WO2014203385A1 - 有機エレクトロニクス用基板、および有機エレクトロニクスの製造方法 - Google Patents

有機エレクトロニクス用基板、および有機エレクトロニクスの製造方法 Download PDF

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WO2014203385A1
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organic electronics
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昌宏 川崎
石原 慎吾
荒谷 介和
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株式会社 日立製作所
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    • H10K30/00Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation
    • H10K30/80Constructional details
    • H10K30/88Passivation; Containers; Encapsulations
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    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Definitions

  • the present invention relates to an element structure for manufacturing a high-performance organic electroluminescence element at low cost, a manufacturing method thereof, and a substrate.
  • Patent Document 1 discloses the following technique.
  • the organic electroluminescence element described in Patent Document 1 is an organic electroluminescence device in which a plurality of pixels are arranged in an image display region, and an inorganic insulating film and a metal thin film are disposed at positions surrounding the pixel electrode of each pixel. And a liquid repellent film containing a fluorine-containing sulfur compound are provided in order, and a functional layer including a light emitting layer is disposed at a position on the pixel electrode surrounded by the bank portion.
  • the counter electrode is provided so as to cover the part and the functional layer.
  • the size and film thickness of the organic bank layer cannot be strictly controlled.
  • the hole injection layer formed in the pixel may vary depending on the bank thickness, the taper angle of the bank opening side surface, and the opening size. This improves the problem that the thickness of the light emitting layer varies and uniform display characteristics cannot be obtained between pixels or panels.
  • An organic electronics substrate having a base substrate, an organic layer and a terminal portion provided on the base substrate, having a liquid repellent portion above the terminal portion, and absorbing liquid around the terminal portion Part.
  • the organic electronics substrate and organic electroluminescence manufacturing method of the present invention it is possible to reduce luminance unevenness and light emission unevenness that occur in organic electroluminescence. Therefore, the organic light-emitting element and the light source device using the organic light-emitting element can be seamless (no circuit / wiring routing frame) while maintaining the ultra-thin and light weight characteristic of the organic light-emitting element. It becomes possible.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of (A)-(A ′) of FIG.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of (B)-(B ′) of FIG. It is the structure figure which looked down at the board
  • FIG. 2 is a structural diagram in which the shape of a bank is different from that in FIG. 1. It is explanatory drawing which showed the cross section of the organic light emitting element.
  • FIG. 1 is a structural view of the organic electronics substrate 100 as viewed from above
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of FIG. 1 (A)-(A ′)
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of FIG. It is sectional drawing of (B ').
  • FIG. 4 is a structural view of the organic electronics substrate 100 as seen from above, similarly to FIG. 1, and shows a plurality of organic electronics substrates 100 shown in FIG.
  • FIG. 5 is a structural diagram in which the shape of the bank is different from that in FIG.
  • the organic electronics substrate 100 is provided with a base substrate 101, a lower electrode 102, an auxiliary wiring 103, a bank 104, a terminal 105, and a liquid absorbing pad 106 that absorbs excess solution.
  • the base substrate 101 can be selected from a wide range as long as it is a marginal material.
  • inorganic substrates such as glass, quartz, sapphire, acrylic, epoxy, polycarbonate, polyamide, polyimide, polynorbornene, polyphenylene oxide, polyethylene naphthalene dicarboxylate, polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polyarylate, polyether ketone
  • Organic plastic substrates such as polyethersulfone, polyketone, and polyphenylene sulfide can be used.
  • a substrate in which a film of silicon oxide, fluororesin, or the like is provided on the surface of the base substrate 101 may be used.
  • a lower electrode 102 is formed on the base substrate 101.
  • any material having transparency and a high work function can be used. Specific examples include conductive materials such as ITO, IZO, silver nanofilm, graphene, and PEDOT.
  • the electrode pattern can be generally formed on a glass substrate or a film substrate using photolithography or the like.
  • the auxiliary wiring 103 is formed on the lower wiring using a metal such as Ag, Al, Cu, Au or the like.
  • the pattern formation of the auxiliary wiring 103 can be generally performed using photolithography or the like, but can also be formed using a metal ink by various printing methods such as screen printing.
  • the bank 104 is formed.
  • the bank 104 is formed by spin coating a positive photosensitive polyimide film to a thickness of 1.5 ⁇ m, and then using the auxiliary wiring as a photomask, exposing from the back surface of the substrate, and developing the auxiliary wiring.
  • a bank 104 is formed in which the shape of the plane pattern is substantially the same.
  • the thickness of the bank 104 is determined by the thickness of the solution at the time of printing, and can be adjusted from several hundred nm to several ⁇ m.
  • the bank 104 is formed so as to surround the light emitting region as shown in FIG.
  • the bank 104 is formed so as to open at least a part or all of one side so that an excessive solution for forming the excess organic layer 601 in the light emitting region does not remain in the light emitting region.
  • two openings may be provided in the bank 104 as shown in FIG. 1, or one opening may be provided in the bank 104 as shown in FIG.
  • an excess solution is guided and flows in the direction in which the liquid absorption pad 106 is present, and the solution (solution for forming an organic layer) is efficiently formed. ) Can be absorbed. As a result, luminance unevenness and light emission unevenness that occur in organic electroluminescence can be reduced.
  • a liquid repellent layer 108 is formed on the top of the terminal 105.
  • an optool known as a fluorine-containing compound is formed dropwise.
  • a thiol an organic compound having mercapto group (-S H) (R to S H; R is a hydrocarbon group such as an alkyl group)
  • the thiol compound is adsorbed on the metal to form a self-assembled monolayer. If the thiol contains a fluorine atom, the lower electrode 102 of the thiol film and the surface of the auxiliary wiring 103 exhibit liquid repellency due to the physical properties of the fluorine.
  • such a fluorine-containing sulfur compound is dissolved in an alcohol or the like at a concentration of 0.1 to 1 m M and dropped onto a portion used as a terminal.
  • the monomolecular film of the thiol is selectively formed on the surface of the lower electrode, and the surface of the metal thin film exhibits liquid repellency.
  • a liquid absorbing pad 106 that absorbs an excess printing solution of the organic layer 601 to be formed later is formed on the organic electronics substrate 100.
  • the liquid absorption pad 106 is provided at a position close to the terminal 105 in order to absorb a solution (solution for forming an organic layer) repelled to the outside of the terminal 105 by the liquid repellent layer 108 when the organic layer 601 is formed. desirable.
  • the organic electronics substrate 100 is provided with a plurality of organic layers 601 and terminals 105.
  • One or more terminal portions 105 are provided corresponding to one organic layer 601.
  • the liquid absorption pad 106 includes a first terminal portion 105 corresponding to the first organic layer 601 and a second terminal portion 105 corresponding to the second organic layer 601 adjacent to the first organic layer 601. Located between.
  • a single organic layer 601 and a terminal 105 provided corresponding to the organic layer 601 constitute a unit region constituting one organic electronics.
  • the liquid absorption pad 106 is located outside the unit area. When one organic electronics is manufactured from the organic electronics substrate 100, the liquid absorbing pad 106 is finally unnecessary because it is separated for each unit region.
  • the liquid absorbent pad 106 is a starch-based water-absorbing resin such as a graft-polymerized starch-based water-absorbing resin, a carboxymethylated-based starch-based water-absorbing resin, a graft-polymerized cellulose-based water-absorbing resin, or a carboxymethylated-based cellulose-based resin.
  • a starch-based water-absorbing resin such as a graft-polymerized starch-based water-absorbing resin, a carboxymethylated-based starch-based water-absorbing resin, a graft-polymerized cellulose-based water-absorbing resin, or a carboxymethylated-based cellulose-based resin.
  • Cellulose-based water-absorbing resin such as water-absorbing resin, polyacrylate resin, polyvinyl alcohol-based resin, polyacrylamide-based resin, chemically-crosslinked water-absorbing resin such as water-absorbing synthetic resin such as polyoxyethylene-based, graft polymerization system
  • Starch-based water-absorbing resin starch-based water-absorbing resin such as carboxymethylated starch-based water-absorbing resin, cellulose-based water-absorbing resin such as graft-polymerized cellulose-based water-absorbing resin, carboxymethylated-type cellulose-based water-absorbing resin Resin
  • polyacrylate resin, polyvinyl alcohol resin, poly Acrylamide-based resins, and the like on the mother substrate 101 chemically crosslinked water-absorbent resin such as water-absorbing synthetic resin such as polyoxyethylene, use was deposited by screen printing.
  • the method of forming the liquid absorbing pad 106 is not limited to the printing method, and other film forming methods such as gravure printing may be used.
  • the organic electronics substrate 100 is completed.
  • the organic electronics substrate 100 can be formed for a single wafer, or can be formed into a roll as shown in FIG. 4 to form a printed electronics substrate 100 using a roll-to-roll apparatus.
  • Example 2 describes a method for manufacturing an organic electroluminescence element formed on the organic electronics substrate 100 described in Example 1.
  • a solution for forming the organic layer 601 is applied to the organic electronics substrate 100 having the base substrate 101 and the terminal portion 105 provided on the base substrate 101.
  • the solution is applied to the upper portion of the terminal 105, but since the liquid repellent layer 108 exists on the upper portion of the terminal 105, a part of the solution is repelled to the outside of the terminal portion 105. Part of the repelled solution is absorbed by the liquid absorption pad 106 provided around the terminal portion 105.
  • each organic electronics is separated from the organic electronics substrate 100 for each unit region. At that time, the liquid absorbing pad 106 is discarded as unnecessary.
  • Organic electronics is manufactured by the above process.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of an organic light emitting device according to an embodiment of the present invention.
  • the organic light emitting device includes an organic electronics substrate 100, an organic layer 601, and an upper electrode 602.
  • the organic layer 601 includes a hole transport layer 604, an electron blocking layer 605, a light emitting layer (blue light emitting layer 606, green light emitting layer 607, red light emitting layer 608), a hole blocking layer 609, an electron transport layer 610, and a buffer layer 611. Etc. are included. Each layer constituting the organic layer 601 may be in contact, another layer may be interposed, may be mixed, and some layers may be omitted. Either the lower electrode 102 or the upper electrode 602 may be omitted. A structure in which light extraction of the organic light emitting element is directed to one side may be made by providing a reflection function on one of the electrodes.
  • the upper electrode 602 and the lower electrode 102 may be made of a transparent material so that light extraction from the organic light-emitting element is in both directions.
  • Organic light-emitting devices are expected as backlights for thin illumination devices and liquid crystal display devices, for example.
  • the organic layer 601 is mainly formed by dissolving a material in a solvent such as toluene and printing using a die coater. However, the organic layer 601 may be formed by microgravure printing or vacuum deposition, or may be formed by combining these methods. Is possible. The material used for each layer is specifically shown below.
  • ⁇ Hole transport layer> The hole transport layer 604 transports holes and injects them into the light emitting layer. Therefore, the hole transport layer 604 is preferably made of a hole transport material having a high hole mobility.
  • the hole transport layer 604 is desirably chemically stable, has a low ionization potential, a low electron affinity, and a high glass transition temperature.
  • Examples of the hole transport layer 604 include N, N′-bis (3-methylphenyl) -N, N′-diphenyl- [1,1′-biphenyl] -4,4′diamine (TPD), 4, 4′-bis [N- (1-naphthyl) -N-phenylamino] biphenyl ( ⁇ -NPD), 4,4 ′, 4 ′′ -tri (N-carbazolyl) triphenylamine (TCTA), 1,3, 5-tris [N- (4-diphenylaminophenyl) phenylamino] benzene (p-DPA-TDAB), 4,4 ′, 4 ′′ -tris (N-carbazole) triphenylamine (TCTA), 1,3, 5-tris [N, N-bis (2-methylphenyl) -amino] -benzene (o-MTDAB), 1,3,5-tris [N, N-bis (3-methylphenyl) -amino]
  • a hole injection layer may be disposed between the lower electrode 102 and the hole transport layer 604 as necessary.
  • the hole injection layer is preferably formed of a material having an ionization potential close to the work function of the lower electrode 102.
  • the hole injection layer desirably plays a role of filling the irregularities on the surface of the underlayer. Examples of the hole injection layer include copper phthalocyanine, starburst amine compound, polyaniline, polythiophene, vanadium oxide, molybdenum oxide, ruthenium oxide, and aluminum oxide.
  • octadecyltrichlorosilane heptafluoroisopropoxypropylmethyldichlorosilane, trifluoropropylmethyldichlorosilane, hexamethyldisilazane, vinyltriethoxysilane, ⁇ -methacryloxypropyltrimethoxysilane, ⁇ - Aminopropyltriethoxysilane, N-phenyl- ⁇ -aminopropyltrimethoxysilane, ⁇ -mercaptopropyltrimethoxysilane, heptadecafluoro-1,1,2,2-tetrahydrodecyl-1-trimethoxysilane, octadecyltriethoxysilane Silane compounds such as decyltrichlorosilane, decyltriethoxysilane, phenyltrichlorosilane, 1-phosphonooctane, 1-phosphonoo
  • the electron blocking layer 605 has a role of confining electrons propagated through the light emitting layer in the light emitting layer. Therefore, it is desirable that the electron affinity is small compared to the organic material constituting the light emitting layer. In addition, it has a role of transporting holes injected from the hole transport layer 604 and injecting them into the light emitting layer. As described above, the electron blocking layer 605 is preferably made of a hole transporting material having a high hole mobility and a low electron affinity.
  • TAPC di- [4- (N, N-diotyl-amino) -phenyl] cyclohexane
  • sp-TAD 2,2 ′, 7,7′-tetrakis
  • Ir (ppz) 3 tris
  • TAPC di- [4- (N, N-diotyl-amino) -phenyl] cyclohexane
  • sp-TAD 2,2 ′, 7,7′-tetrakis
  • sp-TAD 2,2 ′, 7,7′-tetrakis
  • sp-TAD 2,2 ′, 7,7′-tetrakis
  • Ir (ppz) 3 tris
  • these may be used alone or in combination of two or more.
  • the host material itself that forms the light-emitting layer may emit light, or the dopant material added in a small amount to the host may emit light.
  • Those whose central wavelength in the emission spectrum is in the range of 430 to 490 nm are defined as blue light emission, those in the range of 500 to 550 nm are defined as green light emission, and those in the range of 580 to 650 nm are defined as red light emission.
  • Examples of the host material include a distyrylarylene derivative (DPVBi), a silole derivative (2PSP) having a benzene ring in the skeleton, an oxodiazole derivative (EM2) having a triphenylamine structure at both ends, and a perinone derivative having a phenanthrene group ( P1), oligothiophene derivative (BMA-3T) having a triphenylamine structure at both ends, perylene derivative (tBu-PTC), tris (8-quinolinol) aluminum, polyparaphenylene vinylene derivative, polythiophene derivative, polyparaphenylene derivative, A polysilane derivative, a polyacetylene derivative, a carbazole derivative, a fluorene derivative, an arylsilane derivative, or the like can be given. These may be used alone or in combination of two or more.
  • Examples of the dopant material contained in the light emitting layer include quinacridone, coumarin 6, nile red, rubrene, 4- (dicyanomethylene) -2-methyl-6- (para-dimethylaminostyryl) -4H-pyran (DCM), A dicarbazole derivative, a porphyrin platinum complex (PtOEP), an iridium complex (Ir (ppy) 3), etc. are mentioned, These may be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.
  • the blue light emitting layer 606 and the green light emitting layer 607 of the light emitting layer may be arranged in the same layer or in two layers.
  • the arrangement of the blue light emitting layer 606, the green light emitting layer 607, and the red light emitting layer 608 may be interchanged.
  • the hole blocking layer 609 has a role of confining holes propagating through the light emitting layer in the light emitting layer. For this reason, it is desirable that the ionization potential is larger than the organic material constituting the light emitting layer. Further, it has a role of transporting electrons injected from an electron transport layer 610, which will be described later, and injecting them into the light emitting layer.
  • the hole blocking layer 609 is preferably made of an electron transporting material having a high electron mobility and a high ionization potential.
  • an electron transporting material having a high electron mobility and a high ionization potential.
  • BCP bathocuproine
  • BAlq bis (2-methyl-8-quinolinate) -4- (phenylphenolate) aluminum
  • TPYMB tris (2,4,6-trimethyl-3- (pyridin-3-yl) phenyl ) Borane
  • 3TPYMB 2,4,6-trimethyl-3- (pyridin-3-yl) phenyl ) Borane
  • the electron transport layer 610 transports electrons and injects them into the light emitting layer. Therefore, the electron transport layer 610 is preferably made of an electron transport material having high electron mobility.
  • the electron transport layer 610 is preferably, for example, tris (8-quinolinol) aluminum, oxadiazole derivative, silole derivative, zinc benzothiazole complex, or the like, or an organic material used for the hole blocking layer, one kind alone, or Two or more kinds can be used in combination.
  • the electron transport layer 610 contains a reducing agent in the above electron transport material to lower the barrier between the buffer layer 611 and the electron transport layer 610 or to improve the electrical conductivity of the electron transport layer 10.
  • the reducing agent include alkali metal, alkaline earth metal, alkali metal oxide, alkaline earth oxide, rare earth oxide, alkali metal halide, alkaline earth halide, rare earth halide, alkali metal, and aromatic.
  • the complex formed with a compound etc. is mentioned.
  • Particularly preferred alkali metals are Cs, Li, Na and K. It is not restricted to these materials, You may use these materials individually by 1 type or in combination of 2 or more types.
  • an electron injection layer may be inserted between the upper electrode 602 or the buffer layer 611 and the electron transport layer 610 to improve the electron injection efficiency.
  • the electron injection layer for example, lithium fluoride, magnesium fluoride, calcium fluoride, strontium fluoride, barium fluoride, magnesium oxide, aluminum oxide and the like are desirable. It is not restricted to these materials, You may use these materials individually by 1 type or in combination of 2 or more types.
  • the buffer layer 611 is a layer formed between the organic film serving as the base layer and the transparent electrode so that the organic film serving as the base layer is not damaged when the transparent electrode is formed.
  • the buffer layer 611 is formed of an inorganic material. The material of the top cathode structure buffer layer 611 shown in FIG.
  • a metal material such as magnesium or silver. These materials may be used alone or in an alloy state in which two or more kinds are used in combination.
  • the material of the buffer layer 611 having a top anode structure using the upper electrode 602 as an anode include vanadium oxide, molybdenum oxide, and tungsten oxide.
  • the reflective electrode include metals such as Al, Au, Ag, Cu, indium, molybdenum, nickel, alloys thereof, polysilicon, inorganic materials of amorphous silicon, graphene, and the like.
  • a laminated film in which a transparent conductive film such as tin oxide, indium oxide, indium / tin oxide (ITO), indium / zinc oxide (IZO), or the like is formed on the above metal or alloy can be given.
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Abstract

 印刷塗布形成の有機エレクトロルミネッセンス素子に生じる輝度むらの低減や有機太陽電池の発電むらを低減した有機エレクトロニクスを低コストで提供し、また、その有機エレクトロニクスを安価に作製するための基板を提供する。 母体基板と、前記母体基板の上に設けられた有機層及び端子部とを有する有機エレクトロニクス用基板であって、前記端子部の上部に撥液部を有し、前記端子部の周囲に吸液部を有する。

Description

有機エレクトロニクス用基板、および有機エレクトロニクスの製造方法
 本発明は、高性能な有機エレクトロルミネッセンス素子を低コストで製造するための素子構造、およびその製造方法や基板に関するものである。
 従来例として、特許文献1には次のような技術が開示されている。特許文献1に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子は、画像表示領域に複数の画素が配列して設けられた有機エレクトロルミネッセンス装置であって、各画素の画素電極を取り囲む位置に、無機絶縁膜と金属薄膜とフッ素含有硫黄化合物を含む撥液膜とを順に積層してなるバンク部が設けられ、このバンク部によって囲まれた画素電極上の位置に発光層を含む機能層が配置されるとともに、上記バンク部及び機能層を覆うように対向電極が設けられたことを特徴とする。これにより、有機バンク層の寸法や膜厚を厳密に制御できないため、バンクの厚さ、バンク開口部側面のテーパ角、開口部寸法のちょっとした違いによって、画素内に形成される正孔注入層や発光層の層厚が変動してしまい、画素間又はパネル間で均一な表示特性が得られない、という問題を改善している。
 しかし、特許文献1に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子は、ディスプレイを念頭においたものであるため、有機層の形成には、微細パターンの形成が可能なインクジェット装置を用いている。これに対し、照明に適用するための有機エレクトロルミネッセンス素子や、有機太陽電池では、有機層の面積が大きくなることから、有機層はインクジェットではなく、大面積を高速に塗布することが可能なスリットコータやグラビア印刷が主流になっている。本方式では印刷開始部分と印刷終了部分に膜厚が設定値よりも厚くなったり、薄くなったりするという問題があり、有機エレクトロルミネッセンス素子の発光部分や有機太陽電池の発電部のみに有機層を形成し、その周辺には有機層を形成しない間欠塗布すると、発光層や発電層の周辺に、輝度むらや発電むらが発生するという問題があった。また、上記の輝度むらや発光むらを解消するために、基板全面に連続的に有機層を塗布すると、周辺の配線や電極の端子上にも有機層が形成されてしまうため、有機層の形成後に端子上部に形成された有機層を除去する工程が必要となる。この工程は酸素プラズマや、レーザーによる除去処理が入るため、有機層の性能劣化や基板上への異物発生の原因になるという新たな問題が発生する。
特開2005-116313号公報
 印刷塗布形成の有機エレクトロルミネッセンス素子に生じる輝度むらの低減や有機太陽電池の発電むらを低減した有機エレクトロニクスを低コストで提供し、また、その有機エレクトロニクスを安価に作製するための基板を提供することである。
 母体基板と、前記母体基板の上に設けられた有機層及び端子部とを有する有機エレクトロニクス用基板であって、前記端子部の上部に撥液部を有し、前記端子部の周囲に吸液部を有する。
 本発明の有機エレクトロニクス用基板、有機エレクトロルミネッセンスの製造方法を用いることにより、有機エレクトロルミネッセンスに生じる輝度むらや発光むらを低減することができる。そのため、有機発光素子、及びそれを用いた光源装置は、有機発光素子の特色である超薄型・軽量であることを保持しつつ、シームレス(回路・配線引回し枠のない)とすることが可能となる。
有機エレクトロニクス用基板を上方から俯瞰してみた構造図である。 図1の(A)-(A´)の断面図である。 図1の(B)-(B´)の断面図である。 有機エレクトロニクス用基板を上方から俯瞰してみた構造図である。 バンクの形状が図1と異なる構造図である。 有機発光素子の断面を示した説明図である。
 以下、図面等を用いて、本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子の実施形態について説明する。以下の説明は本発明の内容の具体例を示すものであり、本発明がこれらの説明に限定されるものではなく、本明細書に開示される技術的思想の範囲内において当業者による様々な変更および修正が可能である。また、本発明を説明するための全図において、同一の機能を有するものは、同一の符号を付け、その繰り返しの説明は省略する場合がある。また、有機太陽電池については、本実施形態で説明する有機エレクトロルミネッセンスと構造は同じであるが、有機層や電極、配線材料を一般的に有機太陽電池に用いられる材料を使用することで置き換えることが可能になる。
 図1から図4を用いて、実施例1に本発明の有機エレクトロニクスに使用する有機エレクトロニクス用基板100の作製方法について説明する。図1は有機エレクトロニクス用基板100を上方から俯瞰してみた構造図であり、図2は図1の(A)-(A´)の断面図であり、図3は図1の(B)-(B´)の断面図である。図4は図1と同様に有機エレクトロニクス用基板100を上方から俯瞰してみた構造図であり、図1に示す有機エレクトロニクス用基板100を複数示すものである。図5はバンクの形状が図1と異なる構造図である。
 有機エレクトロニクス用基板100は、母体基板101、下部電極102、補助配線103、バンク104、端子105、余分な溶液を吸収する吸液パッド106を設ける。
 母体基板101は、縁性の材料であれば広い範囲から選択することが可能である。具体的には、ガラス、石英、サファイア等の無機基板、アクリル、エポキシ、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリイミド、ポリノルボルネン、ポリフェニレンオキシド、ポリエチレンナフタレンジカルボキシレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリアリレート、ポリエーテルケトン、ポリエーテルスルホン、ポリケトン、ポリフェニレンスルフィド等の有機プラスチック基板を用いることができる。また、これらの母体基板101の表面に、酸化シリコン、フッ素樹脂等の膜を設けたものを用いてもよい。
 母体基板101上に下部電極102を形成する。下部電極102の材料としては、透明性と高い仕事関数を有する材料であれば用いることができる。具体的には、ITO、IZO、銀ナノ薄膜、グラフェン、PEDOTなどの導電性物質が挙げられる。電極のパターン形成は、一般的にはガラス基板やフィルム基板上にフォトリソグラフィーなどを用いて行うことができる。
 前述の下部電極材料であるITO、IZO、銀ナノ薄膜、グラフェン、PEDOTなどは金属材料に比べて高抵抗である。このため、発光部は電圧降下によって電界むらが発生し、これが発光の輝度むらにつながる。この電圧降下を低減するために下部配線上にAg,Al、Cu、Au等の金属を用いて補助配線103を形成する。補助配線103のパターン形成は、一般的にはフォトリソグラフィーなどを用いて行うことができるが、スクリーン印刷等の各種印刷法によって、金属インクを用いて形成することも可能である。
 次にバンク104を形成する。バンク104は、ポジ型の感光性を有するポリイミド膜を1.5μmの厚さにスピンコートした後に、補助配線をフォトマスクとして利用し、基板の裏面から露光し、さらに現像することにより、補助配線上に、それらと平面パターンの形状が概略一致したバンク104を形成する。バンク104の厚さは印刷する際の溶液の厚みによって決まり、数百nmから数μmまで調整することが可能である。バンク104の形状は図1に示すように、発光領域を囲むように形成する。また、バンク104は発光領域に余剰な有機層601を形成するための溶液が発光領域に余分に残らないように少なくとも1辺の一部、または全部を開放するように形成する。なお、図1のように、バンク104に開口部を2箇所設けても良いし、図5のようにバンク104に開口部を1箇所設けても良い。また、開口部は端子105及び吸液パッド106に近い側に設けることで、余分な溶液が吸液パッド106がある方向へ誘導されて流れ、効率的に溶液(有機層を形成するための溶液)を吸収することができる。その結果、有機エレクトロルミネッセンスに生じる輝度むらや発光むらを低減することができる。
 端子105の上部には撥液層108が形成される。撥液層108の材料としては、フッ素含有化合物として知られるオプツールを滴下形成する。その他に、チオール( メルカプト基( - S H )を持つ有機化合物( R ~ S H ; R はアルキル基等の炭化水素基) の総称)が適している。チオール化合物は金属上に吸着して自己組織化単分子膜を形成する。チオールにフッ素原子が含まれていると、フッ素の物性によりチオール膜の下部電極102、および補助配線103の表面が撥液性を発現する。本工程では、このようなフッ素含有硫黄化合物をアルコール等に0.1~1  m M の濃度で溶解させ、端子として利用する部分に滴下させる。この工程により、下部電極の表面には、上記チオールの単分子膜が選択的に形成され、この金属薄膜表面は撥液性を示す。
 図1、図2、図4に示すように、有機エレクトロニクス用基板100上に後に形成する、有機層601の余分な印刷溶液を吸収する吸液パッド106を形成する。吸液パッド106は、有機層601の形成時に撥液層108で端子105の外側に弾かれた溶液(有機層を形成するための溶液)を吸収するため、端子105に近い位置に設けるのが望ましい。
 本発明においては、有機エレクトロニクス用基板100に複数の有機層601及び端子105が設けられている。1つの有機層601に対し1つ以上の端子部105が対応して設けられている。吸液パッド106は、第1の有機層601に対応する第1の端子部105と、この第1の有機層601と隣り合う第2の有機層601に対応する第2の端子部105との間に位置する。
 1つの有機層601と、その有機層601に対応して設けられた端子105とで1つの有機エレクトロニクスを構成する単位領域となる。吸液パッド106は単位領域の外側に位置する。有機エレクトロニクス用基板100から1つの有機エレクトロニクスを製造する際には、単位領域ごとに切り離すため、吸液パッド106は最終的には不要な構成である。
 吸液パッド106はグラフト重合系のデンプン系吸水性樹脂、カルボキシメチル化系のデンプン系吸水性樹脂などのデンプン系吸水性樹脂、グラフト重合系のセルロース系吸水性樹脂、カルボキシメチル化系のセルロース系吸水性樹脂などのセルロース系吸水性樹脂、ポリアクリル酸塩系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、ポリアクリルアミド系樹脂、ポリオキシエチレン系などの吸水性合成樹脂などの化学架橋型吸水性樹脂、グラフト重合系のデンプン系吸水性樹脂、カルボキシメチル化系のデンプン系吸水性樹脂などのデンプン系吸水性樹脂、グラフト重合系のセルロース系吸水性樹脂、カルボキシメチル化系のセルロース系吸水性樹脂などのセルロース系吸水性樹脂;ポリアクリル酸塩系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、ポリアクリルアミド系樹脂、ポリオキシエチレン系などの吸水性合成樹脂などの化学架橋型吸水性樹脂などを母体基板101上に、スクリーン印刷で成膜して使用する。吸液パッド106の形成法は印刷法に限らず、グラビア印刷等の他の成膜法を使用しても良い。
 以上のようにして有機エレクトロニクス用基板100が完成する。有機エレクトロニクス用基板100は枚葉用に形成することも可能であるし、図4のようにロール状にして、ロールtoロール装置を使用するプリンテッドエレクトロニクス用基板100とすることも可能である。
 実施例2に、実施例1に記載の有機エレクトロニクス基板100に形成した、有機エレクトロルミネッセンス素子の作製方法について説明する。
 母体基板101と、母体基板101の上に設けられた端子部105とを有する有機エレクトロニクス用基板100に、有機層601を形成するための溶液を塗布する。溶液が塗布されると、母体基板101の所定の位置に有機層601が形成される。一方、溶液は端子105の上部に塗布されるが、端子105の上部には撥液層108があるため、溶液の一部は端子部105の外側に弾かれる。弾かれた溶液の一部を端子部105の周囲に設けられた吸液パッド106により吸収される。その後、有機エレクトロニクス用基板100から1つずつの有機エレクトロニクスを単位領域ごとに切り離す。その際、吸液パッド106は不要なものとして廃棄される。以上の工程により、有機エレクトロニクスを製造する。
 図6は、本発明の一実施例に係る有機発光素子の断面図である。有機発光素子は、有機エレクトロニクス用基板100、有機層601、上部電極602を有する。
 有機層601には、正孔輸送層604、電子阻止層605、発光層(青色発光層606、緑色発光層607、赤色発光層608)、正孔阻止層609、電子輸送層610およびバッファ層611などが含まれる。有機層601を構成する各層は接していてもよく、別の層を介在させてもよく、混合させてもよく、また一部の層を省略してもよい下部電極102または上部電極602のどちらか一方の電極に反射機能を有することにより、有機発光素子の光取り出しが片面方向になる構造にしてもよい。また、上部電極602、下部電極102を共に透明な材料にすることで、有機発光素子の光取り出しが両面方向になる構造としてもよい。有機発光装置は、例えば薄型照明装置,液晶表示装置のバックライトとして期待されている。下部電極102と上部電極602との間に電圧を印加することにより、下部電極102及び上部電極602から注入された正孔と電子とが発光層で再結合して発光する。
 有機層601は主に材料をトルエン等の溶媒に溶かして、ダイコータを用いて印刷形成するが、マイクログラビア印刷や、真空蒸着法で形成してもよく、これらの方式を組み合わせて形成することも可能である。各層に用いる材料を具体的に以下に示す。
<正孔輸送層>
 正孔輸送層604は、正孔を輸送し、発光層へ注入するものである。そのため、正孔輸送層604は正孔移動度が高い正孔輸送性材料からなることが望ましい。また、正孔輸送層604として、化学的に安定で、イオン化ポテンシャルが小さく、電子親和力が小さく、ガラス転移温度が高いことが望ましい。正孔輸送層604としては、例えば、N,N′-ビス(3-メチルフェニル)-N,N′-ジフェニル-[1,1′-ビフェニル]-4,4′ジアミン(TPD)、4,4′-ビス[N-(1-ナフチル)-N-フェニルアミノ]ビフェニル(α-NPD)、4,4′,4″-トリ(N-カルバゾリル)トリフェニルアミン(TCTA)、1,3,5-トリス[N-(4-ジフェニルアミノフェニル)フェニルアミノ]ベンゼン(p-DPA-TDAB)、4,4′,4″-トリス(N-カルバゾール)トリフェニルアミン(TCTA)、1,3,5-トリス[N,N-ビス(2-メチルフェニル)-アミノ]-ベンゼン(o-MTDAB)、1,3,5-トリス[N,N-ビス(3-メチルフェニル)-アミノ]-ベンゼン(m-MTDAB)、1,3,5-トリス[N,N-ビス(4-メチルフェニル)-アミノ]-ベンゼン(p-MTDAB)、4,4′,4″-トリス[1-ナフチル(フェニル)アミノ]トリフェニルアミン(1-TNATA)、4,4′,4″-トリス[2-ナフチル(フェニル)アミノ]トリフェニルアミン(2-TNATA)、4,4′,4″-トリス[ビフェニル-4-イル-(3-メチルフェニル)アミノ]トリフェニルアミン(p-PMTDATA)、4,4′,4″-トリス[9,9-ジメチルフルオレン-2-イル(フェニル)アミノ]トリフェニルアミン(TFATA)、4,4′,4″-トリス(N-カルバゾイル)トリフェニルアミン(TCTA)、1,3,5-トリス-[N-(4-ジフェニルアミノフェニル)フェニルアミノ]ベンゼン(p-DPA-TDAB)、1,3,5-トリス{4-[メチルフェニル(フェニル)アミノ]フェニル}ベンゼン(MTDAPB)、N,N′-ジ(ビフェニル-4-イル)-N,N′-ジフェニル[1,1′-ビフェニル]-4,4′-ジアミン(p-BPD)、N,N′-ビス(9,9-ジメチルフルオレン-2-イル)-N,N′-ジフェニルフルオレン-2,7-ジアミン(PFFA)、N,N,N′,N′-テトラキス(9,9-ジメチルフルオレン-2-イル)-[1,1-ビフェニル]-4,4′-ジアミン(FFD)、(NDA)PP、4-4′-ビス[N,N′-(3-トリル)アミノ]-3-3′-ジメチルビフェニル(HMTPD)等が望ましく、これらを1種単独、または、2種以上を併用してもよい。
 必要に応じて、下部電極102と正孔輸送層604との間には正孔注入層を配置してもよい。下部電極102と正孔輸送層604との注入障壁を下げるため、正孔注入層は下部電極102の仕事関数に近いイオン化ポテンシャルを有する材料により形成されることが望ましい。また、正孔注入層は下地層の表面の凹凸を埋める役割を果たすことが望ましい。正孔注入層としては、例えば、銅フタロシアニン,スターバーストアミン化合物,ポリアニリン,ポリチオフェン,酸化バナジウム,酸化モリブテン,酸化ルテニウム,酸化アルミニウム等が挙げられる。また,電荷2重層を形成する、オクタデシルトリクロロシラン、ヘプタフロロイソプロポキシプロピルメチルジクロロシラン、トルフロロプロピルメチルジクロロシラン、ヘキサメチルジシラザン、ビニルトリエトキシシラン、γ-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ-アミノプロピルトリエトキシシラン、N-フェニル-γ―アミノプロピルトリメトキシシラン、γ-メルカプトプロピルトリメトキシシラン、ヘプタデカフロロ-1,1,2,2-テトラハイドロデシル-1-トリメトキシシラン、オクタデシルトリエトキシシラン、デシルトリクロロシラン、デシルトリエトキシシラン、フェニルトリクロロシランのようなシラン系化合物や、1-ホスホノオクタン、1-ホスホノヘキサン、1-ホスホノヘキサデカン、1-ホスホノ-3,7,11,15-テトラメチルヘキサデカン、1-ホスホノ―2-エチルヘキサン、1-ホスホノ-2,4,4-トリメチルペンタン、1-ホスホノ-3,5,5-トリメチルヘキサンのようなホスホン酸系化合物等の自己組織化単分子膜でもよい。
<電子阻止層>
 電子阻止層605は、発光層を伝搬した電子を発光層内に閉じ込める役割を有する。そのため、発光層を構成する有機材料に比べて、電子親和力が小さい事が望ましい。また、正孔輸送層604から注入された正孔を輸送し、発光層へ注入する役割を有する。以上より、電子阻止層605は正孔移動度が高く、電子親和力が小さい正孔輸送性材料からなることが望ましい。例えば、ジ-[4-(N,N-ジオチル-アミノ)-フェニル]シクロヘキサン(TAPC)、2,2′,7,7′-テトラキス(N,N-ジフェニルアミノ)-9,9-スピロビフルオレン(sp-TAD)、トリス(フェニルピラゾール)イリジウム(Ir(ppz)3)等が挙げられ、これらを1種単独、または、2種以上を併用してもよい。
<発光層>
 青色発光層606、緑色発光層607、赤色発光層608は、発光層を形成するホスト材料自体が発光する場合と、ホストに微量添加したドーパント材料が発光する場合がある。発光スペクトルの中心波長が430~490nmの範囲にあるものを青色発光、500~550nmの範囲にあるものを緑色発光、580~650nmの範囲にあるものを赤色発光と定義する。
 ホスト材料としては、例えば、ジスチリルアリーレン誘導体(DPVBi),骨格にベンゼン環を有するシロール誘導体(2PSP),トリフェニルアミン構造を両端に有するオキソジアゾール誘導体(EM2),フェナンスレン基を有するペリノン誘導体(P1),トリフェニルアミン構造を両端に有するオリゴチオフェン誘導体(BMA-3T),ペリレン誘導体(tBu-PTC),トリス(8-キノリノール)アルミニウム,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,カルバゾール誘導体,フルオレン誘導体またはアリールシラン誘導体等が挙げられ、これらを1種単独、または、2種以上を併用してもよい。
 発光層に含まれるドーパント材料としては、例えば、キナクリドン,クマリン6,ナイルレッド,ルブレン,4-(ジシアノメチレン)-2-メチル-6-(パラ-ジメチルアミノスチリル)-4H-ピラン(DCM),ジカルバゾール誘導体,ポルフィリン白金錯体(PtOEP),イリジウム錯体(Ir(ppy)3)等が挙げられ、これらを1種単独、または、2種以上を併用してもよい。
 また、発光層の青色発光層606、緑色発光層607は同一層に配置しても良いし、2層に配置してもよい。青色発光層606、緑色発光層607、赤色発光層608はそれぞれの配置を入れ替えても良い。
<正孔阻止層>
 正孔阻止層609は、発光層を伝搬した正孔を発光層内に閉じ込める役割を有する。そのため、発光層を構成する有機材料に比べて、イオン化ポテンシャルが大きい事が望ましい。また、後述する電子輸送層610から注入された電子を輸送し、発光層へ注入する役割を有する。以上より、正孔阻止層609は電子移動度が高く、イオン化ポテンシャルが大きい電子輸送性材料からなることが望ましい。例えば、バソキュプロイン(BCP),ビス(2-メチル-8-キノリネート)-4-(フェニルフェノレート)アルミニウム(BAlq),トリス(2,4,6-トリメチル-3-(ピリジン-3-イル)フェニル)ボラン(3TPYMB)等が挙げられ、これらを1種単独、または、2種以上を併用してもよい。
<電子輸送層>
 電子輸送層610は、電子を輸送し、発光層へ注入する。そのため、電子輸送層610は電子移動度が高い電子輸送性材料からなることが望ましい。電子輸送層610としては、例えば、トリス(8-キノリノール)アルミニウム,オキサジアゾール誘導体,シロール誘導体,亜鉛ベンゾチアゾール錯体等或いは上記正孔阻止層に用いた有機材料が望ましく、1種単独、または、2種以上を併用することもできる。
 電子輸送層610は、上記の電子輸送性材料に還元剤を含有して、バッファ層611と電子輸送層610との障壁を低くすること、または、電子輸送層10の電気伝導度を向上させることが望ましい。還元剤としては、例えば、アルカリ金属,アルカリ土類金属,アルカリ金属酸化物,アルカリ土類酸化物,希土類酸化物,アルカリ金属ハロゲン化物,アルカリ土類ハロゲン化物,希土類ハロゲン化物,アルカリ金属,芳香族化合物等で形成される錯体が挙げられる。特に、好ましいアルカリ金属はCs,Li,Na,Kである。これらの材料に限られず、これらの材料を1種単独、または、2種以上併用してもよい。
 また、電子注入層を、上部電極602またはバッファ層611と電子輸送層610との間に挿入して、電子注入効率を向上させてもよい。電子注入層としては、例えば、弗化リチウム,弗化マグネシウム,弗化カルシウム,弗化ストロンチウム,弗化バリウム,酸化マグネシウム,酸化アルミニウム等が望ましい。これらの材料に限られず、これらの材料を1種単独、または、2種以上併用してもよい。
<バッファ層>
 バッファ層611は、透明電極を形成する際、下地層となる有機膜にダメージが入らないよう、下地層となる有機膜と透明電極との間に形成される層である。バッファ層611は、無機系の材料で形成される。図1に示されたトップカソード構造のバッファ層611の材料としては、マグネシウム,銀、等の金属材料が望ましい。また、これらの材料を1種単独、または、2種以上併用した合金状態にしてもよい。また、上部電極602を陽極として用いるトップアノード構造のバッファ層611の材料としては、酸化バナジウム,酸化モリブデン,酸化タングステン等が挙げられる。
<反射電極>
 反射電極として、Al,Au,Ag,Cu,インジウム,モリブデン,ニッケル等の金属、これらの合金,ポリシリコン,アモルファスシリコンの無機材料,グラフェンなどが挙げられる。また、上記の金属または合金の上に、錫酸化物,酸化インジウム,インジウム・錫酸化物(ITO),インジウム・亜鉛酸化物(IZO)等の透明導電膜を形成した積層膜が挙げられる。
 100…有機エレクトロニクス基板、101…母体基板、102…下部電極、103…補助配線、104…バンク、105…端子、106…吸液パッド、108…撥液層、601…有機層、602…上部電極、604…正孔輸送層、605…電子阻止層、606…青色発光層、607…緑色発光層、608…赤色発光層、609…正孔阻止層、610…電子輸送層、611…バッファ層

Claims (9)

  1.  母体基板と、前記母体基板の上に設けられた有機層及び端子部とを有する有機エレクトロニクス用基板であって、
     前記端子部の上部に撥液部を有し、
     前記端子部の周囲に吸液部を有することを特徴とする有機エレクトロニクス用基板。
  2.  請求項1において、
     前記有機層及び前記端子部を複数有し、
     前記端子部は前記有機層毎に対応して設けられ、
     前記吸液部は、第1の有機層に対応する第1の端子部と、前記第1の有機層と隣り合う第2の有機層に対応する第2の端子部との間に位置することを特徴とする有機エレクトロニクス用基板。
  3.  請求項2において、
     前記有機層と、前記有機層に対応して設けられた端子とで1つの有機エレクトロニクスを構成する単位領域を有し、
     前記吸液部は前記単位領域の外側に位置することを特徴とする有機エレクトロニクス用基板。
  4.  請求項1において、
     前記母体基板上に、前記有機層を囲み、かつ一部を開放して形成されたバンクを有することを特徴とする有機エレクトロニクス用基板。
  5.  請求項4において、
     前記バンクは、前記吸液部に近い側を開放して形成されていることを特徴とする有機エレクトロニクス用基板。
  6.  請求項1において、
     前記撥液部は硫黄化合物またはフッ素化合物を有することを特徴とする有機エレクトロニクス用基板。
  7.  請求項1において、
     有機エレクトロルミネッセンスまたは有機太陽電池を製造するための基板であることを特徴とする有機エレクトロニクス用基板。
  8.  母体基板と、前記母体基板の上に設けられた端子部とを有する有機エレクトロニクス用基板に、有機層を形成するための溶液を塗布する塗布工程と、
     前記端子部に塗布された溶液の一部を、前記端子部の上部に有する撥液部により前記端子部の外側に弾く撥液工程と、
     前記撥液工程により弾いた溶液の一部を前記端子部の周囲に設けられた吸液部により吸収する吸液工程と、を有することを特徴とする有機エレクトロニクスの製造方法。
  9.  請求項8において、
     前記有機エレクトロニクス用基板は、有機エレクトロルミネッセンスまたは有機太陽電池を製造するための基板であることを特徴とする有機エレクトロニクスの製造方法。
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