JP2003308969A - 有機ｅｌディスプレイおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】有機ＥＬ素子の製造方法において、インクジェ
ット方式を用いて有機発光層の膜厚を制御し、混色のな
い均一な有機ＥＬ膜を形成する。 【解決手段】インクジェット方式で形成する有機発光層
の組成物に、少なくとも一種類以上の芳香族性エーテル
化合物が含まれている有機溶剤を用いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は有機ＥＬ素子および
その製造方法、ならびにそれを用いた有機ＥＬディスプ
レイ、表示光源に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年の高度情報化に伴い、高輝度、薄
型、軽量、低消費電力など、ディスプレイ装置の高性能
化への期待が高まっている。その中でも有機ＥＬディス
プレイは高輝度、自発光、低消費電力であることから注
目を集めている。また、近年の研究開発の進歩により有
機ＥＬ素子を用いたディスプレイの実用化も始まってい
る。

【０００３】有機ＥＬディスプレイに用いる有機ＥＬ素
子の製造には、真空蒸着法により形成する方法（米国特
許第５２９４８６９、特開平５−２５８８５９、特開平
５−２５８８６０）、電着法による方法（特開平９−７
７６８）、インクジェット方式による方法（特開平７−
２３５３７８、特開平１０−１２３７７、特開平１０−
１５３９６７、特開平１１−４０３５８、特開平１１−
５４２７０）、印刷法による方法（特開平３−２６９９
９５、特開平１０−７７４６７、特開平１１−２７３８
５９）などが開示されている。

【０００４】上記有機ＥＬ素子の製造方法において、低
分子材料を用いた場合、マスクを介した真空蒸着方法が
主流であり、高分子系材料を用いた場合、微細かつ容易
にパターニングできることから、インクジェット方式に
よる有機ＥＬ素子の製造方法が主流となっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術で、高分
子系材料をインクジェット方式で成膜する場合、塗膜の
均一性に問題があった。また、インク用溶剤にトルエン
やキシレンなど沸点が１６０℃以下の溶剤を用いると、
乾燥によりインクジェット装置のノズルが目詰まりする
という問題があった。さらに、上記問題を回避するため
溶剤にテトラリンやテトラメチルベンゼンなどの高沸点
溶剤を用いると、インクが画素を囲っているバンクから
溢れ、混色を起こす恐れがあった。

【０００６】本発明の目的は、均一な成膜が可能で、ノ
ズルの詰まりを防ぎ、混色が起こらないインク組成物を
用いた有機ＥＬ素子の製造方法、それを用いた有機ＥＬ
素子、有機ＥＬディスプレイ、表示光源を提供すること
にある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記本発明の目的は、以
下の構成によって達成することができる。すなわち、陽
極と陰極の間に少なくとも発光機能に関する有機層を持
った構造を有する有機ＥＬ素子の製造方法において、前
記有機層の少なくとも一層を形成する際に、その構成さ
れる有機材料と少なくとも一種類以上の芳香族性エーテ
ル化合物が含まれている有機溶剤とからなるインク組成
物を用い、印刷法によりパターニングする。

【０００８】上記、芳香族性エーテル化合物としては、
アニソール、ジメトキシベンゼン、トリメトキシベンゼ
ン、メトキシトルエン、ジメトキシトルエン、トリメト
キシトルエン、ジメチルアニソール、トリメチルアニソ
ール、エチルアニソール、プロピルアニソール、イソプ
ロピルアニソール、ブチルアニソール、メチルエチルア
ニソール、エトキシエーテル、ブトキシエーテル、ベン
ジルメチルエーテル、ベンジルエチルエーテルなどがあ
るが、これらに限定されるものではない。また、これら
の化合物を同時に２種以上用いてもよい。

【０００９】さらに、上記溶剤に塗膜の均一性向上のた
めに添加剤としてアセトン、クロロホルム、テトラヒド
ロフラン、トルエン、キシレン、トリメチルベンゼン、
テトラメチルベンゼン、クロロベンゼン、ジクロロベン
ゼン、ジエチルベンゼン、シメン、テトラリン、シクロ
ヘキシルベンゼン、ドデシルベンゼン、イソプロピルベ
ンゼン、ジイソプロピルベンゼン、イソプロピルキシレ
ン、ｔ−ブチルキシレン、メチルナフタレンなどを挙げ
ることができるが、これらに限定されるものではない。

【００１０】本発明の発光機能を有する有機層成分を形
成するためのインク組成物に含まれる高分子化合物とし
ては、特に限定されず公知の材料を使用することができ
る。例えばポリ（２−デシルオキシ−１，４−フェニレ
ン）（ＤＯ−ＰＰＰ）、ポリ〔２，５−ビス〔２−
（Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリエチルアンモニウム）エトキシ〕−
１，４−フェニレン−アルト−１，４−フェニレン〕ジ
ブロマイド（ＰＰＰ−ＮＥｔ３＋）、ポリ〔２−（２’
−エチルヘキシルオキシ）−５−メトキシ−１，４−フ
ェニレンビニレン〕（ＭＥＨ−ＰＰＶ）、ポリ（５−メ
トキシ−（２−プロパノキシサルフォニド）−１，４−
フェニレンビニレン）（ＭＰＳ−ＰＰＶ）、ポリ〔２，
５−ビス（ヘキシルオキシ−１，４−フェニレン）−
（１−シアノビニレン）〕（ＣＮ−ＰＰＶ）、ポリ〔２
−（２’−エチルヘキシルオキシ）−５−メトキシ−
１，４−フェニレン−（１−シアノビニレン）〕（ＭＥ
Ｈ−ＣＮ−ＰＰＶ）および、ポリ（ジオクチルフルオレ
ン）（ＰＤＦ）等のポリフルオレン誘導体やその共重合
体等があるが、本発明は特にこれらに限定されるもので
はない。

【００１１】あるいは、有機ＥＬ用の公知の高分子発光
材料の前駆体として、例えばポリ（ｐ−フェニレン）前
駆体（Ｐｒｅ−ＰＰＰ）、ポリ（ｐ−フェニレンビニレ
ン）前駆体（Ｐｒｅ−ＰＰＶ）、ポリ（ｐ−ナフタレン
ビニレン）前駆体（Ｐｒｅ−ＰＮＶ）等があるが、本発
明は特にこれらに限定されるものではない。また、有機
ＥＬ用の低分子発光材料と導電性および蛍光性のない高
分子化合物が含まれるインク組成物でもよい。低分子発
光材料としては、テトラフェニルブタジエン（ＴＰ
Ｂ）、クマリン、ナイルレッド、オキサジアゾール誘導
体などがある。高分子化合物としては、ポリカーボネー
ト（ＰＣ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、
ポリカルバゾール（ＰＶＣｚ）等とがあるが、本発明は
特にこれらに限定されるものではない。

【００１２】本発明の印刷によるパターニング方法は、
凸版印刷法、スクリーン印刷法など一般的な印刷法が使
用できるが、微細パターン制御には特にインクジェント
方式がよい。

【００１３】本発明のインク組成物の固形分濃度は０．
０１ｗｔ％から１０．０ｗｔ％の範囲であること望まし
い。特に０．１ｗｔ％から５．０ｗｔ％の範囲が望まし
い。その理由は固形分濃度が５．０ｗｔ％を超えるとイ
ンクの粘度が上昇し、１０．０ｗｔ％を超えるとさらに
粘度が上昇してインクの性能が大幅に低下するためであ
るからである。また、０．１ｗｔ％より低いとインク量
が増え、さらに０．０１ｗｔ％より低いとインク量がさ
らに増え、それに伴い混色の起こる可能性が高くなるか
らである。

【００１４】さらに、必要に応じてインク組成物の粘度
調整用としての粘度調整剤や塗布性などの改善などのた
めに界面活性剤などの添加物を加えることもできる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、有機ＥＬ素子の構造および
製造方法を例に本発明の実施の形態について具体的に説
明する。

【００１６】図１に本発明の有機ＥＬ素子の基本的な構
造を示すが、これによって本発明は限定されるものでは
ない。図１において有機ＥＬ素子１００は、基板１０
１、透明電極膜１０２、正孔注入／輸送層１０３、有機
発光層（赤色、緑色、青色）１０４、１０５、１０６、
金属電極１０７、封止膜１０８の順に積層され、正孔注
入／輸送層１０３と有機発光層１０４、１０５、１０６
の周囲をそれぞれ隔壁１０９が取り囲み、１つの画素を
形成している。

【００１７】基板１０１としては、石英基板、ガラス基
板、プラスチック基板など透明基板が使用できる。透明
電極膜１０２としては、ＣｕＩ，ＩＴＯ，ＳｎＯ_２，Ｚ
ｎＯ，ＣｕＡｌＯ_２等の透明電極が使用できる。

【００１８】正孔注入／輸送層１０３としては、導電性
を持つ重合体などが使用できる。例えば、ポリアニリン
およびその誘導体、ポリチオフェンおよびその誘導体、
ポリピロールおよびその誘導体、ポリエチレンジオキシ
チオフェン、さらにこれらにドーパントがドープされた
形態のもの、例えば、ポリスチレンスルホン酸をドープ
したポリエチレンジオキシチオフェンなどが使用でき
る。

【００１９】有機発光層１０４、１０５、１０６として
は、上記したポリフルオレン誘導体ならなる高分子化合
物や高分子組成物が使用できる。また、この有機発光層
は一層以上で構成されている。

【００２０】陰極１０７としては、アルミニウム、カル
シウムなどの金属、マグネシウム−銀、リチウム−アル
ミニウムなどの合金、カルシウム／銀、マグネシウム／
銀などの金属同士の積層膜、フッ化リチウム／アルミニ
ウムなどの絶縁体／金属の積層膜などが使用可能であ
る。

【００２１】封止膜１０８は、有機ＥＬ素子の損傷や劣
化を防止するために設ける。特に、酸素や水蒸気などの
気体や水分を遮断する材料であれば、有機物でも無機物
でもよい。隔壁１０９は主に混色を防ぐために設ける。
材料は、撥水、撥液性のあるものであれば、有機物でも
無機物でもよく、多層構造のものでもよい。

【００２２】上記、有機発光層１０４、１０５、１０６
に高分子組成物が含まれる有機ＥＬ素子の印刷法（イン
クジェット方式）による製造方法の一例を図２に従って
以下に示す。

【００２３】ガラスやプラスチックなどの透明基板１０
１上にＩＴＯなどの透明電極１０２を真空蒸着法やスパ
ッタリング法、フォトリソグラフィ法などで形成する。
次に隔壁１０９をフォトリソグラフィ法などで形成する
（ａ）。

【００２４】続いて隔壁１０９で仕切られた透明電極１
０２上にポリスチレンスルホン酸をドープしたポリエチ
レンジオキシチオフェンなどの正孔注入／輸送層１０３
をインクジェット方式で形成する（ｂ）。

【００２５】さらにこの上にインクジェット方式でポリ
フルオレン誘導体などの発光材料を用いて発光層を形成
する。発光層は赤色発光層１０４、緑色発光層１０５、
青色発光層１０６に対応した画素にそれぞれ形成する
（ｃ）。

【００２６】３色の発光層形成後、陰極１０７としてカ
ルシウムなどの金属を蒸着法などを用いて形成する
（ｄ）。最後に封止膜１０８を形成してフルカラーの有
機ＥＬ素子１００が完成される（ｅ）。

【００２７】以下、本発明の内容を、実施例を用いてさ
らに具体的に説明する。ただし、本発明はこれら実施例
に制限されるものではない。 （実施例１）ガラス基板上１０１上に隔壁１０９および
ＩＴＯ層１０２を形成し、ポリスチレンスルホン酸をド
ープしたポリエチレンジオキシチオフェンの１．５ｗｔ
％水溶液を、インクジェットプリント装置を用いて隔壁
で囲まれた画素内に塗布し乾燥して、６０μｍの均一な
正孔注入／輸送層１０３を形成した。

【００２８】次にポリフルオレンの誘導体からなる青
色、緑色、赤色ＥＬ発光材料をそれぞれ３−メチルアニ
ソールに溶解させ１．５ｗｔ％のインク組成物を調製し
た。これをインクジェットプリント装置を用いて正孔注
入／輸送層１０３上に塗布し乾燥して、均一な８０μｍ
の青色（１０６）、緑色（１０５）、赤色（１０４）の
３色の有機発光層を形成した。

【００２９】続いて、蒸着法を用いて厚さ２０ｎｍのカ
ルシウム、２００ｎｍのアルミニウム膜１０７を形成し
た。最後にエポキシ樹脂を用いて封止膜１０８を形成し
て有機ＥＬ素子、続いて、有機ＥＬディスプレイを製作
した。 （実施例２）実施例１の３−メチルアニソールの替わり
に４−メチルアニソールを用いた以外は実施例１と同様
にして有機ＥＬ素子、有機ＥＬディスプレイを製作し
た。 （実施例３）実施例１の３−メチルアニソールの替わり
に３，５−ジメチルアニソールを用いた以外は実施例１
と同様にして有機ＥＬ素子、有機ＥＬディスプレイを製
作した。 （実施例４）実施例１の３−メチルアニソールの替わり
に２，６−ジメチルアニソールを用いた以外は実施例１
と同様にして有機ＥＬ素子、有機ＥＬディスプレイを製
作した。 （実施例５）実施例１の３−メチルアニソールの替わり
にベンジルメチルエーテルを用いた以外は実施例１と同
様にして有機ＥＬ素子、有機ＥＬディスプレイを製作し
た。 （実施例６）実施例１の３−メチルアニソールの替わり
に１，２−ジメトキシベンゼンを用い、１．０ｗｔ％の
インク組成物を調製した。それ以外は実施例１と同様に
して有機ＥＬ素子、有機ＥＬディスプレイを製作した。 （実施例７）実施例１の３−メチルアニソールの替わり
に５０／５０ｖｏｌ％の４−メチルアニソール／１，
２，３，４−テトラメチルベンゼンを用いた以外は実施
例１と同様にして有機ＥＬ素子、有機ＥＬディスプレイ
を製作した。 （実施例８）実施例１の３−メチルアニソールの替わり
に５０／５０ｖｏｌ％の３，５−ジメチルアニソール／
１，３，５−トリメチルベンゼンを用いた以外は実施例
１と同様にして有機ＥＬ素子、有機ＥＬディスプレイを
製作した。

【００３０】以上の実施例によれば、いずれも均一な混
色のない有機ＥＬ膜を形成することができ、高性能な有
機ＥＬ素子および有機ＥＬディスプレイを製造すること
ができた。

【００３１】

【発明の効果】本発明のインクジェット方式による有機
ＥＬ素子の製造方法を用いることで、有機発光層の膜厚
を制御し、均一な混色のない有機ＥＬ膜を形成すること
ができ、高性能な有機ＥＬ素子および有機ＥＬディスプ
レイを製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の有機ＥＬ素子の構造を示す画素部の縦
断面図。

【図２】本発明の有機ＥＬ素子の製造工程の一例を示す
縦断面図。

【符号の説明】

１００…有機ＥＬ素子、１０１…基板、１０２…透明電
極、１０３…正孔注入／輸送層、１０４…赤色発光層、
１０５…緑色発光層、１０６…青色発光層、１０７…陰
極、１０８…封止膜、１０９…隔壁。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 安川 晶子 千葉県茂原市早野3300番地 株式会社日立 製作所ディスプレイグループ内 (72)発明者 内野 正市 千葉県茂原市早野3300番地 株式会社日立 製作所ディスプレイグループ内 (72)発明者 林 伸明 千葉県茂原市早野3300番地 株式会社日立 製作所ディスプレイグループ内 Ｆターム(参考） 2C056 EA24 FB01 3K007 AB17 AB18 DB03 FA01

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】陽極と陰極の間に少なくとも発光機能に関
   する有機層を持った構造を有する有機ＥＬ素子の製造方
   法において、前記有機層の少なくとも一層を形成する際
   に、その構成される有機材料と少なくとも一種類以上の
   芳香族性エーテル化合物が含まれている有機溶剤とから
   なるインク組成物を用い、印刷法によりパターニングし
   て有機層を形成することを特徴とする有機ＥＬ素子の製
   造方法。
2. 【請求項２】上記インク組成物の成分に、高分子化合物
   が含まれていることを特徴とする請求項１記載の有機Ｅ
   Ｌ素子の製造方法。
3. 【請求項３】上記パターニングが、インクジェット方式
   による印刷方法でなされることを特徴とする請求項１ま
   たは２記載の有機ＥＬ素子の製造方法。
4. 【請求項４】上記インク組成物の固形分濃度が０．０１
   ｗｔ％から１０．０ｗｔ％の範囲であることを特徴とす
   る請求項１ないし３のいずれか記載の有機ＥＬ素子の製
   造方法。
5. 【請求項５】上記芳香族性エーテル化合物としては、ア
   ニソール、ジメトキシベンゼン、トリメトキシベンゼ
   ン、メトキシトルエン、ジメトキシトルエン、トリメト
   キシトルエン、ジメチルアニソール、トリメチルアニソ
   ール、エチルアニソール、プロピルアニソール、イソプ
   ロピルアニソール、ブチルアニソール、メチルエチルア
   ニソール、エトキシエーテル、ブトキシエーテル、ベン
   ジルメチルエーテル、ベンジルエチルエーテルの群から
   選ばれる少なくとも一者を用いることを特徴とする請求
   項１ないし４のいずれか記載の有機ＥＬ素子の製造方
   法。
6. 【請求項６】上記溶剤に添加剤として、アセトン、クロ
   ロホルム、テトラヒドロフラン、トルエン、キシレン、
   トリメチルベンゼン、テトラメチルベンゼン、クロロベ
   ンゼン、ジクロロベンゼン、ジエチルベンゼン、シメ
   ン、テトラリン、シクロヘキシルベンゼン、ドデシルベ
   ンゼン、イソプロピルベンゼン、ジイソプロピルベンゼ
   ン、イソプロピルキシレン、ｔ−ブチルキシレン、メチ
   ルナフタレンの群から選ばれる少なくとも一者を添加し
   て用いることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか
   記載の有機ＥＬ素子の製造方法。
7. 【請求項７】発光機能を有する有機層成分を形成するた
   めのインク組成物に含まれる高分子化合物として、ポリ
   （２−デシルオキシ−１，４−フェニレン）（ＤＯ−Ｐ
   ＰＰ）、ポリ〔２，５−ビス〔２−（Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリ
   エチルアンモニウム）エトキシ〕−１，４−フェニレン
   −アルト−１，４−フェニレン〕ジブロマイド（ＰＰＰ
   −ＮＥｔ３＋）、ポリ〔２−（２’−エチルヘキシルオ
   キシ）−５−メトキシ−１，４−フェニレンビニレン〕
   （ＭＥＨ−ＰＰＶ）、ポリ（５−メトキシ−（２−プロ
   パノキシサルフォニド）−１，４−フェニレンビニレ
   ン）（ＭＰＳ−ＰＰＶ）、ポリ〔２，５−ビス（ヘキシ
   ルオキシ−１，４−フェニレン）−（１−シアノビニレ
   ン）〕（ＣＮ−ＰＰＶ）、ポリ〔２−（２’−エチルヘ
   キシルオキシ）−５−メトキシ−１，４−フェニレン−
   （１−シアノビニレン）〕（ＭＥＨ−ＣＮ−ＰＰＶ）お
   よび、ポリ（ジオクチルフルオレン）（ＰＤＦ）等のポ
   リフルオレン誘導体やその共重合体の群から選ばれる少
   なくとも一者を用いることを特徴とする請求項１ないし
   ６のいずれか記載の有機ＥＬ素子の製造方法。
8. 【請求項８】請求項１ないし７のいずれかに記載の方法
   により製造された有機ＥＬ素子。
9. 【請求項９】請求項８の有機ＥＬ素子を用いた有機ＥＬ
   ディスプレイ装置。