist als derjenige in dem Flüssigkeit-abstoßenden Bereich, und die Benetzbarkeit bezüglich der organischen EL-Schicht-Beschichtungslösung günstig ist. Ferner ist der Flüssigkeitabstoßende Bereich ein Bereich, bei dem der Kontaktwinkel zu einer Flüssigkeit größer ist als derjenige in dem lyophilen Bereich und die Benetzbarkeit bezüglich der organischen EL-Schicht-Beschichtungslösung ungünstig ist. Ein Bereich, bei dem der Flüssigkeitskontaktwinkel um 1° oder mehr kleiner ist als derjenige des benachbarten Bereichs ist der lyophile Bereich, während ein Bereich, bei dem der Flüssigkeitskontaktwinkel um 1° oder mehr größer ist als derjenige des benachbarten Bereichs, der Flüssigkeit-abstoßende Bereich ist.
  • In dem Flüssigkeit-abstoßenden Bereich liegt der Kontaktwinkel zu einer Flüssigkeit mit einer Oberflächenspannung, die zu derjenigen der organischen EL-Schicht-Beschichtungslösung äquivalent ist, vorzugsweise bei über 21°, mehr bevorzugt bei 30° oder mehr und insbesondere bei 40° oder mehr. Da der Flüssigkeit-abstoßende Bereich ein Bereich ist, bei dem eine Flüssigkeitsabstoßung erforderlich ist, führt ein übermäßig kleiner Flüssigkeitskontaktwinkel zu einer unzureichenden Flüssigkeitsabstoßung und einer möglichen Abscheidung der organischen EL-Schicht-Beschichtungslösung in dem Flüssigkeit-abstoßenden Bereich.
  • Ferner beträgt der Kontaktwinkel zu einer Flüssigkeit mit einer Oberflächenspannung, die zu derjenigen der organischen EL-Schicht-Beschichtungslösung äquivalent ist, in dem lyophilen Bereich vorzugsweise 20° oder weniger, mehr bevorzugt 15° oder weniger und insbesondere 10° oder weniger. Ein übermäßig großer Flüssigkeitskontaktwinkel kann die gleichmäßige Verteilung der organischen EL-Schicht-Beschichtungslösung erschweren, was möglicherweise zu Schwierigkeiten, wie z. B. einem lokalen Verschwinden der organischen EL-Schicht, führt.
  • Der Flüssigkeitskontaktwinkel kann durch Messen der Kontaktwinkel zu Flüssigkeiten mit verschiedenen Oberflächenspannungen in einem Kontaktwinkelmessgerät (z. B. CA-ZTM, von Kyowa Interface Science Co., Ltd. hergestellt) (30 Sekunden nach der tropfenweisen Anordnung von einer Mikrospritze) oder durch Berechnen nach dem Auftragen der Ergebnisse bestimmt werden. Benetzungsindex-Standardlösungen, die von Junsei Chemical Co., Ltd. hergestellt werden, können als Flüssigkeiten mit verschiedenen Oberflächenspannungen für die Messung verwendet werden.
  • Der Flüssigkeit-abstoßende Bereich enthält ein Fluor-enthaltendes Organopolysiloxan, während der lyophile Bereich ein Organopolysiloxan enthält. Wie es vorstehend beschrieben worden ist, ist Fluor ein Element mit einer extrem niedrigen Oberflächenenergie und eine Substanz, die viele Fluoratome enthält, weist eine geringere kritische Oberflächenspannung auf. Folglich ist der Fluorgehalt des Flüssigkeit-abstoßenden Bereichs größer als derjenige des lyophilen Bereichs und die kritische Oberflächenspannung des lyophilen Bereichs ist größer als diejenige des Flüssigkeit-abstoßenden Bereichs. Die Schicht mit variabler Benetzbarkeit weist eine Struktur mit variabler Benetzbarkeit auf, welche die Flüssigkeitabstoßenden und lyophilen Bereiche auf der Oberfläche umfasst und bei der Bildung einer organischen EL-Schicht auf der Schicht mit variabler Benetzbarkeit kann die organische EL-Schicht durch Nutzen des Benetzbarkeitsunterschieds zwischen den Flüssigkeitabstoßenden und lyophilen Bereichen nur in dem lyophilen Bereich gebildet werden.
  • Der Fluorgehalt des lyophilen Bereichs beträgt vorzugsweise 50 oder weniger, mehr bevorzugt 20 oder weniger und noch mehr bevorzugt 10 oder weniger, bezogen auf einen Fluorgehalt von 100 des Flüssigkeit-abstoßenden Bereichs. Der Anteil ist ein gewichtsbezogener Wert. Durch Einstellen des Fluorgehalts in dem vorstehend genannten Bereich kann ein großer Benetzbarkeitsunterschied zwischen den Flüssigkeit-abstoßenden und lyophilen Bereichen erzeugt werden. Demgemäß kann bei der Bildung einer organischen EL-Schicht auf der Schicht mit variabler Benetzbarkeit eine organische EL-Schicht exakt nur in dem lyophilen Bereich mit niedrigem Fluorgehalt gebildet werden und es kann eine hochaufgelöste Struktur der organischen EL-Schicht erhalten werden, wie es vorstehend beschrieben worden ist.
  • Der Fluorgehalt kann mit jedwedem gegenwärtig verwendeten Verfahren bestimmt werden, insbesondere durch ein quantitatives Verfahren, bei dem der Fluorgehalt der Oberfläche bestimmt wird, wie z. B. Röntgenphotoelektronenspektroskopie (auch als ESCA (Elektronenspektroskopie zur chemischen Analyse) bezeichnet), Röntgenfluoreszenzanalyse oder Massenspektroskopie.
  • Beispiele für die Fluor-enthaltenden Ordanopolysiloxane, die den Flüssigkeit-abstoßenden Bereich bilden, umfassen (1) hochfeste Organopolysiloxane, die durch Hydrolyse und Polykondensation einer Substanz, wie z. B. eines Chlor- oder Alkoxysilans z. B. in einer Sol-Gel-Reaktion hergestellt werden, und (2) Organopolysiloxane mit hervorragender Wasser- und Öl-Abstoßung, die mit einem reaktiven Silikon vernetzt sind, und andere. Ein solches Fluorenthaltendes Organopolysiloxan ist ein Material, das dessen Benetzbarkeit unter der Einwirkung eines Photokatalysators aufgrund einer Energieeinstrahlung verändert, und es weist eine Hauptkette auf, die gegen eine Verschlechterung und Zersetzung unter der Einwirkung eines Photokatalysators beständig ist, und es kann folglich vorteilhaft als Flüssigkeitabstoßender Bereich verwendet werden.
  • In dem Fall von (1) ist das Fluor-enthaltende Organopolysiloxan vorzugsweise ein hydrolytisches Kondensationsprodukt oder ein hydrolytisches Cokondensationsprodukt von einer oder mehreren Siliziumverbindung(en), die durch die allgemeine Formel YnSiX(4-n) dargestellt wird bzw. werden, worin „Y” eine Alkyl-, Fluoralkyl-, Vinyl-, Amino-, Phenyl- oder Epoxygruppe darstellt; „X” eine Alkoxyl- oder Acetylgruppe oder ein Halogen darstellt, wenn „Y” eine Fluoralkylgruppe ist, und „X” ein Fluoratom darstellt, wenn „Y” eine Alkyl-, Vinyl-, Amino-, Phenyl- oder Epoxygruppe ist, und „n” eine ganze Zahl von 0 bis 3 ist.
  • Die Anzahl der Kohlenstoffatome der Gruppe „Y” liegt vorzugsweise im Bereich von 1 bis 20. Die Alkoxylgruppe „X” ist vorzugsweise eine Methoxy-, Ethoxy-, Propoxy- oder Butoxygruppe. Typische Beispiele für die Siliziumverbindung, die durch die vorstehende Formel dargestellt wird, umfassen diejenigen, die in JP-A Nr. 2000-249821 und anderen dargestellt sind.
  • Insbesondere ist das Fluor-enthaltende Organopolysiloxan vorzugsweise ein Polysiloxan, das Fluoralkylgruppen enthält. Typische Beispiele für die Polysiloxane, die Fluoralkylgruppen enthalten, umfassen das hydrolytische Kondensationsprodukt oder das hydrolytische Cokondensationsprodukt von einem oder mehreren Fluoralkylsilan(en), das bzw. die in JP-A Nr. 2000-249821 beschrieben ist bzw. sind, und es können allgemein als Silankopplungsmittel auf Fluorbasis bezeichnete Mittel verwendet werden.
  • Die Verwendung eines Polysiloxans, das Fluoralkylgruppen enthält, führt zu einem drastischen Anstieg der Flüssigkeitsabstoßung des Flüssigkeit-abstoßenden Bereichs, was die Bildung der organischen EL-Schicht in dem Flüssigkeit-abstoßenden Bereich verhindert und die Bildung der organischen EL-Schicht nur in dem lyophilen Bereich ermöglicht.
  • Ob das Polysiloxan, das Fluoralkylgruppen enthält, in dem Flüssigkeit-abstoßenden Bereich enthalten ist, kann durch Röntgenphotoelektronenspektroskopie, Rutherford-Rückstreuspektroskopie, NMR-Spektroskopie oder Massenspektroskopie bestimmt werden.
  • Das reaktive Silikon, das in dem vorstehend genannten Fall (2) als Fluor-enthaltendes Organopolysiloxan verwendet wird, ist z. B. eine Verbindung, welches das durch die folgende chemische Formel 1 dargestellte Grundgerüst aufweist:
  • [Chemische Formel 1]
  • Figure 00180001
    Chemische Formel 1
  • In der Formel ist „n” eine ganze Zahl von 2 oder mehr und R1 und R2 stellen jeweils eine substituierte oder unsubstituierte Alkyl-, Alkenyl-, Aryl- oder Cyanoalkylgruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen dar, wovon 40% oder weniger, bezogen auf das Molverhältnis, fluoriertes Phenyl sind. R1 und R2 sind vorzugsweise Methylgruppen, da die reaktive Silikonverbindung die geringste Oberflächenenergie aufweist und 60% oder mehr, bezogen auf das Molverhältnis, der Gruppen sind eine Methylgruppe. Darüber hinaus weist das Polymer reaktive Gruppen, die mindestens eine Hydroxylgruppe enthalten, an den Kettenenden oder an den Seitenketten der Molekülkette auf.
  • Der Flüssigkeit-abstoßende Bereich kann zusätzlich zu dem Fluor-enthaltenden Organopolysiloxan eine stabile Organosilikonverbindung, die nicht vernetzt, wie z. B. Dimethylpolysiloxan, enthalten.
  • Der lyophile Bereich ist ein Bereich mit einem geringeren Fluorgehalt als der Flüssigkeitabstoßende Bereich. Beispielsweise wird, wie es in den 2B und 2C gezeigt ist, wenn die Schicht mit variabler Benetzbarkeit 5 mit Energie, wie z. B. Ultraviolettstrahlen 27, über eine Photokatalysatorbehandlungsschicht 24, die einen Photokatalysator enthält, bestrahlt wird, die Fluor-enthaltende verzweigte Kette des Fluor-enthaltenden Organopolysiloxans in dem UV-bestrahlten Bereich der Schicht mit variabler Benetzbarkeit 5 unter der Einwirkung des in der Photokatalysatorbehandlungsschicht 24 enthaltenen Photokatalysators zersetzt, was zu einer Verminderung des Fluorgehalts und einer Veränderung der Benetzbarkeit führt, wodurch der Flüssigkeitskontaktwinkel verkleinert wird. Folglich ist das Organopolysiloxan, das den lyophilen Bereich bildet, z. B. ein Zersetzungsprodukt der Fluor-enthaltenden verzweigten Kette des Fluor-enthaltenden Organopolysiloxans unter der Einwirkung des Photokatalysators aufgrund einer Energieeinstrahlung.
  • Wie der Flüssigkeit-abstoßende Bereich kann der lyophile Bereich zusätzlich zu dem Organopolysiloxan auch eine stabile Organosilikonverbindung, die nicht vernetzt, wie z. B. Dimethylpolysiloxan, enthalten.
  • Die Flüssigkeit-abstoßenden und lyophilen Bereiche können zusätzlich zu dem Fluorenthaltenden Organopolysiloxan und dem Organopolysiloxan, wie sie vorstehend beschrieben worden sind, ferner z. B. Tenside bzw. grenzflächenaktive Mittel und Additive enthalten, die denjenigen entsprechen, wie sie in JP-A Nr. 2000-249821 beschrieben sind.
  • Bezüglich der Positionen der bereitgestellten Flüssigkeit-abstoßenden und lyophilen Bereiche ist der Flüssigkeit-abstoßende Bereich vorzugsweise auf den Öffnungen der Struktur der ersten Elektrodenschicht bereitgestellt, während der lyophile Bereich auf der Struktur der ersten Elektrodenschicht bereitgestellt ist.
  • Die Form der Struktur in den Flüssigkeit-abstoßenden und lyophilen Bereichen wird gemäß der Form der Struktur der ersten Elektrodenschicht zweckmäßig ausgewählt. Wenn beispielsweise die erste Elektrodenschicht in einer Streifenstruktur ausgebildet ist, wird der lyophile Bereich in einer Streifenstruktur gemäß der Streifenstruktur der ersten Elektrodenschicht gebildet. Alternativ kann der lyophile Bereich, wenn die erste Elektrodenschicht in einer Mosaikstruktur ausgebildet ist, die Pixeln entspricht, in einer Streifenstruktur oder in einer Mosaikstruktur gebildet sein. In jedem Fall ist der Bereich der Oberfläche der Schicht mit variabler Benetzbarkeit mit Ausnahme des lyophilen Bereichs ein Flüssigkeitabstoßender Bereich.
  • Die Schicht mit variabler Benetzbarkeit ist eine Schicht mit einer Struktur mit variabler Benetzbarkeit, die Flüssigkeit-abstoßende und lyophile Bereiche auf der Oberfläche aufweist, wie es vorstehend beschrieben worden ist. Normalerweise weist die Schicht mit variabler Benetzbarkeit mit Ausnahme des lyophilen Oberflächenbereichs einen Bereich mit einer Konfiguration auf, die derjenigen des Flüssigkeit-abstoßenden Oberflächenbereichs entspricht. Insbesondere weist die Schicht mit variabler Benetzbarkeit zusätzlich zu dem lyophi len Oberflächenbereich einen Bereich auf, der ein Fluor-enthaltendes Organopolysiloxan enthält.
  • Die Dicke der Schicht mit variabler Benetzbarkeit ist nicht speziell beschränkt, solange die Struktur mit variabler Benetzbarkeit gebildet werden kann und der resultierende Film nicht den Transport von Löchern oder Elektronen hemmt. Insbesondere beträgt die Dicke der Schicht mit variabler Benetzbarkeit vorzugsweise 20 nm oder weniger und liegt besonders bevorzugt im Bereich von 1 nm bis 15 nm. Wenn die Dicke der Schicht mit variabler Benetzbarkeit in dem vorstehend genannten Bereich liegt, werden elektrische Ladungen durch das äußere elektrische Feld mittels Tunneln injiziert.
  • Das Verfahren zur Bildung der Schicht mit variabler Benetzbarkeit wird nachstehend im Abschnitt „B. Verfahren zur Herstellung eines organischen EL-Elements” beschrieben und folglich wird das Verfahren hier nicht beschrieben.
  • 2. Organische EL-Schicht
  • Die in der vorliegenden Erfindung eingesetzte organische EL-Schicht ist auf dem lyophilen Bereich der Schicht mit variabler Benetzbarkeit gebildet und umfasst mindestens eine lichtemittierende Schicht.
  • Die organische EL-Schicht ist aus einer oder mehreren organischen Schicht(en) gebildet, die mindestens eine lichtemittierende Schicht umfasst bzw. umfassen. Insbesondere ist die organische EL-Schicht eine Schicht, die mindestens eine lichtemittierende Schicht enthält, die eine Schichtstruktur aufweist, die eine oder mehrere organische Schicht(en) enthält. Wenn eine organische EL-Schicht durch Beschichten in einem Nassverfahren gebildet wird, ist es aufgrund von Lösungsmitteln normalerweise schwierig, mehrere Schichten zu laminieren, und folglich werden in vielen Fällen organische EL-Schichten mit einer oder zwei organischen Schicht(en) gebildet. Durch Modifizieren der organischen Materialien, so dass sie in einem Lösungsmittel unterschiedlich löslich werden, und durch Verwenden einer damit kombinierten Vakuumabscheidung kann die Anzahl der Schichten jedoch erhöht werden.
  • Die von der lichtemittierenden Schicht verschiedenen organischen Schichten, welche die organischen EL-Schichten bilden, umfassen Ladungsinjektions/transportschichten, wie z. B. eine Löcherinjektions/transportschicht und eine Elektroneninjektions/transportschicht. Die organische Schicht ist z. B. eine Schicht, welche die Rekombinationseffizienz durch Verhindern eines Penetrierens von Löchern oder Elektronen wie die Trägerblockierschicht und durch Einschließen der Excitonen in der lichtemitierenden Schicht zur Verhinderung einer Diffusion von Excitonen erhöht.
  • Nachstehend werden die Komponenten der organischen EL-Schicht beschrieben.
  • (1) Lichtemittierende Schicht
  • Die erfindungsgemäße lichtemittierende Schicht hat die Funktion, durch Bereitstellen der Stelle für eine Rekombination von Elektronen und Löchern Licht zu emittieren.
  • Das lichtemittierende Material zur Verwendung in der lichtemittierenden Schicht ist nicht speziell beschränkt, solange es Fluoreszenz oder Phosphoreszenz emittiert. Das lichtemittierende Material kann ein Löchertransport- oder Elektronentransportvermögen aufweisen. Beispiele für lichtemittierende Materialien umfassen Materialien auf Farbmittelbasis, Materialien auf Metallkomplexbasis und Materialien auf Polymerbasis.
  • Typische Beispiele für die Materialien auf Farbmittelbasis umfassen Cyclopendaminderivate, Tetraphenylbutadienderivate, Triphenylaminderivate, Oxadiazolderivate, Pyrazolochinolinderivate, Distyrylbenzolderivate, Distyrylarylenderivate, Silolderivate, Thiophenringverbindungen, Pyridinringverbindungen, Perynonderivate, Perylenderivate, Oligothiophenderivate, Trifumanylderivate, Oxadiazol-Dimere und Pyrazolindimere.
  • Typische Beispiele für die Materialien auf Metallkomplexbasis umfassen Aluminium-Chinolinol-Komplexe, Benzochinolinol-Beryllium-Komplexe, Benzoxazol-Zink-Komplexe, Benzothiazol-Zink-Komplexe, Azomethyl-Zink-Komplexe, Porphyrin-Zink-Komplexe, Europiumkomplexe und Metallkomplexe, die Al, Zn, Be oder ein Seltenerdelement, wie z. B. Tb, Eu oder Dy, als Zentralmetall und Oxadiazol-, Thiadiazol-, Phenylpyridin-, Phenylbenzimidazol- oder Chinolinstrukturen als Liganden aufweisen.
  • Typische Beispiele für die Materialien auf Polymerbasis umfassen Polyparaphenylenvinylenderivate, Polythiophenderivate, Polyparaphenylenderivate, Polysilanderivate, Polyacetylenderivate, Polyfluorenderivate, Polyvinylcarbazolderivate, die vorstehend genannten Materialien auf Farbmittelbasis und polymerisierte Materialien auf Metallkomplexbasis.
  • Von den vorstehend genannten Materialien ist das bevorzugt eingesetzte lichtemittierende Material das vorstehend genannte Material auf Polymerbasis, da es den Vorteil aufweist, dass eine lichtemittierende Schicht durch den Benetzungsunterschied zwischen den lyophilen und Flüssigkeit-abstoßenden Bereichen exakt gebildet werden kann.
  • Das lichtemittierende Material kann einen Dotierstoff enthalten, der zur Verbesserung der Emissionseffizienz und zur Modifizierung der Emissionswellenlänge zugesetzt wird. Beispiele für den Dotierstoff umfassen Perylenderivate, Cumarinderivate, Rubrenderivate, Chinacridonderivate, Squaliumderivate, Porphylenderivate, Farbmittel auf Styrylbasis, Tetracenderivate, Pyrazolinderivate, Decacyclen und Phenoxazon.
  • (2) Ladungsinjektions/transportschicht
  • Die erfindungsgemäße Ladungsinjektions/transportschicht weist die Funktion auf, elektrische Ladungen zuverlässig von der Elektrodenschicht zu der lichtemittierenden Schicht zu transportieren. Die Ladungsinjektions/transportschichten umfassen eine Löcherinjektions/transportschicht zum zuverlässigen Injizieren und Transportieren von Löchern in die lichtemittierende Schicht und eine Elektroneninjektions/transportschicht, die Elektronen zuverlässig in die lichtemittierende Schicht transportiert und injiziert. Nachstehend werden die Löcher- und Elektroneninjektions/transportschichten getrennt beschrieben.
  • (i) Löcherinjektions/transportschicht
  • Die erfindungsgemäße Löcherinjektions/transportschicht kann eine Löcherinjektionsschicht mit einer Löcherinjektionsfunktion des zuverlässigen Injizierens der von der Anode injizierten Löcher in die lichtemittierende Schicht, eine Löchertransportschicht mit einer Löchertransportfunktion des Transportierens der von der Anode injizierten Löcher in die lichtemittierende Schicht, ein Laminat aus der Löcherinjektionsschicht und der Löchertransportschicht oder eine einzelne Schicht sein, die sowohl eine Löcherinjektionsfunktion als auch eine Löchertransportfunktion aufweist.
  • In der vorliegenden Erfindung enthält die organische EL-Schicht vorzugsweise mindestens eine lichtemittierende Schicht und eine Löcherinjektions/transportschicht und die Schicht mit variabler Benetzbarkeit, die Löcherinjektions/transportschicht und die lichtemittierende Schicht werden vorzugsweise in dieser Reihenfolge gebildet. In diesem Fall ist die Löcherinjektions/transportschicht vorzugsweise eine Löcherinjektionsschicht. Wie es vorstehend beschrieben worden ist, ist dies darauf zurückzuführen, dass dann, wenn ein saures Material für die Löcherinjektionsschicht verwendet wird, die Schädigung der ersten Elektrodenschicht unter dem Einfluss der Säure, die in der Löcherinjektionsschicht enthalten ist, vermindert werden kann, da die erste Elektrodenschicht vor der Löcherinjektionsschicht durch die Schicht mit variabler Benetzbarkeit geschützt ist, da ein direkter Kontakt der Löcherinjektionsschicht mit der ersten Elektrodenschicht verhindert wird. Darüber hinaus stabilisiert die Gegenwart der Löcherinjektions/transportschicht, die zwischen der Schicht mit variabler Benetzbarkeit und der lichtemittierenden Schicht gebildet ist, die Löcherinjektion in die lichtemittierende Schicht und erhöht die Emissionseffizienz. Zusätzlich ist es allgemein bei der Herstellung eines organischen EL-Elements bevorzugt, eine erste Elektrodenschicht als Anode zu verwenden und die Anode, eine Löcherinjektions/transportschicht und eine lichtemittierende Schicht in dieser Reihenfolge zu laminieren, da es möglich ist, das organische EL-Element durch Laminieren dieser Schichten von der Anodenseite her zuverlässiger herzustellen.
  • Das Material für die Löcherinjektions/transportschicht ist nicht speziell beschränkt, solange es sich um ein Material handelt, das die von der Anode injizierten Löcher zuverlässig in die lichtemittierende Schicht transportiert. Beispiele dafür umfassen die Verbindungen, die beispielhaft als lichtemittierendes Material für die lichtemittierende Schicht genannt worden sind, sowie Oxide wie z. B. Vanadiumoxid, Molybdänoxid, Rutheniumoxid und Aluminiumoxid; Phenylamine, „Starburst”-Amine, Phthalocyanine, amorphen Kohlenstoff, Polyanilin, Polythio-phen und Polyphenylenvinylenderivate. Die leitenden Polymere, wie z. B. Polyanilin, Polythio-phen und Polyphenylenvinylenderivate, können mit einer Säure dotiert sein. Typische Beispiele dafür umfassen 4,4'-Bis[N-(1-naphthyl)-N-phenylamino]-biphenyl (α-NPD), 4,4',4''-Tris(N,N-diphenylamino)-triphenylamin (TDATA), 4,4',4''-Tris[N-(3-methylphenyl)-N-phenylamino]-triphenylamin (MTDATA), Polyvinylcarbazol (PVCz) und Poly(3,4-ethylendioxythiophen)/Polystyrolsulfonsäure (PEDOT/PSS).
  • Das Material für die Löcherinjektions/transportschicht ist vorzugsweise ein saures Material, insbesondere ein Material mit einem pH-Wert von weniger als 7. Wie es vorstehend beschrieben worden ist, ist die vorliegende Erfindung bei der Verwendung eines sauren Materials für die Löcherinjektions/transportschicht geeignet, da es möglich ist, die Schädigung der ersten Elektrodenschicht unter dem Einfluss der in der Löcherinjektions/transportschicht enthaltenen Säure zu vermindern. Das saure Material ist z. B. ein leitendes Polymer, das in einer übermäßigen Menge mit einer Säure dotiert ist, und insbesondere wird PEDOT, das im Übermaß mit PSS dotiert ist, vorteilhaft verwendet.
  • Das Material für die Löcherinjektions/transportschicht weist vorzugsweise einen relativ hohen Widerstand auf. Dies ist darauf zurückzuführen, dass ein übermäßig niedriger Widerstand zu einem Übersprechen führen kann. Von den vorstehend genannten Materialien wird z. B.
  • PEDOT/PSS in vorteilhafter Weise als Material mit hohem Widerstand verwendet. Eine käufliche wässrige Dispersion von PEDOT/PSS mit hohem Widerstand ist z. B. Baytron P CH-8000, das von H. C. Stark, Inc. hergestellt wird.
  • Die Dicke der Löcherinjektions/transportschicht ist nicht speziell beschränkt, solange die Funktion in ausreichender Weise vorliegt. Insbesondere liegt die Dicke vorzugsweise im Bereich von 5 nm bis 200 nm und mehr bevorzugt im Bereich von 10 nm bis 100 nm.
  • (ii) Elektroneninjektions/transportschicht
  • Die erfindungsgemäße Elektroneninjektions/transportschicht kann eine Elektroneninjektionsschicht mit einer Elektroneninjektionsfunktion des Injizierens der von der Kathode injizierten Elektronen in die lichtemittierende Schicht, eine Elektronentransportschicht mit einer Elektronentransportfunktion des Transportierens der von der Kathode injizierten Elektronen in die lichtemittierende Schicht, ein Laminat aus der Elektroneninjektionsschicht und der Elektronentransportschicht oder eine einzelne Schicht sein, die sowohl eine Elektroneninjektionsfunktion als auch eine Elektronentransportfunktion aufweist.
  • Das Material für die Elektroneninjektionsschicht ist nicht speziell beschränkt, solange es sich um ein Material handelt, das die Elektroneninjektion in die lichtemittierende Schicht stabilisiert. Beispiele dafür umfassen Alkalimetalle und Erdalkalimetalle, wie z. B. Ba, Ca, Li, Cs, Mg und Sr; Alkalimetalllegierungen, wie z. B. eine Aluminium-Lithium-Legierung; Alkalimetall- oder Erdalkalimetalloxide, wie z. B. Magnesiumoxid und Strontiumoxid; Alkalimetall- oder Erdalkalimetallfluoride, wie z. B. Magnesiumfluorid, Calciumfluorid, Strontiumfluorid, Bariumfluorid, Lithiumfluorid und Cäsiumfluorid; und organische Alkalimetallkomplexe, wie z. B. Polymethylmethacrylat-Natriumpolystyrolsulfonat. Diese Materialien können auch als Laminat, wie z. B. von Ca/LiF, verwendet werden.
  • Von diesen Materialien sind Erdalkalimetallfluoride bevorzugt. Die Erdalkalimetallfluoride weisen hohe Schmelzpunkte auf, was eine Verbesserung der Wärmebeständigkeit ermöglicht.
  • Das Material für die Elektronentransportschicht ist nicht speziell beschränkt, solange es sich um ein Material handelt, das einen Transport der von der Kathode oder der Elektroneninjektionsschicht injizierten Elektronen in die lichtemittierende Schicht ermöglicht. Beispiele dafür umfassen Vasocuproin (BCP), Phenanthrolinderivate, wie z. B. Bathophenanthrolin (Bpehn), Triazolderivate, Oxadiazolderivate und Aluminium-Chinolinol-Komplexe, wie z. B. Tris(8- chinolinol)-Aluminium-Komplex (Alq3). Im Allgemeinen kann beider Verwendung eines Materials auf Polymerbasis als lichtemittierende Schicht die Verwendung eines Materials mit niedrigem Molekulargewicht als Elektronentransportschicht zu einer Verbesserung der Löcherblockiereigenschaften führen.
  • Das Material für die einzelne Schicht, die sowohl eine Elektroneninjektionsfunktion als auch eine Elektronentransportfunktion aufweist, ist z. B. ein Elektronentransportmaterial, das mit einem Alkali- oder Erdalkalimetall, wie z. B. Li, Cs, Ba oder Sr, dotiert ist. Das Elektronentransportmaterial ist z. B. Vasocuproin (BCP) oder ein Phenanthrolinderivat, wie z. B. Bathophenanthrolin (Bpehn). Das Molverhältnis des Elektronentransportmaterials zu dem dotierten Metall liegt vorzugsweise im Bereich von 1:1 bis 1:3, mehr bevorzugt im Bereich von 1:1 bis 1:2. Das mit einem Alkali- oder Erdalkalimetall dotierte Elektronentransportmaterial weist eine relativ hohe Elektronentransfereffizienz und eine Durchlässigkeit auf, die höher ist als diejenige von reinen Metallen.
  • Das Material für die Elektroneninjektions/transportschicht weist vorzugsweise einen relativ hohen Widerstand auf, da ein übermäßig niedriger Widerstand zu einem Übersprechen führen kann.
  • Die Dicke der Elektroneninjektionsschicht ist nicht speziell beschränkt, solange deren Funktion ausreichend ausgeübt wird. Insbesondere liegt die Dicke vorzugsweise im Bereich von 0,1 nm bis 200 nm und mehr bevorzugt im Bereich von 0,5 nm bis 100 nm.
  • Ferner ist die Dicke der Elektronentransportschicht nicht speziell beschränkt, solange deren Funktion ausreichend ausgeübt wird. Insbesondere liegt die Dicke vorzugsweise im Bereich von 1 nm bis 100 nm und mehr bevorzugt im Bereich von 1 nm bis 50 nm.
  • Alternativ ist die Dicke der einzelnen Schicht, die sowohl eine Elektroneninjektionsfunktion als auch eine Elektronentransportfunktion aufweist, nicht speziell beschränkt, solange deren Funktion ausreichend ausgeübt wird. Insbesondere liegt die Dicke vorzugsweise im Bereich von 0,1 nm bis 100 nm und mehr bevorzugt im Bereich von 0,1 nm bis 50 nm.
  • 3. Erste Elektrodenschicht
  • Die in der vorliegenden Erfindung verwendete erste Elektrodenschicht ist eine Schicht, die als Struktur auf einem Substrat gebildet ist.
  • Die erste Elektrodenschicht kann eine Anode oder eine Kathode sein. Im Allgemeinen ist es bei der Herstellung eines organischen EL-Elements möglich, das organische EL-Element zuverlässiger durch Laminieren von der Anodenseite her herzustellen und folglich ist die erste Elektrodenschicht vorzugsweise eine Anode.
  • Das Material für die erste Elektrodenschicht ist nicht speziell beschränkt, solange es sich um ein leitendes Material handelt. Wenn beispielsweise das in der 1 gezeigte organische EL-Element eine Vorrichtung des Unterseitenemissionstyps („bottom-emission type”) ist, oder wenn während der Bildung einer Struktur mit variabler Benetzbarkeit in dem Herstellungsverfahren für das organische EL-Element Energie von der Substratseite her eingestrahlt wird, ist die erste Elektrodenschicht vorzugsweise transparent. Vorteilhafte Beispiele für die leitenden und transparenten Materialien umfassen In-Zn-O (IZO), In-Sn-O (ITO), ZnO-Al und Zn-Sn-O. Alternativ muss die erste Elektrodenschicht gegebenenfalls nicht transparent sein, wenn das in der 1 gezeigte organische EL-Element vom Oberseitenemissionstyp („topemission type”) ist. In diesem Fall kann ein Metall als leitendes Material verwendet werden und typische Beispiele dafür umfassen Au, Ta, W, Pt, Ni, Pd, Cr, Al-Legierungen, Ni-Legierungen und Cr-Legierungen.
  • Als Verfahren zur Bildung der ersten Elektrodenschicht kann jedwedes gebräuchliche Elektrodenfilmbildungsverfahren eingesetzt werden und Beispiele dafür umfassen Sputtern, lonenplattieren und Vakuumabscheiden. Das Verfahren zur Strukturierung der ersten Elektrodenschicht ist z. B. Photolithographie.
  • 4. Zweite Elektrodenschicht
  • Die zweite Elektrodenschicht zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung trägt Ladungen, die bezüglich der ersten Elektrodenschicht eine entgegengesetzte Polarität aufweisen. Die zweite Elektrodenschicht kann eine Anode oder eine Kathode sein. Im Allgemeinen ist es bei der Herstellung eines organischen EL-Elements möglich, das organische EL-Element zuverlässiger durch Laminieren der Schichten von der Anodenseite her herzustellen und aus diesem Grund ist die zweite Elektrodenschicht vorzugsweise eine Kathode.
  • Das Material für die zweite Elektrodenschicht ist nicht speziell beschränkt, solange es sich um ein leitendes Material handelt. Wenn beispielsweise das in der 1 gezeigte organische EL-Element ein Element des Oberseitenemissionstyps ist, ist die zweite Elektrodenschicht vorzugsweise transparent. Alternativ muss die zweite Elektrodenschicht gegebenenfalls nicht transparent sein, wenn das in der 1 gezeigte organische EL-Element ein Element des Unterseitenemissionstyps ist. Das leitende Material ist mit demjenigen identisch, das vorstehend in dem Abschnitt für die erste Elektrodenschicht beschrieben worden ist, und dessen Beschreibung wird weggelassen.
  • Darüber hinaus ist das Verfahren zur Bildung der zweiten Elektrodenschicht mit demenigen für die erste Elektrodenschicht identisch und dessen Beschreibung wird weggelassen.
  • 5. Substrat
  • Das erfindungsgemäße Substrat trägt Schichten wie z. B. eine erste Elektrodenschicht, eine Schicht mit variabler Benetzbarkeit, eine organische EL-Schicht und eine zweite Elektrodenschicht. Wenn beispielsweise das in der 1 gezeigte organische EL-Element ein Element des Unterseitenemissionstyps ist, oder wenn während der Bildung einer Struktur mit variabler Benetzbarkeit in dem Herstellungsverfahren des organischen EL-Elements Energie von der Substratseite her eingestrahlt wird, ist das Substrat vorzugsweise transparent. Beispiele für die transparenten Substrate umfassen Quarz und Glas. Alternativ muss das Substrat gegebenenfalls nicht transparent sein, wenn das in der 1 gezeigte organische EL-Element ein Element des Oberseitenemissionstyps ist. In diesem Fall können als Substrate zusätzlich zu den vorstehend genannten Materialien Metalle, wie z. B. Aluminium und dessen Legierungen, Kunststoffe und Gewebe bzw. textile Flächengebilde und Vliese als Substrate verwendet werden.
  • 6. Isolierschicht
  • In der vorliegenden Erfindung kann die Isolierschicht auf den Öffnungen der Struktur der ersten Elektrodenschicht auf dem Substrat gebildet werden. Die Isolierschicht wird für eine elektrische Leitung zwischen den Strukturen, die an die erste Elektrodenschicht angrenzen, und zum Verhindern einer elektrischen Leitung zwischen der ersten und der zweiten Elektrodenschicht gebildet. Der Bereich, in dem die Isolierschicht gebildet wird, ist der Bereich, der kein Licht emittiert.
  • Die Isolierschicht ist eine Schicht, die auf dem Substrat und in den Öffnungen der Struktur der ersten Elektrodenschicht gebildet ist und bedeckt normalerweise den Anschluss der Struktur der ersten Elektrodenschicht.
  • Das Material für die Isolierschicht ist nicht speziell beschränkt, solange es isolierend ist. Insbesondere reflektiert oder absorbiert das Material für die Isolierschicht die Energie, die wäh rend der Bildung der Struktur mit variabler Benetzbarkeit in dem Herstellungsverfahren des organischen EL-Elements eingestrahlt wird. Dies ist darauf zurückzuführen, dass in diesem Fall bei der Bildung der Struktur mit variabler Benetzbarkeit durch Bestrahlen der gesamten Oberfläche mit Energie von der Substratseite her eine strukturierte Bestrahlung möglich ist. Folglich besteht beim Einstrahlen der Energie kein Erfordernis zur Verwendung einer Photomaske oder einer Abbildungsbestrahlung mit einem Laserstrahl. Beispiele für die Materialien für die Isolierschichten umfassen lichtempfindliche Polyimidharze, lichthärtende Harze, wie z. B. Acrylharze, wärmehärtende Harze und anorganische Materialien.
  • Gebräuchliche Verfahren, wie z. B. Photolithographie und Drucken, können als Verfahren zur Bildung der Isolierschicht verwendet werden.
  • B. Verfahren zur Herstellung eines organischen EL-Elements
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung des organischen EL-Elements umfasst: einen Schritt zur Bildung einer Schicht mit variabler Benetzbarkeit, bei dem eine Schicht mit variabler Benetzbarkeit, die deren Benetzbarkeit unter der Einwirkung eines Photokatalysators aufgrund einer Energieeinstrahlung verändert, auf einem Substrat, auf dem eine Elektrodenschicht gebildet ist, einen Schritt zur Bildung einer Struktur mit variabler Benetzbarkeit, bei dem eine Struktur mit variabler Benetzbarkeit mit lyophilen und Flüssigkeit-abstoßenden Bereichen auf der Oberfläche der Schicht mit variabler Benetzbarkeit gebildet wird, wobei die Struktur durch Bereitstellen eines Photokatalysatorbehandlungsschicht-Substrats, das eine Photokatalysatorbehandlungsschicht aufweist, die mindestens einen Photokatalysator enthält, der auf einem Grundkörper gebildet ist, in einem Abstand, der es ermöglicht, dass die Einwirkung des Photokatalysators aufgrund einer Energieeinstrahlung die Schicht mit variabler Benetzbarkeit erreicht, und durch strukturiertes Bestrahlen des Substrats mit Energie gebildet wird, und einen Schritt zur Bildung einer organischen EL-Schicht, bei dem eine organische EL-Schicht, die mindestens eine lichtemittierende Schicht enthält, auf dem lyophilen Bereich gebildet wird.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines organischen EL-Elements wird nachstehend unter Bezugnahme auf Zeichnungen beschrieben.
  • Die 2A bis 2E stellen ein Verfahrensdiagramm dar, das ein Beispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung des organischen EL-Elements zeigt. Als erstes wird eine Elektrodenschicht 3 als Struktur auf einem Substrat 2 gebildet, worauf eine Isolierschicht 4 auf den Öffnungen der Struktur der Elektrodenschicht 3 gebildet wird, und eine Schicht mit variabler Benetzbarkeit 5 wird auf der Elektrodenschicht 3 und der Isolierschicht 4 gebildet (2A, Schritt zur Bildung der Schicht mit variabler Benetzbarkeit).
  • Dann wird gemäß der 2B ein Photokatalysatorbehandlungsschicht-Substrat 21 hergestellt, das einen Grundkörper 22, einen in einer Struktur auf dem Grundkörper 22 gebildeten Lichtabschirmungsteil 23 und eine auf dem Grundkörper 22 gebildete Photokatalysatorbehandlungsschicht 24, die den Lichtabschirmungsteil 23 bedeckt, umfasst. Das Photokatalysatorbehandlungsschicht-Substrat 21 wird dann auf der Schicht mit variabler Benetzbarkeit 5 in einer Weise bereitgestellt, so dass deren Photokatalysatorbehandlungsschicht 24 auf die Schicht 5 gerichtet ist, und Ultraviolettstrahlen 27 werden eingestrahlt. Gemäß der 2C führt die Bestrahlung mit Ultraviolettstrahlen 27 unter der Einwirkung des in der Photokatalysatorbehandlungsschicht 24 enthaltenen Photokatalysators zu einer Veränderung der Benetzbarkeit des UV-Bestrahlungsbereichs der Schicht mit variabler Benetzbarkeit 5 in die Richtung einer Verminderung des Flüssigkeitskontaktwinkels. Der Bereich, bei dem die Benetzbarkeit in die Richtung einer Verminderung des Flüssigkeitskontaktwinkels verändert wird, wird als lyophiler Bereich 11 bezeichnet. In dem Bereich, bei dem keine Ultraviolettstrahlen eingestrahlt werden, bleibt die Benetzbarkeit unverändert, und der Bereich, bei dem keine Veränderung der Benetzbarkeit stattfindet, wird als Flüssigkeit-abstoßender Bereich 12 bezeichnet. Das Photokatalysatorbehandlungsschicht-Substrat 21 wird dann von der Schicht mit variabler Benetzbarkeit 5 getrennt. Auf diese Weise wird auf der Oberfläche der Schicht mit variabler Benetzbarkeit 5 eine Struktur mit variabler Benetzbarkeit mit einem lyophilen Bereich 11 und einem Flüssigkeit-abstoßenden Bereich 12 gebildet. Die 2B und 2C zeigen den Schritt zur Bildung der Struktur mit variabler Benetzbarkeit.
  • Die Schicht mit variabler Benetzbarkeit 5 verändert deren Benetzbarkeit unter der Einwirkung eines Photokatalysators aufgrund einer Energieeinstrahlung und der UV-bestrahlte lyophile Bereich 11 und der nicht UV-bestrahlte Flüssigkeit-abstoßende Bereich 12 unterscheiden sich bezüglich der Benetzbarkeit voneinander.
  • Eine Löcherinjektionsschicht-Beschichtungslösung wird dann auf die Struktur mit variabler Benetzbarkeit, die lyophile Bereiche 11 und Flüssigkeit-abstoßende Bereiche 12 aufweist, aufgebracht, wobei eine Löcherinjektionsschicht 6 durch die Nutzung des Benetzbarkeitsunterschieds nur in den lyophilen Bereichen 11 gebildet wird. Eine Beschichtungslösung für die lichtemittierende Schicht wird auf die Löcherinjektionsschicht 6 aufgebracht, wobei eine lichtemittierende Schicht 7 durch die Nutzung des Benetzbarkeitsunterschieds zwischen der Oberfläche der Löcherinjektionsschicht 6 und dem Flüssigkeit-abstoßenden Bereich 12 auf der Löcherinjektionsschicht 6 gebildet wird (2D, Schritt zur Bildung der organischen EL-Schicht). Auf diese Weise wird eine organische EL-Schicht 8 bereitgestellt.
  • Dann wird auf der organischen EL-Schicht 8 eine Gegenelektrodenschicht 9 gebildet (2E).
  • Dabei wird z. B. ein organisches EL-Element des Oberseitenemissionstyps erhalten, wenn die Gegenelektrodenschicht 9 eine transparente Elektrode ist, während ein organisches EL-Element des Unterseitenemissionstyps erhalten wird, wenn die Elektrodenschicht 3 eine transparente Elektrode ist.
  • In der vorliegenden Erfindung wird eine Struktur mit variabler Benetzbarkeit mit lyophilen und Flüssigkeit-abstoßenden Bereichen auf der Oberfläche einer Schicht mit variabler Benetzbarkeit gebildet, während über die Photokatalysator-enthaltende Photokatalysatorbehandlungsschicht Energie auf die Schicht mit variabler Benetzbarkeit eingestrahlt wird. Die organische EL-Schicht wird unter Verwendung der Struktur mit variabler Benetzbarkeit strukturiert, die auf der Oberfläche der Schicht mit variabler Benetzbarkeit gebildet ist. Es ist folglich möglich, die organische EL-Schicht ohne das Erfordernis eines komplizierten Strukturierungsschritts oder einer teuren Vakuumverarbeitungsanlage zu strukturieren.
  • Erfindungsgemäß ist es auch möglich, die Benetzbarkeit der keinen Photokatalysator enthaltenden Schicht mit variabler Benetzbarkeit unter der Einwirkung des Photokatalysators durch die Energiestruktur zu verändern, die über die Photokatalysator-enthaltende Photokatalysatorbehandlungsschicht auf die Schicht mit variabler Benetzbarkeit eingestrahlt wird. Darüber hinaus enthält das organische EL-Element selbst keinen Photokatalysator, da das Photokatalysatorbehandlungsschicht-Substrat, das eine Photokatalysatorbehandlungsschicht aufweist, nach der Bildung der Struktur mit variabler Benetzbarkeit auf der Oberfläche der Schicht mit variabler Benetzbarkeit von der Schicht mit variabler Benetzbarkeit entfernt wird. Folglich ist der Photokatalysator in der Photokatalysatorbehandlungsschicht und nicht in der Schicht mit variabler Benetzbarkeit enthalten. Es ist folglich möglich, die Glätte der Schicht mit variabler Benetzbarkeit zu verbessern und die Barriere an der Grenzfläche zwischen der Schicht mit variabler Benetzbarkeit und der organischen EL-Schicht zu vermindern. Auf diese Weise ist es möglich, die Steuerspannung zu vermindern und die Emissionseigenschaften, wie z. B. die Helligkeit und die Emissionseffizienz, zu verbessern. Es ist auch möglich, eine Kurzschlussbildung zwischen den Elektroden zu verhindern.
  • Ferner ist die organische EL-Schicht erfindungsgemäß nicht direkt auf der Elektrodenschicht gebildet, da eine Schicht mit variabler Benetzbarkeit auf der Elektrodenschicht gebildet ist und eine organische EL-Schicht zusätzlich auf der Schicht mit variabler Benetzbarkeit gebildet ist. Daher wird z. B. gemäß den 2A bis 2E, wenn eine Löcherinjektionsschicht unter Verwendung eines sauren Materials gebildet wird, die Elektrodenschicht durch die Schicht mit variabler Benetzbarkeit vor der Löcherinjektionsschicht geschützt, da die Löcherinjektionsschicht nicht direkt auf der Elektrodenschicht gebildet ist, und eine Schädigung der Elektrodenschicht unter dem Einfluss der in der Löcherinjektionsschicht enthaltenen Säure kann vermindert werden.
  • Nachstehend werden die jeweiligen Schritte des Herstellungsverfahrens für das organische EL-Element beschrieben.
  • 1. Schritt zur Bildung der Schicht mit variabler Benetzbarkeit
  • Der erfindungsgemäße Schritt zur Bildung der Schicht mit variabler Benetzbarkeit ist ein Schritt, bei dem eine Schicht mit variabler Benetzbarkeit, die deren Benetzbarkeit unter der Einwirkung eines Photokatalysators aufgrund einer Energieeinstrahlung verändert, auf einem Substrat, auf dem eine Elektrodenschicht gebildet ist, gebildet wird.
  • Die Schicht mit variabler Benetzbarkeit zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung ist nicht speziell beschränkt, solange sie deren Benetzbarkeit unter der Einwirkung eines Photokatalysators aufgrund einer Energieeinstrahlung verändert. Das Material für die Schicht mit variabler Benetzbarkeit ist nicht speziell beschränkt, solange es ein Material ist, das dessen Benetzbarkeit unter der Einwirkung eines Photokatalysators aufgrund einer Energieeinstrahlung verändert und das eine Beständigkeit der Hauptkette gegen eine Verschlechterung und Zersetzung unter der Einwirkung des Photokatalysators aufweist. Beispiele für die Materialien, die für die Schicht mit variabler Benetzbarkeit verwendet werden, umfassen Organopolysiloxane, wie z. B. (1) hochfeste Organopolysiloxane, die z. B. durch Hydrolyse und Polykondensation eines Chlor- oder Alkoxysilans in einer Sol-Gel-Reaktion hergestellt werden, und (2) Organopolysiloxane mit hervorragender Wasser- und Öl-Abstoßung, die durch Vernetzen eines reaktiven Silikons hergestellt werden.
  • In dem vorstehenden Fall (1) wird vorteilhaft ein Organopolysiloxan verwendet, das ein hydrolytisches Kondensationsprodukt oder ein hydrolytisches Cokondensationsprodukt von einer oder mehreren Siliziumverbindung(en) ist, die durch die Formel YnSiX(4-n) dargestellt wird bzw. werden,
    worin „Y” eine Alkylgruppe, eine Fluoralkylgruppe, eine Vinylgruppe, eine Aminogruppe, eine Phenylgruppe oder eine Epoxygruppe darstellt; „X” eine Alkoxylgruppe oder eine Acetylgruppe oder ein Halogen darstellt und „n” eine ganze Zahl von 0 bis 3 ist. Die Anzahl der Kohlenstoffatome der Gruppe „Y” liegt vorzugsweise im Bereich von 1 bis 20 und die Alkoxylgruppe „X” ist vorzugsweise eine Methoxy-, Ethoxy-, Propoxy- oder Butoxygruppe. Typische Beispiele für die Siliziumverbindungen, die durch die vorstehende Formel dargestellt werden, umfassen diejenigen, die in JP-A Nr. 2000-249821 beschrieben sind.
  • Insbesondere können Polysiloxane, die Fluoralkylgruppen enthalten, vorteilhaft verwendet werden. Typische Beispiele für die Polysiloxane, die Fluoralkylgruppen enthalten, umfassen das hydrolytische Kondensationsprodukt oder das hydrolytische Cokondensationsprodukt von einem oder mehreren Fluoralkylsilan(en), die in JP-A Nr. 2000-249821 beschrieben sind, und üblicherweise als Silankopplungsmittel auf Fluorbasis bezeichnete Mittel können verwendet werden.
  • Die Verwendung eines Polysiloxans, das Fluoralkylgruppen enthält, führt zu einer drastischen Zunahme der Flüssigkeitsabstoßung der Schicht mit variabler Benetzbarkeit und folglich ist es möglich, eine Filmbildung der organischen EL-Schicht in dem Flüssigkeitabstoßenden Bereich, wo die Benetzbarkeit unverändert ist, zu verhindern, und eine Filmbildung der organischen EL-Schicht nur in dem lyophilen Bereich, wo die Benetzbarkeit in die Richtung einer Verminderung des Flüssigkeitskontaktwinkels verändert ist, zuzulassen.
  • Die Gegenwart des Polysiloxans, das Fluoralkylgruppen enthält, in der Schicht mit variabler Benetzbarkeit kann durch Röntgenphotoelektronenspektroskopie, Rutherford-Rückstreuspektroskopie, NMR-Spektroskopie oder Massenspektroskopie bestimmt werden.
  • Die reaktiven Silikone (2) umfassen Verbindungen mit dem durch die folgende chemische Formel 1 dargestellten Grundgerüst.
  • [Chemische Formel 2]
  • Figure 00330001
    Chemische Formel 1
  • In der Formel ist „n” eine ganze Zahl von 2 oder mehr und R1 und R2 stellen jeweils eine substituierte oder unsubstituierte Alkyl-, Alkenyl-, Arylgruppe oder Cyanoalkylgruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen dar, wovon 40% oder weniger, bezogen auf das Molverhältnis, Vinyl, Phenyl oder halogeniertes Phenyl sind. R1 und R2 sind vorzugsweise beide Methylgruppen, da die Oberflächenenergie am geringsten ist und ein Methylgruppengehalt von 60% oder mehr, bezogen auf das Molverhältnis, ist bevorzugt. Die Kettenenden oder die Seitenketten weisen mindestens eine reaktive Gruppe, wie z. B. eine Hydroxylgruppe, in den Molekülketten auf.
  • Das Organopolysiloxan kann in einem Gemisch mit einer stabilen Organosiliziumverbindung, die nicht vernetzt, wie z. B. Dimethylpolysiloxan, verwendet werden.
  • Für die Schicht mit variabler Benetzbarkeit können auf diese Weise verschiedene Materialien, einschließlich Organopolysiloxane, verwendet werden, und die Schicht mit variabler Benetzbarkeit enthält besonders bevorzugt Fluor. In einem solchen Fall nimmt der Fluorgehalt in der Oberfläche der Schicht mit variabler Benetzbarkeit nach der Energieeinstrahlung unter der Einwirkung eines Photokatalysators aufgrund einer Energieeinstrahlung vorzugsweise ab.
  • Da Fluor eine extrem niedrige Oberflächenenergie aufweist, weist die Oberfläche einer Substanz, die viel Fluor enthält, eine signifikant kleinere kritische Oberflächenspannung auf. Daher ist die kritische Oberflächenspannung eines Bereichs mit niedrigem Fluorgehalt höher als diejenige eines Bereichs mit hohem Fluorgehalt.
  • Eine solche Schicht mit variabler Benetzbarkeit ergibt eine Struktur mit variabler Benetzbarkeit, die nach der strukturierten Bestrahlung mit Energie mit Energie bestrahlte Bereiche mit niedrigem Fluorgehalt (lyophile Bereiche) und nicht mit Energie bestrahlte Bereiche mit ho hem Fluorgehalt (Flüssigkeit-abstoßende Bereiche) aufweist. Folglich ist die Fluorenthaltende Schicht mit variabler Benetzbarkeit zur Herstellung der Struktur mit variabler Benetzbarkeit vorteilhaft.
  • Die Schicht mit variabler Benetzbarkeit kann zusätzlich zu den vorstehend beschriebenen Materialien Tenside, Additive und dergleichen enthalten, die denjenigen entsprechen, wie sie z. B. in JP-A Nr. 2000-249821 beschrieben sind.
  • Eine solche Schicht mit variabler Benetzbarkeit kann durch Herstellen einer Beschichtungslösung für die Schicht mit variabler Benetzbarkeit durch Lösen oder Dispergieren der vorstehend beschriebenen Materialien, gegebenenfalls mit anderen Additiven, in einem Lösungsmittel und Aufbringen der Beschichtungslösung für die Schicht mit variabler Benetzbarkeit auf eine Elektrodenschicht hergestellt werden.
  • Das Lösungsmittel zur Verwendung in der Beschichtungslösung für die Schicht mit variabler Benetzbarkeit ist nicht speziell beschränkt, solange es mit den vorstehend beschriebenen Materialien gemischt werden kann und die Strukturierungseffizienz nicht durch Trübung und andere Phänomene beeinträchtigt. Beispiele für die Lösungsmittel umfassen Alkohole, wie z. B. Methanol, Ethanol, Isopropanol und Butanol; Aceton, Acetonitril, Ethylenglykolmonomethylether, Ethylenglykoldimethylether, Ethylenglykolmonoethylether, Ethylenglykolmonoethyletheracetat, Diethylglykolmonomethylether, Diethylglykolmonoethylether, Diethylglykolmonoethyletheracetat, Propylenglykolmonomethylether, Propylenglykolmonoethylether, Propylenglykolmonomethyletheracetat, Methylacetat, Ethylacetat, Butylacetat, Toluol, Xylol, Methyllactat, Ethyllactat, Ethylpyruvat, Methyl-3-methoxypropionat, Ethyl-3-ethoxypropionat, Dimethylformamid, Dimethylsulfoxid, Dioxan, Ethylenglykol, Hexamethyltriphosphatamid, Pyridin, Tetrahydrofuran und N-Methylpyrrolidinon. Diese Lösungsmittel können als Gemisch von zwei oder mehr Lösungsmitteln verwendet werden.
  • Beispiele für das Verfahren zum Aufbringen der Beschichtungslösung für die Schicht mit Variabler Benetzbarkeit umfassen Schleuderbeschichten, Tintenstrahlausstoßen, Gießen, LB-Verfahren, Spritzverfahren, Mikrogravurstreichen, Gravurstreichen, Stab- bzw. Rakelbeschichten, Walzenbeschichten, Drahtrakelbeschichten, Tauchbeschichten, Flexographiedrucken, Offsetdrucken und Siebdrucken.
  • Nach dem Aufbringen der Beschichtungslösung für die Schicht mit variabler Benetzbarkeit kann der aufgebrachte Film getrocknet werden. Das Trocknungsverfahren ist nicht speziell beschränkt, solange eine einheitliche Schicht mit variabler Benetzbarkeit gebildet werden kann, und der Film kann unter Verwendung einer Heizplatte, einer Infrarotstrahlenheizeinrichtung oder eines Ofens getrocknet werden.
  • Die anderen Eigenschaften der Schicht mit variabler Benetzbarkeit sind mit denjenigen identisch, wie sie vorstehend für die Schicht mit variabler Benetzbarkeit im Abschnitt „A. Organisches EL-Element” beschrieben worden sind, und folglich wird deren Beschreibung weggelassen.
  • 2. Schritt zur Bildung der Struktur mit variabler Benetzbarkeit
  • Der Schritt zur Bildung der Struktur mit variabler Benetzbarkeit ist in der vorliegenden Erfindung ein Schritt, bei dem eine Struktur mit variabler Benetzbarkeit mit lyophilen und Flüssigkeit-abstoßenden Bereichen auf der Oberfläche der Schicht mit variabler Benetzbarkeit gebildet wird, wobei die Struktur durch Bereitstellen eines Photokatalysatorbehandlungsschicht-Substrats, das eine Photokatalysatorbehandlungsschicht aufweist, die mindestens einen Photokatalysator enthält, der auf einem Grundkörper gebildet ist, in einem Abstand, der es ermöglicht, dass die Einwirkung des Photokatalysators aufgrund einer Energieeinstrahlung die Schicht mit variabler Benetzbarkeit erreicht, und durch strukturiertes Bestrahlen des Substrats mit Energie gebildet wird.
  • Nachstehend werden das Photokatalysatorbehandlungsschicht-Substrat, die Positionen des Photokatalysatorbehandlungsschicht-Substrats und der Schicht mit variabler Benetzbarkeit, die Energieeinstrahlung und die Struktur mit variabler Benetzbarkeit beschrieben.
  • (1) Photokatalysatorbehandlungsschicht-Substrat
  • In der vorliegenden Erfindung wird bei der Bildung einer Struktur mit variabler Benetzbarkeit auf der Oberfläche der Schicht mit variabler Benetzbarkeit, die deren Benetzbarkeit unter der Einwirkung eines Photokatalysators aufgrund einer Energieeinstrahlung verändert, ein Photokatalysatorbehandlungsschicht-Substrat, das eine Photokatalysator-enthaltende Photokatalysatorbehandlungsschicht aufweist, verwendet, um den Photokatalysator auf die Schicht mit variabler Benetzbarkeit einwirken zu lassen. Es ist möglich, eine Struktur mit variabler Benetzbarkeit auf der Oberfläche der Schicht mit variabler Benetzbarkeit durch Bereitstellen des Photokatalysatorbehandlungsschicht-Substrats auf der Schicht mit variabler Benetzbarkeit in einem bestimmten Abstand und strukturiertes Bestrahlen des Substrats mit Energie zu bilden.
  • Das Photokatalysatorbehandlungsschicht-Substrat zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung weist einen Grundkörper und eine auf dem Grundkörper gebildete Photokatalysatorbehandlungsschicht auf. Ein Lichtabschirmungsteil kann zusätzlich in einer Struktur auf dem Photokatalysatorbehandlungsschicht-Substrat gebildet sein.
  • Nachstehend werden die Photokatalysatorbehandlungsschicht, die Grundschicht und der Lichtabschirmungsteil beschrieben.
  • (i) Photokatalysatorbehandlungsschicht
  • Die Photokatalysatorbehandlungsschicht, die in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, enthält einen Photokatalysator. Die Photokatalysatorbehandlungsschicht ist nicht speziell beschränkt, solange sie derart konfiguriert ist, dass der in der Photokatalysatorbehandlungsschicht enthaltene Photokatalysator die Benetzbarkeit der Oberfläche der Schicht mit variabler Benetzbarkeit verändern kann. Die Photokatalysatorbehandlungsschicht kann z. B. einen Photokatalysator und ein Bindemittel oder nur einen Photokatalysator enthalten. Eine Photokatalysatorbehandlungsschicht, die nur einen Photokatalysator enthält, führt zu einer verbesserten Effizienz der Veränderung der Benetzbarkeit der Oberfläche der Schicht mit variabler Benetzbarkeit und ist folglich bezüglich der Herstellungskosten vorteilhaft, wie z. B. durch eine Verkürzung des Verarbeitungszeitraums. Alternativ weist eine Photokatalysatorbehandlungsschicht, die einen Photokatalysator und ein Bindemittel enthält, den Vorteil auf, dass die Photokatalysatorbehandlungsschicht leicht gebildet werden kann.
  • Beispiele für die Photokatalysatoren zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung umfassen optische Halbleiter wie z. B. Titandioxid (TiO2), Zinkoxid (ZnO), Zinnoxid (SnO2), Strontiumtitanat (SrTiO3), Wolframoxid (WO3), Bismutoxid (Bi2O3) und Eisenoxid (Fe2O3). Diese Photokatalysatoren können allein oder als Gemisch von zwei oder mehr eingesetzt werden.
  • In der vorliegenden Erfindung wird Titandioxid, das eine große Bandlückenenergie aufweist und chemisch stabil, nicht toxisch und leicht verfügbar ist, vorteilhaft eingesetzt. Es gibt Anatas- und Rutil-Titandioxidprodukte und jedwedes davon kann verwendet werden. insbesondere ist Anatas-Titandioxid bevorzugt. Das Anatas-Titandioxid weist eine Anregungswellenlänge von 380 nm oder weniger auf.
  • Beispiele für Anatas-Titandioxide umfassen Chlorwasserstoffsäure-dispergierte Anatas-Titandioxidsole (STS-02, von Ishihara Sangyo Kaisha, Ltd. hergestellt (durchschnittlicher Durchmesser: 7 nm) und ST-K01, von Ishihara Sangyo Kaisha, Ltd. hergestellt), und Salpe tersäure-dispergiertes Anatas-Titandioxidsol (TA-15, von Nissan Chemical Industries Co., Ltd. hergestellt (durchschnittlicher Durchmesser: 12 nm)).
  • Da ein kleinerer Teilchendurchmesser für eine photokatalytische Reaktion effektiv ist, ist dessen Teilchendurchmesser vorzugsweise kleiner. Insbesondere beträgt der durchschnittliche Durchmesser des Photokatalysators vorzugsweise 50 nm oder weniger und besonders bevorzugt 20 nm oder weniger.
  • Der Wirkungsmechanismus des Photokatalysators mit Titandioxid als Beispiel in der Photokatalysatorbehandlungsschicht ist noch nicht klar, jedoch scheint es, dass der Photokatalysator durch eine Energieeinstrahlung eine Oxidations-Reduktionsreaktion initiiert, wodurch aktive Sauerstoffspezies, wie z. B. Superoxidradikale (·O2 –) und Hydroxyradikale (·OH), erzeugt werden, und die erzeugten aktiven Sauerstoffspezies eine Veränderung der chemischen Struktur von organischen Substanzen verursachen. In der vorliegenden Erfindung wird davon ausgegangen, dass die aktive Sauerstoffspezies auf die organischen Substanzen in der Schicht mit variabler Benetzbarkeit, die nahe an der Photokatalysatorbehandlungsschicht bereitgestellt ist, einwirkt.
  • Wenn die Photokatalysatorbehandlungsschicht einen Photokatalysator und ein Bindemittel enthält, ist das verwendete Bindemittel vorzugsweise eine Verbindung mit einer hohen Bindungsenergie, so dass das Hauptgrundgerüst gegen eine Zersetzung beständig ist, die durch eine Photoanregung des Photokatalysators verursacht wird. Das Bindemittel ist z. B. ein Organopolysiloxan.
  • Alternativ kann als Bindemittel eine amorphe Silica-Vorstufe verwendet werden. Die amorphe Silica-Vorstufe wird durch die allgemeine Formel SiX4 dargestellt und Siliziumverbindungen, bei denen „X” ein Halogen oder eine Methoxy-, Ethoxy-, Acetylgruppe oder eine andere Gruppe darstellt, die Silanolhydrolysate davon und Polysiloxane mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht von 3000 oder weniger sind vorteilhaft. Typische Beispiele dafür umfassen Tetraethoxysilan, Tetraisopropoxysilan, Tetra-n-propoxysilan, Tetrabutoxysilan und Tetramethoxysilan. Diese Verbindungen können allein oder als Gemisch von zwei oder mehr verwendet werden.
  • Wenn die Photokatalysatorbehandlungsschicht einen Photokatalysator und ein Bindemittel enthält, kann der Gehalt des Photokatalysators in der Photokatalysatorbehandlungsschicht vorzugsweise im Bereich von 5 Gew.-% bis 60 Gew.-% liegen, jedoch vorzugsweise im Bereich von 20 Gew.-% bis 50 Gew.-%.
  • Die Photokatalysatorbehandlungsschicht kann zusätzlich zu dem Photokatalysator und dem Bindemittel ein Tensid enthalten. Typische Beispiele für die Tenside umfassen Kohlenwasserstofftenside, wie z. B. Produkte der NIKKOL BL-, BC-, BO- und BB-Reihe von Nikko Chemicals Co., Ltd., und nicht-ionische Tenside auf Fluor- oder Silikonbasis, wie z. B. ZONYL FSNTM und FSOTM, die von Du Pont Kabushiki Keisha and Company hergestellt werden, Surflon S-141TM und 145TM, die von Asahi Glass Co., Ltd. hergestellt werden, Megafac F-141TM und 144TM, die von Dainippon Ink and Chemicals, Inc. hergestellt werden, Ftergent F-200TM und F251TM, die von Neos Co., Ltd. hergestellt werden, Unidyne DS-401TM und 402TM, die von Daikin Industries, Ltd. hergestellt werden, und Fluorad FC-170TM, 176TM, die von 3M Co., Ltd. hergestellt werden. Es kann auch ein kationisches, anionisches oder amphoteres Tensid verwendet werden.
  • Die Photokatalysatorbehandlungsschicht kann zusätzlich zu dem vorstehend genannten Tensid Oligomere und Polymere, wie z. B. Polyvinylalkohol, ungesättigte Polyester, Acrylharze, Polyethylen, Diallylphthalat, Ethylen-Propylen-Dien-Monomer, Epoxyharze, Phenolharze, Polyurethan, Melaminharze, Polycarbonate, Polyvinylchlorid, Polyamid, Polyimid, Styrol-Butadien-Kautschuke, Chloroprenkautschuke, Polypropylen, Polybutylen, Polystyrol, Polyvinylacetat, Polyester, Polybutadien, Polybenzimidazol, Polyacrylnitril, Epichlorhydrin, Polysulfid und Polyisopren, enthalten.
  • Die Dicke der Photokatalysatorbehandlungsschicht liegt vorzugsweise im Bereich von 0,05 μm bis 10 μm.
  • Bezüglich der Benetzbarkeit der Oberfläche der Photokatalysatorbehandlungsschicht kann die Oberfläche lyophil oder flüssigkeitsabstoßend sein.
  • Beispiele für die Verfahren zur Bildung einer Photokatalysatorbehandlungsschicht, die nur einen Photokatalysator enthält, umfassen Vakuumfilmbildungsverfahren, wie z. B. CVD, Sputtern und Vakuumabscheidung. Ein solches Vakuumfilmbildungsverfahren ergibt einen einheitlichen Film der Photokatalysatorbehandlungsschicht, die nur einen Photokatalysator enthält. Auf diese Weise kann die Benetzbarkeit der Oberfläche der Schicht mit variabler Benetzbarkeit einheitlich verändert werden. Da die Photokatalysatorbehandlungsschicht nur einen Photokatalysator enthält, ist es auch möglich, die Benetzbarkeit der Oberfläche der Schicht mit variabler Benetzbarkeit verglichen mit dem Fall, bei dem zusätzlich das Bindemittel verwendet wird, effizient zu verändern.
  • Das Verfahren zur Bildung einer Photokatalysatorbehandlungsschicht, die nur einen Photokatalysator enthält, z. B. wenn der Photokatalysator Titandioxid enthält, ist ein Verfahren zur Bildung eines Films von amorphem Titandioxid auf einem Grundkörper und Umwandeln des amorphen Titandioxids in kristallines Titandioxid durch Brennen.
  • Das amorphe Titandioxid kann z. B. durch eine Hydrolyse und eine Dehydratisierungskondensation eines anorganischen Titansalzes, wie z. B. Titantetrachlorid oder Titansulfat, oder durch eine Hydrolyse und eine Dehydratisierungskondensation einer organischen Titanverbindung, wie z. B. Tetraethoxytitan, Tetraisopropoxytitan, Tetra-n-propoxytitan, Tetrabutoxytitan oder Tetramethoxytitan in der Gegenwart einer Säure erhalten werden. Dann kann das amorphe Titandioxid durch Sintern bei 400°C bis 500°C in Anatas-Titandioxid und dann durch Sintern bei 600°C bis 700°C in Rutil-Titandioxid umgewandelt werden.
  • Wenn ein Organopolysiloxan als Bindemittel verwendet wird, dann kann die Photokatalysatorbehandlungsschicht, die einen Photokatalysator und ein Bindemittel enthält, durch Bilden einer Photokatalysatorbehandlungsschicht-Beschichtungslösung durch Dispergieren des Photokatalysators und des Bindemittels Organopolysiloxan in einem Lösungsmittel, gegebenenfalls zusammen mit anderen Additiven, und Aufbringen der Photokatalysatorbehandlungsschicht-Beschichtungslösung auf einen Grundkörper hergestellt werden. Wenn als Bindemittel eine UV-härtende Komponente enthalten ist, kann die Schicht nach dem Aufbringen einer Härtungsbehandlung durch Ultraviolettbestrahlung unterzogen werden.
  • Das verwendete Lösungsmittel ist dann vorzugsweise ein alkoholisches organisches Lösungsmittel, wie z. B. Ethanol oder Isopropanol. Ein übliches Verfahren, wie z. B. Schleuderbeschichten, Sprühbeschichten, Tauchbeschichten, Walzenbeschichten oder Kornbeschichten, kann als Aufbringverfahren eingesetzt werden.
  • Wenn eine amorphe Silica-Vorstufe als Bindemittel eingesetzt wird, wird die Photokatalysatorbehandlungsschicht, die einen Photokatalysator und ein Bindemittel enthält, durch ein Verfahren des Herstellens einer Photokatalysatorbehandlungsschicht-Beschichtungslösung durch einheitliches Lösen von Photokatalysatorteilchen und einer amorphen Silica-Vorstufe in einem nicht-wässrigen Lösungsmittel, Aufbringen der Photokatalysatorbehandlungsschicht-Beschichtungslösung auf einen Grundkörper, Hydrolysieren der amorphen Silica-Vorstufe mit Luftfeuchtigkeit zu einem Silanol, und Dehydratisieren und Polykondensieren des resultierenden Produkts bei Normaltemperatur hergestellt. Eine Dehydratisierungspolykondensation des Silanols bei 100°C oder höher führt zu einer Zunahme des Polymerisationsgrads des Silanols und zu einer Verbesserung der Festigkeit der Filmoberfläche.
  • Bezüglich der Position der gebildeten Photokatalysatorbehandlungsschicht kann die Photokatalysatorbehandlungsschicht 24 z. B. auf der gesamten Oberfläche des Grundkörpers 22 gebildet sein, wie es in der 3A gezeigt ist, oder alternativ kann die Photokatalysatorbehandlungsschicht 24 in einer Struktur auf dem Grundkörper 22 gebildet sein, wie es in der 3B gezeigt ist.
  • Wenn die Photokatalysatorbehandlungsschicht als Struktur ausgebildet ist, dann besteht kein Bedarf für eine Bereitstellung der Photokatalysatorbehandlungsschicht auf der Schicht mit variabler Benetzbarkeit in einem bestimmten Abstand und eine strukturierte Bestrahlung unter Verwendung einer Photomaske während der Energieeinstrahlung, und die Benetzbarkeit der Oberfläche der Schicht mit variabler Benetzbarkeit kann durch Bestrahlen der gesamten Oberfläche modifiziert werden. Da in der Praxis nur die Benetzbarkeit der Oberfläche der Schicht mit variabler Benetzbarkeit verändert wird, die auf die Photokatalysatorbehandlungsschicht gerichtet ist, ist die Richtung der Energieeinstrahlung nicht speziell beschränkt, solange die Energie in den Bereich eingestrahlt wird, bei dem die Photokatalysatorbehandlungsschicht und die Schicht mit variabler Benetzbarkeit aufeinander gerichtet sind. Die Bestrahlungsenergie ist auch nicht auf paralleles Licht beschränkt.
  • Das Verfahren zur Strukturierung der Photokatalysatorbehandlungsschicht ist nicht speziell beschränkt und es handelt sich z. B. um eine Photolithographie.
  • (ii) Grundkörper
  • Der für das Photokatalysatorbehandlungsschicht-Substrat verwendete Grundkörper kann abhängig von der Richtung der Energieeinstrahlung, wie es nachstehend beschrieben ist, und der Richtung der Lichtemission von dem erhaltenen organischen EL-Element vorzugsweise transparent sein.
  • Wenn beispielsweise das in der 2E gezeigte organische EL-Element vom Oberseitenemissionstyp ist und das Substrat oder die Elektrodenschicht in dem organischen EL-Element durchscheinend ist, sollte die Energie zwangsläufig in der Richtung von dem Photokatalysatorbehandlungsschicht-Substrat eingestrahlt werden. Alternativ sollte, wenn ein Lichtabschirmungsteil 23 in einer Struktur auf dem Photokatalysatorbehandlungsschicht-Substrat 24 gebildet ist und eine strukturierte Energieeinstrahlung unter Verwendung des Lichtabschirmungsteils 23 durchgeführt wird, wie es in der 2B gezeigt ist, die Energie von der Seite des Photokatalysatorbehandlungsschicht-Substrats her eingestrahlt werden. In einem solchen Fall sollte der Grundkörper folglich transparent sein.
  • Andererseits sollte die Energie dann, wenn das in der 2E gezeigte organische EL-Element vom Unterseitenemissionstyp ist, die Energie von der Seite des Substrats des organischen EL-Elements her eingestrahlt werden. Folglich muss der Grundkörper in einem solchen Fall nicht transparent sein.
  • Der Grundkörper kann ein flexibles Material, wie z. B. ein Harzfilm, oder ein nicht-flexibles Material, wie z. B. eine Glasplatte, sein.
  • Der Grundkörper ist nicht speziell beschränkt. Da jedoch das Photokatalysatorbehandlungsschicht-Substrat wiederholt verwendet wird, wird vorteilhaft ein Material mit einer besonderen Festigkeit verwendet, bei dem die Oberfläche in vorteilhafter Weise an der Photokatalysatorbehandlungsschicht haftet. Typische Beispiele für die Materialien für den Grundkörper umfassen Glas, Keramik, Metalle und Kunststoffe.
  • Eine Haftvermittlerschicht kann zusätzlich auf dem Grundkörper ausgebildet sein, um die Haftung zwischen der Oberfläche des Grundkörpers und der Photokatalysatorbehandlungsschicht zu verbessern. Beispiele für die Materialien für die Haftvermittlerschicht umfassen Kopplungsmittel auf Silan- und Titanbasis.
  • (iii) Lichtabschirmungsteil
  • Das in der vorliegenden Erfindung verwendete Photokatalysatorbehandlungsschicht-Substrat kann in einer Struktur ausgebildete Lichtabschirmungsteile aufweisen. Wenn ein Photokatalysatorbehandlungsschicht-Substrat mit strukturierten Lichtabschirmungsteilen verwendet wird, besteht kein Bedarf für die Verwendung einer Photomaske oder für eine Abbildungsbestrahlung mit einem Laserstrahl während der Energieeinstrahlung. Folglich besteht in einem solchen Fall kein Bedarf für eine Einstellung der Positionen des Photokatalysatorbehandlungsschicht-Substrats und der Photomaske und folglich wird das Herstellungsverfahren vereinfacht und zusätzlich ist es wirtschaftlich vorteilhaft, da keine teure Vorrichtung für eine Abbildungsbestrahlung benötigt wird.
  • Bezüglich der Position des gebildeten Lichtabschirmungsteils kann der Lichtabschirmungsteil 23 z. B. in einer Struktur auf dem Grundkörper 22 gebildet sein und eine Photokatalysatorbehandlungsschicht 24 kann auf dem Lichtabschirmungsteil 23 gebildet sein, wie es in der 2B gezeigt ist. Alternativ kann eine Photokatalysatorbehadlungsschicht 24 auf dem Grundkörper 22 gebildet sein und ein Lichtabschirmungsteil 23 kann in einer Struktur auf der Photokatalysatorbehandlungsschicht 24 gebildet sein, wie es in der 4 gezeigt ist. Obwohl dies nicht in der Zeichnung gezeigt ist, kann ein Lichtabschirmungsteil in einer Struktur auf der Oberfläche des Grundkörpers gegenüber der gebildeten Photokatalysatorbehandlungsschicht gebildet sein.
  • Wenn auf dem Grundkörper ein Lichtabschirmungsteil gebildet ist und ein Lichtabschirmungsteil auf der Photokatalysatorbehandlungsschicht gebildet ist, kann der Einfluss durch eine Energiestreuung in dem Grundkörper oder dergleichen, verglichen mit dem Fall der Verwendung einer Photomaske, vermindert werden, da ein Lichtabschirmungsteil vorliegt, der in dem Bereich nahe an der Photokatalysatorbehandlungsschicht und der Schicht mit variabler Benetzbarkeit gebildet ist, die in einem bestimmten Abstand bereitgestellt sind. Es ist folglich möglich, die strukturierte Energieeinstrahlung extrem genau durchzuführen.
  • Wenn ein Lichtabschirmungsteil auf der Photokatalysatorbehandlungsschicht gebildet ist, kann der Lichtabschirmungsteil als Abstandshalter zum Konstanthalten des Abstands verwendet werden, und zwar dadurch, dass die Filmdicke des Lichtabschirmungsteils mit dem Spaltabstand identisch gemacht wird, wenn die Photokatalysatorbehandlungsschicht und die Schicht mit variabler Benetzbarkeit getrennt in einem bestimmten Abstand bereitgestellt werden. Folglich kann der bestimmte Abstand konstant gehalten werden, wenn der Lichtabschirmungsteil und die Schicht mit variabler Benetzbarkeit in engem Kontakt miteinander bereitgestellt werden, wenn die Photokatalysatorbehandlungsschicht und die Schicht mit variabler Benetzbarkeit in einem bestimmten Abstand bereitgestellt werden. Eine Energieeinstrahlung in einem solchen Zustand von der Seite des Photokatalysatorbehandlungsschicht-Substrats her ergibt eine Struktur mit variabler Benetzbarkeit, die exakt auf der Oberfläche der Schicht mit variabler Benetzbarkeit gebildet ist.
  • Wenn ein Lichtabschirmungsteil auf der Oberfläche des Grundkörpers gebildet ist, wo die Photokatalysatorbehandlungsschicht nicht gebildet ist, kann z. B. die Photomaske in einem Ausmaß in einen engen Kontakt mit der Oberfläche des Lichtabschirmungsteils gebracht werden, dass sie entfernt werden kann, was zur Modifzierung des Verfahrens zur Herstellung einer kleinen Charge eines organischen EL-Elements vorteilhaft ist.
  • Das Verfahren zur Bildung des Lichtabschirmungsteils ist nicht speziell beschränkt und es wird gemäß Faktoren, wie z. B. der gewünschten Eigenschaften des gebildeten Lichtabschirmungsteils und der gewünschten Energieabschirmungseffizienz, zweckmäßig ausgewählt.
  • Beispielsweise wird ein dünner Metallfilm, wie z. B. aus Chrom, mit einer Dicke von etwa 1000 Å bis 2000 Å durch ein Verfahren wie z. B. Sputtern oder Vakuumabscheiden gebildet und der Lichtabschirmungsteil wird durch Strukturieren des Films gebildet. Das eingesetzte Strukturierungsverfahren ist z. B. ein übliches Strukturierungsverfahren.
  • Alternativ kann der Lichtabschirmungsteil durch Bilden einer Schicht, die lichtabschirmende Teilchen, wie z. B. feine Kohlenstoffteilchen, Metalloxidteilchen oder anorganische oder organische Pigmentteilchen, in einem Harzbindemittel enthält, durch Strukturieren gebildet werden. Beispiele für das Harzbindemittel umfassen Polyimidharze, Acrylharze, Epoxyharze, Polyacrylamid, Polyvinylalkohol, Gelatine, Casein und Cellulose. Diese Harze können allein oder als Gemisch von zwei oder mehr eingesetzt werden. Das eingesetzte Harzbindemittel kann ein lichtempfindliches Harz oder eine O/W-Emulsionsharzzusammensetzung sein, die z. B. durch Emulgieren eines reaktiven Silikons hergestellt wird. Das eingesetzte Strukturierungsverfahren ist ein übliches Strukturierungsverfahren, wie z. B. Photolithographie oder Drucken.
  • Die Dicke des aus einem Harzbindemittel hergestellten Lichtabschirmungsteils wird vorzugsweise auf einen Wert im Bereich von 0,5 μm bis 10 μm eingestellt.
  • (iv) Haftvermittlerschicht
  • Wenn in der vorliegenden Erfindung, wie es vorstehend beschrieben worden ist, ein Lichtabschirmungsteil auf dem Grundkörper strukturiert gebildet wird und eine Photokatalysatorbehandlungsschicht auf dem Lichtabschirmungsteil gebildet wird, wird z. B. eine Haftvermittlerschicht 25 vorzugsweise zwischen dem Lichtabschirmungsteil 23 und der Photokatalysatorbehandlungsschicht 24 gebildet, wie es in der 5 gezeigt ist.
  • Die Wirkung und die Funktion der Haftvermittlerschicht sind nicht klar, jedoch wird davon ausgegangen, dass die Haftvermittlerschicht die Funktion aufweist, eine Diffusion der Verunreinigungen von den Öffnungen, die in dem Lichtabschirmungsteil und zwischen den Lichtabschirmungsteilen vorliegen, insbesondere der Verunreinigungen, wie z. B. die Rückstände, Metalle und Metallionen, die erzeugt werden, wenn der Lichtabschirmungsteil durch Strukturieren gebildet wird, bei denen es sich um Hauptfaktoren bei der Hemmung der Veränderung der Benetzbarkeit der Schicht mit variabler Benetzbarkeit unter der Einwirkung des Photokatalysators handelt, zu hemmen. Folglich führt die Gegenwart der zwischen dem Lichtabschirmungsteil und der Photokatalysatorbehandlungsschicht gebildeten Haftvermittlerschicht zu einer sehr sensiblen Veränderung der Benetzbarkeit und folglich zu einer hochaufgelösten Struktur mit variabler Benetzbarkeit.
  • Die Haftvermittlerschicht, bei der davon ausgegangen wird, dass sie die nachteiligen Effekte durch die in den Öffnungen des Lichtabschirmungsteils und auch zwischen Lichtabschirmungsteilen vorliegenden Verunreinigungen auf die Einwirkung des Photokatalysators hemmt, ist vorzugsweise auf der gesamten Oberfläche ausgebildet, so dass die Öffnungen zwischen dem strukturierten Lichtabschirmungsteil und zwischen den Lichtabschirmungsteilen bedeckt sind. Die Haftvermittlerschicht wird vorzugsweise derart ausgebildet, dass die Photokatalysatorbehandlungsschicht und der Lichtabschirmungsteil nicht in physischen Kontakt miteinander kommen.
  • Das Material für die Haftvermittlerschicht ist nicht speziell beschränkt und es handelt sich vorzugsweise um ein anorganisches Material, das gegen eine Zersetzung unter der Einwirkung des Photokatalysators beständig ist. Das anorganische Material ist z. B. amorphes Silica. Die Vorstufe des amorphen Silica ist eine Siliziumverbindung, die durch die allgemeine Formel SiX4 dargestellt wird (worin „X” ein Halogen oder eine Methoxy-, Ethoxy-, Acetylgruppe oder eine andere Gruppe darstellt), ein Silanolhydrolysat davon oder ein Poylsiloxan davon mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht von 3000 oder weniger.
  • Die Dicke der Haftvermittlerschicht liegt vorzugsweise im Bereich von 0,001 μm bis 1 μm und besonders bevorzugt im Bereich von 0,001 μm bis 0,5 μm.
  • (2) Positionen des Photokatalysatorbehandlungsschicht-Substrats und der Schicht mit variabler Benetzbarkeit
  • In der vorliegenden Erfindung ist das Photokatalysatorbehandlungsschicht-Substrat so auf der Schicht mit variabler Benetzbarkeit bereitgestellt, dass es um einen Abstand getrennt ist, der die Einwirkung des Photokatalysators durch Energieeinstrahlung ermöglicht. Normalerweise sind die Photokatalysatorbehandlungsschicht des Photokatalysatorbehandlungsschicht-Substrats und die Schicht mit variabler Benetzbarkeit in einem Abstand bereitgestellt, der die Einwirkung des Photokatalysators durch Energieeinstrahlung auf die Schicht mit variabler Benetzbarkeit ermöglicht.
  • Der Abstand umfasst eine Situation, bei der die Photokatalysatorbehandlungsschicht und die Schicht mit variabler Benetzbarkeit in direktem Kontakt miteinander stehen.
  • Der Abstand zwischen der und der Schicht mit variabler Benetzbarkeit beträgt vorzugsweise insbesondere 200 μm oder weniger. Die Gegenwart der Photokatalysatorbehandlungsschicht und der Schicht mit variabler Benetzbarkeit, die durch einen bestimmten Spalt getrennt sind, führt zu einer einfacheren Desorption von Sauerstoff, Wasser und der aktiven Sauerstoffspezies, die durch die photokatalytische Einwirkung erzeugt worden sind. Wenn der Abstand zwischen der Photokatalysatorbehandlungsschicht und der Schicht mit variabler Benetzbarkeit größer als der vorstehend genannte Bereich ist, diffundieren die durch die photokatalytische Einwirkung erzeugten aktiven Sauerstoffspezies weniger einfach zu der Schicht mit variabler Benetzbarkeit, wodurch möglicherweise die Rate der Benetzbarkeitsveränderung vermindert wird. Wenn andererseits der Abstand zwischen der Photokatalysatorbehandlungsschicht und der Schicht mit variabler Benetzbarkeit zu klein ist, werden Sauerstoff, Wasser und die aktiven Sauerstoffspezies, die durch die photokatalytische Einwirkung erzeugt worden sind, weniger leicht desorbiert, was möglicherweise zu einer Verminderung der Rate der Benetzbarkeitsveränderung führt.
  • Für eine bessere Strukturgenauigkeit, eine höhere Empfindlichkeit des Photokatalysators und eine Verbesserung der Effizienz der Benetzbarkeitsveränderung liegt der Abstand mehr bevorzugt im Bereich von 0,2 μm bis 20 μm und noch mehr bevorzugt im Bereich von 1 μm bis 10 μm.
  • Andererseits ist es bei der Herstellung eines organischen EL-Elements mit einer großen Fläche, wie z. B. von 300 mm × 300 mm, extrem schwierig, einen solchen dünnen Spalt, wie es vorstehend beschrieben worden ist, zwischen dem Photokatalysatorbehandlungsschicht-Substrat und der Schicht mit variabler Benetzbarkeit zu bilden. Folglich liegt der Abstand bei der Herstellung eines organischen EL-Elements mit einer relativ großen Fläche vorzugsweise im Bereich von 5 μm bis 100 μm und mehr bevorzugt im Bereich von 10 μm bis 75 μm. Wenn der Abstand im vorstehend genannten Bereich liegt, ist es möglich, eine Verschlechterung der Strukturgenauigkeit, wie z. B. ein unscharfes Ausbilden der Struktur, und auch eine Verschlechterung der Effizienz der Benetzbarkeitsveränderung aufgrund einer Verschlechterung der Empfindlichkeit des Photokatalysators zu unterdrücken.
  • Die Einstellung des Abstands zwischen dem Photokatalysatorbehandlungsschicht-Substrat und der Schicht mit variabler Benetzbarkeit für die Positionierungsvorrichtung der Energieeinstrahlvorrichtung während der Energieeinstrahlung auf eine solche relativ große Fläche liegt vorzugsweise im Bereich von 10 μm bis 200 μm und besonders bevorzugt im Bereich von 25 μm bis 75 μm. Dies ist darauf zurückzuführen, dass es dann, wenn die Abstandseinstellung im vorstehend genannten Bereich liegt, möglich ist, das Photokatalysatorbehand lungsschicht-Substrat und die Schicht mit variabler Benetzbarkeit ohne signifikante Verschlechterung der Strukturgenauigkeit und der Empfindlichkeit des Photokatalysators zu bilden, und auch ohne dass diese miteinander in Kontakt stehen.
  • In der vorliegenden Erfindung wird der Positionszustand bei einem solchen Abstand vorzugsweise mindestens während der Energieeinstrahlung bewahrt.
  • Die Photokatalysatorbehandlungsschicht und die Schicht mit variabler Benetzbarkeit können in der vorstehend beschriebenen Weise durch einen extrem kleinen Abstand getrennt bereitgestellt werden, z. B. durch ein Verfahren unter Verwendung eines Abstandshalters. Es ist möglich, einen einheitlichen Spalt durch das Abstandshalterverfahren zu bilden, so dass die Einwirkung des Photokatalysators nicht die Oberfläche der Schicht mit variabler Benetzbarkeit in dem Bereich erreicht, der mit dem Abstandshalter in Kontakt steht, und folglich ist es möglich, eine bestimmte Struktur mit variabler Benetzbarkeit auf der Oberfläche der Schicht mit variabler Benetzbarkeit durch Bilden eines Abstandshalters in einer Struktur zu bilden, die der vorstehend beschriebenen Struktur mit variabler Benetzbarkeit entspricht.
  • In der vorliegenden Erfindung kann der Abstandshalter als einzelnes Element gebildet werden, jedoch wird der Abstandshalter vorzugsweise auf der Photokatalysatorbehandlungsschicht des Photokatalysatorbehandlungsschicht-Substrats gebildet, um den Schritt zu vereinfachen. Eine solche Konfiguration hat den Vorteil, der vorstehend im Abschnitt für den Lichtabschirmungsteil beschrieben worden ist.
  • Der Abstandshalter weist vorzugsweise die Wirkung auf, die Oberfläche der Schicht mit variabler Benetzbarkeit vor der Einwirkung des Photokatalysators zu schützen. Demgemäß weist der Abstandshalter gegebenenfalls keine Abschirmungswirkung bezüglich der eingestrahlten Energie auf.
  • (3) Energieeinstrahlung
  • In der vorliegenden Erfindung wird auf der Oberfläche der Schicht mit variabler Benetzbarkeit eine Struktur mit variabler Benetzbarkeit gebildet, nachdem die Photokatalysatorbehandlungsschicht und die Schicht mit variabler Benetzbarkeit in einem bestimmten Abstand bereitgestellt und ausgehend von einer bestimmten Richtung strukturiert mit Energie bestrahlt worden sind.
  • Die Wellenlänge des Lichts, das für die Energieeinstrahlung verwendet wird, wird normalerweise im Bereich von 450 nm oder weniger und vorzugsweise im Bereich von 380 nm oder weniger eingestellt. Dies ist darauf zurückzuführen, dass der Photokatalysator, der bevorzugt als Photokatalysatorbehandlungsschicht verwendet wird, Titandioxid ist und das Licht bei der vorstehend genannten Wellenlänge zur Aktivierung der photokatalytischen Aktivität des Titandioxids günstig ist, wie es vorstehend beschrieben worden ist.
  • Die Lichtquellen zur Verwendung bei der Energieeinstrahlung umfassen eine Quecksilberlampe, eine Metallhalogenidlampe, eine Xenonlampe, eine Excimerlampe und verschiedene andere Lichtquellen.
  • Die Energie wird strukturiert eingestrahlt, z. B. durch ein Strukturbestrahlungsverfahren mittels einer Photomaske unter Verwendung einer solchen Lichtquelle, oder mit einem Verfahren des Einstrahlens eines Lasers, wie z. B. eines Excimer- oder YAG-Lasers, in einer Bildstruktur.
  • Die während der Energieeinstrahlung eingestrahlte Energiemenge ist die Menge, die für eine Veränderung der Benetzbarkeit der Oberfläche der Schicht mit variabler Benetzbarkeit unter der Einwirkung des in der Photokatalysatorbehandlungsschicht vorliegenden Photokatalysators erforderlich ist.
  • Es ist bevorzugt, die Energie einzustrahlen, während die Photokatalysatorbehandlungsschicht erwärmt wird, da es möglich ist, die Empfindlichkeit zu erhöhen und die Benetzbarkeit effizienter zu verändern. Insbesondere ist ein Erwärmen bei einer Temperatur im Bereich von 30°C bis 80°C bevorzugt.
  • Die Richtung der Energieeinstrahlung wird z. B. dadurch festgelegt, ob die Lichtabschirmungsteile auf dem Photokatalysatorbehandlungsschicht-Substrat gebildet werden, oder durch die Richtung des Lichts, das bevorzugt von dem organischen EL-Element emittiert wird.
  • Beispielsweise wird die Energieeinstrahlung von der Seite des Photokatalysatorbehandlungsschicht-Substrats her durchgeführt, wenn Lichtabschirmungsteile auf dem Photokatalysatorbehandlungsschicht-Substrat gebildet werden und der Grundkörper des Photokatalysatorbehandlungsschicht-Substrats transparent ist. In diesem Fall kann die Energie dann, wenn ein Lichtabschirmungsteil auf der Photokatalysatorbehandlungsschicht gebildet ist und der Lichtabschirmungsteil als Abstandshalter wirkt, der Richtung von der Seite des Photokatalysatorbehandlungsschicht-Substrats oder des Substrats eingestrahlt werden.
  • Alternativ ist dann, wenn die Photokatalysatorbehandlungsschicht als Struktur gebildet ist, die Energieeinstrahlungsrichtung nicht beschränkt, wie es vorstehend beschrieben worden ist, solange die Energie auf den Bereich eingestrahlt wird, bei dem die Photokatalysatorbehandlungsschicht und die Schicht mit variabler Benetzbarkeit aufeinander zu gerichtet sind.
  • Entsprechend ist selbst dann, wenn der vorstehend beschriebene Abstandshalter verwendet wird, die Energieeinstrahlungsrichtung nicht beschränkt, solange die Energie auf den Bereich eingestrahlt wird, bei dem die Photokatalysatorbehandlungsschicht und die Schicht mit variabler Benetzbarkeit aufeinander zu gerichtet sind.
  • Alternativ wird dann, wenn eine Photomaske verwendet wird, die Energie von der Seite mit der ausgebildeten Photomaske her eingestrahlt. In diesem Fall sollte die Seite mit der ausgebildeten Photomaske transparent sein.
  • Nach der Energieeinstrahlung wird das Photokatalysatorbehandlungsschicht-Substrat von der Schicht mit variabler Benetzbarkeit getrennt.
  • (4) Struktur mit variabler Benetzbarkeit
  • Die erfindungsgemäße Struktur mit variabler Benetzbarkeit ist auf der Oberfläche der Schicht mit variabler Benetzbarkeit ausgebildet und weist lyophile und Flüssigkeit-abstoßende Bereiche auf.
  • Die Flüssigkeitskontaktwinkel in den lyophilen und Flüssigkeit-abstoßenden Bereichen sind die gleichen, wie sie in dem Abschnitt „A. Organisches EL-Element” beschrieben worden sind, und deren Beschreibung wird weggelassen.
  • 3. Schritt zur Bildung der organischen EL-Schicht
  • Der erfindungsgemäße Schritt zur Bildung der organischen EL-Schicht ist ein Schritt, bei dem eine organische EL-Schicht, die mindestens eine lichtemittierende Schicht auf dem lyophilen Bereich enthält, gebildet wird.
  • Der Schritt zur Bildung der organischen EL-Schicht weist vorzugsweise auf: einen Schritt zur Bildung einer Löcherinjektions/transportschicht, bei dem eine Löcherinjektions/transportschicht auf dem lyophilen Bereich gebildet wird, und einen Schritt zur Bildung einer lichtemittierenden Schicht, bei dem eine lichtemittierende Schicht auf der Löcherinjektions/transportschicht gebildet wird. In diesem Fall ist die Löcherinjektions/transportschicht vorzugsweise eine Löcherinjektionsschicht. Dies ist darauf zurückzuführen, dass dann, wenn die Löcherinjektionsschicht unter Verwendung eines sauren Materials gebildet wird, die Löcherinjektionsschicht nicht direkt auf der Elektrodenschicht gebildet wird und die Elektrodenschicht durch die Schicht mit variabler Benetzbarkeit vor der Löcherinjektionsschicht geschützt wird, und folglich kann die Schädigung der Elektrodenschicht, die durch den Einfluss der Säure verursacht wird, die in der Löcherinjektionsschicht enthalten ist, verhindert werden.
  • Wenn der Schritt zur Bildung der organischen EL-Schicht einen Schritt zur Bildung einer Löcherinjektions/transportschicht und einen Schritt zur Bildung einer lichtemittierenden Schicht aufweist, wird die Löcherinjektions/transportschicht unter Verwendung der Struktur mit variabler Benetzbarkeit, die auf der Oberfläche der Schicht mit variabler Benetzbarkeit gebildet ist, zuerst nur in dem lyophilen Bereich gebildet. Da die Oberfläche der Löcherinjektions/transportschicht lyophil ist und der Bereich, bei dem keine Löcherinjektions/transportschicht gebildet ist, flüssigkeitsabstoßend ist, kann die lichtemittierende Schicht aufgrund des Benetzbarkeitsunterschieds auch nur in dem lyophilen Bereich gebildet werden.
  • Das Verfahren zur Bildung der organischen EL-Schicht ist nicht speziell beschränkt, solange es sich um ein Verfahren zur Bildung einer strukturierten organischen EL-Schicht unter Nutzung des Benetzbarkeitsunterschieds zwischen den lyophilen und Flüssigkeit-abstoßenden Bereichen, welche die Struktur mit variabler Benetzbarkeit bilden, handelt. Es ist z. B. möglich, eine organische EL-Schicht durch Aufbringen einer organische EL-Schicht-Beschichtungslösung nur in dem lyophilen Bereich zu bilden.
  • Die Beschichtungslösung für die lichtemittierende Schicht kann durch Dispergieren oder Lösen des in dem Abschnitt für die lichtemittierende Schicht „A. Organisches EL-Element” beschriebene lichtemittierende Material in einem Lösungsmittel hergestellt werden. Wenn lichtemittierende Schichten der drei Primärfarben rot, grün und blau gebildet werden sollen, werden Beschichtungslösungen für die lichtemittierende Schicht in den verschiedenen Farben rot, grün und blau verwendet.
  • Die Löcherinjektions/transportschicht-Beschichtungslösung und die Elektroneninjektions/transportschicht-Beschichtungslösung können durch Dispergieren oder Lösen der jeweiligen Materialien, die in dem Abschnitt für die Ladungsinjektions/transportschicht von „A. Organisches EL-Element” beschrieben sind, in einem Lösungsmittel hergestellt werden.
  • Die in der Beschichtungslösung für die lichtemittierende Schicht, der Löcherinjektions/transportschicht-Beschichtungslösung und der Elektroneninjektions/transportschicht-Beschichtungslösung verwendeten Lösungsmittel sind nicht speziell beschränkt, solange sie die jeweiligen Materialien lösen oder dispergieren können, und Beispiele dafür umfassen Chloroform, Methylenchlorid, Dichlorethan, Tetrahydrofuran, Toluol und Xylol.
  • Die Beschichtungslösung für die lichtemittierende Schicht, die Löcherinjektions/transportschicht-Beschichtungslbsung und die Elektroneninjektions/transportschicht-Beschichtungslösung können zusätzlich zu den vorstehend genannten Materialien und Lösungsmitteln verschiedene Additive enthalten. Wenn die lichtemittierende Schicht beispielsweise mit einem Tintenstrahlverfahren gebildet wird, kann zur Verbesserung der Ausstoßeffizienz ein Tensid zugesetzt werden.
  • Beispiele für die Verfahren zum Aufbringen der organische EL-Schicht-Beschichtungslösung umfassen Schleuderbeschichten, Gießbeschichten, Tauchbeschichten, Stabbeschichten, Rakelbeschichten, Walzenbeschichten, Sprühbeschichten, Flexographiedrucken, Tiefdrucken, Offsetdrucken, Siebdrucken und Ausstoßen mittels eines Spritzvorrichtung („Dispenser”) oder mittels Tintenstrahldrucken. Wenn lichtemittierende Schichten in den drei Primärfarben rot, grün und blau verwendet werden, wird vorzugsweise ein Ausstoßen, Flexographiedrucken oder Tiefdrucken verwendet. Das Ausstoßverfahren ist besonders bevorzugt. Dies ist darauf zurückzuführen, dass das Verfahren durch die Nutzung der Struktur mit variabler Benetzbarkeit eine hochaufgelöste Struktur ergibt.
  • 4. Schritt zur Bildung der Isolierschicht
  • In der vorliegenden Erfindung kann vor dem Schritt zur Bildung der Schicht mit variabler Benetzbarkeit ein Schritt zur Bildung einer Isolierschicht durchgeführt werden, bei dem eine Isolierschicht auf den Öffnungen der Struktur der Elektrodenschicht auf dem Substrat gebildet wird, das die strukturiert ausgebildete Elektrodenschicht aufweist.
  • Die Isolierschicht ist mit der Isolierschicht identisch, die vorstehend in dem Abschnitt „A. Organisches EL-Element” beschrieben worden ist, und deren Beschreibung wird weggelassen.
  • 5. Schritt zur Bildung einer Gegenelektrodenschicht
  • In der vorliegenden Erfindung wird nach dem Schritt zur Bildung einer organischen EL-Schicht normalerweise ein Schritt zur Bildung einer Gegenelektrodenschicht durchgeführt, bei dem eine Gegenelektrodenschicht auf der organischen EL-Schicht gebildet wird.
  • Das Verfahren zur Bildung der Gegenelektrodenschicht, das eingesetzt werden kann, ist ein übliches Verfahren zur Bildung eines Elektrodenfilms und Beispiele dafür umfassen Sputtern, Ionenplattieren und Vakuumabscheiden.
  • Wenn beispielsweise ein aktives organisches EL-Element hergestellt werden soll und eine Gegenelektrodenschicht auf der gesamten Oberfläche des Substrats gebildet werden soll, ist es bevorzugt, die Gegenelektrodenschicht zu bilden, nachdem die gesamte Oberfläche der organischen EL-Schicht und der Schicht mit variabler Benetzbarkeit durch eine Lyophilisierungsverarbeitung des Flüssigkeit-abstoßenden Bereichs auf der Oberfläche der Schicht mit variabler Benetzbarkeit lyophil gemacht worden ist. Als Verfahren zur Bildung der Gegenelektrodenschicht kann ein Druckverfahren verwendet werden.
  • Die anderen Eigenschaften der Gegenelektrodenschicht sind mit denjenigen der zweiten Elektrodenschicht identisch, die in dem Abschnitt „A. Organisches EL-Element” beschrieben worden ist, und deren Beschreibung wird weggelassen.
  • 6. Andere Schritte
  • In der vorliegenden Erfindung kann ein zusätzlicher Schritt zur Bildung einer Barriereschicht zum Schützen der organischen EL-Schicht, wie z. B. der lichtemittierenden Schicht, vor dem Einfluss von Sauerstoff und Dampf, oder einer Schicht mit niedrigem Brechungsindex zur Verbesserung der Lichtemissionseffizienz auf der Gegenelektrodenschicht durchgeführt werden.
  • Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Die Ausführungsformen sind Beispiele zur Erläuterung und folglich sind jedwede andere Ausführungsformen mit im Wesentlichen der gleichen Konfiguration und den gleichen Effekten wie diejenigen der Technologie, wie sie in den Ansprüchen der vorliegenden Erfindung dargelegt ist, vom Schutzbereich der vorliegenden Erfindung umfasst.
  • Beispiele
  • Nachstehend wird die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf Beispiele und Vergleichsbeispiele spezifisch erläutert.
  • Experimentelles Beispiel 1
  • Bildung einer Schicht mit variabler Benetzbarkeit
  • Als erstes wurde ein Substrat, das einen ITO-Film, der in einer Streifenform strukturiert ist und eine Linienbreite von 2 mm aufweist, auf einer Glasplatte umfasst, als erste Elektrodenschicht hergestellt.
  • Anschließend wurde eine Beschichtungslösung für die. Schicht mit variabler Benetzbarkeit mit der folgenden Zusammensetzung hergestellt. Die Beschichtungslösung für die Schicht mit variabler Benetzbarkeit wurde durch Schleuderbeschichten auf das Substrat aufgebracht und unter Erwärmen bei 150°C für 10 min getrocknet, wodurch der resultierende Film durch eine Hydrolyse und eine Polykondensationsreaktion gehärtet wurde, so dass eine Schicht mit variabler Benetzbarkeit mit einer Dicke von 10 nm gebildet wurde. Zusammensetzung der Beschichtungslösung für die Schicht mit variabler Benetzbarkeit
    •Organoalkoxysilan (TSL8113TM, von GE Toshiba Silicones Co., Ltd. hergestellt): 0,4 Gewichtsteile
    • Fluoralkylsilan (TSL8233TM, von GE Toshiba Silicones Co., Ltd. hergestellt): 0,3 Gewichtsteile
    • Isopropylalkohol: 480 Gewichtsteile
  • Herstellung eines Photokatalysatorbehandlungsschicht-Substrats
  • Anschließend wurde eine Photokatalysatorbehandlungsschicht-Beschichtungslösung mit der folgenden Zusammensetzung unter Verwendung einer Schleuderbeschichtungsvorrichtung auf ein synthetisches Quarzsubstrat aufgebracht und unter Erwärmen bei 150°C für 10 min getrocknet, wodurch der resultierende Film durch eine Hydrolyse und eine Polykondensationsreaktion gehärtet wurde, so dass eine transparente Photokatalysatorbehandlungsschicht mit einer Dicke von 2000 Å gebildet wurde, bei welcher der Photokatalysator fest an das Organosiloxan gebunden ist. Zusammensetzung der Photokatalysatorbehandlungsschicht-Beschichtungslösung
    • Titandioxid (ST-K01TM, von Ishihara Sangyo Kaisha, Ltd. hergestellt): 2 Gewichtsteile
    • Organoalkoxysilan (TSL8113TM, von GE Toshiba Silicones Co., Ltd. hergestellt): 0,4 Gewichtsteile
    • Isopropylalkohol: 3 Gewichtsteile
  • Bildung einer Struktur mit variabler Benetzbarkeit
  • Anschließend wurden das Photokatalysatorbehandlungsschicht-Substrat und die Schicht mit variabler Benetzbarkeit, getrennt durch die Photokatalysatorbehandlungsschicht in einem Abstand von 20 μm, bereitgestellt und Licht mit 253 nm wurde von der Rückfläche des Photokatalysatorbehandlungsschicht-Substrats bei einer Belichtungsintensität von 200 mJ/cm2 in einer Ultraviolettstrahlen-Belichtungsvorrichtung mit einer Hochdruckquecksilberlampe als Lichtquelle eingestrahlt. Das Licht wurde dann auf die gesamte Oberfläche der Schicht mit variabler Benetzbarkeit eingestrahlt.
  • Die Flüssigkeitskontaktwinkel der Schicht mit variabler Benetzbarkeit vor und nach dem Belichten wurden unter Verwendung eines Kontaktwinkelmessgeräts (von Kyowa Interface Science Co., Ltd. hergestellt) bestimmt. Der Kontaktwinkel der Oberfläche der Schicht mit variabler Benetzbarkeit zu der Flüssigkeit betrug vor dem Belichten 60°, während der Kontaktwinkel nach dem Belichten weniger als 10° betrug.
  • Die XPS-Spektren der Schicht mit variabler Benetzbarkeit vor und nach dem Belichten sind in den 6A bzw. 6B gezeigt. Die 6A zeigt, dass vor dem Belichten ein Signal vorlag, das F1s entspricht, jedoch zeigt die 6B, dass das Signal, das F1s entspricht, nach dem Belichten verschwunden war, was zeigt, dass die Fluor-enthaltende verzweigte Kette des Fluor-alkylsilans unter der Einwirkung des Photokatalysators aufgrund der UV-Bestrahlung zersetzt worden ist. Die 6A und 6B zeigen, dass Signale vorlagen, die O1s bzw. Si2p entsprachen, die vor und nach dem Belichten beobachtet wurden, was zeigt, dass das Hauptgrundgerüst des Organoalkoxysilans und des Fluoralkylsilans, d. h. Siloxanbindungen (-Si-O-), unzersetzt vorlag.
  • Bildung der organischen EL-Schicht
  • Anschließend wurde eine wässrige Dispersion des Salzes von Poly(3,4-alkendioxythiophen) und Polystyrolsulfonsäure (PEDOT/PSS) (Baytron P CH-8000TM, von H. C. Stark, Inc. hergestellt) auf die Schicht mit variabler Benetzbarkeit nach dem Belichten durch Schleuderbeschichten in einer Filmdicke von 80 nm nach dem Trocknen aufgebracht und in Luft bei 150°C für 10 min getrocknet, so dass eine Löcherinjektionsschicht gebildet wurde. Es wurde gefunden, dass die wässrige Dispersion von PEDOT/PSS die Schicht mit variabler Benetzbarkeit benetzte und sich in vorteilhafter Weise darauf ausbreitete.
  • Eine Beschichtungslösung für die lichtemittierende Schicht mit der folgenden Zusammensetzung wurde hergestellt. Die Beschichtungslösung für die lichtemittierende Schicht wurde mittels Schleuderbeschichten auf der Löcherinjektionsschicht aufgebracht und in Stickstoff bei 80°C für 1 Stunde getrocknet, so dass eine lichtemittierende Schicht mit einer Dicke von 100 nm gebildet wurde. Zusammensetzung der Beschichtungslösung für die lichtemittierende Schicht
    • Lichtemittierendes Farbmittel (ADS132GETM, von American Dye Source hergestellt): 1 Gewichtsteil
    • Toluol: 99 Gewichtsteile
  • Bildung einer zweiten Elektrodenschicht
  • Ein 10 nm Ca-Film und ein 250 nm Al-Film wurden dann durch Aufdampfen mittels einer Maske auf dem Substrat gebildet, das die Schichten bis zur lichtemittierenden Schicht aufwies, so dass ein lichtemittierender Bereich mit einer Größe von 2 mm × 2 mm erhalten wurde. Die Ca- und Al-Filme werden in eine Streifenstruktur orthogonal zu der Streifenstruktur des ITO-Films gebildet, wodurch ein organisches EL-Element erhalten wird.
  • Die Emission, die erhalten wurde, wenn die erste Elektrodenschicht des erhaltenen organischen EL-Elements mit einer Anode und die zweite Elektrodenschicht mit einer Kathode verbunden wurde und ein Gleichstrom von einem Quellenmessgerät („Source meter”) angelegt wurde, wurde untersucht, wobei sich zeigte, dass der Emissionszustand vorteilhaft war.
  • Experimentelles Beispiel 2
  • Ein organisches EL-Element wurde in einer Weise hergestellt, die derjenigen des experimentellen Beispiels 1 entsprach, mit der Ausnahme, dass die Schicht mit variabler Benetzbarkeit nicht ausgebildet wurde und die Bestrahlung unter Verwendung des Photokatalysatorbehandlungsschicht-Substrats nicht durchgeführt wurde.
  • Der Kontaktwinkel der Oberfläche des ITO-Films zur Flüssigkeit, der mittels eines Kontaktwinkelmessgeräts (von Kyowa Interface Science Co., Ltd. hergestellt) bestimmt worden ist, betrug weniger als 10°.
  • Die Emission, die erhalten wurde, wenn die erste Elektrodenschicht des erhaltenen organischen EL-Elements mit einer Anode und die zweite Elektrodenschicht mit einer Kathode verbunden wurde und ein Gleichstrom von einem Quellenmessgerät angelegt wurde, wurde untersucht, wobei sich zeigte, dass der Emissionszustand vorteilhaft war.
  • Bewertung des organischen EL-Elements der experimentellen Beispiele 1 und 2
  • Die Helligkeit-Spannung-Beziehung der Proben der experimentellen Beispiel 1 und 2 ist in der 7 gezeigt. Die 7 zeigt, dass die organischen EL-Elemente der experimentellen Beispiele 1 und 2 nahezu die gleiche Helligkeit-Spannung-Beziehung aufwiesen, und zwar unabhängig von der Gegenwart oder Abwesenheit der Schicht mit variabler Benetzbarkeit.
  • Die Gebrauchsdauer der organischen EL-Elemente der experimentellen Beispiele 1 und 2 wurde ebenfalls bestimmt. Die verwendete ursprüngliche Helligkeit betrug 100 cd/m2 und die Gebrauchsdauer ist der Zeitraum, bis die Helligkeit des organischen EL-Elements bei der Hälfte der ursprünglichen Helligkeit liegt. Als Ergebnis wurde erhalten, dass die Gebrauchsdauer der Probe des experimentellen Beispiels 1 50000 Stunden beträgt und dass diejenige des experimentellen Beispiels 2 30000 Stunden beträgt. Dies ist möglicherweise darauf zurückzuführen, dass im experimentellen Beispiel 1 eine Schicht mit variabler Benetzbarkeit auf dem ITO-Film gebildet worden ist und dass die Hauptkette des Organoalkoxysilans und des Fluoralkylsilans, welche die Schicht mit variabler Benetzbarkeit bilden, selbst unter der Einwirkung des Photokatalysators aufgrund einer UV-Bestrahlung unzersetzt blieb, und der ITO-Film beim Aufbringen der Wasserdispersion des sauren PEDOT/PSS durch die Schicht mit variabler Benetzbarkeit geschützt wurde und die durch PEDOT/PSS verursachte Schädigung des ITO-Films vermindert wurde.
  • Beispiel 1
  • Bildung der Isolierschicht
  • Als erstes wurde ein Substrat, das einen ITO-Film in einer Streifenstruktur mit einer Linienbreite von 80 μm, einer Abstandsbreite von 20 μm und einem Zwischenraum von 100 μm als erste Elektrodenschicht auf einer Glasplatte umfasste, hergestellt.
  • Anschließend wurde ein lichtempfindliches Material des Positivtyps (OFPR-800TM, von Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd. hergestellt) durch Schleuderbeschichten auf die gesamte Oberfläche des Substrats bis zu einer Filmdicke von 1,5 μm aufgebracht, wobei ein Isolierfilm gebildet wurde, und dann wurde dieser in der Struktur des ITO-Films durch die Verwendung einer Photomaske, die so gestaltet war, dass sie rechteckige Öffnungen mit einer Breite von 70 μm und einer Länge von 70 μm im Lichtabschirmungsteil aufwies, bestrahlt, und das resultierende Substrat wurde mit einer alkalischen Entwicklungslösung (NMD-3, von Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd. hergestellt) entwickelt. Es wurde dann unter Erwärmen bei 250°C für 30 min gehärtet, so dass eine Isolierschicht erhalten wurde.
  • Bildung der Schicht mit variabler Benetzbarkeit
  • Anschließend wurde eine Beschichtungslösung für die Schicht mit variabler Benetzbarkeit mit der folgenden Zusammensetzung hergestellt. Die Beschichtungslösung für die Schicht mit variabler Benetzbarkeit wurde mittels Schleuderbeschichten auf das Substrat aufgebracht, unter Erwärmen bei 150°C für 10 min getrocknet und durch eine Hydrolyse und eine Polykondensationsreaktion gehärtet, so dass eine Schicht mit variabler Benetzbarkeit mit einer Filmdicke von 10 nm erhalten wurde. Zusammensetzung der Beschichtungslösung für die Schicht mit variabler Benetzbarkeit
    • Organoalkoxysilan (TSL8113TM, von GE Toshiba Silicones Co., Ltd. hergestellt): 0,4 Gewichtsteile
    • Fluoralkylsilan (TSL8233TM, von GE Toshiba Silicones Co., Ltd. hergestellt): 0,3 Gewichtsteile
    • Isopropylalkohol: 480 Gewichtsteile
  • Herstellung eines Photokatalysatorbehandlungsschicht-Substrats
  • Anschließend wurde eine Photomaske, die so gestaltet war, dass sie rechteckige Öffnungen mit einer Breite von 85 μm und einer Länge von 85 μm im Lichtabschirmungsteil aufwies, gemäß der Struktur des ITO-Films hergestellt. Eine Photokatalysatorbehandlungsschicht-Beschichtungslösung mit der folgenden Zusammensetzung wurde unter Verwendung einer Schleuderbeschichtungsvorrichtung auf die Photomaske aufgebracht, unter Erwärmen bei 150°C für 10 min getrocknet, und durch eine Hydrolyse und eine Polykondensationsreaktion gehärtet, so dass eine transparente Photokatalysatorbehandlungsschicht mit einer Dicke von 2000 Å gebildet wurde, die einen Photokatalysator enthält, der fest an das Organosiloxan gebunden ist. Zusammensetzung der Photokatalysatorbehandlungsschicht-Beschichtungslösung
    • Titandioxid (ST-K01TM, von Ishihara Sangyo Kaisha, Ltd. hergestellt): 2 Gewichtsteile
    • Organoalkoxysilan (TSL8113TM, von GE Toshiba Silicones Co., Ltd. hergestellt): 0,4 Gewichtsteile
    • Isopropylalkohol: 3 Gewichtsteile
  • Bildung einer Struktur mit variabler Benetzbarkeit
  • Anschließend wurde in einer Ultraviolettstrahlen-Belichtungsvorrichtung mit einer Hochdruckquecksilberlampe als Lichtquelle und einem Mechanismus zum Einstellen des Abstands zwischen dem Photokatalysatorbehandlungsschicht-Substrat und dem Substrat die relative Position des Photokatalysatorbehandlungsschicht-Substrats und des Substrats so eingestellt, dass die Öffnungen in dem Lichtabschirmungsteil des Photokatalysatorbehandlungsschicht-Substrats und die Struktur des ITO-Films des Substrats einander zugewandt angeordnet waren, und der Abstand zwischen der Photokatalysatorbehandlungsschicht und der Schicht mit variabler Benetzbarkeit wurde auf 20 μm eingestellt, und dann wurde Licht mit 253 nm von der Rückflächenseite des Photokatalysatorbehandlungsschicht-Substrats bei einer Bestrahlungsintensität von 200 mJ/cm2 eingestrahlt.
  • Die Flüssigkeitskontaktwinkel der Schicht mit variabler Benetzbarkeit in den belichteten und unbelichteten Bereichen wurden unter Verwendung eines Kontaktwinkelmessgeräts (von Kyowa Interface Science Co., Ltd. hergestellt) bestimmt. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle 1 zusammengefasst.
  • Bildung der organischen EL-Schicht
  • Anschließend wurde eine wässrige Dispersion des Salzes von Poly(3,4-alkendioxythiophen) und Polystyrolsulfonsäure (PEDOT/PSS) (Baytron P CH-8000TM, von H. C. Stark, Inc. hergestellt) mit Isopropylalkohol verdünnt, so dass eine Löcherinjektionsschicht- Beschichtungslösung erhalten wurde. Es wurde gefunden, dass die Viskosität und die Oberflächenspannung der Löcherinjektionsschicht-Beschichtungslösung 7 mPa·s bzw. 37 dyn/cm betrugen. Die Löcherinjektionsschicht-Beschichtungslösung wurde auf den lyophilen Bereich, d. h. den belichteten Bereich der Schicht mit variabler Benetzbarkeit, mit einem Tintenstrahlverfahren bis zu einer Trockenfilmdicke von 80 nm aufgebracht und in Luft bei 150°C für 10 min getrocknet, so dass eine Löcherinjektionsschicht gebildet wurde. Eine anschließende SEM-Untersuchung des Querschnitts zeigte, dass die Löcherinjektionsschicht-Beschichtungslösung benetzend wirkte und sich in dem gewünschten Bereich vorteilhaft ausbreitete.
  • Anschließend wurden Beschichtungslösungen für die lichtemittierende Schicht in verschiedenen Farben mit den folgenden Zusammensetzungen hergestellt. Es wurde gefunden, dass die Viskosität und die Oberflächenspannung der Beschichtungslösung für die lichtemittierende Schicht mit den verschiedenen Farben 12 mPa·s bzw. 35 dyn/cm betrugen. Jede der Beschichtungslösungen für die lichtemittierende Schicht mit den verschiedenen Farben wurde mit einem Tintenstrahlverfahren auf einen bestimmten Bereich auf der Löcherinjektionsschicht aufgebracht und in Stickstoff bei 130°C für 1 Stunde getrocknet, wobei jede der lichtemittierenden Schichten in einer anderen Farbe erhalten wurde. Die lichtemittierenden Schichten in verschiedenen Farben wurden dann unter einem Fluoreszenzmikroskop untersucht. Beschichtungslösung für die rotes Licht emittierende Schicht
    • Polyvinylcarbazol: 7 Gewichtsteile
    • Rotes Licht emittierendes Farbmittel: 0,1 Gewichtsteile
    • Oxadiazolverbindung 3 Gewichtsteile
    • Tetralin: 990 Gewichtsteile
    Beschichtungslösung für die grünes Licht emittierende Schicht
    • Polyvinylcarbazol: 7 Gewichtsteile
    • Grünes Licht emittierendes Farbmittel: 0,1 Gewichtsteile
    • Oxadiazolverbindung 3 Gewichtsteile
    • Tetralin: 990 Gewichtsteile
    Beschichtungslösung für die blaues Licht emittierende Schicht
    • Polyvinylcarbazol: 7 Gewichtsteile
    • Blaues Licht emittierendes Farbmittel: 0,1 Gewichtsteile
    • Oxadiazolverbindung 3 Gewichtsteile
    • Tetralin: 990 Gewichtsteile
  • Bildung einer zweiten Elektrodenschicht
  • Ein 1000 Å Ca-Film und ein 2000 Å Al-Film wurden dann unter Verwendung eines Vakuumverdampfers auf den lichtemittierenden Schichten gebildet, wodurch ein organisches EL-Element erhalten wurde.
  • Der Emissionszustand wurde untersucht, während die erste Elektrodenschicht des erhaltenen organischen EL-Elements mit einer Anode und die zweite Elektrodenschicht mit einer Kathode verbunden waren und ein Gleichstrom von einem Quellenmessgerät angelegt wurde. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle 1 zusammengefasst.
  • Beispiel 2
  • Ein organisches EL-Element wurde in einer dem Beispiel 1 entsprechenden Weise hergestellt, mit der Ausnahme, dass das Photokatalysatorschicht-Behandlungssubstrat und die Struktur mit variabler Benetzbarkeit in der folgenden Weise hergestellt wurden.
  • Herstellung des Photokatalysatorschicht-Behandlungssubstrats
  • Ein lichtempfindliches Material des Positivtyps (OFPR-800TM, von Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd. hergestellt) wurde durch Schleuderbeschichten auf die gesamte Oberfläche eines synthetischen Quarzsubstrats aufgebracht, wobei eine lichtempfindliche Materialschicht mit einer Filmdicke von 1,5 μm erhalten wurde. Dann wurde Licht unter Verwendung einer Photomaske, die so gestaltet war, dass sie rechteckige Öffnungen mit einer Breite von 85 μm und einer Länge von 85 μm im Lichtabschirmungsteil gemäß der Struktur des ITO-Films aufwies, eingestrahlt, und das resultierende Substrat wurde mit einer alkalischen Entwicklungslösung (NMD-3, von Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd. hergestellt) entwickelt. Dann wurde ein Titanoxidfilm auf dem synthetischen Quarzsubstrat, welches die strukturierte lichtempfindliche Materialschicht aufwies, durch Sputtern gebildet. Dann wurde ein Titanoxidfilm in den Öffnungen der Struktur der lichtempfindlichen Materialschicht gebildet. Anschließend wurden Ultraviolettstrahlen auf die gesamte Oberfläche des Substrats eingestrahlt und die lichtempfindliche Materialschicht wurde unter Verwendung einer alkalischen Entwicklungslösung (NMD-3, von Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd. hergestellt) entfernt, so dass eine strukturierte transparente Photokatalysatorbehandlungsschicht mit einer Dicke von 2000 Å erhalten wurde. Zusammensetzung der Photokatalysatorbehandlungsschicht-Beschichtungslösung
    • Titandioxid (ST-K01TM, von Ishihara Sangyo Kaisha, Ltd. hergestellt): 2 Gewichtsteile
    • Organoalkoxysilan (TSL8113TM, von GE Toshiba Silicones Co., Ltd. hergestellt): 0,4 Gewichtsteile
    • Isopropylalkohol: 3 Gewichtsteile
  • Bildung einer Struktur mit variabler Benetzbarkeit
  • Anschließend wurde in einer Ultraviolett-Bestrahlungsvorrichtung mit einer Hochdruckquecksilberlampe als Lichtquelle und einem Mechanismus zum Einstellen des Abstands zwischen dem Photokatalysatorbehandlungsschicht-Substrat und dem Substrat die relative Position des Photokatalysatorbehandlungsschicht-Substrats und des Substrats so eingestellt, dass die Öffnungen in dem Lichtabschirmungsteil des Photokatalysatorbehandlungsschicht-Substrats und die Struktur des ITO-Films des Substrats einander zugewandt angeordnet waren, und der Abstand zwischen der Photokatalysatorbehandlungsschicht und der Schicht mit variabler Benetzbarkeit wurde auf 20 μm eingestellt, und dann wurde Licht mit einer Wellenlänge von 253 nm von der Rückflächenseite des Photokatalysatorbehandlungsschicht-Substrats bei einer Bestrahlungsintensität von 4000 mJ/cm2 eingestrahlt.
  • Die Flüssigkeitskontaktwinkel der Schicht mit variabler Benetzbarkeit in dem Bereich, der auf die Photokatalysatorbehandlungsschicht gerichtet war, und in dem Bereich, der nicht darauf gerichtet war, wurden unter Verwendung eines Kontaktwinkelmessgeräts (von Kyowa Interface Science Co., Ltd. hergestellt) bestimmt. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle 1 zusammengefasst.
  • Der Emissionszustand wurde untersucht, während die erste Elektrodenschicht des erhaltenen organischen EL-Elements mit einer Anode und die zweite Elektrodenschicht mit einer Kathode verbunden waren und ein Gleichstrom von einem Quellenmessgerät angelegt wurde. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle 1 zusammengefasst.
  • Vergleichsbeispiel 1
  • Ein organisches EL-Element wurde in einer dem Beispiel 1 entsprechenden Weise hergestellt, jedoch wurde das im Beispiel 1 verwendete Photokatalysatorbehandlungsschicht-Substrat durch eine Photomaske ersetzt, die so gestaltet war, dass sie rechteckige Öffnungen mit einer Breite von 85 μm und einer Länge von 85 μm im Lichtabschirmungsteil aufwies.
  • Vergleichsbeispiel 2
  • Ein organisches EL-Element wurde in einer dem Beispiel 2 entsprechenden Weise hergestellt, jedoch wurde das im Beispiel 2 verwendete Photokatalysatorbehandlungsschicht-Substrat durch eine Photomaske ersetzt, die so gestaltet war, dass sie rechteckige Öffnungen mit einer Breite von 85 μm und einer Länge von 85 μm im Lichtabschirmungsteil aufwies.
  • Bewertung der organischen EL-Elemente der Beispiele 1 und 2 und der Vergleichsbeispiele 1 und 2
  • Die Untersuchungsergebnisse bezüglich der Benetzbarkeit, des Aussehens der lichtemittierenden Schicht und des Emissionszustands der organischen EL-Elemente der Beispiele 1 und 2 und der Vergleichsbeispiele 1 und 2 sind in der Tabelle 1 zusammengefasst. Tabelle 1
    Kontaktwinkel des belichteten Bereichs oder des auf die Photokatalysatorbehandlungsschicht gerichteten Bereichs (°) Kontaktwinkel des unbelichteten Bereichs oder des nicht auf die Photokatalysatorbehandlungsschicht gerichteten Bereichs (°) Strukturierung der lichtemittierenden Schicht Emissionszustand
    Beispiel <10 60 günstig günstig
    Beispiel 2 <10 60 günstig günstig
    Vergleichsbeispiel 1 60 60 ungünstig keine Emission
    Vergleichsbeispiel 2 60 60 ungünstig keine Emission
  • Beispiel 3
  • Ein organisches EL-Element wurde in einer dem Beispiel 1 entsprechenden Weise hergestellt, jedoch wurde die Schicht mit variabler Benetzbarkeit in der folgenden Weise gebildet.
  • Bildung der Schicht mit variabler Benetzbarkeit
  • Eine Beschichtungslösung für die Schicht mit variabler Benetzbarkeit mit der folgenden Zusammensetzung wurde hergestellt. Die Beschichtungslösung für die Schicht mit variabler Benetzbarkeit wurde mittels Schleuderbeschichten auf das Substrat aufgebracht, unter Er wärmen bei 150°C für 10 min getrocknet und durch eine Hydrolyse und eine Polykondensationsreaktion gehärtet, so dass eine Schicht mit variabler Benetzbarkeit mit einer Filmdicke von 80 nm erhalten wurde. Zusammensetzung der Beschichtungslösung für die Schicht mit variabler Benetzbarkeit
    • Organoalkoxysilan (TSL8113TM, von GE Toshiba Silicones Co., Ltd. hergestellt): 0,4 Gewichtsteile
    • Fluoralkylsilan (TSL8233TM, von GE Toshiba Silicones Co., Ltd. hergestellt): 0,3 Gewichtsteile
    • Isopropylalkohol: 60 Gewichtsteile
  • Beispiel 4
  • Ein organisches EL-Element wurde in einer dem Beispiel 1 entsprechenden Weise hergestellt, jedoch wurde die Schicht mit variabler Benetzbarkeit in der folgenden Weise gebildet.
  • Bildung der Schicht mit variabler Benetzbarkeit
  • Eine Beschichtungslösung für die Schicht mit variabler Benetzbarkeit mit der folgenden Zusammensetzung wurde hergestellt. Die Beschichtungslösung für die Schicht mit variabler Benetzbarkeit wurde mittels Schleuderbeschichten auf das Substrat aufgebracht, unter Erwärmen bei 150°C für 10 min getrocknet und durch eine Hydrolyse und eine Polykondensationsreaktion gehärtet, so dass eine Schicht mit variabler Benetzbarkeit mit einer Filmdicke von 40 nm erhalten wurde. Zusammensetzung der Beschichtungslösung für die Schicht mit variabler Benetzbarkeit
    • Organoalkoxysilan (TSL8113TM, von GE Toshiba Silicones Co., Ltd. hergestellt): 0,4 Gewichtsteile
    • Fluoralkylsilan (TSL8233TM, von GE Toshiba Silicones Co., Ltd. hergestellt): 0,3 Gewichtsteile
    • Isopropylalkohol: 120 Gewichtsteile
  • Bewertung der organischen EL-Elemente der Beispiele 1, 3 und 4
  • Die Helligkeits- und Spannungseigenschaften der Proben der Beispiele 1, 3 und 4 sind in der 8 zusammengefasst. Die Kurve wurde nach unten zu einer niedrigeren Spannung verschoben, wenn die Dicke der Schicht mit variabler Benetzbarkeit geringer ist, was zeigt, dass die Emissionsinitiierungsspannung gesenkt ist. Die Filmdicke der Schicht mit variabler Benetzbarkeit in der Probe von Beispiel 1 weist einen relativ niedrigen Wert von 10 nm auf und folglich war die Emissionsinitiierungsspannung niedriger als diejenige der Beispiele 3 und 4 und die maximale Helligkeit wurde erhöht.
  • Zusammenfassung
  • Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Verfahrens zur Herstellung eines organischen EL-Elements, das eine einfachere Strukturierung der organischen EL-Schicht und eine Verminderung der Schädigung der Elektrodenschicht, die durch die EL-Schicht verursacht wird, ermöglicht, und das hervorragende Emissionseigenschaften aufweist. Die vorliegende Erfindung stellt ein organisches Elektrolumineszenzelement bereit, das ein Substrat, eine erste Elektrodenschicht, eine Schicht mit variabler Benetzbarkeit, eine organische EL-Schicht und eine zweite Elektrodenschicht, die aufeinander folgend laminiert sind, umfasst, wobei die Schicht mit variabler Benetzbarkeit deren Benetzbarkeit unter der Einwirkung eines Photokatalysators aufgrund einer Energieeinstrahlung verändert, gegenüber Energie inaktiv ist und auf der Oberfläche eine Struktur mit variabler Benetzbarkeit aufweist, die aus einem Organopolysiloxan-enthaltenden lyophilen Bereich und einem Flüssigkeit-abstoßenden Bereich, der ein Fluor-enthaltendes Organopolysiloxan enthält, besteht, und löst somit die Probleme.
    • 1
    Organisches EL-Element
    2
    Substrat
    3
    Erste Elektrodenschicht (Elektrodenschicht)
    4
    Isolierschicht
    5
    ,Schicht mit variabler Benetzbarkeit
    6
    Löcherinjektionsschicht
    7
    Lichtemittierende Schicht
    8
    Organische EL-Schicht
    9
    Zweite Elektrodenschicht (Gegenelektrodenschicht)
    11
    Lyophiler Bereich
    12
    Flüssigkeit-abstoßender Bereich
    21
    Photokatalysatorbehandlungsschicht-Substrat
    22
    Grundkörper
    23
    Lichtabschirmungsteil
    24
    Photokatalysatorbehandlungsschicht
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - JP 3601716 [0009]
    • - JP 3646510 [0009]
    • - JP 2001-257073 A [0009]
    • - JP 2002-231446 A [0009]
    • - JP 2004-71286 A [0009]
    • - JP 2005-300926 A [0009]
    • - JP 2000-249821 A [0063, 0064, 0072, 0132, 0133, 0142]

Claims (10)

  1. Organisches Elektrolumineszenzelement, umfassend: ein Substrat, eine erste Elektrodenschicht, die als Struktur auf dem Substrat gebildet ist, eine Schicht mit variabler Benetzbarkeit, die auf der ersten Elektrodenschicht gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht deren Benetzbarkeit unter der Einwirkung eines Photokatalysators aufgrund einer Energieeinstrahlung verändert, bezüglich der Energie inaktiv ist und auf deren Oberfläche eine Struktur mit variabler Benetzbarkeit aufweist, die einen lyophilen Bereich, der auf der Struktur der ersten Elektrodenschicht gebildet ist und Organopolysiloxan enthält, und einen Flüssigkeit-abstoßenden Bereich, der auf Öffnungen der Struktur der ersten Elektrodenschicht gebildet ist und ein Fluor-enthaltendes Organopolysiloxan enthält, umfasst, eine organische Elektrolumineszenzschicht, die auf dem lyophilen Bereich der Schicht mit variabler Benetzbarkeit gebildet ist und mindestens eine lichtemittierende Schicht enthält, und eine zweite Elektrodenschicht, die auf der organischen Elektrolumineszenzschicht gebildet ist.
  2. Organisches Elektrolumineszenzelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die organische Elektrolumineszenzschicht eine Löcherinjektions/transportschicht umfasst und die Löcherinjektions/transportschicht zwischen der Schicht mit variabler Benetzbarkeit und der lichtemittierenden Schicht gebildet ist.
  3. Organisches Elektrolumineszenzelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der Schicht mit variabler Benetzbarkeit 20 nm oder weniger beträgt.
  4. Organisches Elektrolumineszenzelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Isolierschicht auf den Öffnungen der Struktur der ersten Elektrodenschicht gebildet ist, die auf dem Substrat gebildet ist.
  5. Verfahren zur Herstellung eines organischen Elektrolumineszenzelements, umfassend: einen Schritt zur Bildung einer Schicht mit variabler Benetzbarkeit, bei dem eine Schicht mit variabler Benetzbarkeit, die deren Benetzbarkeit unter der Einwirkung eines Pho tokatalysators aufgrund einer Energieeinstrahlung verändert, auf einem Substrat gebildet wird, auf dem eine Elektrodenschicht gebildet ist, einen Schritt zur Bildung einer Struktur mit variabler Benetzbarkeit, bei dem eine Struktur mit variabler Benetzbarkeit mit einem lyophilen Bereich und einem Flüssigkeitabstoßenden Bereich auf der Oberfläche der Schicht mit variabler Benetzbarkeit gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Struktur durch Bereitstellen eines Photokatalysatorbehandlungsschicht-Substrats, das eine Photokatalysatorbehandlungsschicht aufweist, die mindestens einen Photokatalysator enthält, der auf einem Grundkörper gebildet ist, in einem Abstand, der es ermöglicht, dass die Einwirkung des Photokatalysators aufgrund einer Energieeinstrahlung die Schicht mit variabler Benetzbarkeit erreicht, und durch strukturiertes Bestrahlen des Photokatalysatorbehandlungsschicht-Substrats mit Energie gebildet wird, und einen Schritt zur Bildung einer organischen Elektrolumineszenzschicht, bei dem eine organische Elektrolumineszenzschicht, die mindestens eine lichtemittierende Schicht enthält, auf dem lyophilen Bereich gebildet wird.
  6. Verfahren zur Herstellung eines organischen Elektrolumineszenzelements nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Photokatalysatorbehandlungsschicht des Photokatalysatorbehandlungsschicht-Substrats in einer Struktur auf dem Grundkörper gebildet wird.
  7. Verfahren zur Herstellung eines organischen Elektrolumineszenzelements nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Lichtabschirmungsteil des Photokatalysatorbehandlungsschicht-Substrats in einer Struktur auf dem Grundkörper gebildet wird.
  8. Verfahren zur Herstellung eines organischen Elektrolumineszenzelements nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt zur Bildung der organischen Elektrolumineszenzschicht einen Schritt zur Bildung einer Löcherinjektions/transportschicht, bei dem eine Löcherinjektions/transportschicht auf dem lyophilen Bereich gebildet wird, und einen Schritt zur Bildung einer lichtemittierenden Schicht, bei dem die lichtemittierende Schicht auf der Löcherinjektions/transportschicht gebildet wird, umfasst.
  9. Verfahren zur Herstellung eines organischen Elektrolumineszenzelements nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht mit variabler Benetzbarkeit ein Organopolysiloxan aus einem hydrolytischen Kondensationsprodukt oder einem hydrolytischen Cokondensationsprodukt von einer oder mehreren Siliziumverbindung(en), die durch die Formel YnSiX(4-n) dargestellt wird bzw. werden, worin „Y” eine Alkylgruppe, eine Fluoralkylgruppe, eine Vinylgruppe, eine Aminogruppe, eine Phenylgruppe oder eine Epoxygruppe darstellt; „X” eine Alkoxylgruppe oder eine Acetylgruppe oder ein Halogen darstellt und „n” eine ganze Zahl von 0 bis 3 ist, umfasst.
  10. Verfahren zur Herstellung eines organischen Elektrolumineszenzelements nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schritt zur Bildung einer Isolierschicht vor dem Schritt zur Bildung der Schicht mit variabler Benetzbarkeit durchgeführt wird, bei dem eine Isolierschicht, welche die Energie, die in dem Schritt zur Bildung der Struktur mit variabler Benetzbarkeit eingestrahlt wird, reflektiert oder absorbiert, auf Öffnungen einer Struktur der Elektrodenschicht gebildet wird, die auf dem Substrat gebildet ist, auf dem die strukturierte Elektrodenschicht gebildet ist.
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