JP2007123422A - 有機エレクトロルミネッセンス装置、電子機器、有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法、および電子機器の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】基板上に陽極を形成する工程と、前記陽極上に発光層を形成する工程と、前記発光層上にバッファ層を形成する工程と、前記バッファ層上に陰極を形成する工程と、を有し、前記バッファ層が、気体材料を用いたプラズマ重合法により形成されることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法。この方法によれば、陰極に起因する消光物質が発光層に拡散することを抑制し、駆動において、良好な安定性を有する有機エレクトロルミネッセンス装置を得ることができる。
【選択図】図1
Description
L. S. Hung, C. W. Tang, and M. G. Mason, Appl. Phys. Lett., 70. 152 (1997).
また、良好な発光特性を有する電子機器の提供を目的とする。
図1はインクジェット方式による有機EL装置の製造に用いられる基板構造の一例の断面図を示したものである。例えばガラス等の基板10上にトランジスタ11及び絶縁層15を有する回路素子部16が形成され、この回路素子部16上に陽極12がパターンニングされている。絶縁層15に、トランジスタ11と陽極12とを接続するための配線17を形成した。
更に、陽極12を区画する領域にSiO2などからなる無機バンク13と有機バンク14とが積層されている。無機バンク13は、発光層60と有機バンク14界面でのショートを防止する役割も果たす。有機バンク14の形状つまり画素の開口形は、円形、楕円、四角、いずれの形状でも構わないが、インク組成物には表面張力があるため、四角形の角部は丸みを帯びているほうが好ましい。有機バンク14の材料は、絶縁性、耐熱性、撥液性、インク溶剤耐性、下地基板との密着性にすぐれたものであれば、特に限定されるものではない。
バンクは、上述したような無機物と有機物とが積層されてなるものに限らないが、例えば陽極12がITOからなる場合は、ITOとの密着性を上げるために、無機バンク13がある方が好ましい。有機バンク14の高さは、1〜2μm程度あれば十分である。
陽極12は、例えば有機EL装置がボトムエミッション型である場合、透明導電材料によって形成されている。透明導電材料としてはITOが好適とされるが、これ以外にも、例えば酸化インジウム・酸化亜鉛系アモルファス透明導電膜(Indium Zinc Oxide :IZO/アイ・ゼット・オー)(登録商標))(出光興産社製)等を用いることができる。なお、本実施形態ではITOを用いるものとする。
また、有機EL装置がトップエミッション型である場合には、特に光透過性を備えた材料を採用する必要はなく、例えばITOの下層側にAl等を設けて反射層として用いることもできる。
正孔注入層40の形成材料としては、特に3,4−ポリエチレンジオシチオフェン/ポリスチレンスルフォン酸(PEDOT/PSS)[商品名;バイトロン−p(Bytron−P):バイエル社製]の分散液、すなわち、分散媒としてのポリスチレンスルフォン酸に3,4−ポリエチレンジオキシチオフェンを分散させ、さらにこれを水やイソプロピルアルコール等の極性溶媒に溶解させたものが好適に用いられる。
有機半導体層である発光層60を形成するための材料としては、蛍光あるいは燐光を発光することが可能な発光材料が適宜用いられる。
なお、「高分子」とは、分子量が数百程度のいわゆる「低分子」よりも分子量の大きい重合体を意味し、上述の高分子材料には、一般に高分子と呼ばれる分子量10000以上の重合体の他に、分子量が10000以下のオリゴマーと呼ばれる低重合体が含まれる。
なお、本実施形態では、赤色の発光層60Rの形成材料としてMEHPPV(ポリ(3−メトキシ 6−(3−エチルヘキシル)パラフェニレンビニレン)を、緑色の発光層60Gの形成材料としてポリジオクチルフルオレンとF8BT(ジオクチルフルオレンとベンゾチアジアゾールの交互共重合体)の混合溶液を、青色の発光層60Bの形成材料としてポリジオクチルフルオレンを用いている。また、これら各発光層60については、特にその厚さについては制限がなく、また各色毎に好ましい厚さも変わるものの、駆動電圧を考慮し、おおよそ60〜120nmとすることが望ましい。
バッファ層70の形成においては、気体材料を用いたプラズマ重合法により形成された重合膜であることが望ましい。このように形成された重合膜は、緻密である。真空蒸着法においては、複数の分子からなるクラスター状のまま積み重なり膜を形成するため、膜に微小な隙間が生じるが、プラズマ重合法においては、分子ラジカルもしくは原子ラジカルの状態で堆積するため、緻密でピンホールの少ない信頼性の高い膜が形成される。
電子注入層71の形成材料としては、有機化合物もしくはアルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属など低仕事関数金属の化合物が望ましい。有機化合物であれば電子輸送性に優れていることが望ましい。さらには、発光層60と比較し、イオン化ポテンシャルまたはHOMO(最高占有分子軌道)準位が大きく、電子親和力またはLUMO(最低非占有分子軌道)準位が陰極材料の仕事関数に近いことが望ましい。このような特徴を有する有機化合物を用いれば、発光層60から輸送される正孔をブロックする効果及び陰極50からの電子注入性を向上させる効果により、発光効率の向上が期待される。具体的にはBCP(バソクプロイン)が好適であり、膜の厚さは素子の構成によるが、10〜50Åが望ましい。
陰極50は導電性材料であれば特に限定されることなく、任意のもの、例えば金属や合金などが使用可能であるが、仕事関数が発光層もしくは電子注入層71を挿入する場合、電子注入層71のLUMO準位と近い材料が望ましい。仕事関数が発光層60もしくは電子注入層71のLUMO準位よりも大きいと、電子注入障壁が大きくなり、駆動電圧が上昇、発光効率の低下が見られる。
具体的にはCa(カルシウム)が好適に用いられる。Caの仕事関数は2.9eVと小さく、発光層60への電子注入が良好に行われる。しかし、酸化されやすく安定性に乏しいため、保護の役割として、Ca表面をAl(アルミニウム)で覆う。Caが20nm、Alは200nmとした。
また、特にトップエミッション型の有機EL装置とする場合には、十分に薄い陰極50を補助陰極として形成してこれに透光性を持たせることが可能であり、あるいは透光性を有するITO等の導電性材料を用いて陰極50を形成することも可能である。
次に、本発明の電子機器について、図3を用いて説明する。図3は、本実施形態の有機EL装置を備えた携帯電話の斜視図である。図3において符号1000は携帯電話本体を示し、符号1001は表示部を示している。この携帯電話1000は、本実施形態の有機EL装置からなる表示部1001を備えているので、良好な表示特性を発揮することができる。
次に、図2を参照して、有機EL装置の製造方法の実施例を各工程の断面構造に沿って説明する。
図2(A)に画素基板の一部の断面図を示す。ガラス基板の上面にITOからなる画素電極を形成し、その上面に正孔注入層40としてPEDOT/PSSをインクジェット法により600Å成膜した。正孔注入層40を塗布する前に、大気圧プラズマ処理により、例えばポリイミドで形成された有機バンク14を撥インク処理する。大気圧プラズマ処理の条件は、大気圧下で、パワー300W 、電極−基板間距離1mm、酸素プラズマ処理では、酸素ガス流量100m/min、ヘリウムガス流量10l/min、テーブル搬送速度10mm/sで行い、続けてCF4プラズマ処理では、CF4ガス流量100ml/min、ヘリウムガス流量10l/min、テーブル搬送速度3mm/sの往復で行う。
次いで、図2(C)に示すように、発光層形成工程による発光層60の形成を行う。この発光層形成工程では、液滴吐出法であるインクジェット法が好適に採用される。すなわち、インクジェット装置(液滴吐出装置)から発光層形成材料を正孔注入層40上に吐出し、その後、乾燥処理および熱処理を行うことにより、発光層60を形成する。実施例1での発光層形成材料は、ポリジオクチルフルオレンとF8BT(ジオクチルフルオレンとベンゾチアジアゾールの交互共重合体)の混合溶液を用いる。
この発光層60の形成は、その色毎に行う。なお、インクジェット法(液滴吐出法)を用いることにより、発光層60の形成材料を、所定位置、すなわち画素領域のみに選択的に配置することが可能であり、また個々の位置において吐出量を変えることも可能である。
次いで、図2(D)に示すように、発光層上にバッファ層70を形成する。このバッファ層形成工程では、気体材料を用いたプラズマ重合法が用いられる。この方法を用いる際、装置の構成、プラズマの周波数、出力、気体の流量、処理圧力、処理時間の条件を調整することにより、発光層を劣化させることなく、良好な重合膜が得られる。実施例1においては、平行平板型リアクターが搭載されたチャンバー内で行い、CHF3ガスを使用した。まず、チャンバー内を9×10-5Torr以下にする。その後、ガス流量50sccm、ガス圧力0.2Torr、プラズマ放電周波数13.56MHz、放電出力25Wの条件において、バッファ層70を形成する。
次いで、図2(E)に示すように、電子注入層71を形成する。この電子注入層71の形成方法としては、真空蒸着法、もしくは塗布法が用いられる。本実施形態においては、LiFを真空蒸着法により形成する。蒸着チャンバーにバッファ層70まで形成された基板を配置し、チャンバー内を9×10-6Torr以下とした。蒸着時の真空度は9×10-6Torrから5×10-5Torrの間とする。蒸着の速度は0.5Å/secから1.0Å/secの間とした。電子注入層71の材料及び構成は発光層60の種類により異なる。例えば、BCPを真空蒸着した後にLiFを真空蒸着する場合やBCPとCsのそれぞれを任意の比で同時に蒸着させ、電子注入層71とする場合もある。
次いで、図2(F)に示すように、陰極50としてCaを20Å、Alを2000Å真空蒸着法により成膜する。陰極50は、導電性材料であれば限定はないが、Caと、配線電極として一般に広く使用されているAlを積層して形成される。陰極50の形成には真空蒸着法が用いられる。真空チャンバー内の真空度は電子注入層71の形成時と同程度とする。
その後、陰極50の上面全体をエポキシ樹脂系接着剤で覆い封止を行い、本実施形態の有機EL装置が形成される。
次に、本発明の電子機器について、図3を用いて説明する。図3は、本実施形態の有機EL装置を備えた携帯電話の斜視図である。図3において符号1000は携帯電話本体を示し、符号1001は表示部を示している。この携帯電話1000は、本実施形態の有機EL装置からなる表示部1001を備えているので、良好な表示特性を発揮することができる。
さらに、陰極としてCaを20Å、Alを2000Å真空蒸着法により成膜した。
その後、封止基板により全体を封止した。
さらに発光層60の上面に、陰極50としてCaを200Å、Alを2000Å真空蒸着法により成膜した。
その後、封止基板により全体を封止した。
実施例1と同様に、ITOから発光層60までを形成した。さらに発光層60の上面に、陰極50としてCaを200Å、Alを2000Å真空蒸着法により成膜した。
その後、封止基板により全体を封止した。
このように形成した有機EL装置において、陽極12であるITOと陰極50であるAlとの間に直流電圧を印加し、発光の輝度、電流を測定した。図4(A)に輝度−電圧特性を示す。図4(B)に、所定の輝度に設定した時、電流値を一定に保った状態での、時間に対する輝度の変化を示す。また、図4(C)中に、時間に対する電圧の変化を示す。ここで、相対輝度とは、初期輝度に対するある時間での輝度の比率である。
さらに発光層60の上面に、電子注入層71としてLiFを20Å、Alを2000Å真空蒸着法により成膜した。
その後、封止基板により全体を封止した。
実施例1と同様に、ITOから発光層60までを形成した。発光層60上面に、実施例1と同様の条件においてバッファ層70を10Å形成した。
さらに発光層60の上面に、電子注入層71としてLiFを20Å、Alを2000Å真空蒸着法により成膜した。
このように形成した有機EL装置において、陽極12であるITOと陰極50であるAlとの間に直流電圧を印加し、発光の輝度、電流を測定した。図5(A)に輝度−電圧特性を示す。図5(B)に、所定の輝度に設定した時、電流値を一定に保った状態での、時間に対する輝度の変化を示す。また、図5(C)中に、時間に対する電圧の変化を示す。ここで、相対輝度とは、初期輝度に対するある時間での輝度の比率である。
さらにバッファ層70の上面に、電子注入層71としてBCPとCsを共蒸着により成膜した。BCPとCsのモル比が約1:1となるよう、蒸着レートの調整を行った。その上に陰極50として、Alを2000Å真空蒸着法により成膜した。
その後、封止基板により全体を封止した。
実施例6と同様に、ITOから発光層60までを形成した。
さらに発光層60の上面に、電子注入層71としてBCPとCsを共蒸着により成膜した。BCPとCsのモル比が約1:1となるよう、蒸着レートの調整を行った。その上に陰極として、Alを2000Å真空蒸着法により成膜した。
その後、封止基板により全体を封止した。
このように形成した有機EL装置において、陽極12であるITOと陰極50であるAlの間に直流電圧を印加し、発光の輝度、電流を測定した。図6(A)に輝度−電圧特性を示す。図6(B)に、所定の輝度に設定した時、電流値を一定に保った状態での、時間に対する輝度の変化を示す。また、図6(C)中に、時間に対する電圧の変化を示す。ここで、相対輝度とは、初期輝度に対するある時間での輝度の比率である。
Claims (16)
- 板上に陽極を形成する工程と、
前記陽極上に発光層を形成する工程と、
前記発光層上にバッファ層を形成する工程と、
前記バッファ層上に陰極を形成する工程と、を有し、
前記バッファ層が、気体材料を用いたプラズマ重合法により形成されることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法。 - 請求項1において、
前記発光層が液滴吐出装置から液体材料を吐出して形成されることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法。 - 請求項1または2において、
前記気体材料がフッ素を含むことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法。 - 請求項1乃至3のいずれかにおいて、
前記気体材料がフルオロカーボンを含むことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法。 - 請求項1乃至4のいずれかにおいて、
前記バッファ層の膜厚が30Å以下であることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法。 - 請求項1乃至5のいずれかにおいて、
前記陽極が透明電極であることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法。 - 基板上に複数の陽極を形成する工程と、
前記複数の陽極を隔てるバンクを形成する工程と、
前記複数の陽極上に複数の発光層を形成する工程と、
前記複数の発光層および前記バンク上にバッファ層を形成する工程と、
前記バッファ層上に陰極を形成する工程と、を有し、
前記バッファ層が、気体材料を用いたプラズマ重合法により形成されることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法。 - 基板上に複数の陽極を形成する工程と、
前記複数の陽極を隔てるバンクを形成する工程と、
前記複数の陽極上に複数の発光層を形成する工程と、
前記複数の発光層に前記バンクに隔てられた複数のバッファ層を形成する工程と、
前記複数のバッファ層上および前記バンク上に陰極を形成する工程と、を有し、
前記バッファ層が、気体材料を用いたプラズマ重合法により形成されることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法。 - 請求項7または8において、
前記隔壁を形成する工程が、前記基板上に無機材料からなる無機バンクを形成する工程と、前記無機バンク上に有機材料からなる有機バンクを形成する工程と、を含むことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法。 - 請求項1乃至9のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法を用いることを特徴とする電子機器の製造方法。
- 陽極と、
陰極と、
前記陽極と前記陰極との間に位置する発光層と、
前記発光層と前記陰極との間に位置するバッファ層とを備え、
前記バッファ層が気体材料を原料としたプラズマ重合膜であることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス装置。 - 請求項11において、
前記陰極と前記バッファ層との間に電子注入層を有することを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス装置。 - 請求項11または12において、
前記バッファ層がフッ素を含有することを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス装置。 - 請求項11乃至13のいずれかにおいて、
前記バッファ層がフルオロカーボンを含有することを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス装置。 - 請求項11乃至14のいずれかにおいて、
前記陰極バッファ層の平均の厚さが、30Åよりも小さいことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス装置。 - 請求項11乃至15のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス装置を備えたことを特徴とする電子機器。
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