JP2004047179A

JP2004047179A - 帯電防止有機ｅｌ素子およびその製造方法

Info

Publication number: JP2004047179A
Application number: JP2002200337A
Authority: JP
Inventors: Tamotsu Sato; 佐藤　保; Nobuyuki Ito; 伊藤　信行
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 2002-07-09
Filing date: 2002-07-09
Publication date: 2004-02-12

Abstract

【課題】充分に帯電防止処理されたＥＬ素子およびその製造方法を提供すること。
【解決手段】基板上に、少なくとも薄膜トランジスタと有機発光層と電極とを有するＥＬ素子において、上記基板の少なくとも薄膜トランジスタ基板の裏面である第二主面に帯電防止膜が形成されていることを特徴とする帯電防止有機ＥＬ素子およびその製造方法。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、帯電防止された有機発光層を有するエレクトロルミネッセンス（ＥＬ）素子およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＥＬ素子は、図５および図６に示すように、対向する陰電極と陽電極とから注入された正孔および電子が発光層内で結合し、そのエネルギーで発光層中の蛍光物質を励起し、蛍光物質に応じた色の発光を行うものであり、自発光の面状表示素子として注目されている。これらのＥＬ素子の発光層は無機物質からなるものと有機物質からなるものとが知られている。
【０００３】
その中でも有機発光材料を用いた有機薄膜ＥＬディスプレイは、印加電圧が１０Ｖ弱であっても高輝度な発光が実現するなど、発光効率が高く、単純な素子構造で発光が可能で、特定のパターンを発光表示させる広告、その他の低価格の簡易表示ディスプレイヘの応用が期待されている。図５に示す例は、陰電極を透明電極とし、陽電極（薄膜トランジスタ：ＴＦＴ）を反射性電極として、発光をトップエミッション型としたものであり、図６に示す例は、陰電極を反射性電極とし、陽電極を透明性電極として、発光をボトムエミッション型としたものである。
【０００４】
また、ＥＬ素子においては、有機発光層を、発光色の異なる有機発光材料からストライプパターンやマトリックスパターンに形成し、陽電極を薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）として駆動させることで、フルカラー画像の表示も可能である。このようなＴＦＴをガラス板や透明樹脂板の表面に形成したＥＬ素子基板は、これらの基板が絶縁性であることから、発光層や陰電極などを形成するＴＦＴ付き基板の取り扱い中に摩擦などにより静電気が帯電し、ＴＦＴが破損して最終的に得られるＥＬ素子において不良品が発生するという問題がある。
【０００５】
ＴＦＴを用いたＥＬ素子の製造方法おいては、ＴＦＴ付き基板上に、有機発光層および陰電極などを形成するが、有機発光材料は酸素や水分によって劣化しやすく、かかる劣化を防止するために、酸素濃度および水分が厳密にコントロールされた環境下において有機発光層や陰電極の成膜を行っている。このような操作中においては、操作雰囲気に水分が殆ど存在しないことから、ＴＦＴ付き基板の搬送や接触時に静電気が帯電し、該静電気によってＴＦＴが破壊される可能性が高くなり、十分な静電対策が必要である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記静電対策としては、通常イオナイザーにより除電が行われるが、有機発光層や陰電極の形成は、上記のように酸素および水分が厳密にコントロールされた窒素雰囲気下で行われるので、上記イオナイザーは充分に機能せず、ＴＦＴ付き基板の摩擦などによって生じる静電気を十分に除去することができない。
従って、本発明の目的は、充分に帯電防止処理されたＥＬ素子およびその製造方法を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的は以下の本発明によって達成される。すなわち、本発明は、基板上に、少なくとも薄膜トランジスタと有機発光層と電極とを有するＥＬ素子において、上記基板の少なくとも薄膜トランジスタ基板の裏面である第二主面に帯電防止膜が形成されていることを特徴とする帯電防止有機ＥＬ素子を提供する。
【０００８】
また、本発明は、表面に薄膜トランジスタが形成された基板の裏面（第二主面）に帯電防止膜を形成し、上記薄膜トランジスタの表面に少なくとも有機発光層と電極とを形成することを特徴とする帯電防止有機ＥＬ素子の製造方法を提供する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
次に好ましい実施の形態を挙げて本発明をさらに詳細に説明する。
図１は、トップエミッション型のＥＬ素子の構造を図解的に示しており、このＥＬ素子においては、例えば、ガラス板などの基板の裏面（第二主面）に帯電防止膜（導電膜）が形成され、基板の表面にＴＦＴ電極、有機発光層および透明陰電極が少なくとも形成されている。この実施例おいて不図示のドライバーによりＴＦＴを駆動させることによって、矢印に示す方向に、例えば、ＲＧＢが発光され、フルカラー画像が表示可能である。この場合の帯電防止膜である導電膜は、透明導電膜でも不透明導電膜（例えば金属膜）であってもよい。また、図示のように基板の少なくとも１個の側面にも導電膜を形成してもよい。
【００１０】
図２は、ボトムエミッション型のＥＬ素子の構造を図解的に示しており、このＥＬ素子においては、陰電極が反射性であり、ＴＦＴが透明性であり、例えば、ガラス板などの基板の裏面（第二主面）に帯電防止用の透明導電膜が形成されている。この実施例においても不図示のドライバーによりＴＦＴを駆動させることによって、矢印に示す方向に、例えば、ＲＧＢが発光され、フルカラー画像が表示可能である。この場合の帯電防止膜である導電膜は、透明導電膜でも不透明導電膜（例えば金属膜）であってもよいが、少なくとも画像表示部は透明導電膜であるか、若しくは導電膜が形成されていないことが必要である。また、図示のように基板の全ての側面にも導電膜を形成してもよい。
【００１１】
図３は、図２において発光面である第二主面の帯電防止膜である導電膜の形状を示したものであり、第二主面の全面ではなく、導電膜を画像表示部の周辺のみに形成したものである。このような導電膜を形成することによって、透明導電膜を全面に形成した場合と比べ、透明導電膜による透過率の低下や発光波長の変化をなくし、より優れた画像表示が可能である。また、この実施形態では導電膜は不透明で良導電性金属膜でもよい。このようなパター状導電膜は適当なマスクを用いて導電膜を形成することにより容易に作成できる。
【００１２】
本発明の帯電防止ＥＬ素子の製造方法を図４を参照して説明する。本発明では予めＴＦＴが形成されている基板（ａ）の裏面（第二主面）に帯電防止膜として導電膜を形成する（ｂ）。このように導電膜を形成しておくことにより、乾燥窒素雰囲気において、発光層、陰電極、その他の層を形成する際の基板の取扱時に、基板に静電気が帯電することがなく、従ってＴＦＴの損傷が防止できる。このような導電膜が透明である場合には、該導電膜はそのままでもよい（ｃ）が、金属層の如く透明性が低い導電膜の場合には、エッチングなどの適当な方法で全面的に除去するか（ｄ）或いは図３の示すようにパターン状に除去することが必要である。
【００１３】
以上の如く、基板の第二主面に導電膜を形成しておくことにより、ＴＦＴを有するＥＬ素子の製造および搬送などの取扱時において、ＴＦＴの損傷が発生せず、不良品率を顕著に低下させることができる。
【００１４】
本発明の帯電防止ＥＬ素子およびその製造方法は以上の通りであるが、上記本発明で使用する各材料および方法についてさらに説明する。
（基板）
本発明で使用するＥＬ素子のＴＦＴ付き基板としては、従来のＥＬ素子や液晶表示素子に使用されているＴＦＴ付きガラス板や透明プラスチックシートなどの基板であればよく特に限定されない。これらの基板の厚みは通常約０．１〜２．０ｍｍである。
【００１５】
（電極材料）
トップエミッション型のＥＬ素子の好ましい陰極材料としては、例えば、酸化インジウム、酸化錫、ＩＴＯなどが挙げられる。ボトムエミッション型のＥＬ素子の好ましい陰極材料としては、例えば、マグネシウム合金（Ｍｇ−Ａｇなど）、アルミニウム合金（Ａｌ−Ｌｉ、Ａｌ−Ｃａ、Ａｌ−Ｍｇなど）、金属カルシウムおよび仕事関数の小さい金属が挙げられる。また、陽極でもあるＴＦＴ自体は、従来の液晶表示素子に使用されているＴＦＴと同様でよい。これらの電極層の厚みは、それぞれ通常約２０〜１０００Åである。
【００１６】
（帯電防止導電膜）
帯電防止導電膜材料としては、上記の電極材料と同様な材料が使用され、例えば、図１に示す実施形態の導電膜としては、光透過性の材料でも、光不透過性材料でもよく、図２に示す実施形態では光透過性の材料を使用するが、図３に示すように後に画像表示部を作製する場合には、光不透過性材料であってもよい。さらに図４に示す如き実施形態では、導電性に優れた金属膜を使用することが好ましい。導電膜の形成方法は、蒸着、スパッタリング、ＣＶＤ法など従来公知の方法でよい。形成する導電膜の導電性は十分に高いことが必要であり、その厚みは好ましくは５〜１０，０００Å程度、さらに好ましくは１，０００〜５，０００Å程度である。なお、導電膜の厚みは使用する導電性材料によって調整することができる。
【００１７】
（電荷注入層）
本発明のＥＬ素子には、図示していないが、陽電極（ＴＦＴ）および陰電極と発光層との間に他の層が形成されていてもよい。この層には、バッファー層、正孔注入層および／または電子注入層が含まれる。これらは、例えば、特開平１１−４０１１号公報に記載のもののように、従来のＥＬ素子に一般に用いられているものであれば特に限定されない。
【００１８】
（発光層）
陽電極（ＴＦＴ）上に形成する有機発光層は、主として蛍光を発光する有機物（低分子化合物および高分子化合物）と、これを補助するドーパントとから通常形成される。このような発光材料としては、例えば、下記の如き材料が挙げられる。
１．色素系材料
色素系材料としては、例えば、シクロペンダミン誘導体、テトラフェニルブタジエン誘導体化合物、トリフェニルアミン誘導体、オキサジアゾール誘導体、ピラゾロキノリン誘導体、ジスチリルベンゼン誘導体、ジスチリルアリーレン誘導体、ピロール誘導体、チオフェン環化合物、ピリジン環化合物、ペリノン誘導体、ペリレン誘導体、オリゴチオフェン誘導体、トリフマニルアミン誘導体、オキサジアゾールダイマー、ピラゾリンダイマーなどが挙げられる。
【００１９】
２．金属錯体系材料
金属錯体系材料としては、例えば、アルミキノリノール錯体、ベンゾキノリノールベリリウム錯体、ベンゾオキサゾリル亜鉛錯体、ベンゾチアゾール亜鉛錯体、アゾメチル亜鉛錯体、ポルフィリン亜鉛錯体、ユーロピウム錯体など、中心金属に、Ａｌ、Ｚｎ、ＢｅなどまたはＴｂ、Ｅｕ、Ｄｙなどの希土類金属を有し、配位子にオキサジアゾール、チアジアゾール、フェニルピリジン、フェニルベンゾイミダゾール、キノリン構造などを有する金属錯体などを挙げることができる。
【００２０】
３．高分子系材料
高分子系材料としては、ポリパラフェニレンビニレン誘導体、ポリチオフェン誘導体、ポリパラフェニレン誘導体、ポリシラン誘導体、ポリアセチレン誘導体、ポリフルオレン誘導体、ポリビニルカルバゾール誘導体、上記色素体や金属錯体系発光材料を高分子化したものなどが挙げられる。
【００２１】
上記発光性材料のうち、青色に発光する材料としては、ジスチリルアリーレン誘導体、オキサジアゾール誘導体、およびそれらの重合体、ポリビニルカルバゾール誘導体、ポリパラフェニレン誘導体、ポリフルオレン誘導体などを挙げることができる。なかでも高分子材料のポリビニルカルバゾール誘導体、ポリパラフェニレン誘導体やポリフルオレン誘導体などが好ましい。
【００２２】
また、緑色に発光する材料としては、キナクリドン誘導体、クマリン誘導体、およびそれらの重合体、ポリパラフェニレンビニレン誘導体、ポリフルオレン誘導体などを挙げることができる。なかでも高分子材料のポリパラフェニレンビニレン誘導体、ポリフルオレン誘導体などが好ましい。
【００２３】
また、赤色に発光する材料としては、クマリン誘導体、チオフェン環化合物、およびそれらの重合体、ポリパラフェニレンビニレン誘導体、ポリチオフェン誘導体、ポリフルオレン誘導体などを挙げることができる。なかでも高分子材料のポリパラフェニレンビニレン誘導体、ポリチオフェン誘導体、ポリフルオレン誘導体などが好ましい。
【００２４】
（ドーパント材料）
発光層中に発光効率の向上や発光波長を変化させるなどの目的で、ドーパントを添加することができる。このようなドーパントとしては、例えば、ペリレン誘導体、クマリン誘導体、ルプレン誘導体、キナクリドン誘導体、スクアリウム誘導体、ポルフィレン誘導体、スチリル系色素、テトラセン誘導体、ピラゾロン誘導体、デカシクレン、フェノキサゾンなどを挙げることができる。以上の如き有機発光層の厚みは、それぞれ通常約２０〜２０００Åである。
【００２５】
（バッファー層）
本発明では、発光層を形成する工程の他にバッファー層を形成する工程を有してもよい。本発明でいうバッファー層とは、発光層に電荷の注入が容易に行われるように、陽極（ＴＦＴ）と発光層との間に、または陰極と発光層との間に設けられ、有機物、特に有機導電体などを含む層である。例えば、発光層への正孔注入効率を高めて、電極などの凹凸を平坦化する機能を有する導電性高分子から形成することができる。以上の如きバッファー層の厚みは、通常約１００〜２０００Åである。
【００２６】
上記バッファー層は、その導電性が高い場合、素子のダイオード特性を保ち、クロストークを防ぐために、パターニングされていることが望ましい。なお、バッファー層の抵抗が高い場合などはパターニングされていなくてもよい場合があり、また、バッファー層が省ける素子の場合はバッファー層は設けなくてもよい場合がある。
【００２７】
バッファー層を形成する材料としては、具体的には、ポリアルキルチオフェン誘導体、ポリアニリン誘導体、トリフェニルアミンなどの正孔輸送性物質の重合体、無機化合物のゾルゲル膜、トリフルオロメタンなどの有機物の重合膜、ルイス酸を含む有機化合物膜などが挙げられる。
【００２８】
以上の如き発光層やバッファー層を形成する方法としては通常の発光層などの形成と同様であって、特に制限されないが、蒸着法のほかに電着法、材料の溶融液、溶液または混合液を使用するスピンコーティング法、キャスティング法、ディッピング法、バーコート法、ブレードコーティング法、ロールコート法、グラビアコート法、フレキソ印刷法、スプレーコート法などが挙げられる。
【００２９】
（封止材料）
本発明のＥＬ素子は最終的には、外気の酸素や水分から遮断するための封止板と封止材とを用いて封止する。封止材は、従来公知の方法で使用されている封止材でよく、特に限定されないが、溶剤を含んでいない、いわゆる無溶剤接着剤を使用することが好ましい。具体的には、熱によって接着性を発揮する熱可塑性樹脂（ヒートシール剤）、ポリオールとポリイソシアネートとからなる二液型接着剤、エポキシ系やシアノアクリレート系などの感圧接着剤、アクリレートオリゴマーなどの重合性成分を含む感光性接着剤などが挙げられる。このような無溶剤型接着剤を用いることにより、封止後に溶剤によるＥＬ層に対する悪影響を排除することができる。
【００３０】
以上の如き封止材は、さらに水分や酸素が封止材層を透過しないように、封止材中に酸化カルシウムなどのアルカリ土類金属の酸化物や、還元剤や酸化鉄などの酸素吸収剤を適当な量で添加しておくことが好ましい。なお、封止材中には封止板の押圧によってＥＬ層が破壊されないように、ＥＬ層の厚みより径が大きいガラスビーズなどのスペーサーを含ませておくことが好ましい。
【００３１】
（封止板）
本発明で用いる封止板は、水分や酸素の透過性が低い材料であれば何れの材料でもよく、例えば、ガラス板、ガスバリヤー性に優れた樹脂板、金属板などが挙げられる。これらの封止板のサイズは通常ＥＬ素子の基板と略同一サイズである。
【００３２】
【実施例】
次に実施例を挙げて本発明をさらに詳しく説明する。
＜実施例１（図１参照）＞
板厚１．１ｍｍで、表面にＴＦＴが形成された基板の裏面（第二主面）に、蒸着方法により厚み３，０００Åのアルミニウム合金薄膜を形成した。次いでＴＦＴの面にＴＦＴの構造に合わせて、フォトリソグラフィー法にてＲＧＢの発光層をパターニングして膜厚８００Åの有機発光層を形成した。赤色発光層は、ポリビニルカルバゾール７０重量部、オキサジアゾール３０重量部、ジシアノメチレンピラン誘導体１重量部、モノクロロベンゼン４９００重量部からなる塗布液を用い、緑色発光層は、ポリビニルカルバゾール７０重量部、オキサジアゾール３０重量部、クマリン６の１重量部、モノクロロベンゼン４９００重量部からなる塗布液を用い、青色発光層は、ポリビニルカルバゾール７０重量部、オキサジアゾール３０重量部、ペリレン１重量部、モノクロロベンゼン４９００重量部からなる塗布液を用いて形成した。
【００３３】
これらの発光層の表面に透明陰電極としてＩＴＯをマスクスパッタ方法で１，５００Åの厚みに形成し、最後に常法に従って封止材と封止板とでＥＬ層を封止して本発明のＥＬ素子を作製した。以上の操作は全て窒素ガス雰囲気で行った。ＴＦＴ電極側を陽極に、そしてＩＴＯ陰電極側を負極に接続し、駆動回路を接続して表示実験を行ったところ、表示信号に従ってフルカラー表示が可能であり、この際に意図しない発光や発光不良がなく、ＴＦＴが静電気によって損傷していないことが明らかとなった。
【００３４】
＜実施例２（図２参照）＞
実施例１において、板厚１．１ｍｍで、表面にＴＦＴが形成された基板の裏面（第二主面）に、ＣＶＤ法により厚み１，５００ÅのＩＴＯ薄膜を形成し、陰電極としてＣａを１００Å、さらに保護層としてＡｇを２，５００Åの厚みで蒸着した以外は実施例１と同様にして本発明のＥＬ素子を作製した。このＥＬ素子についても実施例１と同様にしてＴＦＴの損傷は認められなかった。
【００３５】
＜実施例３（図３参照）＞
実施例２において、板厚１．１ｍｍで、表面にＴＦＴが形成された基板の裏面（第二主面）に、スパッタリング法により所定のマスク（画像表示面をマスクするパターン）を介して厚み３，０００Åの銀の薄膜を形成した以外は実施例２と同様にして本発明のＥＬ素子を作製した。このＥＬ素子についても実施例１と同様にしてＴＦＴの損傷は認められなかった。
【００３６】
＜実施例４（図４参照）＞
実施例２において、板厚１．１ｍｍで、表面にＴＦＴが形成された基板の裏面（第二主面）に、スパッタリング法により厚み１，０００Åの銀の薄膜を形成し、ＥＬ層および陰電極を形成後、上記の銀の薄膜を図３に示す形状に適当なマスクを介してドライエッチングにより除去した以外は実施例３と同様にして本発明のＥＬ素子を作製した。このＥＬ素子についても実施例１と同様にしてＴＦＴの損傷は認められなかった。
【００３７】
【発明の効果】
以上の如き本発明によれば、充分に帯電防止処理されたＥＬ素子およびその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の帯電防止ＥＬ素子を説明する図。
【図２】本発明の別の実施形態の帯電防止ＥＬ素子を説明する図。
【図３】本発明の帯電防止ＥＬ素子の画像表示面を説明する図。
【図４】本発明の方法を説明する図。
【図５】従来のＥＬ素子の基本構成を示す図。
【図６】従来のＥＬ素子の基本構成を示す図。

Claims

基板上に、少なくとも薄膜トランジスタと有機発光層と電極とを有するＥＬ素子において、上記基板の少なくとも薄膜トランジスタ基板の裏面である第二主面に帯電防止膜が形成されていることを特徴とする帯電防止有機ＥＬ素子。
基板側面にも帯電防止膜が形成されている請求項１に記載の帯電防止有機ＥＬ素子。
ボトムエミッション型有機ＥＬ素子であって、帯電防止膜が透明導電膜である請求項１に記載の帯電防止有機ＥＬ素子。
導電膜が、画像表示部の周辺に形成されている請求項１に記載の帯電防止有機ＥＬ素子。
表面に薄膜トランジスタが形成された基板の裏面（第二主面）に帯電防止膜を形成し、上記薄膜トランジスタの表面に少なくとも有機発光層と電極とを形成することを特徴とする帯電防止有機ＥＬ素子の製造方法。
前記薄膜トランジスタの表面に有機発光層および電極を形成後、上記帯電防止膜の少なくとも１部を除去する請求項５に記載の帯電防止有機ＥＬ素子の製造方法。