KR101816458B1 - 유기 일렉트로루미네센스 소자의 제조 방법 및 제조 장치, 및 유기 일렉트로루미네센스 모듈 - Google Patents

유기 일렉트로루미네센스 소자의 제조 방법 및 제조 장치, 및 유기 일렉트로루미네센스 모듈 Download PDF

Info

Publication number
KR101816458B1
KR101816458B1 KR1020167000243A KR20167000243A KR101816458B1 KR 101816458 B1 KR101816458 B1 KR 101816458B1 KR 1020167000243 A KR1020167000243 A KR 1020167000243A KR 20167000243 A KR20167000243 A KR 20167000243A KR 101816458 B1 KR101816458 B1 KR 101816458B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
group
layer
light
light emitting
organic
Prior art date
Application number
KR1020167000243A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20160015380A (ko
Inventor
구니아키 우에자와
마사히로 모리카와
히로유키 신도
Original Assignee
코니카 미놀타 가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 코니카 미놀타 가부시키가이샤 filed Critical 코니카 미놀타 가부시키가이샤
Publication of KR20160015380A publication Critical patent/KR20160015380A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101816458B1 publication Critical patent/KR101816458B1/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/06—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing organic luminescent materials
    • H01L51/56—
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K71/00—Manufacture or treatment specially adapted for the organic devices covered by this subclass
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/08—Mirrors
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/20—Filters
    • G02B5/22—Absorbing filters
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/30—Polarising elements
    • H01L51/0011—
    • H01L51/0018—
    • H01L51/5012—
    • H01L51/5203—
    • H01L51/5281—
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H10K50/10—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
    • H10K50/14—Carrier transporting layers
    • H10K50/15—Hole transporting layers
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H10K50/10—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
    • H10K50/17—Carrier injection layers
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H10K50/80—Constructional details
    • H10K50/85—Arrangements for extracting light from the devices
    • H10K50/856—Arrangements for extracting light from the devices comprising reflective means
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H10K50/80—Constructional details
    • H10K50/86—Arrangements for improving contrast, e.g. preventing reflection of ambient light
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H10K50/80—Constructional details
    • H10K50/86—Arrangements for improving contrast, e.g. preventing reflection of ambient light
    • H10K50/865—Arrangements for improving contrast, e.g. preventing reflection of ambient light comprising light absorbing layers, e.g. light-blocking layers
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K59/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic light-emitting element covered by group H10K50/00
    • H10K59/80—Constructional details
    • H10K59/84—Parallel electrical configurations of multiple OLEDs
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K71/00—Manufacture or treatment specially adapted for the organic devices covered by this subclass
    • H10K71/20—Changing the shape of the active layer in the devices, e.g. patterning
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K2211/00—Chemical nature of organic luminescent or tenebrescent compounds
    • C09K2211/10—Non-macromolecular compounds
    • C09K2211/1003—Carbocyclic compounds
    • C09K2211/1011—Condensed systems
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K2211/00—Chemical nature of organic luminescent or tenebrescent compounds
    • C09K2211/10—Non-macromolecular compounds
    • C09K2211/1018—Heterocyclic compounds
    • C09K2211/1025—Heterocyclic compounds characterised by ligands
    • C09K2211/1029—Heterocyclic compounds characterised by ligands containing one nitrogen atom as the heteroatom
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K2211/00—Chemical nature of organic luminescent or tenebrescent compounds
    • C09K2211/10—Non-macromolecular compounds
    • C09K2211/1018—Heterocyclic compounds
    • C09K2211/1025—Heterocyclic compounds characterised by ligands
    • C09K2211/1029—Heterocyclic compounds characterised by ligands containing one nitrogen atom as the heteroatom
    • C09K2211/1033—Heterocyclic compounds characterised by ligands containing one nitrogen atom as the heteroatom with oxygen
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K2211/00—Chemical nature of organic luminescent or tenebrescent compounds
    • C09K2211/10—Non-macromolecular compounds
    • C09K2211/1018—Heterocyclic compounds
    • C09K2211/1025—Heterocyclic compounds characterised by ligands
    • C09K2211/1044—Heterocyclic compounds characterised by ligands containing two nitrogen atoms as heteroatoms
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K2211/00—Chemical nature of organic luminescent or tenebrescent compounds
    • C09K2211/10—Non-macromolecular compounds
    • C09K2211/1018—Heterocyclic compounds
    • C09K2211/1025—Heterocyclic compounds characterised by ligands
    • C09K2211/1059—Heterocyclic compounds characterised by ligands containing three nitrogen atoms as heteroatoms
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K2211/00—Chemical nature of organic luminescent or tenebrescent compounds
    • C09K2211/10—Non-macromolecular compounds
    • C09K2211/1018—Heterocyclic compounds
    • C09K2211/1025—Heterocyclic compounds characterised by ligands
    • C09K2211/1088—Heterocyclic compounds characterised by ligands containing oxygen as the only heteroatom
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K2211/00—Chemical nature of organic luminescent or tenebrescent compounds
    • C09K2211/18—Metal complexes
    • C09K2211/185—Metal complexes of the platinum group, i.e. Os, Ir, Pt, Ru, Rh or Pd
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K59/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic light-emitting element covered by group H10K50/00
    • H10K59/30—Devices specially adapted for multicolour light emission
    • H10K59/32—Stacked devices having two or more layers, each emitting at different wavelengths

Abstract

본 발명의 과제는, 형상 정밀도가 높고, 또한 발광 패턴을 전환 가능한 유기 EL 소자의 제조 방법을 제공하는 것이다. 본 발명의 유기 EL 소자의 제조 방법은, 지지 기판 상에, 하나 또는 복수의 유기 기능층을 갖는 적어도 2개의 발광 유닛과, 적어도 1층의 중간 전극층을 갖고, 중간 전극층이 발광 유닛 사이에 배치되어 있는 유기 EL 소자의 제조 방법이며, 각각의 발광 유닛에 있어서의 적어도 1층의 유기 기능층을, 마스크를 사용해서 패터닝하는 제1 패터닝 공정과, 광조사에 의해, 발광 기능이 변조된 영역과, 변조되지 않은 영역으로 패터닝하는 제2 패터닝 공정을 갖고, 발광 유닛을 제작할 때마다, 제2 패터닝 공정을 행하는 것을 특징으로 한다.

Description

유기 일렉트로루미네센스 소자의 제조 방법 및 제조 장치, 및 유기 일렉트로루미네센스 모듈{METHOD AND APPARATUS FOR MANUFACTURING ORGANIC ELECTROLUMINESCENT ELEMENT, AND ORGANIC ELECTROLUMINESCENT MODULE}
본 발명은 유기 일렉트로루미네센스 소자의 제조 방법 및 제조 장치, 및 유기 일렉트로루미네센스 모듈에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 형상 정밀도가 높고, 또한 발광 패턴을 전환 가능한 유기 일렉트로루미네센스 소자의 제조 방법 및 제조 장치, 및 그 제조 방법에 의해 제조된 유기 일렉트로루미네센스 소자를 구비한 유기 일렉트로루미네센스 모듈에 관한 것이다.
최근 들어, 평면 형상의 광원체로서, 도광판(필름)을 사용한 발광 다이오드(Light Emitting Diode: LED) 및 유기 발광 다이오드(Organic Light Emitting Diode: OLED, 이하, 「유기 일렉트로루미네센스 소자」 또는 「유기 EL 소자」라고도 함)가 주목받고 있다. 특히, 도광판을 사용한 LED(이하, 「도광판 LED」라고도 함)에 대해서는, 일반적인 조명뿐만 아니라, 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display: LCD)용의 백라이트 등, 다양한 장면, 용도로 사용되게 되었다(예를 들어, 특허문헌 1 참조).
또한, 최근 들어, 스마트폰이나 태블릿 등 스마트 디바이스가 급속하게 보급되고 있다.
이 스마트 디바이스는, 메인 디스플레이의 외측에, 사각형 등의 마크로 표시된 「홈」 버튼, 화살표 마크 등으로 표시된 「돌아가기」 버튼, 확대경 마크 등으로 표시된 「검색」 버튼 등의 고정의 기능 및 형상을 가진 버튼(이하, 「공통 기능키 버튼」이라고 함)을 구비하고 있는 경우가 많다.
이러한 공통 기능키 버튼은, 표시하는 마크의 패턴 형상에 따라, 미리 도광판에 도트 형상의 편향 패턴이 인쇄되고, 당해 도광판의 측방에, 도광판의 측단부면에 광을 조사하는 LED 광원이 설치되어 구성되어 있다. 또한, 이 공통 기능키 버튼에 있어서는, LED 광원으로부터 출사한 광이 도광판의 측단부면으로부터 입사하고, 당해 입사광이 편향 패턴의 편향 반사면에 의해 도광판의 정면 방향으로 전반사된다. 이에 의해, 소정의 패턴으로 도광판의 정면측으로부터 광이 출사되어, 도광판을 정면에서 보았을 때 당해 패턴으로 발광해서 보이게 된다.
일반적인 스마트 디바이스에 있어서는, 예를 들어 스마트 디바이스를 시계 방향으로 90° 회전시켰을 때, 메인 디스플레이의 표시도 시계 방향으로 90° 회전하는 등, 스마트 디바이스의 방향에 따라, 메인 디스플레이의 표시 방향이 바뀌는 기능이 표준으로 되어 있다.
그러나, 상술한 공통 기능키 버튼은, 스마트 디바이스의 방향에 따라, 동일 장소에서 마크의 방향이나 임의의 마크 형상으로 전환할 수 없다.
또한, 일반적인 공통 기능키 버튼은, 상술한 바와 같이, 백라이트로서 도광판 LED가 채용되어 있는 것이 통상적인데, 이와 같은 구성의 공통 기능키 버튼에는, 하기와 같은 문제가 있다.
예를 들어, 스마트 디바이스의 방향에 따라, 마크의 방향이나 임의의 마크 형상으로 전환하기 위해서는, 도광판 LED를 복수매 겹칠 필요가 있다.
그러나, 복수 겹쳐진 도광판 LED는, 두께가 증가되어 있기 때문에, 스마트 디바이스의 내부에 수납할 수 없다는 문제가 있다.
또한, 도광판 LED가 채용되어 있는 공통 기능키 버튼에서는, 도광판의 측단부면으로부터 도광되기 때문에, 공통 기능키 버튼의 모양이나 형상에 따라서는 발광 휘도의 불균일이 많아지게 된다는 문제가 있다.
또한, 공통 기능키 버튼의 마크는, 도광판에 인쇄된 도트 형상의 편향 부재에 의해 형성되어 있기 때문에, 이 도트 형상의 편향 부재도 시인되어버려, 발광 패턴을 선명하게 표시할 수 없다는 문제가 있다.
그러나, 발광 유닛마다 상이한 발광 패턴이 형성(패터닝)된 발광 유닛을 복수 적층한 유기 EL 소자를 사용해서 공통 기능키 버튼을 표시시키면, 상기 문제는 발생하지 않는다. 즉, 발광시키는 발광 유닛을 스마트 디바이스의 방향에 따라서 전환함으로써, 유기 EL 소자의 발광 패턴을 전환할 수 있도록 할 수 있다. 또한, 이러한 유기 EL 소자는, 매우 얇고, 평면 형상이기 때문에, 스마트 디바이스의 내부에 수납할 수 있다.
발광 유닛에 패터닝하는 방법으로서, 자외선을 조사하고, 조사된 부분의 발광 기능을 변화시키는 방법이 특허문헌 2에 개시되어 있다.
그러나, 특허문헌 2에는, 복수의 발광 유닛에 상이한 패턴을 형성하는 패터닝의 방법은 개시되어 있지 않다.
또한, 마스크를 사용한 성막에 의해, 발광 유닛마다 상이한 발광 패턴의 유기 기능층을 형성하는 것을 생각할 수 있다. 그러나, 유기 기능층을 마스크를 사용해서 성막함으로써 패터닝을 행하는 것만으로는, 발광 패턴의 형상 정밀도(해상도)가 낮다는 문제가 있다.
미국 특허 제8330724호 명세서 일본 특허 공개 제2012-028335호 공보
본 발명은 상기 문제·상황을 감안하여 이루어진 것이며, 그 해결 과제는, 형상 정밀도가 높고, 또한 발광 패턴을 전환 가능한 유기 일렉트로루미네센스 소자의 제조 방법 및 제조 장치, 및 그 제조 방법에 의해 제조된 유기 일렉트로루미네센스 소자를 구비한 유기 일렉트로루미네센스 모듈을 제공하는 것이다.
나아가, 발광 불균일이 없는 유기 일렉트로루미네센스 소자의 제조 방법 및 제조 장치, 및 유기 일렉트로루미네센스 모듈을 제공하는 것이다.
본 발명자는, 상기 과제를 해결하고자, 상기 문제의 원인 등에 대해 검토하는 과정에서, 각 발광 유닛에 있어서의 적어도 1층의 유기 기능층을, 당해 유기 기능층의 형성 과정에서 마스크 패턴화하고, 또한, 당해 유기 기능층의 형성 후에, 광조사에 의해 패턴화하여, 발광 기능이 변조되어 있는 영역과, 변조되지 않은 영역으로 구획(패터닝)함으로써, 형상 정밀도를 유지하면서, 발광 패턴을 전환 가능하고, 또한, 구동 시에 있어서의 발광 불균일이 없는 유기 EL 소자를 제공할 수 있음을 알아내고, 본 발명에 이르렀다.
즉, 본 발명에 따른 상기 과제는, 이하의 수단에 의해 해결된다.
1. 지지 기판 상에, 하나 또는 복수의 유기 기능층을 갖는 적어도 2개의 발광 유닛과, 적어도 1층의 중간 전극층을 갖고, 상기 중간 전극층이 상기 발광 유닛 사이에 배치되어 있는 유기 일렉트로루미네센스 소자의 제조 방법이며,
각각의 상기 발광 유닛에 있어서의 적어도 1층의 상기 유기 기능층을,
마스크를 사용해서 패터닝하는 제1 패터닝 공정과,
광조사에 의해, 발광 기능이 변조된 영역과, 변조되지 않은 영역으로 패터닝하는 제2 패터닝 공정
을 갖고,
상기 발광 유닛을 제작할 때마다, 상기 제2 패터닝 공정을 행하는 것을 특징으로 하는 유기 일렉트로루미네센스 소자의 제조 방법.
2. 상기 제2 패터닝 공정에서의 상기 광조사를, 파장이 320 내지 420nm인 범위 내에서의 방사 조도가 10 내지 1000mW/cm2인 범위 내의 조건에서 행하는 것을 특징으로 하는 제1항에 기재된 유기 일렉트로루미네센스 소자의 제조 방법.
3. 지지 기판 상에, 하나 또는 복수의 유기 기능층을 갖는 적어도 2개의 발광 유닛과, 광투과성을 갖는 적어도 1층의 중간 전극층을 갖고, 상기 중간 전극층이 상기 발광 유닛 사이에 배치되어 있는 유기 일렉트로루미네센스 소자의 제조 방법이며,
각각의 상기 발광 유닛에 있어서의 적어도 1층의 상기 유기 기능층을,
마스크를 사용하여 패터닝하는 공정과,
광조사에 의해, 발광 기능이 변조된 영역과, 변조되지 않은 영역으로 구획하는 광조사 공정
을 갖고,
상기 발광 유닛을 모두 적층한 후, 상기 광조사 공정을 행하고,
상기 광조사 공정에서는, 발광 기능을 변조하는 영역 내에서, 조사량을 변화시켜서 광조사하는 것을 특징으로 하는 유기 일렉트로루미네센스 소자의 제조 방법.
4. 상기 적어도 1층의 유기 기능층이, 정공 수송층 또는 정공 주입층인 것을 특징으로 하는, 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 유기 일렉트로루미네센스 소자의 제조 방법.
5. 지지 기판 상에, 하나 또는 복수의 유기 기능층을 갖는 적어도 2개의 발광 유닛과, 적어도 1층의 중간 전극층을 갖고, 상기 중간 전극층이 상기 발광 유닛 사이에 배치되어 있는 유기 일렉트로루미네센스 소자의 제조 장치이며,
각각의 상기 발광 유닛에 있어서의 적어도 1층의 상기 유기 기능층을,
마스크를 사용해서 패터닝하는 제1 패터닝부와,
광조사에 의해, 발광 기능이 변조된 영역과, 변조되지 않은 영역으로 패터닝하는 제2 패터닝부
를 갖고,
상기 제2 패터닝부는, 상기 발광 유닛을 제작할 때마다 패터닝을 실시하는 것을 특징으로 하는 유기 일렉트로루미네센스 소자의 제조 장치.
6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 유기 일렉트로루미네센스 소자의 제조 방법에 의해 제조된 유기 일렉트로루미네센스 소자를 구비한 것을 특징으로 하는 유기 일렉트로루미네센스 모듈.
7. 상기 지지 기판의 발광면측에, 편광 부재, 하프 미러 부재 또는 흑색 필터를 갖는 것을 특징으로 하는 제6항에 기재된 유기 일렉트로루미네센스 모듈.
본 발명의 상기 수단에 의해, 형상 정밀도가 높고, 또한 발광 패턴을 전환 가능한 유기 일렉트로루미네센스 소자의 제조 방법 및 제조 장치, 및 그 제조 방법에 의해 제조된 유기 일렉트로루미네센스 소자를 구비한 유기 일렉트로루미네센스 모듈을 제공할 수 있다.
나아가, 발광 불균일이 없는 유기 일렉트로루미네센스 소자의 제조 방법 및 제조 장치, 및 유기 일렉트로루미네센스 모듈을 제공할 수 있다.
본 발명의 효과의 발현 기구·작용 기구에 대해서는 명확하게 되어 있지 않지만, 이하와 같이 추정하고 있다.
종래, 마스크를 사용해서 성막된 유기 기능층(정공 주입층)의 에지는, 늘어져버려 발광 패턴의 형상 정밀도(해상도)가 저하된다는 문제가 있다.
그러나, 이 늘어짐부에만 광조사하여, 발광 기능을 변조시켜서 발광하지 않도록 함으로써, 발광 패턴의 트리밍을 행할 수 있어, 발광 패턴의 형상 정밀도를 향상시킬 수 있다.
또한, 마스크의 두께에 의해 마스크의 에지가 그림자져서, 당해 에지 부근에는 성막 물질이 충분히 적층되지 않는 경우도 있다. 이러한 경우에는, 미리 발광 패턴보다도 광폭으로 유기 기능층을 성막해 두고, 광조사로 불필요한 부분을 발광하지 않도록 트리밍함으로써 발광 패턴의 형상 정밀도를 향상시킬 수 있다.
도 1은 유기 EL 소자의 일례를 도시하는 개략 단면도이다.
도 2는 유기 EL 소자의 제조 장치를 나타내는 개략 구성도이다.
도 3은 유기 EL 소자의 제조 장치를 구성하는 성막실의 일례를 나타내는 개략 구성도이다.
도 4는 지지 기판의 일부를 도시하는 개략도이다.
도 5a는 반송 롤러 및 받침 롤러를 도시하는 개략 측면도이다.
도 5b는 반송 롤러 및 받침 롤러를 도시하는 개략 측면도이다.
도 6a는 연속 마스크의 일부를 도시하는 개략도이다.
도 6b는 연속 마스크의 일부를 도시하는 개략도이다.
도 7은 유기 EL 소자의 제조 장치를 구성하는 성막실의 일례를 나타내는 개략 구성도이다.
도 8은 유기 EL 소자의 제조 장치를 구성하는 성막실의 일례를 나타내는 개략 구성도이다.
도 9a는 정공 주입층 성막실에서 사용되는 연속 마스크의 일부를 도시하는 개략도이다.
도 9b는 정공 주입층 성막실에서 사용되는 연속 마스크의 일부를 도시하는 개략도이다.
도 10은 제2 패터닝부의 일례를 나타내는 개략 구성도이다.
도 11은 제2 패터닝부가 갖는 연속 마스크의 일부를 도시하는 개략도이다.
도 12a는 제2 패터닝부의 일례를 나타내는 개략 구성도이다.
도 12b는 제2 패터닝부의 일례를 나타내는 개략 구성도이다.
도 13은 유기 EL 소자의 제조 장치를 구성하는 라미네이트 실을 나타내는 개략 구성도이다.
도 14는 배면 필름의 일부를 도시하는 개략도이다.
도 15는 유기 EL 모듈의 일례를 도시하는 개략 단면도이다.
도 16은 유기 EL 소자의 일례를 도시하는 개략 단면도이다.
도 17a는 발광 유닛의 정공 주입층에 있어서의 패턴 형상을 도시하는 평면도이다.
도 17b는 발광 유닛의 정공 주입층에 있어서의 패턴 형상을 도시하는 평면도이다.
도 18은 광조사에 사용되는 마스크판의 개략 구성을 도시하는 모식도이다.
본 발명의 유기 EL 소자의 제조 방법은, 각 발광 유닛에 있어서의 적어도 1층의 유기 기능층을, 당해 유기 기능층의 형성 과정에서 마스크 패턴화하고, 또한, 당해 유기 기능층의 형성 후에, 광조사에 의해 패턴화하여, 발광 기능이 변조되어 있는 영역과, 변조되지 않은 영역으로 구획(패터닝)하는 것을 특징으로 한다. 이 특징은, 청구항 1 내지 청구항 7의 청구항에 관한 발명에 공통되는 기술적 특징이다.
본 발명의 실시 형태로서는, 제2 패터닝 공정에서의 상기 광조사를, 파장이 320 내지 420nm인 범위 내에서의 방사 조도가 10 내지 1000mW/cm2의 범위 내의 조건에서 행하는 것이 바람직하다. 이에 의하면, 유기 EL 소자의 제조시에 있어서, 특별한 조사 장치를 준비할 필요가 없기 때문에, 본 발명에 따른 유기 EL 소자를 용이하게 제조할 수 있다는 효과가 얻어져 바람직하다.
또한, 본 발명에 있어서, 광조사에 의해 패턴화되는 적어도 1층의 유기 기능층이, 정공 수송층 또는 정공 주입층인 것이, 마스크 정밀도를 향상시키는 관점에서 바람직하다.
본 발명의 유기 EL 소자의 제조 장치는, 각각의 발광 유닛에 있어서의 적어도 1층의 유기 기능층을, 마스크를 사용해서 패터닝하는 제1 패터닝부와, 광조사에 의해, 발광 기능이 변조된 영역과, 변조되지 않은 영역으로 패터닝하는 제2 패터닝부를 갖고, 제2 패터닝부는, 발광 유닛을 제작할 때마다 패터닝을 실시하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 유기 EL 소자는, 유기 EL 모듈에 적절하게 구비될 수 있다.
본 발명의 실시 형태로서는, 지지 기판의 발광면측에, 편광 부재, 하프 미러 부재 또는 흑색 필터를 갖는 것이, 비발광 시에 흑색이 되므로 바람직하다.
이하, 본 발명과 그 구성 요소 및 본 발명을 실시하기 위한 형태·양태에 대해서 상세한 설명을 한다. 또한, 본원에서, 수치 범위를 나타내는 「내지」는, 그 전후에 기재되는 수치를 하한값 및 상한값으로서 포함하는 의미로 사용하고 있다.
[제1 실시 형태]
≪유기 EL 소자의 구성≫
본 발명에 따른 유기 EL 소자의 층 구성의 바람직한 구체예를 이하에 나타내지만, 본 발명은 이들에 한정되지 않는다.
(I) 양극/제1 발광 유닛/중간 전극층/제2 발광 유닛/음극
(II) 양극/제1 발광 유닛/제1 중간 전극층/제2 발광 유닛/제2 중간 전극층/제3 발광 유닛/음극
(I-1) 양극/백색 발광 유닛/중간 전극층/백색 발광 유닛/음극
(II-1) 양극/백색 발광 유닛/제1 중간 전극층/백색 발광 유닛/제2 중간 전극층/백색 발광 유닛/음극
본 발명에 따른 유기 EL 소자의 일례로서, 상기 구성 (I)의 유기 EL 소자를 도 1에 도시한다.
도 1에 도시하는 바와 같이, 유기 EL 소자(1)는, 지지 기판(21) 상에 양극(23), 제1 발광 유닛(25a), 중간 전극층(27), 제2 발광 유닛(25b) 및 음극(26)이 순차 적층되어 구성되어 있다.
지지 기판(21) 측단부에는, 그 일부가 양극(23)에 접하도록 해서 취출 배선(24)이 형성되어 있다.
중간 전극층(27)은, 가시광에 대하여 광투과성을 갖고 있는 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서, 발광 유닛의 층수는, 2 이상이라면 특별히 제한은 없지만, 생산 효율을 감안하면, 2 내지 10의 범위 내인 것이 바람직하고, 2 내지 3의 범위 내인 것이 보다 바람직하다. 또한, 발광 유닛의 층수를 N(N은 2 이상의 정수)이라 하면, 중간 전극층의 층수는 (N-1)이다.
본 발명에서의 발광 유닛이란, 1층 또는 복수층의 유기 기능층을 포함하여 구성되는 적층체이다.
발광 유닛에 사용되는 유기 기능층으로서는, 예를 들어 정공 주입층(양극 버퍼층), 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층, 전자 주입층(음극 버퍼층), 정공 저지층 및 전자 저지층 등, 공지된 것을 들 수 있다.
이하에, 발광 유닛을 구성하는 유기 기능층의 바람직한 구체예 및 적층의 순서를 나타내지만, 본 발명은 이들에 한정되지 않는다.
(i) 정공 주입 수송층/발광층/전자 주입 수송층
(ii) 정공 주입 수송층/발광층/정공 저지층/전자 주입 수송층
(iii) 정공 주입 수송층/전자 저지층/발광층/정공 저지층/전자 주입 수송층
(iv) 정공 주입층/정공 수송층/발광층/전자 수송층/전자 주입층
(v) 정공 주입층/정공 수송층/발광층/정공 저지층/전자 수송층/전자 주입층
(vi) 정공 주입층/정공 수송층/전자 저지층/발광층/정공 저지층/전자 수송층/전자 주입층
본 발명에서, 각 발광 유닛은, 서로 다른 유기 기능층을 조합해서 구성되어 있어도 되지만, 동일한 유기 기능층 및 재료를 사용해서 구성되는 것이 바람직하고, 또한 발광층의 층수도 동일한 것이 바람직하다. 이에 의해, 발광 유닛을 형성하는 재료의 물품 점수가 증가하는 것을 억제할 수 있기 때문에, 비용을 억제하고 또한 품질 관리도 하기 쉬워지며, 나아가서는, 생산 효율을 상승시킬 수 있다. 또한, 각 유기 기능층의 형성을 증착 프로세스로 행하는 형태라면, 성막 챔버를 각 발광 유닛에서 공통화하기 쉬운 등, 더욱 생산 효율을 상승시킬 수 있다.
발광 유닛을 구성하는 각 유기 기능층의 형성 방법으로서는, 예를 들어, 진공 증착법, 스핀 코팅법, 캐스트법, LB법(랭뮤어-블로젯법), 잉크젯법, 스프레이법, 인쇄법, 슬롯형 코터법 등의 공지된 박막 형성법에 의해 성막해서 형성할 수 있다.
≪유기 EL 소자의 제조 방법 및 제조 장치≫
이하, 유기 EL 소자(1)를 제조하는 제조 방법 및 제조 장치에 대해서, 도 2 내지 도 14를 참조하여 설명한다.
본 발명의 유기 EL 소자의 제조 방법은, 지지 기판 상에, 하나 또는 복수의 유기 기능층을 갖는 적어도 2개의 발광 유닛과, 적어도 1층의 중간 전극층을 갖고, 중간 전극층이 발광 유닛 사이에 배치되어 있는 유기 EL 소자의 제조 방법이며, 각각의 발광 유닛에 있어서의 적어도 1층의 상기 유기 기능층을, 마스크를 사용해서 패터닝하는 제1 패터닝 공정과, 광조사에 의해, 발광 기능이 변조된 영역과, 변조되지 않은 영역으로 패터닝하는 제2 패터닝 공정을 갖고, 발광 유닛을 제작할 때마다, 제2 패터닝 공정을 행하는 것을 특징으로 하며, 그 제조 장치로서는, 이하에 설명하는 제조 장치(100)에 한정되는 것은 아니다.
또한, 본 발명의 유기 EL 소자의 제조 방법에 있어서는, 제2 패터닝 공정에서의 광조사를, 파장이 320 내지 420nm인 범위 내에서의 방사 조도가 10 내지 1000mW/cm2인 범위 내의 조건에서 행하는 것이 바람직하다.
도 2는, 본 발명의 유기 EL 소자의 제조 장치(100)의 일례를 나타내는 개략도다. 도 2에 도시하는 제조 장치(100)는, 롤 형상으로 권회된 지지 기판(21)을 연속적으로 반송해서 유기 EL 소자(1)를 제조하는 장치이다. 또한, 본 실시 형태에서는, 지지 기판(21)의 성막면에는, 미리 무기 절연층이 형성되어 있는 것으로 한다. 무기 절연층으로서는, 유기 EL 소자에 사용되는 공지의 것 중에서 적절히 선택해서 사용할 수 있다.
감압 분위기 하에 놓인 권출부(101)로부터 권출된 지지 기판(21)은, 각 가이드 롤러(102, 103)를 지나서 전실(R1)에 들어가고, 또한 슬릿 롤러(104)를 통해서 진공 분위기 하의 표면 처리겸 어큠 실(R10)에 반입되어, 표면의 드라이 클리닝 및 탈수 처리가 행하여진다. 표면 처리겸 어큠 실(R10) 내의 압력은, 1×10-5 내지 10Pa의 범위 내로 설정되어 있는 것이 바람직하다.
계속해서, 지지 기판(21)은, 표면 처리겸 어큠 실(R10)로부터 성막실(R20)에 연속적으로 반송된다. 표면 처리겸 어큠 실(R10)과 성막실(R20)과의 사이에는, 게이트 밸브 또는 압력 조정실이 구비되어, 표면 처리겸 어큠 실(R10)과 성막실(R20)과의 차압을 조정한다.
본 발명의 제조 방법에서는, 먼저, 성막실(R20) 및 후술하는 제6 성막실(R30)에 의해, 반송 중의 지지 기판(21)의 성막면에 대하여 유기 기능층의 어느 한쪽의 층을 형성하는 성막 공정을 행한다.
또한, 이 성막 공정에서는, 발광 유닛의 적어도 1층의 유기 기능층을, 마스크를 사용해서 패터닝하면서 형성하는 제1 패터닝 공정과, 광조사에 의해, 발광 기능이 변조된 영역 및 변조되지 않은 영역으로 패터닝하는 제2 패터닝 공정을 행한다.
본 실시 형태에서는, 제1 패터닝 공정에서 사용되는 마스크로서, 후술하는 연속 마스크를 채용한다. 또한, 제1 패터닝 공정에서 사용되는 마스크는, 이 연속 마스크에 한정되지 않고, 판상의 마스크 등, 공지된 마스크도 채용할 수 있다.
또한, 제1 패터닝 공정은, 발광 유닛의 적어도 1층의 유기 기능층에 대하여 중간 전극층의 형성 전에 마스크를 사용해서 패터닝하는 제1 패터닝부에서 행하여진다.
본 실시 형태에서 제1 패터닝부란, 후술하는 성막실(R21 내지 R25) 중, 연속 마스크를 구비하는 성막실이다. 이 연속 마스크를 구비하는 성막실에서는, 각 유기 기능층을 패터닝하면서 형성한다.
또한, 제1 패터닝 공정은, 복수의 유기 기능층에 행하여져도 되고, 어느 하나의 유기 기능층에 행하여져도 되지만, 정공 수송층 또는 정공 주입층에 행하여지는 것이 특히 바람직하다.
성막실(R20)은, 복수의 성막실(R21 내지 R25) 및 제2 패터닝부(RL)를 포함하고, 각 성막실(R21 내지 R25) 및 제2 패터닝부(RL)의 사이에는 처리 스피드를 흡수하는 어큐뮬레이터 기구가 설치된다. 성막실(R21 내지 R25) 및 제2 패터닝부(RL)는, 각각 독립적으로 배기되어, 진공 또는 감압 상태로 유지되어 있고, 그 성막 압력은, 성막 방법에 따라 상이하지만, 1×10-6 내지 10Pa 정도로 설정되어 있는 것이 바람직하다.
제1 성막실(R21)에서는, 금속이나 금속 산화물 등의 도전성 재료를 성막 재료로 해서, 예를 들어, 진공 증착법, 스퍼터법, 이온 플레이팅법 등의 성막 방법에 의해, 지지 기판(21) 상에 양극(23)의 성막을 행한다.
여기서, 제1 성막실(R21)에 대해서, 도 3을 참조하여 이하 설명한다. 도 3은, 제1 성막실(R21) 내의 개략 구성도이다.
제1 성막실(R21)은, 지지 기판(21)을 소정의 반송 경로로 반송하는 복수의 반송 롤러(51, 52) 및 받침 롤러(53, 54), 반송되는 지지 기판(21)의 성막면에 대향하는 원료 공급부(55), 및, 지지 기판(21)의 성막면과 반대측의 면에 접촉해서 지지 기판(21)을 냉각하는 배면 냉각 롤러(56)를 내부에 구비해서 구성되어 있다. 또한, 제1 성막실(R21) 내에는, 소정의 패턴 형상의 개구부를 갖는 루프 형상의 연속 마스크(60), 연속 마스크(60)를 그 루프 방향으로 회전 이동시키는 회전 이동부(70) 및 연속 마스크(60)를 클리닝하는 클리닝부(80)가 설치되어 있어도 된다.
여기서, 본 발명에 있어서, 지지 기판(21)은, 도 4에 도시한 바와 같이, 그 폭 방향 양단부에, 반송 방향(이동 방향)에 있어서 등간격으로 개구된 복수의 제1 가이드 구멍(211)을 갖고 있다.
반송 롤러(51, 52)는, 그 둘레면 상에, 직경 방향으로 돌출 형성된 복수의 돌기부를 갖고 있다. 지지 기판(21)의 반송 시에, 당해 돌기부가 지지 기판(21)의 제1 가이드 구멍(211) 내에 삽입 관통됨으로써, 지지 기판(21)이 원활하게 반송된다. 반송 롤러(51, 52)는, 후술하는 회전 이동부(70)의 반송 롤러(71 내지 78)와 마찬가지로 구성되어 있는 것이다.
받침 롤러(53)는, 회전 구동함으로써, 반송 롤러(51, 52)와 함께 지지 기판(21)을 반송한다. 또한, 받침 롤러(53)는, 도 5a 및 도 5b에 도시한 바와 같이, 표면에 복수의 오목부(530)가 오목 형성되어 있다. 받침 롤러(54)에 대해서도, 받침 롤러(53)와 마찬가지로 구성되어 있다. 이들 받침 롤러(53, 54)의 상세에 대해서는 후술한다.
원료 공급부(55)는, 진공 증착법, 스퍼터법, 이온 플레이팅법 등의 각 방법에 대응한 성막 기구를 갖고, 반송되는 지지 기판(21)의 성막면에 대향해서 설치되어 있다. 이에 의해, 제1 성막실(R21) 내를 반송되는 지지 기판(21)의 성막면 중 소정 영역에 대하여 양극(23)의 성막을 행할 수 있다.
배면 냉각 롤러(56)는, 회전 가능하게 지지되고, 소정의 냉각 기구를 구비하는 롤러 부재이다. 배면 냉각 롤러(56)는, 지지 기판(21)을 사이에 끼워서 원료 공급부(55)의 반대측에 설치되고, 지지 기판(21)의 성막면의 반대측의 면에 접촉함으로써, 지지 기판(21) 중 원료 공급부(55)에 의해 성막이 행하여지는 영역을 냉각한다.
연속 마스크(60)는, 제1 성막실(R21) 내에서 루프 형상으로 연속된 패턴 성막용 마스크이다. 연속 마스크(60)는, 회전 이동부(70)를 구성하는 복수의 반송 롤러(71 내지 78)에 걸쳐져 있다.
연속 마스크(60)에 대해서, 도 6a 및 도 6b를 참조하여 이하 설명한다. 도 6a는, 연속적으로 형성된 연속 마스크(60)의 개략도, 도 6b는, 복수의 낱장 마스크(64)가 서로 연결되어 형성된 연속 마스크(60)의 개략도이다.
연속 마스크(60)는, 소정의 패턴 형상의 개구부(61)를 복수 갖는 것이며, 이 개구부(61)을 통해서 지지 기판(21) 상에 성막이 행해짐으로써, 소정의 패턴 형상의 양극(23)을 형성할 수 있다. 또한, 연속 마스크(60)는, 반송 중의 지지 기판(21)에 대하여 밀착되기 때문에, 지지 기판(21)과 마찬가지로 가요성을 갖는 것임이 바람직하다.
연속 마스크(60)의 재료로서는, SUS 300계, 인바, 42 알로이 합금, 하스텔로이(등록 상표), 인코넬(등록 상표) 등의 Fe-Ni 합금, 알루미늄, 마그네슘, 티타늄 등의 금속박 또는 합금박, 실리콘, 알루미나나 질화붕소 등의 박판 세라믹스나 박판 유리, 폴리에스테르나 폴리우레탄 등의 열가소성 수지, 폴리이미드, 에폭시 수지, 베이크라이트 수지, 폴리카르보네이트, 아크릴 수지, 요소 수지, 페놀 수지 등의 내열성이 높은 열경화성 수지를 들 수 있다.
특히, 연속 마스크(60)의 재료로서 금속이 사용되는 경우에는, 개구 패터닝의 가공성이 용이해서, 내열성이 높고 선팽창 계수가 낮은 연속 마스크(60)로 할 수 있을 뿐 아니라, 후술하는 드라이 클리닝 공정에 대한 내구성을 향상시킬 수 있다.
또한, 연속 마스크(60)의 재료로서 열경화성 수지가 사용되는 경우에는, 내열성 향상과 선팽창 계수 저감의 관점에서, 당해 수지에 유리 섬유나 탄소 섬유 등을 함유시키는 것이 바람직하고, 이에 의해 마스크 치수 정밀도를 향상시킬 수 있다.
연속 마스크(60)의 두께는, 0.1 내지 3mm의 범위 내인 것이 가요성 및 내구성의 관점에서 바람직하다. 또한, 후술하는 연속 마스크(60)의 드라이 클리닝 공정에 대한 내구성과 부착물의 박리 용이성을 부여할 목적으로, 연속 마스크(60)의 표면에는, Ni 도금 처리, 알루마이트 처리, 불소 코팅 처리 등이 실시되어 있어도 된다.
또한, 연속 마스크(60)는, 루프 형상으로 되어 있으면, 전혀 이음매가 없는 심리스의 벨트 형상으로 형성되어 있어도 되고(도 6a 참조), 복수의 낱장 마스크가 접속되어 형성되어 있어도 된다(도 6b 참조). 연속 마스크(60)가, 복수의 낱장 마스크를 포함하는 경우, 연속 마스크(60)는, 예를 들어 미리 소정 패턴 형상의 개구부가 형성된 시트 형상의 낱장 마스크(64)를, 접속 지그(62)로 복수 접속함으로써 구성된다. 접속 지그(62)로서는, 리벳 고정, 금속 체인 접합, 플렉시블 테이프, 플렉시블 벨트 등을 사용할 수 있다. 이렇게 구성됨으로써, 연속 마스크(60)를 저비용으로 제작할 수 있고, 또한 연속 마스크(60)의 일부가 손상된 경우라도 당해 손상 개소의 낱장 마스크만을 교환함으로써 용이하게 수리·재사용할 수 있다.
또한, 연속 마스크(60)는, 도 6a 및 도 6b에 도시한 바와 같이, 그 폭 방향 양단부에, 루프 방향(이동 방향)으로 등간격으로 개구된 복수의 제2 가이드 구멍(63)을 갖는다. 복수의 제2 가이드 구멍(63)의 크기 및 간격은, 상기한 지지 기판(21)의 제1 가이드 구멍(211)의 크기 및 간격과 동일하게 형성되어 있다.
회전 이동부(70)는, 복수의 반송 롤러(71 내지 78)로 구성되어 있다. 이들 복수의 반송 롤러(71 내지 78)에는, 연속 마스크(60)가 걸쳐져 있고, 복수의 반송 롤러(71 내지 78)가 회전 구동함으로써, 연속 마스크(60)가 그 루프 방향으로 회전 이동한다. 회전 이동부(70)는, 연속 마스크(60)를 회전 이동시킴으로써, 연속 마스크(60)의 일부를 반송 중의 지지 기판(21)에 중첩하는 것이 가능하다. 또한, 회전 이동부(70)는, 연속 마스크(60)를 더 회전 이동시킴으로써, 지지 기판(21)에 중첩된 연속 마스크(60)를 당해 지지 기판(21)으로부터 이격시키는 것이 가능하다.
또한, 회전 이동부(70)에 의한 연속 마스크(60)의 회전 이동 속도는, 지지 기판(21)의 반송 속도와 동일해지도록 제어된다.
반송 롤러(71)에 대해서, 도 5a 및 도 5b를 참조하여 설명한다. 도 5a는, 반송 롤러(71) 및 받침 롤러(53)를 축방향에서 본 도이며, 도 5b는, 반송 롤러(71) 및 받침 롤러(53)의 측면도이다.
반송 롤러(71)는, 도 5a 및 도 5b에 도시한 바와 같이, 회전 구동 가능한 회전축(711), 당해 회전축(711)의 축방향 중앙부에 설치된 롤러(712), 회전축(711)의 양단부에 설치된 롤러(713, 714)를 구비해서 구성되어 있다. 롤러(712)는, 회전축(711)에 대하여 고정되어 있고, 회전축(711)의 회전 구동과 함께 회전한다. 롤러(713, 714)는, 회전축(711)의 회전 방향에 대하여 고정되어 있음과 함께, 회전축(711)의 축방향에 대하여 서로 이격되는 방향(도 5b 중, 화살표 방향)으로 이동 가능하게 설치되어 있다. 또한, 롤러(713, 714)는, 각각, 둘레면 상에 직경 방향으로 돌출 형성된 복수의 돌기부(715)를 갖고 있다. 롤러(713, 714)의 돌기부(715)가 연속 마스크(60)의 제2 가이드 구멍(63)에 삽입 관통됨으로써, 반송 롤러(71)는, 연속 마스크(60)를 원활하게 회전 이동시킬 수 있다. 또한, 돌기부(715)가 제2 가이드 구멍(63)에 삽입 관통된 상태에서, 롤러(713)와 롤러(714)를 서로 이격되는 방향으로 이동시킴으로써, 연속 마스크(60)에 대하여 폭 방향으로 장력을 부여할 수 있다. 이에 의해, 연속 마스크(60)를 보다 고정밀도로 지지 기판(21)에 대하여 중첩할 수 있다. 돌기부(715)는, 제2 가이드 구멍(63) 내에 삽입 관통되기 쉽도록, 테이퍼 형상으로 형성되어 있는 것이 바람직하다. 또한, 반송 롤러(72 내지 78)에 대해서도, 반송 롤러(71)와 마찬가지로 구성되어 있다.
복수의 반송 롤러(71 내지 78) 중 반송 롤러(71, 74)는, 각각 상기한 받침 롤러(53, 54)에 접촉하도록 설치되어 있다. 또한, 반송 롤러(71)의 돌기부(715)는, 받침 롤러(53)의 오목부(530) 내에 수용되도록 구성되어 있기 때문에, 반송 롤러(71, 74)가 받아 롤러(53, 54)에 대하여 거의 간극이 없는 상태로 접촉한다. 이에 의해, 반송 롤러(71, 74) 등에 의해 회전 이동되는 연속 마스크(60)가, 받침 롤러(53, 54) 등에 의해 반송되는 지지 기판(21)에 겹쳐서 밀착된다.
또한, 반송 롤러(71, 74)의 돌기부(715)는, 연속 마스크(60)의 제2 가이드 구멍(63)에 삽입 관통됨과 함께, 지지 기판(21)의 제1 가이드 구멍(211)에도 삽입 관통된다. 미리 제1 가이드 구멍(211) 및 제2 가이드 구멍(63)은 서로 대응하는 위치에 형성되어 있기 때문에, 제1 가이드 구멍(211) 및 제2 가이드 구멍(63)에 돌기부(715)가 삽입 관통됨으로써, 연속 마스크(60)와 지지 기판(21)을 위치 정렬하면서 중첩할 수 있다. 이에 의해, 지지 기판(21)을 반송한 채, 복잡한 위치 정렬 기구를 사용하지 않고, 고정밀도의 위치 정렬 및 패턴 성막을 행할 수 있다.
또한, 상기한 반송 롤러(71, 74)의 롤러(713과 714)를 서로 이격되는 방향으로 이동시키는 기구에 의해, 연속 마스크(60)뿐만 아니라, 지지 기판(21)에 대해서도 폭 방향으로 장력을 부여할 수 있다.
클리닝부(80)는, 회전 이동부(70)에 의해 지지 기판(21)으로부터 이격된 연속 마스크(60)에 대하여 드라이 클리닝(액체의 세정 용제를 사용하지 않는 세정 방법)을 행하여, 성막 시에 연속 마스크(60)에 부착된 피막을 제거한다. 클리닝부(80)는, 제1 성막실(R21) 내에 설치되어 있고, 연속 마스크(60)를 사용한 성막 처리와 병행하여, 연속 마스크(60) 중 지지 기판(21)에 중첩되어 있지 않은 영역에 대해 클리닝을 행할 수 있다. 따라서, 연속 마스크(60)를 대기 중에 해방하지 않고, 클리닝 종료 후에도 연속해서 성막 처리를 행할 수 있다. 또한, 클리닝부(80)는, 제1 성막실(R21) 내에서, 성막 처리와 병행해서 연속 마스크(60)의 클리닝을 행할 수 있으므로, 연속 마스크(60)의 교환 작업이나 세정 작업을 위해 지지 기판(21)의 반송을 정지할 필요가 없어, 생산성을 향상시킬 수 있다. 또한, 연속 마스크(60)를 클리닝하는 클리닝 기구를 제1 성막실(R21)밖에 별도 설치할 필요가 없기 때문에, 폭 방향에 있어서의 제조 장치(100)의 사이즈를 소형화할 수 있다.
클리닝부(80)에 의한 연속 마스크(60)의 클리닝 빈도로서는, 성막 처리를 1회 행할 때마다 클리닝을 실시하는 것으로 해도 되지만, 생산 비용을 저감하기 위해서 5 내지 100회의 성막 처리마다 클리닝을 실시하는 것으로 해도 된다.
클리닝부(80)는, 0.1 내지 200Pa 정도의 감압 분위기 하에서 드라이 클리닝을 행하기 때문에, 제1 성막실(R21)의 압력을 거의 변경하지 않고 클리닝을 행할 수 있다. 따라서, 제1 성막실(R21) 내에 어큠이나 게이트 밸브 등을 설치할 필요가 없고, 연속 마스크(60)를 회전 이동시킨 채 클리닝을 행하는 것이 가능하다. 또한, 제1 성막실(R21) 내는 이미 감압 상태이기 때문에, 에칭 속도의 향상, 파티클 제거, 아웃 가스의 제거 등을 용이하게 행할 수 있다.
도 3에 도시하는 예에서는, 클리닝부(80)는, 드라이 클리닝의 방법으로서, 플라즈마 에칭 처리를 행하도록 구성되어 있다. 즉, 클리닝부(80)는, 냉각부(81) 및 플라즈마 에칭부(82)를 구비해서 구성되어 있다. 냉각부(81)는, 성막 처리에 의해 가열된 연속 마스크(60)를 냉각하는 것이다. 또한, 플라즈마 에칭부(82)는, O2(산소), NF3(3불화질소), Ar(아르곤), N2(질소) 등의 클리닝 가스에 고주파 전압을 인가해서 플라즈마화시켜, 플라즈마화한 클리닝 가스에 의해 연속 마스크(60)의 표면 에칭 처리를 행한다. 이에 의해, 연속 마스크(60)의 표면 피막을 효과적으로 제거할 수 있다.
또한, 플라즈마 에칭 처리가 행해짐으로써 연속 마스크(60)가 가열되기 때문에, 클리닝부(80)는, 연속 마스크(60)가 다시 지지 기판(21)에 중첩되기 전에 당해 연속 마스크(60)를 냉각하는 냉각 기구(도시 생략)를 더 구비하고 있어도 된다.
또한, 연속 마스크(60)에 대한 드라이 클리닝의 방법으로서, 도 7에 도시한 바와 같이, 드라이아이스 미립자를 사용한 블라스트 에칭 처리를 행하도록 구성되어 있어도 된다.
이 경우, 제1 성막실(R21) 내에는, 냉각부(81) 및 플라즈마 에칭부(82) 대신에 가열부(83) 및 복수의 클리닝 헤드(84)를 구비해서 구성된 클리닝부(80a)가 설치되어 있다. 가열부(83)는, 연속 마스크(60)에 분사되는 드라이아이스 미립자가 효율적으로 승화되도록, 미리 연속 마스크(60)를 가열하는 것이다. 복수의 클리닝 헤드(84)는, 연속 마스크(60)에 대하여 분말 상태의 드라이아이스 미립자를 분사하여, 당해 드라이아이스 미립자가 연속 마스크(60)에 닿아서 승화할 때의 체적 팽창의 힘을 이용해서 연속 마스크(60) 표면의 부착물을 제거한다.
또한, 연속 마스크(60)를 클리닝하는 방법으로서는, 상기와 같은, 플라즈마 에칭 처리나 드라이아이스 미립자를 사용한 블라스트 에칭 처리에 한정되는 것은 아니다.
예를 들어, 아크릴계 미점착제나 유연성의 수지 등으로 코팅된 롤 부재를 연속 마스크(60)에 접촉시켜서 부착물을 제거하는 방법이나, 브러시 형상의 돌기가 붙은 롤 부재를 연속 마스크(60)에 접촉시켜서 부착물을 제거하는 방법 등, 롤 형상 세정 부재를 연속 마스크(60)에 접촉시킴으로써 물리적으로 연속 마스크(60)로부터 부착물을 제거하는 클리닝 방법을 사용할 수도 있다. 이러한 방법으로 클리닝을 행한 후, 연속 마스크(60)에 대하여 슬릿 형상 노즐로부터 질소 가스를 분사함으로써 잔류한 부착물을 박리시켜, 발생한 파티클을 제거하는 공정을 더 설치할 수도 있다.
롤 형상 세정 부재를 사용한 클리닝을 행하는 경우의 세정 빈도로서는, 성막 처리 1회마다 클리닝을 실시하는 것으로 해도 되지만, 롤 형상 세정 부재의 내구성을 고려하여, 5 내지 100회의 성막 처리마다, 필요에 따라 롤 형상 세정 부재에 의한 클리닝을 실시하는 것으로 해도 된다.
제1 성막실(R21) 내는 이상과 같이 구성되어 있다.
계속해서, 다시 도 2를 참조하여, 성막실(R22 내지 R25, R30) 및 제2 패터닝부(RL)에 대해서 이하 설명한다. 또한, 제2 성막실(R22), 제4 성막실(R24), 제5 성막실(R25) 및 제6 성막실(R30)은, 상기한 제1 성막실(R21)과 거의 동일한 구성이며, 사용되는 성막 재료가 상이하다.
제2 성막실(R22)은, 취출 배선(24)의 성막을 행한다. 제2 성막실(R22)은, 금속이나 금속 산화물 등의 도전성 재료를 성막 재료로 해서, 예를 들어, 진공 증착법, 스퍼터법, 이온 플레이팅법 등의 성막 방법에 의해, 지지 기판(21) 상에서 그 일부가 양극(23)에 접하도록 해서 취출 배선(24)의 성막을 행한다.
또한, 제1 성막실(R21)과 제2 성막실(R22)은 별개로 설치되어 있는 것으로 했지만, 어느 한쪽이 설치되어 있는 것으로 해도 된다. 이 경우에는, 양극(23)과 취출 배선(24)을, 동일 재료를 사용해서 하나의 연속 마스크에 의해 성막을 행함으로써, 양극(23) 및 취출 배선(24)(취출 전극이라고도 함)을 형성할 수 있어, 생산 비용을 저감할 수 있다.
제3 성막실(R23)은, 제1 발광 유닛(25a) 및 제2 발광 유닛(25b)의 성막을 행한다. 제3 성막실(R23)은, 진공 증착법에 의해 제1 발광 유닛(25a) 및 제2 발광 유닛(25b)의 성막을 행하기 때문에, 제3 성막실(R23) 내의 성막 압력은 1×10-6 내지 1×10-4Pa의 범위 내의 고진공 영역으로 설정되어 있는 것이 바람직하다.
제3 성막실(R23)에 대해서, 도 8을 참조하여 설명한다. 도 8은, 제3 성막실(R23) 내의 개략 구성도이다.
본 실시 형태에서의 제3 성막실(R23)은, 정공 주입층 성막실(R231a) 또는 (R231b)과, 정공 주입층 이외의 유기 기능층을 성층하는 유기 기능층 성막실(R232)을 갖는다. 도 8에 나타내는 제3 성막실(R23)은, 정공 주입층 성막실(R231a)과, 유기 기능층 성막실(R232)을 갖는 경우의 예이다.
또한, 정공 주입층 성막실(R231a) 및 (R231b) 및 유기 기능층 성막실(R232)은, 상기한 제1 성막실(R21)과 거의 동일한 구성이다.
또한, 중간 전극층으로서, 알루미늄이나 은을 사용하는 경우에는, 유기 기능층 성막실(R232)이 전자 주입층을 성막하고, 제4 성막실(R24)에서 성막되는 중간 전극층과 전자 주입층이 인접하도록 한다.
정공 주입층 성막실(R231a) 및 (R231b)은, 상기한 제1 성막실(R21)과는 사용되는 성막 재료 및 연속 마스크의 형상이 상이하다. 또한, 정공 주입층 성막실(R231a)과 정공 주입층 성막실(R231b)은, 서로 연속 마스크의 형상이 상이할 뿐, 다른 구성은 동일하다.
도 9a 및 도 9b는, 본 실시 형태의 정공 주입층 성막실(R231a) 및 (R231b)에서 사용되는 연속 마스크의 일부를 도시하는 개략도이다.
연속 마스크(60a)는, 정공 주입층 성막실(R231a)에서 사용되고, 예를 들어 도 9a에 도시한 바와 같이, 공통 기능키 버튼의 마크 등, 제1 발광 유닛(25a)에 발광시키고 싶은 형상의 패턴(발광 패턴)에 형성된 개구부(61a)를 갖고 있다. 이에 의해, 본 실시 형태에서는, 제1 발광 유닛(25a)이 갖는 정공 주입층은, 개구부(61a)의 형상으로 성층된다.
연속 마스크(60b)는, 정공 주입층 성막실(R231b)에서 사용되고, 도 9b에 도시한 바와 같이, 개구부(61a)의 형상에 대하여 시계 방향으로 90° 회전한 형상으로 형성된 개구부(61b)를 갖고 있다. 이에 의해, 본 실시 형태에서는, 제2 발광 유닛(25b)이 갖는 정공 주입층이, 개구부(61b)의 형상으로 성층된다. 즉, 제2 발광 유닛(25b)의 발광 패턴은, 제1 발광 유닛(25a)의 발광 패턴에 대하여 시계 방향으로 90° 회전한 형상으로 형성된다. 이 때문에, 예를 들어 스마트 디바이스를 시계 방향으로 90° 회전시켰을 때, 제1 발광 유닛(25a)에서 제2 발광 유닛(25b)으로 전환해서 발광시킴으로써, 예를 들어 공통 기능키 버튼의 마크 방향이 유저에 대하여 유지되도록 할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는, 제2 발광 유닛(25b)의 발광 패턴은, 제1 발광 유닛(25a)의 발광 패턴에 대하여 시계 방향으로 90° 회전한 형상으로 형성되게 했지만, 이것에 한정되지 않고, 임의의 형상으로 형성되는 것으로 해도 된다. 이 경우, 연속 마스크(60b)는, 형성하고 싶은 형상으로 형성된 개구부(61b)를 갖는 것으로 한다. 이에 의해, 제2 발광 유닛(25b)에는, 임의의 형상의 발광 패턴이 형성된다.
유기 기능층 성막실(R232)은, 지지 기판(21)을 소정의 반송 경로로 반송하는 반송 롤러(511, 512) 및 받침 롤러(531 내지 533), 반송되는 지지 기판(21)의 성막면에 대향하는 원료 공급부(551, 552), 및, 지지 기판(21)의 성막면과 반대측에 접촉해서 지지 기판(21)을 냉각하는 배면 냉각 롤러(561, 562)를 내부에 구비해서 구성되어 있다. 또한, 유기 기능층 성막실(R232) 내에는, 연속 마스크(60), 제2 회전 이동부(70a) 및 클리닝부(80)가 설치되어 있다. 제2 회전 이동부(70a)는, 반송 롤러(701 내지 711)로 구성되어 있다.
이들 유기 기능층 성막실(R232) 내의 각 부재는, 각각 상기한 제1 성막실(R21) 내의 동일 명칭의 부재와 마찬가지로 구성되어 있다.
즉, 유기 기능층 성막실(R232)은, 각 부재가 설치되어 있는 수와 배치가 제1 성막실(R21)과 상이할 뿐이다. 이렇게 구성되어 있음으로써, 지지 기판(21)과 연속 마스크(60)가 겹치는 영역에 대하여, 원료 공급부(551, 552)에 의해 연속해서 성막을 행할 수 있다.
이와 같이, 지지 기판(21) 상에, 동일한 패턴 형상으로 복수의 층을 형성하는 경우에는, 도 8에 도시한 바와 같이, 하나의 연속 마스크(60)로 복수회 성막을 행할 수 있다.
또한, 도 8에 나타내는 예에서는, 원료 공급부 및 배면 냉각 롤러가 2개씩 설치되어, 2회의 성막을 연속해서 행할 수 있도록 구성된 예를 나타내고 있지만, 원료 공급부 및 배면 냉각 롤러는 발광 유닛을 구성하는 층의 적층수만큼 설치되어 있는 것이 바람직하다.
제2 패터닝부(RL)는, 광조사에 의해, 유기 기능층을 발광 기능이 변조된 영역과, 변조되지 않은 영역으로 패터닝하는 제2 패터닝 공정을 행한다.
여기서, 광조사에 의해 발광 기능을 변조시킨다는 것은, 광조사에 의해, 발광 유닛을 구성하는 정공 주입 수송 재료 등의 기능을 변화시킴으로써, 당해 발광 유닛의 발광 기능을 변화시키는 것을 말한다.
복수층의 발광 유닛을 갖는 유기 EL 소자를 광조사해서 발광 휘도를 변화, 저감시키는 경우, 밀봉을 종료한 유기 EL 소자에 일괄적으로 광조사를 해 버리면, 각각의 발광 유닛에서 상이한 도안이나 마크를 표시시킬 수 없게 된다.
제2 패터닝 공정은, 이것을 피하기 위해서, 미리 패터닝된 유기 기능층을 갖는 발광 유닛마다, 광조사에 의해 발광 기능을 변조시킴으로써, 발광 패턴의 트리밍을 발광 유닛마다 실시하는 공정이다.
광조사 공정에서, 그 광조사 방법은, 발광 유닛마다(본 실시 형태에서는, 제1 발광 유닛(25a) 및 제2 발광 유닛(25b))의 소정의 패턴 영역에 소정의 광조사를 함으로써 당해 조사 부분을 휘도가 변화한 발광 영역으로 할 수 있으면, 어떤 방법이어도 되며, 특정한 방법에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 후술하는 면 노광, 선 노광 및 점묘화여도 된다.
광조사 공정에서 조사되는 광은, 자외선, 가시광선 또는 적외선을 더 함유하고 있어도 되는데, 자외선을 포함하는 것이 바람직하다.
여기서, 본 발명에서, 자외선이란, 그 파장이 X선보다도 길고, 가시광선의 최단파장보다 짧은 전자파를 말하며, 구체적으로는 파장이 1 내지 400nm인 범위 내인 것이다.
자외선의 발생 수단 및 조사 수단은, 종래 공지된 장치 등에 의해 자외선을 발생시키고 또한 조사하면 되며, 특별히 한정되지 않는다. 구체적인 광원으로서는, 자외선 LED, 고압 수은 램프, 저압 수은 램프, 수소(중수소) 램프, 희가스(크세논, 아르곤, 헬륨, 네온 등) 방전 램프, 질소 레이저, 엑시머 레이저(XeCl, XeF, KrF, KrCl 등), 수소 레이저, 할로겐 레이저, 각종 가시(LD)-적외 레이저의 고조파(YAG 레이저의 THG(Third Harmonic Generation) 광 등) 등을 들 수 있다.
이하, 도 10 내지 도 12b를 참조로, 제2 패터닝부(RL)에 의한 노광의 방법의 예를 면 노광, 선 노광 및 점묘화를 행하는 경우로 나누어서 설명한다. 또한, 제2 패터닝부(RL)는, 상기한 제1 성막실(R21)과 거의 동일한 구성이다. 즉, 지지 기판(21)을 소정의 반송 경로로 반송하는 복수의 반송 롤러(51, 52) 및 받침 롤러(53, 54), 반송되는 지지 기판(21)의 성막면에 대향하는 자외선 조사 장치(L1), 및, 지지 기판(21)의 성막면과 반대측의 면에 접촉해서 지지 기판(21)을 냉각하는 배면 냉각 롤러(56)를 내부에 구비해서 구성되어 있다. 또한, 제2 패터닝부(RL) 내에는, 소정의 패턴 형상의 개구부를 갖는 루프 형상의 연속 마스크(60L), 연속 마스크(60L)를 그 루프 방향으로 회전 이동시키는 회전 이동부(70)가 설치되어 있다. 회전 이동부(70)는, 반송 롤러(71 내지 78)로 구성되어 있다. 또한, 제2 패터닝부(RL)가, 점묘화를 행하는 경우, 연속 마스크(60L)를 설치할 필요가 없고, 회전 이동부(70)를 설치하지 않아도 된다(도 12b 참조).
또한, 이들 제2 패터닝부(RL) 내의 각 부재는, 자외선 조사 장치(L1) 및 연속 마스크(60L)를 제외하고, 각각, 상기한 제1 성막실(R21) 내의 동일 명칭의 부재와 마찬가지로 구성되어 있다.
(1) 면 노광
도 10은, 면 노광을 행하는 제2 패터닝부(RL)의 일례를 나타내는 개략 구성도이다. 도 11은, 도 10에 도시하는 제2 패터닝부(RL)가 갖는 연속 마스크(60L)의 일례를 나타내는 개략도이다.
도 10에 도시하는 제2 패터닝부(RL)에는, 자외선 조사 장치(L1) 및 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 수지 등 자외선에 대하여 내성이 있는 투명 시트에 의해 형성되는 투명 시트부(61L)를 갖는 연속 마스크(60L)가 설치되어 있다.
자외선 조사 장치(L1)는, 복수의 자외선 LED 광원과 어레이 렌즈를 포함하여 구성되고, 루프 방향에 직교하는 방향으로 길이 w1, 루프 방향으로 길이 w2의 조사 범위를 갖고 있다. 이에 의해, 자외선 조사 장치(L1)는, 투명 시트부(61L)를 일괄 조사할 수 있다.
또한, 자외선 LED 광원을 냉각하기 위해서 수냉용의 배관(도시하지 않음)이 외부의 칠러와 접속되어 있는 것이 바람직하다. 이에 의해, 자외선 LED 광원의 장수명화가 가능하게 되고, 자외선 조사 장치(L1)의 러닝 코스트를 저감할 수 있다는 효과가 얻어진다.
연속 마스크(60L)가 갖는 투명 시트부(61L)에는, 공통 기능키 버튼의 형상으로 패턴부(61S)가 인쇄되어 있다. 이 패턴부(61S)는, 자외선을 차폐하도록 되어 있다. 이 때문에, 자외선 조사 장치(L1)로부터 조사된 자외선이, 중간 전극층 성막 전의 제1 발광 유닛(25a)에 연속 마스크(60L)를 통해서 조사된다. 이에 의해, 유기 기능층을 성막할 때 행한 패터닝에서 발생한 유기 기능층(정공 주입층)의 에지의 늘어짐부가, 발광하지 않게 되어, 흐려짐이 없는 선예한 패턴을 발광시킬 수 있다.
(2) 선 노광
도 12a는, 선 노광을 행하는 제2 패터닝부(RL)의 일례를 나타내는 개략 구성도이다.
도 12a에 나타내는 제2 패터닝부(RL)에는, 자외선 조사 장치(L2) 및 도 11에 도시하는 연속 마스크(60L)가 설치되어 있다.
자외선 조사 장치(L2)로부터 조사되는 광은, 연속 마스크(60L) 상에서, 연속 마스크(60L)의 루프 방향에 직교하는 방향으로 연장되는, 길이 w1 이상의 직선 형상으로 집광된다.
이와 같이, 자외선 조사 장치(L2)로부터 조사된 광을 일방향으로 모아서 직선상으로 집광함으로써, 방사 조도의 밀도를 높게 할 수 있어, 패터닝에 필요로 하는 시간의 단축이 가능하게 된다. 또한, 직선 형상으로 집광된 광을 조사하므로, 배면 냉각 롤러(56)와 동일한 곡률을 가진 면에 대하여 거의 수직으로 광을 조사할 수 있고, 또한 패터닝에 필요로 하는 시간의 단축이 가능하게 된다.
(3) 점묘화
도 12b는, 점묘화를 행하는 제2 패터닝부(RL)의 일례를 나타내는 개략 구성도이다.
도 12b에 나타내는 제2 패터닝부(RL)에는, 광원으로부터 출사된 광을 집광함으로써 형성되는 집광 스폿을 발광 유닛에 조사하는 집광 스폿 조사 장치(L3)가 설치되어 있다.
이 집광 스폿 조사 장치(L3)은, 내부에 갈바노 미러를 구비하고 있고, 루프 방향에 직교하는 방향으로 집광 스폿을 주사시킬 수 있다.
또한 제2 패터닝부(RL)는, 내부에 카메라 및 발광 제어 장치를 구비하고 있다. 당해 카메라에 의해 조사하는 에리어의 지지 기판(21)의 제1 가이드 구멍(211)의 위치 정보를 취득할 수 있도록 되어 있다. 또한, 발광 제어 장치는, 이 제1 가이드 구멍(211)의 위치 정보를 바탕으로 집광 스폿 조사 장치(L3)에 의한 조사를 제어하여, 발광 패턴의 트리밍을 행한다.
또한, 발광 제어 장치는, 상술한 바와 같이 집광 스폿 조사 장치(L3)의 내부에 내장되어 있어도 되고, 제2 패터닝부(RL)의 외부에 설치되어 있어도 된다. 또한, 광원으로서는 지향성이 높은 레이저 광원이 바람직하다. 또한, 레이저 광원으로서 파장이 400 내지 420nm인 청자색대의 광원을 사용해도 된다.
이 집광 스폿 조사 장치(L3)에 의하면, 예를 들어 공통 기능키 버튼의 마크 형상으로 발광 패턴을 묘화할 수 있다. 이 경우, 연속 마스크 등의 마스크는 불필요하게 되어, 마스크의 비용이나 설비의 유지 보수에 드는 비용을 저감시킬 수 있다.
제4 성막실(R24)은, 중간 전극층(27)의 성막을 행한다. 제4 성막실(R24)은, 금속이나 금속 산화물 등을 도전성 재료로 해서, 예를 들어, 진공 증착법, 스퍼터법, 이온 플레이팅법 등의 성막 방법에 의해, 중간 전극층(27)의 성막을 행한다. 제4 성막실(R24) 내의 성막 압력은, 1×10-6 내지 10Pa의 범위 내로 설정되어 있는 것이 바람직하다.
제5 성막실(R25)은, 음극(26)의 성막을 행한다. 제5 성막실(R25)은, 금속이나 금속 산화물 등을 도전성 재료로 해서, 예를 들어, 진공 증착법, 스퍼터법, 이온 플레이팅법 등의 성막 방법에 의해, 음극(26)의 성막을 행한다. 제5 성막실(R25) 내의 성막 압력은, 1×10-6 내지 10Pa의 범위 내로 설정되어 있는 것이 바람직하다.
이와 같이, 본 실시 형태에서는, 한쪽 면 상에 양극(23), 취출 배선(24), 제1 발광 유닛(25a), 중간 전극층(27), 제2 발광 유닛(25b) 및 음극(26)이 적층 형성된 지지 기판(21)은, 제1 패터닝부 및 제2 패터닝부(성막실(R20))에서, 발광 유닛을 제작할 때마다, 제1 패터닝 공정 및 제2 패터닝 공정이 행하여진 후, 제6 성막실(R30)에 연속적으로 반송된다.
이에 의해, 중간 전극층(27)에 조사광의 일부가 흡수되지 않고, 광조사에 의한 패터닝을 행할 수 있기 때문에, 패터닝에 필요로 하는 시간을 단축할 수 있어, 생산 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는, 제3 성막실(R23)을 2실 갖는 구성에 의해 발광 유닛을 2개 형성하는 형태를 설명했지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 제3 성막실(R23)을 2실 이상 갖는 구성으로 하고, 발광 유닛을 3개 이상 형성하는 것으로 해도 된다. 또한, 이 경우, 반복 수만큼 제3 성막실(R23)을 설치하고, 각 제3 성막실(R23)의 사이에 제2 패터닝부(RL), 제4 성막실(R24)을 설치하면 된다.
제6 성막실(R30)은, 반송 중의 지지 기판(21)의 성막면에 대하여 밀봉층(28)(도 1 참조)을 형성하는 성막 공정을 행한다.
제6 성막실(R30)은, 예를 들어 진공 증착법, 스퍼터법, 이온 플레이팅법, 플라즈마 CVD법 등의 성막 방법에 의해 무기 화합물을 포함하는 밀봉층(28)의 성막을 행한다. 특히, 밀봉층(28)은, 지지 기판(21) 상의 각 구성층간의 단차나 요철을 피복하기 위해서, 스텝 커버리지성이 양호한 방법으로 형성되는 것이 바람직하다. 그러한 성막 방법으로서는, 비교적 성막 압력이 높고, 원료 가스가 돌아 들어가기 쉬운 스퍼터법, 이온 플레이팅법 또는 CVD법을 들 수 있다. 이러한 성막 방법을 채용함으로써, 스텝 커버리지성이 양호하고 또한 치밀해서 가스 배리어 성능이 높은 밀봉을 행할 수 있다.
제6 성막실(R30) 내의 성막 압력은, 스텝 커버리지성과 막 밀도의 밸런스를 고려하여, 0.1 내지 200Pa의 범위 내의 비교적 저진공 상태로 설정된다. 이러한 성막 압력에서는, 스텝 커버리지성이 좋은 반면, 마스크 성막을 행하는 경우에, 마스크를 지지 기판(21)에 충분히 밀착시키지 않으면 성막 재료의 잠입에 의해 성막 패턴 정밀도의 저하가 일어나기 쉽다. 본 발명에서는, 유리 기판에 비해서 휨이 큰 지지 기판(21)에 대하여 성막을 행하는 것이기 때문에, 마스크 들뜸을 방지할 수 있다. 또한, 진공 증착법에 의해 밀봉층(28)을 성막하는 경우에는, 마스크가 다소 들떠도 성막 재료의 잠입이 저감되기 때문에, 패턴 정밀도를 높인다는 점에서는 유효하다.
계속해서, 지지 기판(21)은, 제6 성막실(R30)로부터 어큠 실(R40)로 연속적으로 반송된다. 어큠 실(R40)에서 압력과 반송 속도가 조정된 지지 기판(21)은, 감압 상태로 유지된 채 라미네이트 실(R50) 내에 연속적으로 반송된다.
본 발명의 제조 방법에서는, 라미네이트 실(R50)에 의해, 반송 중의 지지 기판(21)의 성막면에 대하여 연속적으로 반송되는 띠 형상의 배면 필름(4)(도 1 참조)을, 수지 접착층(3)(도 1 참조)을 통해서 접합하는 라미네이트 공정을 행하는 것이 바람직하다.
라미네이트 실(R50)에 대해서, 도 13을 참조하여 이하 설명한다. 도 13은, 라미네이트 실(R50) 내의 개략 구성도이다. 라미네이트 실(R50) 내는, 진공 또는 감압 상태로 설정되어 있는 것이 바람직하다.
라미네이트 실(R50)은, 지지 기판(21)을 소정의 반송 경로로 반송하는 복수의 반송 롤러(90 내지 93), 롤 형상의 배면 필름(4)을 지지하는 제2 권출부(94), 배면 필름(4)을 지지 기판(21)과 접합할 수 있는 위치까지 반송하는 반송 롤러(95), 반송 롤러(91, 92)와의 사이에 지지 기판(21)과 배면 필름(4)을 끼움 지지하는 받침 롤러(96, 97), 및 밀착된 지지 기판(21)과 배면 필름(4)을 가열 및 가압하는 가열 롤러(98) 및 가압 롤러(99)를 구비해서 구성되어 있다. 또한, 배면 필름(4)의 지지 기판(21)에 대향하는 면에는, 미리 수지 접착층(3)이 형성되어 있는 것으로 한다.
복수의 반송 롤러(90 내지 93)는, 상기한 반송 롤러(71)와 마찬가지로 구성되어 있고, 돌기부(도시 생략)가 지지 기판(21)의 제1 가이드 구멍(211) 내에 삽입 관통됨으로써, 지지 기판(21)을 원활하게 반송할 수 있다. 이 반송 롤러(90 내지 93) 중, 반송 롤러(91, 92)는, 받침 롤러(96, 97)에 접촉하도록 배치되어 있다.
제2 권출부(94)는, 롤 형상으로 권취된 배면 필름(4)을 지지하고, 순차 배면 필름(4)을 풀어낸다. 배면 필름(4)은, 도 14에 도시한 바와 같이, 지지 기판(21)에 대향하는 면의 소정 영역에 수지 접착층(3)이 미리 형성되어 있다. 또한, 본 실시 형태의 제조 장치(100)에서는, 가열 롤러(98) 및 가압 롤러(99)에 의한 가열 압착에 의해 배면 필름(4)을 지지 기판(21)의 성막면에 대하여 접합하기 위해서, 수지 접착층(3)은 열경화성 수지로 구성되어 있다.
또한, 배면 필름(4)은, 그 폭 방향 양단부에, 반송 방향(이동 방향)에 있어서 지지 기판(21)의 제1 가이드 구멍(211)의 간격과 동일한 간격으로 개구된 복수의 제3 가이드 구멍(41)을 갖고 있다.
반송 롤러(95)는, 상기한 반송 롤러(71)와 마찬가지로 구성되어 있고, 돌기부(도시 생략)가 배면 필름(4)의 제3 가이드 구멍(41) 내에 삽입 관통됨으로써, 배면 필름(4)을 원활하게 반송할 수 있다.
받침 롤러(96, 97)는, 상기한 받침 롤러(53)와 마찬가지로 구성되어 있다.
이에 의해, 반송 롤러(91, 92)의 돌기부가 받침 롤러(96, 97)의 오목부(도시 생략) 내에 수용되도록 구성되어 있기 때문에, 반송 롤러(91, 92)가 받아 롤러(96, 97)에 대하여 거의 간극이 없는 상태로 접촉한다. 이에 의해, 지지 기판(21)에 배면 필름(4)이 겹쳐서 밀착된다.
또한, 반송 롤러(91, 92)의 돌기부는, 지지 기판(21)의 제1 가이드 구멍(211)에 삽입 관통됨과 함께, 배면 필름(4)의 제3 가이드 구멍(41)에도 삽입 관통된다. 미리 제1 가이드 구멍(211)과 제3 가이드 구멍(41)은 서로 대응하는 위치에 형성되어 있기 때문에, 지지 기판(21)과 배면 필름(4)을 위치 정렬하면서 중첩할 수 있다. 이에 의해, 지지 기판(21)을 반송한 채, 복잡한 위치 정렬 기구를 사용하지 않고, 배면 필름(4)의 고정밀도의 위치 정렬을 행할 수 있다. 이렇게 배면 필름(4)을 위치 정렬하면서 겹침으로써, 수지 접착층(3) 및 배면 필름(4)이, 지지 기판(21) 상에 설치된 취출 배선(24)을 덮는 것을 방지할 수 있고, 수율을 향상시킬 수 있다.
가열 롤러(98) 및 가압 롤러(99)는, 반송 롤러(91)와 받침 롤러(96)에 의해 중첩된 지지 기판(21)과 배면 필름(4)에 두께 방향 양측으로부터 밀착되어, 가열 및 가압을 행함으로써, 지지 기판(21)의 성막면에 대하여 수지 접착층(3)을 통해서 배면 필름(4)을 접합한다.
또한, 라미네이트 실(R50) 내에는, 가열 롤러(98) 및 가압 롤러(99)보다도 반송 방향 하류측에, 배면 필름(4)이 접합된 지지 기판(21)에 대하여 광 또는 열에 의한 경화 처리를 행하는 기구가 또한 설치되어 있어도 된다.
마지막으로, 지지 기판(21)은, 라미네이트 실(R50)로부터 권취 실(R60) 내에 연속적으로 반송되어, 당해 권취 실(R60)에서 권취된다.
이상과 같이 해서 제작된 유기 EL 소자(1)는, 취출 배선(24) 이외의 부분은 밀봉층(28) 및 배면 필름(4)에 의해 피복된 구조가 된다. 그리고, 유기 EL 소자(1)는, 도시하지 않지만, 취출 배선(24)은 전류량 조정용 IC 등을 설치한 프린트 기판이나 플렉시블 기판을 포함하는 전원 유닛(급전부)과 접속되고, 또한, 하우징이나 프레임 부재, 고정용 기판 등에 의해 보강된 구조로 되어서 조명 디바이스나 발광 디바이스로서 사용된다.
또한, 상기한 제조 방법 및 제조 장치(100)에서는, 연속 마스크(60)가, 각 성막실(R21 내지 R25, R30) 모두에 설치되어 있는 것으로 했지만, 각 성막실(R21 내지 R25, R30) 중 어느 하나에 설치되어 있는 것으로 해도 된다.
또한, 상기한 제조 방법 및 제조 장치(100)에서는, 유기 EL 소자(1) 본체에 대하여 라미네이트 공정을 연속적으로 행하는 것으로 했지만, 라미네이트 공정은 다른 장치 등에 의해 행하는 것으로 해도 된다.
또한, 광 취출면측에 중간 전극층(27)이 적층되지 않는 발광 유닛에 대해서는, 제2 패터닝부(RL)에 의해 광조사되지 않아도, 밀봉 후에 광조사가 행하여져도 된다. 예를 들어, 광 취출면이 지지 기판(21)측인 경우에는, 제1 발광 유닛(25a)에 대해서는, 제2 패터닝부(RL)에 의해 광조사를 하지 않고 밀봉 후에 지지 기판(21)측으로부터 광조사가 행하여져도 된다.
이하, 상기한 제조 방법 및 제조 장치(100)에 의해 제조되는 유기 EL 소자(1)의 각 층의 구성을 보다 구체적으로 설명한다.
<중간 전극층>
본 발명에 따른 중간 전극층(중간 금속층이라고도 함)은, 2개의 발광 유닛 사이에 배치된다.
중간 전극층은, 그 일부 미세 영역에 거의 금속 재료가 성막되어 있지 않은 상태, 소위 핀 홀이 형성되어 있거나, 면내 방향에 있어서 망상으로 형성되어 있어도 된다. 또는, 중간 전극층 형성 부분이, 섬 형상(얼룩 형상)으로 형성되어 있어도 된다.
본 발명의 중간 전극층으로서는, 금속이 사용된다.
중간 전극층에 사용되는 재료로서는, 알루미늄(일함수 4.28eV, 융점 933.5K), 은(일함수 4.26eV, 융점 1235.9K), 칼슘(일함수 2.87eV, 융점 1112.2K), 리튬(동 2.9eV, 동 453.7K), 나트륨(동 2.75eV, 동 371K), 칼륨(동 2.3eV, 동 336.9K), 세슘(동 2.14eV, 동 301.6K), 루비듐(동 2.16eV, 동 312.1K), 바륨(동 2.7eV, 동 998.2K), 스트론튬(동 2.59eV, 동 1042.2K)을 들 수 있지만, 그 중에서도, 상압에서의 융점이 400K 이상이며, 유기 EL 소자의 고온 환경 하에서의 성능을 손상시킬 우려가 작은 알루미늄, 은, 리튬, 칼슘, 바륨, 스트론튬이 바람직하다.
또한, 중간 전극층으로서, 알루미늄이나 은을 사용하는 경우에는, 전자 주입층과 인접시켜서 사용한다.
중간 전극층의 층 두께는, 0.6 내지 5nm의 범위 내인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.8 내지 3nm의 범위 내이며, 더욱 바람직하게는 0.8 내지 2nm의 범위 내이다.
중간 전극층의 층 두께가 5nm보다 작은 경우, 사용하는 금속 재료의 가시광 흡수에 의한 유기 EL 소자의 효율 저하를 억제하여, 보존 안정성, 구동 안정성이 열화되는 경우가 없다.
한편, 중간 도전층의 층 두께가 0.6nm보다 큰 경우, 유기 EL 소자의 성능 안정성, 특히 소자 제작 후, 비교적 초기 단계에서의 성능 변동이 작다.
또한, 본 발명에서의 「중간 전극층의 층 두께」란, 중간 전극층의 단위 면적당의 성막 질량을 재료의 밀도로 나누어서 구해지는 「평균 층 두께」라고 정의된다. 따라서, 중간 전극층의 임의의 부분의 층 두께가 「평균 층 두께」보다 두꺼워도, 또는 반대로 얇아져 있어도 상관없다.
또한, 중간 전극층은, 후술하는 양극 및 음극에 있어서 사용되는 금속과 마찬가지의 금속을 사용해서 형성된 것이어도 된다.
본 발명에서는, 중간 전극층의 전압 인가 방향의 도전성을 손상시키지 않고, 면내 방향의 도전성을 억제할 수 있으므로, 중간 전극층의 발광 유닛측 양면이 완전 평탄면을 갖는 것보다도, 적어도 그 한쪽 면이 비평탄면으로서 형성되어 있는 것이 바람직하다. 중간 전극층이 비평탄면을 갖는다는 것은, 중간 전극층의 면내 방향에 있어서의 형상이 망상 또는 섬 형상으로 되어 있는 것을 의미한다.
또한, 중간 전극층의 양극측에 인접하는 층이, 단일한 유기 화합물을 성막함으로써 형성된 층인 것이 바람직하다. 이 경우, 생산 프로세스가 간편해져 공정 관리가 용이하게 되는 것, 복수 재료를 사용함으로 인한 성능 변동 리스크를 피할 수 있다는 점은 물론, 보다 우수한 장기 또는 고온 보존 안정성, 장기 구동 안정성이 얻어지는 점에서 바람직하다.
중간 전극층에 인접하는 층은, 음극측에 위치하는 발광 유닛과 양극측에 위치하는 발광 유닛 사이에서, 중간 전극층을 통하여, 각 발광 유닛으로부터의 전하의 수수, 각 발광 유닛에의 전하의 주입을 용이하게 행할 수 있는 기능을 갖고 있는 것이 바람직하다.
이러한 기능을 갖는 층으로서, 전하 수송성을 높이기 위해서, 예를 들어 전하 수송성 유기 재료와, 해당 유기 재료를 산화 또는 환원할 수 있는, 또는 해당 유기 재료와 전하 이동 착체를 형성할 수 있는 무기 재료나 유기 금속 착체를 도핑한 혼합층으로서 형성하는 것이 바람직하다.
<발광층>
발광층에는, 호스트 화합물 및 발광 도펀트가 포함되어 있는 것이 바람직하다.
발광층에 함유되는 발광 도펀트는, 발광층의 층 두께 방향에 대하여 균일한 농도로 함유되어 있어도 되고, 또한 농도 분포를 갖고 있어도 된다.
각 발광 유닛에 포함되는 개개의 발광층의 층 두께는, 특별히 제한은 없지만, 형성하는 막의 균질성이나, 발광시에 불필요한 고전압을 인가하는 것을 방지하고, 또한 구동 전류에 대한 발광색의 안정성 향상의 관점에서, 5 내지 200nm의 범위 내로 조정하는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 10 내지 100nm의 범위 내로 조정된다.
이하, 발광층에 포함되는 호스트 화합물 및 인광 발광 도펀트에 대해서 설명한다.
(1) 호스트 화합물
본 발명에 사용되는 호스트 화합물로서는, 구조적으로는 특별히 제한은 없지만, 대표적으로는 카르바졸 유도체, 트릴아릴아민 유도체, 방향족 보란 유도체, 질소 함유 복소환 화합물, 티오펜 유도체, 푸란 유도체, 올리고 아릴렌 화합물 등의 기본 골격을 갖는 것이나, 카르보인 유도체나 디아자카르바졸 유도체(여기서, 디아자카르바졸 유도체란, 카르보인 유도체의 카르보인환을 구성하는 탄화수소환 중 적어도 1개의 탄소 원자가 질소 원자로 치환되어 있는 것을 나타냄) 등을 들 수 있다.
호스트 화합물은, 단독으로 사용해도 되고, 복수종 병용해서 사용해도 된다.
본 발명에 따른 발광층에 사용되는 호스트 화합물로서는, 하기 화학식 (a)로 표현되는 화합물인 것이 바람직하다.
화학식 (a)
Figure 112016001103073-pct00001
화학식 (a) 중, 「X」는, NR', O, S, CR'R" 또는 SiR'R"를 나타낸다. R' 및 R"는, 각각 독립적으로, 수소 원자 또는 치환기를 나타낸다. 「Ar」은, 방향족 환을 나타낸다. n은, 0 내지 8의 정수를 나타낸다.
화학식 (a)에서의 「X」에 있어서, R' 및 R"로 표현되는 치환기로서는, 알킬기(예를 들어, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, tert-부틸기, 펜틸기, 헥실기, 옥틸기, 도데실기, 트리데실기, 테트라데실기, 펜타데실기 등), 시클로알킬기(예를 들어, 시클로펜틸기, 시클로헥실기 등), 알케닐기(예를 들어, 비닐기, 알릴기, 1-프로페닐기, 2-부테닐기, 1,3-부타디에닐기, 2-펜테닐기, 이소프로페닐기 등), 알키닐기(예를 들어, 에티닐기, 프로파르길기 등), 방향족 탄화수소기(방향족 탄소환기, 아릴기 등이라고도 하며, 예를 들어 페닐기, p-클로로페닐기, 메시틸기, 톨릴기, 크실릴기, 나프틸기, 안트릴기, 아줄레닐기, 아세나프테닐기, 플루오레닐기, 페난트릴기, 인데닐기, 피레닐기, 비페닐릴기 등), 방향족 복소환 기(예를 들어, 푸릴기, 티에닐기, 피리딜기, 피리다지닐기, 피리미디닐기, 피라디닐기, 트리아지닐기, 이미다졸릴기, 피라졸릴기, 티아졸릴기, 퀴나졸리닐기, 카르바졸릴기, 카르볼리닐기, 디아자카르바졸릴기(카르볼리닐기의 카르보인환을 구성하는 임의의 탄소 원자 하나가 질소 원자로 치환된 것을 나타냄), 프탈라지닐기 등), 복소환 기(예를 들어, 피롤리딜기, 이미다졸리딜기, 모르포릴기, 옥사졸리딜기 등), 알콕시기(예를 들어, 메톡시기, 에톡시기, 프로필옥시기, 펜틸옥시기, 헥실옥시기, 옥틸옥시기, 도데실옥시기 등), 시클로알콕시기(예를 들어, 시클로펜틸옥시기, 시클로헥실옥시기 등), 아릴옥시기(예를 들어, 페녹시기, 나프틸옥시기 등), 알킬티오기(예를 들어, 메틸티오기, 에틸티오기, 프로필티오기, 펜틸티오기, 헥실티오기, 옥틸티오기, 도데실티오기 등), 시클로알킬티오기(예를 들어, 시클로펜틸티오기, 시클로헥실티오기 등), 아릴티오기(예를 들어, 페닐티오기, 나프틸티오기 등), 알콕시카르보닐기(예를 들어, 메틸옥시카르보닐기, 에틸옥시카르보닐기, 부틸옥시카르보닐기, 옥틸옥시카르보닐기, 도데실옥시카르보닐기 등), 아릴옥시카르보닐기(예를 들어, 페닐옥시카르보닐기, 나프틸옥시카르보닐기 등), 술파모일기(예를 들어, 아미노술포닐기, 메틸아미노술포닐기, 디메틸아미노술포닐기, 부틸아미노술포닐기, 헥실아미노술포닐기, 시클로헥실아미노술포닐기, 옥틸아미노술포닐기, 도데실아미노술포닐기, 페닐아미노술포닐기, 나프틸아미노술포닐기, 2-피리딜아미노술포닐기 등), 아실기(예를 들어, 아세틸기, 에틸카르보닐기, 프로필카르보닐기, 펜틸카르보닐기, 시클로헥실카르보닐기, 옥틸카르보닐기, 2-에틸헥실카르보닐기, 도데실카르보닐기, 페닐카르보닐기, 나프틸카르보닐기, 피리딜카르보닐기 등), 아실옥시기(예를 들어, 아세틸옥시기, 에틸카르보닐옥시기, 부틸카르보닐옥시기, 옥틸카르보닐옥시기, 도데실카르보닐옥시기, 페닐카르보닐옥시기 등), 아미드기(예를 들어, 메틸카르보닐아미노기, 에틸카르보닐아미노기, 디메틸카르보닐아미노기, 프로필카르보닐아미노기, 펜틸카르보닐아미노기, 시클로헥실카르보닐아미노기, 2-에틸헥실카르보닐아미노기, 옥틸카르보닐아미노기, 도데실카르보닐아미노기, 페닐카르보닐아미노기, 나프틸카르보닐아미노기 등), 카르바모일기(예를 들어, 아미노카르보닐기, 메틸아미노카르보닐기, 디메틸아미노카르보닐기, 프로필아미노카르보닐기, 펜틸아미노카르보닐기, 시클로헥실아미노카르보닐기, 옥틸아미노카르보닐기, 2-에틸헥실 아미노카르보닐기, 도데실아미노카르보닐기, 페닐아미노카르보닐기, 나프틸아미노카르보닐기, 2-피리딜아미노카르보닐기 등), 우레이도기(예를 들어, 메틸우레이도기, 에틸우레이도기, 펜틸우레이도기, 시클로헥실우레이도기, 옥틸우레이도기, 도데실우레이도기, 페닐우레이도기 나프틸우레이도기, 2-피리딜아미노우레이도기 등), 술피닐기(예를 들어, 메틸술피닐기, 에틸술피닐기, 부틸술피닐기, 시클로헥실술피닐기, 2-에틸헥실술피닐기, 도데실술피닐기, 페닐술피닐기, 나프틸술피닐기, 2-피리딜술피닐기 등), 알킬술포닐기(예를 들어, 메틸술포닐기, 에틸술포닐기, 부틸술포닐기, 시클로헥실술포닐기, 2-에틸헥실술포닐기, 도데실술포닐기 등), 아릴술포닐기 또는 헤테로아릴술포닐기(예를 들어, 페닐술포닐기, 나프틸술포닐기, 2-피리딜술포닐기 등), 아미노기(예를 들어, 아미노기, 에틸아미노기, 디메틸아미노기, 부틸아미노기, 시클로펜틸아미노기, 2-에틸헥실아미노기, 도데실아미노기, 아닐리노기, 나프틸아미노기, 2-피리딜아미노기 등), 할로겐 원자(예를 들어, 불소 원자, 염소 원자, 브롬 원자 등), 불화탄화수소기(예를 들어, 플루오로메틸기, 트리플루오로메틸기, 펜타플루오로에틸기, 펜타플루오로페닐기 등), 시아노기, 니트로기, 히드록시기, 머캅토기, 실릴기(예를 들어, 트리메틸실릴기, 트리이소프로필실릴기, 트리페닐실릴기, 페닐디에틸실릴기 등), 포스포노기 등을 들 수 있다.
이들 치환기는, 상기의 치환기에 의해 다시 치환되어 있어도 된다. 또한, 이들 치환기는, 복수가 서로 결합해서 환을 형성하고 있어도 된다.
화학식 (a)에서, 바람직한 「X」는 NR' 또는 O이며, R'로서는 방향족 탄화수소기, 방향족 복소환 기가 특히 바람직하다.
화학식 (a)에서, 「Ar」로 표현되는 방향족 환으로서는, 방향족 탄화수소환 또는 방향족 복소환을 들 수 있다.
「Ar」로 표현되는 방향족 환은, 단환, 축합환 중 어느 것이어도 되고, 나아가, 비치환이어도, 상술한 R' 및 R"로 표현되는 치환기를 갖고 있어도 된다.
화학식 (a)에서, 「Ar」로 표현되는 방향족 탄화수소환으로서는, 예를 들어 벤젠환, 비페닐환, 나프탈렌환, 아줄렌환, 안트라센환, 페난트렌환, 피렌환, 크리센환, 나프타센환, 트리페닐렌환, o-터페닐환, m-터페닐환, p-터페닐환, 아세나프텐환, 코로넨환, 플루오렌환, 플루오란트렌환, 나프타센환, 펜타센환, 페릴렌환, 펜타펜환, 피센환, 피렌환, 피란트렌환, 안트라안트렌환 등을 들 수 있다.
화학식 (a)에서, 「Ar」로 표현되는 방향족 복소환으로서는, 예를 들어 푸란환, 디벤조푸란환, 티오펜환, 옥사졸환, 피롤환, 피리딘환, 피리다진환, 피리미딘환, 피라진환, 트리아진환, 벤즈이미다졸환, 옥사디아졸환, 트리아졸환, 이미다졸환, 피라졸환, 티아졸환, 인돌환, 인다졸환, 벤즈이미다졸환, 벤조티아졸환, 벤조옥사졸환, 퀴녹살린환, 퀴나졸린환, 신놀린환, 퀴놀린환, 이소퀴놀린환, 프탈라진환, 나프티리딘환, 카르바졸환, 카르보인환, 디아자카르바졸환(카르보인환을 구성하는 탄화수소환의 탄소 원자의 하나가 질소 원자로 치환되어 있는 환을 나타냄) 등을 들 수 있다.
상기한 것 중에서도, 화학식 (a)에서, 「Ar」로 표현되는 방향족 환으로서 바람직하게 사용되는 것은, 카르바졸환, 카르보인환, 디벤조푸란환, 벤젠환이며, 더 바람직하게 사용되는 것은, 카르바졸환, 카르보인환, 벤젠환이다. 나아가, 치환기를 갖는 벤젠환이 특히 바람직하고, 카르바졸릴기를 갖는 벤젠환이 가장 바람직하다.
또한, 화학식 (a)에서, 「Ar」로 표현되는 방향족 환으로서는, 하기에 나타낸 바와 같은, 각각 3환 이상의 축합환인 것이 바람직한 일 형태이며, 그러한 3환 이상이 축합한 방향족 탄화수소 축합환으로서는, 구체적으로는, 나프타센환, 안트라센환, 테트라센환, 펜타센환, 헥사센환, 페난트렌환, 피렌환, 벤조피렌환, 벤조아줄렌환, 크리센환, 벤조크리센환, 아세나프텐환, 아세나프틸렌환, 트리페닐렌환, 코로넨환, 벤조코로넨환, 헥사벤조코로넨환, 플루오렌환, 벤조플루오렌환, 플루오란텐환, 페릴렌환, 나프토페릴렌환, 펜타벤조페릴렌환, 벤조페릴렌환, 펜타펜환, 피센환, 피란트렌환, 코로넨환, 나프토코로넨환, 오발렌환, 안트라안트렌환 등을 들 수 있다.
또한, 3환 이상이 축합한 방향족 복소환으로서는, 구체적으로는, 아크리딘환, 벤조퀴놀린환, 카르바졸환, 카르보인환, 페나진환, 페난트리딘환, 페난트롤린환, 카르보인환, 사이클라딘환, 킨돌린환, 터페니진환, 퀴노인돌린환, 트리페노디티아진환, 트리페노디옥사진환, 페난트라진환, 안트라진환, 페리미딘환, 디아자카르바졸환(카르보인환을 구성하는 탄화수소환의 탄소 원자 하나가 질소 원자로 치환된 것을 나타냄), 페난트롤린환, 디벤조푸란환, 디벤조티오펜환, 나프토푸란환, 나프토티오펜환, 벤조디푸란환, 벤조디티오펜환, 나프토디푸란환, 나프토디티오펜환, 안트라푸란환, 안트라디푸란환, 안트라티오펜환, 안트라디티오펜환, 티안트렌환, 페녹스틴환, 티오판트렌환(나프토티오펜환) 등을 들 수 있다.
또한, 화학식 (a)에서, n은 0 내지 8의 정수를 나타내지만, 0 내지 2의 정수인 것이 바람직하고, 특히 「X」가 O 또는 S인 경우에는, 1 또는 2인 것이 바람직하다.
이하, 화학식 (a)로 표현되는 호스트 화합물의 구체예를 나타내지만, 이들에 한정되는 것은 아니다.
Figure 112016001103073-pct00002
Figure 112016001103073-pct00003
Figure 112016001103073-pct00004
Figure 112016001103073-pct00005
Figure 112016001103073-pct00006
Figure 112016001103073-pct00007
Figure 112016001103073-pct00008
Figure 112016001103073-pct00009
또한, 본 발명에 사용하는 호스트 화합물은, 저분자 화합물이거나, 반복 단위를 갖는 고분자 화합물이어도 되고, 비닐기나 에폭시기와 같은 중합성 기를 갖는 저분자 화합물(증착 중합성 발광 호스트)이어도 된다.
호스트 화합물로서는, 정공 수송능, 전자 수송능을 가지면서, 또한 발광의 장파장화를 방지하고, 고 Tg(유리 전이 온도)인 화합물이 바람직하다. 본 발명에서는, 유리 전이점이 90℃ 이상인 화합물이 바람직하고, 나아가 130℃ 이상인 화합물이 우수한 특성을 얻을 수 있으므로 바람직하다.
여기서, 유리 전이점(Tg)이란, DSC(Differential Scanning Calorimetry: 시차 주사 열량법)를 사용하여, JIS K 7121에 준거한 방법에 의해 구해지는 값이다.
또한, 본 발명에서는, 종래 공지된 호스트 화합물을 사용할 수도 있다.
종래 공지된 호스트 화합물의 구체예로서는, 이하의 문헌에 기재되어 있는 화합물을 적절하게 사용할 수 있다. 예를 들어, 일본 특허 공개 제2001-257076호 공보, 동 2002-308855호 공보, 동 2001-313179호 공보, 동 2002-319491호 공보, 동 2001-357977호 공보, 동 2002-334786호 공보, 동 2002-8860호 공보, 동 2002-334787호 공보, 동 2002-15871호 공보, 동 2002-334788호 공보, 동 2002-43056호 공보, 동 2002-334789호 공보, 동 2002-75645호 공보, 동 2002-338579호 공보, 동 2002-105445호 공보, 동 2002-343568호 공보, 동 2002-141173호 공보, 동 2002-352957호 공보, 동 2002-203683호 공보, 동 2002-363227호 공보, 동 2002-231453호 공보, 동 2003-3165호 공보, 동 2002-234888호 공보, 동 2003-27048호 공보, 동 2002-255934호 공보, 동 2002-260861호 공보, 동 2002-280183호 공보, 동 2002-299060호 공보, 동 2002-302516호 공보, 동 2002-305083호 공보, 동 2002-305084호 공보, 동 2002-308837호 공보 등을 들 수 있다.
본 발명에 따른 유기 EL 소자가 복수의 발광층을 갖는 경우, 호스트 화합물은 발광층마다 상이해도 되지만, 동일한 화합물인 것이 생산 효율상, 공정 관리상 바람직하다.
또한, 호스트 화합물은, 그 최저 여기 3중항 에너지(T1)가, 2.7eV보다 큰 것이 보다 높은 발광 효율을 얻을 수 있으므로 바람직하다.
본 발명에서 말하는 최저 여기 3중항 에너지란, 호스트 화합물을 용매에 용해하여, 액체 질소 온도에서 관측한 인광 발광 스펙트럼의 최저 진동 밴드간 천이에 대응하는 발광 밴드의 피크 에너지를 말한다.
(2) 인광 발광 도펀트
본 발명에 사용할 수 있는 인광 발광 도펀트는, 공지의 것 중에서 선택할 수 있다. 예를 들어, 원소의 주기율표에서 8족 내지 10족의 금속을 함유하는 착체계 화합물, 바람직하게는 이리듐 화합물, 오스뮴 화합물, 또는 백금 화합물, 또는 희토류 착체에서 선택할 수 있다. 그 중에서도, 가장 바람직한 것은 이리듐 화합물이다.
백색 발광을 나타내는 유기 EL 소자를 제작하는 경우, 적어도 녹, 황, 적색 영역의 발광을 담당하는 발광체로서는, 인광 발광 재료가 바람직하다.
(화학식 (A) 내지 (C)로 표현되는 부분 구조)
또한, 인광 발광 도펀트로서 청색 인광 발광 도펀트를 사용하는 경우, 유기 EL 소자의 발광층에 사용되는 공지의 것 중에서 적절히 선택해서 사용할 수 있지만, 하기 화학식 (A) 내지 (C)에서 선택되는 적어도 하나의 부분 구조를 갖고 있는 것이 바람직하다.
화학식 (A)
Figure 112016001103073-pct00010
화학식 (A) 중, 「Ra」는, 수소 원자, 지방족 기, 방향족 기 또는 복소환 기를 나타낸다. 「Rb」 및 「Rc」는, 각각 독립적으로, 수소 원자 또는 치환기를 나타낸다. 「A1」은, 방향족 환 또는 방향족 복소환을 형성하는데 필요한 잔기를 나타낸다. 「M」은, Ir 또는 Pt를 나타낸다.
화학식 (B)
Figure 112016001103073-pct00011
화학식 (B) 중, 「Ra」는, 수소 원자, 지방족 기, 방향족 기 또는 복소환 기를 나타낸다. 「Rb」, 「Rc」, 「Rb1」 및 「Rc1」은, 각각 독립적으로, 수소 원자 또는 치환기를 나타낸다. 「A1」은, 방향족 환 또는 방향족 복소환을 형성하는데 필요한 잔기를 나타낸다. 「M」은, Ir 또는 Pt를 나타낸다.
화학식 (C)
Figure 112016001103073-pct00012
화학식 (C) 중, 「Ra」는, 수소 원자, 지방족 기, 방향족 기 또는 복소환 기를 나타낸다. 「Rb」 및 「Rc」는, 각각 독립적으로, 수소 원자 또는 치환기를 나타낸다. 「A1」은, 방향족 환 또는 방향족 복소환을 형성하는데 필요한 잔기를 나타낸다. 「M」은, Ir 또는 Pt를 나타낸다.
화학식 (A) 내지 (C)에서, 「Ra」로 표현되는 지방족 기로서는, 알킬기(예를 들어, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기, 펜틸기, 이소펜틸기, 2-에틸-헥실기, 옥틸기, 운데실기, 도데실기, 테트라데실기), 시클로알킬기(예를 들어, 시클로펜틸기, 시클로헥실기)를 들 수 있고, 방향족 기로서는, 예를 들어 페닐기, 톨릴기, 아줄레닐기, 엔트라닐기, 페난트릴기, 피레닐기, 크리세닐기, 나프타세닐기, o-터페닐기, m-터페닐기, p-터페닐기, 아세나프테닐기, 코로네닐기, 플루오레닐기, 페릴레닐기 등을 들 수 있고, 복소환 기로서는, 예를 들어 피롤릴기, 인돌릴기, 푸릴기, 티에닐기, 이미다졸릴기, 피라졸릴기, 인돌리지닐기, 퀴놀리닐기, 카르바졸릴기, 인도리닐기, 티아졸릴기, 피리딜기, 피리다지닐기, 티아디아지닐기, 옥사디아졸릴기, 벤조퀴놀리닐기, 티아디아졸릴기, 피롤로티아졸릴기, 피롤로피리다지닐기, 테트라졸릴기, 옥사졸릴기, 크로마닐기 등을 들 수 있다.
이들 기는, 화학식 (a)에서의 R' 및 R"로 표현되는 치환기를 갖고 있어도 된다.
화학식 (A) 내지 (C)에서, 「Rb」, 「Rc」, 「Rb1」 및 「Rc1」로 표현되는 치환기로서는, 알킬기(예를 들어, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, tert-부틸기, 펜틸기, 헥실기, 옥틸기, 도데실기, 트리데실기, 테트라데실기, 펜타데실기 등), 시클로알킬기(예를 들어, 시클로펜틸기, 시클로헥실기 등), 알케닐기(예를 들어, 비닐기, 알릴기 등), 알키닐기(예를 들어, 에티닐기, 프로파르길기 등), 아릴기(예를 들어, 페닐기, 나프틸기 등), 방향족 복소환 기(예를 들어, 푸릴기, 티에닐기, 피리딜기, 피리다지닐기, 피리미디닐기, 피라디닐기, 트리아지닐기, 이미다졸릴기, 피라졸릴기, 티아졸릴기, 퀴나졸리닐기, 프탈라지닐기 등), 복소환 기(예를 들어, 피롤리딜기, 이미다졸리딜기, 모르포릴기, 옥사졸리딜기 등), 알콕실기(예를 들어, 메톡시기, 에톡시기, 프로필옥시기, 펜틸옥시기, 헥실옥시기, 옥틸옥시기, 도데실옥시기 등), 시클로알콕실기(예를 들어, 시클로펜틸옥시기, 시클로헥실옥시기 등), 아릴옥시기(예를 들어, 페녹시기, 나프틸옥시기 등), 알킬티오기(예를 들어, 메틸티오기, 에틸티오기, 프로필티오기, 펜틸티오기, 헥실티오기, 옥틸티오기, 도데실티오기 등), 시클로알킬티오기(예를 들어, 시클로펜틸티오기, 시클로헥실티오기 등), 아릴티오기(예를 들어, 페닐티오기, 나프틸티오기 등), 알콕시카르보닐기(예를 들어, 메틸옥시카르보닐기, 에틸옥시카르보닐기, 부틸옥시카르보닐기, 옥틸옥시카르보닐기, 도데실옥시카르보닐기 등), 아릴옥시카르보닐기(예를 들어, 페닐옥시카르보닐기, 나프틸옥시카르보닐기 등), 술파모일기(예를 들어, 아미노술포닐기, 메틸아미노술포닐기, 디메틸아미노술포닐기, 부틸아미노술포닐기, 헥실아미노술포닐기, 시클로헥실아미노술포닐기, 옥틸아미노술포닐기, 도데실아미노술포닐기, 페닐아미노술포닐기, 나프틸아미노술포닐기, 2-피리딜아미노술포닐기 등), 아실기(예를 들어, 아세틸기, 에틸카르보닐기, 프로필카르보닐기, 펜틸카르보닐기, 시클로헥실카르보닐기, 옥틸카르보닐기, 2-에틸헥실카르보닐기, 도데실카르보닐기, 페닐카르보닐기, 나프틸카르보닐기, 피리딜카르보닐기 등), 아실옥시기(예를 들어, 아세틸옥시기, 에틸카르보닐옥시기, 부틸카르보닐옥시기, 옥틸카르보닐옥시기, 도데실카르보닐옥시기, 페닐카르보닐옥시기 등), 아미드기(예를 들어, 메틸카르보닐아미노기, 에틸카르보닐아미노기, 디메틸카르보닐아미노기, 프로필카르보닐아미노기, 펜틸카르보닐아미노기, 시클로헥실카르보닐아미노기, 2-에틸헥실카르보닐아미노기, 옥틸카르보닐아미노기, 도데실카르보닐아미노기, 페닐카르보닐아미노기, 나프틸카르보닐아미노기 등), 카르바모일기(예를 들어, 아미노카르보닐기, 메틸아미노카르보닐기, 디메틸아미노카르보닐기, 프로필아미노카르보닐기, 펜틸아미노카르보닐기, 시클로헥실아미노카르보닐기, 옥틸아미노카르보닐기, 2-에틸헥실아미노카르보닐기, 도데실아미노카르보닐기, 페닐아미노카르보닐기, 나프틸아미노카르보닐기, 2-피리딜아미노카르보닐기 등), 우레이도기(예를 들어, 메틸우레이도기, 에틸우레이도기, 펜틸우레이도기, 시클로헥실우레이도기, 옥틸우레이도기, 도데실우레이도기, 페닐우레이도기 나프틸우레이도기, 2-피리딜아미노우레이도기 등), 술피닐기(예를 들어, 메틸술피닐기, 에틸술피닐기, 부틸술피닐기, 시클로헥실술피닐기, 2-에틸헥실술피닐기, 도데실술피닐기, 페닐술피닐기, 나프틸술피닐기, 2-피리딜술피닐기 등), 알킬술포닐기(예를 들어, 메틸술포닐기, 에틸술포닐기, 부틸술포닐기, 시클로헥실술포닐기, 2-에틸헥실술포닐기, 도데실술포닐기 등), 아릴술포닐기(예를 들어, 페닐술포닐기, 나프틸술포닐기, 2-피리딜술포닐기 등), 아미노기(예를 들어, 아미노기, 에틸아미노기, 디메틸아미노기, 부틸아미노기, 시클로펜틸아미노기, 2-에틸헥실아미노기, 도데실아미노기, 아닐리노기, 나프틸아미노기, 2-피리딜아미노기 등), 할로겐 원자(예를 들어, 불소 원자, 염소 원자, 브롬 원자 등), 불화탄화수소기(예를 들어, 플루오로메틸기, 트리플루오로메틸기, 펜타플루오로에틸기, 펜타플루오로페닐기 등), 시아노기, 니트로기, 히드록시기, 머캅토기, 실릴기(예를 들어, 트리메틸실릴기, 트리이소프로필실릴기, 트리페닐실릴기, 페닐디에틸실릴기 등) 등을 들 수 있다.
이들 치환기는, 상기의 치환기에 의해 다시 치환되어 있어도 된다.
화학식 (A) 내지 (C)에서, 「A1」로 표현되는 방향족 환으로서는, 벤젠환, 비페닐환, 나프탈렌환, 아줄렌환, 안트라센환, 페난트렌환, 피렌환, 크리센환, 나프타센환, 트리페닐렌환, o-터페닐환, m-터페닐환, p-터페닐환, 아세나프텐환, 코로넨환, 플루오렌환, 플루오란트렌환, 나프타센환, 펜타센환, 페릴렌환, 펜타펜환, 피센환, 피렌환, 피란트렌환, 안트라안트렌환 등을 들 수 있고, 방향족 복소환으로서는, 푸란환, 티오펜환, 피리딘환, 피리다진환, 피리미딘환, 피라진환, 트리아진환, 벤즈이미다졸환, 옥사디아졸환, 트리아졸환, 이미다졸환, 피라졸환, 티아졸환, 인돌환, 벤즈이미다졸환, 벤조티아졸환, 벤조옥사졸환, 퀴녹살린환, 퀴나졸린환, 프탈라진환, 카르바졸환, 카르보인환, 디아자카르바졸환(카르보인환을 구성하는 탄화수소환의 탄소 원자 하나가 질소 원자로 치환되어 있는 환을 나타냄) 등을 들 수 있다.
화학식 (A) 내지 (C)에서, 「M」은, Ir 또는 Pt를 나타내는데, 그 중에서 Ir이 바람직하다.
화학식 (A) 내지 (C)의 구조는 부분 구조이며, 그 자신이 완성 구조의 발광 도펀트가 되기 위해서는, 중심 금속의 가수에 대응한 배위자가 필요하다. 그러한 배위자로서는, 구체적으로는, 할로겐(예를 들어, 불소 원자, 염소 원자, 브롬 원자 또는 요오드 원자 등), 아릴기(예를 들어, 페닐기, p-클로로페닐기, 메시틸기, 톨릴기, 크실릴기, 비페닐기, 나프틸기, 안트릴기, 페난트릴기 등), 알킬기(예를 들어, 메틸기, 에틸기, 이소프로필기, 히드록시에틸기, 메톡시메틸기, 트리플루오로메틸기, t-부틸기 등), 알킬옥시기, 아릴옥시기, 알킬티오기, 아릴티오기, 방향족 복소환 기(예를 들어, 푸릴기, 티에닐기, 피리딜기, 피리다지닐기, 피리미디닐기, 피라디닐기, 트리아지닐기, 이미다졸릴기, 피라졸릴기, 티아졸릴기, 퀴나졸리닐기, 카르바졸릴기, 카르볼리닐기, 프탈라지닐기 등), 화학식 (A) 내지 (C)의 금속을 제외한 부분 구조 등을 들 수 있다.
발광 도펀트로서는, 화학식 (A) 내지 (C)의 부분 구조 3개로 완성 구조가 되는 트리스체가 바람직하다.
이하, 상기 화학식 (A) 내지 (C)의 부분 구조를 갖는 청색 인광 발광 도펀트를 예시하지만, 이들에 한정되는 것은 아니다.
Figure 112016001103073-pct00013
Figure 112016001103073-pct00014
Figure 112016001103073-pct00015
Figure 112016001103073-pct00016
Figure 112016001103073-pct00017
Figure 112016001103073-pct00018
Figure 112016001103073-pct00019
Figure 112016001103073-pct00020
Figure 112016001103073-pct00021
(3) 형광 발광 도펀트
형광 발광 도펀트(형광성 도펀트, 형광 발광체 등이라고도 함)로서는, 쿠마린계 색소, 피란계 색소, 시아닌계 색소, 크로코늄계 색소, 스쿠아릴륨계 색소, 옥소벤즈안트라센계 색소, 플루오레세인계 색소, 로다민계 색소, 피릴륨계 색소, 페릴렌계 색소, 스틸벤계 색소, 폴리티오펜계 색소, 희토류 착체계 형광체 등을 들 수 있다.
<주입층: 정공 주입층, 전자 주입층>
주입층은, 필요에 따라서 설치할 수 있고, 양극 또는 중간 전극층과, 발광층 또는 정공 수송층과의 사이, 또는 음극 또는 중간 전극층과, 발광층 또는 전자 수송층과의 사이에 존재시켜도 된다.
주입층이란, 구동 전압 저하나 발광 휘도 향상을 위해, 전극 및 중간 전극층과 유기 기능층간에 설치되는 층으로, 예를 들어 「유기 EL 소자와 그 공업화 최전선(1998년 11월 30일 NTS사 발행)」의 제2편 제2장 「전극 재료」(123 내지 166페이지)에 그 상세가 기재되어 있으며, 정공 주입층(양극 버퍼층)과 전자 주입층(음극 버퍼층)이 있다.
정공 주입층(양극 버퍼층)으로서는, 일본 특허 공개 평 9-45479호 공보, 동 9-260062호 공보, 동 8-288069호 공보 등에도 그 상세가 기재되어 있으며, 구체예로서, 구리 프탈로시아닌으로 대표되는 프탈로시아닌 버퍼층, 산화바나듐으로 대표되는 산화물 버퍼층, 아몰퍼스카본 버퍼층, 폴리아닐린(에메랄딘)이나 폴리티오펜 등의 도전성 고분자를 사용한 고분자 버퍼층 등을 들 수 있다. 또한, 일본 특허 공표 제2003-519432호 공보에 기재되어 있는 재료를 사용하는 것도 바람직하다.
정공 주입층은, 복수의 재료를 혼합하여 사용해도 되지만, 본 발명에서는, 단일한 유기 화합물을 성막함으로써 형성되는 것이 바람직하다. 이유로서, 복수의 재료를 혼합해서 사용하는 경우, 혼합비의 생산 시에 있어서의 변동, 예를 들어 성막 기판면 내에서의 농도 변동 등에 의한 성능 변동의 리스크가 높아지는 것을 들 수 있다.
정공 주입층의 층 두께에 대해서는 특별히 제한은 없지만, 통상은 0.1 내지 100nm 정도의 범위 내, 바람직하게는 1 내지 30nm의 범위 내이다.
전자 주입층에 적합한 재료로서는, 전자 수송층과 음극간에 설치하는 전자 주입층에 있어서는, 일함수 3eV 이하의 알칼리 금속, 알칼리 토금속 및 이들 화합물을 들 수 있다. 알칼리 금속 화합물로서는, 구체적으로는, 불화칼륨, 불화리튬, 불화나트륨, 불화세슘, 산화리튬, 리튬 퀴놀린 착체, 탄산세슘 등을 들 수 있고, 불화리튬, 불화세슘이 바람직하다.
중간 전극층의 양극측에 인접하는 층으로서는, 알칼리 금속 화합물 또는 알칼리 토류 화합물을 포함하는 층을 형성하지 않는 것이 바람직하다.
전자 주입층의 층 두께에 대해서는 특별히 제한은 없지만, 통상은 0.1 내지 10nm 정도의 범위 내, 바람직하게는 0.1 내지 2nm의 범위 내이다.
<저지층: 정공 저지층, 전자 저지층>
저지층은, 필요에 따라서 설치되는 것이다. 예를 들어, 일본 특허 공개 평 11-204258호 공보, 동 11-204359호 공보 및 「유기 EL 소자와 그 공업화 최전선(1998년 11월 30일 NTS사 발행)」의 237페이지 등에 기재되어 있는 정공 저지(홀 블록)층이 있다.
정공 저지층이란, 넓은 의미에서는 전자 수송층의 기능을 갖고, 전자를 수송하는 기능을 가지면서 정공을 수송하는 능력이 현저하게 작은 정공 저지 재료를 포함하고, 전자를 수송하면서 정공을 저지함으로써 전자와 정공의 재결합 확률을 향상시킬 수 있다. 또한, 후술하는 전자 수송층의 구성을 필요에 따라, 정공 저지층으로서 사용할 수 있다.
정공 저지층은, 발광층에 인접해서 설치되어 있는 것이 바람직하다.
한편, 전자 저지층이란, 넓은 의미에서는 정공 수송층의 기능을 갖고, 정공을 수송하는 기능을 가지면서 전자를 수송하는 능력이 현저하게 작은 재료를 포함하고, 정공을 수송하면서 전자를 저지함으로써 전자와 정공의 재결합 확률을 향상시킬 수 있다. 또한, 후술하는 정공 수송층의 구성을 필요에 따라서 전자 저지층으로서 사용할 수 있다.
본 발명에 따른 정공 저지층 및 전자 저지층의 층 두께로서는, 바람직하게는 3 내지 100nm의 범위 내이며, 더욱 바람직하게는 5 내지 30nm의 범위 내이다.
<정공 수송층>
정공 수송층이란, 정공을 수송하는 기능을 갖는 정공 수송 재료를 포함하고, 넓은 의미에서 정공 주입층, 전자 저지층도 정공 수송층에 포함된다.
정공 수송층은, 단층 또는 복수층 설치할 수 있다.
정공 수송 재료로서는, 정공의 주입 또는 수송, 또는 전자의 장벽성 중 어느 하나를 갖는 것이며, 유기물, 무기물 중 어느 것이어도 된다. 예를 들어, 트리아졸 유도체, 옥사디아졸 유도체, 이미다졸 유도체, 폴리아릴알칸 유도체, 피라졸린 유도체 및 피라졸론 유도체, 페닐렌디아민 유도체, 아릴아민 유도체, 아미노 치환 칼콘 유도체, 옥사졸 유도체, 스티릴안트라센 유도체, 플루오레논 유도체, 히드라존 유도체, 스틸벤 유도체, 실라잔 유도체, 아닐린계 공중합체나, 도전성 고분자 올리고머, 특히 티오펜 올리고머 등을 들 수 있다.
정공 수송 재료로서는, 상기의 것을 사용할 수 있지만, 나아가, 포르피린 화합물, 방향족 제3급 아민 화합물 및 스티릴아민 화합물, 특히 방향족 제3급 아민 화합물을 사용하는 것이 바람직하다.
방향족 제3급 아민 화합물 및 스티릴아민 화합물의 대표예로서는, N,N,N',N'-테트라페닐-4,4'-디아미노페닐, N,N'-디페닐-N,N'-비스(3-메틸페닐)-〔1,1'-비페닐〕-4,4'-디아민(TPD), 2,2-비스(4-디-p-톨릴아미노페닐)프로판, 1,1-비스(4-디-p-톨릴아미노페닐)시클로헥산, N,N,N',N'-테트라-p-톨릴-4,4'-디아미노비페닐, 1,1-비스(4-디-p-톨릴아미노페닐)-4-페닐시클로헥산, 비스(4-디메틸아미노-2-메틸페닐)페닐메탄, 비스(4-디-p-톨릴아미노페닐)페닐메탄, N,N'-디페닐-N,N'-디(4-메톡시페닐)-4,4'-디아미노비페닐, N,N,N',N'-테트라페닐-4,4'-디아미노디페닐에테르, 4,4'-비스(디페닐아미노)쿼드리페닐, N,N,N-트리(p-톨릴)아민, 4-(디-p-톨릴아미노)-4'-〔4-(디-p-톨릴아미노)스티릴〕스틸벤, 4-N,N-디페닐아미노-(2-디페닐비닐)벤젠, 3-메톡시-4'-N,N-디페닐아미노스틸벤젠, N-페닐카르바졸, 나아가, 미국 특허 제5061569호 명세서에 기재되어 있는 2개의 축합 방향족 환을 분자 내에 갖는 것, 예를 들어 4,4'-비스〔N-(1-나프틸)-N-페닐아미노〕비페닐(NPD), 일본 특허 공개 평 4-308688호 공보에 기재되어 있는 트리페닐아민 유닛이 3개 스타버스트형으로 연결된 4,4',4"-트리스〔N-(3-메틸페닐)-N-페닐아미노〕트리페닐아민(MTDATA) 등을 들 수 있다.
또한, 이들 재료를 고분자쇄에 도입한, 또는 이들 재료를 고분자의 주쇄로 한 고분자 재료를 사용할 수도 있다. 또한, p형-Si, p형-SiC 등의 무기 화합물도 정공 주입 재료, 정공 수송 재료로서 사용할 수 있다.
또한, 일본 특허 공개 평 4-297076호 공보, 일본 특허 공개 제2000-196140호 공보, 일본 특허 공개 제2001-102175호 공보, J. Appl. Phys., 95, 5773(2004), 일본 특허 공개 평 11-251067호 공보, J. Huang et.al.저 문헌(Applied Physics Letters 80(2002), p.139), 일본 특허 공표 제2003-519432호 공보에 기재되어 있는 바와 같은, 소위 p형 반도체적 성질을 갖는 것으로 여겨지는 정공 수송 재료를 사용할 수도 있다. 본 발명에서는, 보다 고효율의 발광 소자가 얻어지는 점에서, 이들 재료를 사용하는 것이 바람직하다.
정공 수송층은, 상기 재료의 1종 또는 2종 이상을 포함하는 1층 구조이어도 된다.
정공 수송층의 층 두께에 대해서는 특별히 제한은 없지만, 통상은 5nm 내지 5㎛ 정도의 범위 내, 바람직하게는 5 내지 200nm의 범위 내이다.
<전자 수송층>
전자 수송층이란, 전자를 수송하는 기능을 갖는 재료를 포함한다.
전자 수송층은, 단층 또는 복수층 설치할 수 있다.
전자 수송층에 사용되는 전자 수송 재료로서는, 음극 또는 중간 전극층을 통하여 주입된 전자를 발광층에 전달하는 기능을 갖고 있으면 되며, 종래 공지된 화합물 중에서 임의의 것을 선택해서 사용할 수 있다. 예를 들어, 니트로 치환 플루오렌 유도체, 디페닐 퀴논 유도체, 티오피란디옥시드 유도체, 비피리딜 유도체, 플루오레닐리덴메탄 유도체, 카르보디이미드, 안트라퀴노디메탄 및 안트론 유도체, 옥사디아졸 유도체 등을 들 수 있다. 또한, 상기 옥사디아졸 유도체에 있어서, 옥사디아졸환의 산소 원자를 황 원자로 치환한 티아디아졸 유도체, 전자 흡인기로서 알려져 있는 퀴녹살린환을 갖는 퀴녹살린 유도체도, 전자 수송 재료로서 사용할 수 있다. 또한, 이들 재료를 고분자쇄에 도입한, 또는 이들 재료를 고분자의 주쇄로 한 고분자 재료를 사용할 수도 있다.
본 발명에서는, 중간 전극층에 인접해서 전자 수송층을 설치하는 경우에는, 피리딘환을 그 구조 내에 포함하는 화합물인 것이 바람직하다.
또한, 8-퀴놀리놀 유도체의 금속 착체, 예를 들어 트리스(8-퀴놀리놀)알루미늄(Alq), 트리스(5,7-디클로로-8-퀴놀리놀)알루미늄, 트리스(5,7-디브로모-8-퀴놀리놀)알루미늄, 트리스(2-메틸-8-퀴놀리놀)알루미늄, 트리스(5-메틸-8-퀴놀리놀)알루미늄, 비스(8-퀴놀리놀)아연(Znq) 등 및 이들의 금속 착체의 중심 금속이 In, Mg, Cu, Ca, Sn, Ga 또는 Pb로 치환된 금속 착체도, 전자 수송 재료로서 사용할 수 있다. 그 밖에, 메탈 프리 또는 메탈 프탈로시아닌, 또는 그것들의 말단이 알킬기나 술포기 등으로 치환되어 있는 것도, 전자 수송 재료로서 바람직하게 사용할 수 있다. 또한, 발광층의 재료로서도 사용되는 디스티릴피라진 유도체도, 전자 수송 재료로서 사용할 수 있고, 정공 주입층, 정공 수송층과 마찬가지로, n형-Si, n형-SiC 등의 무기 반도체도 전자 수송 재료로서 사용할 수 있다.
전자 수송층에는, 복수의 재료를 혼합하여 사용해도 된다. 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 알칼리 금속 화합물 또는 알칼리 토금속 화합물의 도핑을 행할 수도 있지만, 본 발명에 따른 전자 수송층은, 단일한 유기 화합물을 성막함으로써 형성되는 것이 바람직하다. 이유로서, 복수의 재료를 혼합해서 사용하는 경우, 혼합비의 생산 시에 있어서의 변동, 예를 들어 성막 기판면 내에서의 농도 변동 등에 의한 성능 변동의 리스크가 높아지는 것을 들 수 있다.
본 발명에서는, 저일함수의 중간 전극층을 사용함으로써, 알칼리 금속 등의 도핑을 행하지 않아도 중간 전극층으로부터의 전자 주입성을 손상시키지 않고 적합한 성능을 얻을 수 있다.
전자 수송층에 포함되는 유기 화합물의 유리 전이 온도는, 110℃ 이상인 것이 보다 우수한 고온 보존성, 고온 프로세스 안정성이 얻어지므로 바람직하다.
전자 수송층의 층 두께에 대해서는 특별히 제한은 없지만, 통상은 5nm 내지 5㎛ 정도의 범위 내, 바람직하게는 5 내지 200nm의 범위 내이다.
<지지 기판>
본 발명에 따른 유기 EL 소자에 적용하는 지지 기판(기체, 기판, 기재, 지지체라고도 함)으로서는, 유리, 플라스틱 등의 종류에는 특별히 한정은 없고, 또한 투명하거나 불투명해도 된다. 지지 기판측으로부터 광을 취출하는 경우에는, 지지 기판은 투명한 것이 바람직하다. 바람직하게 사용되는 투명한 지지 기판으로서는, 유리, 석영, 투명 수지 필름을 들 수 있다. 특히 바람직한 지지 기판은, 유기 EL 소자에 가요성을 부여하는 것이 가능한 수지 필름이다.
수지 필름으로서는, 예를 들어 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN) 등의 폴리에스테르, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 셀로판, 셀룰로오스디아세테이트, 셀룰로오스트리아세테이트(TAC), 셀룰로오스아세테이트부티레이트, 셀룰로오스아세테이트프로피오네이트(CAP), 셀룰로오스아세테이트프탈레이트, 셀룰로오스나이트레이트 등의 셀룰로오스에스테르류 또는 그들의 유도체, 폴리염화비닐리덴, 폴리비닐알코올, 폴리에틸렌비닐알코올, 신디오택틱 폴리스티렌, 폴리카르보네이트, 노르보르넨 수지, 폴리메틸펜텐, 폴리에테르케톤, 폴리이미드, 폴리에테르술폰(PES), 폴리페닐렌술피드, 폴리술폰류, 폴리에테르이미드, 폴리에테르케톤이미드, 폴리아미드, 불소 수지, 나일론, 폴리메틸메타크릴레이트, 아크릴 또는 폴리아릴레이트류, 아톤(상품명, JSR사 제조) 또는 아펠(상품명, 미쯔이 가가꾸사 제조)과 같은 시클로올레핀계 수지 등을 들 수 있다.
수지 필름의 표면에는, 무기물, 유기물의 피막 또는 그 양자의 하이브리드 피막이 형성되어 있어도 되고, JIS K 7129-1992에 준거한 방법으로 측정된 수증기 투과도가 0.01g/(m2·24h) 이하인 가스 배리어성 필름인 것이 바람직하고, 또한 JIS K 7126-1992에 준거한 방법으로 측정된 산소 투과도가 1×10-3ml/(m2·24h·atm) 이하 및 수증기 투과도가 1×10-3g/(m2·24h) 이하인 고가스 배리어성 필름인 것이 바람직하고, 또한 산소 투과도가 1×10-5ml/(m2·24h·atm) 이하 및 수증기 투과도가 1×10-5g/(m2·24h)인 것이 특히 바람직하다.
가스 배리어 막을 형성하는 재료로서는, 수분이나 산소 등 소자의 열화를 초래하는 것의 침입을 억제하는 기능을 갖는 재료이면 되며, 예를 들어 산화규소, 이산화규소, 질화규소 등을 사용할 수 있다. 또한, 가스 배리어 막의 취약성을 개량하기 위해서, 이들 무기층과 유기 재료를 포함하는 층의 적층 구조를 갖게 하는 것이 보다 바람직하다. 무기층과 유기 재료를 포함하는 층의 적층순에 대해서는 특별히 제한은 없지만, 양자를 교대로 복수회 적층시키는 것이 바람직하다.
가스 배리어 막의 형성 방법에 대해서는, 특별히 한정은 없으며, 예를 들어 진공 증착법, 스퍼터링법, 반응성 스퍼터링법, 분자선 애피택시법, 클러스터 이온빔법, 이온 플레이팅법, 플라즈마 중합법, 대기압 플라즈마 중합법, 플라즈마 CVD법, 레이저 CVD법, 열 CVD법, 코팅법 등을 사용할 수 있지만, 일본 특허 공개 제2004-68143호 공보에 기재되어 있는 바와 같은 대기압 플라즈마 중합법에 의한 것도 적절하게 사용할 수 있다.
불투명한 지지 기판으로서는, 예를 들어 알루미늄, 스테인리스 등의 금속판·필름이나 불투명 수지 기판, 세라믹제의 기판 등을 들 수 있다.
<밀봉>
본 발명에 따른 유기 EL 소자의 밀봉에 사용되는 밀봉 수단으로서는, 예를 들어 밀봉 부재와, 전극, 지지 기판을 접착제로 접착하는 방법을 들 수 있다.
밀봉 부재로서는, 유기 EL 소자의 표시 영역을 덮도록 배치되어 있으면 되고, 오목 판상이거나, 평판 형상이어도 된다.
또한, 투명성, 전기 절연성은 특별히 한정되지 않는다.
구체적으로는, 유리판, 중합체판·필름, 금속판·필름 등을 들 수 있다. 유리판으로서는, 특히 소다석회 유리, 바륨·스트론튬 함유 유리, 납 유리, 알루미노규산 유리, 붕규산 유리, 바륨 붕규산 유리, 석영 등을 들 수 있다. 또한, 중합체판으로서는, 폴리카르보네이트, 아크릴, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에테르술피드, 폴리술폰 등을 들 수 있다. 금속판으로서는, 스테인리스, 철, 구리, 알루미늄, 마그네슘, 니켈, 아연, 크롬, 티타늄, 몰리부텐, 실리콘, 게르마늄 및 탄탈륨으로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상의 금속 또는 합금을 포함하는 것을 들 수 있다.
본 발명에서는, 유기 EL 소자를 박막화할 수 있다는 점에서 중합체 필름 또는 금속 필름을 바람직하게 사용할 수 있다. 나아가, 중합체 필름은, 산소 투과도가 1×10-3ml/(m2·24h·atm) 이하 및 수증기 투과도가 1×10-3g/(m2·24h) 이하의 것인 것이 바람직하다. 또한, 산소 투과도가 1×10-5ml/(m2·24h·atm) 이하 및 수증기 투과도가 1×10-5g/(m2·24h)인 것이 보다 바람직하다.
밀봉 부재를 오목 형상으로 가공하는 것은, 샌드블라스트 가공, 화학 에칭 가공 등이 사용된다.
접착제로서는, 구체적으로는, 아크릴산계 올리고머, 메타크릴산계 올리고머의 반응성 비닐기를 갖는 광경화 및 열경화형 접착제, 2-시아노아크릴산에스테르 등의 습기 경화형 등의 접착제를 들 수 있다. 또한, 에폭시계 등의 열 및 화학 경화형(2액 혼합)을 들 수 있다. 또한, 핫 멜트형의 폴리아미드, 폴리에스테르, 폴리올레핀을 들 수 있다. 또한, 양이온 경화 타입의 자외선 경화형 에폭시 수지 접착제를 들 수 있다.
또한, 유기 EL 소자가 열처리에 의해 열화되는 경우가 있으므로, 실온(25℃)에서부터 80℃까지 접착 경화할 수 있는 것이 바람직하다. 또한, 접착제 중에 건조제를 분산시켜 두어도 된다. 밀봉 부분에의 접착제의 도포는, 시판하고 있는 디스펜서를 사용해도 되고, 스크린 인쇄와 같이 인쇄해도 된다.
밀봉 부재와 유기 EL 소자의 표시 영역과의 간극에는, 기상 및 액상에서는, 질소, 아르곤 등의 불활성 기체나, 불화탄화수소, 실리콘 오일과 같은 불활성 액체를 주입하는 것이 바람직하다. 또한, 진공으로 하는 것도 가능하다. 또한, 내부에 흡습성 화합물을 봉입할 수도 있다.
흡습성 화합물로서는, 예를 들어 금속 산화물(예를 들어, 산화나트륨, 산화칼륨, 산화칼슘, 산화바륨, 산화마그네슘, 산화알루미늄 등), 황산염(예를 들어, 황산나트륨, 황산칼슘, 황산마그네슘, 황산코발트 등), 금속 할로겐화물(예를 들어, 염화칼슘, 염화마그네슘, 불화세슘, 불화탄탈륨, 브롬화세륨, 브롬화마그네슘, 요오드화바륨, 요오드화마그네슘 등), 과염소산류(예를 들어, 과염소산바륨, 과염소산마그네슘 등) 등을 들 수 있고, 황산염, 금속 할로겐화물 및 과염소산류에 있어서는 무수염이 적절하게 사용된다.
<보호막, 보호판>
유기 EL 소자의 기계적 강도를 높이기 위해서, 상기 밀봉용 필름의 외측에 보호막 또는 보호판을 설치해도 된다. 특히, 밀봉이 밀봉막에 의해 행해지고 있는 경우에는, 그 기계적 강도는 반드시 높지는 않기 때문에, 이러한 보호막, 보호판을 설치하는 것이 바람직하다. 이것에 사용할 수 있는 재료로서는, 상기 밀봉에 사용한 것과 마찬가지의 유리판, 중합체판·필름, 금속판·필름 등을 사용할 수 있지만, 경량이면서 또한 박막화라는 점에서, 중합체 필름을 사용하는 것이 바람직하다.
<양극>
양극으로서는, 일함수가 큰(4eV 이상) 금속, 합금, 전기 전도성 화합물 및 이들의 혼합물을 전극 물질로 하는 것이 바람직하게 사용된다. 이러한 전극 물질의 구체예로서는, Au, Ag, Al 등의 금속, CuI, 인듐주석옥시드(ITO), SnO2, ZnO 등의 도전성 투명 재료를 들 수 있다. 또한, IDIXO(In2O3-ZnO) 등 비정질이고 투명 도전막을 제작 가능한 재료를 사용해도 된다.
양극은, 이들 전극 물질을 증착이나 스퍼터링 등의 방법에 의해 박막을 형성시켜, 포토리소그래피법으로 원하는 형상의 패턴을 형성해도 되고, 또는 패턴 정밀도를 별로 필요로 하지 않는 경우에는(100㎛ 이상 정도), 상기 전극 물질의 증착이나 스퍼터링 시에 원하는 형상의 마스크를 통해서 패턴을 형성해도 된다. 또는, 유기 도전성 화합물과 같이 도포 가능한 물질을 사용하는 경우에는, 인쇄 방식, 코팅 방식 등 습식 성막법을 사용할 수도 있다.
양극측으로부터 발광을 취출하는 경우에는, 투과율을 10％보다 크게 하는 것이 바람직하다.
또한, 양극으로서의 시트 저항값은, 수백 Ω/□ 이하가 바람직하다.
막 두께는 재료에 따라 다르지만, 통상 5 내지 1000nm의 범위 내, 바람직하게는 5 내지 200nm의 범위 내에서 선택된다.
<음극>
한편, 음극으로서는, 금속, 합금, 전기 전도성 화합물 및 이들의 혼합물을 전극 물질로 하는 것이 사용된다. 이러한 전극 물질의 구체예로서는, 나트륨, 나트륨-칼륨 합금, 마그네슘, 리튬, 마그네슘/구리 혼합물, 마그네슘/은 혼합물, 마그네슘/알루미늄 혼합물, 마그네슘/인듐 혼합물, 알루미늄/산화 알루미늄(Al2O3) 혼합물, 인듐, 리튬/알루미늄 혼합물, 희토류 금속, 은, 알루미늄 등을 들 수 있다. 이들 중에서도, 전자 주입성 및 산화 등에 대한 내구성의 관점에서, 전자 주입성 금속과 이것보다 일함수의 값이 크고 안정한 금속인 제2 금속과의 혼합물, 예를 들어 마그네슘/은 혼합물, 마그네슘/알루미늄 혼합물, 마그네슘/인듐 혼합물, 알루미늄/산화 알루미늄(Al2O3) 혼합물, 리튬/알루미늄 혼합물이나, 알루미늄, 은 등이 적합하다.
음극은, 이들 전극 물질을 증착이나 스퍼터링 등의 방법에 의해 박막을 형성시킴으로써 제작할 수 있다.
또한, 음극으로서의 시트 저항값은, 수백 Ω/□ 이하가 바람직하고, 막 두께는 통상 5nm 내지 5㎛의 범위 내, 바람직하게는 5 내지 200nm의 범위 내에서 선택된다.
또한, 발광한 광을 투과시키기 위해서, 유기 EL 소자의 양극 또는 음극 중 어느 한쪽이 투명 또는 반투명하면, 발광 휘도가 향상되어 바람직하다.
또한, 음극에 상기 재료를 1 내지 20nm의 범위 내의 막 두께로 제작한 후에, 양극의 설명에서 예로 든 도전성 투명 재료를 그 위에 제작함으로써, 투명 또는 반투명의 음극을 제작할 수 있고, 이것을 응용함으로써 양극과 음극과의 양쪽이 투과성을 갖는 소자를 제작할 수 있다.
≪유기 EL 소자의 용도≫
본 발명에 따른 유기 EL 소자는, 각종 디바이스에 적절하게 사용할 수 있다.
이하에서는, 그 일례로서, 유기 EL 모듈에 대해서 설명한다.
≪유기 EL 모듈의 구성≫
본 발명에서, 유기 EL 모듈이란, 적어도 하나 이상의 유기 EL 소자의 양극 및 음극에 도전성 재료(부재)가 접속되고, 또한, 배선 기판 등에 접속된, 그 자체가 독립된 기능을 갖는 실장체를 말한다.
도 15에, 본 발명의 유기 EL 모듈의 일례를 나타낸다.
도 15에 도시한 바와 같이, 유기 EL 모듈(30)은, 주로, 유기 EL 소자(1), 이방성 도전 필름(Anisotropic Conductive Film: ACF)(32) 및 플렉시블 프린트 기판(Flexible Printed Circuits: FPC)(34)으로 구성되어 있다.
유기 EL 소자(1)는, 지지 기판(21) 및 전극이나 각종 유기 기능층을 포함하는 적층체(14)를 갖고 있다. 적층체(14)가 적층되어 있지 않은 지지 기판(21) 측단부에 형성된 취출 배선(24)과 플렉시블 프린트 기판(34)이, 이방성 도전 필름(32)을 통해서 전기적으로 접속되어 있다.
플렉시블 프린트 기판(34)은, 유기 EL 소자(1)(적층체(14)) 상에 접착제(36)를 통해서 접합되어 있다. 플렉시블 프린트 기판(34)은, 도시하지 않은 드라이버 IC나 프린트 기판에 접속되어 있다.
도 15에서는 도시하지 않았으나, 음극(26)(도 1 참조)에 대해서도, 그 일부가 음극(26)에 접하도록 해서 취출 배선이 형성되고, 당해 취출 배선과 플렉시블 프린트 기판(34)이 전기적으로 접속되어 있다.
또한, 본 발명에서는, 지지 기판(21)의 발광면측에 편광 부재(38)를 설치해도 된다. 편광 부재(38) 대신에, 하프 미러나 흑색 필터를 사용할 수도 있다. 이에 의해, 본 발명의 유기 EL 모듈(30)은, LED에서는 도광 도트에 의해 표현할 수 없었던 흑색을 표현 가능하게 된다.
<이방성 도전 필름>
본 발명에 따른 이방성 도전 필름은, 도전성 입자, 예를 들어 금, 니켈, 은 등의 금속 핵 그 자체나 수지 핵에 금 도금한 것 등을 바인더에 분산시킨 것이다.
바인더로서는, 열가소성 수지나 열경화성 수지가 사용되고 있으며, 그 중에서도 열경화성 수지가 바람직하고, 에폭시 수지를 사용한 것이 보다 바람직하다.
필러로서 니켈 파이버(섬유 형상)를 배향시킨 이방성 도전성 필름도 적절하게 사용할 수 있다.
또한, 본 발명에서는, 이방 도전성 필름 대신에, 도전성 페이스트 등의 유동성 재료, 예를 들어 은 페이스트 등을 사용해도 된다.
<편광 부재>
본 발명에 따른 편광 부재로서는, 시판하고 있는 편광판 또는 원편광판을 들 수 있다.
편광판의 주된 구성 요소인 편광막이란, 일정 방향의 편파면의 광만을 관철시키는 소자이며, 대표적인 것으로서 폴리비닐알코올계 편광 필름이 있다. 이것은, 주로, 폴리비닐알코올계 필름에 요오드를 염색시킨 것과 2색성 염료를 염색시킨 것이 있다. 편광막은, 폴리비닐알코올 수용액을 성막하고, 이것을 1축 연신시켜서 염색하거나, 염색한 후 1축 연신하고 나서, 바람직하게는 붕소 화합물로 내구성 처리를 행한 것이 사용되고 있다. 편광막의 막 두께로서는, 5 내지 30㎛의 범위 내, 바람직하게는 8 내지 15㎛의 범위 내인 편광막이 바람직하게 사용되고 있으며, 본 발명에서는, 이러한 편광막도 적절하게 사용할 수 있다.
또한, 시판되는 편광판 보호 필름을 사용하는 것도 바람직하고, 구체적으로는, KC8UX2MW, KC4UX, KC5UX, KC4UY, KC8UY, KC12UR, KC4UEW, KC8UCR-3, KC8UCR-4, KC8UCR-5, KC4FR-1, KC4FR-2, KC8UE, KC4UE(코니카 미놀타(주) 제조) 등을 들 수 있다.
편광 부재와 지지 기판을 접합하기 위해서 사용되는 점착제는, 광학적으로 투명한 것은 물론, 적당한 점탄성이나 점착 특성을 나타내는 것이 바람직하다.
구체적으로는, 아크릴계 공중합체나 에폭시계 수지, 폴리우레탄, 실리콘계 중합체, 폴리에테르, 부티랄계 수지, 폴리아미드계 수지, 폴리비닐알코올계 수지, 합성 고무 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 아크릴계 공중합체는, 가장 점착 물성을 제어하기 쉽고, 또한 투명성이나 내후성, 내구성 등이 우수하므로 바람직하게 사용할 수 있다.
이들 점착제는, 기판 상에 도설한 후, 건조법, 화학 경화법, 열경화법, 열용융법, 광경화법 등에 의해 막 형성시켜, 경화시킬 수 있다.
≪발광 패턴을 갖는 유기 EL 모듈의 제조 방법≫
유기 EL 모듈은, 전류의 급전부인 양극의 취출 배선과, 전류의 수취부인 음극의 취출 배선(도시 생략)을 소정의 방법으로 접속함으로써 제작할 수 있다.
특히, 접속 방법으로서 이방성 도전 필름을 사용한 경우에는, 이방성 도전 필름의 가접착 온도에 의한 가접합 공정과, 실제로 이방성 도전 필름 중의 전기적 접속을 취하는 역할을 갖는 도전성 입자를 으깨는 압착 공정을 행함으로써, 이방성 도전 필름과 취출 전극이 전기적으로 접속된다.
지지 기판이 필름 기재인 경우에는, 필름 기재에의 열 대미지 저감을 위해, 압착 온도가 100 내지 150℃의 범위 내인 이방성 도전 필름(예를 들어, 히따찌 가세이사 MF 시리즈 등)을 선정한다.
보다 구체적으로는, 공정으로서는, 먼저, 이방성 도전 필름의 가접합 공정을 실시한다. 이 공정은, 예를 들어 ACF 부착 장치(오하시 세이사꾸쇼 제조: LD-03) 등을 사용한다. 가접합용의 히트 툴 온도는, 80℃ 정도로 설정하고, 유기 EL 소자와 이방성 도전 필름을 위치 정렬한 후, 소정의 압력(0.1 내지 0.3MPa)으로, 5초 정도의 가압에 의해 접합을 행한다.
계속해서, 본 접합 공정(압착 공정)을 실시한다. 이 공정은, 예를 들어 본 압착 장치(오하시 세이사꾸쇼 제조: BD-02) 등을 사용한다. 먼저, 본 접합용의 히트 툴 온도를 130 내지 150℃ 정도로 설정한다. 이어서, 유기 EL 소자에 접속하는 플렉시블 프린트 기판의 콘택트 패드를 유기 EL 소자의 전극 취출 위치에 위치 정렬해서 세팅한다. 위치 정렬 완료 후, 히트 툴을 소정의 압력(1 내지 3MPa)으로, 플렉시블 프린트 기판 상에서 10초 정도 가압해서 본 접합 공정이 완료된다. 접합 후, 이방성 도전 필름 접합부 보강을 위해, 접합부 상으로부터 실리콘 수지 등을 포팅해서 보강해도 된다.
그 밖에, 용도에 따라, 지지 기판의 발광면측에, 편광 부재, 하프 미러 부재 또는 흑색 필터를, 접착제를 통해서 설치할 수도 있다.
[제2 실시 형태]
제2 실시 형태는, 각 발광 유닛에서의 적어도 1층의 유기 기능층을, 당해 유기 기능층의 형성 과정에서 마스크 패턴화하고, 또한, 당해 유기 기능층의 형성 후에, 광조사에 의해 패턴화하여, 발광 기능이 변조되어 있는 영역과, 변조되지 않은 영역으로 구획(패터닝)한다는 점에 대해서는 제1 실시 형태와 공통되고 있지만, 주로, 다음의 점에서 제1 실시 형태와 상이하다.
≪유기 EL 소자의 제조 방법≫
본 발명의 발광 패턴을 갖는 유기 EL 소자의 제조 방법은, 적어도 한 쌍의 전극간에 하나 또는 복수의 유기 기능층을 구비한 유기 EL 소자가, 상태에 따라, 발광 패턴을 2종류 이상 전환 가능하게 하고, 또한 불균일 없이 발광할 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.
또한, 여기에서 말하는 「패턴」이란, 유기 EL 소자에 의해 표시되는 도안(그림의 무늬나 모양), 문자, 화상 등을 말한다.
여기에서는, 일례로서, 도 16에 나타내는 유기 EL 소자(1)의 제조 방법을 설명한다.
또한, 유기 EL 소자(1)는, 지지 기판(21) 상에 양극(23), 제1 발광 유닛(25a), 중간 전극층(29), 제2 발광 유닛(25b) 및 음극(26)이 순차 적층되어, 구성되어 있다. 지지 기판(21) 측단부에는, 양극(23)이 인출되어, 취출 전극(23a)이 형성되어 있다. 중간 전극층(29)은, 광투과성을 갖고 있다.
(1) 적층 공정
본 발명의 유기 EL 소자(1)의 제조 방법에서는, 지지 기판(21) 상에 양극(23), 제1 발광 유닛(25a), 중간 전극층(29), 제2 발광 유닛(25b) 및 음극(26)을 적층해서 형성하는 공정(적층 공정)을 행한다.
먼저, 지지 기판(21)을 준비하고, 해당 지지 기판(21) 상에 원하는 전극 물질, 예를 들어 양극용 물질을 포함하는 박막을 1㎛ 이하, 바람직하게는 10 내지 200nm의 범위 내의 막 두께가 되도록, 증착이나 스퍼터링 등의 방법에 의해 형성시켜, 양극(23)을 제작한다. 동시에, 양극(23) 단부에, 외부 전원과 접속되는 취출 전극(23a)을 증착법 등의 적절한 방법으로 형성한다.
이어서, 그 위에 제1 발광 유닛(25a)을 구성하는 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층을 순서대로 적층해서 형성한다.
또한, 제1 발광 유닛(25a)의 성막 시에는, 후술하는 제2 발광 유닛(25b)과는 상이한 패턴이 형성되도록, 성막 시의 쉐도우 마스크 패턴을 적절히 선택한다.
쉐도우 마스크 패턴은, 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층 및 전자 주입층의 모든 층에 동일한 쉐도우 마스크 패턴을 사용해도 되지만, 성막 정밀도의 관점에서, 정공 주입층 및 정공 수송층에 사용하는 것이 바람직하고, 정공 주입층에만 쉐도우 마스크를 사용하는 것이 보다 바람직하다.
이들 각 층의 형성은, 스핀 코팅법, 캐스트법, 잉크젯법, 증착법, 인쇄법 등이 있는데, 균질한 층이 얻어지기 쉽고, 또한 핀 홀이 생성되기 어려운 등의 점에서, 진공 증착법 또는 스핀 코팅법이 특히 바람직하다. 또한, 층마다 상이한 형성법을 적용해도 된다. 이들 각 층의 형성에 증착법을 채용하는 경우, 그 증착 조건은 사용하는 화합물의 종류 등에 따라 상이하지만, 일반적으로 보트 가열 온도 50 내지 450℃, 진공도 1×10-6 내지 1×10-2Pa, 증착 속도 0.01 내지 50nm/초, 기판 온도 -50 내지 300℃, 층 두께 0.1 내지 5㎛의 범위 내에서, 각 조건을 적절히 선택하는 것이 바람직하다.
이들 층을 형성한 후, 그 위에 중간 전극층용 물질을 포함하는 박막을, 바람직하게는 층 두께 0.6 내지 5nm의 범위 내, 보다 바람직하게는 0.8 내지 3nm의 범위 내, 더욱 바람직하게는 0.8 내지 2nm의 범위 내가 되도록 증착법에 의해 형성시켜 중간 전극층(29)을 설치한다.
계속해서, 제1 발광 유닛(25a)의 성막과 마찬가지로 하여, 제2 발광 유닛(25b)의 각 층을 형성한다. 이때, 상술한 바와 같이, 성막 시의 쉐도우 마스크 패턴은, 제1 발광 유닛(25a)과는 상이한 것을 사용한다.
이상과 같이 해서 제2 발광 유닛(25b)을 형성한 후, 이 상부에 음극(26)을 증착법이나 스퍼터법 등의 적당한 형성법에 의해 형성한다. 이때, 음극(26)은, 발광 유닛(25a 및 25b)에 의해 중간 전극층(29)이나 양극(23)에 대하여 절연 상태를 유지하면서, 제2 발광 유닛(25b)의 상방으로부터 지지 기판(21)의 주연에 단자 부분을 인출한 형상으로 패턴 형성한다.
(2) 밀봉 공정
적층 공정 후에는, 유기 EL 소자(1)를 밀봉하는 공정(밀봉 공정)을 행한다.
즉, 양극(23)(취출 전극(23a)) 및 음극(26)의 단자 부분을 노출시킨 상태에서, 지지 기판(21) 상에 적어도 발광 유닛(25a 및 25b)을 덮는 밀봉재를 설치한다.
(3) 광조사 공정
광조사함으로써 발광 유닛(25a 및 25b)의 발광 기능을 변조시켜서, 소정의 발광 패턴을 갖는 유기 EL 소자(1)를 제조할 수 있다.
여기서, 광조사에 의해 발광 기능을 변조시킨다는 것은, 광조사에 의해, 발광 유닛을 구성하는 정공 수송 재료 등의 기능을 변화시킴으로써, 당해 발광 유닛의 발광 기능을 변화시키는 것을 말한다.
광조사 공정에서, 그 광조사 방법은, 발광 유닛(25a 및 25b)의 소정 패턴 영역에 소정의 광조사를 함으로써 당해 조사 부분을 휘도가 변화한 발광 영역으로 할 수 있으면, 어떤 방법이어도 되며, 특정한 방법에 한정되는 것은 아니다.
광조사 공정에서 조사되는 광은, 자외선, 가시광선 또는 적외선을 더 함유하고 있어도 되지만, 자외선을 포함하는 것이 바람직하다.
여기서, 본 발명에 있어서, 자외선이란, 그 파장이 X선보다도 길고, 가시광선의 최단파장보다 짧은 전자파를 말하며, 구체적으로는 파장이 1 내지 400nm의 범위 내인 것이다.
자외선의 발생 수단 및 조사 수단은, 종래 공지된 장치 등에 의해 자외선을 발생시키고, 또한 조사하면 되며, 특별히 한정되지 않는다. 구체적인 광원으로서는, 고압 수은 램프, 저압 수은 램프, 수소(중수소) 램프, 희가스(크세논, 아르곤, 헬륨, 네온 등) 방전 램프, 질소 레이저, 엑시머 레이저(XeCl, XeF, KrF, KrCl 등), 수소 레이저, 할로겐 레이저, 각종 가시(LD)-적외 레이저의 고조파(YAG 레이저의 THG(Third Harmonic Generation) 광 등) 등을 들 수 있다.
이러한 광조사 공정은, 밀봉 공정 후에 행하여지는 것이 바람직하다.
또한, 광조사 공정에서, 광강도 또는 조사 시간 등을 조정하여, 광조사량을 변화시킴으로써, 당해 광조사량에 따라서 광조사 부분의 발광 휘도를 변화시키는 것이 가능하다. 광조사량이 많을수록 발광 휘도는 감쇠하고, 광조사량이 적을수록 발광 휘도의 감쇠율은 작다. 따라서, 광조사량이 0, 즉, 광 미조사의 경우에는, 발광 휘도는 최대이다.
이상에 의해, 원하는 발광 패턴을 갖는 유기 EL 소자(1)를 제조할 수 있다. 이러한 유기 EL 소자(1)의 제조에 있어서는, 1회의 진공화로 일관하여 제1 발광 유닛(25a)부터 음극(26)까지 제작하는 것이 바람직하지만, 도중에 진공 분위기로부터 지지 기판(21)을 취출해서 상이한 형성법을 실시해도 상관없다. 그때, 작업을 건조 불활성 가스 분위기 하에서 행하는 등의 배려가 필요해진다.
또한, 이와 같이 하여 얻어진 유기 EL 소자(1)에 직류 전압을 인가하는 경우에는, 발광시키는 발광 유닛(25a 또는 25b)의 양측에 배치된 전극(예를 들어, 양극(23)을 +의 극성으로 하고, 중간 전극층(29)을 -의 극성으로 함)에, 2 내지 40V 정도의 전압을 인가하면 발광을 관측할 수 있다. 또한, 교류 전압을 인가해도 되고, 인가하는 교류의 파형은 임의이어도 된다.
이때, 전류는, 발광 패턴 부분에만 흐르기 때문에, 불필요한 부분에까지 광을 도광하는 LED와 비교하여, 소비 전력을 저감시킬 수 있다.
나아가, 마스크를 사용한 패턴화 외에, 광조사에 의한 패턴화를 실시함으로써, 보다 형상 정밀도를 높게 할 수 있다.
<유기 EL 소자의 발광 패턴>
복수층의 발광 유닛을 갖는 유기 EL 소자를 광조사해서 발광 휘도를 변화, 저감시키는 경우, 밀봉 공정을 종료한 유기 EL 소자에 일괄적으로 광조사를 해 버리면, 각각의 발광 유닛에서 상이한 도안이나 마크를 표시시킬 수 없게 된다.
이것을 피하기 위해서, 각 발광 유닛 사이에서 도안이나 마크를 바꿀 때는, 성막 마스크에 의해 유기층, 특히, 정공 수송층이나 정공 주입층을 마스크 패터닝해 두고, 최종의 트리밍의 위치 결정으로 광조사에 의한 발광 휘도 변화 프로세스를 실시하면 된다.
이하, 도면을 사용하여, 도 16에서 나타내는 유기 EL 소자(1)에 대해서 보다 상세하게 설명한다.
먼저, 제1 발광 유닛(25a)에 있어서의 정공 주입층(7)의 성막 시에, 도 17a에 대응하는 개구 형상을 가진 메탈 마스크를 사용해서 증착 공정을 실시하여, 도 17a에서 나타내는 정공 주입층(7)을 형성한다. 이어서, 제2 발광 유닛(25b)에 있어서의 정공 주입층(11)의 성막 시에, 도 17b에 대응하는 개구 형상을 가진 메탈 마스크를 사용해서 증착 공정을 마찬가지로 실시하여, 도 17b에서 나타내는 정공 주입층(11)을 형성한다.
본 방식에 의해, 각각의 발광 유닛(25a 및 25b)에 있어서, 도 17a 및 도 17b에 대응하는 화살표 형상의 발광을 각각 확인하는 것이 가능하게 된다.
그러나, 화살표 형상의 정밀도는, 증착시의 성막 확대 흐려짐을 포함한 것이 되어, 화살표 형상의 주위부에도 약간의 휘도를 가진, 흐릿한 것이 되어버린다.
또한, 제2 발광 유닛(25b)을 전기적으로 구동해서 발광시킨 경우, 평면에서 보았을 때, 정공 주입층(11)이 정공 주입층(7)과 중복되는 부분에 대응한 발광, 즉, 중복부(11a)에 대응한 발광층으로부터의 발광 중, 지지 기판(21)의 외측으로 취출되는 발광의 양(투과광량)은, 정공 주입층(7)의 중복부(7a)에서 흡수되거나 함으로써, 정공 주입층(7)과 중복되지 않은 정공 주입층(11)의 비중복부(11b)와 비교해서 적어져버린다. 그 결과, 중복부(11a)와 비중복부(11b)의 발광 휘도가 상 이하여, 발광 불균일의 원인이 된다.
이들을 해결하기 위해서, 성막, 밀봉 공정 실시 후에, 광조사 공정을 행한다.
구체적으로는, 도 18에 도시한 바와 같은, 투과하는 광량을 제어할 수 있도록 가공이 실시된 마스크판(65)을 준비한다. 마스크판(65)은, 광을 모두 투과시키는 투과부(66)와, 광을 투과시키지 않는 비투과부(67)와, 투과시키는 광량을 제한하는 준 투과부(68)로 구성되어 있다.
광조사 공정에서는, 먼저, 도 17a 및 도 17b의 발광 위치와 상기 마스크판(65)을 위치 정렬해서 마스크판(65)을 고정하고, 위치 정렬한다. 또한, 여기서, 준 투과부(68)는, 정공 주입층(11)의 비중복부(11b)의 상방에 위치 정렬된다. 당해 위치 정렬 종료 후, 광조사 공정을 실시한다.
이에 의해, 화살표 형상의 주위부(에지부)를 휘도 변화시켜서, 형상 정밀도를 높게 할 수 있다.
또한, 정공 주입층(11)의 비중복부(11b)에 광조사량이 제어된 광조사를 행함으로써, 중복부(11a)와 비중복부(11b)로부터의 지지 기판(21)측에의 투과광량이 동등해져, 발광 불균일이 없는 발광 패턴을 얻는 것이 가능하게 된다.
이 방식에 의해, 복수층의 발광 유닛을 갖고, 또한 각각의 발광 유닛에서 발광 형상을 바꾸는 경우에도, 도안이나 마크를 고정밀도로, 발광 불균일이 없는 발광 패턴을 형성하는 것이 가능하게 된다.
이와 같이 하여 제작된 유기 EL 소자(1)는, 제1 발광 유닛(25a)만을 구동하면, 도 17a에 나타내는 형상의 발광 패턴이 관측되고, 제2 발광 유닛(25b)만을 구동하면, 도 17b에 나타내는 형상의 발광 패턴이 관측된다.
발광 유닛(25a 및 25b)의 전기적 구동은, 위치 센서 등의 정보에 기초하여, 드라이버 IC(Integrated Circuit)에서 제어된다.
또한, 각 발광 유닛(25a 및 25b)의 발광색은 임의이거나, 동일하거나, 상이해도 된다.
<중간 전극층>
본 실시 형태에 따른 중간 전극층은, 2개의 발광 유닛 사이에 배치되고, 또한 광투과성을 갖고 있다.
중간 전극층은, 그 일부 미세 영역에 거의 금속 재료가 성막되지 않은 상태, 소위 핀 홀이 형성되어 있거나, 면내 방향에 있어서 망상으로 형성되어 있어도 된다. 또는, 중간 전극층 형성 부분이, 섬 형상(얼룩 형상)으로 형성되어 있어도 된다.
본 발명의 중간 전극층으로서는, 일함수 3.0eV 이하의 금속이 사용된다.
중간 전극층에 사용되는 재료로서는, 칼슘(일함수 2.87eV, 융점 1112.2K), 리튬(동 2.9eV, 동 453.7K), 나트륨(동 2.75eV, 동(371K)), 칼륨(동 2.3eV, 동 336.9K), 세슘(동 2.14eV, 동 301.6K), 루비듐(동 2.16eV, 동 312.1K), 바륨(동 2.7eV, 동 998.2K), 스트론튬(동 2.59eV, 동 1042.2K)을 들 수 있지만, 그 중에서도, 상압에서의 융점이 400K 이상이며, 유기 EL 소자의 고온 환경 하에서의 성능을 손상시킬 우려가 작은 리튬, 칼슘, 바륨, 스트론튬이 바람직하다.
중간 전극층의 층 두께는, 0.6 내지 5nm의 범위 내인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.8 내지 3nm의 범위 내이며, 더욱 바람직하게는 0.8 내지 2nm의 범위 내이다.
중간 전극층의 층 두께가 5nm보다 작은 경우, 사용하는 금속 재료의 광흡수에 의한 유기 EL 소자의 효율 저하를 억제하여, 보존 안정성, 구동 안정성이 열화되지 않는다.
한편, 중간 전극층의 층 두께가 0.6nm보다 큰 경우, 유기 EL 소자의 성능 안정성, 특히 소자 제작 후, 비교적 초기 단계에서의 성능 변동이 작다.
또한, 본 발명에서의 「중간 전극층의 층 두께」란, 중간 전극층의 단위 면적당 성막 질량을 재료의 밀도로 나누어서 구해지는 「평균 층 두께」로서 정의된다. 따라서, 중간 전극층이 임의의 부분의 층 두께가 「평균 층 두께」보다 두꺼워도, 또는 반대로 얇게 되어 있어도 상관없다.
본 발명에서는, 중간 전극층의 전압 인가 방향의 도전성을 손상시키지 않고, 면내 방향의 도전성을 억제할 수 있는 점에서, 중간 전극층의 발광 유닛측 양면이 완전 평탄면을 갖는 것보다도, 적어도 그 한쪽 면이 비평탄면으로서 형성되어 있는 것이 바람직하다. 중간 전극층이 비평탄면을 갖는다는 것은, 중간 전극층의 면내 방향에서의 형상이 망상 또는 섬 형상으로 되어 있는 것을 의미한다.
또한, 중간 전극층의 양극측에 인접하는 층이, 단일한 유기 화합물을 성막함으로써 형성된 층인 것이 바람직하다. 이 경우, 생산 프로세스가 간편해져 공정 관리가 용이하게 되는 점, 복수 재료를 사용함으로 인한 성능 변동 리스크를 피할 수 있다는 점은 물론, 보다 우수한 장기 또는 고온 보존 안정성, 장기 구동 안정성이 얻어지는 점에서 바람직하다.
중간 전극층에 인접하는 층은, 음극측에 위치하는 발광 유닛과 양극측에 위치하는 발광 유닛 사이에서, 중간 전극층을 통하여, 각 발광 유닛으로부터의 전하의 수수, 각 발광 유닛에의 전하의 주입을 용이하게 행할 수 있는 기능을 갖고 있는 것이 바람직하다.
이러한 기능을 갖는 층으로서, 전하 수송성을 높이기 위해서, 예를 들어 전하 수송성 유기 재료와, 해당 유기 재료를 산화 또는 환원할 수 있는, 또는 해당 유기 재료와 전하 이동 착체를 형성할 수 있는 무기 재료나 유기 금속 착체를 도핑한 혼합층으로서 형성하는 것이 바람직하다.
실시예
이하, 제2 실시 형태에 대해서, 실시예에 의해 본 발명을 구체적으로 설명하는데, 본 발명은 이들에 한정되는 것은 아니다. 또한, 실시예에서 「％」의 표시를 사용하는데, 특별히 언급이 없는 한 「질량％」를 나타낸다.
≪유기 EL 소자의 제작≫
양극으로서, 30mm×60mm, 두께 0.7mm의 유리 기판 상에 ITO를 150nm의 두께로 성막한 지지 기판에 패터닝을 행한 후, 이 ITO 투명 전극을 붙인 투명 지지 기판을 이소프로필알코올로 초음파 세정하고, 건조 질소 가스로 건조하여, UV 오존 세정을 5분간 행한 후, 이 투명 지지 기판을 시판하고 있는 진공 증착 장치의 기판 홀더에 고정하였다.
진공 증착 장치 내의 증착용 도가니의 각각에, 각 층의 구성 재료를 최적의 양으로 충전하였다. 증착용 도가니는, 몰리브덴제 또는 텅스텐제의 저항 가열용 재료로 제작된 것을 사용하였다.
진공도 1×10-4Pa까지 감압한 후, 도 17a의 도안을 패터닝할 수 있는 쉐도우 마스크를 사용하여, 화합물 M-4가 들어있는 증착용 도가니에 통전해서 가열하고, 증착 속도 0.1nm/초로 투명 지지 기판에 증착하여, 층 두께 15nm의 층을 형성하였다.
계속해서, 화합물 M-2를 마찬가지로 해서 증착하여, 층 두께 40nm의 층을 형성하였다.
계속해서, 화합물 BD-1, 화합물 GD-1, RD-1, 화합물 H-1 및 화합물 H-2를 화합물 BD-1이 5％, 화합물 GD-1이 17％, RD-1이 0.8％, 화합물 H-1이 37.2％, 화합물 H-2가 40％의 농도가 되도록 증착 속도 0.1nm/초로 공증착하여, 층 두께 30nm의 제1 백색 발광층을 형성하였다.
계속해서, 화합물 E-1을 증착 속도 0.1nm/초로 증착하여, 층 두께 30nm의 층을 형성하였다.
Figure 112016001103073-pct00022
Figure 112016001103073-pct00023
Figure 112016001103073-pct00024
계속해서, 리튬을 증착하여, 층 두께 1.5nm의 중간 전극층을 형성하였다.
계속해서, 도 17b의 도안을 패터닝할 수 있는 쉐도우 마스크를 사용하여, 화합물 M-4를 증착 속도 0.1nm/초로 증착하여, 층 두께 15nm의 층을 형성하였다.
계속해서, 화합물 M-2를 증착 속도 0.1nm/초로 증착하여, 층 두께 50nm의 층을 형성하였다.
계속해서, 화합물 BD-1, 화합물 GD-1, RD-1, 화합물 H-1 및 화합물 H-2를 화합물 BD-1이 5％, 화합물 GD-1이 17％, RD-1이 0.8％, 화합물 H-1이 37.2％, 화합물 H-2가 40％의 농도가 되도록 증착 속도 0.1nm/초로 공증착하여, 층 두께 30nm의 제2 백색 발광층을 형성하였다.
계속해서, 화합물 E-1을 증착 속도 0.1nm/초로 증착하여, 층 두께 30nm의 층을 형성하였다.
또한, LiF를 두께 1.5nm로 형성한 후에, 알루미늄 110nm를 증착해서 음극을 형성하였다.
계속해서, 상기 소자의 비발광면을 유리 케이스로 덮어, 유기 EL 소자를 제작하였다.
계속해서, 상기와 같이 해서 제작한 유기 EL 소자의 증착면측을 유리 케이스로 덮어, 유기 EL 소자를 대기에 접촉시키지 않고, 질소 분위기 하의 글로브 박스(순도 99.999％ 이상의 고순도 질소 가스의 분위기 하)에서 밀봉을 행하였다.
계속해서, 기판의 상기 각 층이 설치되어 있는 측과 반대측의 면 상에, 패턴 마스크(도 18 참조) 및 자외선 흡수 필터(이스즈 세이코 가라스 가부시끼가이샤 제조)를 배치한 상태에서 감압 밀착시키고, UV 테스터(이와사키 덴키 가부시끼가이샤 제조, SUV-W151: 100mW/cm2)를 사용하여, 기판측으로부터 자외선을 3시간 조사하여 패터닝하였다.
또한, 자외선 흡수 필터는, 320nm 이하의 파장 성분의 광투과율이 50％ 이하인 것(커트 파장: 320nm)을 사용하였다.
상기와 같이 해서 제작한 유기 EL 소자의 각 발광 유닛을 개별로 구동하면, 형상 정밀도가 우수하고, 또한 발광 불균일이 없는 도 17a 및 도 17b에 도시한 바와 같은 상이한 발광 패턴을 확인할 수 있었다.
[산업상 이용 가능성]
본 발명은 형상 정밀도가 높고, 또한 발광 패턴을 전환 가능한 유기 EL 소자의 제조 방법 및 제조 장치, 및 그 제조 방법에 의해 제조된 유기 EL 소자를 구비한 유기 EL 모듈을 제공하는 것에, 특히 적절하게 이용할 수 있다.
1 : 유기 EL 소자 3 : 수지 접착층
4 : 배면 필름 7 : 정공 주입층
7a : 중복부 11 : 정공 주입층
11a : 중복부 11b : 비중복부
14 : 적층체 21 : 지지 기판
23 : 양극 23a : 취출 전극
24 : 취출 배선 25a : 제1 발광 유닛
25b : 제2 발광 유닛 26 : 음극
27, 29 : 중간 전극층 28 : 밀봉층
30 : 유기 EL 모듈 32 : 이방성 도전 필름
34 : 플렉시블 기판 36 : 접착제
38 : 편광 부재 41 : 제3 가이드 구멍
51, 52 : 반송 롤러 53, 54 : 받침 롤러
55 : 원료 공급부 56 : 배면 냉각 롤러
60, 60a, 60b, 60L : 연속 마스크 61, 61a, 61b : 개구부
61L : 투명 시트부 61S : 패턴부
62 : 접속 지그 63 : 제2 가이드 구멍
64 : 낱장 마스크 65 : 마스크판
66 : 투과부 67 : 비 투과부
68 : 준 투과부 70 : 회전 이동부
70a : 제2 회전 이동부 71 내지 78 : 반송 롤러
80, 80a : 클리닝부 81 : 냉각부
82 : 플라즈마 에칭부 83 : 가열부
84 : 클리닝 헤드 90 내지 93 : 반송 롤러
94 : 제2 권출부 95 : 반송 롤러
96, 97 : 받침 롤러 98 : 가열 롤러
99 : 가압 롤러 100 : 제조 장치
101 : 권출부 102, 103 : 가이드 롤러
104 : 슬릿 롤러 211 : 제1 가이드 구멍
511, 512 : 반송 롤러 530 : 오목부
531 내지 533 : 받침 롤러 551, 552 : 원료 공급부
561, 562 : 배면 냉각 롤러 711 : 회전축
712 내지 714 : 롤러 715 : 돌기부
R1 : 전실 R10 : 표면 처리겸 어큠 실
R20 : 성막실 R21 : 제1 성막실
R22 : 제2 성막실 R23 : 제3 성막실
R24 : 제4 성막실 R25 : 제5 성막실
R30 : 제6 성막실 R40 : 어큠 실
R50 : 라미네이트 실 R60 : 권취실
R231a, R231b : 정공 주입층 성막실 R232 : 유기 기능층 성막실
RL : 제2 패터닝부 L1, L2 : 자외선 조사 장치
L3 : 집광 스폿 조사 장치 w1, w2 : 길이

Claims (7)

  1. 지지 기판 상에, 하나 또는 복수의 유기 기능층을 갖는 적어도 2개의 발광 유닛과, 적어도 1층의 중간 전극층을 갖고, 상기 중간 전극층이 상기 발광 유닛 사이에 배치되어 있는 유기 일렉트로루미네센스 소자의 제조 방법이며,
    각각의 상기 발광 유닛에 있어서의 적어도 1층의 상기 유기 기능층을,
    마스크를 사용해서 패터닝하는 제1 패터닝 공정과,
    광조사에 의해, 발광 기능이 변조된 영역과, 변조되지 않은 영역으로 패터닝하는 제2 패터닝 공정
    을 갖고,
    상기 발광 유닛을 제작할 때마다, 상기 제2 패터닝 공정을 행하는 것을 특징으로 하는 유기 일렉트로루미네센스 소자의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2 패터닝 공정에서의 상기 광조사를, 파장이 320 내지 420nm인 범위 내에서의 방사 조도가 10 내지 1000mW/cm2인 범위 내의 조건에서 행하는 것을 특징으로 하는 유기 일렉트로루미네센스 소자의 제조 방법.
  3. 지지 기판 상에, 하나 또는 복수의 유기 기능층을 갖는 적어도 2개의 발광 유닛과, 광투과성을 갖는 적어도 1층의 중간 전극층을 갖고, 상기 중간 전극층이 상기 발광 유닛 사이에 배치되어 있는 유기 일렉트로루미네센스 소자의 제조 방법이며,
    각각의 상기 발광 유닛에 있어서의 적어도 1층의 상기 유기 기능층을,
    마스크를 사용하여 패터닝하는 공정과,
    광조사에 의해, 발광 기능이 변조된 영역과, 변조되지 않은 영역으로 구획하는 광조사 공정
    을 갖고,
    상기 발광 유닛을 모두 적층한 후, 상기 광조사 공정을 행하고,
    상기 광조사 공정에서는, 발광 기능을 변조하는 영역 내에서, 조사량을 변화시켜서 광조사하는 것을 특징으로 하는 유기 일렉트로루미네센스 소자의 제조 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 1층의 유기 기능층이, 정공 수송층 또는 정공 주입층인 것을 특징으로 하는 유기 일렉트로루미네센스 소자의 제조 방법.
  5. 지지 기판 상에, 하나 또는 복수의 유기 기능층을 갖는 적어도 2개의 발광 유닛과, 적어도 1층의 중간 전극층을 갖고, 상기 중간 전극층이 상기 발광 유닛 사이에 배치되어 있는 유기 일렉트로루미네센스 소자의 제조 장치이며,
    각각의 상기 발광 유닛에 있어서의 적어도 1층의 상기 유기 기능층을,
    마스크를 사용해서 패터닝하는 제1 패터닝부와,
    광조사에 의해, 발광 기능이 변조된 영역과, 변조되지 않은 영역으로 패터닝하는 제2 패터닝부
    를 갖고,
    상기 제2 패터닝부는, 상기 발광 유닛을 제작할 때마다 패터닝을 실시하는 것을 특징으로 하는 유기 일렉트로루미네센스 소자의 제조 장치.
  6. 삭제
  7. 삭제
KR1020167000243A 2013-07-11 2014-07-10 유기 일렉트로루미네센스 소자의 제조 방법 및 제조 장치, 및 유기 일렉트로루미네센스 모듈 KR101816458B1 (ko)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP-P-2013-145281 2013-07-11
JP2013145281 2013-07-11
JPJP-P-2013-145063 2013-07-11
JP2013145063 2013-07-11
PCT/JP2014/068391 WO2015005412A1 (ja) 2013-07-11 2014-07-10 有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法及び製造装置、並びに有機エレクトロルミネッセンスモジュール

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20160015380A KR20160015380A (ko) 2016-02-12
KR101816458B1 true KR101816458B1 (ko) 2018-01-08

Family

ID=52280090

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020167000243A KR101816458B1 (ko) 2013-07-11 2014-07-10 유기 일렉트로루미네센스 소자의 제조 방법 및 제조 장치, 및 유기 일렉트로루미네센스 모듈

Country Status (5)

Country Link
US (1) US9755191B2 (ko)
JP (1) JP6361660B2 (ko)
KR (1) KR101816458B1 (ko)
CN (1) CN105637980B (ko)
WO (1) WO2015005412A1 (ko)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017158946A1 (ja) * 2016-03-18 2017-09-21 コニカミノルタ株式会社 有機エレクトロルミネッセンス素子のパターニング方法及びパターニング装置
JP6781568B2 (ja) * 2016-04-07 2020-11-04 住友化学株式会社 有機電子デバイスの製造方法
JP6823470B2 (ja) * 2017-01-23 2021-02-03 住友化学株式会社 有機デバイスの製造方法及び成膜装置
JP6947550B2 (ja) * 2017-06-27 2021-10-13 株式会社ジャパンディスプレイ 表示装置
KR20190009020A (ko) * 2017-07-17 2019-01-28 삼성디스플레이 주식회사 표시 장치 및 이의 제조 방법
CN107385392A (zh) * 2017-08-17 2017-11-24 京东方科技集团股份有限公司 一种掩膜版、oled显示基板、显示装置及制作方法
DE102017122886A1 (de) 2017-10-02 2019-04-04 Aixtron Se Verfahren zur Herstellung einer leuchtenden Pixelanordnung
US10923689B2 (en) 2018-01-25 2021-02-16 OLEDWorks LLC Method for mask-free OLED deposition and manufacture
US11167375B2 (en) 2018-08-10 2021-11-09 The Research Foundation For The State University Of New York Additive manufacturing processes and additively manufactured products
US11758751B2 (en) * 2020-06-22 2023-09-12 Emagin Corporation Display comprising OLEDs having transparent top electrodes and method of forming same

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012506604A (ja) * 2008-10-21 2012-03-15 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ 透明ｏｌｅｄデバイス

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2793373B2 (ja) * 1991-02-07 1998-09-03 出光興産株式会社 有機エレクトロルミネッセンス素子のパターン化方法
US5703436A (en) * 1994-12-13 1997-12-30 The Trustees Of Princeton University Transparent contacts for organic devices
JP3239046B2 (ja) * 1995-05-16 2001-12-17 三洋電機株式会社 有機エレクトロルミネッセンス素子
JP3938126B2 (ja) * 2003-09-24 2007-06-27 セイコーエプソン株式会社 表示装置および電子機器
US7564182B2 (en) * 2005-06-29 2009-07-21 Eastman Kodak Company Broadband light tandem OLED display
WO2007129834A1 (en) * 2006-05-04 2007-11-15 Lg Chem, Ltd. Organic light-emitting device having light-emitting pattern, method and apparatus for preparing the same
JP4338143B2 (ja) * 2006-11-29 2009-10-07 財団法人山形県産業技術振興機構 有機エレクトロルミネッセンス素子のパターン化方法
KR100859649B1 (ko) 2007-04-19 2008-09-23 삼성에스디아이 주식회사 다기능 키 패드용 표시 장치 및 이를 갖는 전자기기
JP5053956B2 (ja) * 2008-06-20 2012-10-24 キヤノン株式会社 有機ｅｌ表示装置
JP5560996B2 (ja) * 2009-07-31 2014-07-30 大日本印刷株式会社 正孔注入輸送層用デバイス材料、正孔注入輸送層形成用インク、正孔注入輸送層を有するデバイス、及びその製造方法
JP5531843B2 (ja) * 2009-07-31 2014-06-25 大日本印刷株式会社 正孔注入輸送層用デバイス材料、正孔注入輸送層形成用インク、正孔注入輸送層を有するデバイス、及びその製造方法
JP5305267B2 (ja) 2009-08-04 2013-10-02 株式会社ジャパンディスプレイ 有機ｅｌ装置
CN102024915A (zh) * 2009-09-16 2011-04-20 上海广电电子股份有限公司 一种带有图案的有机电致发光照明器件的制作方法
CN102110775B (zh) * 2010-12-03 2012-11-07 哈尔滨工业大学深圳研究生院 实现半导体聚合物图形化的方法及其应用器件
JP5785808B2 (ja) * 2011-07-20 2015-09-30 株式会社Ｊｏｌｅｄ 有機ｅｌ表示パネルおよびその製造方法
CN105247960B (zh) * 2013-05-30 2017-03-15 柯尼卡美能达株式会社 有机电致发光元件、有机电致发光元件的制造方法、及有机电致发光模块

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012506604A (ja) * 2008-10-21 2012-03-15 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ 透明ｏｌｅｄデバイス

Also Published As

Publication number Publication date
US9755191B2 (en) 2017-09-05
CN105637980A (zh) 2016-06-01
US20160164046A1 (en) 2016-06-09
JPWO2015005412A1 (ja) 2017-03-02
JP6361660B2 (ja) 2018-07-25
CN105637980B (zh) 2017-07-04
KR20160015380A (ko) 2016-02-12
WO2015005412A1 (ja) 2015-01-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101816458B1 (ko) 유기 일렉트로루미네센스 소자의 제조 방법 및 제조 장치, 및 유기 일렉트로루미네센스 모듈
JP5472121B2 (ja) 有機エレクトロルミネッセンス素子、表示装置および照明装置、ならびに有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法
WO2014208271A1 (ja) 有機エレクトロルミネッセンス素子、その製造方法、及び有機エレクトロルミネッセンスデバイス
JP6056884B2 (ja) 有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法
JP2013045923A (ja) 有機エレクトロルミネッセンス素子、照明装置及び表示装置
JP5862117B2 (ja) 有機エレクトロルミネッセンス素子、照明装置及び表示装置
JP2008293680A (ja) 有機エレクトロルミネッセンス素子及びその製造方法
WO2017056553A1 (ja) 有機エレクトロルミネッセンス素子及びこれを備えた照明装置
JP6098518B2 (ja) 有機エレクトロルミネッセンス素子
JP5636630B2 (ja) 有機エレクトロルミネッセンス素子材料、有機エレクトロルミネッセンス素子、表示装置及び照明装置
JP2009076241A (ja) 有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法
KR101694650B1 (ko) 유기 일렉트로루미네센스 소자, 유기 일렉트로루미네센스 소자의 제조 방법 및 유기 일렉트로루미네센스 모듈
JP2009076826A (ja) 有機エレクトロルミネッセンス素子、表示装置及び照明装置
WO2015068779A1 (ja) 有機エレクトロルミネッセンス素子、有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法、及び有機エレクトロルミネッセンスモジュール
JP6102740B2 (ja) 有機エレクトロルミネッセンス素子、照明装置及び表示装置
US20160141556A1 (en) Surface emitting device and smart device
US20170125715A1 (en) Organic electroluminescent element
JP6468314B2 (ja) 有機エレクトロルミネッセンス素子、照明装置及び表示装置
JP6160685B2 (ja) 有機エレクトロルミネッセンス素子、照明装置及び表示装置
JP6070758B2 (ja) 有機エレクトロルミネッセンス素子、照明装置及び表示装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant