JP2005158750A - フルカラー有機電界発光素子用ドナー基板、ドナー基板の製造方法及びこのドナー基板を用いたフルカラー有機電界発光素子 - Google Patents

Abstract

【課題】 発光層形成時のミスアライン発生の可能性がほとんどなく、高精細で大型の有機電界発光素子を製造する。
【解決手段】 本発明はフルカラー有機電界発光素子用ドナー基板及びこれを用いるフルカラー有機電界発光素子の製造方法に係り、基材フィルム、基材フィルム上部に形成されている光−熱変換層及び光−熱変換層上部に形成されている転写層を含み、転写層はパターニングされている有機発光物質を含む有機膜層であることを特徴とする、フルカラー有機電界発光素子用ドナー基板の製造方法と、該ドナー基板を用いるフルカラー有機電界発光素子である。
【選択図】図３Ａ

Description

本発明はフルカラー有機電界発光素子用ドナー基板、これの製造方法及びこのドナー基板を用いるフルカラー有機電界発光素子に係り、さらに詳細にはフルカラー有機電界発光素子の発光層を形成する際に使われる転写用ドナー基板自体がパターニングされ、発光層形成時にミスアライン発生のないフルカラー有機電界発光素子用ドナー基板の、製造方法及びこのドナー基板を用いるフルカラー有機電界発光素子に関する。

一般に有機電界発光素子は陽極及び陰極、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層などの多層で構成される。有機電界発光素子は用いる材料によって高分子と低分子に分けられ、通常は低分子有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）デバイスの場合には真空蒸着によって各層を導入し、高分子有機ＥＬデバイスの場合にはスピンコーティング工程を利用して発光素子を作ることができる。

単色素子である場合、高分子を利用した有機電界発光素子はスピンコーティング工程を利用して簡単に素子を作ることができ、低分子を利用したものより駆動電圧は低いが、効率と寿命が落ちるという短所がある。またフルカラー素子作成時には、それぞれ赤色、緑色、青色の高分子をパターニングしなければならないが、インクジェット技術やレーザー転写法を利用すると効率や寿命など発光特性が悪くなるという問題がある。

特に、レーザー転写法を利用してパターニングする際には、単一高分子材料では転写できない材料が大部分である。レーザー熱転写法による高分子有機電界発光素子のパターン形成方法は韓国特許出願番号１９９８−５１８４４号に開示されており、また米国特許第５，９９８，０８５号、６，２１４，５２０号及び６，１１４，０８８号に既に開示されている。

前記熱転写法を適用するためには、少なくとも光源、転写フィルム、そして基板を必要としており、光源から出た光が転写フィルムの光吸収層によって吸収されて熱エネルギーに変換されてこの熱エネルギーによって転写フィルムの転写層形成物質が基板に転写されて、所望するイメージを形成しなければならない（米国特許第５，２２０，３４８号、第５，２５６，５０６号、第５，２７８，０２３号及び第５，３０８，７３７号）。

このような熱転写法は液晶表示素子用カラーフィルター製造などに利用されており、また発光物質のパターンを形成するために利用される場合があった（米国特許第５，９９８，０８５号）。

米国特許第５，９３７，２７２号は、フルカラー有機電界発光素子で高度のパターン化された有機層を形成する方法に係り、前記方法は、有機電界発光物質が転写可能なコーティング物質でコーティングされた、ドナー支持体を用いる。前記ドナー支持体は加熱され、有機電界発光物質が目的とする下部ピクセルにある彩色された有機電界発光媒介体を形成する基板の表面凹部に転写されるようにする。この時、前記転写はドナー基板に熱または光が加えられて発光物質が気化され、ピクセルに転写される。

米国特許第５，６８８，５５１号はそれぞれのピクセル領域に形成されるサブピクセルを形成することにおいて、ドナーシートから受容体（ｒｅｃｅｉｖｅｒ）シートに転写されることによって形成される。この時、転写工程は低温（約４００℃以下）で昇華性がある有機電界発光物質をドナーシートから受容体シートに転写して、サブピクセルを形成することを開示している。

図１Ａは、従来のレーザーを利用した、有機電界発光素子に使われる発光有機膜を転写パターニングする時の転写メカニズムを示した図面である。

通常レーザーを利用して有機膜を転写パターニングする時のメカニズムは、図１で分かるように、基板Ｓ１についていた有機膜Ｓ２は、レーザーの作用でＳ１から分離し基板Ｓ３に転写される一方で、Ｓ２のレーザーを受けない部分との分離が起こらなければならない。

転写特性を左右する因子は基板Ｓ１とレイヤーＳ２との第１接着力Ｗ１２と各層の間の粘着力Ｗ２２、そしてレイヤーＳ２と基板Ｓ３との第２接着力Ｗ２３の３種である。

このような第１、第２接着力と粘着力を各層の表面張力γ１、γ２、γ３と界面張力γ１２、γ２３で表すと、下記式のように表現される。

Ｗ１２=γ１+γ２−γ１２
Ｗ２２=２γ２
Ｗ２３=γ２+γ３−γ２３

レーザー転写特性を向上させるためには、層間の粘着力が、基板と層の間の接着力より小さくなければならない。

一般に有機電界発光素子では、各層を形成する物質で有機物質を用いており、低分子物質を用いる場合には前記第１及び第２接着力が粘着力より大きいため、ドナー基板から発光物質を有機電界発光素子に転写させることによって物質転移（ｍａｓｓ ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ）が起こり、発光層の微細パターンを形成することができる。

図１Ｂは、図１Ａに過程によって有機発光層が、ドナー基板から基板に転写されたことを示す断面図である。

図１Ｂを参照すると、レーザーによって照射された部分の有機膜層は基板に転写され、残りの部分がドナー基板上に残っているようになる。しかしこの時、前記有機膜層が低分子である場合にはパターンが明瞭にならず、高分子の場合粘着力が接着力より大きければ、転写されてパターニングされなければならない部分がドナー基板に残るようになり、やはりパターンが明瞭でないという問題点が生じる。

本発明は、上記のような問題点を解決するために案出したものであって、本発明の目的は、発光層形成の際に発光物質の転写時ミスアラインの発生がなく、あらかじめパターニングされて発光層の特性が低下しない転写用ドナー基板、このドナー基板の製造方法及びそのドナー基板を用いるフルカラー有機電界発光素子を提供することにある。

本発明は前記目的を達成するために、本発明は
基材フィルム、
前記基材フィルム上部に形成されている光−熱変換層及び
前記光−熱変換層上部に形成されている転写層を含み、
前記転写層がパターニングされている有機発光物質を含む有機膜層であることを特徴とするフルカラー有機電界発光素子用ドナー基板を提供する。

また、本発明は
基材フィルムを提供する段階、
前記基材フィルム上に光−熱変換層を形成する段階、及び
前記光−熱変換層上部に有機発光層を含む有機膜層が、インクジェット法、印刷法、リソグラフィ法及びアブレーション法のうちいずれか一つの方法で、前記光−熱変換層上部にパターニングされて形成される段階を含むことを特徴とする、フルカラー有機電界発光素子用ドナー基板の製造方法を提供する。

また、本発明は
前記ドナー基板を用いて製造されるフルカラー有機電界発光素子、及びレーザー熱転写法によって有機発光層が形成されるフルカラー有機電界発光素子の、製造方法を提供する。

以上のように本発明による転写用ドナー基板を用いることによって、フルカラー有機電界発光素子の発光層形成時ミスアライン発生の可能性がほとんどなく、高精細で大型の有機電界発光素子を製造することができる。

以下、本発明をさらに詳細に説明する。

図２Ａは、本発明の実施例１によるフルカラー有機電界発光素子用ドナー基板の構造を示した断面図であって、図２Ｂは本発明の実施例２によるドナー基板から有機膜層が基板に転写された結果を示す断面図である。

図２Ａを参照すると、前記ドナー基板３４は基材フィルム３１上に光−熱変換層３２と転写層３３が積層されている構造を有している。

前記転写層３３は、本発明の実施例では図２Ｂに示したように、パターニングされて形成されており、少なくとも有機発光物質を含む有機膜層で構成されている。

前記有機膜層はまた、正孔注入層、正孔輸送層、正孔抑制層、電子輸送層及び電子注入層で構成された群から選択される１以上の有機膜層をさらに含み、前記有機発光物質は高分子発光物質、低分子発光物質またはこれらの混合物であることがある。

図２Ａは、最も基本的な構造のドナー基板３４を示したものであり、用途に従って構造を変更して用いることができる。例えば、反射によって転写層の特性が低下することを防止するために、反射防止コーティング処理を施すことができ、ドナー基板の感度を向上させるために光−熱変換層３２下部にガス生成層（図示せず）をさらに形成することもできる。

前記ガス生成層は、光または熱を吸収すると分解反応を起こして窒素ガスや水素ガス等を放出することによって、転写エネルギーを提供する役割をしており、四硝酸ペンタエリトライト（ＰＥＴＮ）、トリニトロトルエン（ＴＮＴ）などから選択された物質からなる。

前記基材フィルム３１は透明性高分子で構成されており、このような高分子にはポリエチレンテレフタルレートのようなポリエステル、ポリアクリル、ポリエポキシ、ポリエチレン、ポリスチレンなどを用いる。そのうちからポリテレフタル酸エチレン層を主に用いる。基材フィルムの厚さは１０〜５００μmであることが望ましく、この基材フィルムの役割は支持層としての役割を遂行して複合的な多重系も使用可能である。

前記光−熱変換層３２は赤外線−可視光線領域の光を吸収する性質を持っている光吸収性物質で形成する。このような特性を持っている膜としてアルミニウム、その酸化物及び硫化物で構成された金属膜そしてカーボンブラック、黒鉛や赤外線染料が添加された高分子で構成された有機膜を用いることができ、金属膜である場合１００〜５，０００Åの厚さに形成しており、有機膜である場合には０．１〜１０μmの厚さに形成する。

このような転写フィルムを利用して、前記転写層３３の有機膜層を有機電界発光素子の基板に転写し、有機発光層を形成する場合には、既存の場合とは違い転写層３３を構成する有機膜層間の粘着力が存在しないので、単に転写基板との接着力によって転写特性が決定されるため、従来の場合より転写特性に優れることが分かる。

図３Ａは、本発明の実施例１によるフルカラー有機電界発光素子用ドナー基板の平面を示す平面図であり、図３Ｂは、本発明の実施例２に他のフルカラー有機電界発光素子用ドナー基板の平面を示す平面図である。

本発明のフルカラー有機電界発光素子用ドナー基板３４は、有機電界発光素子の基板上に形成されているピクセル領域の形態によって、ドナー基板３４のパターン形態が変わるようになる。

すなわち、図３Ａを参照すると、有機電界発光素子のピクセル領域がマトリックス形のストライプ形態であればこれにより同一にドナー基板３４のパターン形態もストライプ形態で形成する。したがって、ドナー基板３４から有機発光層を含む有機膜層を有機電界発光素子の基板に転写する場合には、従来のパターニングされない形態のドナー基板の転写層３３より、アラインするのがさらに容易であるため、ミスアライン発生が減少され、混合物の添加なく発光層だけを転写できるようになる。

また、図３Ｂを参照すると、有機電界発光素子のピクセル領域がデルタ形態であれば、これに合せてドナー基板３４のパターン形態もデルタ形態で形成する。

したがって、本発明ではストライプ形態及びデルタ形態の転写層３３のパターン構造に言及したが、これは単に本発明の実施例であるだけで、有機電界発光素子の基板上に形成されているピクセル領域のパターン構造により、通常の技術水準で変更が可能である。

以下、本発明の構成を有するドナー基板の製造方法、及びこのドナー基板を用いて製造されるフルカラー有機電界発光素子の製造方法を説明する。

図４Ａ〜図４Ｃは、本発明の製造実施例１〜３によって本発明の実施例によるドナー基板の製造方法及びこのドナー基板を用いてフルカラー有機電界発光素子を製造する方法を示す図面である。

先に、本発明の実施例１を図４Ａを参照して説明すると、基材フィルム３１上部に光−熱変換層３２が形成されているドナー基板３４を連続的にロール１００間に供給して続いて有機膜層３３を形成する有機物質を供給する供給管１１０からインクジェット方式で有機物質を供給して前記光−熱変換層３２上部に転写層３３を形成してドナー基板３４を完成する。光−熱変換層３２は、先に説明したように金属膜または有機膜で形成することができ、金属膜である場合には真空蒸着法、電子ビーム蒸着法またはスパッタリングを利用して、１００〜５，０００Åの厚さに形成しており、有機膜の場合には一般的なフィルムコーティング方法である押出、スピン、及びナイフ（ｋｎｉｆｅ）コーティング方法を利用して０．１〜１０μｍの厚さに形成する。

前記有機膜層３３はまた、正孔注入層、正孔輸送層、正孔抑制層、電子輸送層及び電子注入層で構成された群から選択される１以上の有機膜層をさらに含み、前記有機発光物質は高分子発光物質、低分子発光物質またはこれらの混合物でありうる。

続いて、ロールを介して完成したドナー基板３４は、連続的にフルカラー有機電界発光素子のピクセル領域の発光層を形成するための工程に供給され、レーザーによってドナー基板３４のうち転写層３３が形成されている部分にレーザーが照射されて、その部分の光−熱変換層によって熱が転写層３３に伝えられ、転写層３３を形成する有機膜層の有機物質が、基板１０上の下部電極１２に形成されているピクセル領域に転写される。

以後継続的な工程によって、有機膜層３３が形成された上部に続いて、上部電極を形成し、最後に封止することによって、本発明の有機電界発光素子が完成される。

図４Ｂは本発明の実施例２であり、前記転写層３３を構成する有機物質が供給される供給管１２０が実施例１と異なっており、また、ロールのうち上部ロール１００’の形態が下部ロール１００と異なるように構成されていて、上部ロール１００’には溝または突出部が形成されて前記供給管１２０から供給された有機物質が前記ドナー基板３４上に印刷され、パターニングされるようになっている。前記有機物質が前記ドナー基板３４上に印刷されてパターニングされた後には、前記実施例１と同一な工程で有機電界発光素子が完成される。

前記印刷方法としては前記ロール１００、１００’の構成によって平板印刷、凸板印刷、凹板印刷、及びグラビア印刷などが用いられることができる。

図４Ｃは本発明の実施例３であって、前記転写層３３のパターニング方法がインクジェット方式でないレーザーによるアブレーション方法であることが実施例１と異なる。すなわち、前記供給管１２０から供給された有機物質が、上部ロール１００”に位置したドナー基板３４上に先に積層されて、一定の距離移送された後、レーザーによってアブレーションされて、パターニングされるようになっている。前記有機物質が前記ドナー基板３４上に印刷されてパターニングされた後には、前記実施例１と同一な工程で有機電界発光素子が完成される。

本発明の実施例ではロール対ロール（ｒｏｌｌ ｔｏ ｒｏｌｌ）方法に対して説明したが、シート対シート法（ｓｈｅｅｔ ｔｏ ｓｈｅｅｔ）、ロール対シート法（ｒｏｌｌ ｔｏ ｓｈｅｅｔ）、シート対ロール法（ｓｈｅｅｔ ｔｏ ｒｏｌｌ）等でも可能である。

従来のレーザーを利用する、有機電界発光素子に使われる発光有機膜を転写パターニングする際の転写メカニズムを示した図面である。 図１Ａの過程によって有機発光層がドナー基板から基板に転写されたことを示す断面図である。 本発明の実施例１によるフルカラー有機電界発光素子用ドナー基板の構造を示した断面図である。 本発明の実施例２によるドナー基板から有機膜層が基板に転写された結果を示す断面図である。 本発明の実施例１によるフルカラー有機電界発光素子用ドナー基板の平面を示す平面図である。 本発明の実施例２によるフルカラー有機電界発光素子用ドナー基板の平面を示す平面図である。 本発明の製造実施例１による本発明の実施例によるドナー基板の製造方法、及びこのドナー基板を用いてフルカラー有機電界発光素子を製造する方法を示す図面である。 本発明の製造実施例２による本発明の実施例によるドナー基板の製造方法、及びこのドナー基板を用いてフルカラー有機電界発光素子を製造する方法を示す図面である。 本発明の製造実施例３による本発明の実施例によるドナー基板の製造方法、及びこのドナー基板を用いてフルカラー有機電界発光素子を製造する方法を示す図面である。

Claims (16)

1. 基材フィルムと；
   前記基材フィルム上部に形成されている光−熱変換層；及び
   前記光−熱変換層上部に形成されている転写層を含み、
   前記転写層はパターニングされている有機発光物質を含む有機膜層であることを特徴とする、フルカラー有機電界発光素子用ドナー基板。
2. 前記パターニングされている有機膜層は、ストライプ形態またはデルタ形態であることを特徴とする、請求項１に記載のフルカラー有機電界発光素子用ドナー基板。
3. 前記有機膜層は正孔注入層、正孔輸送層、正孔抑制層、電子輸送層及び電子注入層で構成された群から選択される１以上の有機膜層をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載のフルカラー有機電界発光素子用ドナー基板。
4. 前記有機発光物質は、低分子発光物質、高分子発光物質またはこれらの混合物であることを特徴とする、請求項１に記載のフルカラー有機電界発光素子用ドナー基板。
5. 前記光−熱変換層が、紫外線または可視光線領域の光を吸収する光吸収性物質からなることを特徴とする、請求項１に記載の低分子フルカラー有機電界発光素子用ドナー基板。
6. 基材フィルムを提供する段階と；
   前記基材フィルム上に光−熱変換層を形成する段階；及び
   前記光−熱変換層上部に有機発光層を含む有機膜層が、インクジェット法、印刷法、リソグラフィ法及びアブレーション法のうちいずれか一つの方法で、前記光−熱変換層上部にパターニングされて形成される段階
   を含むことを特徴とする、フルカラー有機電界発光素子用ドナー基板の製造方法。
7. 前記有機膜層が形成される段階は、ロール対ロール法、シート対シート法、ロール対シート法、シート対ロール法のうちいずれか一つの方法を用いることを特徴とする、請求項６に記載のフルカラー有機電界発光照射用ドナー基板の製造方法。
8. 前記パターニングされる有機膜層は、ストライプ形態またはデルタ形態であることを特徴とする、請求項６に記載のフルカラー有機電界発光素子用ドナー基板の製造方法。
9. 前記有機膜層は、正孔注入層、正孔輸送層、正孔抑制層、電子輸送層及び電子注入層で構成された群から選択される１種以上の有機膜層をさらに含むことを特徴とする、請求項６に記載のフルカラー有機電界発光素子用ドナー基板の製造方法。
10. 前記有機発光物質は、低分子発光物質、高分子発光物質またはこれらの混合物であることを特徴とする、請求項６に記載のフルカラー有機電界発光素子用ドナー基板の製造方法。
11. 請求項１のドナー基板を用いて製造されることを特徴とする、フルカラー有機電界発光素子。
12. 基材フィルムを提供する段階と；
    前記基材フィルム上に光−熱変換層を形成する段階と；
    前記光−熱変換層上部に有機発光層を含む有機膜層が、インクジェット、印刷法、リソグラフィ法及びアブレーション法のうちいずれか一つの方法で前記光−熱変換層上部にパターニングされて形成される段階；及び
    前記パターニングされた有機膜層を、レーザー熱転写法によって有機電界発光素子のピクセル領域に転写する段階
    を含むことを特徴とする、フルカラー有機電界発光素子の製造方法。
13. 前記有機膜層が形成される段階は、ロール対ロール法、シート対シート法、ロール対シート法、シート対ロール法のうちいずれか一つの方法を用いることを特徴とする、請求項１２に記載のフルカラー有機電界発光照射用ドナー基板の製造方法。
14. 前記パターニングされる有機膜層は、ストライプ形態またはデルタ形態でパターニングされることを特徴とする、請求項１２に記載のフルカラー有機電界発光素子の製造方法。
15. 前記有機膜層は、正孔注入層、正孔輸送層、正孔抑制層、電子輸送層及び電子注入層で構成された群から選択される１種以上の有機膜層をさらに含むことを特徴とする、請求項１２に記載のフルカラー有機電界発光素子の製造方法。
16. 前記有機発光物質は、低分子発光物質、高分子発光物質またはこれらの混合物であることを特徴とする、請求項１２に記載のフルカラー有機電界発光素子の製造方法。
    

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