JPWO2013190636A1

JPWO2013190636A1 - 有機ｅｌパネル

Info

Publication number: JPWO2013190636A1
Application number: JP2014521125A
Authority: JP
Inventors: 拓也畠山; 崇人小山田
Original assignee: Pioneer Corp
Current assignee: Pioneer Corp
Priority date: 2012-06-19
Filing date: 2012-06-19
Publication date: 2016-02-08
Also published as: WO2013190636A1

Abstract

基板上に互いに間隔を置いて並置された複数の第１電極と、当該並置方向において複数の第１電極各々を挟むように基板上に配置され、複数の発光領域を定める親液性の複数のバンクと、複数の発光領域の各々に形成された有機機能層と、有機機能層上に形成された第２電極と、を備え、有機機能層は、複数の発光領域の少なくとも１つ置きの発光領域に形成された第１発光層と、複数の発光領域の全てに亘って一体に形成された第２発光層と、を含む有機ＥＬパネル。

Description

本発明は、有機ＥＬ(Electro Luminescence)パネルに関する。

発光源としての有機ＥＬ素子を含む有機ＥＬ発光パネルを用いた発光装置が提案されている。有機ＥＬ発光パネルを用いた発光装置には、面発光で形状に制約がないという特徴があり、そのような特徴はＬＥＤ（発光ダイオード）発光装置等の他の発光装置では得られないので、今後の実用化に向けた更なる開発が期待されている。

有機ＥＬパネルを製造する際には、基板上に発光層を含む有機機能層を成膜する必要があり、その成膜方法の１つとして塗布型成膜方法がある。塗布型による有機機能層の成膜方法には、一般的にスピンコート法、スリットコート法、及びインクジェット法等の塗布方法などがある。特に、インクジェット法は、有機材料の溶液（インク）を特定のパターンで塗布することができるので、溶液を発光領域毎に塗り分けることが可能である。塗り分けする際には、塗布装置側で単に塗り分けするだけでは、発光領域の境で塗布した溶液と溶液とが混ざり合ってしまう。塗り分け塗布を行うためには、一般的に、発光領域を囲むように有機絶縁膜（バンク）を配置し、その有機絶縁膜上に撥液処理を施したり、或いは撥液性の絶縁膜を用いて、発光領域毎に発光領域以上に塗布した溶液が広がらないようにすることが行われている。

従来の撥液性のバンクを有する有機ＥＬパネルとしては、図１(a)に示すように、複数の四角形の第１電極２が格子状に並置された構造のもの、或いは図１(b)に示すように、複数の長手の第１電極２が間隔をおいて並置された構造のものが一般的である。図１(a)のＡ−Ａ断面及び図１(b)のＢ−Ｂ断面は同じであり、図１(c)に示すように、基板１上に配置された各第１電極２の両端のエッジ部分を覆うように撥液絶縁膜がバンク３として形成されている。バンク３で囲まれた第１電極２上が発光領域であり、そこに有機機能層が形成される。塗り分け塗布する場合には、図２(a)に示すように、第１電極２上に有機機能層の材料を含む溶液４をパターン塗布し、それを乾燥工程で乾燥させることにより、図２(b)に示すように発光領域毎の有機機能層５の塗り分けが完了する。また、有機機能層５では、ホール注入層、ホール輸送層、発光層のように機能毎の層で多層化することが一般的であり、塗布による塗り分けにおいても層毎に塗布及び乾燥を繰り返すことにより多層化が行われる。

特表２０１０−５０４６０８号公報

このように絶縁膜のバンクに撥液性を持たせるためには一般的にフッ素が絶縁膜表面に付与される。親液性の絶縁膜にフッ素を付与する場合には、真空プラズマ装置や大気圧プラズマ装置を用いて、フッ素を含有したガスをプラズマにより分解し絶縁膜表面にフッ素を付与させることが行われる。しかしながら、このように基板側に撥液性の絶縁膜を形成することは、有機ＥＬパネルの製造工程を増やすことになりコストの増加となる。また、フッ素含有の撥液性の絶縁膜を用いた場合には、プラズマ処理による工程は用いないで済むが、パターニング性や残渣が問題になる場合がある。特に、残渣があると、残渣が撥液性のため、残渣起因によるリークや膜厚異常が起きる。

これらの対策として親液性のバンクで塗り分けるという方法が考えられるが、親液性のバンクでは図３に示すにように、隣り合う発光領域に各々塗布した溶液６ａと溶液６ｂとが１つのバンク７上に塗り上がるためそれらが互いに異なる色であると混色が起きる。そこで、親液性のバンクを用いた場合には、特許文献１に示されているように、塗り分けを行うことも原理的は可能である。すなわち、図４に示すように各バンク７は１つの発光領域だけに対応させ、隣接する発光領域のバンク７との間に隙間８を設けることが行われている。

しかしながら、このように親液性のバンクで塗り分ける場合には、混色を防止するために各バンクが隣接する発光領域のバンクとの間に発光に寄与しない隙間ができるために開口率が低下するといった課題がある。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、上記の欠点が一例として挙げられ、親液性のバンクを用いて開口率を十分に確保することができる有機ＥＬパネルを提供することが本発明の目的である。

請求項１に係る発明の有機ＥＬパネルは、基板と、前記基板上に互いに間隔を置いて並置された複数の第１電極と、当該並置方向において前記複数の第１電極各々を挟むように前記基板上に配置され、複数の発光領域を定める親液性の複数のバンクと、前記複数の発光領域の各々に形成された有機機能層と、前記有機機能層上に形成された第２電極と、を備え、前記有機機能層は、前記複数の発光領域の少なくとも１つ置きの発光領域に形成された第１発光層と、前記複数の発光領域の全てに亘って一体に形成された第２発光層と、を含むことを特徴としている。

請求項９に係る発明の有機ＥＬパネルは、基板と、前記基板上に互いに間隔を置いて並置された複数の補助電極と、各々が前記補助電極上に形成され、発光領域を定める複数の第１電極と、前記発光領域に形成された有機機能層と、前記有機機能層上に形成された第２電極と、を備え、前記有機機能層は、前記発光領域のうちの少なくとも１つ置きの発光領域に形成された第１発光層と、前記発光領域の全てに亘って一体に形成された第２発光層と、を含むことを特徴としている。

従来の有機ＥＬパネルの基板上のバンク及び透明電極の断面図である。図１の有機ＥＬパネルの有機材料を含む溶液の塗布及びその乾燥後を示す断面図である。従来の有機ＥＬパネルの有機材料を含む溶液の塗布時の混色を示す断面図である。従来の有機ＥＬパネルの断面図である。本発明の実施例の有機ＥＬパネルの断面図である。図５の有機ＥＬパネルの第１発光層用の有機材料を含む溶液の塗布及びその乾燥後を示す断面図である。本発明の他の実施例の有機ＥＬパネルの断面図である。本発明の他の実施例の有機ＥＬパネルの断面図である。濡れピン止め効果を説明するための断面図である。本発明の実施例の有機ＥＬパネルの断面図及びその有機ＥＬパネルの第１発光層用の有機材料を含む溶液の塗布を示す断面図である。

以下、本発明の実施例を、図面を参照しつつ詳細に説明する。

図５に示された実施例の有機ＥＬパネルにおいは、ガラス基板１１上に複数の透明電極１２が第１電極として形成されている。透明電極１２は例えば、スパッタ法により形成され、膜厚１００ｎｍのＩＴＯ膜からなる。透明電極１２の配置構造としては複数の四角形の透明電極１２がガラス基板１１上に格子状に並置された構造、或いは複数の長手の透明電極１２がガラス基板１１上に間隔をおいて並置された構造がとられている。例えば、ガラス基板１１上にスパッタ法によりＩＴＯを材料として透明膜が付着形成され、その後、フォトリソグラフィ技術によりＩＴＯ膜上にフォトレジストが塗布され、そのレジストにマスクパターンを転写するために露光及び現像が順に行われ、更に、エッチングで陽極として残すべき部分以外のＩＴＯ膜が除去される。そして、ガラス基板１１上においてレジストが除去されると、残ったＩＴＯ膜が透明電極１２として得られる。

ガラス基板１１上において透明電極１２のエッジを覆うように隣接する透明電極１２間に親液性の絶縁膜１３が形成されている。絶縁膜１３の材料としては、ポリイミド等の有機膜が用いられる。スピンコート法又は印刷法で透明電極１２を含む基板１１上に絶縁膜材料を塗布し、乾燥後、フォトリソグラフィ技術によりパターニングを行うことにより絶縁膜１３が形成される。絶縁膜１３は断面が台形状であり順テーパの側面を有し、絶縁膜１３の上面エッジにおいて後述の濡れピン止め効果が得られるようにされている。すなわち、絶縁膜１３の断面形状は透明電極１２に向かって広くなる形状である。また、隣り合う絶縁膜１３の順テーパの側面が面する領域が発光領域である。すなわち、発光領域は隣り合う絶縁膜１３によって定まる領域である。図５においては５つの発光領域を示しているが、本発明はこれに限定されない。

ガラス基板１１上において透明電極１２及び絶縁膜１３を覆うようにホール注入層１５及びホール輸送層１６がその順に形成されている。ホール注入層１５の材料としてはＰＥＤＯＴ（ポリエチレンジオキシチオフェン）が用いられ、その厚さは３０ｎｍである。また、ホール輸送層１６の材料としてはＰＳＳ（ポリスチレンスルホン酸）が用いられ、その厚さは３０ｎｍである。それらの材料を含むインクとしては、例えば、固形分濃度１ｗｔ％のものが各々用いられる。ホール注入層１５及びホール輸送層１６の製造過程では先ず、ホール注入層１５の材料を含むインクがインクジェット法等の塗布法を用いて塗布され、塗布後に乾燥処理され、これによりホール注入層１５が形成されると、その後、ホール輸送層１６の材料を含むインクの塗布及び乾燥を同様に行うことによりホール輸送層１６が形成される。

複数の発光領域のうちの選択された１つ置きの発光領域ではホール輸送層１６上には第１発光層１７が形成されている。図５の例では１つ置きの発光領域においてホール輸送層１６上に第１発光層１７は形成されている。また、第１発光層１７は発光領域内だけでなく、第１発光層１７が形成された発光領域を挟む絶縁膜１３の上面位置まで形成されている。第１発光層１７は赤発光層であり、ＢＡｌｑをホスト材料とし、ＨｅｘＩｒ(ｐｈｑ)_３をドーパントとして、インクジェット法を用いてインクで塗布される。インクジェット法では固形分濃度２ｗｔ％のキシレンインクが用いられる。製造過程では第１発光層１７の材料を含むインク２１は図６(a)に示すように、選択された発光領域各々に滴下により塗布され、表面張力により中央が高く盛り上がった状態となる。絶縁膜１３の上面位置では濡れピン止め効果により隣の選択されていない発光領域内へのインク２１の広がりが防止されている。その後、真空乾燥装置（図示せず）を用いてインク２１は例えば、気体圧力０．１〜５０Ｐａにて２分間に亘り真空乾燥され、そして、１時間に亘る２００℃での加熱処理により焼成される。この結果、図６(b)に示すようにインク２１の溶媒が蒸発して硬化した第１発光層１７が得られる。第１発光層１７の厚みは例えば、４０ｎｍである。

また、第２発光層１８が発光領域内及び絶縁膜１３の上面位置を含む全面に亘って形成されている。第２発光層１８は図５に示すように、全ての発光領域内に形成されており、上記の選択された発光領域内及びそれを囲む絶縁膜１３の上面位置では第１発光層１７上に形成され、また、選択されていない発光領域ではホール輸送層１６上に形成されている。第２発光層１８は青発光層であり、ＰＡＮＤをホスト材料とし、ＤＰＡＶＢｉをドーパントとして、真空蒸着法を用いて塗布される。第２発光層１８の厚みは例えば、１５ｎｍである。

第２発光層１８上に真空蒸着法にてＡｌｑ_３（トリス(8-ヒドロキシキノリノ)アルミニウム）が真空蒸着され、これにより電子輸送層１９が例えば、３０ｎｍの厚さで形成されている。また、電子輸送層１９上に真空蒸着法にてＬｉＦ（フッ化リチウム）が真空蒸着され、これにより電子注入層２０が例えば、０．１ｎｍの厚さで形成されている。更に、電子注入層２０上に真空蒸着法にてＡｌ（アルミニウム）が真空蒸着され、これにより金属電極２２が例えば、８０ｎｍの厚さで形成されている。金属電極２２は陰極として作用する。

かかる構成の実施例の有機ＥＬパネルにおいては、第２発光層１８が全ての発光領域に亘って共通発光層として形成されているので、第１発光層１７のインクが非塗布領域にはみ出してしまっても、第２発光層１８の共通発光層でキャリアの再結合及び発光が行われるため、混色が防止され、発光領域各々で所望の発光色を得ることが可能である。このように共通発光層を設けることにより親液性のバンクを有する有機ＥＬパネルにおいても十分な開口率を得ることができる。

なお、上記した実施例では第１発光層１７には赤発光層だけとしたが、赤発光層と共に緑発光層を含んでも良い。例えば、赤発光層用のインクを塗布して乾燥後に、緑発光層用のインクを塗布して乾燥させるか、赤緑混合インクを塗布して乾燥させても良い。

また、上記した実施例ではホール注入層１５、ホール輸送層１６及び第１発光層１７各々の有機材料を含む溶液の塗布法としてはインクジェット法が用いられているが、ノイズプリンティング法を含む他の塗布法を用いても良い。

更に、第１発光層１７は発光領域を１つ置きに形成されているが、発光領域を２つ置きに形成しても良い。

また、図７に示すように、第１発光層１７として、赤色発光層の第１発光層１７Ｒと、緑色発光層の第１発光層１７Ｇとが発光領域を１つ置きに交互に配置され、青色発光層の第２発光層１８が共通層として全ての発光領域に亘って形成されても良い。また、第１発光層１７は赤緑混色の発光層でも良く、更に、第２発光層１８は青色発光層に限定されない。

図５の実施例においては、バンクを親液性の絶縁膜１３とした構成を示したが、バンクを補助電極（バスライン）で構成しても良い。例えば、図８に示すように、ガラス基板５１上に複数の透明電極５２が第１電極として形成され、各透明電極５２上には補助電極５３がバンクとして形成されている。補助電極５３は導電性を有しており、透明電極５２への給電ラインである。また、補助電極５３は断面が台形状であり順テーパの側面を有し、補助電極５３の上面エッジにおいて塗布インクに対して濡れピン止め効果が得られるようにされている。補助電極５３はスパッタ法によりＡｌ（アルミニウム）を材料として膜が付着形成され、その後、フォトリソグラフィ技術によりＡｌ膜上にレジストが塗布され、そのレジストにマスクパターンを転写するために露光及び現像が順に行われ、更に、エッチングで補助電極５３として残すべき部分以外のＡｌ膜が除去される。そして、レジストが除去されると、残ったＡｌ膜が補助電極５３として得られる。なお、図８の有機ＥＬパネルのその他の部分は図５のパネルと同様の構成である。

ここで、上記した各実施例の濡れピン止め効果について説明すると、図９(a)に示すように、屈曲角α（外角）の角部を有するバンク６１の表面に滴下された溶液６２の平衡接触角をθとした場合に、図９(b)に示すように、接触角がθ＋αになるまでは溶液６２はその角部を通過することができない。それは図９(c)に示すように溶液６２が角部を通過した先の斜面では接触角はθより小さくなるからである。すなわち、溶液６２の接触角はθ〜θ＋αの範囲となり、屈曲角αが大なるほど撥液性が高くなることが濡れピン止め効果である。上記の各実施例においては、αは１５度〜９０度の間に設定されている。また、角部の表面粗さＲａは３０ｎｍ以下である。

図１０(a)に示された本発明の実施例の有機ＥＬパネルにおいては、図５の有機ＥＬパネル中の絶縁膜１３に代えて複数の補助電極３１がガラス基板３２上に設けられている。補助電極３１は逆テーパの側面を有している。すなわち、補助電極３１の断面形状はガラス基板３２に向けて狭くなる形状である。補助電極３１の形成に当たっては上記した補助電極５３と同様の材料及び形成方法を用いることができる。補助電極３１は導電性を有しており後述の透明電極３３への給電ラインである。各補助電極３１は同一形状であり、互いに平行に配置されており、隣接する補助電極３１の間に凹部が形成されている。

補助電極３１の上面には透明電極３３が陽極として形成されている。透明電極３３の形成工程においては、補助電極３１を含むガラス基板３２上にスパッタ法によりＩＴＯを材料として透明膜が付着形成され、その後、フォトリソグラフィ技術によりＩＴＯ膜上にレジストが塗布され、そのレジストにマスクパターンを転写するために露光及び現像が順に行われ、更に、エッチングで陽極として残すべき部分以外のＩＴＯ膜が除去される。そして、基板１１上においてレジストが除去されると、図１０(a)に示すように、残ったＩＴＯ膜が透明電極３３として得られる。透明電極３３が存在する領域が発光領域である。

補助電極３１、透明電極３３及びガラス基板３２の露出部分を覆うようにホール注入層３４及びホール輸送層３５がその順に形成されている。ホール注入層３４及びホール輸送層３５については図５のホール注入層１５及びホール輸送層１６と同様の材料及び成膜法によって形成することができる。また、複数の発光領域のうちの選択された発光領域のホール輸送層３５上には第１発光層３６が形成されている。第１発光層３６は赤発光層であり、図５の第１発光層１７と同様の材料及び成膜法によって形成することができる。第１発光層３６の製造過程では第１発光層３６の材料を含むインク４１は図１０(b)に示すように、選択された発光領域に滴下により塗布され、表面張力により中央が高く盛り上がった状態となる。ホール輸送層３５の上面位置では濡れピン止め効果により発光領域外の補助電極３１の間の凹部内へのインク４１の広がりが防止されている。

第１発光層３６上及び第１発光層３６が塗布されていないホール輸送層３５上に亘って第２発光層３７が形成されている。第２発光層３７は赤発光層であり、図５の第２発光層１８と同様の材料及び成膜法によって形成することができる。第２発光層３７上に電子輸送層３８が形成され、電子輸送層３８上に電子注入層３９が形成されている。更に、電子注入層４９上に金属電極４０が陰極として形成されている。電子輸送層３８、電子注入層３９、及び金属電極４０は図５の電子輸送層１９、電子注入層２０、及び金属電極２２と同様の材料及び成膜法によって形成することができる。

以上のように、本発明の有機ＥＬパネルによれば、複数の第１電極各々をその並置方向に挟むように基板上に配置され、複数の発光領域を定める親液性の複数のバンクが設けられ、有機機能層は、複数の発光領域の少なくとも１つ置きの発光領域に形成された第１発光層と、複数の発光領域の全てに亘って一体に形成された第２発光層とを含むので、第１発光層が隣接する発光領域各々に形成されず、第１発光層が形成された発光領域に隣接する発光領域では第２発光層が形成されている。よって、親液性のバンクを有する有機ＥＬパネルにおいても隣接する発光領域間で混色を生ずることなく十分な開口率を得ることができる。

なお、上記した各実施例の有機ＥＬパネルにおいては、金属電極（２２，４０）上にバリア膜を形成した後、更に、接着剤等の封止材料によって固体封止を行っても良いし、或いはガラス缶等の封止缶によって中空封止を行っても良い。

また、上記した各実施例の有機ＥＬパネルにおいては、基板側から各発光層で生成された光が出射されるので、基板、第１電極、ホール注入層、ホール輸送層及び第１発光層は光透過性の材料からなるが、第２電極側から各発光層で生成された光を出射する構成である場合には、第２発光層、電子輸送層、電子注入層及び第２電極が光透過性の材料である必要がある。

本発明の有機ＥＬパネルは有機ＥＬ照明装置の光源や有機ＥＬディスプレイに利用することができる。

１，１１ガラス基板
２，１２透明電極
３，７バンク
４，６ａ，６ｂ，２１，４１，６２溶液
５有機機能層
１３絶縁膜
１７，１７Ｒ，１７Ｇ，３６第１発光層
１８，３７第２発光層
２２，４０金属電極
３１，５３補助電極

Claims

基板と、
前記基板上に互いに間隔を置いて並置された複数の第１電極と、
当該並置方向において前記複数の第１電極各々を挟むように前記基板上に配置され、複数の発光領域を定める親液性の複数のバンクと、
前記複数の発光領域の各々に形成された有機機能層と、
前記有機機能層上に形成された第２電極と、を備え、
前記有機機能層は、前記複数の発光領域の少なくとも１つ置きの発光領域に形成された第１発光層と、
前記複数の発光領域の全てに亘って一体に形成された第２発光層と、を含むことを特徴とする有機ＥＬパネル。
前記第１発光層が形成された前記発光領域には当該バンク上の領域が含まれることを特徴とする請求項１記載の有機ＥＬパネル。
前記バンクの上面と前記バンクの第１電極側の側面とによる角部の角度がピン止め効果を有する角度にされていることを特徴とする請求項２記載の有機ＥＬパネル。
前記バンクの上面を含む平面と前記前記バンクの前記第１電極側の側面とがなすバンク外角は１５°ないし９０°であることを特徴とする請求項３記載の有機ＥＬパネル。
前記第１発光層は赤色発光層、緑色発光層及び赤緑混色発光層のうちの少なくとも１つであり、前記第２発光層は青色発光層であることを特徴とする請求項２〜４のいずれか１記載の有機ＥＬパネル。
前記バンクは絶縁膜であることを特徴とする請求項２〜５のいずれか１記載の有機ＥＬパネル。
前記バンクは導電性を有する補助電極であることを特徴とする請求項２〜５のいずれか１記載の有機ＥＬパネル。
前記第１発光層は塗布法を用いて形成され、前記第２発光層は前記第１発光層の形成後、蒸着法を用いて形成されることを特徴とする請求項２〜７のいずれか１記載の有機ＥＬパネル。
基板と、
前記基板上に互いに間隔を置いて並置された複数の補助電極と、
各々が前記補助電極上に形成され、発光領域を定める複数の第１電極と、
前記発光領域に形成された有機機能層と、
前記有機機能層上に形成された第２電極と、を備え、
前記有機機能層は、前記発光領域のうちの少なくとも１つ置きの発光領域に形成された第１発光層と、
前記発光領域の全てに亘って一体に形成された第２発光層と、を含むことを特徴とする有機ＥＬパネル。
前記複数の補助電極各々は、前記基板に向かって並置方向の幅が徐々に狭くなる逆テーパの側面を有することを特徴とする請求項９記載の有機ＥＬ素子。
前記補助電極の上面と前記補助電極の側面とによる角部の角度がピン止め効果を有する角度にされていることを特徴とする請求項１０記載の有機ＥＬパネル。
前記第１発光層は赤色発光層、緑色発光層及び赤緑混色発光層のうちの少なくとも１つであり、前記第２発光層は青色発光層であることを特徴とする請求項１０〜１１のいずれか１記載の有機ＥＬパネル。
前記第１発光層は塗布法を用いて形成され、前記第２発光層は蒸着法を用いて形成されることを特徴とする請求項１０〜１２のいずれか１記載の有機ＥＬパネル。