JP3918617B2 - 有機ｅｌディスプレイおよびその製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は有機ＥＬ素子およびその製造方法、ならびにそれを用いた有機ＥＬディスプレイ、表示光源に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年の高度情報化に伴い、高輝度、薄型、軽量、低消費電力など、ディスプレイ装置の高性能化への期待が高まっている。その中でも有機ＥＬディスプレイは高輝度、自発光、低消費電力であることから注目を集めている。また、近年の研究開発の進歩により有機ＥＬ素子を用いたディスプレイの実用化も始まっている。
【０００３】
有機ＥＬディスプレイに用いる有機ＥＬ素子の製造には、真空蒸着法により形成する方法（米国特許第５２９４８６９、特開平５−２５８８５９、特開平５−２５８８６０）、電着法による方法（特開平９−７７６８）、インクジェット方式による方法（特開平７−２３５３７８、特開平１０−１２３７７、特開平１０−１５３９６７、特開平１１−４０３５８、特開平１１−５４２７０）、印刷法による方法（特開平３−２６９９９５、特開平１０−７７４６７、特開平１１−２７３８５９）などが開示されている。
【０００４】
上記有機ＥＬ素子の製造方法において、低分子材料を用いた場合、マスクを介した真空蒸着方法が主流であり、高分子系材料を用いた場合、微細かつ容易にパターニングできることから、インクジェット方式による有機ＥＬ素子の製造方法が主流となっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術で、高分子系材料をインクジェット方式で成膜する場合、塗膜の均一性に問題があった。また、インク用溶剤にトルエンやキシレンなど沸点が１６０℃以下の溶剤を用いると、乾燥によりインクジェット装置のノズルが目詰まりするという問題があった。さらに、上記問題を回避するため溶剤にテトラリンやテトラメチルベンゼンなどの高沸点溶剤を用いると、インクが画素を囲っているバンクから溢れ、混色を起こす恐れがあった。
【０００６】
本発明の目的は、均一な成膜が可能で、ノズルの詰まりを防ぎ、混色が起こらないインク組成物を用いた有機ＥＬ素子の製造方法、それを用いた有機ＥＬ素子、有機ＥＬディスプレイ、表示光源を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記本発明の目的は、以下の構成によって達成することができる。すなわち、陽極と陰極の間に少なくとも発光機能に関する有機層を持った構造を有する有機ＥＬ素子の製造方法において、前記有機層の少なくとも一層を形成する際に、その構成される有機材料と少なくとも一種類以上の芳香族性エーテル化合物が含まれている有機溶剤とからなるインク組成物を用い、印刷法によりパターニングする。
【０００８】
上記、芳香族性エーテル化合物としては、アニソール、ジメトキシベンゼン、トリメトキシベンゼン、メトキシトルエン、ジメトキシトルエン、トリメトキシトルエン、ジメチルアニソール、トリメチルアニソール、エチルアニソール、プロピルアニソール、イソプロピルアニソール、ブチルアニソール、メチルエチルアニソール、エトキシエーテル、ブトキシエーテル、ベンジルメチルエーテル、ベンジルエチルエーテルなどがあるが、これらに限定されるものではない。また、これらの化合物を同時に２種以上用いてもよい。
【０００９】
さらに、上記溶剤に塗膜の均一性向上のために添加剤としてアセトン、クロロホルム、テトラヒドロフラン、トルエン、キシレン、トリメチルベンゼン、テトラメチルベンゼン、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン、ジエチルベンゼン、シメン、テトラリン、シクロヘキシルベンゼン、ドデシルベンゼン、イソプロピルベンゼン、ジイソプロピルベンゼン、イソプロピルキシレン、ｔ−ブチルキシレン、メチルナフタレンなどを挙げることができるが、これらに限定されるものではない。
【００１０】
本発明の発光機能を有する有機層成分を形成するためのインク組成物に含まれる高分子化合物としては、特に限定されず公知の材料を使用することができる。例えばポリ（２−デシルオキシ−１，４−フェニレン）（ＤＯ−ＰＰＰ）、ポリ〔２，５−ビス〔２−（Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリエチルアンモニウム）エトキシ〕−１，４−フェニレン−アルト−１，４−フェニレン〕ジブロマイド（ＰＰＰ−ＮＥｔ３＋）、ポリ〔２−（２’−エチルヘキシルオキシ）−５−メトキシ−１，４−フェニレンビニレン〕（ＭＥＨ−ＰＰＶ）、ポリ（５−メトキシ−（２−プロパノキシサルフォニド）−１，４−フェニレンビニレン）（ＭＰＳ−ＰＰＶ）、ポリ〔２，５−ビス（ヘキシルオキシ−１，４−フェニレン）−（１−シアノビニレン）〕（ＣＮ−ＰＰＶ）、ポリ〔２−（２’−エチルヘキシルオキシ）−５−メトキシ−１，４−フェニレン−（１−シアノビニレン）〕（ＭＥＨ−ＣＮ−ＰＰＶ）および、ポリ（ジオクチルフルオレン）（ＰＤＦ）等のポリフルオレン誘導体やその共重合体等があるが、本発明は特にこれらに限定されるものではない。
【００１１】
あるいは、有機ＥＬ用の公知の高分子発光材料の前駆体として、例えばポリ（ｐ−フェニレン）前駆体（Ｐｒｅ−ＰＰＰ）、ポリ（ｐ−フェニレンビニレン）前駆体（Ｐｒｅ−ＰＰＶ）、ポリ（ｐ−ナフタレンビニレン）前駆体（Ｐｒｅ−ＰＮＶ）等があるが、本発明は特にこれらに限定されるものではない。また、有機ＥＬ用の低分子発光材料と導電性および蛍光性のない高分子化合物が含まれるインク組成物でもよい。低分子発光材料としては、テトラフェニルブタジエン（ＴＰＢ）、クマリン、ナイルレッド、オキサジアゾール誘導体などがある。高分子化合物としては、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリカルバゾール（ＰＶＣｚ）等とがあるが、本発明は特にこれらに限定されるものではない。
【００１２】
本発明の印刷によるパターニング方法は、凸版印刷法、スクリーン印刷法など一般的な印刷法が使用できるが、微細パターン制御には特にインクジェント方式がよい。
【００１３】
本発明のインク組成物の固形分濃度は０．０１ｗｔ％から１０．０ｗｔ％の範囲であること望ましい。特に０．１ｗｔ％から５．０ｗｔ％の範囲が望ましい。その理由は固形分濃度が５．０ｗｔ％を超えるとインクの粘度が上昇し、１０．０ｗｔ％を超えるとさらに粘度が上昇してインクの性能が大幅に低下するためであるからである。また、０．１ｗｔ％より低いとインク量が増え、さらに０．０１ｗｔ％より低いとインク量がさらに増え、それに伴い混色の起こる可能性が高くなるからである。
【００１４】
さらに、必要に応じてインク組成物の粘度調整用としての粘度調整剤や塗布性などの改善などのために界面活性剤などの添加物を加えることもできる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、有機ＥＬ素子の構造および製造方法を例に本発明の実施の形態について具体的に説明する。
【００１６】
図１に本発明の有機ＥＬ素子の基本的な構造を示すが、これによって本発明は限定されるものではない。図１において有機ＥＬ素子１００は、基板１０１、透明電極膜１０２、正孔注入／輸送層１０３、有機発光層（赤色、緑色、青色）１０４、１０５、１０６、金属電極１０７、封止膜１０８の順に積層され、正孔注入／輸送層１０３と有機発光層１０４、１０５、１０６の周囲をそれぞれ隔壁１０９が取り囲み、１つの画素を形成している。
【００１７】
基板１０１としては、石英基板、ガラス基板、プラスチック基板など透明基板が使用できる。透明電極膜１０２としては、ＣｕＩ，ＩＴＯ，ＳｎＯ_２，ＺｎＯ，ＣｕＡｌＯ_２等の透明電極が使用できる。
【００１８】
正孔注入／輸送層１０３としては、導電性を持つ重合体などが使用できる。例えば、ポリアニリンおよびその誘導体、ポリチオフェンおよびその誘導体、ポリピロールおよびその誘導体、ポリエチレンジオキシチオフェン、さらにこれらにドーパントがドープされた形態のもの、例えば、ポリスチレンスルホン酸をドープしたポリエチレンジオキシチオフェンなどが使用できる。
【００１９】
有機発光層１０４、１０５、１０６としては、上記したポリフルオレン誘導体ならなる高分子化合物や高分子組成物が使用できる。また、この有機発光層は一層以上で構成されている。
【００２０】
陰極１０７としては、アルミニウム、カルシウムなどの金属、マグネシウム−銀、リチウム−アルミニウムなどの合金、カルシウム／銀、マグネシウム／銀などの金属同士の積層膜、フッ化リチウム／アルミニウムなどの絶縁体／金属の積層膜などが使用可能である。
【００２１】
封止膜１０８は、有機ＥＬ素子の損傷や劣化を防止するために設ける。特に、酸素や水蒸気などの気体や水分を遮断する材料であれば、有機物でも無機物でもよい。隔壁１０９は主に混色を防ぐために設ける。材料は、撥水、撥液性のあるものであれば、有機物でも無機物でもよく、多層構造のものでもよい。
【００２２】
上記、有機発光層１０４、１０５、１０６に高分子組成物が含まれる有機ＥＬ素子の印刷法（インクジェット方式）による製造方法の一例を図２に従って以下に示す。
【００２３】
ガラスやプラスチックなどの透明基板１０１上にＩＴＯなどの透明電極１０２を真空蒸着法やスパッタリング法、フォトリソグラフィ法などで形成する。次に隔壁１０９をフォトリソグラフィ法などで形成する（ａ）。
【００２４】
続いて隔壁１０９で仕切られた透明電極１０２上にポリスチレンスルホン酸をドープしたポリエチレンジオキシチオフェンなどの正孔注入／輸送層１０３をインクジェット方式で形成する（ｂ）。
【００２５】
さらにこの上にインクジェット方式でポリフルオレン誘導体などの発光材料を用いて発光層を形成する。発光層は赤色発光層１０４、緑色発光層１０５、青色発光層１０６に対応した画素にそれぞれ形成する（ｃ）。
【００２６】
３色の発光層形成後、陰極１０７としてカルシウムなどの金属を蒸着法などを用いて形成する（ｄ）。最後に封止膜１０８を形成してフルカラーの有機ＥＬ素子１００が完成される（ｅ）。
【００２７】
以下、本発明の内容を、実施例を用いてさらに具体的に説明する。ただし、本発明はこれら実施例に制限されるものではない。
（実施例１）
ガラス基板上１０１上に隔壁１０９およびＩＴＯ層１０２を形成し、ポリスチレンスルホン酸をドープしたポリエチレンジオキシチオフェンの１．５ｗｔ％水溶液を、インクジェットプリント装置を用いて隔壁で囲まれた画素内に塗布し乾燥して、６０μｍの均一な正孔注入／輸送層１０３を形成した。
【００２８】
次にポリフルオレンの誘導体からなる青色、緑色、赤色ＥＬ発光材料をそれぞれ３−メチルアニソールに溶解させ１．５ｗｔ％のインク組成物を調製した。これをインクジェットプリント装置を用いて正孔注入／輸送層１０３上に塗布し乾燥して、均一な８０μｍの青色（１０６）、緑色（１０５）、赤色（１０４）の３色の有機発光層を形成した。
【００２９】
続いて、蒸着法を用いて厚さ２０ｎｍのカルシウム、２００ｎｍのアルミニウム膜１０７を形成した。最後にエポキシ樹脂を用いて封止膜１０８を形成して有機ＥＬ素子、続いて、有機ＥＬディスプレイを製作した。
（実施例２）
実施例１の３−メチルアニソールの替わりに４−メチルアニソールを用いた以外は実施例１と同様にして有機ＥＬ素子、有機ＥＬディスプレイを製作した。
（実施例３）
実施例１の３−メチルアニソールの替わりに３，５−ジメチルアニソールを用いた以外は実施例１と同様にして有機ＥＬ素子、有機ＥＬディスプレイを製作した。
（実施例４）
実施例１の３−メチルアニソールの替わりに２，６−ジメチルアニソールを用いた以外は実施例１と同様にして有機ＥＬ素子、有機ＥＬディスプレイを製作した。
（実施例５）
実施例１の３−メチルアニソールの替わりにベンジルメチルエーテルを用いた以外は実施例１と同様にして有機ＥＬ素子、有機ＥＬディスプレイを製作した。（実施例６）
実施例１の３−メチルアニソールの替わりに１，２−ジメトキシベンゼンを用い、１．０ｗｔ％のインク組成物を調製した。それ以外は実施例１と同様にして有機ＥＬ素子、有機ＥＬディスプレイを製作した。
（実施例７）
実施例１の３−メチルアニソールの替わりに５０／５０ｖｏｌ％の４−メチルアニソール／１，２，３，４−テトラメチルベンゼンを用いた以外は実施例１と同様にして有機ＥＬ素子、有機ＥＬディスプレイを製作した。
（実施例８）
実施例１の３−メチルアニソールの替わりに５０／５０ｖｏｌ％の３，５−ジメチルアニソール／１，３，５−トリメチルベンゼンを用いた以外は実施例１と同様にして有機ＥＬ素子、有機ＥＬディスプレイを製作した。
【００３０】
以上の実施例によれば、いずれも均一な混色のない有機ＥＬ膜を形成することができ、高性能な有機ＥＬ素子および有機ＥＬディスプレイを製造することができた。
【００３１】
【発明の効果】
本発明のインクジェット方式による有機ＥＬ素子の製造方法を用いることで、有機発光層の膜厚を制御し、均一な混色のない有機ＥＬ膜を形成することができ、高性能な有機ＥＬ素子および有機ＥＬディスプレイを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の有機ＥＬ素子の構造を示す画素部の縦断面図。
【図２】本発明の有機ＥＬ素子の製造工程の一例を示す縦断面図。
【符号の説明】
１００…有機ＥＬ素子、１０１…基板、１０２…透明電極、１０３…正孔注入／輸送層、１０４…赤色発光層、１０５…緑色発光層、１０６…青色発光層、１０７…陰極、１０８…封止膜、１０９…隔壁。

Claims (5)

1. 陽極と陰極の間に少なくとも発光機能に関する有機層を持った構造を有する有機ＥＬ素子の製造方法において、
   前記有機層の少なくとも一層を形成する際に、その構成される有機材料とトリメトキシベンゼン又はトリメトキシトルエンが含まれている有機溶剤とからなるインク組成物を用い、インクジェット方式による印刷法でパターニングして有機層を形成することを特徴とする有機ＥＬ素子の製造方法。
2. 上記インク組成物の成分に、高分子化合物が含まれていることを特徴とする請求項１記載の有機ＥＬ素子の製造方法。
3. 上記インク組成物の固形分濃度が０．０１ｗｔ％から１０．０ｗｔ％の範囲であることを特徴とする請求項１又は２記載の有機ＥＬ素子の製造方法。
4. 上記溶剤に添加剤として、アセトン、クロロホルム、テトラヒドロフラン、トルエン、キシレン、トリメチルベンゼン、テトラメチルベンゼン、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン、ジエチルベンゼン、シメン、テトラリン、シクロヘキシルベンゼン、ドデシルベンゼン、イソプロピルベンゼン、ジイソプロピルベンゼン、イソプロピルキシレン、ｔ−ブチルキシレン、メチルナフタレンの群から選ばれる少なくとも一者を添加して用いることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか記載の有機ＥＬ素子の製造方法。
5. 前記インク組成物に含まれる高分子化合物として、ポリ（２−デシルオキシ−１，４−フェニレン）（ＤＯ−ＰＰＰ）、ポリ〔２，５−ビス〔２−（Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリエチルアンモニウム）エトキシ〕−１，４−フェニレン−アルト−１，４−フェニレン〕ジブロマイド（ＰＰＰ−ＮＥｔ３＋）、ポリ〔２−（２'−エチルヘキシルオキシ）−５−メトキシ−１，４−フェニレンビニレン〕（ＭＥＨ−ＰＰＶ）、ポリ（５−メトキシ−（２−プロパノキシサルフォニド）−１，４−フェニレンビニレン）（ＭＰＳ−ＰＰＶ）、ポリ〔２，５−ビス（ヘキシルオキシ−１，４−フェニレン）−（１−シアノビニレン）〕（ＣＮ−ＰＰＶ）、ポリ〔２−（２'−エチルヘキシルオキシ）−５−メトキシ−１，４−フェニレン−（１−シアノビニレン）〕（ＭＥＨ−ＣＮ−ＰＰＶ）および、ポリ（ジオクチルフルオレン）（ＰＤＦ）等のポリフルオレン誘導体やその共重合体の群から選ばれる少なくとも一者を用いることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか記載の有機ＥＬ素子の製造方法。

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