JP4491931B2

JP4491931B2 - Ｅｌ素子の製造方法

Info

Publication number: JP4491931B2
Application number: JP2000236678A
Authority: JP
Inventors: 徳政関根; 輝彦甲斐; 祐一榊
Original assignee: Toppan Inc
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 2000-08-04
Filing date: 2000-08-04
Publication date: 2010-06-30
Anticipated expiration: 2020-08-04
Also published as: JP2002050476A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エレクトロルミネセンス（以下単にＥＬという）現象を利用したＥＬ素子、特に発光層が有機高分子蛍光体の薄膜からなるＥＬ素子及びその製造方法に関するものであり、さらに詳しくは、ＥＬ素子の陰極のパターニング方法に関わる。
【０００２】
【従来の技術】
ＥＬ素子は、一般に透明または半透明導電層である陽極、発光層、陰極層とが積層されてなる。また、有機薄膜を用いる場合の発光層（以下、有機発光層という）は、正孔注入層、正孔輸送層、蛍光体層、電子注入層などが積層された多層構造とすることもできる。この陽極、陰極間に電流を流すことにより有機蛍光体層で発光が生じ、一方の電極を透明にすることで外部に光を取り出すことができる。
【０００３】
有機発光層の典型的な例としては、正孔注入層に銅フタロシアニン、正孔輸送層にＮ，Ｎ’−ジ（１−ナフチル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−１，１’−ビフェニル−４，４’−ジアミン、蛍光体層にトリス（８−キノリノール）アルミニウムをそれぞれ用いたものが挙げられる。これらの有機発光層はいずれも低分子の化合物であり、各層は０．０１〜０．１μｍ程度の厚みで抵抗加熱方式などの真空蒸着法などによって積層される。このため、低分子材料を用いる有機薄膜ＥＬ素子の製造のためには、複数の蒸着釜を連結した真空蒸着装置を必要とし、蒸着時の加熱による材料劣化のために生じる発光特性の低下や生産性が低い、製造コストが高いなどの問題点があった。
【０００４】
さらに有機発光層は低分子の蒸着物であるため膜の強度が弱く、そのため陰極となるアルミニウム、マグネシウム、銀などの金属材料も真空蒸着またはスパッタリングなどの真空製膜装置を必要とし、装置面から生産性、コスト面で実用化の障害となっていた。また、真空製膜では陰極層にピンホールなどの欠陥が発生しやすく、このピンホールから水分や酸素などが侵入し素子の劣化が生じるなど、素子の寿命低下の一因となっていた。
【０００５】
これに対し、近年、有機層として高分子を用いた高分子ＥＬ素子（以下、単にＥＬ素子ともいう）が提案されてきている。発光層として高分子を用いるもので、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリビニルカルバゾールなどの高分子中に低分子の蛍光色素を溶解させたものや、ポリフェニレンビニレン誘導体（ＰＰＶ）、ポリアルキルフルオレン誘導体（ＰＡＦ）などの高分子蛍光体が用いられる。これら高分子発光体は、溶液に可溶とすることでスピンコート、フレキソ印刷などの湿式法で製膜することができる。
【０００６】
しかしながら、高分子ＥＬ素子を複数の所定のパターンで発光させるためには、透明導電層および陰極層をパターニングする必要があるが、前者については従来のエッチング法によりパターニングすることができるのに対し、後者について簡便に行う方法がなかった。すなわち、陰極をパターニングする方法の一つは、陰極蒸着時に蒸着マスクを用いる方法であるが、蒸着基材をマスクパターンと合わせて間歇に送る必要があるため生産性に劣り、基材側のパターンとの位置合わせが困難である、マスクのサイズを大きくするとマスク強度が不足してマスクがたるんでしまい、パターンがぼけるなどの欠点を有していた。
【０００７】
また、基板上にあらかじめ隔壁を設けて、陰極蒸着時にこの隔壁の段差や蒸着影によって陰極を分離する方法が知られているが、高分子ＥＬ素子のようにコーティングによって発光層を形成すると、前記の隔壁が埋まってしまうなどにより、隔壁としての働きが不十分となるなどの問題点があった。また、連続的なフィルム基板を用いる場合には、実質的に隔壁を形成できないという問題があった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の通り、従来のＥＬ素子のパターニング方法において困難であった大面積のパターニングを可能にし、且つ、生産性の高い製造方法とすることで、より安価なＥＬ素子を提供することを目的としてなされたものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであって、請求項１は、透明または半透明導電層を設けた透明基材の前記導電層上に少なくとも発光層、陰極層が順次積層されてなるＥＬ素子の製造方法において、前記透明または半透明導電層を設けた透明基材の前記導電層上に、発光層を印刷法により設け、次いで剥離層を印刷法によりパターン状に設け、次いで陰極層を真空蒸着法またはスパッタ法により設けた後に、前記陰極層を粘着材料により、前記剥離層上の陰極層をパターン状に剥離して、陰極層をパターニングすることを特徴とするＥＬ素子の製造方法である。
【００１０】
本発明における基材としては、ガラス基板やプラスチック製のフィルムまたはシートを用いることができる。プラスチック製のフィルムを用いれば、巻き取りにより高分子ＥＬ素子の製造が可能となり、より安価に素子を提供することができる。プラスチックフィルムとしては、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリプロピレン、シクロオレフィンポリマー、ポリアミド、ポリエーテルサルフォン、ポリメチルメタクリレート、ポリカーボネートなどを用いることができる。また、導電層を製膜しない側にセラミック蒸着フィルムやポリ塩化ビニリデン、ポリ塩化ビニル、エチレン−酢酸ビニル共重合体鹸化物などの他のガスバリア性フィルムを積層したり、カラーフィルター層を印刷により設けたりしても良い。
【００１１】
透明導電層としては、インジウムと錫の複合酸化物（以下ＩＴＯという）などを用いることができ、前記基板上に蒸着またはスパッタリング法により製膜することができる。また、オクチル酸インジウムやアセトンインジウムなどの前駆体を基材上に塗布後、熱分解により酸化物を形成する塗布熱分解法などにより形成することもできる。また、透明導電層としてインジウムと亜鉛との複合酸化物、亜鉛アルミニウム複合酸化物などを用いることができる。あるいは、アルミニウム、金、銀などの金属が半透明状に蒸着されたものを用いることができる。
【００１２】
上記、透明または半透明導電層が積層されたガラスまたはプラスチック基材は、本発明のために特別に製造する必要はなく、導電層の抵抗率や光線透過率に合わせて市販の基材を用いることができる。
【００１３】
透明または半透明の導電層は、必要に応じてエッチングによりパターニングを行ったり、ＵＶ処理、プラズマ処理などにより表面の活性化を行ってもよい。また、エッチングの代わりにニトロセルロース、ポリアミド、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体、アクリル樹脂、ウレタン樹脂などを絶縁層として印刷してもよい。
【００１４】
本発明に用いることのできる発光層は、高分子蛍光体の単層であっても、正孔輸送層、高分子蛍光体層などからなる多層構造であってもよい。正孔輸送層を設ける場合は、銅フタロシアニンやその誘導体、１，１−ビス（４−ジ−ｐ−トリルアミノフェニル）シクロヘキサン、Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−１，１’−ビフェニル−４，４’−ジアミン、Ｎ，Ｎ’−ジ（１−ナフチル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−１，１’−ビフェニル−４，４’−ジアミン等の芳香族アミン系などの低分子も用いることができるが、ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリビニルカルバゾール、ポリ（３，４−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の混合物などが、湿式法による製膜が可能であり、より好ましい。
【００１５】
高分子蛍光体層としては、クマリン系、ペリレン系、ピラン系、アンスロン系、ポルフィレン系、キナクリドン系、Ｎ，Ｎ’−ジアルキル置換キナクリドン系、ナフタルイミド系、Ｎ，Ｎ’−ジアリール置換ピロロピロール系などの蛍光性色素をポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリビニルカルバゾールなどの高分子中に溶解させたものや、ポリアリールビニレン系やポリフルオレン系などの高分子蛍光体を用いることができる。
【００１６】
これらの高分子蛍光体層は、トルエン、キシレン、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、酢酸エチル、酢酸ブチル、水などの単独または混合溶媒に高分子蛍光体材料を溶解させ、スピンコート、スプレーコート、フレキソ、グラビア、マイクログラビア、凹版オフセットなどのコーティング、印刷方法を用いて全面またはパターン状に製膜することができる。
【００１７】
剥離層としては、ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックスなどを主体とする合成ワックスやカルナバロウなどの天然ワックスなど、密着力、凝集力の小さい材料を用いて、剥離層とすることができる。また、シリコーン系、フッ素系の剥離剤など、発光層や後工程で製膜される陰極層との密着性が低いものを用いることができる。なかでもシリコーン系の離型剤を剥離層として用いるのが、剥離層として安定であり、好適である。シリコーン系の材料を用いる場合は、溶剤型、エマルジョン型、ＵＶ硬化型など、いずれも用いることができるが、溶剤型が簡便でよい。
【００１８】
剥離層は、グラビア印刷、グラビアオフセット印刷、フレキソ印刷、スクリーン印刷などの方法により、パターン状に印刷することができる。連続的なプラスチックフィルムまたはシートを基材とする場合は、グラビア印刷が好適であり、枚葉のガラス基板を用いる場合は、スクリーン印刷を好適に用いることができる。また、通常の印刷と同様に、発光層のパターンと剥離層のパターンとの見当を合わせることが容易に可能である。
【００１９】
剥離層を設ける工程は、発光層を設ける工程の前または後で、陰極層を設ける前ならばよい。発光層が多層構成となる場合は、それらの中間層として設けることも可能であるが、発光層の発光特性を低下させるため、好ましくない。
【００２０】
陰極層は、高分子発光材料または発光層の発光特性に合わせて、リチウム、マグネシウム、カルシウム、イッテルビウム、アルミニウムなどの金属単体やこれらと金、銀などの安定な金属との合金または多層とすることができる。また、インジウム、亜鉛、錫などの導電性酸化物を用いることもできる。また、フッ化リチウムなどの薄膜を設けても良い。これらの材料は、通常の抵抗加熱、ＥＢ加熱などの真空蒸着やスパッタ法などで設けることができ、膜厚は特に限定されないが、１０ｎｍ以上５００ｎｍ以下が好ましい。また、陰極の製膜に際しては、蒸着マスクなどを使用する必要がなく、基材全面に製膜すればよく、蒸着源の製膜能力に応じて生産性を上げることができる。
【００２１】
本発明に用いることのできる粘着材料は特に、限定されるものではなく、ゴム系、アクリル系、シリコーン系などの粘着剤を紙またはフィルム上に塗布した粘着フィルムなどを使用することができる。粘着強度は、基板、透明または半透明導電層、高分子発光層、陰極層および剥離層との密着強度に合わせて選定すればよく、パターン状の剥離層上の陰極を剥離し、剥離層パターン部以外の陰極層を剥離しないような強度とすればよい。
【００２２】
粘着材料による陰極層の剥離は、透明または半透明導電層上に、高分子発光層、剥離層、陰極層を設けた基材の陰極層とロール状または枚葉状の粘着基材の粘着面とをゴム製のラミネートロール間に挟むなどして密着し、その後、両者を剥離することで行うことができる。高分子発光層は、低分子系材料よりなる発光層よりも機械的強度、耐熱性が高いので、ラミネート時の圧力は５ｋｇ／ｃｍ²以下であればよく、好ましくは、２ｋｇ／ｃｍ²である。また、必要に応じ、ラミネートロールを加熱するなどを行っても良い。剥離層は、多くの場合、高分子ＥＬ素子側に残存するが、剥離時に粘着フィルム側に転移しても、本発明を妨げるものではない。また、剥離層としてワックスなどの凝集力の低い材料を用いる場合には、素子側および粘着フィルム側の両者に剥離層が分離する。また、粘着材料との接着、剥離に際しては、何ら見当合わせの必要はなく、急激な剥離による発光層や剥離層のパターン部以外の陰極層の損傷がなければ、加工速度は速くしてもかまわない。
【００２３】
以下、実施例により本発明を具体的に述べるが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００２４】
【実施例】
（実施例１）
以下、図１を用いて説明する。透明導電材料であるＩＴＯ付きＰＥＴシートからなる透明基材（１）上のＩＴＯを所定のパターンにエッチングを行い、導電層（２）を形成した後、高分子系の発光層（３）としてＢａｙｔｒｏｎＰ（バイエル社製）およびＭＥＨ−ＰＰＶ（化１）をグラビア印刷法により、それぞれ０．０１μｍ、０．１μｍの厚みで印刷した。
【００２５】
【化１】

【００２６】
ついで、剥離層（４）として溶剤付加型シリコーン系樹脂をグラビア印刷法により、厚み２μｍでパターン状に印刷した。前記基板を乾燥後、陰極層（５）として真空蒸着により、フッ化リチウム、アルミニウムをそれぞれ０．５ｎｍ、２００ｎｍ蒸着した。ついで、前記陰極層に粘着フィルム（６）を接着後、剥離したところ、剥離層上の陰極層のみが粘着フィルムに転移し、陰極のパターニングが行えた。この高分子ＥＬ素子に８Ｖの電圧を印加したところ、５０ｃｄ／ｍ²のパターン化された発光が得られた。
【００２７】
（実施例２)
実施例１において、発光層と剥離層との工程順序を入れ替えた他は同様にして、ＥＬ素子を作成したところ、同様の発光を得ることができた。
【００２８】
【発明の効果】
本発明における剥離層を用いた陰極層のパターニングにより、容易に、かつ、生産性良くよりＥＬ素子を製造することが可能となり、また、大面積のＥＬ素子の作成が可能となった。
【００２９】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のＥＬ素子の一実施例を示す説明図である。
【符号の説明】
１・・・透明基材
２・・・導電層
３・・・発光層
４・・・剥離層
５・・・陰極層
６・・・粘着フィルム
７・・・粘着剤層

Claims

透明または半透明導電層を設けた透明基材の前記導電層上に少なくとも発光層、陰極層が順次積層されてなるＥＬ素子の製造方法において、
前記透明または半透明導電層を設けた透明基材の前記導電層上に、発光層を印刷法により設け、次いで剥離層を印刷法によりパターン状に設け、次いで陰極層を真空蒸着法またはスパッタ法により設けた後に、前記陰極層を粘着材料により、前記剥離層上の陰極層をパターン状に剥離して、陰極層をパターニングすることを特徴とするＥＬ素子の製造方法。