JP6111396B2 - 有機膜材料を真空状態下に維持するための真空装置における真空シール材、潤滑剤、および、有機el素子の製造方法 - Google Patents
有機膜材料を真空状態下に維持するための真空装置における真空シール材、潤滑剤、および、有機el素子の製造方法 Download PDFInfo
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Description
本発明は、有機膜材料を真空状態下に維持する場合において、有機膜材料への不純物の付着を可能な限り抑制することを目的とする。
但し、R1〜R10のうち少なくとも1つは下記一般式(2)で表され、その他は主鎖の原子の数が3以下の置換基とする。
したがって、有機膜材料を真空状態下に維持する場合において、有機膜材料への不純物の付着を可能な限り抑制することが可能である。
本発明の一態様に係る酸化防止剤は、有機膜材料を真空状態下に維持するための真空装置に用いられる酸化防止剤であって、真空ポンプとこれに接続された真空チャンバーを備える前記真空装置の、前記真空ポンプにおける前記真空チャンバーと連通する箇所に用いられ、下記一般式(1)
また、本発明の一態様に係る酸化防止剤の特定の局面では、前記有機膜材料は、アルキル鎖を有するホスト分子と、デンドリマー構造を有するドーパント分子と、を含有する。
また、本発明の一態様に係る酸化防止剤の特定の局面では、前記アルキル鎖の炭素数をn(但し、6≦n≦9)とし、前記鎖式構造に含まれる原子の数をmとした場合において、前記nと前記mの和は9以下である。
また、本発明の一態様に係る酸化防止剤の特定の局面では、前記真空ポンプと前記真空チャンバーとは接続部材により接続されているとともに、前記真空ポンプにおける前記接続部材との接合部分には、樹脂材料を含んでなる真空シール材が介挿されており、前記酸化防止剤は前記真空シール材に含有されている。
本発明の一態様に係る酸化防止剤組成物は、下記一般式(3)
本発明の一態様に係る真空装置用酸化防止剤は、下記一般式(5)
本発明の一態様に係る有機EL素子の製造方法は、有機発光層材料が形成された基板を真空ポンプにより減圧された真空チャンバー内に載置することで、前記有機発光層材料を真空状態下に維持する減圧工程を含む、有機EL素子の製造方法であって、前記有機発光層材料は、アルキル鎖を有するホスト分子と、デンドリマー構造を有するドーパント分子と、を含有し、前記真空ポンプにおける前記真空チャンバーと連通する箇所には、下記一般式(7)
また、本発明の一態様に係る有機EL素子の製造方法の特定の局面では、前記アルキル鎖の炭素数をn(但し、6≦n≦9)とした場合、前記鎖式構造に含まれる原子の数mは、n−6以下である。
また、本発明の一態様に係る有機EL素子の製造方法の特定の局面では、前記真空ポンプの駆動部には、潤滑成分を含んでなる潤滑剤が塗布されており、前記酸化防止剤は前記潤滑剤に含有されている。
また、本発明の一態様に係る有機EL素子の製造方法の特定の局面では、前記酸化防止剤にジフェニルアミンが含有されていない。
本発明の一態様に係る有機EL表示装置は、本発明の一態様に係る有機EL素子の製造方法により製造された有機EL素子を用いる。
本発明の一態様に係る有機EL発光装置は、本発明の一態様に係る有機EL素子の製造方法により製造された有機EL素子を用いる。
[真空装置の構成]
本実施形態では、本発明の一態様に係る酸化防止剤を用いた真空装置について説明する。
図1(a)は、本発明の一態様に係る酸化防止剤を用いた真空装置の構成を示す図である。本実施の態様に係る真空装置は、真空チャンバー1、真空ポンプ2、接続部材3、酸化防止剤4を備える。本真空装置は、有機膜材料を真空状態下に維持するために用いられるものである。
真空チャンバー1は被乾燥物5を収容するものであり、本実施形態における被乾燥物5は有機EL素子半製品である。真空チャンバー1は、その内部の大きさが例えば、500[mm]×500[mm]×150[mm]程度である。また、真空チャンバー1は真空ポンプ2による減圧に耐え得るような頑丈な材料で構成されており、このような材料としては、例えば、ステンレス等が挙げられる。
被乾燥物5は、基板上に有機膜材料としての有機発光層材料が形成されてなる。有機発光層材料は有機発光層を構成する材料と溶媒とを含むインクであり、バンクは有機発光層の形成領域となる開口部を区画するためのものである。真空装置により有機発光層材料を真空状態下に維持することで有機発光層材料が減圧乾燥され、図1(c)に示すように有機発光層が形成される。なお、有機EL素子の詳細な構造および製造方法については、ここでの説明を省略し、実施の態様2で述べることとする。
真空ポンプ2は、真空チャンバー1の内部圧力を例えば約1[Pa]以下に減圧するために用いられるものである。真空ポンプ2としては、例えば、メカニカルブースターポンプ、ロータリーポンプ、ダイアフラムポンプ等の機械式の真空ポンプを用いることができる。これらの中でも、特に、いわゆるポンプ油を使用しないドライポンプを用いることがより望ましい。ドライポンプは、例えば、有機EL素子や半導体薄膜製造等のように、真空チャンバー内をクリーンに保つ必要がある場合に使用される。
上記の真空ポンプを使用し、真空チャンバー1内を大気圧から減圧した場合、5[min]程度で真空チャンバー1の内部圧力を1[Pa]以下まで排気することが可能である。なお、この排気速度は、接続部材3の長さ(真空チャンバー1から真空ポンプ2までの距離)や接続部材3の屈曲具合によって変化し得る。
本発明の一態様に係る酸化防止剤4は、真空ポンプ2における真空チャンバー1と連通する箇所に用いられているものである。酸化防止剤4は、具体的には、例えば真空ポンプ2の駆動部に塗布されている潤滑剤や、真空ポンプ2における接続部材3との接合部分に介挿されている真空シール材の含有成分である。酸化防止剤4は、潤滑剤に含まれる潤滑成分(例えば、潤滑油である。)や、真空シール材を構成する樹脂材料の酸化を防止するために用いられている。なお、真空シール材を構成する樹脂材料の概念にはゴムも含まれる。
R11は5員環以上8員環以下の環構造を有し、R11が複数の環構造を有していてもよい。以下、R11の部分を環構造部分R11と記載する。環構造部分R11が複数の環構造を有する場合には、各環構造を結ぶ結合鎖における原子の数は3以下とする。また、各環構造は主鎖の原子の数が3以下の置換基を有していてもよい。以下、図2(b)に示す一般式で表される置換基を、単に「環構造部分を有する置換基」と記載する。
図2(c)では、図2(a)における置換基R1〜R7,R9,R10が水素であり、置換基R8がシクロヘキシルメチル基である場合を示している。図2(c)に示すように、シクロヘキサン部分が環構造部分R11に相当し、環構造部分R11とジフェニルアミン骨格の芳香環とを連結するメチレン基が鎖式構造Aに相当する。鎖式構造Aは原子の数が3以下であると述べたが、「鎖式構造の原子の数」とは、鎖式構造に含まれる原子のうち水素を除く原子の数をいう。図2(c)の例の鎖式構造Aはメチレン基(−CH2−)であるが、この場合の鎖式構造Aの原子の数は1である。なお、この鎖式構造Aの原子の数は、図2(c)にも記載している。
[各種実験と考察]
<真空装置を用いた乾燥工程の有無による発光特性の違い>
本発明者は、真空装置を用いた乾燥工程を行うか否かで、有機EL素子の発光特性に違いが現れるかを検証した。ここで、「真空装置を用いた乾燥工程」は、有機発光層材料が形成された基板を真空ポンプにより減圧された真空チャンバー内に載置することで、有機発光層材料を真空状態下に維持する減圧工程の1種である。以下、「真空装置を用いた乾燥工程」を単に「減圧工程」と記載する。実験用の有機EL素子として、減圧工程を経ない有機EL素子と、減圧工程を経る有機EL素子の2種を準備した。
減圧工程を経る有機EL素子について説明する。まず、図4(a)に示すように、基板101上に陽極102、正孔注入層103、正孔輸送層104を順に積層するとともに、正孔輸送層104の上面に有機発光層材料105aを塗布する。次に、加熱を行って有機発光層材料105aを乾燥させて有機発光層105を成膜することで、有機発光層105形成後の有機EL素子半製品を準備する(図4(b))。
減圧工程を経ない有機EL素子について説明する。まず、図4(a),(b)に示すように、減圧工程を経る有機EL素子と同様に、基板101上に陽極102、正孔注入層103、正孔輸送層104および有機発光層105を順に積層し、有機発光層105形成後の有機EL素子半製品を準備した。続いて、図4(c)に示す減圧工程を行わずに、有機発光層105形成後の有機EL素子半製品を、グローブボックスに20[min]載置した。そして、図4(d)に示すように、有機発光層105の上に電子輸送層106、陰極107、封止層108を順に積層することにより、減圧工程を経ない有機EL素子が完成する。
両実験用有機EL素子の違いは、有機発光層成膜後の基板が置かれる環境のみである。つまり、グローブボックス内に保管するか、真空ポンプに接続された真空チャンバー内に保管するかの違いにより、発光強度半減寿命に大きな差が生じたことになる。以上のことより、本発明者は、真空ポンプにおける真空チャンバーと連通する箇所に用いられている潤滑剤の含有成分、もしくは、真空シール材等の含有成分が、不純物として真空ポンプから真空チャンバーへ飛散するのではないかと考えた。そして、当該不純物が有機発光層の表面近傍に吸着することで、有機発光層に何らかの悪影響を与え、この結果、有機発光層の特性が劣化するのではないかと考えた。
以下、機械式の真空ポンプに用いられている潤滑剤および真空シール材等を総称して、単に「潤滑剤等」と記載する。
上述したように、潤滑剤等は酸化防止剤を含んでいる。酸化防止剤は、潤滑成分の酸化または樹脂材料の酸化が原因の所謂スラッジやワニスの発生を抑制するものであり、例えば、連鎖停止剤、過酸化物分解剤、金属不活性化剤等の種類が知られている。この中でも、本発明者は、ジフェニルアミン系化合物等で構成される、潤滑成分の酸化の進行を停止させる連鎖停止剤に注目した。
図8は、酸化防止剤として用いられるジフェニルアミン系化合物の一例を示す図である。図8(a)、(b)、(c)に、ジフェニルアミン系化合物の一例である化合物A、化合物B、化合物Cの化学式をそれぞれ示している。図9において、化合物A、化合物B、化合物Cを総じて図8(d)で示す化学式で表すこととし、単に「DPA」と記載する。
まず、式(15)に示すように、有機EL素子駆動中においては、電子輸送層106を構成する電子輸送性材料Xは、ラジカルアニオン(ポーラロン)状態となることで電子の輸送を行う(図9における「ラジカルアニオン状態の電子輸送性材料X」)。そのため、このラジカルアニオン状態の電子輸送性材料Xをキャリアと考えることができる。そして、界面領域109において、DPAはラジカルアニオン状態の電子輸送性材料Xに水素ラジカルを供与することで、自身がラジカルアニオン状態となる(図9における「ラジカルアニオン状態のDPA」)。このような反応が進行する理由として、ラジカルアニオン状態のDPAは、負電荷が2つのベンゼン環において非局在化するため安定に存在し得るからであると考えた。つまり、ラジカルアニオン状態の電子輸送性材料Xよりも、ラジカルアニオン状態のDPAの方がさらに安定な化学種となり得るからであると考えた。その場合、ラジカルアニオン状態の電子輸送性材料Xは、DPAから放出された水素ラジカルと結合するといった反応も進行し得る(図9における「XH」)。
次に、式(16)に示すように、界面領域109において、ラジカルアニオン状態のDPAは、有機発光層105を構成する材料Yと反応することも想定される。この反応により、有機発光層105を構成する材料Yとは異なる生成物Zを与える。これは、有機発光層105が劣化することに相当する。このように、DPAと有機発光層105を構成する材料Yが反応してしまうことも、発光強度の低下の一因であると考えられる。
<減圧工程を経た有機発光層表面の付着物の分析>
次に、ガスクロマトグラフ質量分析計(GC−MS)を用い、減圧工程を経た有機発光層の表面に付着している物質を分析した。減圧工程を経た有機発光層をヘリウム雰囲気下で昇温加熱し、加熱された有機発光層から放出されるガス(アウトガス)を液体窒素で捕集し、GC−MSで分析した。GC−MS分析は、アジレント・テクノロジー社製の6890GCを用い、イオン化はEI法(電子イオン化法)により行った。カラムはアジレント・テクノロジー社製のDB5msを使用し、40[℃]から300[℃]まで昇温した。
<真空ポンプから真空チャンバーへの酸化防止剤飛散のメカニズム>
図11は、真空ポンプによる排気時間と真空チャンバー内の圧力との関係を示すグラフである。横軸が排気時間であり、縦軸が真空チャンバー内の圧力である。また、縦軸において、下方にいくほど真空度が高いことを示している。
図12は、図11に示すグラフにおける時刻A、時刻B、時刻Cにおける真空チャンバーと真空ポンプ内の様子を模式的に示す図である。
図12(a)は真空ポンプ27の起動時点である。減圧を開始すると、図12(b)において破線の矢印で示すように、真空チャンバー26内の気体は、排気管28から真空ポンプ27および配管29を介して外部へ排出される。このように、真空チャンバー26から排気管28、真空ポンプ27および配管29へと向かう気流が発生する。このため、減圧期間(時刻B)においては、酸化防止剤30が真空チャンバー26へ飛散することはないと考えられる。
まず、本検証に用いた有機発光層の構成について説明する。本検証に用いた有機発光層を構成する材料は、電荷輸送を担うホスト分子と、発光を担うドーパント分子を含むものとした。
図13は、ホスト分子の構造を示す図である。本検証では、ホスト分子には上述したF6−F8を用いた。図13(a)にF6の化学構造を、図13(b)にF8の化学構造をそれぞれ示している。F6およびF8の化学構造の特徴は、それぞれ、炭素数6のアルキル鎖66、炭素数8のアルキル鎖68を有している点である。
まず、図13,図14で説明した材料を用い、有機発光層を構成する材料におけるホスト分子とドーパント分子の比率を変えた有機発光層材料を準備した。次に、準備した各有機発光層材料を、乾燥後の膜厚が等しくなるように基板上に塗布した。続いて、有機発光層材料を真空状態下に維持する減圧工程を行うことにより、有機発光層を形成した。この減圧工程により、真空装置における真空ポンプに用いられている酸化防止剤が有機発光層材料に付着する。なお、言うまでもなく、本検証で用いた真空装置における真空ポンプには、本発明の一態様に係る酸化防止剤は用いられておらず、化合物A,B,C(図8)を含む酸化防止剤が用いられている。
横軸は有機発光層を構成する材料(ホスト分子とドーパント分子の総量に相当する。)に対するドーパント分子の比率を示している。横軸の右側へ行くほどドーパント分子の比率が高く、横軸の左側へ行くほどホスト分子の比率が高い。縦軸は切り出した有機発光層に付着している化合物A,B,Cの物質量[pmol/cm2]を示している。切り出した有機発光層に含まれる化合物A,B,Cの物質量に関し、化合物Aを菱形のプロットで、化合物Bを四角のプロットで、化合物Cを三角のプロットで示している。なお、本願では付着している化合物の物質量を単位面積あたりの量で評価しているが、実験に用いた有機発光層の膜厚は一定であるため、単位体積あたりの量で評価した場合も同様の結果が得られる。
図16〜図22は、本発明の一態様に係る酸化防止剤の化学構造を説明するための図である。なお、図16〜図21の各図において、「実施の態様」の枠内に示されているものは本発明の一態様に係る酸化防止剤であり、「比較例」の枠内に示されているものは本発明の一態様に係る酸化防止剤ではない。図22に示すものは、全て本発明の一態様に係るものである。なお、図16〜図22に示す各芳香族第2級アミン誘導体はいずれも、Grignard反応等の公知の合成方法を用いて合成することが可能である。
ドーパント分子としてのデンドリマーの間隙7(図14)への酸化防止剤の取り込みを抑制する観点から、環構造部分R11が有する環構造の大きさは、5員環以上8員環以下が望ましい。図16(a)では、環構造部分R11が6員環である例を示している。環構造を5員環未満の3員環とした場合(図16(a)’)、3員環の環構造はそれほど嵩高いものではないため、ドーパント分子としてのデンドリマーの間隙7(図14)に取り込まれてしまうおそれがあり、望ましくない。また、3員環は非常に歪みが大きく、構造的に不安定である点でも望ましいとは言えない。また、環構造を4員環とした場合も、3員環とした場合と同様であると考えられる。一方、図16(b)’に示すように、環構造を8員環よりも大きい10員環とした場合、ホスト分子(図13)が有する長いアルキル鎖66,68と絡まってしまうおそれがあるため望ましくない。
図17は、鎖式構造Aの化学構造例を示す図である。図17では、図2(a)に示す一般式における置換基R1〜R7,R9,R10が水素であり、置換基R8が環構造部分を有する置換基である場合の化学構造を示している。
図18は、環構造部分R11に複数の環構造が含まれている場合における、各環構造を結ぶ結合鎖Cの化学構造例を示す図である。図18においても図17と同様に、図2(a)における置換基R1〜R7,R9,R10が水素であり、置換基R8が環構造部分を有する置換基である場合の化学構造を示している。環構造部分R11に複数の環構造が含まれるようにすることで、酸化防止剤の化学構造をより嵩高いものとすることができるため、ドーパント分子としてのデンドリマーへの取り込みをより抑制することが可能である。
図16〜図18では、ジフェニルアミン骨格の芳香環が有する置換基が1個である例を示したが、本発明の一態様に係る酸化防止剤は、これに限定されない。図19は、ジフェニルアミン骨格の芳香環に2以上の置換基が置換されている場合の化学構造例を示す図である。図19では、図2(a)における置換基R8が環構造部分を有する置換基である場合の化学構造を示している。
図19(a),(b)においては、ジフェニルアミン骨格の芳香環のうち、環構造部分を有する置換基が置換されていない芳香環に、環構造を有さない置換基が置換されている例を示したが、これに限定されるものではない。図19(c)に示すように、環構造部分を有する置換基が置換されている芳香環に、環構造を有さない置換基が置換されていることとしてもよい。図19(c)では、置換基R6,R10がメチル基である例を図示している。
図21(a)においては、環構造における置換基Dがn−プロピル基である場合を図示している。このような場合であっても、酸化防止剤の化学構造をより嵩高いものとすることができるので、有機発光層材料への付着をより抑制することが可能となる。しかし、図21(a)’に示すように、主鎖の原子の数が3を超える置換基が環構造に置換されている場合には、ホスト分子のアルキル鎖66,68に絡まるおそれが生じる。そのため、置換基Dにおける主鎖の原子の数は3以下であることが望ましい。置換基Dにおける主鎖の原子の数を3以下とする理由は、鎖式構造Aの原子の数を3以下とする根拠と同様である。
図16〜図21においては、置換基R1〜R10が炭化水素または水素である場合について例示したが、本発明の一態様に係る酸化防止剤はこれに限定されない。図22は、環構造部分R11、鎖式構造A、置換基B、結合鎖Cまたは置換基Dに、炭素と水素以外の原子が含まれる場合の化学構造例を示している。
(1)本発明の一態様に係る酸化防止剤においては、当該酸化防止剤中に複数種の酸化防止剤組成物が含まれていることとしてもよい。すなわち、「図2(a)に示す一般式で表される芳香族第2級アミン誘導体を含む酸化防止剤」とは、酸化防止剤組成物として、少なくとも図2(a)に示す一般式で表される芳香族第2級アミン誘導体を含んでいる酸化防止剤を指し、当該酸化防止剤中に図2(a)の一般式で示す化学構造とは異なる酸化防止剤組成物を含んでいてもよい。本発明の一態様に係る酸化防止剤としての必須の要件ではないが、酸化防止剤に複数種の酸化防止剤組成物を含む場合、複数の酸化防止剤組成物の全てについての化学構造が図2で説明した条件を満たしたものであればより望ましい。
(3)置換基R1〜R10のうち、環構造部分を有する置換基に置換されているものは少なくとも1つ以上であればよく、個数は特に限定されるものではない。置換基R1〜R10の全てが環構造部分を有する置換基である場合、環構造を有さない置換基、すなわち主鎖の原子の数が3以下の置換基を有しないことになる。このような場合も、本発明の一態様に係る酸化防止剤に含まれることとする。すなわち、「置換基R1〜R10のうち少なくとも1つは図2(b)の一般式で表され、その他は主鎖の原子の数が3以下の置換基とする」は、置換基R1〜R10のうち少なくとも1つは図2(b)の一般式で表されるものであり、図2(b)の一般式で表されないものが存在する場合には、原子の数が3以下の置換基とする、の意味である。
以上説明したように、真空ポンプにおける真空チャンバーと連通する箇所に用いる酸化防止剤として、5員環以上8員環以下の環構造を有し、かつ、原子の数が3を超える鎖式構造や主鎖の原子の数が3を超える置換基および原子の数が3を超える結合鎖を有さないような化学構造を有する酸化防止剤を採用することで、当該酸化防止剤の有機発光層材料への付着を抑制することが可能である。したがって、有機発光層材料を真空状態下に維持する場合において、有機発光層材料への不純物の付着を可能な限り抑制することが可能である。
本実施の態様においては、実施の態様1に係る真空装置を用いた有機EL素子の製造方法、当該製造方法により製造された有機EL素子を備える有機EL表示パネル、有機EL素子の製造方法、有機EL表示装置および有機EL発光装置について説明する。
[有機EL表示パネルの構成]
図23は、有機EL表示パネル10の構成を示す部分断面図である。有機EL表示パネル10は、同図上側を表示面とする、いわゆるトップエミッション型の有機EL表示パネルであり、その主な構成として、陽極12、有機発光層16、電子輸送層17、陰極18を備える。有機EL表示パネル10は、赤(R),緑(G),青(B)の何れかの発光色に対応する有機発光層16を有する有機EL素子を1つのサブピクセル100とし、サブピクセル100がマトリクス状に配設されている。
基板11は有機EL表示パネル10の基材となる部分であり、例えば、無アルカリガラス、ソーダガラス、無蛍光ガラス、燐酸系ガラス、硼酸系ガラス、石英、アクリル系樹脂、スチレン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリエチレン、ポリエステル、シリコーン系樹脂、またはアルミナ等の絶縁性材料で形成することができる。
<正孔注入層14>
正孔注入層14は、例えば、銀(Ag)、モリブデン(Mo)、クロム(Cr)、バナジウム(V)、タングステン(W)、ニッケル(Ni)、イリジウム(Ir)等の酸化物、あるいは、PEDOT(ポリチオフェンとポリスチレンスルホン酸との混合物)等の導電性ポリマー材料からなる層である。上記のうち、酸化金属からなる正孔注入層14は、正孔を安定的に、または正孔の生成を補助して、有機発光層16に対し正孔を注入する機能を有する。
正孔注入層14の表面には、有機発光層16の形成領域となる開口部15aを区画するためのバンク15が設けられている。バンク15は一定の台形断面を持つように形成されており、絶縁性の有機材料(例えばアクリル系樹脂、ポリイミド系樹脂、ノボラック型フェノール樹脂等)からなる。
<有機発光層16>
図23に戻り、バンク15の開口部15aにより区画された正孔注入層14の表面には、R,G,Bのいずれかの発光色に対応する、有機膜としての有機発光層16が形成されている。有機発光層16は、キャリアの再結合による発光を行う部位であり、R,G,Bのいずれかの色に対応する有機材料を含むように構成されている。
電子輸送層17は、陰極18から注入された電子を有機発光層16へ輸送する機能を有する。電子輸送層17は電子輸送性を有する材料(電子輸送性材料)で構成されており、このような材料としては、例えば、ニトロ置換フルオレノン誘導体、チオピランジオキサイド誘導体、ジフェキノン誘導体、ペリレンテトラカルボキシル誘導体、アントラキノジメタン誘導体、フレオレニリデンメタン誘導体、アントロン誘導体、オキサジアゾール誘導体、ペリノン誘導体、キノリン錯体誘導体(いずれも特開平5−163488号公報に記載)等が挙げられる。
トップエミッション型有機EL表示パネルを実現するため、本実施の態様において電子輸送層17の上に形成された陰極18は、例えば、ITO、IZO(酸化インジウム亜鉛)等の光透過性を有する導電性酸化物材料で形成されている。
<封止層19>
陰極18の上に形成された封止層19は、有機EL表示パネル10内に浸入した水分又は酸素から有機発光層16および陰極18を保護するために設けられている。有機EL表示パネル10はトップエミッション型であるため、封止層19には、例えば、SiN(窒化シリコン)、SiON(酸窒化シリコン)等の光透過性材料が採用されている。
特に図示していないが、封止層19の上方には、基板11と対向する封止基板が設けられる。さらに、封止層19と封止基板とでできる空間に、絶縁性材料を充填することとしてもよい。このようにすることで、有機EL表示パネル10内に水分又は酸素が浸入するのを防ぐことができる。有機EL表示パネル10はトップエミッション型であるため、絶縁性材料としては、SiN、SiON等の光透過性材料を選択する必要がある。
[有機EL表示パネルの製造方法]
図25〜図27は、実施の態様2に係る有機EL表示パネル10の製造工程例を示す図である。これらの図を参照しながら、有機EL表示パネル10の製造方法について説明する。
はじめに、有機発光層材料が形成された基板を準備する基板準備工程を行う。図25(a)〜図26(a)は基板準備工程に相当する。
まず、図25(a)に示すように、基板11をスパッタ成膜装置の成膜容器内に載置する。そして成膜容器内に所定のスパッタガスを導入し、反応性スパッタ法、真空蒸着法等に基づき陽極12を成膜する。
次に、図25(c)に示すようにバンク15を形成する。バンク材料として、例えば感光性のレジスト材料、好ましくはフッ素系材料を含有するフォトレジスト材料を用意する。このバンク材料を正孔注入層14上に一様に塗布し、プリベークした後、開口部15aを形成できるようなパターンを有するマスクを重ねる。そして、マスクの上から感光させた後、未硬化の余分なバンク材料を現像液で洗い出す。最後に純水で洗浄することでバンク15が完成する。
そして、図26(a)に示すように、バンク15の開口部15a(図25(c))に対し、インクジェット法に基づき有機発光層材料16aを滴下する。以上で、有機発光層材料16aが形成された基板11を準備できた。なお、有機発光層材料16aの滴下方法はインクジェット法に限定されず、例えば、グラビア印刷法、ディスペンサー法、ノズルコート法、凹版印刷、凸版印刷等であってもよい。
減圧工程としての乾燥工程(図26(b))では、実施の態様1に係る真空装置を用いて、有機発光層材料16aを乾燥させる。具体的には、有機発光層材料16aが形成された基板11を真空ポンプにより減圧された真空チャンバー内に載置することで、有機発光層材料16aを真空状態下に維持する。
なお、有機発光層16については、その表面に酸化防止剤が付着したとしても、通電が行われない限りは有機発光層16に悪影響は非常に小さいと考えられる。この理由として、有機発光層16の表面近傍では、単に酸化防止剤が物理的に吸着しているだけで、有機発光層16を構成する材料と酸化防止剤との反応は起こっていないと考えられること等が挙げられる。
乾燥工程後、図26(c)に示すように、有機発光層16の上に真空成膜法に基づき電子輸送層17を形成する。具体的には、例えば真空蒸着法やスパッタ法等の真空成膜法に基づき、有機発光層16の上面に電子輸送層17を構成する材料を成膜することにより、電子輸送層17を形成する。なお、電子輸送層形成工程での減圧処理においても、実施の態様1に係る真空装置を用いることしてもよい。
次に、陰極形成工程を行う(図27(a))。当該工程では、減圧工程を経た有機発光層材料16aである有機発光層16の上方に、真空蒸着法、スパッタ法等の真空成膜法基づき、ITO、IZO等を成膜することにより陰極18を形成する。
以上の工程を経ることで、有機EL表示パネル10が完成する。
図28は、本発明の一態様に係る有機EL表示装置等を示す斜視図である。図28に示すように、有機EL表示装置1000は有機ELディスプレイであり、上述した有機EL表示パネル10を備える。
図29は、本発明の一態様に係る有機EL表示装置1000の全体構成を示す図である。図29に示すように、有機EL表示装置1000は、有機EL表示パネル10と、これに接続された駆動制御部20とを備える。駆動制御部20は、4つの駆動回路21〜24と制御回路25とから構成されている。なお、実際の有機EL表示装置1000では、有機EL表示パネル10に対する駆動制御部20の配置や接続関係については、これに限られない。
[有機EL発光装置]
図30は、本発明の一態様に係る有機EL発光装置200を示す図であって、図30(a)は縦断面図、図30(b)は横断面図である。図30に示すように、有機EL発光装置200は、本発明の一態様に係る製造方法により形成された複数の有機EL素子210と、有機EL素子210が上面に実装されたベース220と、ベース220にそれら有機EL素子210を挟むようにして取り付けられた一対の反射部材230と、から構成されている。各有機EL素子210は、ベース220上に形成された導電パターン(不図示)に電気的に接続されており、前記導電パターンにより供給された駆動電力によって発光する。各有機EL素子210から出射された光の一部は、反射部材230によって配光が制御される。
[変形例・その他]
以上、実施の態様1および2について説明したが、本発明は上記の実施の態様に限られない。例えば、以下のような変形例等が考えられる。
(2)上記の実施の態様において、有機発光層については、その表面に酸化防止剤が付着したままで放置されたとしても、通電が行われない限りは有機発光層に悪影響は小さいと考えられると述べた。しかしながら、このことはあくまで有機発光層に関してのことである。有機発光層以外の他の有機膜においては、通電が行われなくても、酸化防止剤が付着しただけで有機膜が劣化するということはあり得る。このような有機膜の場合、有機膜と酸化防止剤とが反応する前に酸化防止剤の除去を行うことは困難である。しかしながら、本発明を適用した場合には、酸化防止剤が有機膜に付着することを抑制することができ、非常に有用である。
(4)実施の態様2において、ITO層、正孔注入層、正孔輸送層、バンクおよび封止層は必須の構成要件ではない。これらの構成を有しない有機EL素子に対しても、本発明を適用することが可能である。逆に、他の構成要素、例えば、正孔阻止層等をさらに含むこととしてもよい。これに対応して、準備工程で準備する基板においても、必ずしもITO層、正孔注入層、正孔輸送層、バンクが形成されている必要はない。さらに、封止層を有しない有機EL素子を形成する場合には勿論、封止層を形成する工程を省略できる。
(7)実施の態様2においては、有機発光層材料を乾燥させるための乾燥工程が減圧工程であるとして説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、有機発光層完成後から次の工程を行うまでの間、有機EL素子半製品を真空状態で保管する場合には、この保管工程も減圧工程に相当し、酸化防止剤による汚染が起こり得る。すなわち、「有機発光層材料」には、有機発光層材料が完全に乾燥するまでの状態のものほか、乾燥が終了し有機発光層が完成した状態のものも含まれる。有機膜材料についても同様である。つまり、保管工程における減圧工程においても、実施の態様1に係る真空装置を用いることが可能である。
さらに、乾燥工程および保管工程に限られず、有機発光層材料形成後から有機発光層の上面に位置する層を形成する工程の前に行われる工程であって、有機発光層材料が真空状態に置かれる工程が減圧工程となる。
(9)図9に示した発光強度半減寿命低下のメカニズムは、電子輸送層と陰極の間に、電子注入層が介挿されていない場合に想定されるメカニズムである。ここでは、電子注入層が介挿されている場合のメカニズムについて簡単に述べる。
(11)上記の実施の態様においては、真空ポンプにおける真空チャンバーと連通する箇所に用いられている酸化防止剤として、潤滑剤および真空シール材に含有されている酸化防止剤を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されない。潤滑剤および真空シール材以外のものであっても、真空ポンプにおける真空チャンバーと連通する箇所に用いらるものであれば、逆拡散は起こり得る。すなわち、本発明は、潤滑剤および真空シール材に限らず、真空ポンプにおける真空チャンバーと連通する箇所に用いられる酸化防止剤に広く適用できるものである。
(13)実施の態様2においては、正孔注入層が基板の上方を覆うように全面に形成されている例を示したが、本発明はこれに限定されない。正孔注入層がITO層上のみに形成されていることとしてもよい。また、ITO層の側面および上面のみを覆うように形成されていることとしてもよい。
(15)上記の実施の態様においては、複数の有機EL素子をサブピクセルとして基板上に集積する構成の有機EL表示パネルについて説明したが、この例に限定されず、有機EL素子を単一で用いることも可能である。有機EL素子を単一で用いるものとしては、例えば、照明装置等が挙げられる。
(20)上記の実施の態様で使用している、材料、数値等は好ましい例を例示しているだけであり、この態様に限定されることはない。また、本発明の技術的思想の範囲を逸脱しない範囲で、適宜変更は可能である。さらに、各図面における部材の縮尺は実際のものとは異なる。なお、数値範囲を示す際に用いる符号「〜」は、その両端の数値を含む。
2、27 真空ポンプ
3 接続部材
4、30 酸化防止剤
5 被乾燥物
66、68 アルキル鎖
7 間隙
10 有機EL表示パネル
11、101 基板
12、102 陽極
13 ITO層
14、103 正孔注入層
15 バンク
15a 開口部
16、105 有機発光層
16a、105a 有機発光層材料
17、106 電子輸送層
18、107 陰極
19、108 封止層
20 駆動制御部
21〜24 駆動回路
25 制御回路
28、29 排気管
100 サブピクセル
104 正孔輸送層
109 界面領域
200 有機EL発光装置
210 有機EL素子
220 ベース
230 反射部材
1000 有機EL表示装置
Claims (13)
- 有機膜材料を真空状態下に維持するための真空装置において、接続部材により真空ポンプに接続された真空チャンバーを備える前記真空装置の、前記真空ポンプにおける前記接続部材との接合部分に介挿される真空シール材であって、
樹脂材料を含んでなり、
下記一般式(1)
真空シール材。
但し、R1〜R10のうち少なくとも1つは下記一般式(2)で表され、その他は主鎖の原子の数が3以下の置換基とする。
- 前記有機膜材料は、アルキル鎖を有するホスト分子と、デンドリマー構造を有するドーパント分子と、を含有する
請求項1に記載の真空シール材。 - 前記アルキル鎖の炭素数をn(但し、6≦n≦9)とした場合、前記鎖式構造に含まれる原子の数mは、n−6以下である、
請求項2に記載の真空シール材。 - 前記アルキル鎖の炭素数をn(但し、6≦n≦9)とし、前記鎖式構造に含まれる原子の数をmとした場合において、前記nと前記mの和は9以下である、
請求項2に記載の真空シール材。 - ジフェニルアミンを含有しない、
請求項1に記載の真空シール材。 - 有機膜材料を真空状態下に維持するための真空装置において、接続部材により真空ポンプに接続された真空チャンバーを備える前記真空装置の、前記真空ポンプにおける駆動部に塗布される潤滑剤であって、
潤滑成分を含み、
下記一般式(3)
潤滑剤。
但し、R 1 〜R 10 のうち少なくとも1つは下記一般式(4)で表され、その他は主鎖の原子の数が3以下の置換基とする。
- ジフェニルアミンを含有しない、
請求項6に記載の潤滑剤。 - 有機発光層材料が形成された基板を真空ポンプにより減圧された真空チャンバー内に載置することで、前記有機発光層材料を真空状態下に維持する減圧工程を含む、有機EL素子の製造方法であって、
前記有機発光層材料は、アルキル鎖を有するホスト分子と、デンドリマー構造を有するドーパント分子と、を含有し、
前記真空ポンプにおける前記真空チャンバーと連通する箇所には、
下記一般式(7)
有機EL素子の製造方法。
但し、R1〜R10のうち少なくとも1つは下記一般式(8)で表され、その他は主鎖の原子の数が3以下の置換基とする。
- 前記アルキル鎖の炭素数をn(但し、6≦n≦9)とした場合、前記鎖式構造に含まれる原子の数mは、n−6以下である、
請求項8に記載の有機EL素子の製造方法。 - 前記アルキル鎖の炭素数をn(但し、6≦n≦9)とし、前記鎖式構造に含まれる原子の数をmとした場合において、前記nと前記mの和は9以下である、
請求項8に記載の有機EL素子の製造方法。 - 前記真空ポンプの駆動部には、潤滑成分を含んでなる潤滑剤が塗布されており、
前記酸化防止剤は前記潤滑剤に含有されている、
請求項8に記載の有機EL素子の製造方法。 - 前記真空ポンプと前記真空チャンバーとは接続部材により接続されているとともに、前記真空ポンプにおける前記接続部材との接合部分には、樹脂材料を含んでなる真空シール材が介挿されており、
前記酸化防止剤は前記真空シール材に含有されている、
請求項8に記載の有機EL素子の製造方法。 - 前記酸化防止剤にジフェニルアミンが含有されていない、
請求項8に記載の有機EL素子の製造方法。
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JP2013255872A (ja) | 2013-12-26 |
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