JP2004186111A - 高分子有機el材料組成物 - Google Patents
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Abstract
【課題】有機EL素子の発光領域を凸版反転オフセット方式に基づく転写法で形成する場合において、転写特性に優れているうえ、優れた発光特性を発揮する高分子有機EL材料組成物を提供する。
【解決手段】本発明の高分子有機EL材料組成物は、1以上の置換基を有し、該置換基の炭素原子の総数が3または4であるベンゼン誘導体を50重量%以上含む溶媒と、高分子有機EL材料とを含有するものである。上記ベンゼン誘導体としてはテトラリン、メシチレンの少なくとも一方が好ましい。実施例の発光層形成工程では、ガラス基板のホール輸送層上に、MEH−PPV(高分子有機EL材料)、テトラリン、メシチレン、2,2,4−トリメチルペンタンおよびペンタデカンからなる高分子有機EL材料組成物を所定のパターンで塗布した。
【選択図】 図7
【解決手段】本発明の高分子有機EL材料組成物は、1以上の置換基を有し、該置換基の炭素原子の総数が3または4であるベンゼン誘導体を50重量%以上含む溶媒と、高分子有機EL材料とを含有するものである。上記ベンゼン誘導体としてはテトラリン、メシチレンの少なくとも一方が好ましい。実施例の発光層形成工程では、ガラス基板のホール輸送層上に、MEH−PPV(高分子有機EL材料)、テトラリン、メシチレン、2,2,4−トリメチルペンタンおよびペンタデカンからなる高分子有機EL材料組成物を所定のパターンで塗布した。
【選択図】 図7
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機EL素子を作製するための高分子有機EL材料組成物に関し、より詳しくは、第1の電極と第2の電極との間に形成された発光領域を有する層を、凸版オフセット法による転写によって形成するための高分子有機EL材料組成物に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
最近、軽量・薄型のフラットパネルディスプレイとして、エレクトロルミネセンスディスプレイ(ELD)が注目を集めている。このELDは、有機ELDと無機ELDとに分けられ、前者は発光材料として有機化合物を用いた有機電界発光素子からなり、応答速度が高く、視野角依存性がないフラットパネルディスプレイが実現できるものである。
【0003】
ところで、高分子有機EL材料を用いた有機ELディスプレイの製造方法として、インクジェット方式が一般的に知られている(例えば、下記特許文献1を参照)。この特許文献1に開示されたフルカラー有機EL発光表示素子の製造方法は、赤色と緑色それぞれの有機発光層の形成を、液体を任意位置に任意量吐出するインクジェット方式により行うものである。また、この製造方法では、赤色と緑色それぞれの有機発光層の形成を、有機発光材料としてのPPV、その誘導体、もしくはその共重合体、またはこれらの前駆体を適宜の液体に溶解させ、この溶解液をインクジェット方式により吐出した後、加熱により成膜、定着するようにしている。
【0004】
しかし、インクジェット方式による成膜方法は、基本的に微小な液滴、即ち点の集合体を薄膜とするものであり、均一な層厚を得ることは困難である。また、成膜後のレベリングを期待して揮発性の低い溶媒を採用した場合においても、レベリング材に対する高分子有機EL材料の溶解度が低いため、レベリング性には限界がある。
【0005】
上記スピン塗布方式の問題点を解決することができる塗布方式として、いわゆるビードコーティング方式のものが提案されている(特許文献2参照)。この塗布方式によるEL素子の製造方法は、基体と該基体上に形成された第1電極と、該第1電極上に形成されたEL層と、該EL層上に形成された第2電極とからなるEL素子の製造方法であって、前記第1電極、前記EL層および前記第2電極の少なくとも1層を塗布によって形成する方法であり、この塗布方法が、水平方向に延びる帯状のスリットから吐出される塗布液に、前記基体を搬送しながら接触させることにより、前記基体の移動に伴って前記基体に塗布液を層状に付着させるものであることを特徴としている。
【0006】
しかしながら、このビードコーティング方式のものでは、均一な層厚が期待できるものの、基体に塗布液を全面塗布する方式であり、パターニングを行うには後工程が必要になるため、フルカラー高分子有機EL素子(フルカラー有機電界発光素子)の製造方法としてこのまま使用することはできない。また、高分子有機EL材料のエッチング液に対する耐性を考慮すると、後工程におけるRGB3色のパターニングも容易ではない。
【0007】
さらに、液晶カラーフィルタの形成や、その他の機能性樹脂の印刷を行うに当たって、高精細な平坦性の高い画像を得るための画像形成方法として、シリコンブランケット上に機能性樹脂の塗布面(塗布膜)を形成し、凸版を前記塗布面に押圧するとともに、圧着された部分の樹脂をシリコンブランケット上から除去し、残った樹脂を被印刷体上に転写することを特徴とするものが提案されている(特許文献3参照)。
【0008】
しかし、この画像形成方法は、上記のように液晶ディスプレイ用カラーフィルタの製造を念頭に置いたものにすぎず、また、高分子有機EL材料を例えば有機溶媒に溶解させた塗布液の配合等については、何ら開示されていない。
【0009】
【特許文献1】
特開平10−153967号公報
【特許文献2】
特開2001−6875号公報
【特許文献3】
特開2000−289320号公報
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明者は、有機EL素子の発光領域を、上記凸版反転オフセット方式に基づく転写によって形成する技術について検討した。その結果、上記転写法によれば、均一な全面塗布とパターニングの両立が可能となるため、有機ELディスプレイの製造方法として優れているものの、この転写法は、パターニングを前提とする表面自由エネルギーの低いシリコンブランケット上に、高分子有機EL材料を含む塗布液を成膜するプロセスを採用するものであることから、従来のスピンコート法や、インクジェット方式と異なる配合(成分・組成等)の塗布液が必要であることを知見し、その最適組成物を見い出した。
【0011】
したがって本発明の目的は、有機EL素子の発光領域を凸版反転オフセット方式に基づく転写法で形成する場合において、シリコンブランケット上への塗布特性と、この塗布膜の凸版へのパターニング(転写)特性と、シリコンブランケット上に残った塗布膜の有機EL素子作製用基板へのオフセット特性(再転写特性)とに優れた高分子有機EL材料組成物を提供し、もって発光ムラがなく、しかも高い発光特性を有する、大型で高性能の有機ELディスプレイを大量生産できるようにすることにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、凸版反転オフセット方式において、高分子有機EL材料をシリコンブランケット表面に均一に塗布するための塗布液の配合について種々検討の結果、上記方式における後工程であるパターニングの成否が、この塗布液の表面張力や蒸発速度と共に、高分子有機EL材料の分子量に関係していることを見い出し、これに基づいて、発光特性と印刷適性を兼ね備えた塗布液配合に係る本発明に到ったものである。
【0013】
本発明は、第1の電極と第2の電極との間に形成された発光領域を有する層を、凸版オフセット法による転写によって形成するための高分子有機EL材料組成物であって、1以上の置換基を有し、該置換基の炭素原子の総数が3または4であるベンゼン誘導体を50重量%以上含む溶媒と、高分子有機EL材料とを含有することを特徴とする高分子有機EL材料組成物である。
【0014】
上記ベンゼン誘導体としては、テトラリンまたはメシチレンが特に好ましい。また、上記溶媒としては、表面張力が18〜25mN/mで、炭素原子の総数が7〜10の炭化水素を含むものが好ましい。さらに上記溶媒は、沸点が230〜300℃で、炭素原子の総数が13〜16の炭化水素を含むことが望ましい。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、まず本発明に係る高分子有機EL材料組成物(シリコンブランケット表面への塗布液)の成分・組成について説明し、ついでこの塗布液を用いる凸版オフセット法による転写装置および方法について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明では、上記高分子有機EL材料組成物を単に組成物と記載する場合がある。
【0016】
本発明の高分子有機EL材料組成物を構成する溶媒は、所定のベンゼン誘導体を50重量%以上含むが、その理由は、上記組成物すなわち発光領域を有する層を形成するための塗布液を、高分子有機EL材料の均一な溶解液として調製するためである。所定のベンゼン誘導体の含有量が50重量%未満では、高分子有機EL材料の溶解性が低下するため、均一な溶解液として調製するのが難しくなる。
【0017】
1以上の置換基を有し、該置換基の炭素原子の総数が3または4である上記ベンゼン誘導体のうち、特に好ましい具体例としては、構造式が下記[化1]で示されるテトラリン(1,2,3,4−テトラヒドロナフタレン)および、構造式が下記[化2]で示されるメシチレン(1,3,5−トリメチルベンゼン)が挙げられ、これらテトラリンとメシチレンとを併用することが更に好ましい。これらテトラリンおよびメシチレンは、高分子有機EL材料の溶解能に優れているうえ、上記組成物からなる塗布液をシリコンブランケット表面に塗布した場合、塗布膜からの揮散が抑えられる。
【0018】
【化1】
【0019】
【化2】
【0020】
その他のベンゼン誘導体としては、例えばメチル基、エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基、n−ブチル基、i−ブチル基、t−ブチル基等を置換基として有するベンゼン誘導体が挙げられる。また、その配合量は全溶媒中、50重量%以上、好ましくは70重量%以上である。
【0021】
また、上記溶媒中には非極性であるか、または極性が低く、表面張力が18〜25mN/mで炭素原子の総数が7〜10の脂肪族飽和炭化水素を含むことが好ましく、その配合量は全溶媒中、5〜20重量%が好ましい。その具体例としては2,2,4−トリメチルペンタンが挙げられる。本発明の高分子有機EL材料組成物を塗布液として、凸版オフセット法による転写操作を行う場合において、上記脂肪族飽和炭化水素の配合により上記組成物の表面張力を適宜値に調整することで、この組成物をシリコンブランケット表面に均一膜厚で塗布することができる。
【0022】
本発明に係る組成物の揮発を抑制するためには、上記溶媒は沸点が230〜300℃で炭素原子の総数が13〜16の脂肪族飽和炭化水素を含むことが好ましい。この脂肪族飽和炭化水素の配合量は全溶媒中、5〜20重量%が好ましい。また、この脂肪族飽和炭化水素の具体例としてはペンタデカンが挙げられる。
【0023】
一方、上記高分子有機EL材料のうち特に好ましいものとして、(1)ポリパラフェニレンビニレン系の高分子誘導体、(2)ポリフルオレン系の高分子誘導体、これらの共重合体および、これらの前駆体が挙げられる。
【0024】
上記(1)の具体例としては、構造式が下記[化3]で示されるオレンジ色発光用のMEH−PPV〔ポリ(2−メトキシ−5−(2’−エチルヘキシロキシ)−1,4−フェニレン−ビニレン)、構造式が下記[化4]で示されるグリーン色発光用のPPV(ポリパラフェニレンビニレン)および、構造式が下記[化5]で示されるブルー色発光用のCN−PPV(シアノポリパラフェニレンビニレン)が挙げられる。なお、上記高分子有機EL材料の蛍光波長は、MEH−PPVが500nm、PPVが525nm、CN−PPVが430nmである。
【0025】
また、上記(2)の具体例としては、下記のものが挙げられる。
・Red色(0.681,0.317)発光用(下記[化6])
:poly[{9,9−dihexyl−2,7−bis(1−cyanovinylene)fluorenylen}−alt−co−{2,5−bis(N,N ’−diphenylamino)−1,4−phenylene }]
・Green色(0.400,0.575)発光用(下記[化7])
:poly[{9,9−dioctylfluorenyl−2,7−diyl }−co−(1,4−diphenylene−vinylene−2−methoxy−5−{2−ethylhexyloxy}−benzene) ]
・Blue色(0.157,0.208)発光用(下記[化8])
:poly[{9,9−dioctylfluorenyl−2,7−dityl }−co−{1,4−(2,5−dimethoxy)benzene)}]
【0026】
【化3】
【0027】
【化4】
【0028】
【化5】
【0029】
【化6】
【0030】
【化7】
【0031】
【化8】
【0032】
上記EL材料の配合量は、高分子有機EL材料組成物全体の0.3〜3重量%、好ましくは0.5〜1.5重量%である。
【0033】
シリコンブランケット上の塗布液(高分子有機EL材料組成物)の塗布膜厚は通常2〜10μmとするが、そのためには、塗布液の粘度を3〜10cPsに設定することが好ましく、容易に上記膜厚範囲に制御することができる。
【0034】
凸版反転オフセット方式のパターニング工程においては、シリコンブランケット表面に塗布された塗布膜を有効画素部分と、不要部分とに剪断分割するための力が上記塗布膜に作用するため、塗布膜に含まれる高分子有機EL材料の分子間力を小さくすることが有効であり、発光特性を極端に低下させない範囲で、分子量の低い高分子有機EL材料を採用することが好ましい。例えば、上記MEH−PPVの場合には、発光特性を確保するために平均分子量を50万〜150万の範囲内とし、上記パターニングを的確に行うために、分子量を50万〜55万の範囲内に設定することが好ましい。
【0035】
なお、本発明の高分子有機EL材料組成物において、上記「発光領域を有する層」として、例えば以下のものが挙げられ、これらのうち少なくとも一層が上記方法で形成される。
(a)ホール輸送層および発光層(2層型有機電界発光素子)
(b)ホール輸送層、発光層および電子輸送層(3層型有機電界発光素子)
(b)ホール注入層、ホール輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層(5層型有機電界発光素子)
【0036】
つぎに、この塗布液を用いる凸版オフセット法による転写装置および方法について、図面を参照しながら説明する。
図1は、本発明の高分子有機EL材料を使用して製造される、下面発光型の有機電界発光素子の一例を示す概略断面図である。図2は、同じく本発明の高分子有機EL材料を使用して製造される、上面発光型の有機電界発光素子の一例を示す概略断面図である。
【0037】
図3は図1,2に示す有機電界発光素子の製造方法に使用する、グラビアロールを備えた湿式塗布装置の正面断面図である。図4(a)は図1の湿式塗布装置の要部構造を示す正面図、図4(b)はその右側面図である。図5は図1に示す有機電界発光素子の製造工程に係るもので、ガラス基板上に陽極と、その上にホール輸送層とを積層形成する工程を示す断面図である。図6は図1に示す有機電界発光素子の製造工程に係るもので、図5(c)のガラス基板のホール輸送層上に、発光層を所定のパターンで形成する工程(凸版反転オフセット印刷工程)を示す断面図である。
【0038】
図1に示す有機電界発光素子(2層型有機ELD)の構造について説明する。この有機電界発光素子70では、ITO透明画素電極(陽極)52を設けた透明ガラス基板51上にホール輸送層53を形成し、この上に、本発明に係る高分子有機EL材料組成物からなる発光層54を形成する。さらに、この発光層54上に、電子の注入性を高めるためのカルシウム(Ca)層とアルミニウム(Al)層とからなる陰極55を設ける。図3において符号56は直流電源である。上記ITO透明画素電極52は、画素部を構成する島状の独立したパターンに形成しても良いし、パターン間を絶縁物で絶縁分離しても良い。さらに、この画素電極をストライプ状に形成することもできる。
【0039】
図2に示す上面発光型の有機電界発光素子80は、基板81上に下層から第1電極82、有機層83および第2電極84の順に積層し、この第2電極84上に透明誘電体からなるパッシベーション膜(図略)を積層し、さらにこのパッシベーション膜をエポキシ樹脂とガラスにより封止する(図略)ことで、完全固体構造の有機電界発光素子となっている。基板81は例えば透明ガラス基板や半導体基板等で構成され、またフレキシブルなものであっても良い。第1電極82は反射層を兼ねた陰極として用いられるもので、例えばクロム(Cr)、銀(Ag)、銅(Cu)、金(Au)、白金(Pt)、タングステン(W)等の光反射材料で構成されている。また、この第1電極82は、膜厚が100nm〜300nmに設定されていることが望ましい。
【0040】
有機層83は、ホール輸送層(正孔輸送層)83aをスピンコートし、例えば120℃×1時間減圧乾燥した後に発光層83bを塗布・乾燥することで形成する。この発光層83bの形成では、図6に示す凸版反転オフセット法により、R,G,Bの順に印刷するが、それぞれの印刷工程後に、例えば120℃×1時間減圧乾燥する。ホール輸送層83aは、上記したPEDOTで構成される。また、上記発光層83b用の塗布液としては、本発明に係る高分子有機EL材料組成物が使用される。
【0041】
上記ホール輸送層83aおよび発光層83bは、層厚(膜厚)15nm〜100nmの範囲に設定することが望ましい。ただし、有機層83および、これを構成する各層の層厚は、その光学的層厚による。例えば、PEDOT20nmに対して、Red75nm、Green65nm、Blue45nmで構成される。
【0042】
また、上記有機電界発光素子80では、第2電極84は蒸着によるCa層84aと、共蒸着によるMg−Ag層84bと、ITO層84cとからなる。すなわちこの第2電極84は、Ca蒸着層/Mg−Ag共蒸着層/ITO層という層構成になっている。Ca層84aとMg−Ag層84bを合わせた層厚は5nm〜50nmの範囲内に設定され、Ca層84aは3〜30nmの層厚に設定される。また、ITO層84cの層厚は、30nm〜1000nmの範囲内に設定することが好ましい。なお、ITO層84cに替えて、インジウムと亜鉛酸化物との混合物など、一般的に透明電極として用いられている材料からなる層を形成することもできる。さらに第2電極84上には、透明誘電体からなるパッシベーション膜(図略)が積層されている。この透明誘電体としては第2電極84と同程度の屈折率を有するもの、例えば酸化シリコン(SiO2 )、窒化シリコン(SiN)等を用いることができ、層厚は例えば500nm〜1000nmの範囲内に設定される。
【0043】
上記凸版反転オフセット法において、所定の塗布液(高分子有機EL材料組成物)を、グラビアパターンの形成されたグラビアロール(塗布液汲み上げ部材)を介してシリコンブランケット表面に供給・塗布する装置・方法としては以下のもの、すなわち、両端部にテーパをつけたグラビアロールを、上記テーパ部分がシリコンブランケットの有効画素形成部分の両側にある画素形成不要部分に対応する位置に設け、塗布液を前記シリコンブランケット表面にその下方から供給・塗布するものが好ましい。この場合、グラビアロール2として、例えば図4に示すものを用いる。このグラビアロールは、表面に凹凸形状(メッシュつまりグラビアパターン)が形成されたもので、表面の凹凸形状が、いわゆるワイヤーバーのそれに比べて充分に緩やかであるため、このワイヤーバーを使用した場合と比較して、塗布膜の層厚均質性が向上する。
【0044】
ただし、ロール全体の直径が均等な円筒状のグラビアロールでは、該ロール表面とシリコンブランケット表面との間に保持される塗布液(接液部)に層厚、層幅等の時間的変動が発生する結果、シリコンブランケット上の塗布膜が縞模様となることがある。これに対し、図4(b)に示す、両端部にテーパをつけたグラビアロール2によれば、塗布膜の層厚均質性が顕著に向上するうえ、極薄の塗布膜であっても容易に均質層厚に形成することができることが、実験により確認された。以上のように、有機電界発光素子の製造用には、ワイヤーバーよりも円筒状のグラビアロールが好ましく、その中でも図4(b)に示すテーパつきグラビアロール2が特に好適である。
【0045】
このグラビアロール2では、両端部に長手方向外側に向かって縮径するテーパがつけられ、シリコンブランケット1の有効画素形成部分に対応する部分である円筒部2aには、表面に滑らか且つ緩やかなグラビアパターンが形成されている。図4(b)において、符号2bおよび2cはテーパ部であって、シリコンブランケット1の画素形成にとって不要な部分に対応している。また、ロール全長はシリコンブランケット1の全長と等しいか、またはこれより僅かに短く設定されている。
【0046】
ここで、図1に示す有機電界発光素子の製造方法について説明する。図5(c)に示す透明ガラス基板51において、ホール輸送層53上に発光層54を形成するに際し、図3および図4に示すようにシリコンブランケット1の表面に、所定の塗布液3からなる塗布膜を、グラビアロール2(例えば、ステンレス製)によって形成する。この場合、グラビアロールの下半部を塗布液3に浸漬し、シリコンブランケット1とグラビアロール2を、カウンタ方向に回転させる(リバースロール方式)ことにより上記塗布液3を、グラビアロール2を介してシリコンブランケット1の表面にその下方から供給・塗布する。
【0047】
ついで、シリコンブランケット1を回転させながら、上記塗布膜を所定のパターンを形成した凸版に押圧することで、この圧着部分の塗布膜をシリコンブランケットから上記凸版に転写除去する。ついで、このシリコンブランケット1を上記ホール輸送層53上で接触転動させることにより、シリコンブランケット表面に残った塗布膜からなるパターンを、ホール輸送層53上に転写する。
【0048】
上記シリコンブランケット1は、円筒体表面に塗布液剥離性に富むシリコーン樹脂膜1aを形成するとともに、この円筒体を水平回転軸を中心に回転自在に設けたものである。したがって、このシリコンブランケット1の表面はシリコーン樹脂で形成されている。また、この有機電界発光素子の製造方法では、グラビアロール2として図2(b)に示すような、両端部にテーパをつけたものを、このテーパ部がシリコンブランケットの有効画素形成部分(メッシュ部:グラビアパターン形成部)の両側にある画素形成不要部分の直下に位置するように設ける。こうすることで、上記有効画素形成部分とグラビアロール2表面との間に保持される塗布液(接液部)3aの層幅(図4(b)において上下方向の寸法)を、シリコンブランケットの回転軸方向に均一に維持しながら、シリコンブランケット表面にその下方から塗布液を供給・塗布する。その結果、接液部(3a)の層幅ムラが、画像形成が不必要な部分に対応する部分で吸収され、シリコンブランケット表面上の塗布膜では、有効画素部分の層厚が均一かつ極薄に形成される。
【0049】
つぎに、上記有機電界発光素子70の製造工程の一例について、図5および図6をもとに更に具体的に説明する。
(1)第1の工程
透明ガラス基板51上にITO透明画素電極52を、真空蒸着およびパターニングで形成する〔図5(a)〕。
(2)第2の工程
上記ITO電極52上に、ホール輸送層形成用材料を含む液(例えば、PEDOTの水溶液)をマイクロシリンジで滴下し〔図5(b)〕、透明ガラス基板51を高速回転させる(スピンコート)ことにより、ITO電極52をこの塗布液で被覆する。なお、PEDOTについては後記する。
(3)第3の工程
上記塗布液を焼成してホール輸送層53を形成する〔図5(c)〕。
【0050】
ついで、以下の第4の工程〜第6の工程(凸版反転オフセット印刷工程)により、上記ホール輸送層53上に発光層54を形成し、その後の第7の工程および第8の工程により、有機電界発光素子70を完成させる。
(4)第4の工程(コーティング)
図3、図4に示す湿式塗布装置を用いて、図6(a)に示すように、シリコンブランケット1表面に、上記所定の塗布液を所定層厚に塗布して塗布膜3bを形成する。
【0051】
(5)第5の工程(パターニング)
図6(b)に示すように、シリコンブランケット1をガラス凸版(ガラスマスク)31上で接触転動させることにより、その凸部先端に接する塗布膜3bをシリコンブランケット表面から転写除去する。これによりシリコンブランケット上に、所要の塗布膜パターン3d(有効画素部分)を残す。図6(b)において符号3cは不要な塗布液である。上記凸版31の凸部は、形成するべき発光層とは逆のパターンに予め加工されている。また、シリコンブランケット表面が液膜剥離性に富むシリコーン樹脂からなるため、上記転写除去工程は容易かつ高精度に行うことができる。
【0052】
(6)第6の工程(オフセット)
図6(c)に示すように、上記第5の工程後のシリコンブランケットを、上記ホール輸送層形成後のガラス基板上で接触転動させることにより、シリコンブランケット上に残った塗布膜パターン3dを、ホール輸送層53上に転写する。その後、この転写パターンを焼成・乾燥する。以上の工程により、発光層54が形成される。この発光層54は、単色パターンとしては勿論、上記凸版反転オフセット印刷法を順次行うことによって、フルカラー用のパターン(赤色用、緑色用または青色用)として形成することもできる。
【0053】
(7)第7の工程
真空蒸着およびパターニングにより、発光層54上にカルシウム層と、この上に主電極としてのアルミニウム層をそれぞれ所定層厚で形成し、このアルミニウム層上に保護およびボンディング性向上のためのAu−Ge層(いずれも図略)を所定層厚で形成し、陰極55とする。
【0054】
(8)第8の工程
上記Au−Ge層上に対向基板(図略)を被せ、さらに側部をエポキシ樹脂等によって封止することで、有機電界発光素子70が完成する。
【0055】
【実施例】
つぎに、本発明の実施例ついて説明する。
実施例1
<有機電界発光素子の作製>
本実施例では、積層構造が図1および図7に示される、下面発光型の高分子有機電界発光素子を作製した。なお、図7中、膜厚2μmのポリイミド膜は、絶縁膜である。
【0056】
まず、一辺の長さが30mmの正方形ガラス基板51上に第1の電極としてのITO透明画素電極52を膜厚250nmでパターン形成した。ついで、ガラス基板全面に、ホール輸送層形成用のPEDOTの水溶液を、スピンコートで層厚60nmに成膜して上記ITO電極を被覆した。この塗布膜を窒素ガス雰囲気下で120℃×1時間の条件で焼成してホール輸送層53を形成した(以上については、図5を参照)。上記PEDOT〔ポリ(3,4)−エチレンジオキシチオフェン〕は、構造式が下記[化9]で示されるホール輸送性の有機高分子化合物である。
【0057】
【化9】
【0058】
つぎに図3、図4に示す湿式塗布装置を使用し、図6に示す凸版反転オフセット印刷方法により発光層54を形成した。図4に示すグラビアロールはステンレス製で、両端部に長手方向外側に向かって縮径するテーパがつけられ、シリコンブランケットの有効画素形成部分に対応する部分(円筒部)には、表面に滑らか且つ緩やかなグラビアパターンが形成されている。このグラビアロールでは、図4(b)において全長(La+2Lb)を80.0mm、円筒部2aの長さLaを60.0mm、テーパ部2b,2cの長さLbを10.0mm、円筒部2aの直径Dを12.0mm、ロール端部の直径dを11.6mmとした。また、このグラビアロールでは、表面の谷の深さを10μm、谷のピッチを10μmとした。なお、ロール全長はシリコンブランケットの全長と等しくした。
【0059】
このようにして上記湿式塗布装置では、塗布膜の層厚ムラを抑えるために、接液部の長さがグラビアロールの全長を越えないように制御するとともに、シリコンブランケットの表面速度を3.0mm/sec、グラビアロールの表面速度を2.0mm/secに制御した。
【0060】
上記発光層54の形成工程では、大気下で下記処方の電子輸送性ポリマーの有機溶媒溶液(本発明の高分子有機EL材料組成物)を所定のパターンで塗布した後、この塗布膜を窒素雰囲気下で70℃×2時間の条件で焼成した。焼成後の層厚は80±3nmであった。
【0061】
<高分子有機EL材料組成物の処方>
・MEH−PPV(分子量50万) 1.5wt%
・メシチレン 18.5wt%
・テトラリン 60.0wt%
・2,2,4−トリメチルペンタン 10.0wt%
・ペンタデカン 10.0wt%
【0062】
つぎに、上記発光層上に、真空蒸着によりカルシウム層を30nm厚、アルミニウム層(主電極)を200nm厚に順次成膜した後、パターニングした。さらに、このアルミニウム層上に、保護およびボンディング性向上のためのAu−Ge層を形成して第2の電極(陰極)55とした。
【0063】
<高分子有機EL材料組成物の転写特性評価結果>
その結果、凸版反転オフセット印刷方法による発光層54の形成工程では、上記塗布液をシリコンブランケット表面に容易に均一に塗布することができ、シリコンブランケット上の塗布膜が揮発が抑えられ、凸版による塗布膜のパターニングおよび、このパターニングされた塗布膜の、有機電界発光素子作製用基板上へのオフセットを的確に行うことができた。
【0064】
<有機電界発光素子の発光特性評価結果>
このようにして作製された有機電界発光素子について、発光効率および発光強度を測定した。その結果、発光効率2.2cd/A、発光強度1200cd/m2 が得られた。このように、本発明に係る高分子有機EL材料組成物からなる塗布液を、凸版オフセット法(凸版反転オフセット印刷方法)においてシリコンブランケット表面に塗布することで、優れた発光特性を有する有機電界発光素子が得られることが確認された。
【0065】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、第1の電極と第2の電極との間に形成された発光領域を有する層を、凸版オフセット法による転写によって形成することにより、有機電界発光素子を製造する場合において、シリコンブランケット表面への塗布液として本発明の高分子有機EL材料組成物を用いることにより、この塗布液をシリコンブランケット表面に容易に均一に塗布することができ、シリコンブランケット上の塗布膜の揮発が抑えられ、凸版による塗布膜のパターニングおよび、このパターニングされた塗布膜の、有機電界発光素子作製用基板上へのオフセット(再転写)を的確に行うことができ、その結果、発光ムラがなく、しかも高い発光特性を有する、大型で高性能の有機ELディスプレイを大量生産することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の高分子有機EL材料組成物を用いて製造される有機電界発光素子の一例を示す概略断面図である。
【図2】本発明の高分子有機EL材料組成物を用いて製造される有機電界発光素子の別例を示す概略断面図である。
【図3】凸版オフセット法に使用する、グラビアロールを備えた湿式塗布装置の正面断面図である。
【図4】(a)は図3の湿式塗布装置の要部構造を示す正面図、(b)はその右側面図である。
【図5】図1に示す有機電界発光素子の製造工程に係るもので、ガラス基板上に陽極と、その上にホール輸送層とを積層形成する工程を示す断面図である。
【図6】図1に示す有機電界発光素子の製造工程に係るもので、図5の工程後のガラス基板のホール輸送層上に、発光層を所定のパターンで形成する工程(凸版反転オフセット印刷工程)を示す断面図である。
【図7】本発明の実施例で作製した有機電界発光素子の積層構造を示す模式的説明図である。
【符号の説明】
1…シリコンブランケット、1a…シリコーン樹脂被膜、2…グラビアロール、2a…円筒部(有効画素部分)、2b,2c…テーパ部(不要部分)、3…塗布液、3a…接液部、3b…塗布膜、3c…不要な塗布液、3d…必要塗布膜パターン(有効画素部分)、31…ガラス凸版、51…透明ガラス基板、52…ITO透明画素基板(陽極)、53…ホール輸送層、54…発光層、55…陰極、56…直流電源、70…有機電界発光素子(2層型有機EL素子)、80…有機電界発光素子(上面発光型有機EL素子)、81…基板、82…第1電極、83…有機層、83a…ホール輸送層(正孔輸送層)、83b…発光層、84…第2電極。
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機EL素子を作製するための高分子有機EL材料組成物に関し、より詳しくは、第1の電極と第2の電極との間に形成された発光領域を有する層を、凸版オフセット法による転写によって形成するための高分子有機EL材料組成物に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
最近、軽量・薄型のフラットパネルディスプレイとして、エレクトロルミネセンスディスプレイ(ELD)が注目を集めている。このELDは、有機ELDと無機ELDとに分けられ、前者は発光材料として有機化合物を用いた有機電界発光素子からなり、応答速度が高く、視野角依存性がないフラットパネルディスプレイが実現できるものである。
【0003】
ところで、高分子有機EL材料を用いた有機ELディスプレイの製造方法として、インクジェット方式が一般的に知られている(例えば、下記特許文献1を参照)。この特許文献1に開示されたフルカラー有機EL発光表示素子の製造方法は、赤色と緑色それぞれの有機発光層の形成を、液体を任意位置に任意量吐出するインクジェット方式により行うものである。また、この製造方法では、赤色と緑色それぞれの有機発光層の形成を、有機発光材料としてのPPV、その誘導体、もしくはその共重合体、またはこれらの前駆体を適宜の液体に溶解させ、この溶解液をインクジェット方式により吐出した後、加熱により成膜、定着するようにしている。
【0004】
しかし、インクジェット方式による成膜方法は、基本的に微小な液滴、即ち点の集合体を薄膜とするものであり、均一な層厚を得ることは困難である。また、成膜後のレベリングを期待して揮発性の低い溶媒を採用した場合においても、レベリング材に対する高分子有機EL材料の溶解度が低いため、レベリング性には限界がある。
【0005】
上記スピン塗布方式の問題点を解決することができる塗布方式として、いわゆるビードコーティング方式のものが提案されている(特許文献2参照)。この塗布方式によるEL素子の製造方法は、基体と該基体上に形成された第1電極と、該第1電極上に形成されたEL層と、該EL層上に形成された第2電極とからなるEL素子の製造方法であって、前記第1電極、前記EL層および前記第2電極の少なくとも1層を塗布によって形成する方法であり、この塗布方法が、水平方向に延びる帯状のスリットから吐出される塗布液に、前記基体を搬送しながら接触させることにより、前記基体の移動に伴って前記基体に塗布液を層状に付着させるものであることを特徴としている。
【0006】
しかしながら、このビードコーティング方式のものでは、均一な層厚が期待できるものの、基体に塗布液を全面塗布する方式であり、パターニングを行うには後工程が必要になるため、フルカラー高分子有機EL素子(フルカラー有機電界発光素子)の製造方法としてこのまま使用することはできない。また、高分子有機EL材料のエッチング液に対する耐性を考慮すると、後工程におけるRGB3色のパターニングも容易ではない。
【0007】
さらに、液晶カラーフィルタの形成や、その他の機能性樹脂の印刷を行うに当たって、高精細な平坦性の高い画像を得るための画像形成方法として、シリコンブランケット上に機能性樹脂の塗布面(塗布膜)を形成し、凸版を前記塗布面に押圧するとともに、圧着された部分の樹脂をシリコンブランケット上から除去し、残った樹脂を被印刷体上に転写することを特徴とするものが提案されている(特許文献3参照)。
【0008】
しかし、この画像形成方法は、上記のように液晶ディスプレイ用カラーフィルタの製造を念頭に置いたものにすぎず、また、高分子有機EL材料を例えば有機溶媒に溶解させた塗布液の配合等については、何ら開示されていない。
【0009】
【特許文献1】
特開平10−153967号公報
【特許文献2】
特開2001−6875号公報
【特許文献3】
特開2000−289320号公報
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明者は、有機EL素子の発光領域を、上記凸版反転オフセット方式に基づく転写によって形成する技術について検討した。その結果、上記転写法によれば、均一な全面塗布とパターニングの両立が可能となるため、有機ELディスプレイの製造方法として優れているものの、この転写法は、パターニングを前提とする表面自由エネルギーの低いシリコンブランケット上に、高分子有機EL材料を含む塗布液を成膜するプロセスを採用するものであることから、従来のスピンコート法や、インクジェット方式と異なる配合(成分・組成等)の塗布液が必要であることを知見し、その最適組成物を見い出した。
【0011】
したがって本発明の目的は、有機EL素子の発光領域を凸版反転オフセット方式に基づく転写法で形成する場合において、シリコンブランケット上への塗布特性と、この塗布膜の凸版へのパターニング(転写)特性と、シリコンブランケット上に残った塗布膜の有機EL素子作製用基板へのオフセット特性(再転写特性)とに優れた高分子有機EL材料組成物を提供し、もって発光ムラがなく、しかも高い発光特性を有する、大型で高性能の有機ELディスプレイを大量生産できるようにすることにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、凸版反転オフセット方式において、高分子有機EL材料をシリコンブランケット表面に均一に塗布するための塗布液の配合について種々検討の結果、上記方式における後工程であるパターニングの成否が、この塗布液の表面張力や蒸発速度と共に、高分子有機EL材料の分子量に関係していることを見い出し、これに基づいて、発光特性と印刷適性を兼ね備えた塗布液配合に係る本発明に到ったものである。
【0013】
本発明は、第1の電極と第2の電極との間に形成された発光領域を有する層を、凸版オフセット法による転写によって形成するための高分子有機EL材料組成物であって、1以上の置換基を有し、該置換基の炭素原子の総数が3または4であるベンゼン誘導体を50重量%以上含む溶媒と、高分子有機EL材料とを含有することを特徴とする高分子有機EL材料組成物である。
【0014】
上記ベンゼン誘導体としては、テトラリンまたはメシチレンが特に好ましい。また、上記溶媒としては、表面張力が18〜25mN/mで、炭素原子の総数が7〜10の炭化水素を含むものが好ましい。さらに上記溶媒は、沸点が230〜300℃で、炭素原子の総数が13〜16の炭化水素を含むことが望ましい。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、まず本発明に係る高分子有機EL材料組成物(シリコンブランケット表面への塗布液)の成分・組成について説明し、ついでこの塗布液を用いる凸版オフセット法による転写装置および方法について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明では、上記高分子有機EL材料組成物を単に組成物と記載する場合がある。
【0016】
本発明の高分子有機EL材料組成物を構成する溶媒は、所定のベンゼン誘導体を50重量%以上含むが、その理由は、上記組成物すなわち発光領域を有する層を形成するための塗布液を、高分子有機EL材料の均一な溶解液として調製するためである。所定のベンゼン誘導体の含有量が50重量%未満では、高分子有機EL材料の溶解性が低下するため、均一な溶解液として調製するのが難しくなる。
【0017】
1以上の置換基を有し、該置換基の炭素原子の総数が3または4である上記ベンゼン誘導体のうち、特に好ましい具体例としては、構造式が下記[化1]で示されるテトラリン(1,2,3,4−テトラヒドロナフタレン)および、構造式が下記[化2]で示されるメシチレン(1,3,5−トリメチルベンゼン)が挙げられ、これらテトラリンとメシチレンとを併用することが更に好ましい。これらテトラリンおよびメシチレンは、高分子有機EL材料の溶解能に優れているうえ、上記組成物からなる塗布液をシリコンブランケット表面に塗布した場合、塗布膜からの揮散が抑えられる。
【0018】
【化1】
【0019】
【化2】
【0020】
その他のベンゼン誘導体としては、例えばメチル基、エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基、n−ブチル基、i−ブチル基、t−ブチル基等を置換基として有するベンゼン誘導体が挙げられる。また、その配合量は全溶媒中、50重量%以上、好ましくは70重量%以上である。
【0021】
また、上記溶媒中には非極性であるか、または極性が低く、表面張力が18〜25mN/mで炭素原子の総数が7〜10の脂肪族飽和炭化水素を含むことが好ましく、その配合量は全溶媒中、5〜20重量%が好ましい。その具体例としては2,2,4−トリメチルペンタンが挙げられる。本発明の高分子有機EL材料組成物を塗布液として、凸版オフセット法による転写操作を行う場合において、上記脂肪族飽和炭化水素の配合により上記組成物の表面張力を適宜値に調整することで、この組成物をシリコンブランケット表面に均一膜厚で塗布することができる。
【0022】
本発明に係る組成物の揮発を抑制するためには、上記溶媒は沸点が230〜300℃で炭素原子の総数が13〜16の脂肪族飽和炭化水素を含むことが好ましい。この脂肪族飽和炭化水素の配合量は全溶媒中、5〜20重量%が好ましい。また、この脂肪族飽和炭化水素の具体例としてはペンタデカンが挙げられる。
【0023】
一方、上記高分子有機EL材料のうち特に好ましいものとして、(1)ポリパラフェニレンビニレン系の高分子誘導体、(2)ポリフルオレン系の高分子誘導体、これらの共重合体および、これらの前駆体が挙げられる。
【0024】
上記(1)の具体例としては、構造式が下記[化3]で示されるオレンジ色発光用のMEH−PPV〔ポリ(2−メトキシ−5−(2’−エチルヘキシロキシ)−1,4−フェニレン−ビニレン)、構造式が下記[化4]で示されるグリーン色発光用のPPV(ポリパラフェニレンビニレン)および、構造式が下記[化5]で示されるブルー色発光用のCN−PPV(シアノポリパラフェニレンビニレン)が挙げられる。なお、上記高分子有機EL材料の蛍光波長は、MEH−PPVが500nm、PPVが525nm、CN−PPVが430nmである。
【0025】
また、上記(2)の具体例としては、下記のものが挙げられる。
・Red色(0.681,0.317)発光用(下記[化6])
:poly[{9,9−dihexyl−2,7−bis(1−cyanovinylene)fluorenylen}−alt−co−{2,5−bis(N,N ’−diphenylamino)−1,4−phenylene }]
・Green色(0.400,0.575)発光用(下記[化7])
:poly[{9,9−dioctylfluorenyl−2,7−diyl }−co−(1,4−diphenylene−vinylene−2−methoxy−5−{2−ethylhexyloxy}−benzene) ]
・Blue色(0.157,0.208)発光用(下記[化8])
:poly[{9,9−dioctylfluorenyl−2,7−dityl }−co−{1,4−(2,5−dimethoxy)benzene)}]
【0026】
【化3】
【0027】
【化4】
【0028】
【化5】
【0029】
【化6】
【0030】
【化7】
【0031】
【化8】
【0032】
上記EL材料の配合量は、高分子有機EL材料組成物全体の0.3〜3重量%、好ましくは0.5〜1.5重量%である。
【0033】
シリコンブランケット上の塗布液(高分子有機EL材料組成物)の塗布膜厚は通常2〜10μmとするが、そのためには、塗布液の粘度を3〜10cPsに設定することが好ましく、容易に上記膜厚範囲に制御することができる。
【0034】
凸版反転オフセット方式のパターニング工程においては、シリコンブランケット表面に塗布された塗布膜を有効画素部分と、不要部分とに剪断分割するための力が上記塗布膜に作用するため、塗布膜に含まれる高分子有機EL材料の分子間力を小さくすることが有効であり、発光特性を極端に低下させない範囲で、分子量の低い高分子有機EL材料を採用することが好ましい。例えば、上記MEH−PPVの場合には、発光特性を確保するために平均分子量を50万〜150万の範囲内とし、上記パターニングを的確に行うために、分子量を50万〜55万の範囲内に設定することが好ましい。
【0035】
なお、本発明の高分子有機EL材料組成物において、上記「発光領域を有する層」として、例えば以下のものが挙げられ、これらのうち少なくとも一層が上記方法で形成される。
(a)ホール輸送層および発光層(2層型有機電界発光素子)
(b)ホール輸送層、発光層および電子輸送層(3層型有機電界発光素子)
(b)ホール注入層、ホール輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層(5層型有機電界発光素子)
【0036】
つぎに、この塗布液を用いる凸版オフセット法による転写装置および方法について、図面を参照しながら説明する。
図1は、本発明の高分子有機EL材料を使用して製造される、下面発光型の有機電界発光素子の一例を示す概略断面図である。図2は、同じく本発明の高分子有機EL材料を使用して製造される、上面発光型の有機電界発光素子の一例を示す概略断面図である。
【0037】
図3は図1,2に示す有機電界発光素子の製造方法に使用する、グラビアロールを備えた湿式塗布装置の正面断面図である。図4(a)は図1の湿式塗布装置の要部構造を示す正面図、図4(b)はその右側面図である。図5は図1に示す有機電界発光素子の製造工程に係るもので、ガラス基板上に陽極と、その上にホール輸送層とを積層形成する工程を示す断面図である。図6は図1に示す有機電界発光素子の製造工程に係るもので、図5(c)のガラス基板のホール輸送層上に、発光層を所定のパターンで形成する工程(凸版反転オフセット印刷工程)を示す断面図である。
【0038】
図1に示す有機電界発光素子(2層型有機ELD)の構造について説明する。この有機電界発光素子70では、ITO透明画素電極(陽極)52を設けた透明ガラス基板51上にホール輸送層53を形成し、この上に、本発明に係る高分子有機EL材料組成物からなる発光層54を形成する。さらに、この発光層54上に、電子の注入性を高めるためのカルシウム(Ca)層とアルミニウム(Al)層とからなる陰極55を設ける。図3において符号56は直流電源である。上記ITO透明画素電極52は、画素部を構成する島状の独立したパターンに形成しても良いし、パターン間を絶縁物で絶縁分離しても良い。さらに、この画素電極をストライプ状に形成することもできる。
【0039】
図2に示す上面発光型の有機電界発光素子80は、基板81上に下層から第1電極82、有機層83および第2電極84の順に積層し、この第2電極84上に透明誘電体からなるパッシベーション膜(図略)を積層し、さらにこのパッシベーション膜をエポキシ樹脂とガラスにより封止する(図略)ことで、完全固体構造の有機電界発光素子となっている。基板81は例えば透明ガラス基板や半導体基板等で構成され、またフレキシブルなものであっても良い。第1電極82は反射層を兼ねた陰極として用いられるもので、例えばクロム(Cr)、銀(Ag)、銅(Cu)、金(Au)、白金(Pt)、タングステン(W)等の光反射材料で構成されている。また、この第1電極82は、膜厚が100nm〜300nmに設定されていることが望ましい。
【0040】
有機層83は、ホール輸送層(正孔輸送層)83aをスピンコートし、例えば120℃×1時間減圧乾燥した後に発光層83bを塗布・乾燥することで形成する。この発光層83bの形成では、図6に示す凸版反転オフセット法により、R,G,Bの順に印刷するが、それぞれの印刷工程後に、例えば120℃×1時間減圧乾燥する。ホール輸送層83aは、上記したPEDOTで構成される。また、上記発光層83b用の塗布液としては、本発明に係る高分子有機EL材料組成物が使用される。
【0041】
上記ホール輸送層83aおよび発光層83bは、層厚(膜厚)15nm〜100nmの範囲に設定することが望ましい。ただし、有機層83および、これを構成する各層の層厚は、その光学的層厚による。例えば、PEDOT20nmに対して、Red75nm、Green65nm、Blue45nmで構成される。
【0042】
また、上記有機電界発光素子80では、第2電極84は蒸着によるCa層84aと、共蒸着によるMg−Ag層84bと、ITO層84cとからなる。すなわちこの第2電極84は、Ca蒸着層/Mg−Ag共蒸着層/ITO層という層構成になっている。Ca層84aとMg−Ag層84bを合わせた層厚は5nm〜50nmの範囲内に設定され、Ca層84aは3〜30nmの層厚に設定される。また、ITO層84cの層厚は、30nm〜1000nmの範囲内に設定することが好ましい。なお、ITO層84cに替えて、インジウムと亜鉛酸化物との混合物など、一般的に透明電極として用いられている材料からなる層を形成することもできる。さらに第2電極84上には、透明誘電体からなるパッシベーション膜(図略)が積層されている。この透明誘電体としては第2電極84と同程度の屈折率を有するもの、例えば酸化シリコン(SiO2 )、窒化シリコン(SiN)等を用いることができ、層厚は例えば500nm〜1000nmの範囲内に設定される。
【0043】
上記凸版反転オフセット法において、所定の塗布液(高分子有機EL材料組成物)を、グラビアパターンの形成されたグラビアロール(塗布液汲み上げ部材)を介してシリコンブランケット表面に供給・塗布する装置・方法としては以下のもの、すなわち、両端部にテーパをつけたグラビアロールを、上記テーパ部分がシリコンブランケットの有効画素形成部分の両側にある画素形成不要部分に対応する位置に設け、塗布液を前記シリコンブランケット表面にその下方から供給・塗布するものが好ましい。この場合、グラビアロール2として、例えば図4に示すものを用いる。このグラビアロールは、表面に凹凸形状(メッシュつまりグラビアパターン)が形成されたもので、表面の凹凸形状が、いわゆるワイヤーバーのそれに比べて充分に緩やかであるため、このワイヤーバーを使用した場合と比較して、塗布膜の層厚均質性が向上する。
【0044】
ただし、ロール全体の直径が均等な円筒状のグラビアロールでは、該ロール表面とシリコンブランケット表面との間に保持される塗布液(接液部)に層厚、層幅等の時間的変動が発生する結果、シリコンブランケット上の塗布膜が縞模様となることがある。これに対し、図4(b)に示す、両端部にテーパをつけたグラビアロール2によれば、塗布膜の層厚均質性が顕著に向上するうえ、極薄の塗布膜であっても容易に均質層厚に形成することができることが、実験により確認された。以上のように、有機電界発光素子の製造用には、ワイヤーバーよりも円筒状のグラビアロールが好ましく、その中でも図4(b)に示すテーパつきグラビアロール2が特に好適である。
【0045】
このグラビアロール2では、両端部に長手方向外側に向かって縮径するテーパがつけられ、シリコンブランケット1の有効画素形成部分に対応する部分である円筒部2aには、表面に滑らか且つ緩やかなグラビアパターンが形成されている。図4(b)において、符号2bおよび2cはテーパ部であって、シリコンブランケット1の画素形成にとって不要な部分に対応している。また、ロール全長はシリコンブランケット1の全長と等しいか、またはこれより僅かに短く設定されている。
【0046】
ここで、図1に示す有機電界発光素子の製造方法について説明する。図5(c)に示す透明ガラス基板51において、ホール輸送層53上に発光層54を形成するに際し、図3および図4に示すようにシリコンブランケット1の表面に、所定の塗布液3からなる塗布膜を、グラビアロール2(例えば、ステンレス製)によって形成する。この場合、グラビアロールの下半部を塗布液3に浸漬し、シリコンブランケット1とグラビアロール2を、カウンタ方向に回転させる(リバースロール方式)ことにより上記塗布液3を、グラビアロール2を介してシリコンブランケット1の表面にその下方から供給・塗布する。
【0047】
ついで、シリコンブランケット1を回転させながら、上記塗布膜を所定のパターンを形成した凸版に押圧することで、この圧着部分の塗布膜をシリコンブランケットから上記凸版に転写除去する。ついで、このシリコンブランケット1を上記ホール輸送層53上で接触転動させることにより、シリコンブランケット表面に残った塗布膜からなるパターンを、ホール輸送層53上に転写する。
【0048】
上記シリコンブランケット1は、円筒体表面に塗布液剥離性に富むシリコーン樹脂膜1aを形成するとともに、この円筒体を水平回転軸を中心に回転自在に設けたものである。したがって、このシリコンブランケット1の表面はシリコーン樹脂で形成されている。また、この有機電界発光素子の製造方法では、グラビアロール2として図2(b)に示すような、両端部にテーパをつけたものを、このテーパ部がシリコンブランケットの有効画素形成部分(メッシュ部:グラビアパターン形成部)の両側にある画素形成不要部分の直下に位置するように設ける。こうすることで、上記有効画素形成部分とグラビアロール2表面との間に保持される塗布液(接液部)3aの層幅(図4(b)において上下方向の寸法)を、シリコンブランケットの回転軸方向に均一に維持しながら、シリコンブランケット表面にその下方から塗布液を供給・塗布する。その結果、接液部(3a)の層幅ムラが、画像形成が不必要な部分に対応する部分で吸収され、シリコンブランケット表面上の塗布膜では、有効画素部分の層厚が均一かつ極薄に形成される。
【0049】
つぎに、上記有機電界発光素子70の製造工程の一例について、図5および図6をもとに更に具体的に説明する。
(1)第1の工程
透明ガラス基板51上にITO透明画素電極52を、真空蒸着およびパターニングで形成する〔図5(a)〕。
(2)第2の工程
上記ITO電極52上に、ホール輸送層形成用材料を含む液(例えば、PEDOTの水溶液)をマイクロシリンジで滴下し〔図5(b)〕、透明ガラス基板51を高速回転させる(スピンコート)ことにより、ITO電極52をこの塗布液で被覆する。なお、PEDOTについては後記する。
(3)第3の工程
上記塗布液を焼成してホール輸送層53を形成する〔図5(c)〕。
【0050】
ついで、以下の第4の工程〜第6の工程(凸版反転オフセット印刷工程)により、上記ホール輸送層53上に発光層54を形成し、その後の第7の工程および第8の工程により、有機電界発光素子70を完成させる。
(4)第4の工程(コーティング)
図3、図4に示す湿式塗布装置を用いて、図6(a)に示すように、シリコンブランケット1表面に、上記所定の塗布液を所定層厚に塗布して塗布膜3bを形成する。
【0051】
(5)第5の工程(パターニング)
図6(b)に示すように、シリコンブランケット1をガラス凸版(ガラスマスク)31上で接触転動させることにより、その凸部先端に接する塗布膜3bをシリコンブランケット表面から転写除去する。これによりシリコンブランケット上に、所要の塗布膜パターン3d(有効画素部分)を残す。図6(b)において符号3cは不要な塗布液である。上記凸版31の凸部は、形成するべき発光層とは逆のパターンに予め加工されている。また、シリコンブランケット表面が液膜剥離性に富むシリコーン樹脂からなるため、上記転写除去工程は容易かつ高精度に行うことができる。
【0052】
(6)第6の工程(オフセット)
図6(c)に示すように、上記第5の工程後のシリコンブランケットを、上記ホール輸送層形成後のガラス基板上で接触転動させることにより、シリコンブランケット上に残った塗布膜パターン3dを、ホール輸送層53上に転写する。その後、この転写パターンを焼成・乾燥する。以上の工程により、発光層54が形成される。この発光層54は、単色パターンとしては勿論、上記凸版反転オフセット印刷法を順次行うことによって、フルカラー用のパターン(赤色用、緑色用または青色用)として形成することもできる。
【0053】
(7)第7の工程
真空蒸着およびパターニングにより、発光層54上にカルシウム層と、この上に主電極としてのアルミニウム層をそれぞれ所定層厚で形成し、このアルミニウム層上に保護およびボンディング性向上のためのAu−Ge層(いずれも図略)を所定層厚で形成し、陰極55とする。
【0054】
(8)第8の工程
上記Au−Ge層上に対向基板(図略)を被せ、さらに側部をエポキシ樹脂等によって封止することで、有機電界発光素子70が完成する。
【0055】
【実施例】
つぎに、本発明の実施例ついて説明する。
実施例1
<有機電界発光素子の作製>
本実施例では、積層構造が図1および図7に示される、下面発光型の高分子有機電界発光素子を作製した。なお、図7中、膜厚2μmのポリイミド膜は、絶縁膜である。
【0056】
まず、一辺の長さが30mmの正方形ガラス基板51上に第1の電極としてのITO透明画素電極52を膜厚250nmでパターン形成した。ついで、ガラス基板全面に、ホール輸送層形成用のPEDOTの水溶液を、スピンコートで層厚60nmに成膜して上記ITO電極を被覆した。この塗布膜を窒素ガス雰囲気下で120℃×1時間の条件で焼成してホール輸送層53を形成した(以上については、図5を参照)。上記PEDOT〔ポリ(3,4)−エチレンジオキシチオフェン〕は、構造式が下記[化9]で示されるホール輸送性の有機高分子化合物である。
【0057】
【化9】
【0058】
つぎに図3、図4に示す湿式塗布装置を使用し、図6に示す凸版反転オフセット印刷方法により発光層54を形成した。図4に示すグラビアロールはステンレス製で、両端部に長手方向外側に向かって縮径するテーパがつけられ、シリコンブランケットの有効画素形成部分に対応する部分(円筒部)には、表面に滑らか且つ緩やかなグラビアパターンが形成されている。このグラビアロールでは、図4(b)において全長(La+2Lb)を80.0mm、円筒部2aの長さLaを60.0mm、テーパ部2b,2cの長さLbを10.0mm、円筒部2aの直径Dを12.0mm、ロール端部の直径dを11.6mmとした。また、このグラビアロールでは、表面の谷の深さを10μm、谷のピッチを10μmとした。なお、ロール全長はシリコンブランケットの全長と等しくした。
【0059】
このようにして上記湿式塗布装置では、塗布膜の層厚ムラを抑えるために、接液部の長さがグラビアロールの全長を越えないように制御するとともに、シリコンブランケットの表面速度を3.0mm/sec、グラビアロールの表面速度を2.0mm/secに制御した。
【0060】
上記発光層54の形成工程では、大気下で下記処方の電子輸送性ポリマーの有機溶媒溶液(本発明の高分子有機EL材料組成物)を所定のパターンで塗布した後、この塗布膜を窒素雰囲気下で70℃×2時間の条件で焼成した。焼成後の層厚は80±3nmであった。
【0061】
<高分子有機EL材料組成物の処方>
・MEH−PPV(分子量50万) 1.5wt%
・メシチレン 18.5wt%
・テトラリン 60.0wt%
・2,2,4−トリメチルペンタン 10.0wt%
・ペンタデカン 10.0wt%
【0062】
つぎに、上記発光層上に、真空蒸着によりカルシウム層を30nm厚、アルミニウム層(主電極)を200nm厚に順次成膜した後、パターニングした。さらに、このアルミニウム層上に、保護およびボンディング性向上のためのAu−Ge層を形成して第2の電極(陰極)55とした。
【0063】
<高分子有機EL材料組成物の転写特性評価結果>
その結果、凸版反転オフセット印刷方法による発光層54の形成工程では、上記塗布液をシリコンブランケット表面に容易に均一に塗布することができ、シリコンブランケット上の塗布膜が揮発が抑えられ、凸版による塗布膜のパターニングおよび、このパターニングされた塗布膜の、有機電界発光素子作製用基板上へのオフセットを的確に行うことができた。
【0064】
<有機電界発光素子の発光特性評価結果>
このようにして作製された有機電界発光素子について、発光効率および発光強度を測定した。その結果、発光効率2.2cd/A、発光強度1200cd/m2 が得られた。このように、本発明に係る高分子有機EL材料組成物からなる塗布液を、凸版オフセット法(凸版反転オフセット印刷方法)においてシリコンブランケット表面に塗布することで、優れた発光特性を有する有機電界発光素子が得られることが確認された。
【0065】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、第1の電極と第2の電極との間に形成された発光領域を有する層を、凸版オフセット法による転写によって形成することにより、有機電界発光素子を製造する場合において、シリコンブランケット表面への塗布液として本発明の高分子有機EL材料組成物を用いることにより、この塗布液をシリコンブランケット表面に容易に均一に塗布することができ、シリコンブランケット上の塗布膜の揮発が抑えられ、凸版による塗布膜のパターニングおよび、このパターニングされた塗布膜の、有機電界発光素子作製用基板上へのオフセット(再転写)を的確に行うことができ、その結果、発光ムラがなく、しかも高い発光特性を有する、大型で高性能の有機ELディスプレイを大量生産することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の高分子有機EL材料組成物を用いて製造される有機電界発光素子の一例を示す概略断面図である。
【図2】本発明の高分子有機EL材料組成物を用いて製造される有機電界発光素子の別例を示す概略断面図である。
【図3】凸版オフセット法に使用する、グラビアロールを備えた湿式塗布装置の正面断面図である。
【図4】(a)は図3の湿式塗布装置の要部構造を示す正面図、(b)はその右側面図である。
【図5】図1に示す有機電界発光素子の製造工程に係るもので、ガラス基板上に陽極と、その上にホール輸送層とを積層形成する工程を示す断面図である。
【図6】図1に示す有機電界発光素子の製造工程に係るもので、図5の工程後のガラス基板のホール輸送層上に、発光層を所定のパターンで形成する工程(凸版反転オフセット印刷工程)を示す断面図である。
【図7】本発明の実施例で作製した有機電界発光素子の積層構造を示す模式的説明図である。
【符号の説明】
1…シリコンブランケット、1a…シリコーン樹脂被膜、2…グラビアロール、2a…円筒部(有効画素部分)、2b,2c…テーパ部(不要部分)、3…塗布液、3a…接液部、3b…塗布膜、3c…不要な塗布液、3d…必要塗布膜パターン(有効画素部分)、31…ガラス凸版、51…透明ガラス基板、52…ITO透明画素基板(陽極)、53…ホール輸送層、54…発光層、55…陰極、56…直流電源、70…有機電界発光素子(2層型有機EL素子)、80…有機電界発光素子(上面発光型有機EL素子)、81…基板、82…第1電極、83…有機層、83a…ホール輸送層(正孔輸送層)、83b…発光層、84…第2電極。
Claims (4)
- 第1の電極と第2の電極との間に形成された発光領域を有する層を、凸版オフセット法による転写によって形成するための高分子有機EL材料組成物であって、
1以上の置換基を有し、該置換基の炭素原子の総数が3または4であるベンゼン誘導体を50重量%以上含む溶媒と、高分子有機EL材料とを含有することを特徴とする高分子有機EL材料組成物。 - 前記ベンゼン誘導体が、テトラリンまたはメシチレンであることを特徴とする請求項1に記載の高分子有機EL材料組成物。
- 前記溶媒が、表面張力が18〜25mN/mで炭素原子の総数が7〜10の炭化水素を含むことを特徴とする請求項1に記載の高分子有機EL材料組成物。
- 前記溶媒が、沸点が230〜300℃で炭素原子の総数が13〜16の炭化水素を含むことを特徴とする請求項1に記載の高分子有機EL材料組成物。
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