JP2003017269A - 有機エレクトロ・ルミネッセンス表示素子およびその製造方法 - Google Patents

有機エレクトロ・ルミネッセンス表示素子およびその製造方法

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JP2003017269A JP2001198078A JP2001198078A JP2003017269A JP 2003017269 A JP2003017269 A JP 2003017269A JP 2001198078 A JP2001198078 A JP 2001198078A JP 2001198078 A JP2001198078 A JP 2001198078A JP 2003017269 A JP2003017269 A JP 2003017269A
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Naoko Kihara
原 尚 子 木
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 表示性能が良くかつ信頼性の高い有機EL表
示素子を得ることを可能にする。 【解決手段】 発光層12と、キャリア輸送能を有する
バッファ層9との積層膜が第1の電極4および第2の電
極14で挟持されかつ第1および第2の電極の内の一方
が基板2上に形成され、バッファ層が少なくとも有機溶
剤溶解性ポリマーと光酸発生剤からなっている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、有機エレクトロ・
ルミネッセンス表示素子およびその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】現在、一般的に用いられているフラット
パネル表示素子としては液晶表示素子が主流である。し
かし、液晶表示素子は、以下の点で問題を残す。 (1)視角が狭い。
【0003】(2)バックライトを必要とするため表示
装置としての消費電力が大きい。
【0004】(3)バックライトを必要とするためパネ
ルの薄膜化が困難。
【0005】(4)応答速度が遅い。
【0006】(5)作動温度範囲が狭い。
【0007】これらの問題点に関しては様々な試みが提
案されている。視角に関しては画素分割法式による高視
角化がなされているが工程数が増える事からコスト増に
繋がり得策とはいえない。また、視角補償板を表示面側
に貼る事も出来るが十分な視角は得られない。視角と応
答速度双方を解決する手段としてMVA型の表示方式が
提案されているが、焼き付き等の信頼性で問題を残す。
消費電力に関しては、低電圧駆動の液晶材料または駆動
回路双方からのアプローチが進められているが、限界が
ある。
【0008】これに対し、近年では、有機エレクトロ・
ルミネッセンス表示素子(以下、有機EL表示素子とも
云う)が上記問題を全て解決出来る表示素子として注目
されている。この有機EL表示素子は自発光性素子であ
るため、視角が広くかつ、自発光素子のためバックライ
トを必要とせず薄型化が可能であるという特徴がある。
また、応答速度が速いという特徴もある。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】このような有機EL表
示素子には、低分子材料をもちいた素子構成と、高分子
材料を用いた素子構成とがある。何れの場合も、有機E
L表示素子の発光層は水分に対し非常に敏感で、僅かな
水分や酸素(1ppm程度)でも発光層が破壊され表示
デバイスとして役に立たなくなると云う問題がある。水
分や酸素から発光層を保護するために様々な方法が検討
され、酸化バリウムなどの乾燥剤をデバイスの中に封入
する構造が検討されている。
【0010】しかし、一方で、有機EL表示素子の素子
構造として正孔の注入を速やかに生じさせるために、正
極基板上にポリチオフェンやポリアニリン等の水溶性ポ
リマーからなる薄膜をバッファ層として形成する技術
が、特に高分子系の発光材料を用いた場合には一般的で
ある。これは通常、高いキャリア輸送能を有するポリマ
ーはイオン性であるため、水または水-アルコール混合
溶媒にしか溶解せず、また有機溶媒溶解性である発光層
とのミキシングを避けるためにも水溶性のポリマーを使
用することが必須であるからである。これらのポリマー
は、水溶性であるため、成膜過程で完全に水を取り除く
ことが困難である。このため、上記ポリマーは素子製造
後の水の発生源となって素子の寿命を低下させる原因に
なり、表示素子の信頼性が低下するという問題がある。
【0011】本発明は、上記事情を考慮してなされたも
のであって、表示性能が良くかつ信頼性の高い有機EL
表示素子およびその製造方法を提供することを目的とす
る。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明による有機EL表
示素子は、発光層と、キャリア輸送能を有するバッファ
層との積層膜が第1の電極および第2の電極で挟持され
かつ前記第1および第2の電極の内の一方が基板上に形
成され、前記バッファ層が少なくとも有機溶剤溶解性ポ
リマーと光酸発生剤からなることを特徴とする。
【0013】なお、前記光酸発生剤がオニウム塩または
スルホン酸エステルであるように構成しても良い。
【0014】なお、前記光酸発生剤の感光波長が前記基
板の透過波長の下限値よりも短いように構成されること
が好ましい。
【0015】また、本発明による有機EL表示素子の製
造方法は、基板に形成された電極上に、有機溶剤溶解性
ポリマーと光酸発生剤とを含む高分子組成物の層を形成
するステップと、前記高分子組成物の層に化学線を選択
的に照射するステップと、を備えたことを特徴とする。
【0016】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を、図面を参
照して説明する。
【0017】(第1の実施形態)本発明による有機EL
表示素子の第1の実施形態は、発光層と、キャリア輸送
能を有するバッファ層との積層膜が陽極および陰極で挟
持されかつ上記陽極および陰極の内の一方が基板上に形
成され、上記バッファ層が少なくとも有機溶剤溶解性ポ
リマーと光酸発生剤からなるように構成されている。
【0018】この実施形態の有機EL表示素子の製造工
程を、図1を参照して説明する。まず、図1(a)に示
すように、周知のプロセスを用いて、基板2上に、薄膜
トランジスタ(図示せず)および電極配線(図示せず)
を形成する。薄膜トランジスタは各絵素毎に形成され、
基板2上には、例えば縦480絵素、横640×3(R,
G,B)絵素、合計92万個の絵素が形成される。なお、図
1においては、一個の絵素の断面を示す。
【0019】その後、例えばITO(Indium Tin Oxid
e)からなる透明電極4(陽極4)を各絵素に対応するよ
うに形成する。この透明電極4の形成については、一般
的なフォトプロセスで形成しても、マスクスパッタ法で
形成しても差し支えない。続いて、各絵素の発光部に対
応する個所に薄膜トランジスタと導通のとれるコンタク
トホール(図示せず)が開口された、例えばアクリル樹
脂からなる隔壁6を形成する。なお、この陽極4は対応
する絵素の薄膜トランジスタのソースまたはドレインの
一方に接続される。
【0020】次に、図1(a)に示すように、キャリア
輸送能を有するバッファ層を形成するためのバッファ材
料層8を形成する。このバッファ材料層8は、本実施形
態においては、以下のようにして形成した。まず、分子
量6000のポリヒドロキシスチレン3グラムと、トリ
フェニルスルホニウムトリフルオロスルフォネート0.
45グラムをエチルラクテート100グラムに溶解し、
バッファ材料用溶液を作る。続いて、基板2の超音波洗
浄処理を行い、この超音波洗浄を行った基板2にインク
ジェット方式によりバッファ材料用溶液を滴下し、90
°Cのホットプレート上で2分間ベークを行うことによ
りバッファ材料層8を陽極4上に形成する。
【0021】次に、図1(b)に示すように、例えば低
圧水銀灯を用いて波長が251nmの光10を100m
J/cmの照射条件でバッファ材料層8に照射し、バ
ッファ材料層8中のオニウム塩を分解し、イオン性導電
性のバッファ層9に変換する。なお、バッファ材料層と
しては、有機溶媒に容易に高濃度で溶解し、かつ光照射
後は分解して速やかにイオン性化合物となる化合物(光
酸発生剤)を含有した有機溶媒可溶性の高分子組成物を
用いることができる。また、用いられる化学線の照射に
より酸塩基に分解する化合物(光酸発生剤)としては、
例えば、スルフォニウム、ヨードニウムなどのオニウム
塩化合物や、スルホン酸エステルなどが用いられる。具
体的にはスルホン酸類のトリフェニルスルホニウム塩・
ヨードニウム塩、ニトロベンゼンスルホン酸エステルな
どが挙げられる。これらの光酸発生剤はポリマー組成の
0.1重量%から50重量%、好ましくは0.5重量%
以上、15重量%以下であることが好ましい。0.5重
量%以下では十分なキャリア輸送性を得ることが難し
く、また15重量%以上の添加は高分子膜塗布時の製膜
性を損なう場合があるためである。
【0022】また、本発明に用いられ得る有機溶剤可溶
性の高分子化合物としては、いかなる物でもかまわない
が例えば、フェノール誘導体とアルデヒド化合物の縮合
反応により得られるノボラック樹脂やポリヒドロキシス
チレン、スチレン誘導体・ポリアクリル酸エステル誘導
体、ポリアミック酸、ポリアミド、ポリイミド、スチレ
ンとマレイン酸の共重合体などが上げられるが、これに
限定されるものではない。
【0023】次に、図1(c)に示すように、バッファ
層9上に発光層12を形成する。この発光層12は、ポ
リジアルキルフルオレンを、200mgをキシレン10
gに溶解し作成した溶液を、基板2上にスピンコート法
を用いて塗布し、90℃で乾燥させることにより形成す
る。なお、発光層12としては、その機能を発揮する物
であればいかなる物でもかまわない。例えば、Alq
を蒸着によって形成する構造や、ポリフェニレンビニレ
ン誘導体やポリフルオレン誘導体またはその前駆体の溶
液を基板上にインクジェット方式により積層して用いて
も良い。
【0024】次に、図1(d)に示すように、発光層1
2を覆うように陰極14を形成する。この陰極14の材
料としては、電子注入の機能を果たす物であればいかな
る物でもかまわない。例えば、バリウム、カルシウム、
イッテルビウムなどを用いることができる。
【0025】その後、図1(d)に示すように、陰極1
4上に例えば銀からなるカバーメタル16を形成する。
なお、陰極14およびカバーメタル16は真空中で蒸着
により形成する。続いて、カバーガラス20を、基板2
の周囲に塗布された、例えばエポキシ樹脂からなるシー
ル材18によって基板2に貼り合わせ(図1(d)参
照)、有機EL表示素子が完成する。
【0026】以上説明したように、本実施形態によれ
ば、バッファ層が少なくとも有機溶剤溶解性ポリマーと
光酸発生剤からなるように構成されているので、発光層
が水の影響を受けず、表示性能が良く、かつ素子の寿命
の長いすなわち信頼性の高い有機EL表示素子を得るこ
とができる。
【0027】このようにして形成した有機EL表示素子
は、基板2と封止用対向ガラス(カバーガラス)20の
厚さは非常に薄いので、厚さがほぼ基板2と封止用対向
ガラス(カバーガラス)20の厚みしかない。
【0028】なお、バッファ層9に用いられる有機溶剤
溶解性ポリマーの溶解度パラメータが発光層12に用い
られる材料の溶解度パラメータより少なくとも1以上異
なることが好ましい。
【0029】(第2の実施形態)次に、本発明による有
機EL表示素子の第2の実施形態を、図2を参照して説
明する。この第2の実施形態の有機EL表示素子も、第
1の実施形態の場合と同様に、発光層と、キャリア輸送
能を有するバッファ層との積層膜が陽極および陰極で挟
持されかつ上記陽極および陰極の内の一方が基板上に形
成され、上記バッファ層が少なくとも有機溶剤溶解性ポ
リマーと光酸発生剤からなるように構成されている。し
かし、第1の実施形態の場合とは、薄膜トランジスタお
よび隔壁6が不要である点およびバッファ層がイオン性
導電領域と絶縁体領域とからなっている点で異なってい
る。
【0030】この第2の実施形態の有機EL表示素子の
構成を図2に示す製造工程断面図を参照しながら説明す
る。まず、図2(a)に示すように、例えばITO(In
diumTin Oxide)からなる透明電極4(陽極4)を基板2
上に形成する。この透明電極4の形成については、一般
的なフォトプロセスで形成しても、スパッタ法で形成し
ても差し支えない。
【0031】次に、基板2の超音波洗浄を行い、超音波
洗浄した基板2の陽極4上に、キャリア輸送能を有する
バッファ層を形成するためのバッファ材料層を形成す
る。このバッファ材料層は、本実施形態においては、以
下のようにして形成した。まず、分子量6000のポリ
ヒドロキシスチレン3グラムと、トリフェニルスルホニ
ウムトリフルオロスルフォネート0.45グラムをエチ
ルラクテート100グラムに溶解し、バッファ材料用溶
液を作る。続いて、超音波洗浄処理を行った基板2にス
ピンコート方式によりバッファ材料用溶液を塗布し、膜
厚が50nmのバッファ材料層を陽極4上に形成する。
このバッファ材料層に、フォトマスク30を用いて、波
長が251nmの光を照射条件100mJ/cmで照
射することにより、バッファ層9を形成する(図2
(a)参照)。フォトマスク30を通して光が照射され
た領域は、オニウム塩が分解されイオン性導電領域9a
となるが、光が照射されない領域は絶縁体領域9bとな
る。すなわち、バッファ層9はイオン性導電領域9aと
絶縁体領域9bとからなっている。
【0032】次に、ポリジアルキルフルオレン200m
gをキシレン10gに溶解した溶液をバッファ層9上に
スピンコート方式で塗布し90℃で乾燥することにより
発光層12をバッファ層9上に形成する(図2(b)参
照)。なお、発光層12としては、その機能を発揮する
物であればいかなる物でもかまわない。例えば、Alq
を蒸着によって形成する構造や、ポリフェニレンビニ
レン誘導体やポリフルオレン誘導体またはその前駆体の
溶液を基板上にスピンコート方式により積層して用いて
も良い。
【0033】次に、図2(c)に示すように、発光層1
2を覆うように陰極14を形成する。この陰極14の材
料としては、電子注入の機能を果たす物であればいかな
る物でもかまわない。例えば、バリウム、カルシウム、
イッテルビウムなどを用いることができる。その後、図
2(c)に示すように、陰極14上に例えば銀からなる
カバーメタル16を形成する。なお、陰極14およびカ
バーメタル16は真空中で蒸着法により形成する。続い
て、カバーガラス20を、基板2の周囲に塗布された、
例えばエポキシ樹脂からなるシール材18によって基板
2に貼り合わせ(図2(d)参照)、有機EL表示素子
が完成する。この実施形態においては、陽極4と陰極1
4との間に電圧を印可することにより、イオン性導電領
域9aに対応する、発光層12の領域のみが発光する構
成となっている(図2(c)参照)。このため、フォト
マスク30を適宜選択することにより、所望の発光パタ
ーンを得ることができる。
【0034】以上説明したように、本実施形態によれ
ば、バッファ層が少なくとも有機溶剤溶解性ポリマーと
光酸発生剤からなるように構成されているので、発光層
が水の影響を受けず、表示性能が良く、かつ素子の寿命
の長いすなわち信頼性の高い有機EL表示素子を得るこ
とができる。
【0035】なお、この第2の実施形態においては、光
酸発生剤の感光波長が基板2の透過波長の下限値よりも
短いように構成することが必要である。これは光酸発生
剤の感光波長が基板2の透過波長の下限値より長いと、
基板2を透過した光によってバッハ層9の絶縁領域9b
内の光酸発生剤が感光し、イオン性導電領域に変化し、
所望のパターンが得られなくなるからである。基板2が
ガラスの場合、一般に350nm以下の波長の光は基板
2を透過しないので、透過波長の下限値は350nmと
なる。
【0036】また、従来、所望の発光パターンを有する
有機EL表示素子を形成する場合は、図3(a)に示す
ように、基板2上に所望のパターン(例えば、L字)を
陽極4で形成するか、図3(b)に示すように、基板2
上に陽極4(破線で示す)を形成した後、この陽極4を
覆い且つ所望のパターンの開口部40aを有する不透過
性の絶縁膜40を形成するか、または図3(c)に示す
ように、基板2上に陽極4を形成した後、所望のパター
ン形状の陰極14を形成することが必要であった。この
ため、図3(a)の場合は陽極4の形成に、図3(b)
の場合は絶縁膜4の形成に、図3(c)の場合は陰極1
4の形成に、フォトリソグラフィ工程や、エッチング工
程が必要となる。これ対して、第2の実施形態の有機E
L表示素子においては、発光パターンはフォトマスクの
パターンをバッファ層に転写することによって形成され
るため、従来の場合と異なり、フォトリソグラフィ工程
や、エッチング工程は不必要となる。
【0037】なお、バッファ層9に用いられる有機溶剤
溶解性ポリマーの溶解度パラメータが発光層12に用い
られる材料の溶解度パラメータより少なくとも1以上異
なることが好ましい。
【0038】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、バ
ッファ層が少なくとも有機溶剤溶解性ポリマーと光酸発
生剤からなるように構成されているので、水の影響を受
けず、表示性能が良くすることができるとともに信頼性
を高くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による有機EL表示素子の第1の実施形
態の製造工程断面図。
【図2】本発明による有機EL表示素子の第2の実施形
態の製造工程断面図。
【図3】発光パターンを形成する従来の方法を説明する
図。
【符号の説明】
2 基板 4 透明電極(陽極) 6 隔壁 8 バッファ材料層 9 バッファ層 9a イオン性導電領域 9b 絶縁領域 10 照射光 12 発光層 14 陰極 16 カバーメタル 18 シール材 20 カバーガラス

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】発光層と、キャリア輸送能を有するバッフ
    ァ層との積層膜が第1の電極および第2の電極で挟持さ
    れかつ前記第1および第2の電極の内の一方が基板上に
    形成され、前記バッファ層が少なくとも有機溶剤溶解性
    ポリマーと光酸発生剤からなることを特徴とする有機エ
    レクトロ・ルミネッセンス表示素子。
  2. 【請求項2】前記光酸発生剤がオニウム塩またはスルホ
    ン酸エステルであることを特徴とする請求項1記載の有
    機エレクトロ・ルミネッセンス表示素子。
  3. 【請求項3】前記光酸発生剤の感光波長が前記基板の透
    過波長の下限値よりも短いように構成されたことを特徴
    とする請求項1または2記載の有機エレクトロ・ルミネ
    ッセンス表示素子。
  4. 【請求項4】基板に形成された電極上に、有機溶剤溶解
    性ポリマーと光酸発生剤とを含む高分子組成物の層を形
    成するステップと、前記高分子組成物の層に化学線を選
    択的に照射するステップと、を備えたことを特徴とする
    有機エレクトロ・ルミネッセンス表示素子の製造方法。
  5. 【請求項5】前記光酸発生剤の感光波長が前記基板の透
    過波長の下限値よりも短いように構成されたことを特徴
    とする請求項4記載の有機エレクトロ・ルミネッセンス
    表示素子の製造方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007040728A1 (en) * 2005-10-04 2007-04-12 General Electric Company Organic light emitting devices having latent activated layers and methods of fabricating the same

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