JP2004235128A

JP2004235128A - 有機ｅｌ素子およびその製造方法

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Publication number: JP2004235128A
Application number: JP2003040848A
Authority: JP
Inventors: Tamotsu Sato; 保佐藤
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 2002-12-04
Filing date: 2003-02-19
Publication date: 2004-08-19

Abstract

【課題】有機蛍光体層の積層を、形成すべき位置に精度よく形成され、十分に高い隔壁層により囲まれた、濡れ性のよい領域に、厚みのバラツキを少なくして行なうことが可能な有機ＥＬ素子の製造方法を提供することを課題とする。
【解決手段】有機ＥＬ素子１１は、基板１、第１電極層２、全面に設けられた正孔注入層３、隔壁層４、有機蛍光体層５、第２電極層６の各層から構成され、好ましくは、正孔注入層３を露光により濡れ性が変化する素材で構成し、隔壁層４をフォトリソ法で形成し、有機蛍光体層５をインクジェット法で形成することにより課題を解決することができた。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機ＥＬ素子の発光層形成用領域を、厚膜の隔壁と濡れ性の向上した基板表面との組合せにより構成し、インクジェット法により発光層を形成する際の厚みのバラツキをごく少なくした有機ＥＬ素子およびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
有機ＥＬ素子は、１０Ｖ程度の比較的低電圧で駆動でき、自己発光型で輝度が高く、色彩が優れ、かつ応答の速いことから、画像の視認性に優れている上に、動画の表示に適しており、据え置き型のディスプレイとしてのみならず、携帯用等の可搬のディスプレイとしても、液晶ディスプレイに代る次世代のディスプレイとして注目されている。
【０００３】
有機ＥＬ素子は、原理的には、透明電極を形成したガラス基板上に、正孔注入層、有機蛍光体層、および電子注入層等からなる発光層が対向する電極間に積層されたものである。両電極間に電圧を印可することにより、正孔注入層から有機蛍光体層にホール（正孔）が、また、電子注入層から有機蛍光体層に電子がそれぞれ注入され、ホールと電子が再結合することにより、有機蛍光体が励起し、基底状態に戻る際のエネルギーを蛍光もしくは燐光として利用するものであり、有機蛍光体層を構成する有機蛍光体を選択し、パターン化することにより、輝度の向上やカラー表示の実現が可能である。
【０００４】
カラー表示の実現の方式には、幾つかの方式がある。例えば、（１）パターン電極上に青色発光の有機蛍光体層を形成し、色変換基板を用いて、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、および青色（Ｂ）の三原色を発色させてカラー画面を得るＣＣＭ方式、（２）白色発光の有機蛍光体層を形成した上に、三原色のカラーフィルターを配置してカラー画面を得る方式、および（３）Ｒ、Ｇ、およびＢの各色に発光する各々の有機蛍光体層を並べて形成する方式、等である。
【０００５】
上記のうち、（１）および（２）の方式においては、発光する基板に加え、ＣＣＭ基板もしくはカラーフィルター基板が必要となる。（３）の方式は、（１）および（２）の方式におけるような別の基板を要しないものの、各色の有機蛍光体層を規則的かつ密に配列する上での問題点が多い。有機蛍光体が有機溶媒等に溶解する場合には、効率的なインクジェット方式を利用できるが、液滴の付着する位置を厳密に制御する必要があり、パターン精度を向上させることが難しく、得られる有機蛍光体層の厚みのバラツキも十分解消していない。また、低分子の有機蛍光体の場合は、マスク蒸着を利用できるが、得られるパターンの位置精度の問題に加え、有機蛍光体がマスクに付着するため、有機蛍光体の利用効率がよくない。
【０００６】
従来、インクジェット方式により、定められた領域に有機蛍光体層を形成するために、パターン電極が形成された基板上に一面にパターニング層（濡れ性変化成分層）を積層し、パターン電極間上を露光して表面濡れ性を向上させた箇所にインクジェット法で発光層を形成するか、あるいは、先にインクジェット法で障壁層を形成し、再度、障壁層上から露光して、パターン電極上の表面濡れ性を向上させた箇所にインクジェット法で発光層を形成している。（例えば、特許文献１。）
また、従来、基板上にバンクを形成し、バンクの表面に液体材料に対する非親和性の程度が高くなるよう表面処理を施し、バンクで仕切られた被塗布領域にインクジェット法により液体材料を塗布し薄膜を形成している。（例えば、特許文献２。）。
【０００７】
【特許文献１】
特開２０００−２２３２７０号公報（第９頁、図５）
【特許文献２】
再公表特許ＷＯ９９／４８３３９号（第２５〜２８頁、図２３）
【０００８】
特許文献１に記載の方法によると、パターニング層の表面濡れ性の差違を利用するので、障壁層形成しない場合には、発光層を厚くしようとすると、濡れ性を向上させた部分以外にインクが溢れることがあるし、障壁層を形成する場合には、障壁層がパターニング層の表面濡れ性を向上させた以外の場所にはみ出して形成されることがあり、はみ出して形成された部分の障壁層が発光層への電流の流れを妨げる。
【０００９】
また、特許文献２に記載の方法によると、バンクの表面の液体材料に対する非親和性の程度を高くした後に、インクジェット法により液体材料を塗布し薄膜を形成するため、充填された液体材料のメニスカスに基づいて、薄膜の厚みが、中央部と周囲付近とでは異なるものとなる。薄膜の形成を、正孔注入層と有機蛍光体層の二層の順次積層により行なう場合、正孔注入層の厚みのバラツキが生じた上に有機蛍光体層を形成するので、有機蛍光体層の厚みのバラツキが、一層大きいものとなり、厚みの厚い部分で、発光が生じない欠点が生じやすい。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、形成される有機蛍光体層の厚みにかかわらず、所定の区域からはみ出した部分が無く、しかも有機蛍光体層内の厚みのバラツキを解消した有機ＥＬ素子を提供することを課題とするものである。また、本発明は、発光層の積層、特に有機蛍光体層の積層を、形成すべき位置に精度よく形成された十分に高い隔壁層により囲まれ、しかも濡れ性のよい領域に、厚みのバラツキを少なくして行なうことが可能な有機ＥＬ素子の製造方法を提供することも課題とする。
【００１１】
【課題を解決する手段】
本発明においては、各画素に共通な正孔注入層を、隔壁の形成に先駆けて、しかも、スピンコーティング法等により、できるだけ平坦に一面に形成した後に、各画素間に、感光性樹脂を用いる等により、高さの高い隔壁を形成し、隔壁で囲まれた領域にインクジェット法で有機蛍光体層、および必要に応じて電子注入層等の発光層を形成することにより、発光層全体の厚み、特に、有機蛍光体層の厚みのバラツキをごく少なくできることが判明した。また、正孔注入層形成の際に、素材として二酸化チタンやアルキルシラン等を用い、露光等により表面濡れ性を向上させると、正孔注入層上に形成された発光層、特に有機蛍光体層の厚みの均一性が格段に向上し、有機ＥＬ素子の発光効率の向上が見られることが判明した。本発明はこれらの事実に基づくものである。
【００１２】
第１の発明は、基板上に、少なくともパターン状の第１電極層、正孔注入層、有機蛍光体層、およびパターン状の第２電極層の各層が順に積層されており、前記正孔注入層は、前記第１電極層上に一面に積層されており、前記有機蛍光体層は前記第１電極層および前記第２電極層のパターンに対応した画素部に積層されており、前記各画素部を囲む非画素部に隔壁層が積層されていることを特徴とする有機ＥＬ素子に関するものである。
【００１３】
第２の発明は、第１の発明において、前記正孔注入層は、濡れ性変化性素材、または濡れ性変化性素材および光触媒を含んでいることを特徴とする有機ＥＬ素子に関するものである。
【００１４】
第３の発明は、第２の発明において、前記正孔注入層の有機蛍光体層側の面は、液体に対する親和性を有することを特徴とする有機ＥＬ素子に関するものである。
【００１５】
第４の発明は、第１〜第３いずれかの発明において、前記隔壁層が、フォトリソグラフィー法により形成されたものであることを特徴とする有機ＥＬ素子に関するものである。
【００１６】
第５の発明は、第４の発明において、前記隔壁層が、前記液体に対する非親和性を付与されたものであることを特徴とする有機ＥＬ素子に関するものである。
【００１７】
第６の発明は、第４または第５の発明において、前記隔壁層の高さが前記有機蛍光体層の１０倍〜２００倍であることを特徴とする有機ＥＬ素子に関するものである。
【００１８】
第７の発明は、基板上にパターン状の第１電極層を積層する工程、前記第１電極層が形成された前記基板上に正孔注入層を一面に積層する工程、隔壁層を積層する工程、有機蛍光体層を積層する工程、およびパターン状の第２電極層を積層する工程から少なくともなる各工程を記載順に行なうものであって、前記第１電極層および前記第２電極層のパターンに対応した画素部を囲む非画素部に前記隔壁層をフォトリソグラフィー法により積層すること、および前記隔壁層で囲まれた前記画素部に有機蛍光体層をインクジェット法により積層することを特徴とする有機ＥＬ素子の製造方法に関するものである。
【００１９】
第８の発明は、第７の発明において、前記正孔注入層を一面に積層する工程をスピンコーティング法によって行なうことを特徴とする有機ＥＬ素子の製造方法に関するものである。
【００２０】
第９の発明は、第８の発明において、前記正孔注入層を、濡れ性変化性素材を用いて、または濡れ性変化性素材および光触媒を用いて形成することを特徴とする有機ＥＬ素子の製造方法に関するものである。
【００２１】
第１０の発明は、第７〜第９いずれかの発明において、前記正孔注入層として、有機蛍光体層を形成する際に用いるインクに対する接触角が１０°以下であるものを用いることを特徴とする有機ＥＬ素子の製造方法に関するものである。
【００２２】
【発明の実施の形態】
図１（ａ）〜（ｇ）は、本発明の有機ＥＬ素子の製造方法の各段階を例示する断面図であり、図１（ｇ）は、本発明の有機ＥＬ素子の積層構造の例を示す断面図である。
【００２３】
図１（ｇ）に例示するように、本発明の有機ＥＬ素子１１は、基板１上に、パターン状の第１電極層２および正孔注入層３が順に積層されており、この正孔注入層３は、少なくとも有機ＥＬ素子の表示用の画素を設けるべき領域に、一面に、即ち、均一一様に積層されたものである。正孔注入層３上には、隔壁層４が非画素部に積層されており、隔壁層４で囲まれた画素部には少なくとも有機蛍光体層５が積層されており、これら隔壁層４および有機蛍光体層５上にパターン状の第２電極層６が積層されたものであって、図示の例では、さらに最上層として封止基板７が積層されたものである。
【００２４】
正孔注入層３は、有機蛍光体層５と共に、有機ＥＬ素子の発光に関与するものであるが、有機ＥＬ素子を構成する有機蛍光体層５が画素毎に形成されなければならないのに対し、正孔注入層３は、各画素毎の有機蛍光体層と同様に画素毎に形成せず、表示用の画素を有する領域の一面に一つの層として積層しても差し支え無い。本発明におけるように一続きの連続的な正孔注入層３を有する構造とすると、予め隔壁層を設けてから各画素毎に正孔注入層を設けるときのように、隔壁層の影響によりインクのメニスカスに基づく正孔注入層の厚みムラが生じることが無く、正孔注入層の厚みムラが生じなければ、その上に有機蛍光体層を設けるときにも、下地の厚みムラに基づいて有機蛍光体層の厚みムラが大きくなることも解消する等の利点が、構造上生じる。
【００２５】
このような本発明の有機ＥＬ素子１１は、次に述べるような素材により構成され、また製造方法により形成される。
【００２６】
本発明の有機ＥＬ素子１１を製造するには、図１（ａ）に示すように、まず、基板１を準備する。
【００２７】
基板１は、板状、もしくはフィルム状の素材で構成され、具体的な素材としては、ガラス（シート状の薄膜ガラスを含む。）、もしくは石英等の無機材料、または、樹脂板、もしくは樹脂フィルム等を挙げることができる。なお、「基板」の用語は、フィルム状の物も含む意味で使うので、基材と言い換えてもよい。基板が樹脂フィルムであれば、丸めたり曲げたりすることが可能な、フレキシブルな有機ＥＬ素子を得ることもできる。
【００２８】
基板１を構成し得る樹脂板もしくは樹脂フィルムの樹脂としては、特に限定されないが、耐溶剤性、耐熱性の比較的高いものであることが好ましい。また、用途にもよるが、水蒸気、もしくは酸素等のガスを遮断するガスバリアー性を有する素材であることが好ましい。具体的な樹脂としては、フッ素系樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリフッ化ビニル、ポリスチレン、ＡＢＳ樹脂、ポリアミド、ポリアセタール、ポリエステル、ポリカーボネート、変性ポリフェニレンエーテル、ポリスルホン、ポリアリレート、ポリエーテルイミド、ポリアミドイミド、ポリイミド、ポリフェニレンスルフィド、液晶性ポリエステル、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリオキシメチレン、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリアクリレート、アクリロニトリル−スチレン樹脂、フェノール樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン、シリコーン樹脂、もしくは非晶質ポリオレフィン等が挙げられるが、この他でも条件を満たす高分子材料であれば使用可能であり、また上記した樹脂の出発原料であるモノマーを２種類以上用いて共重合させて得られる共重合体であっても良い。
【００２９】
有機ＥＬ素子１１を作動させて得られる表示が観察者に見えるためには、観察側となる基板を透明性を有するものとすることが好ましい。有機ＥＬ素子１１の両側に基板１および封止基板７を配置する場合には、一方もしくは両方を、透明性を有するものとすることが好ましい。
【００３０】
基板１として、樹脂板もしくは樹脂フィルムを用いるときは、水蒸気、もしくは酸素等のガスを遮断するガスバリアー性を付与する意味で、バリア性層が積層されていてもよく、バリア性層として、酸化ケイ素、もしくは酸化アルミニウム、または窒化ケイ素等の薄膜を積層することが好ましい。
【００３１】
以上のような基板１上に、まず、パターン状の第１電極層２を積層する。電極層の第１および第２の呼称は、形成する順序に基づいている。第１電極層２は、代表的には、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）、酸化インジウム、金、もしくはポリアニリン等を素材として構成されている。第１電極層２の形成は、これらの素材を、例えば、蒸着もしくはスパッタリング等の気相法等により一面に積層し、フォトレジストを用いたエッチング法等によりパターン化するか、マスクパターンを介した気相法により行なわれる。なお、ＴＦＴ基板を用いる場合には、ＴＦＴ基板が有する画素電極を上記の第１電極層として利用できる。
【００３２】
基板１上にパターン状の第１電極層２が積層された、さらに上に、少なくとも画素を表示する領域全域に、正孔注入層３を一面に積層する。第１電極層２は、上記の素材の層のある部分と無い部分とからなるパターンを有しているが、第１電極層上とは、上記の素材の層の無い部分の上も含む。正孔注入層３は、例えば、ポリアルキルチオフェン誘導体、ポリアニリン誘導体、もしくはトリフェニルアミン等の重合体、無機酸化物のゾルゲル膜、トリフルオロメタン等の有機物の重合膜、もしくはルイス酸を含む有機化合物膜等から構成される。市販の正孔注入層形成用材料、例えばポリ（３、４）エチレンジオキシチオフェン／ポリスチレンスルホネート（バイエル社製、略称；ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ、水溶液として市販。）等を用いて構成されていてもよい。これらの素材は、溶剤に溶解もしくは分散させて塗料化して、公知の適宜な塗布方法により、均一一様な層として形成することができる。あるいは材料によっては、蒸着もしくはスパッタリング等の気相法によって形成することもある。
【００３３】
正孔注入層３の露出面は、後に説明する有機蛍光体層５を形成する際の下地となる面であるため、特に表面の平坦さが求められる。ロールコーティングやスプレイ、もしくはスクリーン印刷法によって有機蛍光体層５を形成すると、表面の十分な平坦さが得られないので、スピンコーティング等の回転塗布方法によって形成することが、表面が強制的に平坦化する点で、より好ましい。
【００３４】
上記のように、正孔注入層３の形成の際の塗布方法を選択することにより、正孔注入層３の露出面を平坦化し、上層に積層する有機蛍光体層５の厚みのバラツキを小さくすることが可能であるが、正孔注入層３を、有機蛍光体層５を形成する際の塗料組成物もしくはインク組成物に対する濡れ性が高いか、もしくは露光により濡れ性が向上する素材で構成することによっても、上層に積層する有機蛍光体層５の厚みのバラツキを小さくすることができ、より好ましい。
【００３５】
このような意味で、濡れ性が高いか、もしくは露光により濡れ性が向上する素材としては、一般的な体質顔料や界面活性剤も使用可能であるが、濡れ性変化性素材の単独、もしくは光触媒を伴なった濡れ性変化性素材を使用することが好ましい。濡れ性変化性素材の単独、もしくは光触媒を伴なった濡れ性変化性素材で構成した正孔層注入層３は濡れ性が高いが、さらに露光することにより、露光部において濡れ性がより向上する。
【００３６】
濡れ性変化性素材としてはケイ素化合物、具体的には、ゾルゲル反応等によりクロロまたはアルコキシシラン等を加水分解、重縮合して得られる大きな強度を発揮するオルガノポリシロキサンを挙げることができる。
【００３７】
より具体的な濡れ性変化性素材は、一般式Ｙ_ｎＳｉＸ_４−ｎ（Ｙの添え字ｎおよびＸの添え字４−ｎにおけるｎは１〜３の整数である。）で表されるケイ素化合物の１種または２種以上の加水分解縮合物、もしくは共加水分解化合物が主体である。また、一般式Ｙ_ｎＳｉＸ_４−ｎにおいて、Ｙは、例えばアルキル基、フルオロアルキル基、ビニル基、アミノ基またはエポキシ基であり、Ｘは、例えばハロゲン、メトキシル基、エトキシル基、またはアセチル基である。
【００３８】
上記一般式Ｙ_ｎＳｉＸ_４−ｎに該当するものとしては、メチルトリクロルシラン、メチルトリブロムシラン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、メチルトリイソプロポキシシラン、メチルトリｔ−ブトキシシラン、エチルトリクロルシラン、エチルトリブロムシラン、エチルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、エチルトリイソプロポキシシラン、エチルトリｔ−ブトキシシラン、ｎ−プロピルトリクロルシラン、ｎ−プロピルトリブロムシラン、ｎ−プロピルトリメトキシシラン、ｎ−プロピルトリエトキシシラン、ｎ−プロピルトリイソプロポキシシラン、ｎ−プロピルトリｔ−ブトキシシラン、ｎ−ヘキシルトリクロルシラン、ｎ−ヘキシルトリブロムシラン、ｎ−ヘキシルトリメトキシシラン、ｎ−ヘキシルトリエトキシシラン、ｎ−ヘキシルトリイソプロポキシシラン、ｎ−ヘキシルトリｔ−ブトキシシラン、ｎ−デシルトリクロルシラン、ｎ−デシルトリブロムシラン、ｎ−デシルトリメトキシシラン、ｎ−デシルトリエトキシシラン、ｎ−デシルトリイソプロポキシシラン、ｎ−デシルトリｔ−ブトキシシラン、ｎ−オクタデシルトリクロルシラン、ｎ−オクタデシルトリブロムシラン、ｎ−オクタデシルトリメトキシシラン、ｎ−オクタデシルトリエトキシシラン、ｎ−オクタデシルトリイソプロポキシシラン、ｎ−オクタデシルトリｔ−ブトキシシラン、フェニルトリクロルシラン、フェニルトリブロムシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、フェニルトリイソプロポキシシラン、フェニルトリｔ−ブトキシシラン、テトラクロルシラン、テトラブロムシラン、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラブトキシシラン、ジメトキシジエトキシシラン、ジメチルジクロルシラン、ジメチルジブロムシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、ジフェニルジクロルシラン、ジフェニルジブロムシラン、ジフェニルジメトキシシラン、ジフェニルジエトキシシラン、フェニルメチルジクロルシラン、フェニルメチルジブロムシラン、フェニルメチルジメトキシシラン、フェニルメチルジエトキシシラン、トリクロルヒドロシラン、トリブロムヒドロシラン、トリメトキシヒドロシラン、トリエトキシヒドロシラン、トリイソプロポキシヒドロシラン、トリｔ−ブトキシヒドロシラン、ビニルトリクロルシラン、ビニルトリブロムシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリイソプロポキシシラン、ビニルトリｔ−ブトキシシラン、トリフルオロプロピルトリクロルシラン、トリフルオロプロピルトリブロムシラン、トリフルオロプロピルトリメトキシシラン、トリフルオロプロピルトリエトキシシラン、トリフルオロプロピルトリイソプロポキシシラン、トリフルオロプロピルトリｔ−ブトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリイソプロポキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリｔ−ブトキシシラン、γ−メタアクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ−メタアクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ−メタアクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メタアクリロキシプロピルトリエトキシシラン、γ−メタアクリロキシプロピルトリイソプロポキシシラン、γ−メタアクリロキシプロピルトリｔ−ブトキシシラン、γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、γ−アミノプロピルメチルジエトキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−アミノプロピルトリイソプロポキシシラン、γ−アミノプロピルトリｔ−ブトキシシラン、γ−メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルメチルジエトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリエトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリイソプロポキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリｔ−ブトキシシラン、β−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン、もしくはβ−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリエトキシシラン、または、以上のものの各々の部分加水分解物を挙げることができ、あるいはこれらの任意の組合せによる混合物を挙げることができる。
【００３９】
また、前記のオルガノポリシロキサンとともにジメチルポリシロキサンのような架橋反応を起こさない安定なオルガノシリコン化合物をバインダーとして混合してもよい。
【００４０】
光触媒は、光照射の際に、上述した濡れ性変化性素材の表面の濡れ性を変化させ得るものであればどのようなものでもよいが、二酸化チタン（ＴｉＯ_２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化スズ（ＳｎＯ_２）、チタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ_３）、酸化タングステン（ＷＯ_３）、酸化ビスマス（Ｂｉ_２Ｏ_３）、および酸化鉄（Ｆｅ_２Ｏ_３）のような金属酸化物を挙げることができ、特に二酸化チタンが好ましく、アナターゼ型、もしくはルチル型のいずれも使用可能であるが、アナターゼ型の二酸化チタンがより好ましい。
【００４１】
濡れ性変化性素材を単独で（光触媒を伴なわない意味である。）用いて、正孔注入層３を形成するには、先に挙げたケイ素化合物を、必要に応じて界面活性剤もしくはその他の添加剤と共に水もしくは溶剤を用いて溶解ないし分散させ、基板１上にパターン状の第１電極層２が積層された、さらに上に、公知の塗布方法によって塗布後、加熱等により乾燥させることにより、行なうことができる。
【００４２】
上記の濡れ性変化性素材を単独で用いて構成された正孔注入層３は、紫外線等を用いて露光することにより、露光部の濡れ性を向上させることができる。このとき、正孔注入層３上に、光触媒を塗布して得られる光触媒基板を光触媒が正孔注入層３側を向くように配置して露光してもよく、この方が露光時間を短縮することが可能である。
【００４３】
このような光触媒基板は、例えば、別に透明な基板を準備し、光触媒が二酸化チタンの場合であれば、四塩化チタン等のチタンの無機塩、もしくはテトラエトキシチタン等の有機チタン化合物を基板上で加水分解および脱水縮合し、次いで、焼成することによって得ることができる。
【００４４】
光触媒は別の基板に積層して使用するほか、濡れ性変化性素材の層を第１電極層２上に積層する際に、層形成用の溶液もしくは分散液中に光触媒を添加したものを用いて、光触媒含有の濡れ性変化性層として形成してもよいし、濡れ性変化性素材の層上に直接、光触媒の層を積層してもよく、この場合の光触媒の層は、露光後に除去するとよい。
【００４５】
正孔注入層３を、濡れ性変化性素材、または濡れ性変化性素材および光触媒を用いて形成する際の塗布方法も、先に述べたように、ロールコーティングやスプレイ、もしくはスクリーン印刷法によってもよいが、スピンコーティング等の回転塗布方法によって層を形成すると、表面が平坦化する程度が著しい点で、より好ましい。
【００４６】
露光は、濡れ性変化性素材もしくは光触媒の素材に合せた種々の光、電磁波、放射線を用いたものであり得るが、光触媒として、アナターゼ型の二酸化チタンを用いる場合には、励起波長が３８０ｎｍ以下にあるので、紫外線を用いることが好ましく、水銀ランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプ、エキシマレーザー、もしくはその他の紫外線光源を使用することができ、適宜なマスクを介して行なう。光触媒基板を別に製作して用いる場合には、光触媒基板として、マスクの機能を備えたものを用いてもよい。
【００４７】
露光は、正孔注入層３を形成した段階で全面に行なうか、正孔注入層３を形成した段階でマスクを介して行なってもよいが、あるいは、次に形成する隔壁層４の形成後に、マスクを介して行なうか、もしくは隔壁層４をマスクとして行なってもよい。
【００４８】
正孔注入層３が一面に積層された上の非画素部に相当する位置に、隔壁層４を積層する。なお、画素部および非画素部は、第１電極層２および第２電極層６のパターンに対応するものである。正孔注入層３が、濡れ性変化性素材、または濡れ性変化性素材および光触媒で構成されている場合には、正孔注入層３上の隔壁層４を積層する予定の場所を露光して、濡れ性を向上させておき、隔壁層４の密着性を高めてもよい。
【００４９】
隔壁層４は、その形状を意図した通りに形成でき、また、厚みを十分確保する目的から、フォトリソグラフィー法によって形成されることが好ましく、従ってフォトリソグラフィー法が適用可能な感光性樹脂を用いて構成される。隔壁層４の高さは、有機蛍光体層５をインクジェット法等のインクを用いた手法で形成する場合、適用されるインクの液体状態での厚みの８０％以上であることが、インクが隔壁層を越えて、隣接する領域にはみ出すことを防止する意味で好ましく、あるいは、形成される有機蛍光体層５の厚みの１０倍〜２００倍であることが好ましく、実際の高さとしては１μｍ〜２０μｍであることが好ましく、より好ましくは５μｍ以上である。下層の正孔注入層３が、濡れ性変化性素材、または濡れ性変化性素材および光触媒で構成されている場合には、ネガ型の感光性樹脂を使用し、現像液として無機アルカリを用いると、下層の劣化が起こり得るので、光分解可溶型のキノンジアジド系感光性樹脂等を主成分とするもの等のポジ型の感光性樹脂を使用することがより好ましい。
【００５０】
隔壁層４の形成は、感光性樹脂の層の積層、パターン状の露光、および現像をこの順に行なうことにより行ない、ポジ型の感光性樹脂を用いる場合には、ポジ型の感光性樹脂の溶液を塗布するか、感光性樹脂の層の転写等により正孔注入層３上に積層し、パターンマスクとして、隔壁層４を形成すべき非画素部が光不透過性で、画素部が光透過性であるものを介して露光し、露光後、現像することにより、隔壁層４の形成を行なうことができる。
【００５１】
隔壁層４の形成後、隔壁層４の下層の正孔注入層３が、濡れ性変化性素材、または濡れ性変化性素材および光触媒で構成されている場合には、隔壁層４で囲まれた画素部における正孔注入層３を露光して、濡れ性を向上させておくことが、次の工程で形成される有機蛍光体層５の露出面の平坦さを実現し、ひいては、有機蛍光体層５の厚みのムラを解消することになるので好ましい。濡れ性の程度としては、この部分における有機蛍光体層を形成する際に用いるインクに対する接触角が、１０°以下であることが好ましい。なお、正孔注入層３をエッチングすることによっても、濡れ性の向上を図ることができる。
【００５２】
正孔注入層３上の非画素部に隔壁層４を形成した後、隔壁層４で囲まれた画素部に有機蛍光体層５を形成する。
【００５３】
有機蛍光体層５は、例えば、色素系、金属錯体系、もしくは高分子系の有機蛍光体で構成され得る。
【００５４】
色素系のものとしては、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、トリフェニルアミン誘導体、オキサジアゾ−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、シロール誘導体、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、オキサジアゾールダイマー、もしくはピラゾリンダイマー等を挙げることができる。
【００５５】
金属錯体系のものとしては、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、ベンゾオキサゾール亜鉛錯体、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、ユーロピウム錯体等、中心金属に、Ａｌ、Ｚｎ、Ｂｅ等または、Ｔｂ、Ｅｕ、Ｄｙ等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、もしくはキノリン構造等を有する金属錯体等を挙げることができる。
【００５６】
高分子系のものとしては、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等、ポリフルオレン誘導体、もしくはポリビニルカルバゾール誘導体、または前記の色素系のもの、もしくは金属錯体系のものを高分子化したもの等を挙げることができる。
【００５７】
上記した有機蛍光体には、発光効率の向上、もしくは発光波長を変化させる目的でドーピングを行うことができる。このドーピング材料としては例えば、ペリレン誘導体、クマリン誘導体、ルブレン誘導体、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、ピラゾリン誘導体、デカシクレン、フェノキサゾン等を挙げることができる。
【００５８】
隔壁層で囲まれた画素部に有機蛍光体層５を積層するには、種々の方式を利用し得るが、有機蛍光体を含有する有機蛍光体インクを用いた手法であるディスペンサー法やインクジェット法、中でもインクジェット法により行なうのが、処理速度的にも、また、通常、行なわれる三原色の各色用の区域を所定の配列順で形成するのにも有利である。このインクジェット法に用いる有機蛍光体インクとしては、例えば、上記した有機蛍光体を、トルエン、キシレン、ジエチルベンゼン、シクロヘキシルベンゼン、テトラリン、もしくはメシチレン等の溶剤もしくは分散剤で溶解もしくは分散、好ましくは溶解して調製したものを用いる。本発明の有機ＥＬ素子は、単色の表示を行なわせることもできるが、通常は、有機蛍光体層を発光色の異なる複数種類として構成し、多色の表示やフルカラーの表示を行なわせることができる。
【００５９】
本発明の有機ＥＬ素子１１は、上記の有機蛍光体からなる有機蛍光体層５を形成した後に、第２電極層６を積層すれば発光可能であるが、正孔注入層３と有機蛍光体層５からなる発光部分は、これらの層のみからなるものに限定されず、さらに電子注入層等の公知の種々の層を加えた積層構造であるものも含むものとする。
【００６０】
有機蛍光体層５上には、均一一様な、もしくはパターン状の第２電極層６を積層する。第２電極層６は、有機ＥＬ素子１１の駆動がパッシブタイプの場合には、パターン状電極であり、アクティブ駆動の場合には、均一一様な電極である。第２電極層６は、マグネシウム合金（ＭｇＡｇ他）、アルミニウム合金（ＡｌＬｉ、ＡｌＣａ、ＡｌＭｇ他）、もしくは金属カルシウム等を素材として構成されている。第２電極層２の形成は、これらの素材を、例えば、蒸着もしくはスパッタリング等の気相法等により一面に積層し、フォトレジストを用いたエッチング法等により、パターン化することにより行なわれる。あるいは、マスクパターンを介して、これらの素材を気相法で適用してもよい。
【００６１】
有機ＥＬ素子は、第２電極層５上も含めた全面が保護層等により被覆されていることが好ましく、保護層は、無機質もしくは有機質の材料で構成することができる。あるいは、保護層を伴なうか、もしくは伴なわないで、下層の基板１と同様な素材の板状物もしくはフィルム状物からなる封止基板７で、第２電極層５上も含めて被覆してもよい。必要に応じて、有機ＥＬ素子の端部で、もしくは端部のみならず全面で、封止を行なう。
【００６２】
【実施例】
（実施例１）
洗浄したＴＦＴ基板上に、市販の正孔注入層形成用液（ポリ（３、４）エチレンジオキシチオフェン／ポリスチレンスルホネート（略称ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ、バイエル社製、商品名；ＢａｙｔｒｏｎＰＣＨ８０００）を用いて、スピンコーティングを行ない、温度；１５０℃で５分間加熱して、厚みが８００Åの正孔注入層を形成した後、正孔注入層上に、ポジ型フォトレジスト（東京応化工業（株）製、品名；ＯＦＰＲ−８００）をスピンコーティングにより塗布し、厚みが１２μｍのフォトレジスト塗膜を形成した後、８０℃の温度で３０秒間、プリベークを行った。プリベーク後、フォトレジスト塗膜上に露光用マスクを重ね、紫外線露光を行ない、現像後、焼成を行ない、高さが１０μｍの各画素を囲む隔壁層を形成した。
【００６３】
形成された隔壁層で囲まれた区域に、インクジェット法により、有機蛍光体層を形成し、その後、Ｃａ、およびＡｇを順に蒸着し、封止して有機ＥＬ素子を得た。得られた有機ＥＬ素子は、各画素における有機蛍光体層の表面の平坦性が優れており、また、電圧を印可して表示を行なわせたところ、隔壁層で囲まれた各区域内における発光のムラや未発光部の発生もほとんど見られなかった。
【００６４】
（実施例２）
洗浄したＴＦＴ基板上に、下記の組成の濡れ性変化性層形成用組成物を、各成分を混合し、１００℃の温度で２０分間攪拌することにより調製したものをスピンコーティングし、温度；１５０℃で２０分間乾燥させ、基板上に膜厚；０．２μｍの濡れ性変化性層（正孔注入層）を形成し、以降は、実施例１と同様にして、有機ＥＬ素子を得た。
【００６５】
（濡れ性変化性層形成用組成物）
・イソプロピルアルコール３ｇ
・酸化チタンゾル３ｇ
（石原産業（株）製、商品名「ＳＴＫ−０１」
・シリカゾル０．６ｇ
（日本合成ゴム（株）製、商品名；「グラスカＨＰＣ７００２」
・アルキルアルコキシシラン０．２ｇ
（日本合成ゴム（株）製、商品名；「ＨＰＣ４０２Ｈ」
【００６６】
得られた有機ＥＬ素子は、各画素における有機蛍光体層の表面の平坦性が実施例１のものよりも優れており、また、電圧を印加して表示を行なわせたところ、隔壁層で囲まれた各区域内における発光のムラや未発光部の発生も全く見られなかった。
【００６７】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、隔壁層を有した構造とすることにより、厚みにかかわらず、所定の区域からのはみ出しの少ない有機蛍光体層を有しており、また、一面に積層された正孔注入層を有しているので、その上に形成される有機蛍光体層の厚みのバラツキが少なく、発光のムラが無い有機ＥＬ素子を提供することができる。
【００６８】
請求項２の発明によれば、請求項１の発明の効果に加え、正孔注入層を濡れ性変化性素材、または濡れ性変化性素材および光触媒を含んで構成したので、正孔注入層の濡れ性が高いことにより、上層の有機蛍光体層の平坦性が高く、厚みムラがより少なく輝度の高い有機ＥＬ素子を提供することができる。
【００６９】
請求項３の発明によれば、請求項２の発明の効果に加え、さらに一層、有機蛍光体層の平坦性が高く、厚みムラが少ない有機ＥＬ素子を提供することができる。
【００７０】
請求項４の発明によれば、請求項１〜請求項３いずれかの発明の効果に加え、隔壁層がフォトリソグラフィー法により形成されたものであるので、形成面の濡れ性の差のみを利用して形成した隔壁層にくらべ、形成すべき位置に精度よく形成された十分な高さを有する隔壁層を有し、所定の区域からのはみ出しが少ない有機蛍光体層を有する有機ＥＬ素子を提供することができる。
【００７１】
請求項５の発明によれば、請求項４の発明の効果に加え、隔壁層が液体に対する非親和性を有しているので、所定の区域からのはみ出しがより少ない有機蛍光体層を有する有機ＥＬ素子を提供することができる。
【００７２】
請求項６の発明によれば、請求項４または請求項５の発明の効果に加え、隔壁層の高さが有機蛍光体層の厚みにくらべて十分大きいので、所定の区域からのはみ出しが確実に防止された有機蛍光体層を有する有機ＥＬ素子を提供することができる。
【００７３】
請求項７の発明によれば、隔壁層の積層に先立って、正孔注入層を積層するので、得られる正孔注入層の平坦性が高く、隔壁層をフォトリソグラフィー法により積層するので、十分な厚みを得ることができ、しかも有機蛍光体層をインクジェット法により積層するので、処理速度や多色用の発光色の異なる層の配列の点で効率的な有機ＥＬ素子の製造方法を提供することができる。
【００７４】
請求項８の発明によれば、請求項７の発明の効果に加え、正孔注入層の積層をスピンコーティングによって行なうので、より平坦性の優れた有機蛍光体層を形成することが可能な有機ＥＬ素子の製造方法を提供することができる。
【００７５】
請求項９の発明によれば、請求項８の発明の効果に加え、濡れ性変化性素材を用いて、または濡れ性変化性素材および光触媒を用いて、より濡れ性の優れた正孔注入層を形成でき、上層の有機蛍光体層の平坦性をより一層高めることが可能な有機ＥＬ素子の製造方法を提供することができる。
【００７６】
請求項１０の発明によれば、請求項７〜請求項９いずれかの発明の効果に加え、正孔注入層として、有機蛍光体層を形成する際に用いるインクに対する接触角が１０°以下であるものを形成するので、正孔注入層の濡れ性の高さが確保されることにより、有機蛍光体層の平坦性をより確実に確保することが可能な有機ＥＬ素子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】有機ＥＬ素子の製造方法の各段階を示す断面図である。
【符号の説明】
１基板
２第１電極層
３正孔注入層
４隔壁層
５有機蛍光体層
６第２電極層
７封止基板
１１有機ＥＬ素子

Claims

基板上に、少なくともパターン状の第１電極層、正孔注入層、有機蛍光体層、およびパターン状の第２電極層の各層が順に積層されており、前記正孔注入層は、前記第１電極層上に一面に積層されており、前記有機蛍光体層は前記第１電極層および前記第２電極層のパターンに対応した画素部に積層されており、前記各画素部を囲む非画素部に隔壁層が積層されていることを特徴とする有機ＥＬ素子。
前記正孔注入層は、濡れ性変化性素材、または濡れ性変化性素材および光触媒を含んでいることを特徴とする請求項１記載の有機ＥＬ素子。
前記正孔注入層の有機蛍光体層側の面は、液体に対する親和性を有することを特徴とする請求項２記載の有機ＥＬ素子。
前記隔壁層が、フォトリソグラフィー法により形成されたものであることを特徴とする請求項１〜請求項３いずれか記載の有機ＥＬ素子。
前記隔壁層が、前記液体に対する非親和性を付与されたものであることを特徴とする前記請求項４記載の有機ＥＬ素子。
前記隔壁層の高さが前記有機蛍光体層の１０倍〜２００倍であることを特徴とする請求項４または請求項５記載の有機ＥＬ素子。
基板上にパターン状の第１電極層を積層する工程、前記第１電極層が形成された前記基板上に正孔注入層を一面に積層する工程、隔壁層を積層する工程、有機蛍光体層を積層する工程、およびパターン状の第２電極層を積層する工程から少なくともなる各工程を記載順に行なうものであって、前記第１電極層および前記第２電極層のパターンに対応した画素部を囲む非画素部に前記隔壁層をフォトリソグラフィー法により積層すること、および前記隔壁層で囲まれた前記画素部に有機蛍光体層をインクジェット法により積層することを特徴とする有機ＥＬ素子の製造方法。
前記正孔注入層を一面に積層する工程をスピンコーティング法によって行なうことを特徴とする請求項７記載の有機ＥＬ素子の製造方法。
前記正孔注入層を、濡れ性変化性素材を用いて、または濡れ性変化性素材および光触媒を用いて形成することを特徴とする請求項８記載の有機ＥＬ素子の製造方法。
前記正孔注入層として、有機蛍光体層を形成する際に用いるインクに対する接触角が１０°以下であるものを用いることを特徴とする請求項７〜請求項９いずれか記載の有機ＥＬ素子の製造方法。