JP4767725B2 - 有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法 - Google Patents
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Description
る紫外線洗浄、エキシマランプ照射による紫外線洗浄、常圧プラズマ洗浄、真空プラズマ洗浄等によって陽極表面を洗浄した後、さらに酸、ハロゲン等により表面処理を行って陽極の仕事関数を高める方法が提案されているが、操作が煩雑であるなどの問題があった。
また本発明は、仕事関数の高い陽極を備えた有機EL素子を、簡便な操作により製造する方法を提供することを目標とする。
[1] 金属酸化物からなる電極を、非イオン系界面活性剤および/またはカルボン酸系界面活性剤と接触させることを特徴とする電極の表面処理方法。
[3] 前記接触を25〜40℃で行うことを特徴とする上記[1]または[2]に記載の電極の表面処理方法。
[5] 上記[1]〜[4]のいずれかに記載の方法で表面処理された、金属酸化物からなる電極。
上記[1]〜[4]のいずれかに記載の方法で表面処理された、金属酸化物からなる陽極の上に該発光層および該陰極を形成する
ことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法。
また本発明によれば、陽極の仕事関数を大きくしてホールの注入効率を高め、素子駆動電圧の低電圧化を可能とし、さらに連続駆動時の寿命特性や色度の安定性を改善できると共に抵抗増大を極力抑えた有機EL素子を製造することができる。
[電極の表面処理方法および電極]
本発明の電極の表面処理方法は、金属酸化物電極を、特定の界面活性剤と接触させることを特徴としている。
前記界面活性剤としては、非イオン系界面活性剤および/またはカルボン酸系界面活性剤が使用される。
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アルキルエーテル、アシルグリセリンなどが挙げられ、これらの化合物が有するアルキル基としては、炭素原子数が8〜22のアルキル基が好ましい。該ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル中のフェニル基が有する水素原子は、炭素原子数2〜7のアルキル基ポリオキシエチレンアルキル基で置換されていてもよく、このような置換基を有するポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテルとしては、ポリオキシエチレンアルキルエチルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルジエチルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルトリエチルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルテトラエチルフェニルエーテルなどが挙げられる。
これらの界面活性剤は1種単独で用いてもよく2種以上を併用してもよい。
前記水溶液には、EDTA、ドデカ硫酸塩等が少量配合されていてもよい。
ZO)などが挙げられ、これらの中でもITOが好ましい。
また、前記金属酸化物電極と前記界面活性剤との接触は、たとえば以下の条件で行うことが好ましい。
また、前記界面活性剤で洗浄された金属酸化物電極を、さらに水で洗浄し、乾燥することが好ましい。
[有機EL素子およびその製造方法]
本発明の有機EL素子は、前記方法で表面処理された金属酸化物電極(陽極)の上に発光層と陰極とがこの順序で積層された構造を有している。
以下、本発明の有機EL素子の構成を説明する。
図1は、本発明の有機EL素子構成の一例を示す断面図であり、透明基板上に設けた陽極と陰極の間に正孔輸送層、発光層、電子輸送層を順次設けたものである。
また、本発明の有機EL素子の構成は図1の例に限定されず、陽極と陰極の間に順次、1)陽極バッファー層/正孔輸送層/発光層、2)陽極バッファー層/発光層/電子輸送層、3)陽極バッファー層/正孔輸送層/発光層/電子輸送層、4)陽極バッファー層/正孔輸送性化合物、発光性化合物、電子輸送性化合物を含む層、5)陽極バッファー層/正孔輸送性化合物、発光性化合物を含む層、6)陽極バッファー層/発光性化合物、電子輸送性化合物を含む層、7)陽極バッファー層/正孔電子輸送性化合物、発光性化合物を含む層、8)陽極バッファー層/発光層/正孔ブロック層/電子輸送層を設けた素子構成などを挙げることができる。また、図1に示した発光層は1層であるが、発光層を2層以上有していてもよい。さらに、陽極バッファー層を用いずに直接的に、正孔輸送性化合物を含む層が陽極の表面に接していてもかまわない。
本発明の有機EL素子は、陽極として、前記方法で表面処理された金属酸化物電極、好ましくはITO電極を有している。陽極の厚さは2〜300nmが好ましい。
陽極バッファー層をウェットプロセスにて塗布して作製する場合には、スピンコート法、キャスティング法、マイクログラビアコート法、グラビアコート法、バーコート法、ロールコート法、ワイアーバーコート法、ディップコート法、スプレーコート法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、インクジェットプリント法等の塗布法などを用いて成膜することが出来る。
本発明の有機EL素子における有機EL化合物層、すなわち発光層、正孔輸送層、及び電子輸送層に使用する化合物としては、低分子化合物及び高分子化合物のいずれをも使用することができる。
上記の理由から、本発明で用いられる発光材料としては、燐光発光性非共役高分子化合物(前記燐光発光性高分子であり、かつ前記非共役発光性高分子化合物でもある発光材料)が特に好ましい。
これらの燐光発光性化合物における重合性置換基としては、例えばビニル基、アクリレート基、メタクリレート基、メタクリロイルオキシエチルカルバメート基等のウレタン(メタ)アクリレート基、スチリル基及びその誘導体、ビニルアミド基及びその誘導体などが挙げられ、中でもビニル基、メタクリレート基、スチリル基及びその誘導体が好ましい。これらの置換基は、ヘテロ原子を有してもよい炭素数1〜20の有機基を介して金属錯体に結合していてもよい。
,000が好ましく、5,000〜1,000,000がより好ましい。ここでの分子量はGPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)法を用いて測定されるポリスチレン換算分子量である。
上記の有機EL化合物層は、抵抗加熱蒸着法、電子ビーム蒸着法、スパッタリング法、スピンコート法、キャスティング法、マイクログラビアコート法、グラビアコート法、バーコート法、ロールコート法、ワイアーバーコート法、ディップコート法、スプレーコート法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、インクジェットプリント法等の塗布法などにより形成することが可能である。発光性低分子化合物の場合は主として抵抗加熱蒸着法及び電子ビーム蒸着法が用いられ、発光性高分子化合物の場合は主にスピンコート法、キャスティング法、マイクログラビアコート法、グラビアコート法、バーコート法、ロールコート法、ワイアーバーコート法、ディップコート法、スプレーコート法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、インクジェットプリント法等の塗布法が用いられる。
また、正孔が発光層を通過することを抑え、発光層内で電子と効率よく再結合させる目的で、発光層の陰極側に隣接して正孔ブロック層を設けてもよい。この正孔ブロック層には発光性化合物より最高占有分子軌道(Highest Occupied Molecular Orbital;HOMO)準位の深い化合物を用いることができ、トリアゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、フェナントロリン誘導体、アルミニウム錯体などを例示することができる。
本発明の有機EL光素子の陰極材料としては、仕事関数が低く、かつ化学的に安定なものが使用され、Al、MgAg合金、AlLiやAlCaなどのAlとアルカリ金属の合金などの既知の陰極材料を例示することができるが、化学的安定性を考慮すると仕事関数は−2.9eV以下であることが好ましい。これらの陰極材料の成膜方法としては、抵抗加熱蒸着法、電子ビーム蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法などを用いることができる。陰極の厚さは10nm〜1μmが好ましく、50〜500nmがより好ましい。
0nmがより一層好ましい。
陰極作製後、該有機EL素子を保護する保護層を装着していてもよい。該有機EL素子を長期安定的に用いるためには、素子を外部から保護するために、保護層および/または保護カバーを装着することが好ましい。該保護層としては、高分子化合物、金属酸化物、金属フッ化物、金属ホウ化物などを用いることができる。また、保護カバーとしては、ガラス板、表面に低透水率処理を施したプラスチック板、金属などを用いることができ、該カバーを熱硬化性樹脂や光硬化性樹脂で素子基板と貼り合わせて密閉する方法が好適に用いられる。スペーサーを用いて空間を維持すれば、素子がキズつくのを防ぐことが容易である。該空間に窒素やアルゴンのような不活性なガスを封入すれば、陰極の酸化を防止することができ、さらに酸化バリウム等の乾燥剤を該空間内に設置することにより製造工程
で吸着した水分が素子にタメージを与えるのを抑制することが容易となる。これらのうち、いずれか1つ以上の方策をとることが好ましい。
本発明に係る有機EL素子の基板としては、発光性化合物の発光波長に対して透明な絶縁性基板、例えば、ガラス、PET(ポリエチレンテレフタレート)やポリカーボネートを始めとする透明プラスチック、シリコン基板などの既知の材料が使用できる。
以下、本発明について実施例に基づいてさらに具体的に説明するが、本発明はかかる実施例により何等限定されるものではない。
25mm角のガラス基板の片面に2本の幅4mmのITO電極がストライプ状に形成さ
れたITO(酸化インジウム錫)付基板を用いて、以下のように有機EL素子を作成した。
次に、洗剤Aによる洗浄後のITO付基板上に発光層を形成するための塗布溶液を調製した。すなわち、ポリ{N,N,N'-トリス(3-メチルフェニル)-N'-(3-メチル-4-ビニル)-3,3'-ジメチルベンジジン-co-[(4-t-ブチルフェニル)(4'-ビニルビフェニル)オキ
サジアゾール]}(HM−PBD)45mgをトルエン2955mgに溶解し、得られた溶液を0.2μmのフィルタでろ過して塗布溶液とし、この塗布溶液を、前記ITO陽極上にスピンコート法により回転数3000rpm、塗布時間30秒の条件で塗布し、140℃で1時間乾燥を行い、発光層を形成した。得られた発光層の膜厚は100nmであった。次に発光層を形成した基板を蒸着庫内に載置し、バリウムを蒸着速度0.1nm/sで500nmの厚さに蒸着し、つづいてアルミニウムを蒸着速度1nm/sで1000nmの厚さに蒸着して陰極を形成した。最後にアルゴン雰囲気中において、陽極および陰極にリード線を取り付けて、1枚の基板あたり、縦4mm×横3mmの有機EL素子を4個作成した。
た。
aなどである。)が含まれた洗剤Bを用いる以外は比較例1と同様にして、ITO付基板を洗浄し、有機EL素子を作成した。洗剤Bを用いて洗浄されたITO付基板の仕事関数を測定したところ、このITO電極の仕事関数は−5.3eVであった。
比較例1と同様の方法で測定したところ、最大輝度は12000cd/m2であり、最
大外部量子効率は2.5%であり、初期輝度を1000cd/m2とした時の半減寿命は
300時間であり、比較例1で作成した有機EL素子と比較して、格段に特性が向上していた。
2 陽極
3 正孔輸送層
4 発光層
5 電子輸送層
6 陰極
Claims (8)
- 金属酸化物からなる電極を、非イオン系界面活性剤および/またはカルボン酸系界面活性剤を5〜15重量%含み、EDTAおよびドデカ硫酸塩が配合された水溶液と接触させることを特徴とする電極の表面処理方法。
- 前記接触を10〜30分間行うことを特徴とする請求項1に記載の電極の表面処理方法。
- 前記接触を25〜40℃で行うことを特徴とする請求項1または2に記載の電極の表面処理方法。
- 前記接触の後、電極をさらに水で洗浄し、次いで乾燥させることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の電極の表面処理方法。
- 請求項1〜4のいずれかに記載の方法で表面処理された、金属酸化物からなる電極。
- 請求項1〜4のいずれかに記載の方法で表面処理され、大気中で紫外線光電子分光分析法により測定された仕事関数が−5.3〜−5.0eVであることを特徴とする、酸化インジウム錫からなる電極。
- 陽極と発光層と陰極とがこの順序で積層された有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法であって、
請求項1〜4のいずれかに記載の方法で表面処理された、金属酸化物からなる陽極の上に該発光層および該陰極を形成する
ことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法。 - 請求項1〜4のいずれかに記載の方法で表面処理された、金属酸化物からなる陽極の上に、発光層と陰極とがこの順序で積層された有機エレクトロルミネッセンス素子。
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