KR20160003061A - 유기 일렉트로루미네센스 소자, 유기 일렉트로루미네센스 소자의 제조 방법 및 유기 일렉트로루미네센스 모듈 - Google Patents

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

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Abstract

본 발명의 과제는, 발광 불균일이 없고, 또한 형상 정밀도가 높은, 발광 패턴의 전환이 가능한 유기 일렉트로루미네센스 소자를 제공하는 것이다. 본 발명의 유기 EL 소자(1)는 지지 기판(2) 상에 1개 또는 복수의 유기 기능층을 갖는, 적어도 2개의 발광 유닛(6 및 10)과, 광 투과성을 갖는 적어도 1층의 중간 금속층(8)을 갖고, 중간 금속층(8)이 발광 유닛(6 및 10) 사이에 배치되고, 각각의 발광 유닛(6 및 10)에 있어서의 적어도 1층의 유기 기능층이, 그 유기 기능층의 형성 과정에 있어서 마스크 패턴화되고, 또한, 상기 유기 기능층의 형성 후에, 광 조사에 의해 패턴화되어, 발광 기능이 변조되어 있는 영역과, 변조되지 않은 영역을 갖고 있고, 적어도 2개의 발광 유닛(6 및 10)이 개별로 또는 동시에, 전기적으로 구동 가능한 것을 특징으로 한다.

Description

유기 일렉트로루미네센스 소자, 유기 일렉트로루미네센스 소자의 제조 방법 및 유기 일렉트로루미네센스 모듈{ORGANIC ELECTROLUMINESCENT ELEMENT, METHOD FOR MANUFACTURING ORGANIC ELECTROLUMINESCENT ELEMENT, AND ORGANIC ELECTROLUMINESCENT MODULE}
본 발명은 유기 일렉트로루미네센스 소자, 유기 일렉트로루미네센스 소자의 제조 방법 및 유기 일렉트로루미네센스 모듈에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 발광 불균일이 없고, 또한 형상 정밀도가 높은, 발광 패턴의 전환이 가능한 유기 일렉트로루미네센스 소자, 유기 일렉트로루미네센스 소자의 제조 방법 및 유기 일렉트로루미네센스 모듈에 관한 것이다.
최근 들어, 평면 형상의 광원체로서, 도광판을 사용한 발광 다이오드(Light Emitting Diode: LED) 및 유기 발광 다이오드(Organic Light Emitting Diode: OLED, 이하, 유기 일렉트로루미네센스 소자라고도 함)가 주목받고 있다. 도광판 LED에 대해서는, 일반 조명뿐만 아니라, 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display: LCD)용 백라이트 등, 다양한 장면, 용도로 사용되게 되었다(예를 들어, 특허문헌 1 참조).
특히, 2008년경부터, 스마트 디바이스(스마트폰, 태블릿)의 생산량이 증가하여, 도광판 LED가 사용되고 있다.
주로, 메인 디스플레이(예를 들어, LCD)의 백라이트 용도이지만, 그 밖의 사용 용도로서, 디바이스 하부에 있는 공통 기능키 버튼의 백라이트로서도, 도광판 LED가 내장되는 경우가 많아지고 있다.
공통 기능키 버튼에는, 주로 홈(사각형 등의 마크로 표시), 뒤로(화살표 마크 등으로 표시), 검색(확대경 마크 등으로 표시)의 3종류가 사용되는 경우가 많다.
이들 공통 기능키 버튼은, 일반적으로는, 커버 유리에 표시하고 싶은 마크의 패턴을 인쇄해 두고, 커버 유리의 내부에 상기와 같은 도광판 LED를 설치하여, 필요한 장면에 따라서 LED가 발광해서 광이 도광판(필름)을 통해서 도광되어, 패턴 부분에 인쇄된 도트 형상의 확산 부재를 통해서 표시측으로 광을 취출하는 구성으로 되어 있다.
그러나, LED 도광 방식을 사용해서 상기 공통 기능키 버튼의 발광을 실현하기 위해서는, 몇 가지 문제가 있다.
하나는, LED의 설치 스페이스가 좁기 때문에 도광판(필름)을 얇게 할 필요가 있지만, 도광판을 얇게 하면, LED 소스의 발광 효율에 대해 기기로서의 효율이 저하되어 버린다.
또한, 키 표시의 사이드측으로부터 광을 도광하기 위해서, 키 버튼의 모양이나 형상에 따라서는 발광 휘도의 불균일이 발생한다. 이것을 해결하고자 한 경우, LED 소스의 수를 증가시킬 필요가 있고, 결과적으로 비용 상승과 소비 전력 증가로 이어진다.
나아가, 장면에 따른 키 표시의 변경이 가능하지 않아, 이를 실현하고자 하면, LED 도광 유닛을 복수매 겹친 구성으로 되어 버려, 두께 증가와 비용 증가로 이어지게 된다.
그로 인해, 현 상황에서는, 공통 기능키 버튼의 표시는, 장면에 구애되지 않고 1종류만으로, 또한 발광 불균일이 많은, 도광을 위한 도트 형상을 시인할 수 있게 되어 버리는 키 유닛으로 한정되어 버리고 있다.
유저 요구로부터, 상기 세가지 문제를 해결 가능한 공통 기능키 유닛이 요구되고 있다. 예를 들어, 화면의 방향에 따라서, 화살표 마크의 방향을 적절히 변경 가능하여, 발광 불균일이 없는 균일 발광이 얻어져, 미발광 시에 화살표 마크의 형상을 시인할 수 없는 것이다. LED 도광 방식을 사용한 방식으로는, 현재 상황에서 이를 달성하지 못하고 있다.
또한, 유기 일렉트로루미네센스(유기 EL) 소자 제막 시에, 마스크에 의해 키 표시에 대응한 형상을 패터닝하는 것도 가능은 하지만, 장면 표시에 따라서, 동일 장소에서 임의의 마크 형상을 전환하는 발광 패턴은 불가능하였다.
또한, 제막 시의 마스크에 의한 패터닝만으로는, 해상도가 낮다는 문제점도 있었다.
특허문헌 1 : 미국 특허 제8330724호 명세서
본 발명은 상기 문제·상황을 감안하여 이루어진 것으로, 그 해결 과제는, 발광 불균일이 없고, 또한 형상 정밀도가 높은, 발광 패턴의 전환이 가능한 유기 일렉트로루미네센스 소자, 및 그 유기 일렉트로루미네센스 소자의 제조 방법, 나아가서는, 유기 일렉트로루미네센스 소자를 구비한 유기 일렉트로루미네센스 모듈을 제공하는 것이다.
본 발명자는, 상기 과제를 해결하기 위해, 상기 문제의 원인 등에 대해서 검토하는 과정에 있어서, 각 발광 유닛에 있어서의 적어도 1층의 유기 기능층이, 그 유기 기능층의 형성 과정에 있어서 마스크 패턴화되고, 또한, 상기 유기 기능층의 형성 후에, 광 조사에 의해 패턴화되어, 발광 기능이 변조되어 있는 영역과, 변조되지 않은 영역을 갖는 유기 일렉트로루미네센스 소자가, 발광 불균일이 없고, 또한 형상 정밀도를 유지하면서, 발광 패턴의 전환이 가능한 것을 알아내어, 본 발명에 이르렀다.
즉, 본 발명에 따른 상기 과제는, 이하의 수단에 의해 해결된다.
1. 지지 기판 상에,
1개 또는 복수의 유기 기능층을 갖는 적어도 2개의 발광 유닛과,
광 투과성을 갖는 적어도 1층의 중간 금속층
을 갖고, 상기 중간 금속층이 상기 발광 유닛간에 배치되어 있는 유기 일렉트로루미네센스 소자이며,
각각의 상기 발광 유닛에 있어서의 적어도 1층의 상기 유기 기능층이, 그 유기 기능층의 형성 과정에 있어서 마스크 패턴화되고, 또한, 상기 유기 기능층의 형성 후에, 광 조사에 의해 패턴화되어, 발광 기능이 변조되어 있는 영역과, 변조되지 않은 영역을 갖고 있고,
적어도 2개의 상기 발광 유닛이, 개별로 또는 동시에, 전기적으로 구동 가능한 것을 특징으로 하는 유기 일렉트로루미네센스 소자.
2. 상기 적어도 1층의 유기 기능층이, 정공 수송층 또는 정공 주입층인 것을 특징으로 하는 제1항에 기재된 유기 일렉트로루미네센스 소자.
3. 지지 기판 상에,
1개 또는 복수의 유기 기능층을 갖는 적어도 2개의 발광 유닛과,
광 투과성을 갖는 적어도 1층의 중간 금속층
을 갖고, 상기 중간 금속층이 상기 발광 유닛간에 배치되어 있는 유기 일렉트로루미네센스 소자의 제조 방법이며,
각각의 상기 발광 유닛에 있어서의 적어도 1층의 상기 유기 기능층을,
마스크를 사용하여, 패터닝하는 공정과,
광 조사에 의해, 발광 기능이 변조된 영역과, 변조되지 않은 영역으로 구획하는 공정
을 갖는 것을 특징으로 하는 유기 일렉트로루미네센스 소자의 제조 방법.
4. 상기 적어도 1층의 유기 기능층이, 정공 수송층 또는 정공 주입층인 것을 특징으로 하는 제3항에 기재된 유기 일렉트로루미네센스 소자의 제조 방법.
5. 제1항 또는 제2항에 기재된 유기 일렉트로루미네센스 소자를 구비한 것을 특징으로 하는 유기 일렉트로루미네센스 모듈.
6. 상기 지지 기판의 발광면측에, 편광 부재, 하프 미러 부재 또는 흑색 필터를 갖는 것을 특징으로 하는 제5항에 기재된 유기 일렉트로루미네센스 모듈.
본 발명의 상기 수단에 의해, 발광 불균일이 없고, 또한 형상 정밀도가 높은, 발광 패턴의 전환이 가능한 유기 일렉트로루미네센스 소자, 및 그 유기 일렉트로루미네센스 소자의 제조 방법, 나아가, 유기 일렉트로루미네센스 소자를 구비한 유기 일렉트로루미네센스 모듈을 제공할 수 있다.
도 1은 유기 EL 소자의 일례를 도시하는 개략 단면도.
도 2a는 발광 유닛의 정공 주입층에 있어서의 패턴 형상을 도시하는 평면도.
도 2b는 발광 유닛의 정공 주입층에 있어서의 패턴 형상을 도시하는 평면도.
도 3은 자외선에 의한 조사 영역과 비조사 영역을 도시하는 평면도.
도 4a는 발광 유닛의 정공 주입층에 있어서의 패턴 형상을 도시하는 평면도.
도 4b는 발광 유닛의 정공 주입층에 있어서의 패턴 형상을 도시하는 평면도.
도 5는 자외선에 의한 조사 영역과 비조사 영역을 도시하는 평면도.
도 6은 유기 EL 모듈의 일례를 도시하는 개략 단면도.
본 발명의 유기 EL 소자는, 지지 기판 상에, 1개 또는 복수의 유기 기능층을 갖는, 적어도 2개의 발광 유닛과, 광 투과성을 갖는 적어도 1층의 중간 금속층을 갖고, 중간 금속층이 발광 유닛간에 배치되고, 각각의 발광 유닛에 있어서의 적어도 1층의 유기 기능층이, 그 유기 기능층의 형성 과정에 있어서 마스크 패턴화되고, 또한, 상기 유기 기능층의 형성 후에, 광 조사에 의해 패턴화되어, 발광 기능이 변조되어 있는 영역과, 변조되지 않은 영역을 갖고 있고, 적어도 2개의 발광 유닛이, 개별로 또는 동시에, 전기적으로 구동 가능한 것을 특징으로 한다. 이 특징은, 청구항 1 내지 청구항 6까지의 청구항에 관한 발명에 공통된 기술적 특징이다.
본 발명의 실시 태양으로서는, 광 조사에 의해 패턴화되는 적어도 1층의 유기 기능층이, 정공 수송층 또는 정공 주입층인 것이, 마스크 정밀도를 향상시키는 관점에서 바람직하다.
본 발명의 유기 EL 소자의 제조 방법은, 각각의 발광 유닛에 있어서의 적어도 1층의 유기 기능층을, 마스크를 사용하여, 패터닝하는 공정과, 광 조사에 의해, 발광 기능이 변조된 영역과, 변조되지 않은 영역으로 구획하는 공정을 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 태양으로서는, 광 조사에 의해 패턴화되는 적어도 1층의 유기 기능층이, 정공 수송층 또는 정공 주입층인 것이, 마스크 정밀도를 향상시키는 관점에서 바람직하다.
또한, 본 발명의 유기 EL 소자는, 유기 EL 모듈에 적절하게 구비될 수 있다.
본 발명의 실시 태양으로서는, 지지 기판의 발광면측에, 편광 부재, 하프 미러 부재 또는 흑색 필터를 갖는 것이, 비발광 시에 흑색으로 되는 점에서 바람직하다.
이하, 본 발명과 그 구성 요소 및 본 발명을 실시하기 위한 형태·태양에 대해서 상세한 설명을 한다. 또한, 본원에 있어서, 수치 범위를 나타내는 「내지」는, 그 전후에 기재되는 수치를 하한값 및 상한값으로서 포함하는 의미로 사용하고 있다.
≪유기 EL 소자의 구성≫
본 발명의 유기 EL 소자의 층 구성의 바람직한 구체예를 이하에 나타내지만, 본 발명은 이들에 한정되지 않는다.
(I) 양극/제1 발광 유닛/중간 금속층/제2 발광 유닛/음극
(II) 양극/제1 발광 유닛/제1 중간 금속층/제2 발광 유닛/제2 중간 금속층/제3 발광 유닛/음극
(I-1) 양극/백색 발광 유닛/중간 금속층/백색 발광 유닛/음극
(II-1) 양극/백색 발광 유닛/제1 중간 금속층/백색 발광 유닛/제2 중간 금속층/백색 발광 유닛/음극
본 발명의 유기 EL 소자의 일례로서, 상기 구성 (I)의 유기 EL 소자를 도 1에 도시한다.
도 1에 도시한 바와 같이, 유기 EL 소자(1)는, 지지 기판(2) 상에 양극(4), 발광 유닛(6), 중간 금속층(8), 발광 유닛(10) 및 음극(12)이 순차 적층되어, 구성되어 있다.
지지 기판(2) 측단부에는, 양극(4)이 인출되고, 취출 전극(4a)이 형성되어 있다.
중간 금속층(8)은, 광 투과성을 갖고 있다.
본 발명에 있어서, 발광 유닛수로서는, 2 이상이면 특별히 제한은 없지만, 생산 효율을 감안하면, 2 내지 10의 범위 내인 것이 바람직하고, 2 내지 3의 범위 내인 것이 보다 바람직하다. 또한, 발광 유닛수를 N(N은 2 이상의 정수)로 하면, 중간 금속층수는 (N-1)이다.
또한, 발광 유닛의 층 구성의 바람직한 구체예를 이하에 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 발명에 있어서는, 각 발광 유닛의 구성으로서, 다른 것을 조합하여 사용할 수 있지만, 발광 유닛을 구성하는 발광층을 제외하고, 동일한 층, 재료를 사용한 구성인 것이 바람직하고 또한 발광층수도 동일한 것이 바람직하다. 이에 의해, 생산 상, 사용 재료수를 적게 할 수 있어, 비용면, 품질 관리면에 있어서 장점이 있고, 나아가, 증착 프로세스이면 제막 챔버를 각 발광 유닛에서 공통화하기 쉬운 등, 생산 효율면의 장점도 향수할 수 있다.
상기와 마찬가지 이유에서, 발광층을 포함하는 전체층의 구성, 재료가 동일한 것이 특히 바람직하다.
발광 유닛을 구성하는 각 층의 형성 방법으로서는, 예를 들어, 진공 증착법, 스핀코팅법, 캐스트법, LB법(랭뮤어-블로젯법), 잉크젯법, 스프레이법, 인쇄법, 슬롯형 코터법 등의 공지된 박막 형성법에 의해 제막해서 형성할 수 있다.
이하, 본 발명의 유기 EL 소자를 구성하는 각 층에 대해서 설명한다.
<중간 금속층(8)>
본 발명에 따른 중간 금속층은, 2개의 발광 유닛간에 배치되고, 또한 광 투과성을 갖고 있다.
중간 금속층은, 그 일부 미세 영역에 대부분의 금속 재료가 제막되어 있지 않은 상태, 소위 핀 홀이 형성되어 있거나, 면 내 방향에 있어서 망상으로 형성되어 있어도 된다. 또는, 중간 금속층 형성 부분이, 섬 형상(불균일 형상)으로 형성되어 있어도 된다.
본 발명의 중간 금속층으로서는, 일함수 3.0eV 이하의 금속이 사용된다.
중간 금속층에 사용되는 재료로서는, 칼슘(일함수 2.87eV, 융점 1112.2K), 리튬(일함수 2.9eV, 융점 453.7K), 나트륨(일함수 2.75eV, 융점 371K), 칼륨(일함수 2.3eV, 융점 336.9K), 세슘(일함수 2.14eV, 융점 301.6K), 루비듐(일함수 2.16eV, 융점 312.1K), 바륨(일함수 2.7eV, 융점 998.2K), 스트론튬(일함수 2.59eV, 융점 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 금속층의 층 두께는, 0.6 내지 5㎚의 범위 내인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.8 내지 3㎚의 범위 내이며, 더욱 바람직하게는 0.8 내지 2㎚의 범위 내이다.
중간 금속층의 층 두께가 5㎚보다 작은 경우, 사용하는 금속 재료의 광흡수에 의한 유기 EL 소자의 효율 저하를 억제하여, 보존 안정성, 구동 안정성이 열화되는 일이 없다.
한편, 중간 도전층의 층 두께가 0.6㎚보다 큰 경우, 유기 EL 소자의 성능 안정성, 특히 소자 제작 후, 비교적 초기 단계에 있어서의 성능 변동이 작다.
또한, 본 발명에 있어서의 「중간 금속층의 층 두께」란, 중간 금속층의 단위 면적당 제막 질량을 재료의 밀도로 제산해서 구해지는 「평균 층 두께」라 정의된다. 따라서, 중간 금속층의 임의의 부분의 층 두께가 「평균 층 두께」보다 두꺼워도, 또는 반대로 얇게 되어 있어도 상관없다.
본 발명에 있어서는, 중간 금속층의 전압 인가 방향의 도전성을 손상시키지 않고, 면 내 방향의 도전성이 억제되는 점에서, 중간 금속층의 발광 유닛측 양면이 완전 평탄면을 갖는 것보다, 적어도 그 한쪽 면이 비평탄면으로서 형성되어 있는 것이 바람직하다. 중간 금속층이 비평탄면을 갖는다는 것은, 중간 금속층의 면 내 방향에 있어서의 형상이 망상 또는 섬 형상으로 되어 있는 것을 의미한다.
또한, 중간 금속층의 양극측에 인접하는 층이, 단일의 유기 화합물을 제막함으로써 형성된 층인 것이 바람직하다. 이 경우, 생산 프로세스가 간편해져서 공정 관리가 용이해지는 것, 복수 재료를 사용하는 것에 의한 성능 변동 리스크를 피할 수 있다는 점은 물론, 보다 우수한 장기간 또는 고온 보존 안정성, 장기간 구동 안정성을 얻을 수 있는 점에서 바람직하다.
중간 금속층에 인접하는 층은, 음극측에 위치하는 발광 유닛과 양극측에 위치하는 발광 유닛간에서, 중간 금속층을 개재하여, 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 위해, 예를 들어 전하 수송성 유기 재료와, 그 유기 재료를 산화 또는 환원할 수 있거나, 또는 그 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, 발광 시에 불필요한 고전압을 인가하는 것을 방지하고, 또한 구동 전류에 대한 발광색의 안정성 향상의 관점에서, 5 내지 200㎚의 범위 내로 조정하는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 10 내지 100㎚의 범위 내로 조정된다.
이하, 발광층에 포함되는 인광 호스트 화합물 및 인광 도펀트에 대해서 설명한다.
(1) 인광 호스트 화합물
본 발명에 사용되는 인광 호스트 화합물로서는, 구조적으로는 특별히 제한은 없지만, 대표적으로는 카르바졸 유도체, 트릴아릴아민 유도체, 방향족 보란 유도체, 질소 함유 복소환 화합물, 티오펜 유도체, 푸란 유도체, 올리고아릴렌 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.
인광 호스트 화합물은, 단독으로 사용해도 되고, 복수종 병용해서 사용해도 된다.
본 발명에 따른 발광층에 사용되는 인광 호스트 화합물로서는, 하기 화학식 (a)로 표시되는 화합물인 것이 바람직하다.
Figure 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, 방향족환을 나타낸다. n은, 0 내지 8의 정수를 나타낸다.
화학식 (a)에 있어서의 「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 탄화수소 기(방향족 탄소환기, 아릴기 등이라고도 하며, 예를 들어 페닐기, p-클로로페닐기, 메시틸기, 톨릴기, 크실릴기, 나프틸기, 안트릴기, 아줄레닐기, 아세나프테닐기, 플루오레닐기, 페난트릴기, 인데닐기, 피레닐기, 비페닐릴기 등), 방향족 복소환기(예를 들어, 푸릴기, 티에닐기, 피리딜기, 피리다지닐기, 피리미디닐기, 피라디닐기, 트리아지닐기, 이미다졸릴기, 피라졸릴기, 티아졸릴기, 퀴나졸리닐기, 카르바졸릴기, 카르볼리닐기, 디아자카르바졸릴기(카르볼리닐기의 카르보인환을 구성하는 임의의 탄소 원자 중 하나가 질소 원자로 치환된 것을 나타냄), 프탈라지닐기 등), 복소환기(예를 들어, 피롤리딜기, 이미다졸리딜기, 모르폴린기, 옥사졸릴기 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-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, 나프틸 술피닐기, 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), 불화 탄화수소기(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, 상기 치환기에 의해 더 치환되어 있어도 된다. 또한, 이들 치환기는, 복수가 서로 결합해서 환을 형성하고 있어도 된다.
화학식 (a)에 있어서, 바람직한 「X」는 NR' 또는 O이며, R'로서는 방향족 탄화수소기, 방향족 복소환기가 특히 바람직하다.
화학식 (a)에 있어서, 「Ar」로 표현되는 방향족환으로서는, 방향족 탄화수소환 또는 방향족 복소환을 들 수 있다.
「Ar」로 표현되는 방향족환은, 단환, 축합환의 어느 것이든 상관없고, 나아가, 미치환이라도, 상술한 R' 및 R"로 표현되는 치환기를 갖고 있어도 된다.
화학식 (a)에 있어서, 「Ar」로 표현되는 방향족 탄화수소환으로서는, 예를 들어 벤젠환, 비페닐환, 나프탈렌환, 아줄렌환, 안트라센환, 페난트렌환, 피렌환, 크리센환, 나프타센환, 트리페닐렌환, o-테르페닐환, m-테르페닐환, p-테르페닐환, 아세나프텐환, 코로넨환, 플루오렌환, 플루오란트렌환, 나프타센환, 펜타센환, 페릴렌환, 펜타펜환, 피센환, 피렌환, 피란트렌환, 안트란트렌환 등을 들 수 있다.
화학식 (a)에 있어서, 「Ar」로 표현되는 방향족 복소환으로서는, 예를 들어 푸란환, 디벤조푸란환, 티오펜환, 옥사졸환, 피롤환, 피리딘환, 피리다진환, 피리미딘환, 피라진환, 트리아진환, 벤조이미다졸환, 옥사디아졸환, 트리아졸환, 이미다졸환, 피라졸환, 티아졸환, 인돌환, 인다졸환, 벤조이미다졸환, 벤조티아졸환, 벤조옥사졸환, 퀴녹살린환, 퀴나졸린환, 신놀린환, 퀴놀린환, 이소퀴놀린환, 프탈라진환, 나프티리딘환, 카르바졸환, 카르보인환, 디아자카르바졸환(카르보인환을 구성하는 탄화수소환의 탄소 원자 중 하나가 질소 원자로 치환되어 있는 환을 나타냄) 등을 들 수 있다.
상기한 것 중에서도, 화학식 (a)에 있어서, 「Ar」로 표현되는 방향족환으로서 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)에 있어서, 「Ar」로 표현되는 방향족환으로서는, 하기에 도시한 바와 같은, 각각 3환 이상의 축합환인 것이 바람직한 일 태양이며, 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, 안트란트렌환 등을 들 수 있다.
또한, 3환 이상이 축합한 방향족 복소환으로서는, 구체적으로는 아크리딘환, 벤조퀴놀린환, 카르바졸환, 카르보인환, 페나진환, 페난트리딘환, 페난트롤린환, 카르보인환, 사이클라진환, 퀸돌린, 테페니딘환, 퀴닌돌린환, 트리페노디티아진환, 트리페노디옥사진환, 페난트라진환, 안트라진환, 페르미딘환, 디아자카르바졸환(카르보인환을 구성하는 탄화수소환의 탄소 원자 중 하나가 질소 원자로 치환된 것을 나타냄), 페난트롤린환, 디벤조푸란환, 디벤조티오펜환, 나프토푸란환, 나프토티오펜환, 벤조디푸란환, 벤조디티오펜환, 나프토디푸란환, 나프토디티오펜환, 안트라푸란환, 안트라디푸란환, 안트라티오펜환, 안트라디티오펜환, 티안트렌환, 페녹사티인환, 티오판트렌환(나프토티오펜환) 등을 들 수 있다.
또한, 화학식 (a)에 있어서, 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 표시되는 인광 호스트 화합물의 구체예를 나타내지만, 이들에 한정되는 것은 아니다.
Figure pct00002
Figure pct00003
Figure pct00004
Figure pct00005
Figure pct00006
Figure pct00007
Figure pct00008
Figure pct00009
또한, 본 발명에 사용하는 인광 호스트 화합물은, 저분자 화합물이어도 되고, 반복 단위를 갖는 고분자 화합물이어도 되고, 비닐기나 에폭시기와 같은 중합성기를 갖는 저분자 화합물(증착 중합성 발광 호스트)이어도 된다.
인광 호스트 화합물로서는, 정공 수송능, 전자 수송능을 가지면서 또한 발광의 장파장화를 방지하여, 고Tg(유리 전이 온도)인 화합물이 바람직하다. 본 발명에 있어서는, 유리 전이점이 90℃ 이상인 화합물이 바람직하고, 또한 130℃ 이상인 화합물이 우수한 특성을 얻을 수 있는 점에서 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 발명에 있어서는, 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, 일본 특허 공개 제2002-308855호 공보, 일본 특허 공개 제2001-313179호 공보, 일본 특허 공개 제2002-319491호 공보, 일본 특허 공개 제2001-357977호 공보, 일본 특허 공개 제2002-334786호 공보, 일본 특허 공개 제2002-8860호 공보, 일본 특허 공개 제2002-334787호 공보, 일본 특허 공개 제2002-15871호 공보, 일본 특허 공개 제2002-334788호 공보, 일본 특허 공개 제2002-43056호 공보, 일본 특허 공개 제2002-334789호 공보, 일본 특허 공개 제2002-75645호 공보, 일본 특허 공개 제2002-338579호 공보, 일본 특허 공개 제2002-105445호 공보, 일본 특허 공개 제2002-343568호 공보, 일본 특허 공개 제2002-141173호 공보, 일본 특허 공개 제2002-352957호 공보, 일본 특허 공개 제2002-203683호 공보, 일본 특허 공개 제2002-363227호 공보, 일본 특허 공개 제2002-231453호 공보, 일본 특허 공개 제2003-3165호 공보, 일본 특허 공개 제2002-234888호 공보, 일본 특허 공개 제2003-27048호 공보, 일본 특허 공개 제2002-255934호 공보, 일본 특허 공개 제2002-260861호 공보, 일본 특허 공개 제2002-280183호 공보, 일본 특허 공개 제2002-299060호 공보, 일본 특허 공개 제2002-302516호 공보, 일본 특허 공개 제2002-305083호 공보, 일본 특허 공개 제2002-305084호 공보, 일본 특허 공개 제2002-308837호 공보 등을 들 수 있다.
본 발명의 유기 EL 소자가 복수의 발광층을 갖는 경우, 인광 호스트 화합물은 발광층마다에 달라도 되지만, 동일한 화합물인 것이 생산 효율 상, 공정 관리 상 바람직하다.
또한, 인광 호스트 화합물은, 그 최저 여기 3중항 에너지(T1)가 2.7eV보다 큰 것이 보다 높은 발광 효율을 얻을 수 있는 점에서 바람직하다.
본 발명에서 말하는 최저 여기 3중항 에너지란, 호스트 화합물을 용매에 용해하고, 액체 질소 온도에 있어서 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, 공지된 것 중에서 선택할 수 있다. 예를 들어, 원소의 주기율표에서 8족 내지 10족의 금속을 함유하는 착체계 화합물, 바람직하게는 이리듐 화합물, 오스뮴 화합물, 또는 백금 화합물(백금 착체계 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 표시되는 부분 구조)
또한, 인광 발광 도펀트로서 청색 인광 발광 도펀트를 사용하는 경우, 유기 EL 소자의 발광층에 사용되는 공지된 것 중에서 적절히 선택해서 사용할 수 있지만, 하기 화학식 (A) 내지 (C)에서 선택되는 적어도 하나의 부분 구조를 갖고 있는 것이 바람직하다.
Figure pct00010
화학식 (A) 중, 「Ra」는, 수소 원자, 지방족기, 방향족기 또는 복소환기를 나타낸다. 「Rb」 및 「Rc」는, 각각 독립적으로, 수소 원자 또는 치환기를 나타낸다. 「A1」은, 방향족환 또는 방향족 복소환을 형성하는 데 필요한 잔기를 나타낸다. 「M」은, Ir 또는 Pt을 나타낸다.
Figure pct00011
화학식 (B) 중, 「Ra」는, 수소 원자, 지방족기, 방향족기 또는 복소환기를 나타낸다. 「Rb」, 「Rc」, 「Rb1」 및 「Rc1」은, 각각 독립적으로, 수소 원자 또는 치환기를 나타낸다. 「A1」은, 방향족환 또는 방향족 복소환을 형성하는 데 필요한 잔기를 나타낸다. 「M」은, Ir 또는 Pt을 나타낸다.
Figure pct00012
화학식 (C) 중, 「Ra」는, 수소 원자, 지방족기, 방향족기 또는 복소환기를 나타낸다. 「Rb」 및 「Rc」는, 각각 독립적으로, 수소 원자 또는 치환기를 나타낸다. 「A1」은, 방향족환 또는 방향족 복소환을 형성하는 데 필요한 잔기를 나타낸다. 「M」은, Ir 또는 Pt을 나타낸다.
화학식 (A) 내지 (C)에 있어서, 「Ra」로 표현되는 지방족기로서는, 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, 방향족기로서는, 예를 들어 페닐기, 톨릴기, 아줄레닐기, 안트라닐기, 페난트릴기, 피레닐기, 크리세닐기, 나프타세닐기, o-터페닐기, m-터페닐기, p-터페닐기, 아세나프테닐기, 코로네닐기, 플루오레닐기, 페릴레닐기 등을 들 수 있고, 복소환기로서는, 예를 들어 피롤릴기, 인돌릴기, 푸릴기, 티에닐기, 이미다졸릴기, 피라졸릴기, 인돌리지닐기, 퀴놀리닐기, 카르바졸릴기, 인돌리닐기, 티아졸릴기, 피리딜기, 피리다지닐기, 티아디아지닐기, 옥사디아졸릴기, 벤조퀴놀리닐기, 티아디아졸릴기, 피롤로티아졸릴기, 피롤로피리다지닐기, 테트라졸릴기, 옥사졸릴기, 크로마닐기 등을 들 수 있다.
이들 기는, 화학식 (a)에 있어서의 R' 및 R"로 표현되는 치환기를 갖고 있어도 된다.
화학식 (A) 내지 (C)에 있어서, 「Rb」, 「Rc」, 「Rb1」 및 「Rc1」으로 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 복소환기(예를 들어, 푸릴기, 티에닐기, 피리딜기, 피리다지닐기, 피리미디닐기, 피라디닐기, 트리아지닐기, 이미다졸릴기, 피라졸릴기, 티아졸릴기, 퀴나졸리닐기,프탈라지닐기 등), 복소환기(예를 들어, 피롤리딜기, 이미다졸리딜기, 모르폴린기, 옥사졸릴기 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), 불화 탄화수소기(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, 상기 치환기에 의해 더 치환되어 있어도 된다.
화학식 (A) 내지 (C)에 있어서, 「A1」로 표현되는 방향족환으로서는, 벤젠환, 비페닐환, 나프탈렌환, 아줄렌환, 안트라센환, 페난트렌환, 피렌환, 크리센환, 나프타센환, 트리페닐렌환, o-테르페닐환, m-테르페닐환, p-테르페닐환, 아세나프텐환, 코로넨환, 플루오렌환, 플루오란트렌환, 나프타센환, 펜타센환, 페릴렌환, 펜타펜환, 피센환, 피렌환, 피란트렌환, 안트란트렌환 등을 들 수 있고, 방향족 복소환으로서는, 푸란환, 티오펜환, 피리딘환, 피리다진환, 피리미딘환, 피라진환, 트리아진환, 벤조이미다졸환, 옥사디아졸환, 트리아졸환, 이미다졸환, 피라졸환, 티아졸환, 인돌환, 벤조이미다졸환, 벤조티아졸환, 벤조옥사졸환, 퀴녹살린환, 퀴나졸린환, 프탈라진환, 카르바졸환, 카르보인환, 디아자카르바졸환(카르보인환을 구성하는 탄화수소환의 탄소 원자 중 하나가 질소 원자로 치환되어 있는 환을 나타냄) 등을 들 수 있다.
화학식 (A) 내지 (C)에 있어서, 「M」은, Ir 또는 Pt을 나타내지만, 그 중에서 Ir이 바람직하다.
화학식 (A) 내지 (C)의 구조는 부분 구조이며, 그 자신이 완성 구조의 발광 도펀트로 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 복소환기(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 구조로 되는 트리스체가 바람직하다.
이하, 상기 화학식 (A) 내지 (C)의 부분 구조를 갖는 청색 인광 발광 도펀트를 예시하지만, 이들에 한정되는 것은 아니다.
Figure pct00013
Figure pct00014
Figure pct00015
Figure pct00016
Figure pct00017
Figure pct00018
Figure pct00019
Figure pct00020
Figure 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 금속층과, 발광층 또는 정공 수송층 사이, 또는 음극 또는 중간 금속층과, 발광층 또는 전자 수송층 사이에 존재시켜도 된다.
주입층이란, 구동 전압 저하나 발광 휘도 향상을 위해 전극 및 중간 금속층과 유기층간에 설치되는 층을 말하며, 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 있고, 정공 주입층(양극 버퍼층)과 전자 주입층(음극 버퍼층)이 있다.
정공 주입층(양극 버퍼층)으로서는, 일본 특허 공개 평9-45479호 공보, 일본 특허 공개 평9-260062호 공보, 일본 특허 공개 평8-288069호 공보 등에도 그 상세가 기재되어 있고, 구체예로서, 구리 프탈로시아닌으로 대표되는 프탈로시아닌 버퍼층, 산화바나듐으로 대표되는 산화물 버퍼층, 아몰퍼스 카본 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 발명에 있어서는, 단일의 유기 화합물을 제막함으로써 형성되는 것이 바람직하다. 그 이유로서, 복수의 재료를 혼합해서 사용하는 경우, 혼합비의 생산 시에 있어서의 변동, 예를 들어 제막 기판면 내에 있어서의 농도 변동 등에 의한 성능 변동의 리스크가 높아지는 것을 들 수 있다.
정공 주입층의 층 두께에 대해서는 특별히 제한은 없지만, 통상은 0.1 내지 100㎚ 정도의 범위 내, 바람직하게는 1 내지 30㎚의 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 불화 칼륨, 불화 리튬, 불화 나트륨, 불화 세슘, 산화 리튬, 리튬 퀴놀린 착체, 탄산 세슘 등을 들 수 있으며, 불화 리튬, 불화 세슘이 바람직하다.
중간 금속층의 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 10㎚ 정도의 범위 내, 바람직하게는 0.1 내지 2㎚의 범위 내이다.
<저지층: 정공 저지층, 전자 저지층>
저지층은, 필요에 따라서 설치되는 것이다. 예를 들어, 일본 특허 공개 평11-204258호 공보, 일본 특허 공개 제11-204359호 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 100㎚의 범위 내이며, 더욱 바람직하게는 5 내지 30㎚의 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 방향족환을 분자 내에 갖는 것, 예를 들어 4,4'-비스〔N-(1-나프틸)-N-페닐아미노〕비페닐(NPD), 일본 특허 공개 평4-308688호 공보에 기재되어 있는 트리페닐아민 유닛이 3개 스타버스트형에 연결된 4,4',4"-트리스〔N-(3-메틸페닐)-N-페닐아미노〕트리페닐아민(MTDATA) 등을 들 수 있다.
또한, 이들 재료를 고분자쇄에 도입하거나, 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 평4-297076호 공보, 일본 특허 공개 제2000-196140호 공보, 일본 특허 공개 제2001-102175호 공보, J.Appl.Phys.,95,5773(2004), 일본 특허 공개 평11-251067호 공보, J.Huang et.al.저 문헌(Applied Physics Letters 80(2002),p.139), 일본 특허 공표 제2003-519432호 공보에 기재되어 있는, 소위 p형 반도체적 성질을 갖는다고 되어 있는 정공 수송 재료를 사용할 수도 있다. 본 발명에 있어서는, 보다 고효율의 발광 소자를 얻을 수 있는 점에서, 이들 재료를 사용하는 것이 바람직하다.
정공 수송층은, 상기 재료의 1종 또는 2종 이상을 포함하는 1층 구조여도 된다.
정공 수송층의 층 두께에 대해서는 특별히 제한은 없지만, 통상은 5㎚ 내지 5㎛ 정도의 범위 내, 바람직하게는 5 내지 200㎚의 범위 내이다.
<전자 수송층>
전자 수송층은, 전자를 수송하는 기능을 갖는 재료를 포함한다.
전자 수송층은, 단층 또는 복수층 설치할 수 있다.
전자 수송층에 사용되는 전자 수송 재료로서는, 음극 또는 중간 금속층을 개재하여 주입된 전자를 발광층에 전달하는 기능을 갖고 있으면 되고, 종래 공지된 화합물 중에서 임의의 것을 선택해서 사용할 수 있다. 예를 들어, 니트로 치환 플루오렌 유도체, 디페닐퀴논 유도체, 티오피란디옥시드 유도체, 비피리딜 유도체,플루오렌일리덴메탄 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 도입하거나, 또는 이들 재료를 고분자의 주쇄로 한 고분자 재료를 사용할 수도 있다.
본 발명에 있어서는, 중간 금속층에 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 이들 금속 착체의 중심 금속이 In, Mg, Cu, Ca, Sn, Ga 또는 Pb로 치환된 금속 착체도, 전자 수송 재료로서 사용할 수 있다. 그 밖에, 메탈프리 또는 메탈프탈로시아닌, 또는 그들 말단부가 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, 전자 수송층은, 단일의 유기 화합물을 제막함으로써 형성되는 것이 바람직하다. 이유로서, 복수의 재료를 혼합해서 사용하는 경우, 혼합비의 생산 시에 있어서의 변동, 예를 들어 제막 기판면 내에 있어서의 농도 변동 등에 의한 성능 변동의 리스크가 높아지는 것을 들 수 있다.
본 발명에 있어서는, 저일함수의 중간 금속층을 사용함으로써, 알칼리 금속 등의 도핑을 행하지 않더라도 중간 금속층으로부터의 전자 주입성을 손상시키지 않고 적합한 성능을 얻을 수 있다.
전자 수송층에 포함되는 유기 화합물의 유리 전이 온도는, 110℃ 이상인 것이 보다 우수한 고온 보존성, 고온프로세스 안정성이 얻을 수 있는 점에서 바람직하다.
전자 수송층의 층 두께에 대해서는 특별히 제한은 없지만, 통상은 5㎚ 내지 5㎛ 정도의 범위 내, 바람직하게는 5 내지 200㎚의 범위 내이다.
<지지 기판(2)>
본 발명의 유기 EL 소자에 적용하는 지지 기판(기체, 기판, 기재, 지지체라고도 함)으로서는, 유리, 플라스틱 등의 종류에는 특별히 한정은 없고, 또한 투명이든 불투명이든 상관없다. 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, 신디오택틱폴리스티렌, 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, 미쯔이가가꾸사 제조) 등의 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/(㎡·24h) 이하의 가스 배리어성 필름인 것이 바람직하고, 나아가서는 JIS K 7126-1992에 준거한 방법으로 측정된 산소 투과도가 1×10-3ml/(㎡·24h·atm) 이하 및 수증기 투과도가 1×10-3g/(㎡·24h) 이하의 고가스 배리어성 필름인 것이 바람직하고, 나아가서는 산소 투과도가 1×10-5ml/(㎡·24h·atm) 이하 및 수증기 투과도가 1×10-5/(㎡·24h)인 것이 특히 바람직하다.
가스 배리어막을 형성하는 재료로서는, 수분이나 산소 등 소자의 열화를 초래하는 것의 침입을 억제하는 기능을 갖는 재료이면 되고, 예를 들어 산화규소, 이산화규소, 질화규소 등을 사용할 수 있다. 또한, 가스 배리어막의 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 배리어막의 형성 방법에 대해서는, 특별히 한정은 없고, 예를 들어 진공 증착법, 스퍼터링법, 반응성 스퍼터링법, 분자선 애피택시법, 클러스터 이온빔법, 이온 플레이팅법, 플라즈마 중합법, 대기압 플라즈마 중합법, 플라즈마 CVD법, 레이저 CVD법, 열CVD법, 코팅법 등을 사용할 수 있지만, 일본 특허 공개 제2004-68143호 공보에 기재되어 있는 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 발명의 유기 EL 소자의 밀봉에 사용되는 밀봉 수단으로서는, 예를 들어 밀봉 부재와, 전극, 지지 기판을 접착제에서 접착하는 방법을 들 수 있다.
밀봉 부재로서는, 유기 EL 소자의 표시 영역을 덮도록 배치되어 있으면 되고, 오목 판상이어도, 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 합금으로 이루어지는 것을 들 수 있다.
본 발명에 있어서는, 유기 EL 소자를 박막화할 수 있다는 점에서 중합체 필름 또는 금속 필름을 바람직하게 사용할 수 있다. 나아가, 중합체 필름은, 산소 투과도가 1×10-3ml/(㎡·24h·atm) 이하, 및 수증기 투과도가 1×10-3g/(㎡·24h) 이하의 것이면 바람직하다. 또한, 산소 투과도가 1×10-5ml/(㎡·24h·atm) 이하 및 수증기 투과도가 1×10-5/(㎡·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, 핫멜트형 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℃)으로부터 80℃까지 접착 경화할 수 있는 것이 바람직하다. 또한, 접착제중에 건조제를 분산시켜 두어도 된다. 밀봉 부분에의 접착제의 도포는, 시판되고 있는 디스펜서를 사용해도 되고, 스크린 인쇄와 같이 인쇄해도 된다.
밀봉 부재와 유기 EL 소자의 표시 영역의 간극에는, 기상 및 액상에서는, 질소, 아르곤 등의 불활성 기체나, 불화 탄화수소, 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, 불화 세슘, 불화 탄탈륨, 브롬화 세륨, 브롬화마그네슘, 요오드화 바륨, 요오드화 마그네슘 등), 과염소산류(예를 들어, 과염소산 바륨, 과염소산 마그네슘 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 필름 외측에 보호막 또는 보호판을 설치해도 된다. 특히, 밀봉이 밀봉막에 의해 행해지고 있는 경우에는, 그 기계적 강도는 꼭 높은 것은 아니기 때문에, 이러한 보호막, 보호판을 설치하는 것이 바람직하다. 여기에 사용할 수 있는 재료로서는, 상기 밀봉에 사용한 것과 마찬가지인 유리판, 중합체판·필름, 금속판·필름 등을 사용할 수 있지만, 경량 또한 박막화라고 하는 점에서, 중합체 필름을 사용하는 것이 바람직하다.
<양극(4)>
양극으로서는, 일함수가 큰(4eV 이상) 금속, 합금, 전기 전도성 화합물 및 이들 혼합물을 전극 물질로 하는 것이 바람직하게 사용된다. 이러한 전극 물질의 구체예로서는, Au, Ag, Al 등의 금속, CuI, 인듐 틴 옥사이드(ITO), SnO2, ZnO 등의 도전성 투명 재료를 들 수 있다. 또한, IDIXO(In2O3-ZnO) 등 비정질이며 투명한 도전막을 제작 가능한 재료를 사용해도 된다.
양극은, 이들 전극 물질을 증착이나 스퍼터링 등의 방법에 의해, 박막을 형성시키고, 포토리소그래피법에서 원하는 형상의 패턴을 형성해도 되고, 또는 패턴 정밀도를 그다지 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 제막법을 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 1000㎚의 범위 내, 바람직하게는 5 내지 200㎚의 범위 내에서 선택된다.
<음극(12)>
한편, 음극으로서는, 금속, 합금, 전기 전도성 화합물 및 이들의 혼합물을 전극 물질로 하는 것이 사용된다. 이러한 전극 물질의 구체예로서는, 나트륨, 나트륨-칼륨합금, 마그네슘, 리튬, 마그네슘/구리 혼합물, 마그네슘/은 혼합물, 마그네슘/알루미늄 혼합물, 마그네슘/인듐 혼합물, 알루미늄/산화알루미늄(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 안정된 금속인 제2 금속과의 혼합물, 예를 들어 마그네슘/은 혼합물, 마그네슘/알루미늄 혼합물, 마그네슘/인듐 혼합물, 알루미늄/산화알루미늄(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, 수백Ω/□ 이하가 바람직하고, 막 두께는 통상 5㎚ 내지 5㎛의 범위 내, 바람직하게는 5 내지 200㎚의 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 20㎚의 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 음극 양쪽이 투과성을 갖는 소자를 제작할 수 있다.
≪발광 패턴을 갖는 유기 EL 소자의 제조 방법≫
본 발명의 발광 패턴을 갖는 유기 EL 소자의 제조 방법은, 적어도 한 쌍의 전극간에 1개 또는 복수의 유기 기능층을 구비한 유기 EL 소자가, 상태에 따라서, 발광 패턴을 2종류 이상 전환 가능한 것을 특징으로 한다.
또한, 여기에서 말하는 「패턴」이란, 유기 EL 소자에 의해 표시되는 도안(그림의 무늬나 모양), 문자, 화상 등을 말한다.
여기에서는, 일례로서, 도 1에 도시하는 유기 EL 소자(1)의 제조 방법을 설명한다.
(1) 적층 공정
본 발명의 유기 EL 소자(1)의 제조 방법에서는, 지지 기판(2) 상에 양극(4), 발광 유닛(6), 중간 금속층(8), 발광 유닛(10) 및 음극(12)을 적층해서 형성하는 공정(적층 공정)을 행한다.
우선, 지지 기판(2)을 준비하고, 그 지지 기판(2) 상에 원하는 전극 물질, 예를 들어 양극용 물질을 포함하는 박막을 1㎛ 이하, 바람직하게는 10 내지 200㎚의 범위 내의 막 두께가 되도록, 증착이나 스퍼터링 등의 방법에 의해 형성시켜, 양극(4)을 제작한다. 동시에, 양극(4) 단부에, 외부 전원과 접속되는 취출 전극(4a)을 증착법 등의 적절한 방법으로 형성한다.
이어서, 이 위에 발광 유닛(6)을 구성하는 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층을 순서대로 적층하여 형성한다.
또한, 발광 유닛(6)의 제막 시에는, 후술하는 발광 유닛(10)과는 다른 패턴이 형성되도록, 제막 시의 쉐도우 마스크 패턴을 적절히 선택한다.
쉐도우 마스크 패턴은, 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층 및 전자 주입층의 모든층에 동일한 쉐도우 마스크 패턴을 사용해도 되지만, 제막 정밀도의 관점에서, 정공 주입층 및 정공 수송층에 사용하는 것이 바람직하고, 정공 주입층에만 쉐도우 마스크를 사용하는 것이 보다 바람직하다.
이 각 층의 형성은, 스핀코팅법, 캐스트법, 잉크젯법, 증착법, 인쇄법 등이 있지만, 균질한 층이 얻어지기 쉽고, 또한 핀 홀이 생성되기 어려운 등의 점에서, 진공 증착법 또는 스핀코팅법이 특히 바람직하다. 또한, 층마다 다른 형성법을 적용해도 된다. 이들 각 층의 형성에 증착법을 채용하는 경우, 그 증착 조건은 사용하는 화합물의 종류 등에 따라 다르지만, 일반적으로 보트 가열 온도 50 내지 450℃, 진공도 1×10-6 내지 1×10-2㎩, 증착 속도 0.01 내지 50㎚/초, 기판 온도 -50 내지 300℃, 층 두께 0.1 내지 5㎛의 범위 내에서, 각 조건을 적절히 선택하는 것이 바람직하다.
이들 층을 형성 후, 그 위에 중간 금속층용 물질을 포함하는 박막을, 바람직하게는 층 두께 0.6 내지 5㎚의 범위 내, 보다 바람직하게는 0.8 내지 3㎚의 범위 내, 더욱 바람직하게는 0.8 내지 2㎚의 범위 내로 되도록 증착법에 의해 형성시켜 중간 금속층(8)을 설치한다.
계속해서, 발광 유닛(6)의 제막과 마찬가지로 하여, 발광 유닛(10)의 각 층을 형성한다. 이때, 상술한 바와 같이, 제막 시의 쉐도우 마스크 패턴은, 발광 유닛(6)과는 다른 것을 사용한다.
이상과 같이 해서 발광 유닛(10)을 형성한 후, 이 상부에 음극(12)을 증착법이나 스퍼터법 등의 적당한 형성법에 의해 형성한다. 이때, 음극(12)은, 발광 유닛(6 및 10)에 의해 중간 금속층(8)이나 양극(4)에 대하여 절연 상태를 유지하면서, 발광 유닛(10)의 상방으로부터 지지 기판(2)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(4)(취출 전극(4a)) 및 음극(12)의 단자 부분을 노출시킨 상태에서, 지지 기판(2) 상에 적어도 발광 유닛(6 및 10)을 덮는 밀봉재를 설치한다.
(3) 광 조사 공정
광 조사함으로써 발광 유닛(6 및 10)의 발광 기능을 변조시켜서, 발광 패턴을 갖는 유기 EL 소자(1)를 제조할 수 있다.
여기서, 광 조사에 의해 발광 기능을 변조시킨다는 것은, 광 조사에 의해, 발광 유닛을 구성하는 정공 수송 재료 등의 기능을 변화시킴으로써, 그 발광 유닛의 발광 기능을 변화시키는 것을 말한다.
광 조사 공정에 있어서, 그 광 조사 방법은, 발광 유닛(6 및 10)의 소정 패턴 영역에 소정의 광 조사를 함으로써 그 조사 부분을 휘도가 변화된 발광 영역으로 할 수 있으면, 어느 방법이든 상관없으며, 특정한 방법에 한정되는 것은 아니다.
광 조사 공정에 있어서 조사되는 광은, 자외선, 가시광선 또는 적외선을 더 함유하고 있어도 되지만, 자외선을 포함하는 것이 바람직하다.
여기서, 본 발명에 있어서, 자외선이란, 그 파장이 X선보다 길고, 가시광선의 최단파장보다 짧은 전자파를 말하며, 구체적으로는 파장이 1 내지 400㎚의 범위 내의 것이다.
자외선의 발생 수단 및 조사 수단은, 종래 공지된 장치 등에 의해 자외선을 발생시키고 또한 조사하면 되고, 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 광 조사 공정은, 밀봉 공정 후에 행해지는 것이 바람직하다.
또한, 광 조사 공정에 있어서, 광 강도 또는 조사 시간 등을 조정하여, 광 조사량을 변화시킴으로써, 그 광 조사량에 따라서 광 조사 부분의 발광 휘도를 변화시키는 것이 가능하다. 광 조사량이 많을수록 발광 휘도는 감쇠하고, 광 조사량이 적을수록 발광 휘도의 감쇠율은 작다. 따라서, 광 조사량이 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 발광 유닛(6)으로부터 음극(12)까지 제작하는 것이 바람직하지만, 도중에 진공 분위기로부터 지지 기판(2)을 취출해서 다른 형성법을 실시해도 상관없다. 그 때, 작업을 건조 불활성 가스 분위기 하에서 행하는 등의 배려가 필요해진다.
또한, 이와 같이 해서 얻어진 유기 EL 소자(1)에 직류 전압을 인가하는 경우에는, 발광시키는 발광 유닛(6 또는 10)의 양측에 배치된 전극(예를 들어, 양극(4)을 +의 극성으로 하고, 중간 금속층(8)을 -의 극성으로 함)에, 2 내지 40V 정도의 전압을 인가하면 발광을 관측할 수 있다. 또한, 교류 전압을 인가해도 되고, 인가하는 교류의 파형은 임의여도 된다.
이때, 전류는, 발광 패턴 부분에만 흐르기 때문에, 불필요한 부분에까지 광을 도광하는 LED와 비교하여, 소비 전력을 저감시킬 수 있다.
나아가, 마스크를 사용한 패턴화에 더하여, 광 조사에 의한 패턴화를 실시함으로써, 보다 형상 정밀도를 높게 할 수 있다.
<유기 EL 소자의 발광 패턴>
복수층의 발광 유닛을 갖는 유기 EL 소자를 광 조사해서 발광 휘도를 변화, 저감시키는 경우, 밀봉 공정을 종료한 유기 EL 소자에 일괄하여 광 조사를 해 버리면, 각각의 발광 유닛에서 서로 다른 도안이나 마크를 표시시킬 수 없게 된다.
이를 피하기 위해, 각 발광 유닛간에서 도안이나 마크를 바꿀 때는, 성막 마스크에 의해 유기층, 특히 정공 수송층이나 정공 주입층을 마스크 패터닝해 두고, 최종 트리밍 위치 부여로 광 조사에 의한 발광 휘도 변화 프로세스를 실시하면 된다.
이하, 도면을 사용하여, 도 1에서 나타나는 유기 EL 소자(1)에 대해서, 보다 상세하게 설명한다.
먼저, 발광 유닛(6)의 정공 주입층(6a) 성막 시에, 도 2a에 대응하는 개구 형상을 가진 메탈 마스크를 사용해서 증착 공정을 실시하고, 도 2a에서 나타나는 정공 주입층(6a)을 형성한다. 이어서, 발광 유닛(10)의 정공 주입층(10a) 성막 시에, 도 2b에 대응하는 개구 형상을 가진 메탈 마스크를 사용해서 증착 공정을 마찬가지로 실 실시하고, 도 2b에서 나타나는 정공 주입층(10a)을 형성한다.
본 방식에 의해, 각각의 발광 유닛(6 및 10)에 있어서, 도 2a 및 도 2b에 대응하는 화살표 형상의 발광을 각각 확인하는 것이 가능하게 되지만, 화살표 형상의 정밀도는, 증착 시의 성막 확대 흐려짐을 포함한 것으로 되어, 화살표 형상의 주위부에도 약간의 휘도를 갖는, 흐릿해진 것으로 되어 버린다.
이를 해결하기 위해서, 성막, 밀봉 공정 실시 후에, 광 조사 공정을 행한다. 구체적으로는, 도 3에 도시한 바와 같은 발광 형상을 얻기 위해서, 도 3의 비조사 영역(20)에 광이 닿지 않도록 비투과 가공한 마스크판을 준비한다. 이어서, 도 2a 및 도 2b의 발광 위치와 상기 마스크판을 위치 정렬해서 마스크판을 고정한다. 위치 정렬 종료 후, 광 조사 공정을 실시하여, 화살표 형상의 주위부(조사 영역(22))를 휘도 변화시킨다. 이 방식에 의해, 복수층의 발광 유닛을 갖고, 또한 각각의 발광 유닛으로 발광 형상을 바꾸는 경우에도, 도안이나 마크를 고정밀도로 형성하는 것이 가능하게 된다.
이와 같이 해서 제작된 유기 EL 소자(1)는, 발광 유닛(6)만을 구동하면, 도 2a에 나타내는 형상의 발광 패턴이 관측되어, 발광 유닛(10)만을 구동하면, 도 2b에 나타내는 형상의 발광 패턴이 관측된다.
발광 유닛(6 및 10)의 전기적 구동은, 위치 센서 등의 정보에 기초하여, 드라이버 IC(Integrated Circuit)에서 제어된다.
또한, 그 밖의 태양으로서, 도 4a 및 도 4b에 나타나는 발광 패턴으로 할 수도 있다.
도 4a에 도시한 바와 같이, 발광 유닛(6)의 정공 주입층(6b)은 삼각형 형상으로 형성되어 있다. 도 4b에 도시한 바와 같이, 발광 유닛(10)의 정공 주입층(10b)은, 발광 유닛(6)의 정공 주입층(6b)의 형상을 180도 반전시킨 형상(역삼각 형상)으로 형성되어 있다.
이 경우에도, 상기한 바와 마찬가지로, 도 5에 도시한 바와 같이, 발광 유닛(6 및 10)의 정공 주입층(6b 및 10b)이 형성되어 있는 영역을 자외선의 비조사 부분(24), 그 이외의 영역을 조사 부분(26)으로서 자외선을 조사하여, 조사 부분(26)의 발광 휘도를 변화시키는 것이다.
본 태양에 있어서는, 발광 유닛(6)만을 구동하면, 도 4a에 나타내는 형상의 발광 패턴이 관측되고, 발광 유닛(10)만을 구동하면, 도 4b에 나타내는 형상의 발광 패턴이 관측되고, 나아가서는, 발광 유닛(6 및 10)을 동시에 구동하면, 소위 6각별 형상의 발광 패턴을 얻을 수도 있다.
또한, 상기 어느 태양에 있어서도, 각 발광 유닛(6 및 10)의 발광색은 임의이며, 동일해도, 상이해도 상관없다.
≪유기 EL 소자의 용도≫
본 발명의 유기 EL 소자는, 각종 디바이스에 적절하게 사용할 수 있다.
이하에서는, 그 일례로서, 유기 EL 모듈에 대해서 설명한다.
≪유기 EL 모듈의 구성≫
본 발명에 있어서, 유기 EL 모듈이란, 적어도 1 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 6에, 본 발명의 유기 EL 모듈의 일례를 나타낸다.
도 6에 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(2) 및 전극이나 각종 유기 기능층을 포함하는 적층체(14)를 갖고 있다. 적층체(14)가 적층되어 있지 않은 지지 기판(2) 측단부에는, 양극(4)(도 1 참조)이 인출되고, 이 취출 전극(4a)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 6에 있어서는 도시하고 있지 않지만, 음극(12)(도 1 참조)에 대해서도 취출 전극이 형성되고, 그 취출 전극과 플렉시블 프린트 기판(34)이 전기적으로 접속되어 있다.
또한, 본 발명에 있어서는, 지지 기판(2)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(32)>
본 발명에 따른 이방성 도전 필름은, 도전성 입자, 예를 들어 금, 니켈, 은 등의 금속핵 그 자체나 수지핵에 금 도금한 것 등을 바인더로 분산한 것이다.
바인더로서는, 열가소성 수지나 열경화성 수지가 사용되고 있고, 그 중에서도, 열경화성 수지가 바람직하고, 에폭시 수지를 사용한 것이 보다 바람직하다.
필러로서 니켈 파이버(섬유형상)를 배향시킨 이방성 도전성 필름도 적절하게 사용할 수 있다.
또한, 본 발명에 있어서는, 이방 도전성 필름 대신에, 도전성 페이스트 등의 유동성 재료, 예를 들어 은 페이스트 등을 사용해도 된다.
<편광 부재(38)>
본 발명에 따른 편광 부재로서는, 시판되고 있는 편광판 또는 원편광판을 들 수 있다.
편광판의 주된 구성 요소인 편광막이란, 일정 방향의 편파면의 광만을 통과시키는 소자이며, 대표적인 것으로서, 폴리비닐알코올계 편광 필름이 있다. 이것은, 주로 폴리비닐알코올계 필름에 요오드를 염색시킨 것과 2색성 염료를 염색시킨 것이 있다. 편광막은, 폴리비닐알코올 수용액을 제막하고, 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 있고, 본 발명에 있어서는, 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(코니카미놀타(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 우수한 점에서 바람직하게 사용할 수 있다.
이들 점착제는, 기판 상에 도설 후, 건조법, 화학경화법, 열경화법, 열용융법, 광경화법 등에 의해 막 형성시켜서, 경화시킬 수 있다.
≪발광 패턴을 갖는 유기 EL 모듈의 제조 방법≫
유기 EL 모듈은, 전류의 급전부인 양극의 취출 전극과, 전류의 수취부인 음극의 취출 전극(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 중 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 열대미지 저감 때문에, 압착 온도가 100 내지 150℃의 범위 내인 이방성 도전 필름(예를 들어, 히따찌가세이사 MF 시리즈 등)을 선정한다.
보다 구체적으로는, 공정으로서는, 먼저, 이방성 도전 필름의 가접합 공정을 실시한다. 이 공정은, 예를 들어 ACF 부착 장치(오하시세이사꾸쇼 제조: LD-03) 등을 사용한다. 가접합용 히트 툴 온도는, 80℃ 정도로 설정하고, 유기 EL 소자와 이방성 도전 필름을 위치 정렬한 후, 소정의 압력(0.1 내지 0.3㎫)으로, 5초 정도의 가압에 의해 접합을 행한다.
계속해서, 본 접합 공정(압착 공정)을 실시한다. 이 공정은, 예를 들어 본압착 장치(오하시세이사꾸쇼 제조: BD-02) 등을 사용한다. 먼저, 본 접합용 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 세트한다. 위치 정렬 완료 후, 히트 툴을 소정의 압력(1 내지 3㎫)으로, 플렉시블 프린트 기판 상에서 10초 정도 가압해서 본 접합 공정이 완료된다. 접합 후, 이방성 도전 필름 접합부 보강을 위해, 접합부 위에서부터 실리콘 수지 등을 씌워서(포팅해서) 보강해도 된다.
그 외, 용도에 따라서, 지지 기판의 발광면측에, 편광 부재, 하프 미러 부재 또는 흑색 필터를, 접착제를 통해서, 설치할 수도 있다.
실시예
이하, 실시예에 의해 본 발명을 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이들에 한정되는 것은 아니다. 또한, 실시예에 있어서 「%」의 표시를 사용하지만, 특별한 언급이 없는 한 「체적%」를 나타낸다.
≪유기 EL 소자의 제작≫
양극으로서, 30㎜×60㎜, 두께 0.7㎜의 유리 기판 상에 ITO(인듐 틴 옥사이드)를 150㎚의 두께로 제막한 지지 기판에 패터닝을 행한 후, 이 ITO 투명 전극을 붙인 투명 지지 기판을 이소프로필알코올로 초음파 세정하여, 건조 질소 가스로 건조하고, UV 오존 세정을 5분간 행한 후, 이 투명 지지 기판을 시판되고 있는 진공 증착 장치의 기판 홀더에 고정하였다.
진공 증착 장치 내의 증착용 도가니 각각에, 각 층의 구성 재료를 최적의 양으로 충전하였다. 증착용 도가니는, 몰리브덴제 또는 텅스텐제의 저항 가열용 재료로 제작된 것을 사용하였다.
진공도 1×10-4㎩까지 감압한 후, 도 2a의 도안을 패터닝할 수 있는 쉐도우 마스크를 사용하여, 화합물 M-4가 들어간 증착용 도가니에 통전해서 가열하고, 증착 속도 0.1㎚/초로 투명 지지 기판에 증착하여, 층 두께 15㎚의 층을 형성하였다.
계속해서, 화합물 M-2를 마찬가지로 해서 증착하여, 층 두께 40㎚의 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%인 농도가 되도록 증착 속도 0.1㎚/초로 공증착하여, 층 두께 30㎚의 제1 백색 발광층을 형성하였다.
계속해서, 화합물 E-1을 증착 속도 0.1㎚/초로 증착하여, 층 두께 30㎚의 층을 형성하였다.
Figure pct00022
Figure pct00023
Figure pct00024
계속해서, 리튬을 증착하여, 층 두께 1.5㎚의 중간 금속층을 형성하였다.
계속해서, 도 2b의 도안을 패터닝할 수 있는 쉐도우 마스크를 사용하여, 화합물 M-4를 증착 속도 0.1㎚/초로 증착하여, 층 두께 15㎚의 층을 형성하였다.
계속해서, 화합물 M-2를 증착 속도 0.1㎚/초로 증착하여, 층 두께 50㎚의 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%의 농도가 되도록 증착 속도 0.1㎚/초로 공증착하여, 층 두께 30㎚의 제2 백색 발광층을 형성하였다.
계속해서, 화합물 E-1을 증착 속도 0.1㎚/초로 증착하여, 층 두께 30㎚의 층을 형성하였다.
또한, LiF를 두께 1.5㎚로 형성한 후에, 알루미늄 110㎚를 증착해서 음극을 형성하였다.
계속해서, 상기 소자의 비발광면을 유리 케이스로 덮고, 유기 EL 소자를 제작하였다.
계속해서, 상기와 같이 해서 제작한 유기 EL 소자의 증착면측을 유리 케이스로 덮고, 유기 EL 소자를 대기에 접촉시키지 않고, 질소 분위기 하의 글로브 박스(순도 99.999% 이상의 고순도 질소 가스의 분위기 하)로 밀봉을 행하였다.
계속해서, 기판의 상기 각 층이 설치되어 있는 측과 반대측의 면 상에, 패턴 마스크 및 자외선 흡수 필터(이스즈세이코가라스 가부시끼가이샤 제조)를 배치한 상태에서 감압 밀착시켜서, UV 테스터(이와사키덴키 가부시끼가이샤 제조, SUV-W151: 100mW/㎠)를 사용하여, 기판측으로부터 자외선을 3시간 조사하여, 패터닝하였다.
또한, 자외선 흡수 필터는, 320㎚ 이하의 파장 성분의 광투과율이 50% 이하인 것(커트 파장: 320㎚)을 사용하였다.
상기와 같이 해서 제작한 유기 EL 소자의 각 발광 유닛을 개별로 구동하면, 도 2a 및 도 2b에 도시한 바와 같은 다른 발광 패턴을 확인할 수 있었다.
본 발명은 발광 불균일이 없고, 또한 형상 정밀도가 높은, 발광 패턴의 전환이 가능한 유기 EL 소자를 제공하는 데, 특히 적절하게 이용할 수 있다.
1 : 유기 EL 소자
2 : 지지 기판
4 : 양극
4a : 취출 전극
6 : 발광 유닛
6a, 6b : 정공 주입층
8 : 중간 금속층
10 : 발광 유닛
10a, 10b : 정공 주입층
12 : 음극
14 : 적층체
20, 24 : 비조사 영역
22, 26 : 조사 영역
30 : 유기 EL 모듈
32 : 이방성 도전 필름
34 : 플렉시블 기판
36 : 접착제
38 : 편광 부재

Claims (6)

  1. 지지 기판 상에,
    1개 또는 복수의 유기 기능층을 갖는 적어도 2개의 발광 유닛과,
    광 투과성을 갖는 적어도 1층의 중간 금속층
    을 갖고, 상기 중간 금속층이 상기 발광 유닛간에 배치되어 있는 유기 일렉트로루미네센스 소자이며,
    각각의 상기 발광 유닛에 있어서의 적어도 1층의 상기 유기 기능층이, 그 유기 기능층의 형성 과정에 있어서 마스크 패턴화되고, 또한 상기 유기 기능층의 형성 후에, 광 조사에 의해 패턴화되어, 발광 기능이 변조되어 있는 영역과, 변조되지 않은 영역을 갖고 있고,
    적어도 2개의 상기 발광 유닛이, 개별로 또는 동시에, 전기적으로 구동 가능한 것을 특징으로 하는 유기 일렉트로루미네센스 소자.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 1층의 유기 기능층이, 정공 수송층 또는 정공 주입층인 것을 특징으로 하는 유기 일렉트로루미네센스 소자.
  3. 지지 기판 상에,
    1개 또는 복수의 유기 기능층을 갖는 적어도 2개의 발광 유닛과,
    광 투과성을 갖는 적어도 1층의 중간 금속층
    을 갖고, 상기 중간 금속층이 상기 발광 유닛간에 배치되어 있는 유기 일렉트로루미네센스 소자의 제조 방법이며,
    각각의 상기 발광 유닛에 있어서의 적어도 1층의 상기 유기 기능층을,
    마스크를 사용하여, 패터닝하는 공정과,
    광 조사에 의해, 발광 기능이 변조된 영역과, 변조되지 않은 영역으로 구획하는 공정
    을 갖는 것을 특징으로 하는 유기 일렉트로루미네센스 소자의 제조 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 적어도 1층의 유기 기능층이, 정공 수송층 또는 정공 주입층인 것을 특징으로 하는 유기 일렉트로루미네센스 소자의 제조 방법.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    유기 일렉트로루미네센스 소자를 구비한 것을 특징으로 하는 유기 일렉트로루미네센스 모듈.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 지지 기판의 발광면측에, 편광 부재, 하프 미러 부재 또는 흑색 필터를 갖는 것을 특징으로 하는 유기 일렉트로루미네센스 모듈.
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