JP2009238593A - Light-emitting element and its manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、発光素子及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a light emitting device and a method for manufacturing the same.
有機エレクトロルミネセンス発光素子の一般的な構造は、例えば特許文献1に示されるように、陽極電極と、正孔輸送層等の有機層と、発光層と、陰極電極と、をこの順序で積層して形成される。 A general structure of an organic electroluminescence light emitting element is, for example, as shown in Patent Document 1, in which an anode electrode, an organic layer such as a hole transport layer, a light emitting layer, and a cathode electrode are stacked in this order. Formed.
正孔輸送層を形成する正孔輸送材料としては、例えば、ポリエチレンジオキシチオフェン(PEDOT)とポリスチレンスルホン酸(PSS)との混合物が用いられる。 As a hole transport material for forming the hole transport layer, for example, a mixture of polyethylene dioxythiophene (PEDOT) and polystyrene sulfonic acid (PSS) is used.
しかし、PEDOTとPSSとの混合物は表面張力が強い。そのため塗布液を塗布する際に、塗布対象面の上に凹凸や異物等が存在すると、それらの影響を受けることにより、正孔輸送層にダークスポットの原因となりうるピンホール等が発生する。 However, the mixture of PEDOT and PSS has a strong surface tension. Therefore, when the coating liquid is applied, if there are irregularities or foreign matters on the surface to be coated, pinholes or the like that can cause dark spots are generated in the hole transport layer due to the influence thereof.
本発明は、このような課題に鑑みなされたものであり、ピンホール等が発生しにくい有機層を有する発光素子及びその発光素子の製造方法を提供することを目的とするものである。
また、本発明は、良好に成膜された有機層を有する発光素子及びその発光素子の製造方法を提供することを目的とするものである。
The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide a light-emitting element having an organic layer in which pinholes and the like are not easily generated, and a method for manufacturing the light-emitting element.
Another object of the present invention is to provide a light emitting device having a well-formed organic layer and a method for manufacturing the light emitting device.
上記目的を達成するため、この発明の第1の観点に係る発光素子の製造方法は、
ポリ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と界面活性剤とを含有した界面活性剤含有塗布液を用いて、有機層を形成する有機層形成工程を有する、ことを特徴とする。
In order to achieve the above object, a method of manufacturing a light emitting device according to the first aspect of the present invention includes
It has an organic layer forming step of forming an organic layer using a surfactant-containing coating liquid containing polyethylene dioxythiophene, polystyrene sulfonic acid, and a surfactant.
また、前記有機層は、正孔輸送層である、ことも可能である。 The organic layer can also be a hole transport layer.
また、前記有機層形成工程では、前記界面活性剤含有塗布液をスピンコート法で塗布する、ことも可能である。 In the organic layer forming step, the surfactant-containing coating solution can be applied by a spin coating method.
また、前記界面活性剤は、前記塗布液の表面張力の低下が飽和状態になるまで含有させる、ことも可能である。 Further, the surfactant can be contained until the surface tension of the coating solution is saturated.
また、前記界面活性剤が、非イオン界面活性剤である、ことも可能である。 It is also possible that the surfactant is a nonionic surfactant.
また、上記目的を達成するため、この発明の第2の観点に係る発光素子は、
第1電極と、
前記第1電極の上に配置され、ポリ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と界面活性剤とを含有した界面活性剤含有塗布液を用いて塗布形成された有機層と、
前記有機層の上に配置された発光層と、
前記発光層の上に配置された第2電極と、を有する、ことを特徴とする。
In order to achieve the above object, a light emitting device according to the second aspect of the present invention is
A first electrode;
An organic layer disposed on the first electrode and formed by coating using a surfactant-containing coating solution containing polyethylene dioxythiophene, polystyrene sulfonic acid, and a surfactant;
A light emitting layer disposed on the organic layer;
And a second electrode disposed on the light emitting layer.
本発明に係る発光素子の製造方法で形成された発光素子は、良好に成膜された有機層を有する。 A light-emitting element formed by the method for manufacturing a light-emitting element according to the present invention has a well-formed organic layer.
〔発光素子〕
まず、本実施形態に係る発光素子800を、図1を参照して説明する。
[Light emitting element]
First, a
本実施形態に係る発光素子800は、図1に示されるように、絶縁基板110と、陽極電極120と、有機層としての正孔輸送層190と、有機エレクトロルミネセンス(EL)発光層140と、陰極電極160と、封止ガラス170と、を有する。ここで有機層とは、発光層140の発光を補助する発光補助層であり、有機材料からなる層である。発光素子800の発光方式は、ボトムエミッション型である。
As shown in FIG. 1, the
正孔輸送層190は、後述するように、ポリ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とを含有する塗布液に、界面活性剤を含有させた界面活性剤含有塗布液を用いて形成される。また、後述するように塗布液は、スピンコート法で塗布することができる。
As will be described later, the
絶縁基板110の上には、ITO(Indium Tin Oxide)からなる複数の陽極電極120が設けられている。陽極電極120に対応する領域がそれぞれ画素となる。各陽極電極120の周囲には絶縁膜130が形成されており、絶縁膜130で囲まれた各陽極電極120の上に、それぞれ正孔輸送層190と、有機EL発光層140とが堆積されており、各有機EL発光層140及び絶縁膜130上に、陰極電極160が積層されている。さらに、絶縁基板110は、その周縁に設けられたシール部材150によって封止ガラス170と接合し、絶縁基板110と封止ガラス170との間の空間を封止している。
On the insulating substrate 110, a plurality of anode electrodes 120 made of ITO (Indium Tin Oxide) are provided. A region corresponding to the anode electrode 120 is a pixel. An
〔発光素子の製造方法〕
次に、上述した発光素子800の製造方法について説明する。
[Method for Manufacturing Light-Emitting Element]
Next, a method for manufacturing the above-described
まず、絶縁基板110の上に均一的な厚さでスパッタや蒸着等によりITOを成膜する。そして、そのITO成膜に、レジストとしてフェノールノボラック樹脂等を使用して、フォトリソグラフィー処理により、絶縁基板110の上に所定の間隔で縦方向及び横方向にそれぞれ複数配列されるように陽極電極120をパターニングして形成する。陽極電極120の厚さは30nm〜100nmである。そして、感光性樹脂を塗布後、露光、現像を行う。その後、焼成して、各陽極電極120上を開口する絶縁膜130を形成する。
First, an ITO film is formed on the insulating substrate 110 with a uniform thickness by sputtering or vapor deposition. Then, in the ITO film formation, a phenol novolac resin or the like is used as a resist, and by photolithography, a plurality of anode electrodes 120 are arranged on the insulating substrate 110 in the vertical direction and the horizontal direction at predetermined intervals. Is formed by patterning. The thickness of the anode electrode 120 is 30 nm to 100 nm. And after apply | coating photosensitive resin, exposure and image development are performed. Thereafter, firing is performed to form an
次に、酸素プラズマ処理若しくはUVオゾン処理により陽極電極120の洗浄及び親液化を行う。この酸素プラズマ処理若しくはUVオゾン処理をすることで、陽極電極120に塗布を行う界面活性剤含有塗布液が陽極電極120全体に広がり、均一な膜厚を形成しやすくなる。 Next, the anode electrode 120 is cleaned and lyophilic by oxygen plasma treatment or UV ozone treatment. By performing this oxygen plasma treatment or UV ozone treatment, the surfactant-containing coating solution for coating the anode electrode 120 spreads over the entire anode electrode 120, and it becomes easy to form a uniform film thickness.
次に、界面活性剤含有塗布液を、親液化された陽極電極120の上に、例えばスピンコート法、複数の分離した液滴を吐出するインクジェット法、連続した液流を吐出するノズルプリンティング法で塗布する。 Next, the surfactant-containing coating liquid is applied onto the lyophilic anode electrode 120 by, for example, a spin coating method, an ink jet method for discharging a plurality of separated droplets, or a nozzle printing method for discharging a continuous liquid flow. Apply.
界面活性剤含有塗布液は、化学式1に示される、ポリエチレンジオキシチオフェン(PEDOT)とポリスチレンスルホン酸(PSS)とを含有する塗布液に界面活性剤を含有させたものである。 The surfactant-containing coating solution is a coating solution containing polyethylene dioxythiophene (PEDOT) and polystyrene sulfonic acid (PSS) represented by Chemical Formula 1 and containing a surfactant.
界面活性剤は、種々のものを使用することができ、例えば、陰イオン界面活性剤、陽イオン界面活性剤、両性界面活性剤、非イオン界面活性剤等を使用することができる。 Various surfactants can be used. For example, anionic surfactants, cationic surfactants, amphoteric surfactants, nonionic surfactants, and the like can be used.
中でも、非イオン界面活性剤を好適に使用することができる。非イオン界面活性剤は、水の硬度や電解質の影響を受けにくく使いやすい性質を有するからである。ここで、非イオン界面活性剤とは、水に溶けたとき、イオン化しない親水基を持っている界面活性剤のことである。
そのため非イオン性界面活性剤は遊離イオンが発生せず、イオン性界面活性剤と比較して発光特性を低下しうるイオン性不純物の有機層への混入を避けることができる。
Among these, nonionic surfactants can be preferably used. This is because nonionic surfactants are easy to use because they are not easily affected by water hardness or electrolytes. Here, the nonionic surfactant is a surfactant having a hydrophilic group that does not ionize when dissolved in water.
For this reason, the nonionic surfactant does not generate free ions, and it is possible to avoid mixing ionic impurities into the organic layer that may deteriorate the light emission characteristics as compared with the ionic surfactant.
非イオン界面活性剤としては、例えば、エステル型、エーテル型、エステル・エーテル型等の種々のものを使用することができる。エステル型としては、例えば、グリセリン脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステル、ショ糖脂肪酸エステル等を使用できる。また、エーテル型としては、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレングリコール等を使用できる。また、エステル・エーテル型としては、脂肪酸ポリエチレングリコール、脂肪酸ポリオキシエチレンソルビタン等を使用できる。 As the nonionic surfactant, various types such as an ester type, an ether type, and an ester / ether type can be used. As the ester type, for example, glycerin fatty acid ester, sorbitan fatty acid ester, sucrose fatty acid ester and the like can be used. As the ether type, polyoxyethylene alkyl ether, polyoxyethylene alkylphenyl ether, polyoxyethylene polyoxypropylene glycol, and the like can be used. As the ester / ether type, fatty acid polyethylene glycol, fatty acid polyoxyethylene sorbitan, or the like can be used.
界面活性剤が含有された界面活性剤含有塗布液を、親液化された陽極電極120の上に吐出後は、ホットプレート上で100℃以上の温度条件で乾燥を行うことで、正孔輸送層190が形成される。 After discharging the surfactant-containing coating liquid containing the surfactant onto the lyophilic anode electrode 120, the hole transport layer is dried on a hot plate under a temperature condition of 100 ° C. or higher. 190 is formed.
ポリ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とを含有する塗布液に界面活性剤を含有させることで、界面活性剤含有塗布液の表面張力が低下する。そのため、仮に塗布対象面上に凹凸があったとしても、その凹凸の影響を受けにくく、膜表面はなだらかとなり、ピンホール等が発生しにくくなるのである。 By making the coating liquid containing polyethylenedioxythiophene and polystyrene sulfonic acid contain a surfactant, the surface tension of the surfactant-containing coating liquid is lowered. For this reason, even if there is unevenness on the surface to be coated, it is difficult to be affected by the unevenness, the film surface becomes smooth, and pinholes and the like are hardly generated.
次に、形成された正孔輸送層190の上に有機EL発光層形成用塗布液が塗布される。塗布は、窒素ガス雰囲気中で行うことが望ましい。有機EL発光材料は酸素や水蒸気等に接触すると特性変化を生じることがありうる。そのため、窒素ガス雰囲気中で塗布することで、有機EL発光材料の特性変化を起こりにくくすることが可能となる。
Next, an organic EL light emitting layer forming coating solution is applied on the formed
有機EL発光層形成用塗布液が塗布された後は、窒素雰囲気中でホットプレートによる乾燥、あるいは、真空中でのシーズヒータによる乾燥を行い、残留液体の除去をすることで、有機EL発光層140が形成される。 After the coating liquid for forming the organic EL light emitting layer is applied, the organic EL light emitting layer is removed by drying with a hot plate in a nitrogen atmosphere or drying with a sheathed heater in vacuum to remove the residual liquid. 140 is formed.
その後は、有機EL発光層140の上に、膜厚が例えば100nmの陰極電極160が設けられる。陰極電極160は、例えば、抵抗加熱蒸着法、電子ビーム蒸着法、スパッタリング法等で形成される。
Thereafter, a
そして、上部電極160の上に封止ガラス170を形成する。これにより、上述の実施形態に示した発光素子800が形成される。
Then, a sealing
なお、上述の実施形態では、有機層として正孔輸送層190を設ける構成を示したが、本発明は係る実施形態に限定されることはない。有機層として正孔輸送層を設けることも可能であり、さらには、有機層として、正孔輸送層と正孔注入層との双方を形成することも可能である。なお、絶縁膜130内に陽極電極120に接続されたトランジスタを含む画素回路が設けられていてもよい。また、各画素毎に正孔輸送層190を分離する必要もなく、絶縁膜130を跨いで連続して形成されてもよい。特にスピンコート法によって複数の画素に連続して正孔輸送層190を成膜する場合、絶縁膜130は必ずしも必要ない。
また、発光素子800は、表示装置や印刷装置の露光機等に応用することができる。
In addition, although the structure which provides the positive
Further, the
(表面張力の低下)
実施例1として、PEDOT/PSS(ポリ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とを含有する塗布液)に、ポリオキシエチレンラウリルエーテルを含む界面活性剤としての花王エマルゲン105(非イオン界面活性剤)を含有させて、界面活性剤含有塗布液を準備した。なお、花王エマルゲン105のHLBは9.7であった。
実施例2として、PEDOT/PSS(ポリ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とを含有する塗布液)に、界面活性剤としての花王エマルゲン109P(非イオン界面活性剤)を含有させて、界面活性剤含有塗布液を準備した。なお、花王エマルゲン109PのHLBは13.6であった。
(Reduction of surface tension)
As Example 1, PEDOT / PSS (coating solution containing polyethylene dioxythiophene and polystyrene sulfonic acid) contains Kao Emulgen 105 (nonionic surfactant) as a surfactant containing polyoxyethylene lauryl ether. Thus, a surfactant-containing coating solution was prepared. In addition, HLB of Kao Emulgen 105 was 9.7.
In Example 2, PEDOT / PSS (coating solution containing polyethylene dioxythiophene and polystyrene sulfonic acid) contains Kao Emulgen 109P (nonionic surfactant) as a surfactant and contains a surfactant. A coating solution was prepared. In addition, HLB of Kao Emulgen 109P was 13.6.
実施例1において、花王エマルゲン105の添加量が0wt%、0.005wt%、0.025wt%、0.05wt%、0.1wt%、0.5wt%の場合のそれぞれについて、界面活性剤含有塗布液の表面張力を調べた。
また、同様に、実施例2において、花王エマルゲン109Pの添加量が0wt%、0.005wt%、0.025wt%、0.05wt%、0.1wt%、0.5wt%の場合のそれぞれについて、界面活性剤含有塗布液の表面張力を調べた。これらの結果を表1に示す。
In Example 1, surfactant-containing coating was applied for each of cases where the addition amount of Kao Emulgen 105 was 0 wt%, 0.005 wt%, 0.025 wt%, 0.05 wt%, 0.1 wt%, and 0.5 wt%. The surface tension of the liquid was examined.
Similarly, in Example 2, the amount of Kao Emulgen 109P added is 0 wt%, 0.005 wt%, 0.025 wt%, 0.05 wt%, 0.1 wt%, 0.5 wt%, respectively. The surface tension of the surfactant-containing coating solution was examined. These results are shown in Table 1.
実施例1及び実施例2において、表面張力と界面活性剤添加量(花王エマルゲンの添加量)との関係を図2に示す。実施例1及び実施例2のいずれにおいても、添加量が増加するにつれて表面張力の低下がみられた。しかしながら、添加量が約0.05wt%以上になれば表面張力の低下はほとんどみられず、表面張力の低下は飽和状態となり、これ以上界面活性剤を含有させても表面張力の低下はほとんどなかった。このことから、界面活性剤は、塗布液の表面張力の低下が飽和状態になるまで含有させることが好ましいとわかった。 In Example 1 and Example 2, the relationship between the surface tension and the surfactant addition amount (addition amount of Kao Emulgen) is shown in FIG. In both Example 1 and Example 2, the surface tension decreased as the addition amount increased. However, when the addition amount is about 0.05 wt% or more, the surface tension is hardly decreased, the surface tension is almost saturated, and even if a surfactant is further added, the surface tension is hardly decreased. It was. From this, it was found that the surfactant is preferably contained until the decrease in the surface tension of the coating solution is saturated.
(ダークスポットの個数)
次に、実施例3として、花王エマルゲン105を0.05wt%含有させた界面活性剤含有塗布液を準備し、親液化された陽極電極の上にスピンコート法で吐出し、100℃以上で乾燥させ、正孔輸送層を形成した。そして、形成した正孔輸送層の上に、青色、緑色、赤色の各色の有機EL発光層を形成して、発光素子800を形成した。
実施例4として、花王エマルゲン109Pを0.05wt%含有させた界面活性剤含有塗布液を準備し、実施例3と同様にして、発光素子800を形成した。
また、比較例として、界面活性剤を添加していないPEDOT/PSSについても、実施例3と同様にして、発光素子800を形成した。
(Number of dark spots)
Next, as Example 3, a surfactant-containing coating solution containing 0.05 wt% of Kao Emulgen 105 was prepared, and was discharged onto the lyophilic anode electrode by a spin coating method and dried at 100 ° C. or higher. To form a hole transport layer. Then, blue, green, and red organic EL light emitting layers were formed on the formed hole transport layer to form a
As Example 4, a surfactant-containing coating solution containing 0.05 wt% of Kao Emulgen 109P was prepared, and a
As a comparative example, a
そして、実施例3、実施例4、比較例において、2×2mmの発光領域におけるダークスポットの個数を調べた。結果を表2に示す。 Then, in Example 3, Example 4, and Comparative Example, the number of dark spots in the 2 × 2 mm light emitting region was examined. The results are shown in Table 2.
実施例3は、比較例と比べて、青色、緑色、赤色の各色において、ダークスポットの数が減少していた。また、実施例4は、実施例3と比べて、青色、赤色の各色において、ダークスポットの数が減少していた。このとこから、界面活性剤を含有させたPEDOT/PSSは、表面張力が低下しており、例え塗布対象面上に凹凸があったとしても、ダークスポットが発生しにくいと考えられる。 In Example 3, the number of dark spots was reduced in each of the blue, green, and red colors compared to the comparative example. Further, in Example 4, the number of dark spots was reduced in each color of blue and red as compared with Example 3. From this point, it is considered that the surface tension of the PEDOT / PSS containing the surfactant is lowered, and even if there are irregularities on the surface to be coated, it is considered that dark spots are hardly generated.
110…絶縁基板、120…陽極電極、140…有機EL発光層、160…陰極電極、170…封止ガラス、190…正孔輸送層、800…発光素子 DESCRIPTION OF SYMBOLS 110 ... Insulating substrate, 120 ... Anode electrode, 140 ... Organic electroluminescent light emitting layer, 160 ... Cathode electrode, 170 ... Sealing glass, 190 ... Hole transport layer, 800 ... Light emitting element
Claims (6)
ことを特徴とする発光素子の製造方法。 Using a surfactant-containing coating liquid containing polyethylene dioxythiophene, polystyrene sulfonic acid and a surfactant, and having an organic layer forming step of forming an organic layer,
A method for manufacturing a light-emitting element.
ことを特徴とする請求項1記載の発光素子の製造方法。 The organic layer is a hole transport layer,
The method for manufacturing a light-emitting element according to claim 1.
ことを特徴とする請求項1又は2記載の発光素子の製造方法。 In the organic layer forming step, the surfactant-containing coating solution is applied by a spin coating method.
The method for manufacturing a light-emitting element according to claim 1 or 2.
ことを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項に記載の発光素子の製造方法。 The surfactant is contained until a decrease in the surface tension of the coating solution is saturated.
The method for manufacturing a light-emitting element according to claim 1, wherein:
ことを特徴とする請求項1乃至4の何れか1項に記載の発光素子の製造方法。 The surfactant is a nonionic surfactant;
The method for manufacturing a light-emitting element according to claim 1, wherein:
前記第1電極の上に配置され、ポリ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と界面活性剤とを含有した界面活性剤含有塗布液を用いて塗布形成された有機層と、
前記有機層の上に配置された発光層と、
前記発光層の上に配置された第2電極と、を有する、
ことを特徴とする発光素子。 A first electrode;
An organic layer disposed on the first electrode and formed by coating using a surfactant-containing coating solution containing polyethylene dioxythiophene, polystyrene sulfonic acid, and a surfactant;
A light emitting layer disposed on the organic layer;
A second electrode disposed on the light emitting layer.
A light emitting element characterized by the above.
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