JP4974978B2 - 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
図1は本発明にかかる有機EL素子の実施の形態1の画素領域の一部を示す図2のA−A線に沿う矢視断面図である。図2は有機EL素子の画素領域を凹部の開口側から見た図である。図1および図2において、本実施の形態の有機EL素子51の構造については、まず、ガラス基板1の第一の面(上側面)の画素領域11を含む所定の領域上に下部電極2が形成されている。隣接する下部電極2の間には、それぞれ下部電極2を囲むようにバンク3が設けられている。バンク3は、隣接する下部電極2のそれぞれの周縁部の上に厚さ大きく積層されている。このように形成されたバンク3は、画素領域11の部分に下部電極2を底面とするように凹部を形成する。
色素系材料としては、たとえば、シクロペンダミン誘導体、テトラフェニルブタジエン誘導体化合物、トリフェニルアミン誘導体、オキサジアゾール誘導体、ピラゾロキノリン誘導体、ジスチリルベンゼン誘導体、ジスチリルアリーレン誘導体、ピロール誘導体、チオフェン環化合物、ピリジン環化合物、ペリノン誘導体、ペリレン誘導体、オリゴチオフェン誘導体、トリフマニルアミン誘導体、オキサジアゾールダイマー、ピラゾリンダイマーなどが挙げられる。
金属錯体系材料としては、たとえば、イリジウム錯体、白金錯体などの三重項励起状態からの発光を有する金属錯体、アルミキノリノール錯体、ベンゾキノリノールベリリウム錯体、ベンゾオキサゾリル亜鉛錯体、ベンゾチアゾール亜鉛錯体、アゾメチル亜鉛錯体、ポルフィリン亜鉛錯体、ユーロピウム錯体など、中心金属に、アルミニウム(Al)、亜鉛(Zn)、ベリリウム(Be)などまたはテルビウム(Tb)、ユーロピウム(Eu)、ジスプロシウム(Dy)などの希土類金属を有し、配位子にオキサジアゾール、チアジアゾール、フェニルピリジン、フェニルベンゾイミダゾール、キノリン構造などを有する金属錯体などを挙げることができる。
高分子系材料としては、ポリパラフェニレンビニレン誘導体、ポリチオフェン誘導体、ポリパラフェニレン誘導体、ポリシラン誘導体、ポリアセチレン誘導体、ポリフルオレン誘導体、ポリビニルカルバゾール誘導体、上記色素体や金属錯体系発光材料を高分子化したものなどが挙げられる。
ドーパント材料としては、たとえば、ペリレン誘導体、クマリン誘導体、ルブレン誘導体、キナクリドン誘導体、スクアリウム誘導体、ポルフィリン誘導体、スチリル系色素、テトラセン誘導体、ピラゾロン誘導体、デカシクレン、フェノキサゾンなどを挙げることができる。
正孔注入層を形成する材料としては、フェニルアミン系、スターバースト型アミン系、フタロシアニン系、酸化バナジウム、酸化モリブデン、酸化ルテニウム、酸化アルミニウムなどの酸化物、アモルファスカーボン、ポリアニリン、ポリチオフェン誘導体などが挙げられる。
正孔輸送層を構成する材料としては、ポリビニルカルバゾールもしくはその誘導体、ポリシランもしくはその誘導体、側鎖もしくは主鎖に芳香族アミンを有するポリシロキサン誘導体、ピラゾリン誘導体、アリールアミン誘導体、スチルベン誘導体、トリフェニルジアミン誘導体、ポリアニリンもしくはその誘導体、ポリチオフェンもしくはその誘導体、ポリアリールアミンもしくはその誘導体、ポリピロールもしくはその誘導体、ポリ(p−フェニレンビニレン)もしくはその誘導体、またはポリ(2,5−チエニレンビニレン)もしくはその誘導体などが例示される。
電子輸送層を構成する材料としては、公知のものが使用でき、オキサジアゾール誘導体、アントラキノジメタンもしくはその誘導体、ベンゾキノンもしくはその誘導体、ナフトキノンもしくはその誘導体、アントラキノンもしくはその誘導体、テトラシアノアントラキノジメタンもしくはその誘導体、フルオレノン誘導体、ジフェニルジシアノエチレンもしくはその誘導体、ジフェノキノン誘導体、または8−ヒドロキシキノリンもしくはその誘導体の金属錯体、ポリキノリンもしくはその誘導体、ポリキノキサリンもしくはその誘導体、ポリフルオレンもしくはその誘導体などが例示される。
電子注入層としては、発光層の種類に応じて、Ca層の単層構造からなる電子注入層、または、Caを除いた周期律表IA族とIIA族の金属であり且つ仕事関数が1.5〜3.0eVの金属およびその金属の酸化物、ハロゲン化物および炭酸化物の何れか1種または2種以上で形成された層とCa層との積層構造からなる電子注入層を設けることができる。仕事関数が1.5〜3.0eVの、周期律表IA族の金属またはその酸化物、ハロゲン化物、炭酸化物の例としては、リチウム、フッ化リチウム、酸化ナトリウム、酸化リチウム、炭酸リチウムなどが挙げられる。また、仕事関数が1.5〜3.0eVの、Caを除いた周期律表IIA族の金属またはその酸化物、ハロゲン化物、炭酸化物の例としては、ストロンチウム、酸化マグネシウム、フッ化マグネシウム、フッ化ストロンチウム、フッ化バリウム、酸化ストロンチウム、炭酸マグネシウムなどが挙げられる。
図3は本発明にかかる有機EL素子の実施の形態2の画素領域を凹部の開口側から見た図である。バンクの傾斜面およびこの傾斜面を這い上がる正孔注入層の這い上がり部は、形成される条件にもよるが、主に画素領域の両端の湾曲部の周囲にて大きく形成され、直線部では余り形成されないことがある。
図4は本発明にかかる有機EL素子の実施の形態3の画素領域の一部を示す断面図である。上述の実施の形態1においては、リーク電流ブロック層5は、正孔注入層4と発光層6との間に形成されていた。本実施の形態の有機EL素子53のリーク電流ブロック層5Cは、発光層6およびバンク3と上部電極7との間に形成されている。すなわち、本実施の形態においては、発光層6を形成した後にリーク電流ブロック層5Cを形成する。
図5には、他の実施の形態4を示す。図5では図1に比べてバンクの有機層用インクに対する撥液性が大きい場合の例である。有機層9はバンクの撥液性のためにバンク3との接触部において層厚が極端に小さくなっている。このような場合でも本発明の方法により、少なくとも境界領域12にリーク電流ブロック層5を形成することにより、リーク電流を低減することができる。有機層9(正孔注入層4および発光層6)を形成した場合、親液化処理を行うことによりバンク3の表面の撥液性を適度に低下させ、しかる後にリーク電流ブロック層用インク液滴をインクジェット法により、境界領域12または画素領域11の内部領域に吐出させる。吐出された液滴の蒸発・乾燥過程において自動的にリーク電流ブロック層5の端部がバンク傾斜面上に位置する。このような方法でリーク電流ブロック層5をバンク傾斜面上に形成することにより、結果として、少なくとも境界領域12全体を覆うと共に、隔壁領域13寄りの端部5bから、画素領域11内を一部覆うように他方の端部5aまでに渡って形成されている。このような範囲にリーク電流ブロック層5を設けることにより有機層9の膜厚が極端に薄い部分を十分に覆い、リーク電流ブロック層5としての機能をより有効に発揮させることができる。この方法によれば、従来のように化学的気相成長法(Chemical Vapor Deposition;CVD)やスパッタリング法等の高額な真空装置を用いたプロセスによって、無機絶縁膜を形成することなくリーク電流を防止できる。
なおバンク表面の親液処理の方法としては、紫外線処理、紫外線オゾン処理、酸素プラズマ処理が挙げられる。紫外線を利用する処理法ではマスクを利用して境界領域のみに照射してもよい。
[基板前処理]
ガラス基板上にITO電極パターンが形成され、その上に住友化学製フォトレジスト(M302R)をパターニングしてバンク形成した基板を使用した。バンクサイズは170μm×50μm、画素ピッチ237μmであった。基板洗浄後、リアクティブイオンエッチング装置(サムコ社製RIE−200L)により基板の表面処理を行った。表面処理条件はO2プラズマ処理(圧力5Pa、出力30W、O2流量40sccm、時間10分)を行い、続けてCF4プラズマ処理(圧力5Pa、出力5W、CF4流量7sccm、時間5分)を行った。
ホール注入層としてPEDOT(H.C、Stark社製CH8000LVW185)に2−ブトキシエタノールを2wt%混合し、0.45μmフィルタにてろ過したものを使用した。そして、Litrex社製80Lを用い、インクジェット塗布を行った。このとき、等間隔に液滴を塗布し、一画素あたりの液滴数は4滴であった。塗布後、真空乾燥を行った。PEDOTからなる正孔注入層の抵抗率は1〜3×105Ωcmであった。
熱/光硬化性の絶縁性高分子1を有機溶剤に溶かしたインクを使用し、Litrex社製120Lを用いて、インクジェット塗布を行った。インク添加剤として、DPHA(ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、日本化薬社製)、イルガキュア907(チバスペシャリティケミカルズ社製)を重量比で、絶縁性高分子1:DPHA:イルガキュア907=1:0.25:0.01の割合で配合し、絶縁性高分子1が0.4wt%になるようインクを作製した。このとき、1μmフィルタでろ過を行い、粘度を3cPとする。バンク内全体に塗布する場合には一画素あたり3〜5滴程度をバンク内に等間隔に塗布した。塗布後、真空中で約200℃、20分加熱処理を行い、絶縁性高分子を硬化させた。硬化させた高分子膜の抵抗率は2×1014Ωcm以上であった。
加熱処理によってバンクの撥液効果が消失してしまうため、CF4プラズマ処理(圧力5Pa、出力5W、CF4流量7sccm、時間1分)を行った。また、硬化した絶縁性高分子1上の撥水性を低減するため、UV/O3処理を1分行った。
発光層インクの溶媒として絶縁性高分子1と同じ有機溶媒を使用した。発光層ポリマーとして、GP1302(サメイション社製)を使用し、インク濃度を0.8wt%とし、粘度を8cPとした。このとき、1μmフィルタにてろ過して使用した。その後、Litrex社製120Lを用いて、インクジェット塗布を行った。一画素あたり7滴ずつ吐出した。塗布後、真空中で約100℃で、60分間の加熱処理を行った。
加熱処理後、大気にさらさずに蒸着工程へ移行させて、100ÅのBa膜、200ÅのAl膜の順で発光層上に蒸着し陰極を形成した。その後、ガラス封止を行った。
以上の方法にて有機EL素子を作製すると、リーク電流が抑制された良好な動作をする有機EL素子を得ることができた。
[画素の湾曲部のみにリーク電流ブロック層を形成]
実施例1のリーク電流ブロック層の形成工程において、絶縁性高分子1のインクを画素周辺部全体に形成するのではなく、画素の湾曲部のみに形成することを除いては実施例1と同様にして素子作製を行う。ただし、この場合には、画素の湾曲部分にのみ(1画素につき2箇所に)1滴ずつ吐出する。本実施例2の有機EL素子は、実施例1のものと比較してインクの量を削減することができる。
2 下部電極
3 バンク
4 正孔注入層
5,5B,5C リーク電流ブロック層
6 発光層
7 上部電極
9 有機層
11,11B 画素領域
12,12B 境界領域
13 バンク領域
51,52,53 有機EL素子
Claims (1)
- バンクで囲まれた画素領域に形成されて少なくとも1層の発光層を含む有機層と、
前記有機層を挟んで形成された上部電極及び下部電極を有する有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法において、
前記有機層を形成する工程は、前記画素領域とバンク領域との間の境界領域の前記上部電極と前記下部電極との間に、形成するリーク電流ブロック層よりも下部の有機層全体の抵抗よりも大きな抵抗の有機材料と、主成分として有機溶剤とを含むインクをインクジェット法により吐出し、熱及び/または光により架橋させてリーク電流ブロック層を形成するブロック層形成工程を含み、
前記ブロック層形成工程において、前記境界領域または画素領域内に前記インクを滴下させ、前記リーク電流ブロック層の端部を、前記画素領域の内周側面に形成された前記発光層の傾斜面上に形成し、
前記発光層をインクジェット法により形成する
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。
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