JP2008277322A - 有機ｅｌ素子 - Google Patents

Abstract

【課題】低分子材料の発光材料をインクジェット法で塗布した有機ＥＬ素子を得る。
【解決手段】有機ＥＬ素子の発光層に、低分子発光材料と低表面張力を有する非発光の高分子化合物を用いる。この高分子化合物の表面張力が３５ｍＮ／ｍ以下とし、発光層から抽出した上記高分子化合物として、プロトンの核磁気共鳴スペクトルの化学シフト値（δ値）が６．５ｐｐｍ以上に吸収がないものとした。
【選択図】なし

Description

本発明は、有機ＥＬ素子に係り、特に塗布型低分子材料で形成した有機ＥＬ素子に好適なものである。

テレビ用などの大形のディスプレイの１つに有機ＥＬ表示装置が有望視されている。有機ＥＬ表示装置は、多数の有機ＥＬ素子を配置した有機ＥＬパネルに駆動回路などの周辺機器を組み込んで構成される。そして、製造プロセスの簡素化の観点から、有機ＥＬパネルに形成する有機ＥＬ素子の有機発光層に塗布型の有機ＥＬ材料を用いることが期待されている。このための塗布手段としてインクジェット（Ｉｎｋ Ｊｅｔ：ＩＪ）法が有望である。インクジェット法による有機発光層の塗布では、基板上に形成して画素の領域を規制する土手（バンク）の内側に芳香族系化合物を溶剤とする有機発光材料のインクをノズルで吐出し、吐出したインク液滴を乾燥させることにより形成する。

従来、塗布型の有機発光層には高分子発光材料が用いられていた。しかし、高分子の発光材料は発光寿命が短いため製品化に至っていない。特許文献１では、低分子の有機発光材料をインクジェット法によって、ホール注入層と発光層を形成する方法と、そのためのインク組成物を開示する。そして、低分子発光材料のインクをインクジェット法で安定吐出する際の課題となっていたインクの高粘度化を高粘性溶剤の採用によって解決している。なお、有機薄膜トランジスタのチャネル層形成にインクジェットを用いることもできる。これに関しては、非特許文献１に開示がある。
特開２００６‐６６２９４号公報 応用物理、第７０巻、第１２号、１４５２頁

フルカラーの有機ＥＬ表示装置のための有機ＥＬパネルの製作では、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、緑（Ｂ）の３色の低分子発光材料を真空マスク蒸着法で塗り分ける方式が従来から採用されている。この方式の問題点として、（１)マスク蒸着の位置精度が低く、特にテレビ用等の大形のディスプレイに適用可能な有機ＥＬ表示装置の製作は難しい、（２)発光材料をはじめとする発光層形成用材料の利用効率が低い、（３)生産性が低いこと、等を挙げることができる。

本願の発明者等は、上記の特許文献１にも開示したように、高分子発光材料の代わりに低分子発光材料を塗布型の有機発光層に適用する検討を進めてきた。この検討において、低分子発光材料を用いた場合に、以下の２点が問題となることが分かった。一つは、インク液滴の乾燥過程でパネル外周部の発光層に溶解が起こることであり、もう一つは、２色目のインク液滴の吐出によって第１色目に形成した発光層が溶解することである。この二つの問題は、インク液滴から揮発した溶剤蒸気に起因することが分かった。本発明者らは、この溶解による発光層の剥がれを抑制するためには、発光層の表面張力を下層（一般的には、ホール輸送層）のものより小さくすればよいことが分かった。低分子発光材料を用いて発光層を形成するためには、この表面張力の大小関係を制御することが極めて重要である。

特許文献１では、溶剤蒸気による発光層溶解に関しては考慮されていない。パネル周辺部における発光層の剥がれ、第１色目に形成した発光層が第２色目のインク溶剤の蒸気で溶解されることによる剥がれが発生する惧があり、多色発光層の形成が困難である。また、特許文献１では、インク液滴の乾燥工程での低分子発光材料の結晶化を抑制するために高分子化合物を添加する提案がされている。しかし、高分子化合物の表面張力の大きさによっては、溶剤蒸気による発光層の溶解が発生することがある。

本発明の目的は、低分子発光材料を印刷法で形成する際のインク液滴の乾燥過程でパネル周辺部の有機ＥＬ素子の発光層の溶解、インク液滴の吐出によって先に形成した発光層の溶解を防止した有機ＥＬ素子を用いた高品質の有機ＥＬ表示素子を得ることにある。本発明は、有機ＥＬ素子を用いた画像表示装置を製作する際に、３色の低分子発光層の塗分けをインクジェット法などの印刷法で形成できるようにするために好適な新規なインク材料に特徴を有する。

本発明は、（１）有機ＥＬ素子の発光層に、低分子発光材料と低表面張力を有する非発光の高分子化合物を用いること、（２）上記高分子化合物の表面張力が３５ｍＮ／ｍ以下としたこと、（３）発光層から抽出した上記高分子化合物として、プロトンの核磁気共鳴スペクトルの化学シフト値（δ値）が６．５ｐｐｍ以上に吸収がないものとしたこと、を特徴とする。

本発明に適用できる３５ｍＮ／ｃｍ以下の表面張力を有する具体的な高分子化合物（高分子材料）として、ポリイソプレン、ポリ（n‐ブチルアクリレート）、ポリ（ｉｓｏ−ブチルアクリレート）、ポリ（ｔｅｒｔ‐ブチルアクリレート）、ポリ（ｎ‐ヘキシルアクリレート）等、プロトンの核磁気共鳴スペクトルの化学シフト値（δ値）が６．５ｐｐm以上に吸収がないものを挙げることができる。

これら高分子化合物をインクに添加することにより、インクの乾燥過程で既に形成されている発光層がインク溶剤蒸気によって再溶解されても、乾燥すれば均一な発光層が再生される。これは、添加した高分子化合物によって、インク液滴がバンク壁近傍に移動されることなく、画素領域内に均一に濡れ広がるためと推定される。高分子化合物の添加量としては、低分子発光材料に対して１０ｗｔ%から５０ｗｔ%であることが好ましく、２０ｗｔ%から４０ｗｔ%であることがより好ましい。添加量が１０ｗｔ%以下の場合には、高分子化合物の添加による表面張力低減の効果が認められず、５０ｗｔ%以上の場合は発光特性が悪化するので好ましくない。

本発明に適用可能な低分子発光材料のホスト材料としては、アミン化合物（特開２００４‐０９１４８２号公報参照）、ジアザフルオレン化合物（特開２００４‐０９１４４４号公報参照）、スピロ化合物（特開２００４‐０８３４８３号公報参照）、フルオレン化合物（特開２００４‐０８３４８１号公報参照）、フェノキサジン系化合物（特開２００４‐０７５７５０号公報参照）、アモルファス性低分子（特開２００４‐０１４１７２号公報参照）、オリゴフルオレニレン化合物（特開２００４‐００２２９８号公報参照）、フェニルアントラセン誘導体（特開２００２−１７５８８５号公報参照）、などを用いることができる。

また、次に列挙する発光材料を用いることができる。すなわち、芳香族アミンオリゴマー類、４，４’‐ジカルバゾール‐ピフェニル（ＣＢＰ、ジカルバゾール誘導体）、１，３，５‐トリス［４‐（ジフェニルアミノ）フェニル］‐ベンゼン（ＴＤＡＰＢ）、アントラセン誘導体、Ａｌ錯体（Ｂａｌｑ、Ａｌｑ）、Ｚｎ錯体、Ｇａ錯体などの金属錯体、または上記の発光材料にドーパントとして下記の青（Ｂ）色、緑（Ｇ）色、赤（Ｒ）色の３色にそれぞれ発光する色素を添加した発光材料を用いることもできる。

上記色素を添加した発光材料としては、スチルベン誘導体、アントラセン誘導体、テトラセン誘導体、ペリレン誘導体、ジスチリルアミン誘導体、ジスチリルアリレーン誘導体、ピラゾリン誘導体、ジクロペンタジエン誘導体、イリジウム（III）ビス［（４，６‐ジフルオロフェニル）‐ピリジネート‐Ｎ，Ｃ２］ピコリネート（Ｆｉｒｐｉｃ）キナクリドン誘導体、クマリン誘導体、インドフェノール誘導体、インジゴ誘導体、ｆａｃトリス（２‐フェニルピリジン）イリジウム（Ｉｒｐｐｙ３）、４一(ジシアノ‐メチレン)‐2‐メチル‐6‐（ｐ‐ジメチルアミノスチリル）‐４‐ピラン（ＤＣＭ）、4‐（ジシアノメチレン）‐２‐ｔｅｒｔ‐ブチル‐６‐（１，１，７，７‐テトラメチルジュロリジル‐９‐エニル）‐４Ｈ‐ピラン（ＤＣＪＴＢ：ジュロリジル誘導体）、ナイルレッド、4‐（ジシアノメチレン）‐２‐Ｒ６‐（１，３，３，７，７‐ペンタメチルジュロリジル‐９‐エニル）‐４Ｈ‐ピラン（ＤＣＪＰＲ)、Ｅｕ錯体、Ｔｂ錯体、ローダミン誘導体、ピロロピロール誘導体、スクアリウム誘導体、イリジウム（III)ピス（２‐(２’‐ペンゾチエニル)ピリジナート‐Nアセチルアセトネート（Ｂｔｐ２１ｒａｃａｃ）白金‐オクタエチルポルフィリン錯体（ＰｔＯＥＰ)を挙げることができる。

発光材料に対するドーパントの濃度は、ドーパントが蛍光性色素である場合には０．５ｗｔ%―７ｗｔ%の範囲にあることが望ましく、２ｗｔ%―５ｗｔ%の範囲にあることがより望ましい。一方、ドーパントが燐光性色素である場合には１ｗｔ%―１０ｗｔ%の範囲であることが望ましく、３ｗｔ%―７ｗt%の範囲であることがより望ましい。

本発明の有機ＥＬ素子に適用可能なホール注入層材料・ホール輸送層材料として、ポリエチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ)等のポリチオフェン誘導体とポリスチレンスルホン酸（ＰＳＳ)等の混合物、ポリアニリンとＰＳＳの混合物、ポリアニリンとカンファスルホン酸の混合物、ポリピロールとドデシルベンゼンスルホン酸の混合物、ポリフルオレン誘導体等を挙げることができる。

本発明の有機ＥＬ素子に適用可能な電子輸送層材料としては、オキサジアゾール、トリアゾール、イミダゾール、トリアジン、金属錯体化合物を挙げることができる。

本発明の有機ＥＬ素子に適用可能な陰極材料として、Ｍｇ合金、Ａｌ合金、Ａｌ、Ｃａ、Ｌｉ、Ｃｓ、水素化アモルファスシリコン等を挙げることができる。陰極としてＡｌを用いた場合、Ａｌと発光層、あるいは電子輸送層との界面にＣｓ、Ｂａ、Ｃａ、Ｓｒ等のアルカリ金属やアルカリ土類金属、又はＬｉＦ、ＣａＦ₂、ＳｒＦ₂、ＢａＦ₂、Ａｌ₂０₃、ＭｇＯなどの絶縁性バッファ層を厚さ０．０１―１０ｍｍ程度設けてもよい。

本発明の素子の基板としては、ガラスに限らず、ポリイミド、ポリスルフォン、ポリエーテルスルフォン、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンカーホネート、ポリカーボネート、ポリエーテルなどのプラスチックフィルム、等を用いても良い。

本発明のインク溶剤には、低分子発光材料を溶解する高粘性芳香族化合物が好適である。本発明に特に好適な溶剤として、分子分極の大きい芳香族化合物である３，４‐ジメトキシブロモベンゼン、３，４‐ジメトキシクロロベンゼン、３，４，５‐トリメトキシブロモベンゼン、３，４，５‐トリメトキシブロモベンゼン、6‐ブロモ‐１，４‐ベンゾジオキサン、５‐ブロモ‐１，４‐ベンゾジオキサン、２‐（２‐ブロモフェニル）‐１，３‐ジオキソラン、２‐（３‐ブロモフェニル）‐１，３‐ジオキソラン、２‐（４‐ブロモフェニル）‐１，３‐ジオキソラン、３，４‐ジメトキシブロモベンゼン（沸点２５５℃，粘度１４．１ｍＰａ・ｓ）、６‐ブロモ‐１，４‐ベンゾジオキサン（沸点２６０℃，粘度１２．１ｍＰａ・８）、２‐（３‐プロモフェニル）‐１，３‐ジオキソラン（沸点２３２℃,粘度７，１１ｍＰａ・ｓ）を挙げることができる。これらの高粘性率を有する化合物をインク溶剤に用いることにより、印刷法で膜厚均一性の高い発光層を形成することが可能になる。

本発明の有機ＥＬ素子に適用可能な陽極としては、ＩＴＯのほか、酸化インジウム、酸化スズ、および酸化インジウム酸化亜鉛合金等を用いることができる。金、白金、銀、マグネシウム等の金属の薄膜であってもよい。

本発明は、ボトムエミッションに限らずトップエミッション方式の有機ＥＬ素子にも同様に適用できる。

赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、緑（Ｂ）の３色高分子発光材料を印刷法で塗分ける塗布型有機ＥＬ素子は、Ｒ、Ｇ、Ｂ３色発光層形成の位置精度、材料利用効率、生産性等が高いことから大形ディスプレイヘの適用が期待されている。塗布型有機ＥＬ素子は上記のような利点を有しているが、用いる高分子発光材料の発光寿命が短いという問題がある。低分子発光材料を用いる本発明により、Ｒ、Ｇ、Ｂ低分子発光材料の塗分けがインクジェット法やスクリーン印刷等の湿式塗布法で可能になり、発光寿命の長い有機ＥＬ素子を大幅な低コストで実現できる。

本発明は,インクジェット法による低分子発光層の形成に必要なインク組成物に関するものであり,特に大型有機ＥＬディスプレイの製作、大型基板を用いた有機ＥＬディスプレイの製作に最も効果的に活かすことができる。

本発明のインク組成物は、インクジェットを用いた有機薄膜トランジスタのチャネル層形成にも応用することができる。この種の有機薄膜トランジスタについては非特許文献１に記載がある。

以下、本発明の最良の実施形態について説明する。

図１は、本発明の有機ＥＬ素子の１画素付近の構造例を説明する断面図である。図１において、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）付基板ＴＲＳは、ガラス基板ＳＵＢ１の内面に下地層として窒化シリコン膜ＳＩＮと酸化シリコン膜ＳＩＯを有する。この下地層上にポリシリコン半導体層ＰＳＩ、ゲート電極ＧＴ、ゲート絶縁膜ＧＩ、ソース電極ＳＤ１、ドレイン電極ＳＤ２からなる薄膜トランジスタが形成されている。ＩＴＯで形成された陽極ＡＤがパッシベーション膜ＰＡＳの上層に成膜されており、コンタクトホールを通してソース電極ＳＤ１に接続している。

ＩＴＯで形成された陽極ＡＤの上には、本発明の組成を有するインクをインクジェット装置のノズルで塗布したホール注入層ＨＴＬが形成されている。ホール注入層ＨＴＬの上には特定色の発光層ＬＭがインクジェット装置を用いて塗布されている。発光層ＬＭＬの上に電子注入層ＥＴＬを成膜し、次いでＣａ層を蒸着して陰極バッファ層ＢＦとし、さらにその上にアルミニウム膜ＡＬを蒸着して陰極ＣＤとした。なお、陽極ＡＤと陰極ＣＤとの間に形成される発光に寄与する有機層として、ホール注入層、発光層、電子注入層などのように機能ごとに区分けして表記するもの、あるいはこれらの機能を兼用した層として表記するもの、等がある。

上記の構造とした薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）付基板ＴＲＳは、封止板ＳＵＢ２で密封して封止される。図１の構成例では、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）付基板ＴＲＳの陰極ＣＤと封止板ＳＵＢ２の間にエポキシ樹脂などの充填材を配置している。しかし、基板ＴＲＳと封止板ＳＵＢ２の間を乾燥空間としてもよい。乾燥空間の維持には両基板の適当な位置に乾燥剤を配置するのが望ましい。

図２Ａと図２Ｂは、図１で接続した薄膜トランジスタ付基板ＴＲＳの主面に有機ＥＬ素子を形成するプロセスを説明する模式断面図である。このプロセスは、図２Ａの（ａ）→（ｂ）→（ｃ）→（ｄ）→（ｅ）→図２Ｂの（ｆ）→（ｇ）→（ｈ）の順で進む。先ず、厚さ０．７ｍｍのガラス基板ＳＵＢ１を用意する（図２（ａ））。このガラス基板ＳＵＢ１には薄膜トランジスタが形成されているが、図示は省略した。このガラス基板ＳＵＢ１の上にスパッタリングによってＩＴＯを１５０ｎｍの厚さに成膜し、フォトリソグラフィー法により一部をエッチング処理し、パターニングして陽極（画素電極）ＡＤとする（図２（ｂ））。この陽極ＡＤの部分が１画素の領域（画素部）となる。

続いて、画素部を取り囲むように隣接する画素部との間を区画する膜厚２μmの隔壁層(バンク)ＰＳＢをイミド系高分子樹脂を含む感光性樹脂組成物を用いてフォトリソグラフィー法によりパターニングで形成する（図２（ｃ））。バンクＰＳＢには、撥インク性を付与するためにフッ素プラズマ処理を行う。ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ水溶液(バイエル社製)にイソプロピルアルコールを２０ｗｔ%添加した溶液を０．４５μｍのＰＴＦＥ製フィルターを通して正孔注入材料インクとする。これを基板ＳＵＢ１の画素部にインクジェット装置を用いて６０ｎｍの厚さに成膜して正孔注入層ＨＴＬを形成し、２００℃のホットプレートで２０分間ベークする（図２Ａ（ｄ））。

次に、１，３，５-Ｔｒｉｓ［４-（ｄｉｐｈｅｎｙｌａｍｉｎｏ)ｐｈｅｎｙｌ]-ｂｅｎｚｅｎｅ，Ｔｒｉs（２‐ｐｈｅｎｙｌｐｙｒｉｄｉｎｅ）ｉｒｉｄｉｕｍ(III)（Ｉｒ_(ppy)3)，２‐（4‐Ｂｉｐｈｅｎｙｌｙｌ）‐５‐（４‐ｔｅｒｔ‐ｂｕｔｙｌｐｈｅｎｙ１）‐１，３，４‐ｏｘａｄｉａｚｏｌｅ，ポリ（ｎ‐ブチルアクリレート)を１００：８０：６：３０の重量比で混合し、３，４−ジメトキシブロモベンゼンに固形分濃度が０．５ｗｔ%となるように溶解して０．２μｍのＰＴＦＥ製フィルターを通して発光材料インクとする。

このインクをピエゾ式インクジェット装置のノズルを用いて吐出し、８５℃のホットプレートで１５分間ベークして、画素内の正孔注入層ＨＴＬ上に厚さ５０ｎｍの非晶質膜の発光層ＬＭとする（図２Ａの（ｅ））。この後、１０^-6ｔｏｒｒの真空下においてＴｒｉｓ(８‐ｈｙｄｒｏｘｙｑｕｉｎｏｌｉｎａｔｏ)ａｌｕｍｉｎｕｍ(III)(Ａｌｑ３)を蒸着速度０．１ｍｍ／秒で１０ｎｍ厚に蒸着して電子注入層ＥＴＬとした（図２Ｂの（ｆ））。続いて、ＬｉＦを蒸着速度０．０１ｎｍ／秒で０．５ｎｍ厚に蒸着してバッファ層ＢＦを形成する（図２Ｂの（g））。最後に、Ａｌを蒸着速度１ｎｍ／秒で１００ｍｍ厚に蒸着して共通電極である陰極ＣＤを形成する（図２Ｂの（ｈ））。

以上のようにして得た有機ＥＬ素子の動作確認のために、酸素濃度１ｐｐｍ以下のグローブボックス中で陽極電極ＡＤであるＩＴＯと陰極電極であるＣＤとの間に直流電圧を印加したところ、１０Ｖで輝度１０８０ｃｄ／ｍ²の緑色発光が得られた。

実施例１では、有機ＥＬ素子の発光層に低分子発光材料と低表面張力を有する非発光の高分子化合物を用いた。そして、この高分子化合物の表面張力が３５ｍＮ／ｍ以下であり、発光層から抽出した上記高分子化合物が、プロトンの核磁気共鳴スペクトルの化学シフト値（δ値）が６．５ｐｐｍ以上に吸収がないものとしたことを特徴とする。

実施例２では、実施例1で用いた非発光高分子化合物であるポリ（ｎ‐ブチルアクリレート)の代わりにポリイソプレン、ポリ（ｉｓｏ‐ブチルアクリレート）、ポリ（ｔｅｒｔ‐ブチルアクリレート），ポリ（n‐ヘキシルアクリレート）をそれぞれ用いた。実施例２によっても実施例1と同様の素子特性が得られた。

実施例２でも、有機ＥＬ素子の発光層に低分子発光材料と低表面張力を有する非発光の高分子化合物を用いた。そして、この高分子化合物の表面張力が３５ｍＮ／ｍ以下であり、発光層から抽出した上記高分子化合物が、プロトンの核磁気共鳴スペクトルの化学シフト値（δ値）が６．５ｐｐｍ以上に吸収がないものとしたことを特徴とする。

図３は、本発明の有機ＥＬ素子で構成した有機ＥＬパネルの回路構成例を説明する図である。図３に示したように、表示領域ＤＩＰには、複数のデータ線ＤＬ（ＤＬ（ｍ＋１）、ＤＬ（ｍ）、ＤＬ（ｍ−１）・・・）と複数のゲート線ＧＬ（ＧＬ（ｎ＋１）、 ＧＬ（ｎ）、ＧＬ（ｎ−１）・・・）がマトリクス状に配線されている。各データ線ＤＬとゲート線ＧＬで囲まれた画素ＰＸには、スイッチング素子（コントロール・トランジスタ）である薄膜トランジスタＳＷ１、電流供給トランジスタ（ドライブ・トランジスタ）である薄膜トランジスタＳＷ２、データ保持用のコンデンサＣ、および有機ＥＬ素子ＯＬＥが配置される。

薄膜トランジスタ素子ＳＷ１の制御電極（ゲート）はゲート線ＧＬに、チャネルの一端（ドレイン）はデータ線ＤＬに接続されている。薄膜トランジスタＳＷ２のゲートは薄膜トランジスタＳＷ１のチャネルの他端（ソース）に接続されており、この接続点にはコンデンサＣの一方の電極（＋極）が接続されている。薄膜トランジスタＳＷ２のチャネルの一端（ドレイン）は電流供給線ＰＬに、その他端（ソース）は有機ＥＬ素子ＯＬＥの陽極に接続されている。データ線ＤＬはデータ駆動回路ＤＤＲで駆動され、走査線（ゲート線）ＧＬは走査駆動回路ＤＤＧで駆動される。また、電流供給線ＰＬは共通電位供給バスラインＰＬＡを通して電流供給回路ＰＷに接続される。

図３において、１つの画素ＰＸが走査線ＧＬで選択されて、その薄膜トランジスタＳＷ１がターン・オンすると、データ線ＤＬから供給される画像データがコンデンサＣに蓄積される。その後、薄膜トランジスタＳＷ１がターン・オフした時点で薄膜トランジスタＳＷ２がターン・オンし、電流供給線ＰＬから有機ＥＬ素子ＯＬＥに、ほぼ１フレーム期間に亘って電流が流れる。

有機ＥＬ素子ＯＬＥに流れる電流は薄膜トランジスタＳＷ２により調整され、また、薄膜トランジスタＳＷ２のゲートには、コンデンサＣに蓄積されている電荷に応じた電圧が印加される。複数の画素をマトリクス配列して有機ＥＬパネルとし、駆動回路や表示制御回路を組み込んで画像表示装置とする。有機ＥＬパネルの各画素について上記のような制御することにより、複数の画素の発光が制御され、表示領域ＤＩＰに二次元の画像が再現される。

実施例１，２では有機ＥＬ素子の有機層が正孔注入層ＨＴＬ、発光層ＬＭ、および電子注入層ＥＴＬで構成されるものとして説明したが、正孔注入層を正孔輸送層と正孔注入層とし、電子注入層を電子注入層と電子輸送層とで構成する形式、その他の層構成に本発明の発光層を組み合わせることも可能である。

図４および図５により、インクジェット法を用いた有機薄膜トランジスタに応用した本発明の実施例３を説明する。図４は、絶縁基板の主面に形成した薄膜トランジスタ部分の断面図である。また、図５は、図４の導電層をインクジェット法で形成する様子を説明する模式図である。この有機薄膜トランジスタにおける基板ＳＵＢ以外の部材は、有機材料により形成される。まず、ガラス基板ＳＵＢの主面（内表面）に塗布されたアクリル系ポジ型レジスト（ＪＳＲ社製）の膜をフォトリソグラフィー法でパターニングすることにより、アクリル樹脂からなるセパレータ（分離層）ＰＳＢが形成される。

次いで、セパレータＰＳＢに加熱処理を施して、これを構成するアクリル樹脂層に後述するインクの溶媒に対する不溶性を持たせる。加熱処理されたセパレータＰＳＢには、ＣＦ₄プラズマ処理により上記インクの溶媒に対して撥液（撥インク）化される。その後、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ン酸（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）が分散された２５ｗｔ％のｔｅｒｔ−ブタノールを含む水溶液として用意されたインクをインクジェット装置のノズルから上記基板ＳＵＢ主面の上記アクリル樹脂のセパレータＰＳＢの両側に夫々吐出することにより、セパレータＰＳＢの両側には一対のインクの滴下パターンがセパレータＰＳＢに沿いに延びて形成される。

基板ＳＵＢの主面を加熱して、この一対のインクの滴下パターンを乾燥させることにより、セパレータＰＳＢの両側には（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）からなるソース電極ＳＤ１とドレイン電極ＳＤ２とが形成される。ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳに代えて、蒸留又は昇華により精製される（所謂低分子の）導電性有機材料でソース電極ＳＤ１及びドレイン電極ＳＤ２を形成するとき、この導電性有機材料を上述した本発明によるインクに含ませるとよい。これにより、導電性有機材料からなるソース電極ＳＤ１及びドレイン電極ＳＤ２は、金（Ａｕ）等の金属材料の蒸着で得られたそれらと同様に成形される。

ソース電極ＳＤ１とドレイン電極ＳＤ２との間には、蒸留又は昇華により精製される（所謂低分子の）有機半導体材料である１，３，５−トリス［４−（ジフェニルアミノ）フェニル］ベンゼンを含む本発明によるインクを上述の如く滴下して、セパレータＰＳＢを跨ぐ有機半導体層（半導体膜）ＯＳＣを形成するとよい。また、図４に示す如く、有機半導体層ＯＳＣを所謂高分子系のフルオレン系ポリマ（分子量３０万）、例えばフルオレン−ビチオフェンを含むキシレン溶液のスピン塗布で形成してもよい。後者においては、当該キシレン溶液が塗布された基板ＳＵＢ主面を窒素雰囲気にて２００℃で加熱処理するこことで、有機半導体層ＯＳＣが形成される。従って、有機薄膜トランジスタにおける上述のソース電極ＳＤ１及びドレイン電極ＳＤ２を所謂低分子系の導電性有機材料で形成し、その活性層たる半導体膜ＯＳＣを所謂高分子系の有機半導体材料で形成する場合、本発明による手法は有機薄膜トランジスタの電極の形成に適用される。

図４に示す有機半導体層ＯＳＣの上には、ポリビニルフェノール等の有機材料からなるゲート絶縁膜ＧＩが形成される。このゲート絶縁膜ＧＩの上面はＣＦ₄プラズマ処理が施されて、次に行うインクジェット法でのゲート電極ＧＴの形成に用いられるインクの溶媒に対して撥液化される。ＣＦ₄プラズマ処理されたゲート絶縁膜ＧＩの上面の「半導体膜ＯＳＣのソース電極ＳＤ１とドレイン電極ＳＤ２とに挟まれた部分（所謂チャネル）」に対向する領域はＫｒＦエキシマレーザで照射され、この領域に付与された上記溶媒に対する撥液性が消される。図４に示す有機薄膜トランジスタでは、このゲート絶縁膜ＧＩの上面の「領域」が必然的にセパレータＰＳＢ上に位置するため、これに照準を合わせてゲート絶縁膜ＧＩの上面にＫｒＦエキシマレーザが照射される。

ゲート電極ＧＴは、ソース電極ＳＤ１及びドレイン電極ＳＤ２の形成に用いた上述のインクをインクジェット装置によりゲート絶縁膜ＧＩの上面の上記ＫｒＦエキシマレーザに照射された「領域」へ吐出させ、この領域に付着したインク液滴を加熱により乾燥させて得られるＰＥＤＯＴ／ＰＳＳの薄膜として形成される。なお、ゲート電極ＧＴが形成されたゲート絶縁膜ＧＩの上面には、図示されない有機材料からなる保護膜が形成される。こうして作製された有機薄膜トランジスタのキャリア移動度等は良好な特性を示した。

上記実施例では、パターン化を要する点で共通な薄膜トランジスタの導電層であるソース電極、ドレイン電極、ゲート電極の形成をインクジェット法で行い、半導体層、絶縁層の形成をスピンコートで行った。このとき、アクリル樹脂のパターンであるセパレータＰＳＢをガイドにしたソース電極及びドレイン電極の形成、絶縁層上面の撥インク性を抑えた部分をガイドにしたゲート電極の形成を行う際に前記した本発明の組成としたインクを用いた。

図５において、ガラス基板ＳＵＢのセパレータＰＳＢを配置した電極形成部分に沿ってインクＩＮＫを滴下する。図５の（ａ）では、滴下された時点でインクが未だ液状にある状態を示す。ノズルを矢印ｓ方向に走査しながらインクを連続的に滴下する。滴下されたインクＩＮＫ（Ｌ）は基板ＳＵＢ上でセパレータＰＳＢにより不要な広がりが抑制され、液滴同士が結合し合って、走査方向に塗布不される。その後、加熱乾燥することで硬化し、図５の（ｂ）に示したような帯状の電極（ソース電極ＳＤ１、ドレイン電極ＳＤ２、あるいはゲート電極ＧＴ）となる。硬化したインクをＩＮＫ（Ｄ）で示す。

本発明の有機ＥＬ素子の１画素付近の構造例を説明する断面図である。 図１で接続した薄膜トランジスタ付基板ＴＲＳの主面に有機ＥＬ素子を形成するプロセスを説明する模式断面図である。 図１で接続した薄膜トランジスタ付基板ＴＲＳの主面に有機ＥＬ素子を形成するプロセスを説明する図２Ａに続く模式断面図である。 本発明の有機ＥＬ素子で構成した有機ＥＬパネルの回路構成例を説明する図である。 絶縁基板の主面に形成した薄膜トランジスタ部分の断面図である。 図４の導電層をインクジェット法で形成する様子を説明する模式図である。

符号の説明

ＳＵＢ１・・・基板、ＡＤ・・・陽極、ＰＳＢ・・・壁層（バンク）、ＨＴＬ・・・正孔注入層、ＬＭ・・・非晶質膜の発光層、ＥＴＬ・・・電子注入層、ＢＦ・・・バッファ層、ＣＤ・・・陰極。

Claims (4)

1. 有機ＥＬ素子の発光層に、低分子発光材料と低表面張力を有する非発光の高分子化合物を用いることを特徴とする有機ＥＬ素子。
2. 請求項１において、
   前記高分子化合物の表面張力が３５ｍＮ／ｍ以下であることを特徴とする有機ＥＬ素子
3. 請求項１において、
   前記発光層から抽出した高分子化合物が、プロトンの核磁気共鳴スペクトルの化学シフト値（δ値）６．５ｐｐｍ以上に吸収がないことを特徴とする有機ＥＬ素子。
4. 請求項１において、
   前記高分子化合物の表面張力が３５ｍＮ／ｍ以下であり、前記発光層から抽出した高分子化合物が、プロトンの核磁気共鳴スペクトルの化学シフト値（δ値）６．５ｐｐｍ以上に吸収がないことを特徴とする有機ＥＬ素子。

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