JP2020167023A - 有機elデバイス用隔壁付基板の製造方法及び有機elデバイスの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】発光領域を有する有機ELデバイス用の隔壁付基板を製造するための方法であって、隔壁付基板は、基板と、該基板に設けられており発光領域を規定するための厚み及び幅を有する隔壁とを含み、上記方法は隔壁を形成する工程を含み、隔壁を形成する工程は、隔壁形成材料を含む液剤の複数の液滴を、連なるように基板上に吐出して、液剤で構成される帯状の第1液膜を形成する工程と、液剤の複数の液滴を、連なるように、かつ、基板上の第1液膜に隣接する領域に吐出して、第1液膜に接する膜であって液剤で構成される帯状の第2液膜を形成する工程とを含む製造方法が提供される。
【選択図】図2
Description
特開2007−035347号公報(特許文献1)には、基板上に隔壁(バンク)を設け、この隔壁によって区画される領域に機能層を形成したエレクトロルミネッセンス素子が記載されている。
本発明の目的は、生産性を向上させることが可能な有機ELデバイス用隔壁付基板の製造方法及び有機ELデバイスの製造方法を提供することにある。
[1] 発光領域を有する有機ELデバイス用の隔壁付基板を製造するための方法であって、
前記隔壁付基板は、基板と、前記基板に設けられており前記発光領域を規定するための厚み及び幅を有する隔壁とを含み、
前記方法は、前記隔壁を形成する工程を含み、
前記隔壁を形成する工程は、
隔壁形成材料を含む液剤の複数の液滴を、連なるように前記基板上に吐出して、前記液剤で構成される帯状の第1液膜を形成する工程と、
前記液剤の複数の液滴を、連なるように、かつ、前記基板上の前記第1液膜に隣接する領域に吐出して、前記第1液膜に接する膜であって前記液剤で構成される帯状の第2液膜を形成する工程と、
を含む、製造方法。
[2] 前記隔壁が有する前記厚みと前記幅との比が1/100未満である、[1]に記載の製造方法。
[3] 前記隔壁は、前記発光領域を取り囲むように形成される、[1]又は[2]に記載の製造方法。
[4] ジェットディスペンサを用いて前記液滴の吐出を行う、[1]〜[3]のいずれかに記載の製造方法。
[5] 前記隔壁形成材料が硬化性樹脂を含む、[1]〜[4]のいずれかに記載の製造方法。
[6] 前記硬化性樹脂が熱硬化性樹脂である、[5]に記載の製造方法。
[7] 前記隔壁は、少なくとも上面が撥液性を有する、[1]〜[6]のいずれかに記載の製造方法。
[8] 発光領域を有する有機ELデバイスを製造するための方法であって、
[1]〜[7]のいずれかに記載の製造方法により、前記隔壁付基板を製造する工程と、
前記発光領域上に、有機材料及び溶媒を含む塗布液を塗布して塗布膜を形成する工程と、
前記塗布膜を乾燥させて有機層を形成する工程と、
を含む、製造方法。
[9] 前記有機ELデバイスが有機EL照明装置である、[8]に記載の製造方法。
[10] 前記発光領域は、その面積が100mm2以上である、[8]又は[9]に記載の製造方法。
本発明に係る製造方法によって製造される隔壁付基板は、有機ELデバイスを構成する要素の1つであって、基板上に隔壁が設けられたものである。隔壁は、有機ELデバイスの発光領域を規定するものであり、好ましくは、該発光領域を取り囲むように基板上に配置される。
有機ELデバイスの発光領域とは、電圧の印加によって発光する二次元的な領域を指す。
例えば、2以上の発光領域は、基板上に二次元配列(又はマトリックス状)に配置されていてもよい。各列における発光領域の間の間隔、各行における発光領域の間の間隔、発光領域の配置例及び発光領域の数等は、有機ELデバイスの仕様等に応じて適宜設定される。
有機ELデバイスは、トップエミッション型のデバイスでもよいし、ボトムエミッション型のデバイスでもよい。
基板11は、第1電極12及び隔壁13を支持する支持体であり、例えば、可視光(波長400nm〜800nmの光)に対して透光性を有する板状の透明部材である。
基板11の厚みは、例えば30μm以上1100μm以下である。基板11は、例えばガラス基板又はシリコン基板等のリジッド基板であってもよいし、プラスチック基板又は高分子フィルム等の可撓性基板であってもよい。可撓性基板を用いることで、有機ELデバイスが可撓性を有し得る。
第1電極12の平面視形状(基板11の厚み方向から見た形状)としては、例えば、長方形、正方形等の四角形、他の多角形、及び、四角形や他の多角形において角部に丸味を付けた形状等が挙げられる。第1電極12の平面視形状は、円形又は楕円形でもよい。また、第1電極12の平面視形状は、四角形や他の多角形において、少なくとも1辺を弧状(例えば円弧状)にした形状でもよい。
本明細書において、平面視とは、層等の厚み方向から見ることを意味する。
有機ELデバイスが基板11側から光を出射する場合、光透過性を示す第1電極12が用いられる。
図1に示される例において、隔壁13の平面視形状は四角枠形状を有しているが、これに限定されるものではなく、隔壁13が有する開口形状及び外形形状(いずれも平面視形状)は、所望する発光領域14の形状や基板11の形状(いずれも平面視形状)等に応じて適宜選択される。
一実施形態において、隔壁13が有する開口形状(すなわち、発光領域14の形状)は、図1に示されるように、正方形、長方形等の方形形状であり、かつ、その少なくとも1辺の長さは1mm以上であり、2以上の辺又はすべての辺の長さが1mm以上であってもよい。辺の長さは、5mm以上であってもよく、10mm以上であってもよく、さらには20mm以上であってもよい。隔壁13が有し得る開口形状が方形形状である場合において、1辺の長さは、通常1000mm以下である。
塗布法によって有機層構造部を構成する有機層を形成する場合、隔壁13は、該隔壁によって発光領域14を好適に規定(区画)できるようにする観点、及び、隔壁13よりも外側に有機層形成用の塗布液が濡れ広がらないようにする観点から、好ましくは、少なくともその上面(基板11とは反対側の面)が撥液性を有しており、より好ましくは、その上面及びその側面が撥液性を有している。
撥液処理としては、フッ化物を含有する雰囲気中でプラズマ処理を行うことにより、表面に撥液性を付与しても構わない。本処理におけるフッ化物は気体状であり、フッ化物としては、CF4、CHF3、CH2F2、C3F8、C4F6、C4F8などを用いることができる。このようなプラズマ処理を行うことにより、フッ素原子が隔壁3の表面に結合し、隔壁表面に撥液性が付与される。他の撥液処理としては、フッ素樹脂等を含有する撥液剤を塗布する処理、撥液剤の塗布後に、塗布面に紫外線等の活性エネルギー線を照射する処理等が挙げられる。
UVオゾン処理によって隔壁13の少なくとも上面の撥液性を制御してもよい。
撥液剤を含む熱可塑性樹脂組成物からなる層、撥液剤を含む感光性樹脂組成物の硬化物からなる層、又は撥液剤を含む熱硬化性樹脂組成物の硬化物からなる層の少なくとも上面に上記撥液処理をさらに施してもよい。
同様の観点から、発光領域14内に配置される部分と、隔壁13上に配置される部分とを有するように、第1電極12上に最初に形成される有機層を形成するための塗布液に対する隔壁13の少なくとも上面の接触角(23℃)は、35度以下であることが好ましく、15度以下であることがより好ましい。同様の理由で、上記有機層が隔壁13の側面に接して形成される場合、上記有機層を形成するための塗布液に対する隔壁13の側面の接触角(23℃)は、50度以下であることが好ましく、30度以下であることがより好ましい。
隔壁13の幅(図1に示されるW)は、例えば0.5mm以上20mm以下程度であり、好ましくは1mm以上10mm以下である。
隔壁13が有する厚みと幅との比は特に制限されないが、後述する本発明に係る製造方法によれば、比較的容易に、厚みが小さくかつ幅の大きい隔壁13を形成することができ、例えば厚みと幅との比(厚み/幅)が1/100未満、さらには1/200未満である隔壁13を形成することができる。厚みと幅との比(厚み/幅)は、1/6000以上であってもよく、1/2000以上であってもよい。
隔壁13の外形形状(平面視形状)が方形形状である場合、その1辺の長さは、例えば0.5mm以上1000mm以下程度であり、好ましくは1mm以上1000mm以下程度である。
隔壁付基板10は、本発明に係る隔壁付基板の製造方法(以下、単に「隔壁付基板の製造方法」ともいう。)によって製造することができる。隔壁付基板の製造方法は、隔壁13を形成する工程を含み、隔壁13を形成する該工程は次の工程を含む。
隔壁形成材料を含む液剤の複数の液滴を、連なるように基板11上に吐出して、該液剤で構成される帯状の第1液膜を形成する工程(第1液膜形成工程)、及び
上記液剤の複数の液滴を、連なるように、かつ、基板11上の第1液膜に隣接する領域に吐出して、第1液膜に接する膜であって上記液剤で構成される帯状の第2液膜を形成する工程(第2液膜形成工程)。
本発明に係る製造方法は、液滴吐出法により少なくとも2本の帯状液膜を形成する。この製造方法によれば、所望幅を有する隔壁13の作製が容易であり、幅が比較的大きい隔壁13を容易に製造することができる。さらに、液滴吐出法を採用するこの製造方法によれば、厚みが比較的小さい隔壁13を作製することも容易である。
隔壁13の所望幅に応じて、液剤で構成される帯状の液膜を3本以上形成して隔壁13を作製してもよい。
液剤で構成される2本以上の帯状の液膜は、並列に形成されることが好ましい。
隔壁13を形成する工程で用いる隔壁形成材料を含む液剤は、隔壁形成材料として、好ましくは、1種又は2種以上の樹脂を含む。
上記樹脂は、好ましくは硬化性樹脂であり、より好ましくは感光性樹脂(光硬化性樹脂)又は熱硬化性樹脂であり、さらに好ましくは熱硬化性樹脂である。
上記液剤は、樹脂以外の他の成分を含むことができる。他の成分としては、例えば、上述の撥液剤、硬化剤、硬化触媒、レベリング剤、溶媒(有機溶媒等)、モノマー、光重合開始剤、光酸発生剤等が挙げられる。
液滴吐出法による液剤の基板11上への吐出(塗布)は、例えば、ジェットディスペンサ、インクジェット等の各種吐出装置を用いて行うことができるが、液滴吐出の安定性及び隔壁13の薄膜化等の観点から、ジェットディスペンサを用いることが好ましい。ジェットディスペンサは、例えば、以下の構成要素を含む。
1)液剤を液滴として吐出するためのノズル、
2)ノズル上に配置され、ロッドと接することにより、ノズルから吐出される液剤出口の開閉を行うバルブシート、及び
3)ノズルとバルブシートの上部に配置され、液剤の押し出しを行うロッド。
第1液膜は帯状(線状)であり、好ましくは直線状である。
帯状の第1液膜を形成するために、基板11上に吐出される複数の液滴は、線状、好ましくは直線状に配列される。このような配列は、吐出装置に対して基板11を相対移動させながら液滴の吐出を行うか、基板11に対して吐出装置を相対移動させながら液滴の吐出を行うことによって実現できる。
第1液膜形成工程において、基板11上に吐出される液滴の数は、形成しようとする帯状の第1液膜13aの長さに応じて調整される。すなわち、図2を参照して、吐出によって基板11上に最初に置かれた液滴の中心と最後に置かれた液滴の中心との距離(第1液膜13aの長さと同一ではないが対応している。)をD〔mm〕とし、吐出によって基板11上に置かれた液滴の直径をd〔mm〕とするとき、複数の液滴が連なるように吐出して上記距離D〔mm〕を有する第1液膜13aを形成するためには、吐出される液滴の数をD/dよりも大きい値とする。吐出される液滴の数は、塗布速度(上述の相対移動の速度)、吐出装置条件(ロッド上下によるノズルからの吐出有無(ON/OFF)の周期等)等の調整によって制御できる。
基板11上に置かれた液滴の直径dは、例えば0.1mm以上2mm以下であり、好ましくは0.3mm以上1.5mm以下である。
液滴を吐出する際の、吐出装置に対する基板11相対移動又は基板11に対する吐出装置の相対移動の速度は、液滴の直径d及び吐出周期に依存するが、例えば10mm/秒以上150mm/秒以下である。
図2を参照して、第2液膜形成工程では、第1液膜形成工程と同様にして、複数の液滴を連なるように基板11上に吐出することによって、液剤で構成される帯状の第2液膜13bを形成する。
第2液膜形成工程において複数の液滴は、基板11上の第1液膜13aに隣接する領域に吐出され、好ましくは、第1液膜13aにおける第2液膜13b側の辺と、第2液膜13bにおける第1液膜13a側の辺とが長さ方向全体にわたって接するように(第1液膜13aと第2液膜13bとが互いに接した状態で並列して形成されるように)吐出される(図2)。
液滴吐出法により、少なくとも第1液膜13a及び第2液膜13bの2本の帯状液膜を形成する方法によれば、所望幅が比較的大きい場合であっても、該所望幅を有する隔壁13を容易にかつ生産性良く作製することができる。
液滴の吐出による液膜の形成に関しては、第1液膜形成工程についての記述が引用される。
上述のように、隔壁13の所望幅に応じて、液剤で構成される帯状の液膜を3本以上形成して隔壁13を作製してもよい。図2は、第1液膜13a及び第2液膜13bに加えて、第3液膜13cを形成する様子を示している。
第3液膜13cの形成において、複数の液滴は、基板11上の第2液膜13bに隣接する領域に吐出され、好ましくは、第2液膜13bにおける第3液膜13c側の辺と、第3液膜13cにおける第2液膜13b側の辺とが長さ方向全体にわたって接するように(第2液膜13bと第3液膜13cとが互いに接した状態で並列して形成されるように)吐出される(図2)。
勿論、第3液膜13cの形成において、複数の液滴は、基板11上の第1液膜13aに隣接する領域に吐出されてもよい。
本発明に係る有機ELデバイス用隔壁付基板の製造方法を適用し得る好適な有機ELデバイスは、例えば有機EL照明装置である。
有機ELデバイスは、上述の方法によって得られる隔壁付基板を用いて製造することができる。本発明に係る有機ELデバイスの製造方法(以下、単に「有機ELデバイスの製造方法」ともいう。)は、次の工程を含む。
上述の製造方法により、隔壁付基板を製造する工程(隔壁付基板製造工程)、
発光領域14上に、有機材料及び溶媒を含む塗布液を塗布して塗布膜を形成する工程(塗布工程)、
塗布膜を乾燥させて有機層を形成する工程(乾燥工程)。
隔壁付基板製造工程については、上記<隔壁付基板の製造方法>における記述が引用される。
第1電極と第2電極との間に配置される有機層構造部は、1層又は2層以上の有機層を含み、少なくとも発光層を有する。
各有機層は、上述の塗布工程及び乾燥工程を経て形成される。有機層構造部が2層以上の有機層を含む場合、各有機層は、その有機層の機能に応じた有機材料を含む塗布液を用いて、上述の塗布工程及び乾燥工程を経て形成される。
(a)第1電極/発光層/第2電極
(b)第1電極/正孔注入層/発光層/第2電極
(c)第1電極/正孔注入層/発光層/電子注入層/第2電極
(d)第1電極/正孔注入層/発光層/電子輸送層/電子注入層/第2電極
(e)第1電極/正孔注入層/正孔輸送層/発光層/第2電極
(f)第1電極/正孔注入層/正孔輸送層/発光層/電子注入層/第2電極
(g)第1電極/正孔注入層/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/電子注入層/第2電極
(h)第1電極/発光層/電子注入層/第2電極
(i)第1電極/発光層/電子輸送層/電子注入層/第2電極
ここで、記号「/」は、記号「/」を挟む各層が隣接して積層されていることを示す。
第1電極は例えば陽極であり、第2電極は例えば陰極である。
正孔注入層の材料は公知の正孔注入材料が用いられ得る。正孔注入材料としては、例えば、酸化バナジウム、酸化モリブデン、酸化ルテニウム及び酸化アルミニウム等の酸化物;フェニルアミン化合物;スターバースト型アミン化合物;フタロシアニン化合物;アモルファスカーボン;ポリアニリン;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が挙げられる。
正孔輸送層の材料には、公知の正孔輸送入材料が用いられ得る。正孔輸送層の材料としては、例えば、ポリビニルカルバゾール若しくはその誘導体、ポリシラン若しくはその誘導体、側鎖若しくは主鎖に芳香族アミンを有するポリシロキサン若しくはその誘導体、ピラゾリン若しくはその誘導体、アリールアミン若しくはその誘導体、スチルベン若しくはその誘導体、トリフェニルジアミン若しくはその誘導体、ポリアニリン若しくはその誘導体、ポリチオフェン若しくはその誘導体、ポリアリールアミン若しくはその誘導体、ポリピロール若しくはその誘導体、ポリ(p−フェニレンビニレン)若しくはその誘導体、及びポリ(2,5−チエニレンビニレン)若しくはその誘導体等が挙げられる。また、特開2012−144722号公報に開示されている正孔輸送材料も挙げることができる。
発光層は通常、主として蛍光及び/又はりん光を発光する有機物、あるいは、該有機物とこれを補助するドーパントとから形成される。ドーパントは、例えば発光効率の向上や、発光波長を変化させるために加えられる。
発光層に含まれる有機物は、低分子化合物でも高分子化合物でもよい。発光層を構成する発光材料としては、例えば、下記の色素系材料、金属錯体系材料、高分子系材料、ドーパント材料が挙げられる。
電子輸送層の厚みは、用いる材料等によっても異なるが、例えば1nm以上1μm以下であり、好ましくは2nm以上500nm以下であり、より好ましくは5nm以上200nm以下である。
電子注入層には公知の電子注入材料を用いることができる。
電子注入層の厚みは、用いる材料等によっても異なるが、例えば1nm以上50nm以下である。
塗布液は、例えば、正孔注入材料を含む塗布液、正孔輸送材料を含む塗布液、発光材料を含む塗布液、電子輸送材料を含む塗布液、電子注入材料を含む塗布液等の有機機能材料を含む塗布液である。
有機溶媒は、1種のみを用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
上記のように有機層を形成することは、隔壁13よりも外側に有機層形成用の塗布液が濡れ広がらないようにする観点、及び、隔壁13近傍における有機層の厚みムラを抑制する観点から有利である。
陰極の材料としては、仕事関数が小さく、発光層への電子注入が容易で、電気伝導度の高い材料が好ましい。有機ELデバイスが陽極側から光を取り出す場合には、発光層から放射される光を陰極で陽極側に反射するために、陰極の材料としては可視光反射率の高い材料が好ましい。
具体的には、陰極には、例えば、アルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属又は周期表の13族金属等を用いることができる。また、陰極として、導電性金属酸化物又は導電性有機物等からなる透明導電性陰極を用いることもできる。
(1)基板洗浄
洗浄装置(株式会社芝浦製作所製)を用い、370mm×470mm×0.5mmのガラス基板(コーニング社製イーグルXG)について、純水を掛け流しながら、ブラシによる表面洗浄を30秒実施し、さらに純水シャワーにより60秒の追加洗浄を実施し、エアーにて乾燥を実施した。
上記洗浄を実施した基板上に次の手順で透明電極を形成した。スパッタリング装置(ULVAC社製インライン式スパッタリング装置、型式SDP−570VT)に、ITOターゲット(東ソー株式会社製;90%In2O3−10%SnO2)を装着し、加熱室にて300℃に加熱後、スパッタ室にて、電力1.05kW、アルゴンガス圧力0.6Pa、成膜時間115秒にて、透明電極ITOを50nm成膜した。さらに成膜後の基板を、大気中で230℃、30分のアニールを実施し、透明電極付ガラス基板を得た。
透明電極付基板の位置を固定し、吐出装置を連続的に直線的に移動させながら、表1に示される条件で、隔壁形成材料を含む液剤の複数の液滴を連なるように第1電極上に吐出して、液剤で構成される直線状の第1液膜を形成した後、第1液膜の形成条件と同一の条件で、2本目以降の液膜を形成した。直線状の液膜の合計本数を表1の「塗布」「本数」の欄に示す。形成した液膜はいずれも直線状であり、隣り合う液膜同士が並列して互いに接するように液膜の形成を行った。
すべての直線状の液膜を形成した後、基板を80℃で1分間加熱して、液膜の乾燥を行い、その後、150℃で20分間硬化を行って、隔壁を作製した。
吐出装置には、いずれの実施例においても、ジェットディスペンサである武蔵エンジニアリング株式会社製の「非接触ジェットディスペンサーAeroJet」を使用した。
表1に記載の項目のうち、下記項目について特記する。
〔a〕「塗布」「本数」:液滴の吐出によって形成した直線状の液膜の合計本数
〔b〕「塗布」「ピッチ」:1本の直線状の液膜を構成する、連なるように置かれた隣り合う液滴の中心間の距離であり、上述の「D」〔mm〕及び1本の直線状の液膜を形成するために吐出される液滴の数を用いて、該ピッチ〔mm〕は、下記式で表される。
ピッチ=D/(液滴の数)
〔c〕「吐出」「ON」,「OFF」:ロッド開閉によるノズルからの吐出有無(ON/OFF)の周期を表す。
〔d〕塗布ギャップ:液滴吐出面とノズル先端との距離
〔e〕塗布速度:吐出装置の移動速度
〔f〕ロッドストローク:ロッドの上下運動距離
〔g〕ノズル温度:ノズル温度調整器の設定温度
表1において、「VS」はバルブシートを表す。
Claims (10)
- 発光領域を有する有機ELデバイス用の隔壁付基板を製造するための方法であって、
前記隔壁付基板は、基板と、前記基板に設けられており前記発光領域を規定するための厚み及び幅を有する隔壁とを含み、
前記方法は、前記隔壁を形成する工程を含み、
前記隔壁を形成する工程は、
隔壁形成材料を含む液剤の複数の液滴を、連なるように前記基板上に吐出して、前記液剤で構成される帯状の第1液膜を形成する工程と、
前記液剤の複数の液滴を、連なるように、かつ、前記基板上の前記第1液膜に隣接する領域に吐出して、前記第1液膜に接する膜であって前記液剤で構成される帯状の第2液膜を形成する工程と、
を含む、製造方法。 - 前記隔壁が有する前記厚みと前記幅との比が1/100未満である、請求項1に記載の製造方法。
- 前記隔壁は、前記発光領域を取り囲むように形成される、請求項1又は2に記載の製造方法。
- ジェットディスペンサを用いて前記液滴の吐出を行う、請求項1〜3のいずれか1項に記載の製造方法。
- 前記隔壁形成材料が硬化性樹脂を含む、請求項1〜4のいずれか1項に記載の製造方法。
- 前記硬化性樹脂が熱硬化性樹脂である、請求項5に記載の製造方法。
- 前記隔壁は、少なくとも上面が撥液性を有する、請求項1〜6のいずれか1項に記載の製造方法。
- 発光領域を有する有機ELデバイスを製造するための方法であって、
請求項1〜7のいずれか1項に記載の製造方法により、前記隔壁付基板を製造する工程と、
前記発光領域上に、有機材料及び溶媒を含む塗布液を塗布して塗布膜を形成する工程と、
前記塗布膜を乾燥させて有機層を形成する工程と、
を含む、製造方法。 - 前記有機ELデバイスが有機EL照明装置である、請求項8に記載の製造方法。
- 前記発光領域は、その面積が100mm2以上である、請求項8又は9に記載の製造方法。
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