WO2011105330A1 - 発光装置およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
有機EL素子は一対の電極と、この電極間に設けられる複数の所定の層とを含んで構成される。有機EL素子は所定の層として少なくとも1層の発光層を備える。なお図3に示されるように、有機EL素子は陽極2、正孔注入層3、正孔輸送層4、発光層5、陰極6が、支持基板1に、陽極2が支持基板1寄りとなるようにこの順番で積層されて構成されている。
[1] 支持基板と、支持基板上において複数の有機エレクトロルミネッセンス素子を区分けする隔壁と、隔壁同士の間である凹部に設けられる複数の有機エレクトロルミネッセンス素子とを備える発光装置であって、
各有機エレクトロルミネッセンス素子は、第1の電極と、第1の抵抗層と、第1の抵抗層よりも電気抵抗の高い第2の抵抗層と、発光層と、第2の電極とが、第1の電極が支持基板寄りとなるようにこの順に配置されて構成され、
第1の抵抗層は、隔壁の表面に沿って支持基板から離れる方向に這い上がる這い上がり部を有し、
第2の抵抗層は、隔壁を介在させて隣り合う一方の有機エレクトロルミネッセンス素子から他方の有機エレクトロルミネッセンス素子にまたがるように連続して設けられる、発光装置。
[2] 支持基板と、支持基板上において複数の有機エレクトロルミネッセンス素子を区分けする隔壁と、隔壁同士の間である凹部に設けられる複数の有機エレクトロルミネッセンス素子とを備える発光装置であり、有機エレクトロルミネッセンス素子は、第1の電極と、第1の抵抗層と、第1の抵抗層よりも電気抵抗が大きい第2の抵抗層と、発光層と、第2の電極とが、第1の電極が支持基板寄りとなるようにこの順に配置されて構成される、発光装置の製造方法において、
隔壁および第1の電極が設けられた支持基板を用意する工程と、
第1の抵抗層となる材料を含むインキを凹部に供給し、インキを固化して第1の抵抗層を形成する工程と、
複数の有機エレクトロルミネッセンス素子が形成されるべき全領域に亘ってインキが連なるように、第2の抵抗層となる材料を含むインキを前記全領域に供給し、これを固化して第2の抵抗層を形成する工程と、
発光層を形成する工程と、
第2の電極を形成する工程と
を含む、発光装置の製造方法。
[3] 第1の抵抗層を形成する工程が、ノズルプリンティング法により実施される、[2]記載の発光装置の製造方法。
まず図1及び図2を参照して、本実施形態の発光装置の構成について説明する。なお以下の説明において、各図は発明が理解できる程度に構成要素の形状、大きさ及び配置が概略的に示されているに過ぎず、これにより本発明が特に限定されるものではない。また各図において、同様の構成成分については同一の符号を付して示し、その重複する説明を省略する場合がある。
図1は発光装置を模式的に示す断面図である。図2は発光装置を模式的に示す平面図である。発光装置21は、主に支持基板11と、この支持基板11上に形成される複数の有機EL素子22と、支持基板11上において複数の有機EL素子22を区分けする隔壁17とを含んで構成される。
絶縁膜19の開口19aは、支持基板11の厚み方向の一方からみて(以下、「平面視で」という場合がある。)有機EL素子と重なる位置に形成される。
絶縁膜19の開口19aは平面視でたとえば略矩形、小判形、略円形および略楕円形などに形成される。格子状の絶縁膜19は平面視で、後述する第1の電極12を除く領域に主に形成され、その一部が第1の電極12の周縁を覆って形成される。また前述した複数本の隔壁17は、絶縁膜の一部を構成する行方向Xに延在する複数本の帯状の部分上に設けられる。
すなわち第1の電極12は平面視で、列方向Yに隣り合う隔壁17同士の間に設けられ、隔壁17同士の間それぞれにおいて、行方向Xに所定の間隔をあけて配置されている。
(I)赤色の光を放つ複数の有機EL素子22Rが所定の間隔をあけて配列される行
(II)緑色の光を放つ複数の有機EL素子22Gが所定の間隔をあけて配列される行
(III)青色の光を放つ複数の有機EL素子22Bが所定の間隔をあけて配列される行
(i)赤色の光を放つ発光層15Rが設けられる行
(ii)緑色の光を放つ発光層15Gが設けられる行
(iii)青色の光を放つ発光層15Bが設けられる行の3種類の行
次に発光装置の製造方法について説明する。
まず支持基板11を用意する。アクティブマトリクス駆動型の表示装置の場合、この支持基板11として、複数の有機EL素子を個別に駆動するための回路が予め形成された基板を用いることができる。たとえばTFT(Thin Film Transistor)が予め形成された基板を支持基板として用いることができる。
たとえば隔壁17の列方向Yの幅L1は、5μm~50μm程度である。隔壁17の高さL2は0.5μm~5μm程度である。列方向Yに隣り合う隔壁17間の間隔L3、すなわち凹部18の列方向Yの幅L3は、10μm~200μm程度である。また第1の電極12の行方向Xおよび列方向Yの幅はそれぞれ10μm~400μm程度である。
本工程では低抵抗層13となる材料を含むインキを隔壁17同士の間に供給し、これを固化して低抵抗層13を形成する。本実施形態では正孔注入層として機能する低抵抗層13を形成するため、正孔注入層となる材料を含むインキを隔壁17同士の間に供給し、これを固化して低抵抗層13を形成する。
本実施形態のようにストライプ状の隔壁17同士の間である凹部18にインキを供給する場合には、ノズルプリンティング法やフレキソ印刷法などの所定の印刷法が好ましく、ノズルプリンティング法がより好ましい。
本工程では、まず複数の有機EL素子22が形成されるべき全領域(例えば露出面の全面)に亘ってインキが行き渡るように、高抵抗層14となる材料を含むインキを前記全領域に供給する。このように前記全領域にインキを供給する方法としては、スピンコート法、スリットコート法、CAPコート法などをあげることができる。なお高抵抗層14は塗布法に限らず、蒸着法、スパッタリング法などの所定の乾式法によって形成してもよい。
次に発光層15を形成する。前述したようにカラー表示装置を作製する場合には、3種類の有機EL素子22を作製するために、発光層15の材料を行ごとに塗りわける必要がある。たとえば3種類の発光層15を行ごとに形成する場合、赤色の光を放つ材料を含む赤インキ、緑色の光を放つ材料を含む緑インキ、青色の光を放つ材料を含む青インキを、それぞれ列方向Yに2列の間隔をあけて塗布する必要がある。そして赤インキ、緑インキ、青インキを所定の行に順次塗布することによって各発光層15(15R、15G、15B)を塗布成膜することができる。赤インキ、緑インキ、青インキを所定の行に順次塗布する方法としては、印刷法、インクジェット法、ノズルプリンティング法などの所定の塗布法が挙げられる。たとえばノズルプリンティング法では前述した低抵抗層13を形成する方法と同様にしてインキを塗布することができる。
次に第2の電極16を形成する。前述したように本実施形態では第2の電極16を支持基板11上の全面(露出面の全面)に形成する。第2電極16を形成することによって複数の有機EL素子22が支持基板11上に形成される。
前述したように有機EL素子22は種々の層構成をとりうるが、以下では有機EL素子22の層構造、各層の構成、および各層の形成方法についてさらに詳しく説明する。
a)陽極/正孔注入層/発光層/電子輸送層/電子注入層/陰極
b)陽極/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/電子注入層/陰極
c)陽極/正孔注入層/正孔輸送層/発光層/陰極
d)陽極/正孔注入層/正孔輸送層/発光層/電子注入層/陰極
e)陽極/正孔注入層/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/陰極
f)陽極/正孔注入層/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/電子注入層/陰極
g)陽極/発光層/電子輸送層/電子注入層/陰極
ここで、記号「/」は、記号「/」を挟む各層が隣接して積層されていることを示す。以下同じ。
発光層15から放たれる光が陽極を通って出射する構成の有機EL素子22の場合、陽極には光透過性を示す電極が用いられる。光透過性を示す電極としては、電気伝導度の高い金属酸化物、金属硫化物および金属などの薄膜を用いることができ、光透過率の高い材料が好適に用いられる。光透過性を示す電極の例としては、具体的には酸化インジウム、酸化亜鉛、酸化スズ、インジウムスズ酸化物(ITO)、インジウム亜鉛酸化物(IZO)、金、白金、銀、および銅などから成る薄膜が用いられ、これらの中でもITO、IZO、または酸化スズから成る薄膜が好適に用いられる。陽極の作製方法としては、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、メッキ法などを挙げることができる。また陽極として、ポリアニリンもしくはその誘導体、ポリチオフェンもしくはその誘導体などの有機の透明導電膜を用いてもよい。
正孔注入層を構成する正孔注入材料の例としては、酸化バナジウム、酸化モリブデン、酸化ルテニウム、および酸化アルミニウムなどの酸化物、フェニルアミン化合物、スターバースト型アミン化合物、フタロシアニン化合物、アモルファスカーボン、ポリアニリン、およびポリチオフェン誘導体などを挙げることができる。
正孔輸送層を構成する正孔輸送材料の例としては、ポリビニルカルバゾール若しくはその誘導体、ポリシラン若しくはその誘導体、側鎖若しくは主鎖に芳香族アミンを有するポリシロキサン誘導体、ピラゾリン誘導体、アリールアミン誘導体、スチルベン誘導体、トリフェニルジアミン誘導体、ポリアニリン若しくはその誘導体、ポリチオフェン若しくはその誘導体、ポリアリールアミン若しくはその誘導体、ポリピロール若しくはその誘導体、ポリ(p-フェニレンビニレン)若しくはその誘導体、又はポリ(2,5-チエニレンビニレン)若しくはその誘導体などを挙げることができる。
発光層15は通常、主として蛍光及び/又はりん光を発光する有機物、またはこの有機物とこれを補助するドーパントとから構成される。ドーパントは、例えば発光効率を向上させるため、発光波長を変化させるために加えられる。なお有機物は、低分子化合物でも高分子化合物でもよい。発光層15は、ポリスチレン換算の数平均分子量が、103~108である高分子化合物を含むことが好ましい。発光層15を構成する発光材料としては、例えば以下の色素材料、金属錯体材料、高分子材料、ドーパント材料を挙げることができる。
色素材料としては、例えば、シクロペンダミン誘導体、テトラフェニルブタジエン誘導体、トリフェニルアミン誘導体、オキサジアゾール誘導体、ピラゾロキノリン誘導体、ジスチリルベンゼン誘導体、ジスチリルアリーレン誘導体、ピロール誘導体、チオフェン環化合物、ピリジン環化合物、ペリノン誘導体、ペリレン誘導体、オリゴチオフェン誘導体、オキサジアゾールダイマー、ピラゾリンダイマー、キナクリドン誘導体、クマリン誘導体などを挙げることができる。
金属錯体材料としては、例えばTb、Eu、Dyなどの希土類金属、またはAl、Zn、Be、Ir、Ptなどを中心金属に有し、オキサジアゾール、チアジアゾール、フェニルピリジン、フェニルベンゾイミダゾール、キノリン構造などを配位子に有する金属錯体を挙げることができる。金属錯体材料としては、例えばイリジウム錯体、白金錯体などの三重項励起状態からの発光を有する金属錯体、アルミニウムキノリノール錯体、ベンゾキノリノールベリリウム錯体、ベンゾオキサゾリル亜鉛錯体、ベンゾチアゾール亜鉛錯体、アゾメチル亜鉛錯体、ポルフィリン亜鉛錯体、フェナントロリンユーロピウム錯体などを挙げることができる。
高分子材料の例としては、ポリパラフェニレンビニレン誘導体、ポリチオフェン誘導体、ポリパラフェニレン誘導体、ポリシラン誘導体、ポリアセチレン誘導体、ポリフルオレン誘導体、ポリビニルカルバゾール誘導体、上記色素系材料、金属錯体材料を高分子化したものなどを挙げることができる。
ドーパント材料としては、例えばペリレン誘導体、クマリン誘導体、ルブレン誘導体、キナクリドン誘導体、スクアリウム誘導体、ポルフィリン誘導体、スチリル色素、テトラセン誘導体、ピラゾロン誘導体、デカシクレン、フェノキサゾンなどを挙げることができる。なお、このような発光層の厚さは、通常約2nm~200nmである。
電子輸送層を構成する電子輸送材料としては、公知のものを使用できる。電子輸送材料の例としては、オキサジアゾール誘導体、アントラキノジメタン若しくはその誘導体、ベンゾキノン若しくはその誘導体、ナフトキノン若しくはその誘導体、アントラキノン若しくはその誘導体、テトラシアノアンスラキノジメタン若しくはその誘導体、フルオレノン誘導体、ジフェニルジシアノエチレン若しくはその誘導体、ジフェノキノン誘導体、又は8-ヒドロキシキノリン若しくはその誘導体の金属錯体、ポリキノリン若しくはその誘導体、ポリキノキサリン若しくはその誘導体、ポリフルオレン若しくはその誘導体などを挙げることができる。
電子注入層を構成する材料としては、発光層14の種類に応じて最適な材料が適宜選択される。電子注入層を構成する材料の例としては、アルカリ金属、アルカリ土類金属、アルカリ金属およびアルカリ土類金属のうちの1種類以上含む合金、アルカリ金属若しくはアルカリ土類金属の酸化物、アルカリ金属若しくはアルカリ土類金属のハロゲン化物、アルカリ金属若しくはアルカリ土類金属の炭酸塩、またはこれらの物質の混合物などを挙げることができる。アルカリ金属、アルカリ金属の酸化物、アルカリ金属のハロゲン化物、およびアルカリ金属の炭酸塩の例としては、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、酸化リチウム、フッ化リチウム、酸化ナトリウム、フッ化ナトリウム、酸化カリウム、フッ化カリウム、酸化ルビジウム、フッ化ルビジウム、酸化セシウム、フッ化セシウム、炭酸リチウムなどを挙げることができる。また、アルカリ土類金属、アルカリ土類金属の酸化物、アルカリ土類金属のハロゲン化物、アルカリ土類金属の炭酸塩の例としては、マグネシウム、カルシウム、バリウム、ストロンチウム、酸化マグネシウム、フッ化マグネシウム、酸化カルシウム、フッ化カルシウム、酸化バリウム、フッ化バリウム、酸化ストロンチウム、フッ化ストロンチウム、炭酸マグネシウムなどを挙げることができる。電子注入層は、2層以上を積層した積層体で構成されてもよく、例えばLiF/Caなどを挙げることができる。電子注入層は、蒸着法、スパッタリング法、印刷法などにより形成される。電子注入層の膜厚としては、1nm~1μm程度が好ましい。
陰極の材料としては、仕事関数が小さく、発光層15への電子注入が容易で、電気伝導度の高い材料が好ましい。また陽極側から光を取出す構成の有機EL素子22では、発光層15から放たれる光を陰極で陽極に向けて反射させる、よって陰極の材料としては可視光反射率の高い材料が好ましい。陰極の材料には、例えばアルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属および周期表13族金属などを用いることができる。陰極の材料としては、例えばリチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、ベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、アルミニウム、スカンジウム、バナジウム、亜鉛、イットリウム、インジウム、セリウム、サマリウム、ユーロピウム、テルビウム、イッテルビウムなどの金属、前記金属のうちの2種以上の合金、前記金属のうちの1種以上と、金、銀、白金、銅、マンガン、チタン、コバルト、ニッケル、タングステン、錫のうちの1種以上との合金、またはグラファイト若しくはグラファイト層間化合物などが用いられる。合金の例としては、マグネシウムと銀との合金、マグネシウムとインジウムとの合金、マグネシウムとアルミニウムとの合金、インジウムと銀との合金、リチウムとアルミニウムとの合金、リチウムとマグネシウムとの合金、リチウムとインジウムとの合金、カルシウムとアルミニウムとの合金などを挙げることができる。また、陰極としては導電性金属酸化物および導電性有機物などから成る透明導電性電極を用いることができる。具体的には、導電性金属酸化物の例として酸化インジウム、酸化亜鉛、酸化スズ、ITO、およびIZOを挙げることができる。導電性有機物の例としてポリアニリンもしくはその誘導体、ポリチオフェンもしくはその誘導体などを挙げることができる。なお、陰極は、2層以上を積層した積層体で構成されていてもよい。なお、電子注入層が陰極として用いられる場合もある。
2 陽極
3 正孔注入層
3a、13a 這い上がり部
4 正孔輸送層
5、15 発光層
6 陰極
7、17 隔壁
12 第1の電極(陽極)
13 低抵抗層(正孔注入層)
14 高抵抗層(正孔輸送層)
16 第2の電極(陰極)
18 凹部
19 絶縁膜
19a 開口
21 発光装置
22 有機EL素子
Claims (3)
- 支持基板と、支持基板上において複数の有機エレクトロルミネッセンス素子を区分けする隔壁と、隔壁同士の間である凹部に設けられる複数の有機エレクトロルミネッセンス素子とを備える発光装置であって、
各有機エレクトロルミネッセンス素子は、第1の電極と、第1の抵抗層と、第1の抵抗層よりも電気抵抗の高い第2の抵抗層と、発光層と、第2の電極とが、第1の電極が支持基板寄りとなるようにこの順に配置されて構成され、
第1の抵抗層は、隔壁の表面に沿って支持基板から離れる方向に這い上がる這い上がり部を有し、
第2の抵抗層は、隔壁を介在させて隣り合う一方の有機エレクトロルミネッセンス素子から他方の有機エレクトロルミネッセンス素子にまたがるように連続して設けられる、発光装置。 - 支持基板と、支持基板上において複数の有機エレクトロルミネッセンス素子を区分けする隔壁と、隔壁同士の間である凹部に設けられる複数の有機エレクトロルミネッセンス素子とを備える発光装置であり、有機エレクトロルミネッセンス素子は、第1の電極と、第1の抵抗層と、第1の抵抗層よりも電気抵抗が大きい第2の抵抗層と、発光層と、第2の電極とが、第1の電極が支持基板寄りとなるようにこの順に配置されて構成される、発光装置の製造方法において、
隔壁および第1の電極が設けられた支持基板を用意する工程と、
第1の抵抗層となる材料を含むインキを凹部に供給し、インキを固化して第1の抵抗層を形成する工程と、
複数の有機エレクトロルミネッセンス素子が形成されるべき全領域に亘ってインキが連なるように、第2の抵抗層となる材料を含むインキを前記全領域に供給し、これを固化して第2の抵抗層を形成する工程と、
発光層を形成する工程と、
第2の電極を形成する工程と
を含む、発光装置の製造方法。 - 第1の抵抗層を形成する工程が、ノズルプリンティング法により実施される、請求項2記載の発光装置の製造方法。
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