JP2000156291A

JP2000156291A - 電界発光素子およびその製造方法

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Publication number: JP2000156291A
Application number: JP10329470A
Authority: JP
Inventors: Hidekazu Kobayashi; 英和小林
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1998-11-19
Filing date: 1998-11-19
Publication date: 2000-06-06
Anticipated expiration: 2018-11-19
Also published as: JP4141552B2

Abstract

(57)【要約】【課題】従来の電界発光素子においては、正孔注入層と
発光層間のエネルギーマッチングが十分ではなく、それ
ゆえ発光効率が低かった。また、従来インクジェット法
などで発光層を形成する場合、画素間汚染が問題であっ
た。【解決手段】正孔注入層３と発光層５の間にフッ素化物
層４を挿入する。また、この工程をプラズマ装置を用い
て行う。さらにこの工程により、画素間に撥水性を持た
せた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はテレビ、コンピュー
タなど情報機器、電気電子製品のディスプレイ部に使用
する電界発光素子の構造およびその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年液晶ディスプレイに替わる発光型デ
ィスプレイとして有機物を用いた電界発光素子の開発が
加速している。有機物を用いた電界発光素子としては、
Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．５１（１２），２１
Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ１９８７の９１３ページに示され
ているように低分子を蒸着法で製膜する方法と、Ａｐ
ｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．７１（１），７Ｊｕｌｙ
１９９７の３４ページから示されているように高分子を
塗布する方法が主に開発されている。特に高分子系では
カラー化する際にインクジェット法を用いる事により、
パターニングが容易に出来る事から注目されている。こ
の高分子を用いる場合には、正孔注入層または正孔輸送
層を陽極と発光層の間に形成する事が多い。従来、前記
バッファ層や正孔注入層としては導電性高分子、例えば
ポリチオフェン誘導体やポリアニリン誘導体を用いる事
が多かった。低分子系においては、正孔注入層または正
孔輸送層として、フェニルアミン誘導体を用いる事が多
かった。

【０００３】また電界発光素子の製造方法における正孔
注入または正孔輸送層の製膜方法として、インクジェッ
ト法と、その外の塗布法に別れる。正孔注入層または正
孔輸送層形成において、インクジェット法では塗布とパ
ターニングが一度に出来る。また用いる材料が必要最小
限で済む。一方その外の塗布法では、用いる機械がスピ
ンコーターなどの簡単なもので済む。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の正孔注
入層または正孔輸送層においては、その仕事関数が５．
１〜５．３ｅＶ程度であり、その上に形成する発光層の
仕事関数と大きな隔たりがあった。そのため十分な正孔
が発光層に供給されなかった。また従来の正孔注入層ま
たは正孔輸送層においては、陰極から注入され発光層を
突き抜けた電子をトラップする能力が小さく、発光に寄
与する電子が少なかった。そのため発光効率も十分とい
えなかった。

【０００５】また、電界発光素子の製造方法において、
発光層をインクジェット法によりパターニングする際、
画素間のインクによる汚染が避けられず、ひいてはパタ
ーニングしたはずのインクが混ざり合い、発光色の純度
が低下する問題があった。

【０００６】そこで本発明の目的とするところは、従来
の正孔注入層または正孔輸送層と発光層の界面の仕事関
数を調整する事により、より効率の高い、より駆動電圧
の低い電界発光素子を提供するところにあり、またその
製造方法を提供するところにある。同時に画素間に撥水
性を付与することにより、インクジェット法にて発光層
をパターニングしても画素間での汚染が無く、ひいては
発光色の純度が極めて高い電界発光素子が製造できる、
その製造方法を提供する。

【０００７】

【課題を解決するための手段】課題を解決するための手
段１．本発明の電界発光素子は、正孔注入層または正孔
輸送層と、発光層を、陽極および陰極で挟持した構造の
電界発光素子において、正孔注入層または正孔輸送層
と、発光層の間に、フッ素化物層を形成した事を特徴と
する。本構成により、正孔注入層または正孔輸送層と発
光層の界面のエネルギーレベルのマッチングを取ること
ができ、発光効率の向上、および駆動電圧の低減を実現
できる。

【０００８】課題を解決するための手段２．前記課題を
解決するための手段１において、正孔注入層または正孔
輸送層が、ポリチオフェン誘導体を含有する事を特徴と
する。本構成により、適切なイオン化ポテンシャルを持
つ正孔注入層または正孔輸送層を容易に形成できる。

【０００９】課題を解決するための手段３．前記課題を
解決するための手段１において、正孔注入層または正孔
輸送層が、ポリアニリン誘導体を含有する事を特徴とす
る。本構成により、適切なイオン化ポテンシャルを持つ
正孔注入層または正孔輸送層を容易に形成できる。

【００１０】課題を解決するための手段４．前記課題を
解決するための手段１において、正孔注入層または正孔
輸送層が、有機低分子である事を特徴とする。本構成に
より、適切なイオン化ポテンシャルを持つ正孔注入層ま
たは正孔輸送層を容易に形成できる。

【００１１】課題を解決するための手段５．前記課題を
解決するための手段１において、発光層がポリフルオレ
ン誘導体である事を特徴とする。この構成により、正孔
注入層または正孔輸送層表面上のフッ素化物層により、
発光層とのエネルギーマッチングを容易に行う事が出来
る。

【００１２】課題を解決するための手段６．前記課題を
解決するための手段１において、発光層が、有機低分子
である事を特徴とする。この構成により、正孔注入層ま
たは正孔輸送層表面上のフッ素化物層により、発光層と
のエネルギーマッチングを容易に行う事が出来る。

【００１３】課題を解決するための手段７．本発明の電
界発光素子の製造方法は、正孔注入層または正孔輸送層
と、発光層を、陽極および陰極で挟持した構造の電界発
光素子の製造方法において、陽極上に正孔注入層または
正孔輸送層を形成した後に、フロロカーボンガスのプラ
ズマを照射し、その後発光層を形成し、さらに陰極を形
成した事を特徴とする。本構成により、容易に正孔注入
層または正孔輸送層上にフッ素化物層を形成する事が出
来る。

【００１４】課題を解決するための手段８．前記課題を
解決するための手段７において、前記フロロカーボンガ
スがＣＦ４である事を特徴とする。本構成により、より
効率的に正孔注入層または正孔輸送層上にフッ素化物層
を形成する事が出来る。

【００１５】課題を解決するための手段９．前記課題を
解決するための手段７において、前記プラズマを照射す
る前に酸素プラズマを照射する事を特徴とする。本構成
により、より効率的に正孔注入層または正孔輸送層上に
フッ素化物層を形成する事が出来る。

【００１６】課題を解決するための手段１０．前記課題
を解決するための手段７において、前記基板上に画素以
外を覆う有機膜を設け、画素部分の陽極上に導電性正孔
注入層または正孔輸送層をインクジェット法で形成し、
その同じ画素上に発光層をインクジェット法で形成した
事を特徴とする。この構成により、フッ素化物層が画素
間の有機膜上の撥水性を選択的に向上させ、その結果、
発光層をインクジェット法を用いて形成する際、画素内
に選択的に発光層が形成される。

【００１７】課題を解決するための手段１１．前記課題
を解決するための手段７において、前記基板上に画素以
外を覆う撥水性有機膜を設け、画素部の陽極上に導電性
正孔注入層または正孔輸送層を、塗布法により画素部の
みに形成し、さらにその画素上にインクジェット法にて
発光層を形成した事を特徴とする。この構成により、正
孔注入層または正孔輸送層を塗布法で形成する際、画素
間の有機膜の撥水性のために、画素部にのみ正孔注入層
または正孔輸送層が形成され、この上にフロロカーボン
ガスプラズマをかけることにより、画素間の有機膜上の
撥水性を選択的に向上させ、その結果、発光層をインク
ジェット法を用いて画素上に形成する際、画素内に選択
的に発光層を形成できる。

【００１８】課題を解決するための手段１２．前記課題
を解決するための手段１０または１１において、前記有
機膜表面が、水との接触角において５０度以上の接触角
を有する事を特徴とする。本構成により、正孔注入層ま
たは正孔輸送層を塗布法で形成する場合、画素内に選択
的に前記層が形成される。

【００１９】

【発明の実施の形態】（実施例１）本実施例では、正孔
注入層または正孔輸送層と、発光層を、陽極および陰極
で挟持した構造の電界発光素子において、正孔注入層ま
たは正孔輸送層と、発光層の間に、フッ素化物層を形成
した例を示す。図１に本実施例の電界発光素子の断面図
を簡単に示した。

【００２０】まず、パターニングした透明な陽極付き透
明基板１上に、酸素プラズマまたはＵＶ照射処理した後
に、正孔注入層または正孔輸送層３となりうる物質を製
膜した。次にこの表面にフッ素化物層４を形成し、次に
この表面に、発光層５となりうる物質を製膜して、次に
この表面上に陰極６を形成した。最後に陰極から電線を
引きだし、さらに陰極上に保護膜７により封止を施し、
電界発光素子を完成した。

【００２１】通常ＩＴＯの仕事関数は４．８ｅＶ程度で
あり、正孔注入層または正孔輸送層は４．８〜５．４ｅ
Ｖ程度である。この上にフッ素化物層を形成する事でこ
の表面でのイオン化ポテンシャルを５．７ｅＶ程度まで
高められた。また発光材料はイオン化ポテンシャルにお
いて５．８ｅＶ程度で、正孔輸送層とのエネルギーギャ
ップが０．１ｅＶ程度となり、正孔注入がスムースに行
われた。

【００２２】（実施例２）本実施例では実施例１におい
て、正孔注入層または正孔輸送層が、ポリチオフェン誘
導体を含有する例を示した。ポリチオフェン誘導体とし
て、バイエル社から発売されているバイトロンＰを用
い、これを透明電極を形成したガラス基板上にスピンコ
ートした。さらに２００℃真空状態で１時間乾燥した。
その後、実施例１に従って、電界発光素子を完成した。
こうして作成した正孔注入輸送層のイオン化ポテンシャ
ルは５．３ｅＶであり、フッ素化物層のイオン化ポテン
シャルは５．７７ｅＶであった。

【００２３】（実施例３) 本実施例では実施例１におい
て、正孔注入層または正孔輸送層が、ポリアニリン誘導
体を含有する例を示した。ポリアニリン誘導体として、
ポリアニリンのエメラルジン塩基とカンファースルホン
酸の塩を用い、メタクレゾール溶液として透明電極付き
基板上に塗布、乾燥した。その後、実施例１に従って電
界発光素子を完成した。こうして作成した正孔注入輸送
層のイオン化ポテンシャルは５．２ｅＶであり、フッ素
化物層のイオン化ポテンシャルは５．６ｅＶであった。

【００２４】（実施例４）本実施例では実施例１におい
て、正孔注入層または正孔輸送層が、有機低分子である
例を示した。有機低分子として銅フタロシアニンを蒸着
法で製膜した。その後、実施例１に従って電界発光素子
を完成した。こうして作成した正孔注入輸送層のイオン
化ポテンシャルは５．３ｅＶであり、フッ素化物層のイ
オン化ポテンシャルは５．７ｅＶであった。

【００２５】正孔注入または正孔輸送材料としては、フ
タロシアニン誘導体の他、フェニルアミン誘導体など、
一般的に用いられるものであれば同様に用いる事が出来
る。

【００２６】（実施例５）本実施例では実施例１におい
て、発光層がポリフルオレン誘導体である例を示した。
正孔注入層または正孔輸送層を形成し、フッ素化物層を
形成した後、ポリジオクチルフルオレンのクロロホルム
溶液をスピンコートして１００ｎｍの膜厚とした。その
後、実施例１に従って電界発光素子を完成した。こうし
て作成した発光層のイオン化ポテンシャルは５．８ｅＶ
であり、フッ素化物層のイオン化ポテンシャルは５．７
ｅＶと良いマッチングを示している。

【００２７】本実施例で用いる発光物質は、ここに示し
たものの他、イオン化ポテンシャルでマッチングできる
もので、容易に塗布製膜できるものであれば同様に用い
る事が出来る。

【００２８】（実施例６）本実施例では、実施例１にお
いて、発光層が、有機低分子である例を示した。正孔
注入層または正孔輸送層を形成し、フッ素化物層を形成
した後、ＤＰＶＢｉ

【００２９】

【化１】

【００３０】を蒸着し、６０ｎｍの膜厚とした。その
後、実施例１に従って電界発光素子を完成した。こうし
て作成した発光層のイオン化ポテンシャルは５．８ｅＶ
であり、フッ素化物層のイオン化ポテンシャルは５．７
ｅＶと良いマッチングを示している。

【００３１】本実施例で用いる発光物質は、ここに示し
たものの他、イオン化ポテンシャルでマッチングできる
ものであれば同様に用いる事が出来る。

【００３２】（実施例７）本実施例では、陽極上に正孔
注入層または正孔輸送層を形成した後に、フロロカーボ
ンガスのプラズマを照射し、その後発光層を形成し、さ
らに陰極を形成した例を示した。まず実施例１に沿っ
て、陽極上に正孔注入層または正孔輸送層を形成した。
その後、この表面にフロロカーボンガスのプラズマを照
射した。プラズマ発生装置としては、真空中でプラズマ
を発生する装置でも、大気圧中でプラズマを発生する装
置でも同様に用いる事が出来る。

【００３３】（実施例８）本実施例では、実施例７にお
いて、用いるフロロカーボンガスがＣＦ４である例を示
した。まず実施例１に沿って、陽極上に正孔注入層また
は正孔輸送層を形成した。その後、この表面にＣＦ４ガ
スのプラズマを大気圧下で照射した。こうして作成した
フッ素化物層の表面のイオン化ポテンシャルは５．７７
ｅＶであった。

【００３４】（実施例９）本実施例では、実施例７にお
いて、前記フロロカーボンガスプラズマを照射する前に
酸素プラズマを照射する例を示した。実施例７に沿って
正孔注入または輸送層を形成した後、酸素プラズマを照
射し、さらにフロロカーボンガスプラズマ処理したとこ
ろ、その表面のイオン化ポテンシャルは５．７７ｅＶで
あった。その後、実施例２および実施例５に従って電界
発光素子を作成したところ、発光効率３．１ｌｍ／Ｗ、
１５０Ｃｄ／ｍ２、５．２Ｖであった。これは従来の方
法によって作成した効率の実に２倍以上である。

【００３５】（実施例１０）本実施例では、前記基板上
に画素以外を覆う有機膜を設け、画素部分に導電性正孔
注入層または正孔輸送層をインクジェット法で形成し、
その同じ画素上に発光層をインクジェット法で形成した
例を示した。

【００３６】まず、画素間にポリイミドから成る有機膜
を形成し、次に画素部の陽極上にインクジェット法にて
バイエル社製バイトロンＰを吐出し製膜し２００℃にて
１時間焼成した。次にこの上に酸素プラズマおよびＣＦ
４プラズマ処理を施して、次にこれら画素の内、青色画
素となる画素上にポリジオクチルフルオレンのキシレン
溶液をインクジェット法にて吐出乾燥した。次に緑色画
素となる画素上に、緑色ドーパントを混合したポリジオ
クチルフルオレンのキシレン溶液をインクジェット法に
て吐出乾燥した。次に赤色画素となる画素上に、赤色ド
ーパントを混合したポリジオクチルフルオレンのキシレ
ン溶液をインクジェット法にて吐出乾燥した。その後実
施例１に従って電界発光素子を完成した。

【００３７】これにより、画素間に導電性を有する正孔
注入輸送層を付着することが無いため画素間のクロスト
ークの無い、マルチカラー表示できる電界発光素子を作
成できた。

【００３８】本実施例において、画素間に形成される有
機膜表面と水の接触角が５０度以上となる材料を用いる
ことが好ましい。

【００３９】(実施例１１)本実施例では、前記基板上に
画素以外を覆う撥水性有機膜を設け、導電性正孔注入層
または正孔輸送層を、塗布法により画素部のみに形成
し、さらにその画素上にインクジェット法にて発光層を
形成した例を示した。

【００４０】まず、陽極をパターニングした基板上に撥
水性を有するポリイミドから成る有機膜を形成し、さら
にパターニングした。次に基板全面にスピンコート法に
てバイエル社製バイトロンＰを製膜し、画素間は撥かせ
て画素部にのみバイトロンＰを製膜した。継ぎに２００
℃にて１時間焼成した。次にこの上に酸素プラズマおよ
びＣＦ４プラズマ処理を施して、次にこれら画素の内、
青色画素となる画素上にポリジオクチルフルオレンのキ
シレン溶液をインクジェット法にて吐出乾燥した。次に
緑色画素となる画素上に、緑色ドーパントを混合したポ
リジオクチルフルオレンのキシレン溶液をインクジェッ
ト法にて吐出乾燥した。次に赤色画素となる画素上に、
赤色ドーパントを混合したポリジオクチルフルオレンの
キシレン溶液をインクジェット法にて吐出乾燥した。そ
の後実施例１に従って電界発光素子を完成した。

【００４１】これにより、画素間に導電性を有する正孔
注入輸送層を付着することが無いため画素間のクロスト
ークの無い、マルチカラー表示できる電界発光素子を作
成できた。

【００４２】本実施例において、画素間に形成される有
機膜表面と水の接触角が５０度以上となる材料を用いる
ことが好ましい。

【００４３】

【発明の効果】以上本発明によれば、正孔注入層または
正孔輸送層表面にフッ素化物層を形成する事により、正
孔注入層または正孔輸送層と発光層の間のエネルギーマ
ッチングを容易に取ることが出来るようになり、発光効
率を向上する事が出来るようになった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電界発光素子の簡単な断面図である。

【符号の説明】

１…透明基板２…陽極(群) ３…正孔注入層または正孔輸送層４…フッ素化物層５…発光層６…陰極（群）７…保護膜８…駆動ドライバー回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】正孔注入層または正孔輸送層と、発光層
を、陽極および陰極で挟持した構造の電界発光素子にお
いて、正孔注入層または正孔輸送層と、発光層の間に、
フッ素化物層を形成した事を特徴とする電界発光素子。
【請求項２】前記正孔注入層または正孔輸送層が、ポリ
チオフェン誘導体を含有する事を特徴とする請求項１記
載の電界発光素子。
【請求項３】前記正孔注入層または正孔輸送層が、ポリ
アニリン誘導体を含有する事を特徴とする請求項１記載
の電界発光素子。
【請求項４】前記正孔注入層または正孔輸送層が、有機
低分子である事を特徴とする請求項１記載の電界発光素
子。
【請求項５】前記発光層がポリフルオレン誘導体である
事を特徴とする請求項１記載の電界発光素子。
【請求項６】前記発光層が有機低分子である事を特徴と
する請求項１記載の電界発光素子。
【請求項７】正孔注入層または正孔輸送層と、発光層
を、陽極および陰極で挟持した構造の電界発光素子の製
造方法において、陽極上に正孔注入層または正孔輸送層
を形成した後に、フロロカーボンガスのプラズマを照射
し、その後発光層を形成し、さらに陰極を形成した事を
特徴とする電界発光素子の製造方法。
【請求項８】前記フロロカーボンガスがＣＦ４である事
を特徴とする請求項７記載の電界発光素子の製造方法。
【請求項９】前記プラズマを照射する前に酸素プラズマ
を照射する事を特徴とする請求項７記載の電界発光素子
の製造方法。
【請求項１０】前記基板上に画素以外を覆う有機膜を設
け、画素部分の陽極上に導電性正孔注入層または正孔輸
送層をインクジェット法で形成し、その同じ画素上に発
光層をインクジェット法で形成した事を特徴とする請求
項７記載の電界発光素子の製造方法。
【請求項１１】前記基板上に画素以外を覆う撥水性有機
膜を設け、画素部分の陽極上に導電性正孔注入層または
正孔輸送層を、塗布法により画素部のみに形成し、その
同じ画素上に発光層をインクジェット法で形成した事を
特徴とする請求項７記載の電界発光素子の製造方法。
【請求項１２】前記有機膜表面が、水との接触角におい
て５０度以上の接触角を有する事を特徴とする請求項１
０または１１記載の電界発光素子の製造方法。