JP5250922B2 - 有機エレクトロルミネセンス表示素子の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は有機エレクトロルミネセンス表示素子に関し、より詳細には、偏光を発する有機エレクトロルミネセンス表示素子に関する。

有機エレクトロルミネセンス表示素子（以下有機ＥＬ素子）は、陽極層、発光層、陰極層の積層体であり、陽極、陰極からそれぞれ注入された正孔、電子が発光層で再結合して蛍光を発する。

一般に有機ＥＬ素子は、基板上に予め設けられた陽極上に、単層または複数層の低分子の発光層、次いで金属からなる陰極を真空成膜して作られる。近年、発光層を構成する物質が高分子材料であるものも報告されており、この場合、発光層の形成方法として、乾式成膜法である真空成膜に代わり、湿式成膜法である塗布法、印刷法を採用することができる。

有機ＥＬ素子は面状発光か可能であるため、液晶表示素子のバックライトとしても使用できる。従来、液晶表示素子のバックライトとして有機ＥＬ素子を使用する場合には、有機ＥＬ素子が発光する自然光（無偏光）を偏光板により偏光させる必要があった。しかし、偏光板の透過率が入射光の５０％であるため、光の利用効率が悪い。

そこで、例えば、特開平４−４０４１３号公報には、一軸方向に配向した分子からなる発光層が開示されている。有機ＥＬ素子の発光層を発光面に対して一定方向に配向した場合、偏光の発光が得られ、偏光板が不要となり、偏光板による約５０％の光の損失をなくすことが可能となる。しかしながら、該発光層は水平展開法やＬＢ法を用いて形成しており、素子の生産性が悪いという問題があった。

発明が解決しようとする課題

本発明は、以上の事柄を鑑みてなされたものであり、その目的は、偏光を発光させ光の利用効率が改善された、かつ生産性を向上して、より安価な有機ＥＬ素子およびその製造方法を提供することである。

課題を解決するための手段

【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の課題を鑑みてなされたものであり、請求項１は、基板上に電極と発光層と対向電極とを設けた有機エレクトロルミネッセンス素子であって、前記発光層が少なくとも高分子材料と溶媒からなる発光層形成用溶液を用いて前記基板の搬送を伴うダイコート法、スロットコート法、カーテンコート法、グラビア法、フレキソ法、オフセット法、凸版印刷法、凹版オフセット法、スクリーン法のいずれかの印刷法によりせん断を発生させながら形成されてなり、かつ、偏光度０．３以上の偏光性を有する事を特徴とする有機エレクトロルミネセンス表示素子の製造方法において、前記発光層が分子量１００万以上の高分子材料からなり、前記発光層は前記基板上及び前記電極上に前記印刷法によりせん断をかけながら形成し、前記発光層形成用溶液が少なくとも前記高分子材料と溶媒からなり、該溶媒は５０℃〜１６０℃の沸点を有する溶媒を少なくとも１種類以上含むことを特徴とする有機エレクトロルミネセンス表示素子の製造方法である。

以下、本発明の有機ＥＬ表示素子の一例を詳細に説明する。
先ず、透光性絶縁の基板上にスパッタリング法等により透明導電膜を形成し、フォトリソグラフィー法で透明導電膜をパターニングし、陽極層を形成する。

本発明における基板としては、石英基板、ガラス基板、プラスチック基板等が使用できる。プラスティク基板を使用すれば、巻き取りによる有機ＥＬ表示素子の製造が可能になり、より安価に有機ＥＬ表示素子を提供でき、好ましい。プラスティク基板の材料としては、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、ポリエーテルサンフォン、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、セラミック蒸着フィルム、ポリ塩化ビニレン、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バリア性フィルムを積層しても良い。さらには、カラーフィルター層を設けても良い。

本発明における陽極層の材料としては、ＩＴＯ（インジウムスズ複合酸化物）やインジウム亜鉛複合酸化物、亜鉛アルミニウム複合酸化物等の透明電極材料が使用できる。

なお、抵抗を下げるために透明導電膜には銅、クロム、アルミニウム、チタン等の金属もしくはこれらの積層物を補助電極として部分的に併設させることができる。また、陽極上に短絡防止用絶縁層を形成しても良い。

本発明における発光層は、高分子発光材料の単層であっても、正孔輸送層、高分子発光層、電子輸送層などからなる多層膜で形成することができる。発光層の材料は公知の高分子材料を使用することができる。発光層を形成する高分子材料は、それぞれ単独で使用しても良く、混合して使用しても良い。

正孔輸送層を設ける場合は、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を用いることができる。

発光層としては、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があげられる。また、クマリン系、ペリレン系、ピラン系、アンスロン系、ポリフィレン系、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材料中に溶解させたものを用いることもできる。

上述の高分子材料は、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、シクロヘキサン、アニソール、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、酢酸ブチルなど有機溶剤や水などの単独または混合溶液に溶解または分散液としてインク化することができる。この時、乾燥速度を上げる為に、溶媒中に５０℃〜１６０℃の沸点を有する溶媒を少なくとも1種類以上含んでいることが好ましい。インク化する際には、界面活性剤、粘度調整剤、酸化防止剤などを添加しても良い。

発光層は、マイクログラビア法、ダイコート法、スロットコート法、カーテンコート法、グラビア法、フレキソ法、オフセット法、凸版法、凹版オフセット法、スクリーン法などのコーティング方法または印刷方法により形成することができる。発光層の膜厚は、単層または積層により形成する場合においても１μｍ以下であり、好ましくは５０ｎｍ〜１５０ｎｍである。

上記の塗工方法や印刷方法では、基材と塗布ヘッドの間で高速せん断場を発生させることが可能である。上述した発光層を形成する高分子は剛直な主鎖を有する為、高速せん断場では、基材の搬送方向に平行に主鎖が配向し、偏光性を有するＥＬ発光が得られた。

偏光度（Ｖ）は、定義より、下記式：
Ｖ＝[Ｉ（０°）−Ｉ（９０°）]/[Ｉ（０°）＋Ｉ（９０°）]
である。式中、Ｉ（０°）はせん断方向に平行な偏光のＥＬ強度、Ｉ（９０°）はせん断方向に垂直な偏光のＥＬ強度である。偏光度は０．３以上、好ましくは０．５以上でないと、従来の技術であるバックライトと偏向板の組み合わせと比較して、実際上利点がない。

この時、高分子材料の分子量が１万以上、好ましくは１０万以上、さらに好ましくは１００万以上では、配向性が向上することが見出された。

また、配向状態を固定化する為に、乾燥速度は早い方が望ましい。そこで、前述の発光層形成用インクが、溶媒中に５０℃〜１６０℃の沸点を有する溶媒を少なくとも1種類以上含んでいることが好ましい。

また、塗工工程または印刷工程は、発光特性の低下を防ぐ為に窒素ガスやアルゴンなどの不活性ガス下で行うのが好ましい。また、黄色灯、赤色灯、暗室などの遮光下で行うことがいっそう好ましい。

陰極層の材料としては電子注入効率の高い物質を用いる。具体的にはＭｇ，Ａｌ，Ｙｂ等の金属単体を用いたり、発光媒体と接する界面にＬｉや酸化Ｌｉ，ＬｉＦ等の化合物を１ｎｍ程度挟んで、安定性・導電性の高いＡｌやＣｕを積層して用いる。

または電子注入効率と安定性を両立させるため、低仕事関数なＬｉ，Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｌａ，Ｃｅ，Ｅｒ，Ｅｕ，Ｓｃ，Ｙ，Ｙｂ等の金属１種以上と、安定なＡｇ，Ａｌ，Ｃｕ等の金属元素との合金系が用いられる。具体的にはＭｇＡｇ，ＡｌＬｉ，ＣｕＬｉ等の合金が使用できる。

陰極層の形成方法は、材料に応じて、抵抗加熱蒸着法、電子ビーム蒸着法、反応性蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタリング法を用いることができる。陰極の厚さは、１０ｎｍ〜１μｍ程度が望ましい。

以下、本発明の実施例を説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。

＜実施例１＞
以下、図１を用いて説明する。
ポリエチレンテレフタレートからなる透光性基板１上にスパッタリング法で陽極層としてＩＴＯ膜２を形成した。次に、フォトリソグラフィー法およびウェットエッチング法によってＩＴＯ膜２を所定のパターンにパターンニングし、陽極層２を形成した。次に、陽極層表面をＵＶオゾン装置で洗浄した。次に、発光層３として、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フォネートとの混合物層、ポリ（２−メトキシ，５−（２’−エチル−ヘキシロキシ）−１，４−フェニレンビニレン層を順に、マイクログラビア法により、それぞれ３０ｎｍ、１００ｎｍの膜厚で形成した。この時、基材の搬送速度は２０ｍ／ｍｉｎ、マイクログラビアロールの回転速度は２０ｍ／ｍｉｎとした。次に、陰極層４としてCa層、Al層を順に、真空蒸着法により、それぞれ２０ｎｍ、２００ｎｍの膜厚で形成した。

得られた有機ＥＬ表示素子に５Ｖの電圧を印加したところ、輝度７００ｃｄ／ｍ²の発光が得られた。さらに上記ＥＬ発光の偏光度（Ｖ）を求めたところ、Ｖ＝０．６であり、偏光フィルムの偏光度０．７〜０．９と比較して遜色ない偏光性が確認された。

＜実施例２＞
発光層をダイコート法により形成する以外は、実施例と同様の方法で有機ＥＬ表示素子を作製した。基材の搬送速度は２０ｍ／ｍｉｎであり、基材とダイヘッド間の間隔は１０μｍであった。得られた有機ＥＬ表示素子に５Ｖの電圧を印加したところ、輝度７００ｃｄ／ｍ²の発光が得られた。さらに上記ＥＬ発光の偏光度Ｖ＝０．７であり、偏光フィルムの偏光度０．７〜０．９と比較して遜色ない偏光性が確認された。

発明の効果

本発明によれば、偏光光を発光させ光の利用効率が改善された、かつ生産性を向上して、より安価な有機ＥＬ素子を製造することが可能となった。

本発明の有機ＥＬ表示素子の製造方法の一例を示す説明図である。

１ 透光性基板
２ 陽極層
３ 発光層
４ 陰極層

Claims (1)

1. 基板上に電極と発光層と対向電極とを設けた有機エレクトロルミネッセンス素子であって、前記発光層が少なくとも高分子材料と溶媒からなる発光層形成用溶液を用いて前記基板の搬送を伴うダイコート法、スロットコート法、カーテンコート法、グラビア法、フレキソ法、オフセット法、凸版印刷法、凹版オフセット法、スクリーン法のいずれかの印刷法によりせん断を発生させながら形成されてなり、かつ、偏光度０．３以上の偏光性を有する事を特徴とする有機エレクトロルミネセンス表示素子の製造方法において、前記発光層が分子量１００万以上の高分子材料からなり、前記発光層は前記基板上及び前記電極上に前記印刷法によりせん断をかけながら形成し、前記発光層形成用溶液が少なくとも前記高分子材料と溶媒からなり、該溶媒は５０℃〜１６０℃の沸点を有する溶媒を少なくとも１種類以上含むことを特徴とする有機エレクトロルミネセンス表示素子の製造方法。
   

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