JP2007087642A - フルカラー有機発光素子用ドナーフィルム、フルカラー有機発光素子の製造方法、フルカラー有機発光素子およびその用途 - Google Patents

Abstract

【課題】発光効率が高く、消費電力が低く、均一で微細な有機ＥＬ化合物層のパターンを容易に形成可能なフルカラー有機発光素子用ドナーフィルムを提供すること。
【解決手段】基材フィルムと、該基材フィルムの上部に形成される光−熱変換層と、該光−熱変換層の上部に形成され、発光性高分子化合物を含んでなる転写層とからなり、該転写層にレーザーによる熱が伝達されると、該転写層のうちレーザーに照射された部分においては該転写層と該光−熱変換層との間の付着力Ｗ１２が変化することによって該転写層が該光−熱変換層から離脱し、 該レーザー照射されていない領域の発光性高分子化合物は該レーザー照射された領域の発光性高分子化合物から分離され、該基材の表面に固着される、ことを特徴とするフルカラー有機発光素子用ドナーフィルム。
【選択図】 図２

Description

本発明は、フルカラー有機発光素子用ドナーフィルム及びこれを用いるフルカラー有機発光素子の製造方法に関し、より詳しくは、レーザー転写法に用いた有機ＥＬ化合物層形成に適用されるフルカラー有機発光素子用ドナーフィルム及びこれを使用して製造されるフルカラー有機発光素子の製造方法に関する。

一般に、有機発光素子（有機電界発光素子（有機ＥＬ素子）ともいう。）は、正電極（陽極）、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層、負電極（陰極）などの複数の層からなる。有機発光素子は、使用する材料によって高分子有機発光素子と低分子有機発光素子とに分けられ、低分子有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｅ）素子の場合は、真空蒸着により各層を導入し、高分子有機ＥＬ素子の場合は、スピンコーティングプロセスにより各層を導入して製造することができる。

発光性高分子化合物を用いた単色の有機発光素子は、スピンコーティングプロセスを用いて簡単に製造することができ、発光性低分子化合物を用いた有機発光素子より駆動電圧は低いが、発光効率および寿命が劣ってしまうことがあった。また、フルカラー素子を製造するためには、各々レッド、グリーン、ブルーの高分子化合物をパターニングする必要があるが、その際にインクジェット技術やレーザー転写法を適用すると、発光効率および寿命などの特性が劣化するという不具合が生じてしまうことがあった。

特に、レーザー転写法を用いてパターニングする時は、単一高分子材料では転写が行われない材料が殆どである。レーザー熱転写法による高分子有機発光素子のパターン形成方法は、特許文献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、及び基板が必要とされる。光源からの光が転写フィルムの吸光層で吸収されて熱エネルギーに変換され、この熱エネルギーにより転写フィルムの転写層形成物質が基板に転写され、所望するイメージが形成される（たとえば、特許文献４〜７参照）。

かかる熱転写法は、液晶表示素子用カラーフィルタの製造にも用いられ、また、発光物質のパターンを形成するために用いられることもあった（特許文献１）。

特許文献８に記載の発明は、フルカラー有機発光素子における高度にパターン化された有機層を形成する方法に関し、この方法では、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保持体が使用される。前記ドナー保持体は加熱され、有機電界発光物質が目的とする下部ピクセルにある色化された有機電界発光媒介体を形成する基板のリセス表面部に転写される。より具体的には、ドナーフィルムに熱または光が照射され、発光物質が蒸気化してピクセルに転写される。

特許文献９に記載の発明においては、低温（約４００℃以下）で昇華性のあるドナーシートから収容体シートに有機電界発光物質を転写することにより、各々の画素領域にサブ画素が形成される。

しかしながら、従来の高分子発光性化合物をレーザー転写する場合には、位置ずれが生じるなどして、微細なパターンを形成することが困難であった。
一方、特許文献１０（特開２００４−２００１７０号公報）には、ドナーフィルム上の発光性低分子化合物をレーザー転写することを特徴とする有機発光素子の製造方法が開示されている。

しかしながら、ドナーフィルム上に低分子の発光性化合物からなる層を形成するためには、蒸着のための大型の装置が必要である、蒸着斑を生じさせることなく均一に蒸着を行なうことが困難である、大型パネルの製造には不向きである、などの問題があった。

また、従来の発光性高分子化合物または発光性低分子化合物を転写して製造された有機発光素子には、発光効率が悪い、消費電力が多いという問題もあった。
米国特許第５,９９８,０８５号明細書 米国特許第６,２１４,５２０号明細書 米国特許第６,１１４,０８８号明細書 米国特許第５,２２０,３４８号明細書 米国特許第５,２５６,５０６号明細書 米国特許第５,２７８,０２３号明細書 米国特許第５,３０８,７３７号明細書 米国特許第５,９３７,２７２号明細書 米国特許第５,６８８,５５１号明細書 特開２００４−２００１７０号公報

本発明は、レーザー転写法において用いられるフルカラー有機発光素子用ドナーフィルムであって、均一で微細な有機ＥＬ化合物層のパターンを容易に形成可能なフルカラー有機発光素子用ドナーフィルム、およびこれを用いた有機発光素子の製造方法を提供することを目的とする。

また本発明は、有機ＥＬ化合物を含む均一な転写層を備え、大型パネル等の製造に好適に用いることができるフルカラー有機発光素子用ドナーフィルムを提供することを目的とする。

さらに本発明は、発光効率に優れ、消費電力が少ない有機発光素子、およびその形成に用いることのできるフルカラー有機発光素子用ドナーフィルムを提供することを目的とする。

本発明者は鋭意研究した結果、特定の発光性高分子化合物、より具体的には、粘性の低い発光性高分子化合物を含む転写層を備えたドナーフィルムを用いると、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成させた。

本発明は、以下の〔１〕〜〔２０〕に関する。

〔１〕
基材フィルムと、
該基材フィルムの上部に形成される光−熱変換層と、
該光−熱変換層の上部に形成され、発光性高分子化合物を含んでなる転写層と
からなり、
該転写層にレーザーによる熱が伝達されると、該転写層のうちレーザーに照射された部分においては該転写層と該光−熱変換層との間の付着力Ｗ１２が変化することによって該
転写層が該光−熱変換層から離脱し、
該光−熱変換層と該転写層との間の付着力Ｗ１２、および該転写層と該転写層を形成する発光性高分子化合物が転写される有機発光素子用基材との間の付着力Ｗ３２が、該転写層におけるレーザー照射された領域の発光性高分子化合物とレーザー照射されていない領域の発光性高分子化合物との間の張力Ｗ２２よりも大きいために、該レーザー照射されていない領域の発光性高分子化合物は該レーザー照射された領域の発光性高分子化合物から分離され、該基材の表面に固着される、
ことを特徴とするフルカラー有機発光素子用ドナーフィルム。

〔２〕前記転写層が前記発光性高分子化合物の溶液を塗布することによって形成され、該溶液の粘度が１０ｍＰａ・ｓ以下であることを特徴とする上記〔１〕に記載のフルカラー有機発光素子用ドナーフィルム。

〔３〕前記発光性高分子化合物が発光性非共役高分子化合物であることを特徴とする上記〔１〕または〔２〕のフルカラー有機発光素子用ドナーフィルム。

〔４〕前記発光性高分子化合物が燐光発光性高分子化合物であることを特徴とする上記〔１〕〜〔３〕のいずれかのフルカラー有機発光素子用ドナーフィルム。

〔５〕前記発光性高分子化合物が燐光発光性非共役高分子化合物であることを特徴とする上記〔１〕〜〔４〕のいずれかのフルカラー有機発光素子用ドナーフィルム。

〔６〕前記発光性高分子化合物を含んでなる転写層が、スピンコート法、キャスティング法、マイクログラビアコート法、グラビアコート法、バーコート法、ロールコート法、ワイアーバーコート法、ディップコート法、スプレーコート法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法およびオフセット印刷法からなる群から選ばれる方法で形成されることを特徴とする上記〔１〕〜〔５〕のいずれかのフルカラー有機発光素子の製造方法。

〔７〕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吸光性物質からなることを特徴とする上記〔１〕〜〔６〕のいずれかのフルカラー有機発光素子用ドナーフィルム。

〔８〕前記光−熱変換層が、カーボンブラック、黒鉛、及び赤外線吸収物質から選ばれた物質が分散されている高分子化合物からなることを特徴とする上記〔１〕〜〔７〕のいずれかのフルカラー有機発光素子用ドナーフィルム。

〔９〕前記光−熱変換層と転写層との間にガス生成層が更に含まれていることを特徴とする上記〔１〕〜〔８〕のいずれかのフルカラー有機発光素子用ドナーフィルム。

〔１０〕前記ガス生成層が、四硝酸ペンタエリスリトールまたはトリニトロトルエンのいずれかの物質からなることを特徴とする上記〔９〕のフルカラー有機発光素子用ドナーフィルム。

〔１１〕前記基材フィルムが、ポリエステル、ポリアクリル、ポリエポキシ、ポリエチレン、ポリプロピレン、及びポリスチレンよりなる群から選ばれた透明性高分子化合物からなることを特徴とする上記〔１〕〜〔１０〕のいずれかのフルカラー有機発光素子用ドナーフィルム。

〔１２〕
（i）基板上に第１の電極を形成する工程と、
（ii）請求項１〜１１のいずれかに記載されたフルカラー有機発光素子用ドナーフィルムを用いたレーザー転写法により、該第１の電極上の画素形成領域に有機ＥＬ化合物層を形成する工程と、
（iii）該有機ＥＬ化合物層の上に第２の電極を設ける工程と
を含む
ことを特徴とするフルカラー有機発光素子の製造方法。

〔１３〕前記の有機ＥＬ化合物層を形成する工程（ii）の後に、さらに熱処理を施す工程（iv）を含むことを特徴とする上記〔１２〕のフルカラー有機発光素子の製造方法。

〔１４〕上記〔１２〕または〔１３〕の製造方法のいずれかにより製造されることを特徴とするフルカラー有機発光素子。

〔１５〕上記〔１４〕のフルカラー有機発光素子を備えた面発光光源。

〔１６〕上記〔１４〕のフルカラー有機発光素子を備えた表示装置用バックライト。

〔１７〕上記〔１４〕のフルカラー有機発光素子を備えた表示装置。

〔１８〕上記〔１４〕のフルカラー有機発光素子を備えた照明装置。

〔１９〕上記〔１４〕のフルカラー有機発光素子を備えたインテリア。

〔２０〕上記〔１４〕のフルカラー有機発光素子を備えたエクステリア。

本発明のフルカラー有機発光素子用ドナーフィルムを用いてレーザー転写を行なうと、均一で微細な有機ＥＬ化合物層のパターンを容易に形成できる。
また、本発明のフルカラー有機発光素子用ドナーフィルムの転写層は、各種の塗布方法を適用して均一に形成することができるため、本発明のフルカラー有機発光素子用ドナーフィルムは、大型パネル等の製造に好適に用いることができる。

さらに、本発明のフルカラー有機発光素子用ドナーフィルムを用いて形成された有機発光素子は、発光効率に優れ、消費電力が少ない。

以下、図面を参照しながら、本発明のフルカラー有機発光素子用ドナーフィルム、フルカラー有機発光素子の製造方法、フルカラー有機発光素子およびその用途についてより詳細に説明する。

［フルカラー有機発光素子用ドナーフィルム］
本発明のフルカラー有機発光素子用ドナーフィルムは、基材フィルムと、該基材フィルムの上部に形成される光−熱変換層と、該光−熱変換層の上部に形成され、発光性高分子化合物を含んでなる転写層とからなる。

図１は、本発明によりレーザーを用いて有機発光素子に使用される有機ＥＬ化合物層を転写パターニングする時の転写メカニズムを示す図である。
通常、レーザーを用いて有機膜を転写パターニングする際には、図１から分かるように、基板Ｓ１表面の有機膜Ｓ２がレーザーの働きによりＳ１から剥離し、基板Ｓ３に転写されつつ、レーザーを照射された部分と照射されていない部分との分離が発生する。

転写特性を左右する因子としては、基板Ｓ１とフィルムＳ２との間の第１の付着力Ｗ１２、フィルムＳ２内部の張力Ｗ２２、及びフィルムＳ２と基板Ｓ３との間の第２の付着力Ｗ３２の３つがある。

これら付着力Ｗ１２、張力Ｗ２２および付着力Ｗ３２は、各層の表面張力γ１、γ２およびγ３と、界面張力γ１２およびγ２３と用いて以下のように表される。
Ｗ１２＝γ１＋γ２−γ１２
Ｗ２２＝２γ２
Ｗ３２＝γ２＋γ３−γ２３

レーザー転写特性を向上させるためには、フィルム内の張力Ｗ２２、より正確にはレーザー照射された領域とレーザー照射されていない領域との間の張力Ｗ２２が、基板Ｓ１とフィルムＳ２との間の第１の付着力Ｗ１２と、フィルムＳ２と基板Ｓ３との間の第２の付着力Ｗ３２との合計よりも小さい必要がある。

転写層として粘性の低い発光性高分子化合物を使用する場合は、前記第１の付着力Ｗ１２及び前記第２の付着力Ｗ３２が前記張力Ｗ２２よりも大きいため、ドナーフィルムから発光性高分子化合物を有機発光素子用の基板に転写する際に、レーザー照射された領域の発光性高分子化合物とレーザー照射されていない領域の発光性高分子化合物とが容易に分離され、発光層の微細パターンを容易に形成することができる。このようにして発光性高分子化合物を転写することにより、微細な発光層のパターンまでも形成することができ、位置ずれを生じる可能性が低減する。

図３及び図４は、本発明の実施の形態にかかる有機発光素子用ドナーフィルムの構造を示す図である。
前記ドナーフィルム３４は、図３に示すように、基材フィルム３１上に光−熱変換層３２と転写層３３とが積層されてなる構造を有している。
なお、図３における光−熱変換層３２は図１における基板Ｓ１に、図３における転写層（発光性高分子化合物）３３は図１におけるフィルムＳ２に、転写層３３の転写先である有機発光素子用の基板は図１における基板Ｓ３に、それぞれ対応している。

図３は、最も基本的な構造のドナーフィルムを示す図であって、用途に応じてフィルムの構造を変更して使用することができる。たとえば、反射により転写層の特性が低下することを抑えるために、反射防止コーティング処理を施すことができ、フィルムの感度を向上するために光−熱変換層の下部に図４に示すように、ガス生成層３５を更に形成することもできる。

前記ガス生成層３５は、光または熱を吸収すると分解反応を起こし、窒素ガスや水素ガスなどを放出することで転写エネルギーの提供という役割を果たし、四硝酸ペンタエリスリトール（ＰＥＴＮ）、トリニトロトルエン（ＴＮＴ）などから選ばれた物質からなる。

前記基材フィルム３１は、透明性高分子化合物からなるが、かかる高分子化合物としては、ポリエチレンテレフタ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使用する。そのうち、ポリエチレンテレフタレートフィルムを主に使用する。基材フィルムの厚さは、１０〜５００μｍであることが好ましい。この基材フィルムは、保持フィルムとしての役割を果たし、複合的な多重系も使用可能である。

前記光−熱変換層は、赤外線−可視光線領域の光を吸収する性質を備える吸光性物質で
形成する。この吸光性物質からなる膜としては、アルミニウム、該酸化物及び硫化物からなる金属膜、及びカーボンブラック、黒鉛や赤外線染料が添加された高分子化合物からなる有機膜が挙げられる。なお、金属膜は、真空蒸着法、電子ビーム蒸着法、またはスパッタリングを用いて１０〜５００ｎｍの厚さで形成し、有機膜の場合は、一般のフィルムコーティング方法である押出、スピン、及びナイフコーティング方法を用いて形成し、０．１〜１０μｍの厚さが好ましい。

前記転写層３３は、発光性高分子化合物を含んでおり、本発明のフルカラー有機発光素子用ドナーフィルムを用いて形成しようとする有機発光素子の有機ＥＬ化合物層に相当する。転写層の形成方法としては、たとえばスピンコート法、キャスティング法、マイクログラビアコート法、グラビアコート法、バーコート法、ロールコート法、ワイアーバーコート法、ディップコート法、スプレーコート法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法が挙げられ、中でもスピンコート法、ディップコート法が好ましい。また、転写層の厚みは５０〜３００ｎｍ、好ましくは７０〜２００ｎｍである。

この有機ＥＬ化合物層、すなわち発光層、正孔輸送層、及び電子輸送層に使用する化合物としては、発光性高分子化合物、好ましくは粘性の低い発光性高分子化合物挙げられる。

前記転写層を形成するための発光性高分子化合物溶液の粘度は、好ましくは１０ｍＰａ・ｓ以下、さらに好ましくは５ｍＰａ・ｓ以下であり、またその下限値はたとえば０．５ｍＰａ・ｓである。前記発光性高分子化合物溶液の粘度が上記範囲にある前記発光性高分子化合物溶液を用いて転写層を形成すると、ドナーフィルムから発光性高分子化合物を有機発光素子用の基板に転写する際に、レーザー照射された領域の発光性高分子化合物とレーザー照射されていない領域の発光性高分子化合物とが容易に分離され、発光層の微細パターンを容易に形成することができる。

前記発光性高分子化合物溶液の溶媒としては、トルエン、キシレン、クロロホルム、ジクロロエタンなどが挙げられるが、前記発光性高分子化合物が溶解する溶媒であれば特に制限はない。

なお本明細書において粘度とは、粘度計校正用標準液（日本グリース社製）、JS2.5、JS10、JS20、JS50を用いて、25℃にて校正した振動式粘度計で測定した値である。
本発明に用いられる発光性高分子化合物としては、大森裕：応用物理、第７０巻、第１２号、１４１９−１４２５頁（２００１年）に記載されている高分子発光材料などを例示することができる。

発光性高分子化合物は、発光性共役高分子化合物と発光性非共役高分子化合物とに分類することができるが、発光性共役高分子化合物溶液の粘度が通常は５０〜１０００ｍＰａ・ｓ程度であるのに対し、発光性非共役高分子化合物溶液の粘度は通常は１〜５ｍＰａ・ｓ程度であって低いことから、本発明においては発光性非共役高分子化合物を用いることが好ましい。

なお発光性共役高分子化合物溶液であっても、溶媒量を増やすことによって、その粘度を発光性非共役高分子化合物溶液の通常の粘度と同等に調整することは可能であるが、溶液濃度が低くなりすぎ、成膜性が悪化する傾向にある。

また、発光性高分子化合物は、蛍光発光性高分子化合物と燐光発光性高分子化合物とに分類することもできるが、発光効率が高く、有機ＥＬ素子の消費電力を抑えられる観点から、本発明においては燐光発光性高分子化合物を用いることが好ましい。

上記の理由から、本発明で用いられる発光性化合物としては、燐光発光性非共役高分子化合物（前記燐光発光性化合物であり、かつ前記発光性非共役高分子化合物でもある発光材料）が特に好ましい。

前記発光層は、好ましくは、燐光を発光する燐光発光性単位とキャリアを輸送するキャリア輸送性単位とを一つの分子内に備えた、燐光発光性高分子を少なくとも一つ含む。前記燐光発光性高分子は、重合性置換基を有する燐光発光性化合物と、重合性置換基を有するキャリア輸送性化合物を共重合することによって得られる。燐光発光性化合物はイリジウム、白金および金の中から一つ選ばれる金属元素を含む金属錯体であり、中でもイリジウム錯体が好ましい。

前記重合性置換基を有する燐光発光性化合物としては、例えば下記式（Ｅ−１）〜（Ｅ−４９）に示す金属錯体の一つ以上の水素原子を重合性置換基で置換した化合物を挙げることができる。

なお、上記式（Ｅ−３５）、（Ｅ−４６）〜（Ｅ−４９）において、Ｐｈはフェニル基を表す。

これらの燐光発光性化合物における重合性置換基としては、例えばビニル基、アクリレート基、メタクリレート基、メタクリロイルオキシエチルカルバメート基等のウレタン（メタ）アクリレート基、スチリル基及びその誘導体、ビニルアミド基及びその誘導体などが挙げられ、中でもビニル基、メタクリレート基、スチリル基及びその誘導体が好ましい。これらの置換基は、ヘテロ原子を有してもよい炭素数１〜２０の有機基を介して金属錯体に結合していてもよい。

前記重合性置換基を有するキャリア輸送性化合物は、ホール輸送性および電子輸送性の内のいずれか一方または両方の機能を有する有機化合物における一つ以上の水素原子を重合性置換基で置換した化合物を挙げることができる。このような化合物の代表的な例とし
て、下記式（Ｅ−５０）〜（Ｅ−６７）に示した化合物を挙げることができる。

例示したこれらのキャリア輸送性化合物における重合性置換基はビニル基であるが、ビニル基をアクリレート基、メタクリレート基、メタクリロイルオキシエチルカルバメート基等のウレタン（メタ）アクリレート基、スチリル基及びその誘導体、ビニルアミド基及びその誘導体などの重合性置換基で置換した化合物であってもよい。また、これらの重合性置換基は、ヘテロ原子を有してもよい炭素数１〜２０の有機基を介して結合していてもよい。

重合性置換基を有する燐光発光性化合物と、重合性置換基を有するキャリア輸送性化合物の重合方法は、ラジカル重合、カチオン重合、アニオン重合、付加重合のいずれでもよいが、ラジカル重合が好ましい。また、重合体の分子量は重量平均分子量で1,000〜2,000
,000が好ましく、5,000〜1,000,000がより好ましい。ここでの分子量はＧＰＣ（ゲルパーミエーションクロマトグラフィー）法を用いて測定されるポリスチレン換算分子量である。

前記燐光発光性高分子は、一つの燐光発光性化合物と一つのキャリア輸送性化合物、一つの燐光発光性化合物と二つ以上のキャリア輸送性化合物を共重合したものであってもよく、また二つ以上の燐光発光性化合物をキャリア輸送性化合物と共重合したものであってもよい。

燐光発光性高分子におけるモノマーの配列は、ランダム共重合体、ブロック共重合体、交互共重合体のいずれでもよく、燐光発光性化合物構造の繰り返し単位数をｍ、キャリア輸送性化合物構造の繰り返し単位数をｎとしたとき（ｍ、ｎは１以上の整数）、全繰り返し単位数に対する燐光発光性化合物構造の繰り返し単位数の割合、すなわちｍ／（ｍ＋ｎ）の値は0.001〜0.5が好ましく、0.001〜0.2がより好ましい。

燐光発光性高分子のさらに具体的な例と合成法は、例えば特開２００３−３４２３２５号公報、特開２００３−１１９１７９号公報、特開２００３−１１３２４６号公報、特開２００３−２０６３２０号公報、特開２００３−１４７０２１号公報、特開２００３−１７１３９１号公報、特開２００４−３４６３１２号公報、特開２００５−９７５８９号公報に開示されている。

前記発光層は、好ましくは、前記燐光発光性化合物を含む層であるが、発光層のキャリア輸送性を補う目的で正孔輸送材料や電子輸送材料が含まれていてもよい。これらの目的で用いられる正孔輸送材料としては、例えば、ＴＰＤ（Ｎ，Ｎ’−ジメチル−Ｎ，Ｎ’−（３−メチルフェニル）−１，１’−ビフェニル−４，４’ジアミン）、α−ＮＰＤ（４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル）、ｍ−ＭＴＤＡＴＡ（４、４’，４’’−トリス（３−メチルフェニルフェニルアミノ）トリフェニルアミン）などの低分子トリフェニルアミン誘導体や、ポリビニルカルバゾール、前記トリフェニルアミン誘導体に重合性官能基を導入して高分子化したもの、例えば特開平８−１５７５７５号公報に開示されているトリフェニルアミン骨格の高分子化合物、ポリパラフェニレンビニレン、ポリジアルキルフルオレンなどが挙げられ、また、電子輸送材料としては、例えば、Ａｌｑ３（アルミニウムトリスキノリノレート）などのキノリノール誘導体金属錯体、オキサジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、トリアジン誘導体、トリアリールボラン誘導体などの低分子材料や、上記の低分子電子輸送性化合物に重合性官能基を導入して高分子化したもの、例えば特開平１０−１６６５号公報に開示されているポリＰＢＤなどの既知の電子輸送材料が使用できる。

［フルカラー有機発光素子の製造方法］
前記方法により有機薄膜である第１の有機膜層２２、発光層２３、及び第２の有機膜層２４を形成してから、前記透明電極層２１と向かい合う背面電極層２５を形成した後、その上に絶縁層を形成すると有機発光素子が得られる。

本発明フルカラー有機発光素子の製造方法においては、レーザー転写法により前記フルカラー有機発光素子用ドナーフィルムの転写層を転写することによりフルカラー有機発光素子が製造される。

図２は、本発明によりパターニングされたフルカラー有機発光素子の構造を概略的に示す断面図である。同図に示すように、本発明のフルカラー有機発光素子においては、まず、半導体基板２０上に第１の電極層２１がパターニングし形成されている。前記第１の電極層２１は、画素定義層（Ｐｉｘｅｌ Ｄｅｆｉｎｅｄ Ｌａｙｅｒ；ＰＤＬ）で分離され
ている。

（第１の電極）
この第１の電極は、通常は陽極である。陽極は、ＩＴＯに代表される導電性かつ光透過性の層により形成される。有機発光を基板を通して観察する場合には、陽極の光透過性は必須であるが、有機発光をトップエミッション、すなわち上部の電極を通して観察する用途の場合では陽極の透過性は必要なく、仕事関数が４.１ｅＶよりも高い金属あるいは金
属化合物のような適当な任意の材料を陽極として用いることができる。例えば、金、ニッケル、マンガン、イリジウム、モリブテン、パラジウム、白金などを単独で、あるいは組み合わせて用いることが可能である。当該陽極は、金属の酸化物、窒化物、セレン化物及び硫化物からなる群より選ぶこともできる。また、光透過性の良好なＩＴＯの表面に、光透過性を損なわないように１〜３ｎｍの薄い膜として、上記の金属を成膜したものを陽極として用いることもできる。これらの陽極材料表面への成膜方法としては、電子ビーム蒸着法、スパッタリング法、化学反応法、コーティング法、真空蒸着法などを用いることができる。陽極の厚さは２〜３００ｎｍが好ましい。
第１の電極層２１を形成した後、その上に第１の有機膜層２２が形成される。

（素子構成）
また、本発明の製造方法によって製造されるフルカラー有機発光素子の構成は図１の例に限定されず、陽極と陰極の間に順次、１）陽極バッファー層／正孔輸送層／発光層、２）陽極バッファー層／発光層／電子輸送層、３）陽極バッファー層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層、４）陽極バッファー層／正孔輸送材料、発光材料、電子輸送材料を含む層、５）陽極バッファー層／正孔輸送材料、発光材料を含む層、６）陽極バッファー層／発光材料、電子輸送材料を含む層、７）陽極バッファー層／正孔電子輸送材料、発光材料を含む層、８）陽極バッファー層／発光層／正孔ブロック層／電子輸送層を設けた素子構成などを挙げることができる。また、図１に示した発光層は１層であるが、発光層を２層以上有していてもよい。さらに、陽極バッファー層を用いずに直接的に、正孔輸送材料を含む層が陽極の表面に接していてもかまわない。

なお、本明細書中においては、特に断りのない限り、電子輸送材料、正孔輸送材料、発光材料の全てあるいは一種類以上からなる化合物を有機ＥＬ化合物、また層を有機ＥＬ化合物層と呼ぶこととする。

（陽極表面処理）
また、陽極バッファー層、あるいは、正孔輸送材料を含む層の成膜時に陽極表面を前もって処理することによりオーバーコートされる層の性能（陽極基板との密着性、表面平滑性、ホール注入障壁の低減化など）を改善することができる。前もって処理する方法には高周波プラズマ処理を始めとしてスパッタリング処理、コロナ処理、ＵＶオゾン照射処理、または酸素プラズマ処理などがある。

（陽極バッファー層：バイトロンなどを使う場合）
陽極バッファー層をウェットプロセスにて塗布して作製する場合には、スピンコート法、キャスティング法、マイクログラビアコート法、グラビアコート法、バーコート法、ロールコート法、ワイアーバーコート法、ディップコート法、スプレーコート法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、インクジェットプリント法等の塗布法などを用いて成膜することが出来る。

上記ウェットプロセスによる成膜で用い得る化合物は、陽極表面とその上層に含まれる発光性化合物に良好な付着性を有した化合物であれば特に制限はないが、これまで一般に用いられてきた陽極バッファーを適用することがより好ましい。例えば、ポリ（３，４）
−エチレンジオキシチオフェンとポリスチレンスルホン酸塩との混合物であるＰＥＤＯＴ−ＰＳＳ、ポリアニリンとポリスチレンスルホン酸塩との混合物であるＰＡＮＩなどの導電性ポリマーを挙げることができる。さらに、これら導電性ポリマーにトルエン、イソプロピルアルコールなどの有機溶剤を添加して用いてもよい。また、界面活性剤などの第三成分を含む導電性ポリマーでもよい。前記界面活性剤としては、例えばアルキル基、アルキルアリール基、フルオロアルキル基、アルキルシロキサン基、硫酸塩、スルホン酸塩、カルボキシレート、アミド、ベタイン構造、及び第４級化アンモニウム基からなる群から選択される１種の基を含む界面活性剤が用いられるが、フッ化物ベースの非イオン性界面活性剤も用い得る。

（有機ＥＬ化合物層）
本発明のフルカラー有機発光素子における有機ＥＬ化合物層は、上記した本発明の揺るカラー有機発光素子用ドナーフィルムの転写層を構成する発光性高分子化合物を、レーザー転写法を用いて転写することで形成される。

以上で説明したように、第１の有機膜層だけを先に基板に形成した場合は、その次は、基板上に有機ＥＬ化合物層２３を形成する。
前述した本発明のフルカラー有機発光素子用ドナーフィルムは、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色を発現できるように、各色ごとに用意する。

レーザービームを用いて、用意したドナーフィルムを転写し、基板上の画素領域上にパターニングされた有機ＥＬ化合物層を形成する。

（ホールブロック層）
また、ホールが発光層を通過することを抑え、発光層内で電子と効率よく再結合させる目的で、発光層の陰極側に隣接してホールブロック層を設けてもよい。このホールブロック層には発光材料より最高占有分子軌道（Highest Occupied Molecular Orbital；ＨＯＭＯ）準位の深い化合物を用いることができ、トリアゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、フェナントロリン誘導体、アルミニウム錯体などを例示することができる。

さらに、励起子（エキシトン）が陰極金属で失活することを防ぐ目的で、発光層の陰極側に隣接してエキシトンブロック層を設けてもよい。このエキシトンブロック層には発光材料より励起三重項エネルギーの大きな化合物を用いることができ、トリアゾール誘導体、フェナントロリン誘導体、アルミニウム錯体などを例示することができる。

（第２の電極）
この第２の電極は、通常は陰極である。陰極材料としては、仕事関数が低く、かつ化学的に安定なものが使用され、Ａｌ、ＭｇＡｇ合金、ＡｌＬｉやＡｌＣａなどのＡｌとアルカリ金属の合金などの既知の陰極材料を例示することができるが、化学的安定性を考慮すると仕事関数は２.９ｅＶ以上であることが好ましい。これらの陰極材料の成膜方法とし
ては、抵抗加熱蒸着法、電子ビーム蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法などを用いることができる。陰極の厚さは１０ｎｍ〜１μｍが好ましく、５０〜５００ｎｍがより好ましい。

また、陰極から有機層への電子注入障壁を下げて電子の注入効率を上げる目的で、陰極バッファー層として、陰極より仕事関数の低い金属層を陰極と陰極に隣接する有機層の間に挿入してもよい。このような目的に使用できる低仕事関数の金属としては、アルカリ金属（Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ）、アルカリ土類金属（Ｓｒ、Ｂａ）、希土類金属（Ｐｒ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｙｂ）等を挙げることができる。また、陰極より仕事関数の低いものであれば、合金または金属化合物も使用することができる。これらの陰極バッファー層の成膜方法
としては、蒸着法やスパッタ法などを用いることができる。陰極バッファー層の厚さは０.０５〜５０ｎｍが好ましく、０.１〜２０ｎｍがより好ましく、０.５〜１０ｎｍがより
一層好ましい。

さらに、陰極バッファー層は、上記の低仕事関数の物質と電子輸送材料の混合物として形成することもできる。なお、ここで用いられる電子輸送材料としては前述の電子輸送層に用いられる有機化合物を用いることができる。この場合の成膜方法としては共蒸着法を用いることができる。また、溶液による塗布成膜が可能な場合は、スピンコーティング法、ディップコーティング法、インクジェット法、印刷法、スプレー法、ディスペンサー法などの既述の成膜方法を用いることができる。この場合の陰極バッファー層の厚さは０.
１〜１００ｎｍが好ましく、０.５〜５０ｎｍがより好ましく、１〜２０ｎｍがより一層
好ましい。陰極と有機物層との間に、導電性高分子化合物からなる層、あるいは金属酸化物や金属フッ化物、有機絶縁材料等からなる平均膜厚２ｎｍ以下の層を設けてもよい。

以下、図５を参照して本発明にかかるフルカラー有機発光素子の有機薄膜の微細パターンを形成する方法を詳しく説明する。図５は、本発明にかかるドナーフィルムを使用して転写する方法を説明するための図であって、まず、透明基板５５上に透明電極層５６を形成する。これとは別に、基材フィルム５１上に光−熱変換層５２、転写層５３を順次に塗布することでドナーフィルム５４を用意する。

ここで、転写層は、有機薄膜形成用物質をコーティングすることで製造される。この際、各種の特性を改善するために、所定含量の添加物質を加えてもよい。たとえば、発光層の効率を高めるために、ドーパント（ｄｏｐａｎｔ）を添加してもよい。そして、転写層を形成する方法としては、前述したように、一般のフィルムコーティング方法である押出、スピン、及びナイフコーティング方法を用いる。

なお、第１の有機膜層２２と有機ＥＬ化合物層２３、第２の有機膜層２４などを同時に形成しようとする時には、前記有機薄膜形成用物質を、発光材料、正孔輸送材料および電子輸送材料と一緒にコーティング可能である。

引き続き、透明電極層５６が形成された基板５５から、所定の間隔を隔てられた位置に前記ドナーフィルム５４を配置した後、前記ドナーフィルム５４にエネルギー源５７を照射する。

前記エネルギー源５７は、転写装置を経由し、基材フィルム５１を通って光−熱変換層５２を活性化させ、熱分解反応により熱を放出させる。放出された熱により、その上部に透明電極層５６が形成されている透明基板５５上に、転写物質が所望するパターンと厚さで転写される。

本発明で転写工程に使用するエネルギー源としては、レーザー、キセノン（Ｘｅ）ランプ、及びフラッシュランプなどが使用可能である。そのうちでも、レーザーが最も優れた転写効果を得ることができるため好ましい。なお、レーザーとしては、固体、ガス、半導体、染料などのあらゆる汎用的なレーザーをいずれも使用することができ、レーザービームの形状も円形のビームまたは他の可能な形状のビームが使用可能である。

このような場合、前記画素領域が形成される領域には、前記発光材料は正孔輸送材料及び／または電子輸送材料と共にドナーフィルムから離脱して前記基板へ第１の付着力（付着力Ｗ３２）で付着される。レーザーに照射されていない領域の前記発光性高分子化合物は、第２の付着力（付着力Ｗ１２）で前記光−熱変換層に固定された状体が維持される。

また、レーザーに照射された領域の前記発光性高分子化合物とレーザーに照射されていない領域の前記発光性高分子化合物との間の張力（張力Ｗ２２）は、前記第１の付着力及び前記第２の付着力よりも弱いため、この発光性高分子化合物は、レーザーに照射された領域とレーザーに照射されていない領域とに互いに分離され、レーザーに照射された領域の前記発光性高分子化合物が画素領域に転写される。換言すると、前記光−熱変換層から前記基板の画素領域への物質遷移が生じる。

前記のような転写プロセスを施した後、転写された物質を固形化、固着化するために熱処理プロセスを施す。
ここで、転写物質の転写は、一回または複数回にかけて行うことができる。即ち、転写すべき有機薄膜層の厚さによっては、一回で必要な厚さを転写することができ、複数回繰り返すことで転写することもできる。しかし、プロセスの便宜性及び安定性を考慮し、一回で転写物質を転写することが好ましい。

このように、有機ＥＬ化合物層と一緒に第２の有機膜層２４を形成することができ、または、有機ＥＬ化合物層だけを形成した後、継続して第２の有機膜層２４を形成することができる。

第２の有機膜層２４は、第１の電極がカソードである場合は、電子注入層、正孔抑制層、及び電子輸送層の少なくとも１層を含む。通常、前述したように、素子の特性のために電子注入層を含むことが好ましく、さらに正孔抑制層及び／または電子輸送層を含んでもよい。その後、第２の電極２５を設けて、第２の有機膜層２４を封じると、フルカラー有機発光素子が得られる。

第２の有機膜層だけを別に形成する場合は、前記第２の有機膜層は、スピンコーティングまたは蒸着法で形成する。
一方、第１の電極２１がアノードである場合は、第２の有機膜層２４としては正孔注入層及び／または正孔輸送層を含む。第２の有機膜層を形成した後、第２の電極２５としてカソード電極を設けて、第２の有機膜層２４を封じると、フルカラー有機発光素子が出来上がる。前記第２の有機膜層は、スピンコーティングまたは蒸着法で形成する。

レーザーを用いて有機発光素子に使用さ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す図である。 本発明によりパターニングされたフルカラー有機発光素子の構造を概略的に示す断面図である。 本発明の実施の形態にかかるフルカラー有機発光素子用ドナーフィルムの構造を示す図である。 本発明の実施の形態にかかるフルカラー有機発光素子用ドナーフィルムの構造を示す図である。 本発明にかかるドナーフィルムを用いて転写する方法を説明するための図である。

符号の説明

２１ 透明電極層
２２ 第１の有機膜層
２３ 有機ＥＬ化合物層
２４ 第２の有機膜層
２５ 背面電極層
５１ 基材フィルム
５２ 光−熱変換層
５３ 転写層
５４ ドナーフィルム
５５ 透明基板

Claims (20)

1. 基材フィルムと、
   該基材フィルムの上部に形成される光−熱変換層と、
   該光−熱変換層の上部に形成され、発光性高分子化合物を含んでなる転写層と
   からなり、
   該転写層にレーザーによる熱が伝達されると、該転写層のうちレーザーに照射された部分においては該転写層と該光−熱変換層との間の付着力Ｗ１２が変化することによって該転写層が該光−熱変換層から離脱し、
   該光−熱変換層と該転写層との間の付着力Ｗ１２、および該転写層と該転写層を形成する発光性高分子化合物が転写される有機発光素子用基材との間の付着力Ｗ３２が、該転写層におけるレーザー照射された領域の発光性高分子化合物とレーザー照射されていない領域の発光性高分子化合物との間の張力Ｗ２２よりも大きいために、該レーザー照射されていない領域の発光性高分子化合物は該レーザー照射された領域の発光性高分子化合物から分離され、該基材の表面に固着される、
   ことを特徴とするフルカラー有機発光素子用ドナーフィルム。
2. 前記転写層が前記発光性高分子化合物の溶液を塗布することによって形成され、該溶液の粘度が１０ｍＰａ・ｓ以下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発光素子用ドナーフィルム。
3. 前記発光性高分子化合物が発光性非共役高分子化合物であることを特徴とする請求項１または２に記載のフルカラー有機発光素子用ドナーフィルム。
4. 前記発光性高分子化合物が燐光発光性高分子化合物であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のフルカラー有機発光素子用ドナーフィルム。
5. 前記発光性高分子化合物が燐光発光性非共役高分子化合物であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のフルカラー有機発光素子用ドナーフィルム。
6. 前記発光性高分子化合物を含んでなる転写層が、スピンコート法、キャスティング法、マイクログラビアコート法、グラビアコート法、バーコート法、ロールコート法、ワイアーバーコート法、ディップコート法、スプレーコート法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法およびオフセット印刷法からなる群から選ばれる方法で形成されることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のフルカラー有機発光素子の製造方法。
7. 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吸光性物質からなることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のフルカラー有機発光素子用ドナーフィルム。
8. 前記光−熱変換層が、カーボンブラック、黒鉛、及び赤外線吸収物質から選ばれた物質が分散されている高分子化合物からなることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のフルカラー有機発光素子用ドナーフィルム。
9. 前記光−熱変換層と転写層との間にガス生成層が更に含まれていることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載のフルカラー有機発光素子用ドナーフィルム。
10. 前記ガス生成層が、四硝酸ペンタエリスリトールまたはトリニトロトルエンのいずれかの物質からなることを特徴とする請求項９に記載のフルカラー有機発光素子用ドナーフィルム。
11. 前記基材フィルムが、ポリエステル、ポリアクリル、ポリエポキシ、ポリエチレン、ポリプロピレン、及びポリスチレンよりなる群から選ばれた透明性高分子化合物からなることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載のフルカラー有機発光素子用ドナーフィルム。
12. （i）基板上に第１の電極を形成する工程と、
    （ii）請求項１〜１１のいずれかに記載されたフルカラー有機発光素子用ドナーフィルムを用いたレーザー転写法により、該第１の電極上の画素形成領域に有機ＥＬ化合物層を形成する工程と、
    （iii）該有機ＥＬ化合物層の上に第２の電極を設ける工程と
    を含む
    ことを特徴とするフルカラー有機発光素子の製造方法。
13. 前記の有機ＥＬ化合物層を形成する工程（ii）の後に、さらに熱処理を施す工程（iv）を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発光素子の製造方法。
14. 請求項１２または１３に記載の製造方法のいずれかにより製造されることを特徴とするフルカラー有機発光素子。
15. 請求項１４に記載のフルカラー有機発光素子を備えた面発光光源。
16. 請求項１４に記載のフルカラー有機発光素子を備えた表示装置用バックライト。
17. 請求項１４に記載のフルカラー有機発光素子を備えた表示装置。
18. 請求項１４に記載のフルカラー有機発光素子を備えた照明装置。
19. 請求項１４に記載のフルカラー有機発光素子を備えたインテリア。
20. 請求項１４に記載のフルカラー有機発光素子を備えたエクステリア。

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