JP2004152572A

JP2004152572A - 有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法

Info

Publication number: JP2004152572A
Application number: JP2002315508A
Authority: JP
Inventors: Shingo Yagyu; 慎悟柳生
Original assignee: Victor Company of Japan Ltd
Current assignee: Victor Company of Japan Ltd
Priority date: 2002-10-30
Filing date: 2002-10-30
Publication date: 2004-05-27

Abstract

【課題】混色を生じることなく、高精細化できる有機ＥＬ素子の製造方法を提供する。
【解決手段】スタンプ基板１の凹部２に蛍光色素３を充填する工程と、透明基板４上に凹部２よりも大きい形状で配列された複数の画素電極５と画素電極５間にあって高さが画素電極５よりも高いバンク６とを形成する工程と、透明基板４に形成された画素電極５上にホール輸送層７、電子輸送性発光層８を順次形成する工程と、凹部２が画素電極５に対向配置するようにして、バンク６をスタンプ基板１に密着させた状態で加熱を行い、凹部２に充填された蛍光色素３を画素電極５に対応する電子輸送性発光層８に拡散させて蛍光発光層９を形成する工程と、蛍光発光層９上に金属電極１０を形成する工程と、からなる。
【選択図】図１

Description

【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素子（有機ＥＬ素子）の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
有機ＥＬ素子は、高速応答性を有し、視野角依存性のない光を低消費電力で発光することにより、表示素子として、携帯端末機器やパーソナルコンピュータのディスクプレイ等に応用することが検討されており、車載オーディオ用表示パネルには、モノカラーを部分的に組み合わせたエリアカラー表示素子として実用化されている。
【０００３】
そして、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）に対応した表示素子を組み合わせれば、フルカラー表示が可能であることから低電圧駆動で高輝度発光する高性能の有機ＥＬ素子についての検討が種々行われている。
【０００４】
この有機ＥＬ素子について図２を用いて説明する。
図２に示すように、有機ＥＬ素子は、透明基板４に形成されたＩＴＯ（インジウム−スズ酸化物）からなる透明な画素電極５上にアリールジアミン化合物からなるホール輸送層７と、トリス（８−キノリノール）アルミニウム（Ａｌｑ３）有機金属錯体からなる電子輸送性発光層８と、アルミニウム−マグネシウム合金からなる金属電極１０とを順次積層して構成されている。
【０００５】
この有機ＥＬ素子は以下のように動作する。
ここで、画素電極５を陽極、金属電極１０を陰極とする。
画素電極５と金属電極１０間に電圧を印加して、画素電極５側からホールをホール輸送層７に注入する一方、金属電極１０側から電子を電子輸送性発光層８に注入し、電子輸送性発光層８の界面近傍で電子とホールが再結合することにより発光する。この発光は、画素電極５を介して透明基板４側から取り出される。この際、発光色は、電子輸送性発光層８の発光材料に依存し、ここでは、電子輸送性発光層８は、Ａｌｑ_３であるので、緑色発光をする。
【０００６】
なお、発光色の色純度の制御や高輝度化には、電子輸送性発光層８中に所定の発光波長を有する色素を混合し、この電子輸送性発光層８をホストとして、このホストから色素へのエネルギー移動を生じさせるドーピングと呼ばれる方法により行われる。ここで用いられる電子輸送性発光層８としては、色素の吸収スペクトルと同じかそれ以下の波長領域で発光する材料が選ばれる。
【０００７】
また、この有機ＥＬ素子の製造方法については、例えば、特開平７−２３５３７８号公報やＡｐｐｌｉｅｄＰｈｙｓｉｃｓＬｅｔｔｅｒｓ７４巻１３号、１９１３−１９１５、１９９９に開示されている。
即ち、特開平７−２３５３７８号公報には、予め陽極となるストライプ状の画素電極が形成された透明基板を用意し、この画素電極上にスピンコート等の湿式法や蒸着法によりホール輸送層を形成する工程と、このホール輸送層上にスクリーン印刷法やインクジェット法により、赤色蛍光色素、緑色蛍光色素、青色蛍光色素を相互に分離するように塗布する工程と、次に前記各色蛍光色素の上方から赤外線を照射して、各色蛍光色素を前記ホール輸送層に拡散して、前記ホール輸送層中に赤色発光部、緑色発光部、青色発光部からなる発光層を形成する工程と、前記発光層上に電子輸送層を積層する工程と、前記電子輸送層上に前記画素電極と直交し、陰極となる金属電極を形成する工程と、からなるので、ホール輸送層及び蛍光色素の材料に制約されることなく任意のものが選択でき、前記電子輸送性発光層の形成にリソグラフィや、スクリーン印刷等のパターン加工が不要である有機ＥＬ素子の製造方法が開示されている。
【０００８】
ＡｐｐｌｉｅｄＰｈｙｓｉｃｓＬｅｔｔｅｒｓ７４巻１３号、１９１３−１９１５、１９９９には、画素電極を有する透明基板上にホール輸送層を形成する一方、この透明基板と色素層が形成された他の基板とをシャドーマスクを介在させて対向させた後、前記色素層からホール輸送層側へ昇華・拡散させて電子輸送性発光層を形成する有機ＥＬ素子の製造方法が開示されている。
【０００９】
しかしながら、前者の場合には、スクリーン印刷法やインクジェット法により各色蛍光色素をホール輸送層上に塗布する際、インク吐出位置決めを正確に行うために、インク吐出口以外の部分にバンクを形成する必要があり高精細化が困難であった。
また、後者の場合も、シャドーマスクの微細化が難しいので、高精細化が困難であった。
【００１０】
そこで、図３に示すような高精細化が可能な有機ＥＬ素子の製造方法が提案された。図３は、従来の有機ＥＬ素子の製造方法を示す断面図であり、（Ａ）は、（第１工程）を示し、（Ｂ）は、（第２工程）を示し、（Ｃ）は、（第３工程）を示し、（Ｄ）は、（第４工程）を示し、（Ｅ）は、（第５工程）を示し、（Ｆ）は、（第６工程）を示し、（Ｇ）は、（第７工程）を示している。
【００１１】
（第１工程）
図３（Ａ）に示すように、Ｓｉからなるスタンプ基板１上にフォトレジストを塗布した後、図示しないフォトマスクを用いて、フォトレジストパターン１１を形成する。
【００１２】
（第２工程）
この後、図３（Ｂ）に示すように、リアクティブイオンエッチング（ＲＩＥ）を行ってスタンプ基板１に所定ピッチを有した複数の凹部２を形成した後、フォトレジストパターン１１を除去する。このＲＩＥで用いられるエッチングガスは、ＣＨＦ_３等である。
【００１３】
（第３工程）
次に、図３（Ｃ）に示すように、真空蒸着法により、スタンプ基板１上に蛍光色素３を堆積させる。ここでは蛍光色素３は、赤色蛍光色素である。
【００１４】
（第４工程）
次に、図３（Ｄ）に示すように、蛍光色素３が形成されたスタンプ基板１表面に粘着テープ１２を貼り付けた後、剥離することによって、スタンプ基板１表面に堆積した蛍光色素３を除去し、凹部２だけに蛍光色素３を残す。
【００１５】
（第５工程）
次に、図３（Ｅ）に示すように、スタンプ基板１とは異なるストライプ状の透明な画素電極５が凹部２と同一ピッチで複数形成された透明基板４を用意し、この画素電極５が形成された透明基板４上にホール輸送層７と、電子輸送性発光層８とを順次形成する。ここでは、透明基板４は、ガラスである。
【００１６】
（第６工程）
次に、図３（Ｆ）に示すように、スタンプ基板１の凹部２側と透明基板４の電子輸送性発光層８側を密着させて対向配置した状態で加熱を行い、凹部２に堆積した蛍光色素３を画素電極５に対応する電子輸送性発光層８に拡散させる。こうして、電子輸送性発光層８中に蛍光発光層９を形成する。この後、スタンプ基板１を透明基板４から離間させる。
更に、蛍光色素３が緑色蛍光色素及び青色蛍光色素である場合についても前記と同様の操作を行って、これらの色素の蛍光発光層９を形成する。
この際、赤色蛍光色素、緑色蛍光色素及び青色蛍光色素のそれぞれは、所定パターン、例えば、千鳥状パターン、縦縞状パターンで形成され、互いに重複することなく形成される。
【００１７】
（第７工程）
この後、図３（Ｇ）に示すように、電子輸送性発光層８上に画素電極５に直交するＣａからなる金属電極１０を形成して有機ＥＬ素子を作製する。この有機ＥＬ素子は、例えば画素電極５を陽極、金属電極１０を陰極として、これらの電極間に電圧を印加することによって各色蛍光発光層９からのカラー発光を得ることができる。
なお、スタンプ基板は、透明基板と同じ材料を用いることで加熱時の熱膨張係数の違いによる画素ピッチを防止することができる。また、蛍光色素３は、リン発光材料からなる。
【００１８】
【特許文献１】
特開平７−２３５３７８号公報（第４−５頁、第１図）
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、図４に示すように、（第６工程）において、スタンプ基板１の凹部２側と透明基板４の電子輸送性発光層８側を密着させて対向配置した状態で加熱を行う際、スタンプ基板１と電子輸送性発光層８との間に矢印で示す応力が加わるため、両者間に傷や凹みが生じることがある。このような場合には、スタンプ基板１と電子輸送性発光層８との間に隙間を生じるので、蛍光色素３を所定位置の画素電極５に対応する電子輸送性発光層８だけでなく、これに隣接する画素電極５位置に対応する電子輸送性発光層８にも拡散してしまい、発光させた際に混色を生じるといった問題があった。
【００２０】
この対策として、図５に示すように、画素電極５間にバンク６を形成することが考えられた。しかし、図６に示すように、各蛍光色素が堆積した凹部２と画素電極５との位置合わせずれがわずかでも生じると、バンク６と透明基板４との間の隙間から蛍光色素が隣接する画素電極５位置に対応する電子輸送性発光層８にも拡散してしまい、上記と同様に発光させた際に混色を生じるといった問題があった。
【００２１】
そこで、本発明は、上記のような問題点を解消するためになされたもので、混色を生じることなく、高精細化できる有機ＥＬ素子の製造方法を提供することを目的とする。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、スタンプ基板の凹部に蛍光色素を充填する工程と、基板上に前記凹部よりも大きい形状で配列された複数の画素電極と前記複数の画素電極間にあって高さが前記画素電極よりも高い複数のバンクとを形成する工程と、前記基板に形成された画素電極上にホール輸送層、電子輸送性発光層を順次形成する工程と、前記凹部が前記画素電極に対向配置するようにして、前記複数のバンクを前記スタンプ基板に密着させた状態で加熱を行い、前記凹部に充填された前記蛍光色素を前記画素電極に対応する前記電子輸送性発光層に拡散させて蛍光発光層を形成する工程と、前記蛍光発光層上に金属電極を形成する工程と、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素子の製造方法を提供する。
【００２３】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態の有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法について図１を参照しながら以下に説明する。
従来と同一構成には同一符号を付し、その説明を省略する。
図１は、本発明の有機ＥＬ素子の製造方法を示す断面図であり、（Ａ）は、（スタンプ基板の凹部への発光色素充填工程）を示し、（Ｂ）は、（透明基板準備工程）を示し、（Ｃ）は、（各色蛍光色素拡散工程）を示している。
従来例と同一構成には同一符号を付し、その説明を省略する。
【００２４】
（スタンプ基板の凹部への発光色素充填工程）
図１（Ａ）に示すように、従来の有機ＥＬ素子の製造方法における（第１工程）〜（第２工程）と同様の工程を行った後、蛍光色素３を有機溶媒中に溶かした溶液を用いて、インクジェット印刷法により、スタンプ基板１の凹部２に充填する。
この際、用いられるインクジェット印刷法では、緑色色素のイリジウム錯体であるＩｒ（ｐｐｙ）３：Ｔｒｉｓ（２−Ｐｈｅｎｙｌｐｙｒｉｄｉｎｅ）Ｉｒｉｄｉｕｍをクロロホルム中で１ｗｔ％溶解させることにより、スタンプ基板１の凹部２に容易に充填することができる。
【００２５】
（透明基板準備工程）
図１（Ｂ）に示すように、透明基板４上に凹部２の形状よりも大きい形状を有して所定ピッチで配列されたストライプ状の複数の画素電極５とこの画素電極５間にあって高さが画素電極５よりも高いバンク６を形成する。そして、透明基板４の画素電極５上にホール輸送層７、電子輸送性発光層８を順次形成する。
【００２６】
このホール輸送層７は、透明基板４の画素電極５上にバイエル社ＰＥＤＯＴ・ＰＳＳをスピンコートにて塗布し、真空中で１８０℃の加熱を行った後、更にポリビニルカルバソールをクロロホルムに０．２ｗｔ％溶解させた溶液をスピンコートにて、塗布し、真空中で１２０℃の加熱を行って形成される。
【００２７】
（各色蛍光色素拡散工程）
次に、図１（Ｃ）に示すように、凹部２が画素電極５に対向配置するようにして、透明基板４のバンク６をスタンプ基板１に密着させた状態で窒素雰囲気中で１７０℃、３０分間の加熱を行い、凹部２に堆積した各色蛍光色素３を電子輸送性発光層８中に拡散させる。この際、透明基板４とスタンプ基板１のどちらか一方を加熱しても良いし、両方を加熱しても良い。こうして、電子輸送性発光層８中に蛍光発光層９を形成する。ここで、蛍光色素３は、緑色蛍光色素である。
【００２８】
バンク６は、スタンプ基板１に形成された凹部２の幅よりも大きいピッチで形成されているので、スタンプ基板１の凹部２と画素電極５との位置合わせが少々ずれても、隣接した画素電極５に対向する電子輸送性発光層８に蛍光色素３が拡散されるのを防止することができる。
【００２９】
更に、赤色蛍光色素及び青色蛍光色素についても前記と同様の操作を行って、各色の蛍光発光層９を形成する。例えば、赤色の蛍光発光層９を形成する場合には、蛍光色素３としてＤＣＪＴ（４−（ジシアノメチレン）−２−ｔ−ブチル−６−（ジュロリジルスチリル）−ピラン）を用い、窒素雰囲気中で１７０℃、１０分間の加熱を行って、前記と同様の工程により行って、緑色の蛍光色素層９に隣接させる。
この際、赤色蛍光色素、緑色蛍光色素及び青色蛍光色素のそれぞれは、所定のパターン、例えば、千鳥状パターン、縦縞状パターンで形成され、互いに重複することなく形成される。
【００３０】
この後、従来の有機ＥＬ素子の製造方法における（第７工程）と同様の工程を行って、有機ＥＬ素子を作製する。
なお、凹部２と画素電極５との形状の割合を変えて、有機ＥＬ素子を発光させたところ、凹部２の形状が画素電極５よりも１０〜３０％小さい場合に、特に、混色を抑えることができた。
【００３１】
以上のように、本発明の実施形態の有機ＥＬ素子の製造方法は、スタンプ基板１の凹部２に蛍光色素３が有機溶剤中に溶かされた溶液をインクジェット印刷法により充填した後、透明基板４上に凹部２よりも大きい形状で配列された複数の画素電極５とこの画素電極５間にあって高さが画素電極５よりも高いバンク６とを形成し、次に、この透明基板４の画素電極５上にホール輸送層７、電子輸送性発光層８を順次形成し、凹部２が画素電極５に対向配置するようにして、透明基板４のバンク６をスタンプ基板１に密着させた状態で加熱を行い、凹部２に充填ンされた各色蛍光色素３を電子輸送性発光層８に拡散させて各色蛍光発光層９を形成し、次に各色蛍光発光層９上に金属電極１０を形成して作製するので、凹部２と画素電極５との位置合わせずれが少々生じてもバンク６がスタンプ基板１に密着した状態が保たれる。
この結果、隣接した画素電極５に対応した電子輸送性発光層８に拡散を生じないため、混色を生じることなく高精細化した有機ＥＬ素子が得られる。
【００３２】
【発明の効果】
本発明によれば、スタンプ基板の凹部に蛍光色素を充填する工程と、基板上に前記凹部よりも大きい形状で配列された複数の画素電極と前記複数の画素電極間にあって高さが前記画素電極よりも高い複数のバンクとを形成する工程と、前記基板に形成された画素電極上にホール輸送層、電子輸送性発光層を順次形成する工程と、前記凹部が前記画素電極に対向配置するようにして、前記複数のバンクを前記スタンプ基板に密着させた状態で加熱を行い、前記凹部に充填された前記蛍光色素を前記画素電極に対応する前記電子輸送性発光層に拡散させて蛍光発光層を形成する工程と、前記蛍光発光層上に金属電極を形成する工程と、からなるので、隣接した画素電極に対応した電子輸送性発光層に拡散を生じないため、混色を生じることなく高精細化した有機エレクトロルミネッスンス素子が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法を示す断面図であり、（Ａ）は、（スタンプ基板の凹部への発光色素充填工程）を示し、（Ｂ）は、（透明基板準備工程）を示し、（Ｃ）は、（各色蛍光色素拡散工程）を示している。
【図２】一般的な有機ＥＬ素子を示す断面図である。
【図３】従来の有機ＥＬ素子の製造方法を示す断面図であり、（Ａ）は、（第１工程）を示し、（Ｂ）は、（第２工程）を示し、（Ｃ）は、（第３工程）を示し、（Ｄ）は、（第４工程）を示し、（Ｅ）は、（第５工程）を示し、（Ｆ）は、（第６工程）を示し、（Ｇ）は、（第７工程）を示している。
【図４】スタンプ基板と電子輸送性発光層との間の応力が加わる様子を説明するための断面図である。
【図５】画素電極間にバンクを形成した様子を示す断面図である。
【図６】凹部と画素電極との位置合わせずれを生じた際の様子を説明するための断面図である。
【符号の説明】
１…スタンプ基板、２…凹部、３…蛍光色素、４…透明基板、５…画素電極、６…バンク、７…ホール輸送層、８…電子輸送性発光層、９…蛍光発光層、１０…金属電極

Claims

スタンプ基板の凹部に蛍光色素を充填する工程と、
基板上に前記凹部よりも大きい形状で配列された複数の画素電極と前記複数の画素電極間にあって高さが前記画素電極よりも高い複数のバンクとを形成する工程と、
前記基板に形成された画素電極上にホール輸送層、電子輸送性発光層を順次形成する工程と、
前記凹部が前記画素電極に対向配置するようにして、前記複数のバンクを前記スタンプ基板に密着させた状態で加熱を行い、前記凹部に充填された前記蛍光色素を前記画素電極に対応する前記電子輸送性発光層に拡散させて蛍光発光層を形成する工程と、
前記蛍光発光層上に金属電極を形成する工程と、
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素子の製造方法。