KR20050020937A - 유기 일렉트로루미네선스 장치, 유기 일렉트로루미네선스장치의 제조 방법 및 전자 기기 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 고효율의 발광 특성을 갖는 동시에, 장기 수명화를 달성할 수 있는 유기 일렉트로루미네선스 장치, 유기 일렉트로루미네선스 장치의 제조 방법 및 전자 기기를 제공한다.
양극(4)과 음극(8) 사이에 형성된 발광 기능층(7R, 7G, 7B)을 갖는 유기 일렉트로루미네선스 장치로서, 발광 기능층(7R, 7G, 7B)에는 홀 수송 재료와 발광 재료가 혼합되어 있고, 홀 수송 재료는 발광 재료를 게스트로 하는 호스트 기능을 갖고 있는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 유기 일렉트로루미네선스 장치, 유기 일렉트로루미네선스 장치의 제조 방법 및 전자 기기에 관한 것이다.
근년, 액정 디스플레이를 대체하는 자발 발광형 디스플레이로서, 유기물을 사용한 유기 일렉트로루미네선스(이하, "유기 EL"이라고 약칭함) 장치의 개발이 가속되고 있다. 이러한 유기 EL 장치의 제조 방법으로는 저분자를 증착법 등의 기상법으로 형성하는 방법이나, 고분자를 액상법으로 형성하는 방법이 제안되어 있다(예를 들어, 비특허 문헌 1, 2 참조).
또한, 컬러화의 수단으로는, 저분자계 재료의 경우에 마스크를 통하여 다른 발광 재료를 소망의 화소상에 증착하여 형성하는 방법이 행하여지고 있다. 한편, 고분자계 재료에서는 잉크젯법을 사용함으로써, 미세하고 또한 용이하게 패터닝을 실시하는 컬러화 기술이 주목되고 있다(예를 들어, 특허 문헌 1~3 참조).
또한, 유기 EL 장치의 구조에서는 발광 효율, 내구성을 향상시키기 위해서, 정공 주입/수송층(이하, "홀 수송층"이라 함)을 양극과 발광층 사이에 형성하는 일이 많다(예를 들어, 비특허 문헌 1참조). 이러한 홀 수송층 등이나 버퍼층의 형성 방법은 저분자계 재료를 사용하는 경우에는 페닐아민 유도체를 증착으로 형성하는 방법이 제안되어 있고, 또한, 고분자계 재료를 사용하는 경우에는 폴리티오펜 유도체나 폴리아닐린 유도체(예를 들어, 비특허 문헌 3참조) 등의 도전성 고분자를 스핀 코트법 등의 도포법에 의해 막을 형성하는 방법이 제안되어 있다.
비특허
문헌 1
Appl. Phys. Lett. 51(12), 21 September 1987, p.913
비특허
문헌 2
Appl. Phys. Lett. 71(1), 7 July 1997, p.34
비특허
문헌 3
Nature 357, 477 1992
특허 문헌 1
특개평 10-153967호 공보
특허 문헌 2
특개평 10-12377호 공보
특허 문헌 3
특개평 11-40358호 공보
그런데, 상기 종래 기술에 나타낸 유기 EL 장치에서는 몇개의 문제점을 갖고 있다.
우선, 저분자계 재료를 사용한 경우에서는 저분자 재료는 캐리어의 이동 모두가 분자간에서 진행되고, 아모퍼스 형상으로 형성되어 있으므로, 당해 캐리어의 이동도는 등방적으로 같은 값으로 된다. 그 때문에, 가장 에너지 효율이 높은 것(저전압에서 발광하는 것)은 전극에 대해서 평행한 계면을 갖는 것으로 되고, 캐리어의 재결합 에리어는 캐리어 주입이 충분하면, 일의적으로 이동도만으로 결정되어, 완전한 또한 복수의 적층 구조가 필요하다는 문제가 있었다.
한편, 고분자계 재료를 사용한 경우에서는, 당해 고분자내의 주쇄 방향과 분자간 방향에서는 크게 이동도가 다르기 때문에, 한마디로, 적층 계면과 전극이 평행인 경우가 가장 발광 효율이 높다고 말할 수 없는 특징이 있다.
또한, 유기 EL의 구조로는 홀 수송층, 발광층, 전자 수송층이 이 순서로 적층된 구성이 일반적이고, 또한, 각 층에서는 막두께, 막두께비, 적층 구조가 캐리어 이동도에 따라 결정되어 있다. 예를 들어, 홀 수송층이면 홀의 캐리어 이동도, 발광층이나 전자 수송층이면 전자의 캐리어 이동도에 따라서 각층의 두께가 결정되어 있어, 홀과 전자를 밸런스 좋게 발광층으로 이동시키도록 실시되어 있다.
그러나, 이러한 구조는 적층시킴으로써 밸런스를 취하고 있기 때문에, 예를 들어, 홀 수송 재료의 막두께가 두껍게 되는 경우에는 전압을 높게 설정하여 보다 많은 홀을 수송하지 않으면 발광층에서 발광하지 않는 등, 또한, 발광 개소가 불균일하게 되거나 하는 문제가 있다.
또한, 지금까지 저분자 재료로 이루어지는 유기 EL 장치에서, 상기의 적층 구조를 취하지 않고, 홀 수송 재료나 발광 재료를 혼합시키는 구성이 제안되어 있지만, 간단히 혼합시키는 것 만으로는 홀과 전자의 이동도의 밸런스가 무너져서, 발광 효율이나 휘도의 저하를 초래하는 문제가 있었다.
본 발명은 상기의 특징을 감안하여, 공정의 간소화 및 효율 향상이라고 하는 과제를 해결하기 위해서 행하여진 것으로서, 고효율의 발광 특성을 갖는 동시에, 장기 수명화를 달성할 수 있는 유기 일렉트로루미네선스 장치, 유기 일렉트로루미네선스 장치의 제조 방법 및 전자 기기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 이하의 구성을 채용했다.
본 발명의 유기 EL 장치는 양극과 음극 사이에 형성된 발광 기능층을 갖는 유기 EL 장치로서, 상기 발광 기능층에는 홀 수송 재료와 발광 재료가 혼합되어 있고, 상기 홀 수송 재료는 상기 발광 재료를 게스트로 하는 호스트 기능을 갖고 있는 것을 특징으로 한다.
여기서 말하는 "홀 수송 재료는 발광 재료를 게스트로 하는 호스트 기능을 갖고 있다"란, 홀 수송 재료의 발광 스펙트럼(발광 에너지)의 분포와, 발광 재료의 흡수 스펙트럼(흡수 에너지)의 분포의 겹침이 큰 것을 의미하고 있다.
이와 같이 호스트·게스트의 관계를 성립시킴으로써, 에너지 이동이 효율적으로 행하여져서, 발광 효율의 향상과 장기 수명화를 달성할 수 있다.
또한, 본 발명에서 "홀 수송층"은 홀 주입성을 갖는 "홀 주입층"으로서의 의미도 포함한다.
또한, 상기 유기 EL 장치에서는 상기 홀 수송 재료나 상기 발광 재료는 고분자 재료인 것이 바람직하다.
여기서, 저분자 재료와 비교하여 설명한다.
저분자 재료는 아모퍼스 형상으로 형성되어 있는 것이 일반적이다. 저분자 재료가 아모퍼스 형상으로 형성됨으로써, 등방적으로 분자가 구성되기 때문에, 따라서, 저분자 재료에서는 등방적으로 캐리어 이동도가 동일하게 되어 있다.
한편, 고분자 재료라고 하는 것은 저분자 재료와 같이 등방적, 아모퍼스 형상이 아니고, 고분자 재료의 구조에 따라 캐리어 이동도가 변하는 성질을 갖고 있다. 구체적으로는 고분자내에서의 주쇄 방향과 분자내 방향의 캐리어 이동도를 비교하면, 2~3자리수 이상, 주쇄 방향의 캐리어 이동도가 빠르다고 말해지고 있다.
따라서, 본 발명의 특징인, "발광 기능층에는 홀 수송 재료와 발광 재료가 혼합되어 있다"라는 것을 고려하면, 저분자 재료는 등방적이기 때문에 이들을 혼합해도 캐리어 이동도에 변화가 나타나지 않게 된다. 이것에 대해서, 고분자 재료는 혼합함으로써, 또한, 양극과 음극이 대향하는 방향으로 당해 고분자 재료의 주쇄가 뻗어 배치되어, 높은 캐리어 이동도를 얻을 수 있다.
즉, 상기 홀 수송 재료로서 고분자 재료를 채용함으로써, 홀의 캐리어 이동도를 향상시킬 수 있다. 또한, 상기 발광 재료로서 고분자 재료를 채용함으로써, 전자의 캐리어 이동도를 향상시킬 수 있다. 특히, 상기 고분자 재료가 트리페닐아민의 골격을 갖는 경우는 홀의 이동도가 높기 때문에 유효하다.
또한, 상기 유기 EL 장치에서는 상기 고분자 재료의 분자량은 10만 이하인 것이 바람직하다.
여기서, 고분자 재료란, 분자 구성에서 같은 유닛의 반복을 갖는 것을 의미하고 있다. 또한, 분자량 10만의 고분자는 같은 유닛의 반복수가 약 100이상 갖고 있다.
따라서, 이와 같이 고분자 재료의 분자량이 10만 이하이므로, 액상법에 의한 성막을 행할 때의 용매에 대한 용해성을 향상시킬 수 있다.
또한, 보다 용해성을 높게 하기 위해서, 고분자 재료의 분자량이 단량체를 10~20유닛을 갖는 분자량 5000으로부터, 발광 기능층의 막두께 정도가 되는 분자량 30000이 바람직하다.
또한, 상기 유기 EL 장치에서는 상기 발광 기능층에 전자 수송 재료가 더 혼합되어 있는 것이 바람직하다.
이와 같이 하면, 발광 기능층 내에, 홀 수송 재료와, 전자 수송 재료와, 발광 재료가 혼합한 상태로 된다. 이것에 의해, 상술의 홀 수송 재료와 발광 재료 사이에 전자 주입층을 개입시키는 것으로 되어, 홀 수송 재료와 발광 재료 사이에서의 호스트·게스트의 기능을 촉진할 수 있다.
또한, 본 발명에서 "전자 수송층"은 전자 주입성을 갖는 "전자 주입층"으로서의 의미도 포함한다.
또한, 본 발명의 유기 EL 장치의 제조 방법은 양극과 음극 사이에 형성된 발광 기능층을 갖는 유기 EL 장치를 제조하는 방법으로서, 상기 발광 기능층은 홀 수송 재료와 발광 재료가 혼합된 용액을 도포함으로써 형성되고, 상기 홀 수송 재료는 상기 발광 재료를 게스트로 하는 호스트 기능을 갖고 있는 것을 특징으로 한다.
이와 같이 호스트·게스트의 관계를 성립시킴으로써, 에너지 이동이 효율적으로 행하여져, 발광 효율의 향상과 장기 수명화를 달성할 수 있다.
또한, 상기 유기 EL 장치의 제조 방법에서는 상기 혼합된 용액에 전자 수송 재료가 더 혼합되어 있는 것이 바람직하다.
이와 같이 하면, 발광 기능층 내에, 홀 수송 재료와, 전자 수송 재료와, 발광 재료가 혼합한 상태로 된다. 이것에 의해, 상술의 홀 수송 재료와 발광 재료 사이에 전자 주입층을 개입시키는 것으로 되어, 홀 수송 재료와 발광 재료 사이에서의 호스트·게스트의 기능을 촉진할 수 있다.
또한, 상기 유기 EL 장치의 제조 방법에서는 액상법을 사용함으로써, 상기 발광 기능층을 형성하는 것이 바람직하다.
여기서, 액상법은 웨트 프로세스 또는 습식 도포법이라고도 불리우고 있으며, 기판과 액체 재료를 접촉 상태로 하는 방법으로서, 잉크젯(액적 토출)법, 스핀 코트법, 슬릿 코트법, 딥 코트법, 스프레이 성막법, 인쇄법, 액체 토출법 등을 의미하고 있다. 또한, 액상법을 실시한 후에는 액체 재료를 건조·가열하기 위한 가열 처리를 실시하는 것이 일반적이다.
당해 액상법은 고분자 재료를 성막하기에는 적합한 방법이고, 기상법과 비교하여 진공 장치 등의 고가의 설비를 사용하지 않고 염가로 유기 EL 장치를 제조할 수 있다.
또한, 상기 유기 EL 장치의 제조 방법에서는 상기 액상법은 액적 토출법인 것이 바람직하다.
액적 토출법이란 소위 잉크젯 프린터로 잘 알려져 있는 컬러 인쇄 기술이고, 각종 재료를 액상화시킨 재료 잉크의 액적을, 잉크젯 헤드로부터 투명 기판상에 토출하여 정착시키는 것이다. 액적 토출법에 의하면, 미세한 영역에 재료 잉크의 액적을 정확하게 토출할 수 있으므로, 포토리소그래피를 행하지 않고, 소망의 착색 영역에 직접 재료 잉크를 정착시킬 수 있다. 따라서, 재료의 낭비가 발생하지 않아, 제조 비용의 저감도 도모되어, 매우 합리적인 방법으로 된다.
따라서, 액적 토출법을 사용함으로서, 염가로 또한 정확하게 발광 기능층을 형성할 수 있다.
또한, 본 발명에서는 하기에 기재하는 바와 같이 액적 토출법을 사용함에 의한 특유의 작용 및 효과를 얻을 수 있다.
발광 기능층을 형성할 때에, 나누어 도포하지 않는다면, 스핀 코트법을 사용할 수 있고, 또는 잉크젯법으로 만들 수도 있지만, 각각의 방법에 따라 형성된 막의 상태가 다르다.
상술하면, 스핀 코트법으로 발광 기능층을 형성한 경우에는 발광 기능층의 재료 액체가 기판상에 적하된 위치부터 기판의 주변 방향을 향해, 원심력에 의해서 도포되므로, 발광 기능층을 구성하는 고분자 재료의 주쇄가 기판에 대해서 평행하게 형성되는 경향이 있다.
그런데, 액적 토출법에 의해서 토출된 당해 재료 액체는 토출 헤드로부터 기판을 향해 수직으로 토출되는 동시에, 그 건조 시간이 비교적 길어, 콘트롤이 가능하므로, 실뭉치(yarn ball) 형상으로 형성할 수 있다. 따라서, 고분자 재료의 주쇄가 스핀 코트법과 비교하여 기판에 대해서 수평으로 형성되는 일이 없어, 양극과 음극 사이에서의 캐리어 이동도가 높아져서, 유기 EL 장치의 발광 특성을 향상시킬 수 있게 된다.
또한, 상기 유기 EL 장치의 제조 방법에서의 상기 액상법에서는 상기 발광 기능층을 구성하는 각 재료(홀 수송 재료와 발광 재료, 또는 홀 수송 재료와 발광 재료와 전자 수송 재료)가 1중량％ 이상 용해하는 용해도를 갖는 용매를 사용하는 것이 바람직하다.
여기서, 용해도가 1중량％보다도 적은 경우에는 용매양이 많아져서, 액적 토출법을 실시한 후의 용매의 건조 시간이 길어져서, 생산성의 저하의 원인으로 될 우려가 있고, 막두께의 제어도 어렵다는 문제가 있지만, 상기와 같이 하면, 적합하게 발광 기능층을 구성하는 각 재료가 용매에 용해하므로, 상술의 액상법, 특히 액적 토출법을 사용하여 발광 기능층을 형성하기에 적합한 재료 액체로 된다.
또한, 이러한 용매에서의, 홀 수송 재료, 발광 재료, 전자 수송 재료의 용해도 비는 발광 기능층을 구성하는 각 재료의 구성비(혼합비)와 같은 것이 바람직하다.
또한, 다종류의 용매를 혼합시킨 용매를 사용하여도 좋다.
또한, 상기 유기 EL 장치의 제조 방법에서는 상기 액상법을 사용함으로써 상기 양극 또는 상기 음극, 상기 양극 및 상기 음극을 형성하는 것이 바람직하다.
양극이나 음극의 형성 공정에서는 기상법을 사용하는 것이 일반적이었지만, 당해 양극 및 음극을 액상법을 사용하여 형성함으로써, 양극, 발광 기능층, 음극을 모두 액상법으로 형성할 수 있게 된다.
따라서, 진공 장치 등의 고가의 설비가 불필요하게 되어, 생산 공정의 간소화를 달성하여, 염가의 유기 EL 장치를 제조할 수 있다.
또한, 본 발명에서, 양극, 음극의 형성을 진공 증착법 등의 기상법을 사용하여도 좋다.
또한, 본 발명의 전자 기기는 상술의 유기 EL 장치를 구비한 것을 특징으로 한다. 이것에 의해, 장수명이고 또한 밝은 표시가 가능한 전자 기기를 제공할 수 있다.
발명을 실시하기 위한
최량의
형태
이하, 본 발명의 실시 형태에 대해서 설명한다.
도 1~10을 사용하여, 본 발명의 일실시 형태에 상당하는 유기 EL 장치의 제조 방법을 설명한다. 또한, 각 도면에서, 각 층이나 각 부재를 도면상에서 인식 가능한 정도의 크기로 하기 위해, 각 층이나 각 부재마다 축척을 다르게 하였다.
여기서 제조하는 유기 EL 장치는 컬러 유기 EL 장치이고, 도 1에 나타내는 바와 같이, 적색 발광층(7R)을 갖는 유기 EL 소자, 녹색 발광층(7G)을 갖는 유기 EL 소자, 및 청색 발광층(7B)을 갖는 유기 EL 소자를 각각 화소로 하여 다수개, 소정 배치로 기판면 내에 구비하고 있다.
먼저, 도 2에 나타내는 바와 같이, 유리 기판(1) 상에, 각 화소마다의 박막 트랜지스터(2)를 형성한 후, 절연층(3)을 형성했다. 다음에, 이 절연층(3)에, 각 화소용의 박막 트랜지스터(2)와 양극(화소 전극)(4)을 접속하기 위한 배선(24)을 형성했다. 다음에, 각 화소 위치에 대한 ITO(In2O3-SnO2)로 이루어지는 양극(4)의 형성을 통상의 ITO 박막 형성 공정, 포토리소그래피 공정 및 에칭 공정을 사용하여 행하였다. 이것에 의해, 배선(24)이 형성된 후의 유리 기판(1)상의 각 화소 위치에, ITO로 이루어지는 양극(4)이 형성되었다.
다음에, 이 유리 기판(1) 위에, 각 발광 영역에 대응시킨 개구부(51a)를 갖는 산화 실리콘제의 제1 격벽(51)을 통상의 산화 실리콘 박막 형성 공정, 포토리소그래피 공정 및 에칭 공정에 의해 형성했다. 도 2는 이 상태를 나타낸다. 제1 격벽(51)은 개구부(51a)의 주연부가 양극(4)의 외연부에 겹치도록 형성되어 있다.
다음에, 도 3에 나타내는 바와 같이, 제1 격벽(51) 상에, 각 발광 영역에 대응시킨 개구부(52a)를 갖는 제2 격벽(52)을 형성했다. 이 제2 격벽(52)은 폴리아미드 수지로 만들어지며, 폴리아미드 수지를 함유하는 용액의 도포 공정, 도포된 막의 건조 공정, 포토리소그래피 공정 및 에칭 공정에 의해 형성했다.
제2 격벽(52)의 개구부(52a)는 기판면에 직각인 단면이 유리 기판(1)측에서 작고 유리 기판(1)으로부터 멀어지는 측을 향해 크게 되는 테이퍼 형상으로 형성되어 있다. 또한, 제2 격벽(52)의 개구부(52a)의 개구 면적은 유리 기판(1)측에 가장 인접한 위치에서도, 제1 격벽(51)의 개구부(51a)보다 크다. 이것에 의해, 2단 구조의 개구부(5)를 갖는 격벽이 형성되었다.
또한, 제1 격벽(51)의 개구부(51a)에 의해 각 화소마다의 발광 영역이 정밀하게 제어된다. 또한, 제2 격벽(52)은 개구부(5)의 깊이를 확보하기 위해서 소정 두께로, 또한, 적하된 용액이 격벽(52)의 상면에 놓인 경우라도 개구부(5)내로 들어가기 쉽기 하기 위해서 테이퍼 형상으로 형성되어 있다.
다음에, 도 4에 나타내는 바와 같이, 각 개구부(5)의 바로 위로부터 각 양극(4)을 향해, 발광 기능층 형성 재료를 함유하는 용액(60)을 잉크젯법(액적 토출법)에 의해 적하 하였다. 도 4의 부호 100은 잉크젯 헤드를 나타낸다. 이것에 의해, 각 화소 전극(4)상에 상기 용액으로 이루어지는 액적(61)이 형성된다.
여기서, 발광 기능층 형성 재료란, 홀 수송 재료와 발광 재료가 적합하게 혼합된 재료를 의미한다. 홀 수송 재료가 발광 재료를 게스트로 하는 호스트 기능을 갖고 있다는 것을 본 실시 형태에서의 최대의 특징으로 하고 있고, 이들 홀 수송 재료 및 발광 재료가 고분자 재료로 되는 것도 특징으로 하고 있다. 또한, 고분자 재료의 분자량은 10만 이하인 것이 바람직하고, 고분자 재료에서의 분자의 전체 길이가 발광 기능층의 막두께와 동등한 것이 바람직하다.
구체적으로는 홀 수송 재료로는 트리페닐아민을 골격으로서 갖는 고분자 재료를 채용하는 것이 바람직하고, 본 실시 형태에서는 이하에 화합물 1로서 나타내는 ADS 사제 ADS254BE를 채용하고, 발광 재료로는 이하에 화합물 2~6으로서 나타내는 폴리플루오렌계 고분자 유도체나, (폴리)파라-페닐렌비닐렌 유도체, 폴리페닐렌 유도체, 폴리비닐카바졸, 폴리티오펜 유도체, 페릴렌계 색소, 쿠마린계 색소, 로다민계 색소, 혹은 상기 고분자에 유기 EL 재료를 도프한 것을 사용할 수 있다. 도프하는 물질의 예로는 르브렌, 페릴렌, 9,10-디페닐안트라센, 테트라페닐부타디엔, 나일레드, 쿠마린 6, 퀴나크리돈 등을 들 수 있다.
또한, 적색 발광 재료로는 예를 들어 MEH-PPV(poly (Methoxy(2-ethyl) hexyloxy-paraphenylenevinylene)을, 청색 발광 재료로는 예를 들어 폴리디옥틸플루오렌을, 녹색 발광 재료로는 예를 들어 PPV(paraphenylene vinylene) 를 사용할 수 있다.
또한, 이러한 홀 수송 재료와 발광 재료를 구성하는 고분자 재료의 분자량은 10만 이하인 것이 바람직하고, 특히, 5000이상, 30000이하인 것이 바람직하다.
또한, 이러한 홀 수송 재료와 발광 재료의 혼합비는 중량％로 1:2로서 발광 기능층 재료를 제조하고, 당해 발광 기능층 재료를 용해시키는 용매로는 크실렌을 채용했다. 또한, 크실렌 이외의 용매를 채용해도 좋고, 예를 들어, 시클로헥실벤젠, 디하이드로벤조퓨란, 트리메틸벤젠, 테트라메틸벤젠 등을 사용할 수 있다. 여기서, 용매의 용해도는 각 재료(발광 재료, 홀 수송 재료)에 대해서 1중량％ 이상인 것이 바람직하다.
여기서, 도 9를 참조하여, 홀 수송 재료와 발광 재료 사이에서의 호스트·게스트 기능에 대해서 설명한다.
도 9에서, 부호 HTL로 나타내는 실선은 홀 수송 재료의 발광 스펙트럼의 분포를, 부호 EML로 나타내는 파선은 발광 재료의 흡수 스펙트럼의 분포를 각각 나타내는 것이다.
도 9에 나타내는 바와 같이, 본 발명의 특징인 "홀 수송 재료는 발광 재료를 게스트로 하는 호스트 기능을 갖고 있다"란, 홀 수송 재료의 발광 스펙트럼 HTL의 분포와, 발광 재료의 흡수 스펙트럼 EML의 분포의 겹침이 큰 것을 의미하고 있다.
또한, 도 10을 참조하여, 잉크젯법을 사용하여 발광층 재료를 도포한 경우와, 스핀 코트법을 사용하여 발광 기능층 재료를 도포한 경우를 비교하여, 고분자 재료의 상태에 대해서 설명한다.
도 10에 나타내는 바와 같이, 스핀 코트법을 사용하여 발광 기능층 재료를 형성하면, 발광 기능층 재료가 기판상에 적하된 위치로부터 기판의 주변 방향을 향해, 원심력에 의해서 도포되므로, 발광 기능층을 구성하는 고분자 재료의 주쇄가 기판에 대해서 평행하게 형성되는 경향이 있다.
그런데, 잉크젯법에 의해서 토출된 당해 발광 기능층 재료는 토출 헤드로부터 기판을 향해 수직으로 토출되는 동시에, 그 건조 시간이 비교적 길어, 콘트롤이 가능함으로써, 실뭉치(yarn ball) 형상으로 형성할 수 있다. 따라서, 고분자 재료의 주쇄가 스핀 코트법과 비교하여 기판에 대해서 수평으로 형성되는 일이 없어, 양극과 음극 사이에서의 캐리어 이동도가 높아져서, 유기 EL 장치의 발광 특성을 향상시킬 수 있게 된다.
다음에, 도 5로 되돌아와서, 유기 EL 장치의 제조 방법에 대해서, 계속 설명한다.
여기서, 건조 공정을 행함으로써, 액적(61)으로부터 용매를 증발시켰다. 이것에 의해, 도 5에 나타내는 바와 같이 각 화소 전극(4) 상에 각색의 발광 기능층(7R, 7G, 7B)이 형성된다.
다음에, 도 6에 나타내는 바와 같이, 각 개구부(5)의 바로 위로부터 각색의 발광 기능층(7R, 7G, 7B)을 향해, 이테루븀(Yb)의 초미립자(평균 입경: 1nm이상 100nm이하)의 분산액(80)을 잉크젯법에 의해 적하하였다. 도 8의 부호 100은 잉크젯 헤드를 나타낸다. 이것에 의해, 각 발광 기능층(7R, 7G, 7B) 상에 상기 분산액으로 되는 액적(81)이 형성된다.
이테루븀(Yb)의 초미립자는 가스 중 증발법에 의해 이하 방법(용매 트랩법)으로 얻을 수 있다. 헬륨 압력 0.5Torr의 조건하에서 이테루븀을 증발시키고, 생성 공정의 이테루븀 초미립자에 트리데칸의 증기를 접촉시켜 냉각한다. 이것에 의해, 이테루븀 초미립자가 트리데칸에 분산한 분산액이 얻어진다. 이 분산액을 상기 분산액(80)으로서 사용할 수 있다.
다음에, 건조 공정을 행함으로써, 액적(81)으로부터 용매를 증발 시켰다. 이 건조 공정은 예를 들어, 불활성 가스 분위기에서 150℃로 유지함으로써 행할 수 있다. 이것에 의해, 도 7에 나타내는 바와 같이, 각 발광 기능층(7R, 7G, 7B) 상에 이테루븀으로 이루어지는 음극층(제1 음극)(8)이 형성된다.
다음에, 도 8에 나타내는 바와 같이, 도 7의 상태의 기판(1)의 상면 전체에, 도전성 미립자의 분산액(90)을 잉크젯법에 의해 적하하였다. 이 분산액(90)으로는 금 또는 은으로 이루어지는 미립자를 함유하는 분산액을 사용할 수 있다. 구체적으로는 신쿠야킨 제의 "퍼펙트골드(상품명)", 질산은 수용액에 구연산나트륨 수용액을 첨가하여 얻어지는 은초미립자 분산액을 들 수 있다. 도 8의 부호 100은 잉크젯 헤드를 나타낸다. 이것에 의해, 각 개구부(5)내의 제1 음극층(8) 상과, 제2 격벽(52) 상에 상기 분산액으로 이루어지는 액상층(91)이 형성된다.
다음에, 건조 공정을 행함으로써 액상층(91)으로부터 용매를 증발시켰다. 이것에 의해, 도 1에 나타내는 바와 같이, 기판(1)상의 전체면(즉, 화소 영역내에 상당하는 개구부(5)내의 제1 음극(8) 상과 제2 격벽(52) 상)에 제2 음극(9)이 형성된다.
다음에, 기판(1)의 상면 전체와 기판면의 주연 위치에 있는 제2 격벽(52)의 외측면에, 에폭시 수지계 접착제를 소정 두께로 도포하고, 그 위에 유리판을 적제한 상태에서 이 접착제를 경화시켰다. 즉, 제2 음극(9)의 상면 전체를 에폭시 수지계 접착제로 덮었다. 이와 같이 하여 밀봉재와 유리판에 의한 밀봉을 행함으로써, 유기 EL 장치를 구성하는 유기 EL 표시 패널을 완성시켰다.
또한, 이 패널을 구동 회로 등을 갖는 본체에 부착함으로써, 유기 EL 장치가 얻어진다.
다음에, 상술의 유기 EL 장치의 발광 특성에 대해서 도 11을 참조하여 설명한다.
도 11에서, 횡축은 구동 전압(V)을, 종축은 발광 효율을 나타내고 있다. 이 도면에서, 부호 A로 나타내는 곡선은 상술의 홀 수송 재료와 발광 재료를 혼합시켜 형성한 유기 EL 장치(이하, 혼합 구조 A라 함)의 발광 특성을 나타내 있고, 부호 B로 나타내는 곡선은 홀 수송 재료와 발광 재료를 종래 기술과 동일하게 적층 구조로 형성한 유기 EL 장치(이하, 적층 구조 B라 함)의 발광 특성을 나타내고 있다.
도 11에 나타내는 바와 같이, 혼합 구조 A의 구동 전압이 적층 구조 B와 비교하여 임계 전압이 낮아지는(도면 중 X부 참조) 결과가 얻어졌다. 또한, 혼합 구조 A의 최대 발광 효율이 적층 구조 B보다도 높다는(도면 중 Y부 참조) 결과가 얻어졌다. 또한, 고전압에서는 혼합 구조 A에서의 발광 효율의 저하의 정도가 적어, 발광 위치의 널음을 시사하는 결과로 되었다.
상술한 바와 같이, 본 실시 형태에서는 홀 수송 재료는 발광 재료를 게스트로 하는 호스트 기능을 갖고 있으므로, 홀 수송 재료의 발광 스펙트럼의 분포와, 발광 재료의 흡수 스펙트럼의 분포의 겹침이 크게 되어, 호스트·게스트의 관계를 성립시킴으로써, 에너지 이동이 효율적으로 행하여져서, 발광 효율의 향상과 장기 수명화를 달성할 수 있다.
또한, 발광 기능층(7)에는 홀 수송 재료와 발광 재료가 혼합되어 있으므로, 양극과 음극이 대향하는 방향으로 당해 고분자 재료의 주쇄가 뻗어 배치되어, 높은 캐리어 이동도를 얻을 수 있다.
즉, 상기 홀 수송 재료로서 고분자 재료를 채용함으로써, 홀의 캐리어 이동도를 향상시킬 수 있다. 또한, 상기 발광 재료로서 고분자 재료를 채용함으로써, 전자의 캐리어 이동도를 향상시킬 수 있다.
또한, 고분자 재료의 분자량은 10만 이하이므로, 잉크젯법에 의한 성막을 행할 때의 용매에 대한 용해성을 향상시킬 수 있다. 또한, 당해 분자량이 5000이상, 30000이하의 고분자 재료를 채용함으로써, 용해성을 보다 양호하게 높게 할 수 있다.
또한, 잉크젯법을 사용하여 발광 기능층(7)을 형성하므로, 포토리소그래피를 행하는 일 없이, 소망의 착색 영역에 직접 재료 잉크를 정착시킬 수 있다. 따라서, 재료의 낭비도 발생하지 않아, 제조 비용의 저감도 도모되어, 매우 합리적인 방법으로 된다. 따라서, 액적 토출법을 사용함으로써, 염가로 또한 정확하게 발광 기능층(7)을 형성할 수 있다.
또한, 잉크젯법에서는 발광 기능층 재료의 건조 시간이 비교적 길어, 콘트롤 가능함으로, 실뭉치 형상으로 형성할 수 있다. 따라서, 고분자 재료의 주쇄가 스핀 코트법과 비교하여 기판에 대해서 수평으로 형성되는 일이 없어, 양극(4)과 음극(8) 사이에서의 캐리어 이동도가 높아져서, 유기 EL 장치의 발광 특성을 향상시킬 수 있게 된다.
또한, 발광 기능층(7)을 구성하는 각 재료가 1중량％ 이상 용해하는 용해도를 가지므로, 적합하게 발광 기능층(7)을 구성하는 각 재료가 용매에 용해하여, 잉크젯법을 사용하여 발광 기능층(7)을 형성하기에 적합한 재료 액체가 된다.
또한, 잉크젯법을 사용함으로써 음극(8)이 형성되어 있으므로, 발광 기능층(7), 음극(8)을 모두 액상법으로 형성할 수 있게 된다.
따라서, 진공 장치 등의 고가의 설비가 불필요하게 되어, 생산 공정의 간소화를 달성하여, 염가의 유기 EL 장치를 제조할 수 있다.
또한, 상술의 실시 형태에서는 발광 기능층 재료로서, 홀 수송층 재료, 발광 재료를 혼합한 구성으로 되어 있지만, 당해 발광 기능층 재료에 전자 수송 재료를 첨가하여도 좋다.
여기서, 도 12를 참조하여, 홀 수송 재료, 발광 재료, 전자 수송 재료를 혼합함으로써 형성된 발광 기능층에서의 호스트·게스트 기능에 대해서 설명한다.
도 12에서, 부호 HTLa로 나타내는 실선은 홀 수송 재료의 발광 스펙트럼을, 부호 ETLa로 나타내는 실선은 전자 수송 재료의 발광 스펙트럼을, 부호 ETLb로 나타내는 파선은 전자 수송 재료의 흡수 스펙트럼을, 부호 EMLa로 나타내는 실선은 발광 재료의 발광 스펙트럼을, 부호 EMLb로 나타내는 파선은 발광 재료의 흡수 스펙트럼을 각각 나타내고 있다.
도 12에 나타내는 바와 같이, 홀 수송 재료의 발광 스펙트럼 HTLa의 분포와 전자 수송 재료의 흡수 스펙트럼 ETLb의 분포의 겹침이 크게 되어 있다. 또한, 전자 수송 재료의 발광 스펙트럼 ETLa의 분포와 발광 재료의 흡수 스펙트럼 EMLb의 겹침이 크게 되어 있다. 이와 같이 하면, 홀 수송 재료와 발광 재료 사이에 전자 주입층을 개입시키게 되어, 홀 수송 재료와 발광 재료 사이에서의 호스트·게스트의 기능을 촉진할 수 있다.
본 발명의 유기 EL 장치는 예를 들어, 도 13에 나타내는 각종 전자 기기에 적용할 수 있다.
도 13의 (a)는 휴대 전화의 일례를 나타낸 사시도이다. 도 13의 (a)에서, 부호 600은 휴대 전화 본체를 나타내며, 부호 601은 상기 유기 EL 장치를 사용한 표시부를 나타내고 있다.
도 13의 (b)는 워드프로세서, 퍼스널 컴퓨터 등의 휴대형 정보 처리 장치의 일례를 나타낸 사시도이다. 도 13의 (b)에서, 부호 700은 정보 처리 장치, 부호 701은 키보드 등의 입력부, 부호 703은 정보 처리 장치 본체, 부호 702는 상기 유기 EL 장치를 사용한 표시부를 나타내고 있다.
도 13의 (c)는 손목시계형 전자 기기의 일례를 나타낸 사시도이다. 도 13의 (c)에서, 부호 800은 시계 본체를 나타내며, 부호 801은 상기 유기 EL 장치를 사용한 표시부를 나타내고 있다.
도 13의 (a)~(c)에 나타내는 각각의 전자 기기는 상기 실시 형태 방법으로 제조된 유기 EL 장치를 표시부로서 구비한 것으로, 상기 실시 형태의 유기 EL 장치의 제조 방법의 특징을 갖는다. 그 때문에, 이들 전자 기기의 제조 방법이 용이하게 된다.
또한, 상기 실시 형태에서는 이테루븀 초미립자의 분산액을 사용하여 액상 공정에 의해 이테루븀으로 이루어지는 음극층을 형성하고 있다. 본 발명 방법은 이와 같이 희토류 원소의 초미립자의 분산액을 사용하는 방법에 한정되지 않고, 예를 들어, 희토류 원소의 착체를 함유하는 액체를 잉크젯법 등에 의해 적하한 후, 착체의 배위자를 제거하는 처리를 행하는 방법도 포함된다.
또한, 상기 실시 형태에서는 유기 EL 장치에 대해서 설명하고 있지만, 표시 장치 이외의 유기 EL 장치, 예를 들어, 광원 등에도 적용 가능하다. 또한 유기 EL 장치의 음극 이외의 구성부재 재료 등에 대해서는 종래부터 공지의 것을 사용할 수 있다.
본 발명에 의하면, 고효율의 발광 특성을 갖는 동시에, 장기 수명화를 달성할 수 있는 유기 일렉트로루미네선스 장치, 유기 일렉트로루미네선스 장치의 제조 방법 및 전자 기기를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시 형태의 방법에 의해 제조된 유기 EL 장치를 나타내는 단면도.
도 2는 도 1의 유기 EL 장치의 제조 공정을 설명하기 위한 단면도.
도 3은 도 1의 유기 EL 장치의 제조 공정을 설명하기 위한 단면도.
도 4는 도 1의 유기 EL 장치의 제조 공정을 설명하기 위한 단면도.
도 5는 도 1의 유기 EL 장치의 제조 공정을 설명하기 위한 단면도.
도 6은 도 1의 유기 EL 장치의 제조 공정을 설명하기 위한 단면도.
도 7은 도 1의 유기 EL 장치의 제조 공정을 설명하기 위한 단면도.
도 8은 도 1의 유기 EL 장치의 제조 공정을 설명하기 위한 단면도.
도 9는 호스트·게스트 기능에 대해서 설명하기 위한 도면.
도 10은 잉크젯법과 스핀 코트법을 비교하기 위한 도면.
도 11은 본 발명의 유기 EL 장치의 발광 특성을 설명하기 위한 도면.
도 12는 발광 기능층에 전자 수송층 재료를 첨가한 경우를 설명하기 위한 도면.
도 13은 본 발명의 유기 EL 장치를 구비한 전자 기기를 나타내는 사시도.
부호의 설명
4… 양극, 7R, 7G, 7B… 발광 기능층, 8… 음극
Claims (16)
- 양극과 음극 사이에 형성된 발광 기능층을 갖는 유기 일렉트로루미네선스 장치로서,상기 발광 기능층에는 홀 수송 재료와 발광 재료가 혼합되어 있고,상기 홀 수송 재료는 상기 발광 재료를 게스트로 하는 호스트 기능을 갖고 있는 것을 특징으로 하는 유기 일렉트로루미네선스 장치.
- 제1항에 있어서,상기 홀 수송 재료는 고분자 재료인 것을 특징으로 하는 유기 일렉트로루미네선스 장치.
- 제2항에 있어서,상기 고분자 재료는 트리페닐아민을 골격으로 갖는 것을 특징으로 하는 유기 일렉트로루미네선스 장치.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,상기 발광 재료는 고분자 재료인 것을 특징으로 하는 유기 일렉트로루미네선스 장치.
- 제2항에 있어서,상기 고분자 재료의 분자량은 10만 이하인 것을 특징으로 하는 유기 일렉트로루미네선스 장치.
- 제2항에 있어서,상기 고분자 재료의 분자량은 5000 이상, 30000 이하인 것을 특징으로 하는 유기 일렉트로루미네선스 장치.
- 제1항에 있어서,상기 발광 기능층에 전자 수송 재료가 더 혼합되어 있는 것을 특징으로 하는 유기 일렉트로루미네선스 장치.
- 양극과 음극 사이에 형성된 발광 기능층을 갖는 유기 일렉트로루미네선스 장치를 제조하는 방법으로서,상기 발광 기능층은 홀 수송 재료와 발광 재료가 혼합된 용액을 도포함으로써 형성되고,상기 홀 수송 재료는 상기 발광 재료를 게스트로 하는 호스트 기능을 갖고 있는 것을 특징으로 하는 유기 일렉트로루미네선스 장치의 제조 방법.
- 제8항에 있어서,상기 혼합된 용액에 전자 수송 재료가 더 혼합되어 있는 것을 특징으로 하는 유기 일렉트로루미네선스 장치의 제조 방법.
- 제8항 또는 제9항에 있어서,액상법(液相法)을 사용함으로써 상기 발광 기능층을 형성하는 것을 특징으로 하는 유기 일렉트로루미네선스 장치의 제조 방법.
- 제10항에 있어서,상기 액상법은 액적 토출법인 것을 특징으로 하는 유기 일렉트로루미네선스 장치의 제조 방법.
- 제8항에 있어서,상기 홀 수송 재료와 상기 발광 재료가 1중량％ 이상 용해하는 용해도를 갖는 용매를 사용하는 것을 특징으로 하는 유기 일렉트로루미네선스 장치의 제조 방법.
- 제9항에 있어서,상기 홀 수송 재료와 상기 발광 재료와 상기 전자 수송 재료가 1중량％ 이상 용해하는 용해도를 갖는 용매를 사용하는 것을 특징으로 하는 유기 일렉트로루미네선스 장치의 제조 방법.
- 제8항에 있어서,액상법을 사용함으로써 상기 양극 또는 상기 음극을 형성하는 것을 특징으로 하는 유기 일렉트로루미네선스 장치의 제조 방법.
- 제8항에 있어서,액상법을 사용함으로써 상기 양극 및 상기 음극을 형성하는 것을 특징으로 하는 유기 일렉트로루미네선스 장치의 제조 방법.
- 제1항 기재의 유기 일렉트로루미네선스 장치를 구비한 것을 특징으로 하는 전자 기기.
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