JP2011086567A - Manufacturing method of organic el element, the organic el element, electro-optical device and electronic apparatus - Google Patents
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Abstract
【課題】輝度ムラが少なく安定した発光特性が得られる有機EL素子の製造方法、有機EL素子、電気光学装置、電子機器を提供すること。
【解決手段】本適用例の有機EL素子の製造方法は、陽極を含む膜形成領域を区画する隔壁部を形成する第1工程と、膜形成領域に正孔注入輸送層形成材料を含む第1液状体を塗布して乾燥させ、陽極上に正孔注入輸送層を形成する第2工程と、膜形成領域に発光層形成材料と架橋剤とを含む第2液状体を塗布して乾燥させ、正孔注入輸送層上に発光層前駆体を形成する第3工程と、発光層前駆体を不活性ガス雰囲気下で熱処理する第4工程と、熱処理が施された発光層前駆体を溶媒に晒して発光層前駆体の可溶な部分を取り除き、発光層前駆体の一部であって溶媒に対して不溶な発光層を形成する第5工程と、発光層上に陰極を形成する第6工程と、を備えた。
【選択図】図2An organic EL element manufacturing method, an organic EL element, an electro-optical device, and an electronic apparatus that can obtain stable light emission characteristics with little luminance unevenness.
A method for manufacturing an organic EL element according to this application example includes a first step of forming a partition wall partitioning a film forming region including an anode, and a first step of including a hole injection transport layer forming material in the film forming region. Applying and drying a liquid material, applying a second step of forming a hole injecting and transporting layer on the anode, and applying and drying a second liquid material containing a light emitting layer forming material and a crosslinking agent in the film forming region; A third step of forming a light emitting layer precursor on the hole injecting and transporting layer; a fourth step of heat treating the light emitting layer precursor in an inert gas atmosphere; and exposing the heat treated light emitting layer precursor to a solvent. And removing a soluble portion of the light emitting layer precursor to form a light emitting layer that is a part of the light emitting layer precursor and insoluble in the solvent, and a sixth step of forming a cathode on the light emitting layer. And provided.
[Selection] Figure 2
Description
本発明は、有機EL(エレクトロルミネッセンス)素子の製造方法、有機EL素子、電気光学装置、電子機器に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing an organic EL (electroluminescence) element, an organic EL element, an electro-optical device, and an electronic apparatus.
発光層を含む多層の有機膜からなる機能層が一対の電極間に設けられた有機EL素子の製造方法として、隔壁部により区画された膜形成領域に機能層形成材料を含む液状体を液滴として吐出して乾燥させることにより機能層を形成する液滴吐出法(インクジェット法)が知られている。 As a method for manufacturing an organic EL element in which a functional layer made of a multilayer organic film including a light emitting layer is provided between a pair of electrodes, a liquid containing a functional layer forming material is dropped in a film forming region partitioned by a partition wall. A droplet discharge method (inkjet method) is known in which a functional layer is formed by discharging and drying.
液滴吐出法を用いた場合には、隔壁部が形成された基板上において、成膜に必要な所定量の上記液状体を膜形成領域にどのように吐出して配置するか、また吐出された上記液状体をどのように乾燥させるか、などの成膜条件によって、乾燥後の有機膜の膜厚分布が変動する。いくつかの有機膜が積層された機能層の立体的な形状も個々の有機膜がどのように成膜されたかで異なってくる。例えば、膜形成領域において中央部分の膜厚が厚い凸形状や、中央部分の膜厚が薄い凹形状となる場合があって、一定の形状とすることが難しい。とりわけ、積層された有機膜の中でも発光層の膜厚が均一でなければ発光ムラ(輝度ムラ)が発生するという課題がある。 In the case of using the droplet discharge method, a predetermined amount of the liquid material necessary for film formation is discharged and arranged on the film formation region on the substrate on which the partition wall is formed, and is discharged. The film thickness distribution of the organic film after drying varies depending on the film forming conditions such as how to dry the liquid. The three-dimensional shape of the functional layer in which several organic films are stacked also varies depending on how each organic film is formed. For example, in the film formation region, there may be a convex shape with a thick central portion or a concave shape with a thin central portion, and it is difficult to obtain a constant shape. In particular, there is a problem that light emission unevenness (luminance unevenness) occurs unless the thickness of the light emitting layer is uniform among the stacked organic films.
この課題を解決するために、例えば特許文献1には、第1隔壁部上に第2隔壁部が積層された所謂二層バンクにより膜形成領域を区画し、膜形成領域に吐出される液状体の粘度に応じて、第1隔壁部のうち第2隔壁部から膜形成領域内に突出した部分の表面積を変える方法が記載されている。具体的には、低粘度の液状体が吐出される膜形成領域では、上記表面積を小さくし、高粘度の液状体が吐出される膜形成領域では、上記表面積を大きくしている。
In order to solve this problem, for example,
また、特許文献2には、基板上において形成された機能膜を有効とする1つ以上の機能膜形成領域を備えた機能有効領域と、該機能有効領域の周囲に設けられ1つ以上の調整膜形成領域を備えた調整領域とに、配置する液状材料の総量を減圧乾燥後に得られた上記機能膜の厚さ方向の断面形状に応じて変える方法が記載されている。具体的には、機能膜の周辺側の膜厚が中央側の膜厚よりも厚いときには調整領域に配置する液状材料の量を多くし、周辺側の膜厚が中央側の膜厚よりも薄いときには調整領域に配置する液状材料の量を少なくするとしている。
Further,
また、例えば特許文献3には、基板上の隔壁部により区画された膜形成領域に第一の量を液状材料を配置して成膜された機能膜の厚さ方向の断面形状に応じて、隔壁部の高さを変える方法が記載されている。具体的には、機能膜の周辺側の膜厚が中央側の膜厚よりも厚いときには隔壁部の高さを第一の高さよりも低くし、周辺側の膜厚が中央側の膜厚よりも薄いときには隔壁部の高さを第一の高さよりも高くするとしている。
Further, for example, in
しかしながら、上記従来の方法を用いても、乾燥を施す基板の大きさや基板上における膜形成領域の大きさおよび配置などに関連して塗布された液状体の乾燥速度がばらついたり、膜形成領域や隔壁部に対する濡れ性が液状体の種類ごとに異なるなどにより、膜厚が均一な発光層を形成することが難しいという課題がある。 However, even when the above conventional method is used, the drying speed of the applied liquid varies in relation to the size of the substrate to be dried and the size and arrangement of the film forming region on the substrate. There is a problem that it is difficult to form a light-emitting layer having a uniform film thickness because the wettability with respect to the partition wall differs depending on the type of the liquid material.
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。また、以下の形態または適用例において、「上」とは、基板から見て構成物が配置された方向を示し、「○○上に」と記載された場合、○○の上に接するように配置される場合または○○の上に他の構成物を介して配置される場合または○○の上に一部が接するように配置され、一部が他の構成物を介して配置される場合を表すものとする。 SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following forms or application examples. Moreover, in the following forms or application examples, “up” indicates the direction in which the component is arranged as viewed from the substrate. When “on top” is described, it touches on top of “XX”. When it is arranged or when it is arranged on XX through other components, or when it is arranged so that part of it touches on XX and part of it is arranged through other components .
[適用例1]本適用例の有機EL素子の製造方法は、発光層を含む機能層が陽極と陰極との間に設けられた有機EL素子の製造方法であって、前記陽極を含む膜形成領域を区画する隔壁部を形成する第1工程と、前記膜形成領域に正孔注入輸送層形成材料を含む第1液状体を塗布して乾燥させ、前記陽極上に正孔注入輸送層を形成する第2工程と、前記膜形成領域に発光層形成材料と架橋剤とを含む第2液状体を塗布して乾燥させ、前記正孔注入輸送層上に発光層前駆体を形成する第3工程と、前記発光層前駆体を不活性ガス雰囲気下で熱処理する第4工程と、熱処理が施された前記発光層前駆体を溶媒に晒して前記発光層前駆体の可溶な部分を取り除き、前記発光層前駆体の一部であって前記溶媒に対して不溶な発光層を形成する第5工程と、前記発光層上に前記陰極を形成する第6工程と、を備えたことを特徴とする。 Application Example 1 An organic EL element manufacturing method according to this application example is an organic EL element manufacturing method in which a functional layer including a light emitting layer is provided between an anode and a cathode, and the film formation includes the anode. A first step of forming a partition wall partitioning the region; and a first liquid containing a hole injection transport layer forming material is applied to the film formation region and dried to form a hole injection transport layer on the anode And a third step of forming a light emitting layer precursor on the hole injecting and transporting layer by applying and drying a second liquid containing a light emitting layer forming material and a crosslinking agent on the film forming region. And a fourth step of heat-treating the light-emitting layer precursor in an inert gas atmosphere, exposing the heat-treated light-emitting layer precursor to a solvent to remove a soluble portion of the light-emitting layer precursor, A fifth step of forming a light emitting layer that is a part of the light emitting layer precursor and is insoluble in the solvent , Characterized by comprising a sixth step of forming the cathode on the light emitting layer.
この方法によれば、第4工程において、架橋剤が含まれた発光層前駆体を熱処理することにより、正孔注入輸送層の近傍において発光層形成材料が架橋剤を介して架橋する。第5工程で熱処理された発光層前駆体を溶媒に晒すことによって、発光層前駆体のうち架橋していない部分は溶媒に溶ける。発光層前駆体のうち架橋して溶媒に不溶となった部分が正孔注入輸送層をなぞるように残り、これが発光層となる。発光層前駆体の架橋の程度は、架橋剤の含有割合や熱処理における温度や時間によって容易に管理可能である。その結果、架橋剤を含まない第2液状体を塗布して発光層を形成する場合に比べて、第2液状体の乾燥による膜厚変動の影響を問題とせずに、膜形成領域においてほぼ一定の膜厚を有する発光層を正孔注入輸送層上に形成することができる。すなわち、発光ムラ(輝度ムラ)が少ない有機EL素子を歩留まりよく製造することができる。 According to this method, in the fourth step, the light emitting layer precursor containing the crosslinking agent is heat-treated, so that the light emitting layer forming material is crosslinked via the crosslinking agent in the vicinity of the hole injecting and transporting layer. By exposing the light emitting layer precursor subjected to the heat treatment in the fifth step to a solvent, the non-crosslinked portion of the light emitting layer precursor is dissolved in the solvent. A portion of the light emitting layer precursor that has been crosslinked and insoluble in the solvent remains so as to trace the hole injecting and transporting layer, and this becomes the light emitting layer. The degree of crosslinking of the light emitting layer precursor can be easily managed by the content ratio of the crosslinking agent and the temperature and time in the heat treatment. As a result, compared with the case where the light emitting layer is formed by applying the second liquid material containing no cross-linking agent, the film formation region is almost constant without affecting the influence of film thickness variation due to the drying of the second liquid material. A light emitting layer having a thickness of 5 mm can be formed on the hole injecting and transporting layer. That is, an organic EL element with little light emission unevenness (luminance unevenness) can be manufactured with a high yield.
[適用例2]上記適用例の有機EL素子の製造方法において、前記第3工程は、予め前記架橋剤が導入された前記発光層形成材料を用いるとしてもよい。
この方法によれば、発光層形成材料と架橋剤とを混合して第2液状体を作る場合に比べて、発光層形成材料に対する架橋剤の割合を一定として、発光層形成材料を安定的に架橋させることができる。
Application Example 2 In the method for manufacturing an organic EL element according to the application example, the light emitting layer forming material into which the crosslinking agent has been introduced in advance may be used in the third step.
According to this method, as compared with the case where the light emitting layer forming material and the crosslinking agent are mixed to form the second liquid material, the ratio of the crosslinking agent to the light emitting layer forming material is kept constant, and the light emitting layer forming material is stabilized. It can be cross-linked.
[適用例3]上記適用例の有機EL素子の製造方法において、前記第3工程は、正孔輸送性を有する前記架橋剤を用いることが好ましい。
この方法によれば、正孔注入輸送層と発光層との間のエネルギーレベルの差が小さくなり、正孔注入輸送層から発光層への正孔の輸送性を向上させることができる。すなわち、発光効率を改善することができる。
Application Example 3 In the method for manufacturing an organic EL element according to the application example, it is preferable that the third step uses the cross-linking agent having a hole transporting property.
According to this method, the difference in energy level between the hole injecting and transporting layer and the light emitting layer is reduced, and the hole transportability from the hole injecting and transporting layer to the light emitting layer can be improved. That is, the light emission efficiency can be improved.
[適用例4]上記適用例の有機EL素子の製造方法において、前記第3工程は、前記膜形成領域に液滴吐出法を用いて前記第2液状体を塗布することが好ましい。
この方法によれば、必要量の第2液状体を液滴として膜形成領域に安定的に塗布することができる。また、例えば、第2液状体を発光色が異なる多種とした場合には、発光色ごとの塗り分けを容易に行える。
Application Example 4 In the method for manufacturing an organic EL element according to the application example described above, it is preferable that the third step is to apply the second liquid material to the film formation region using a droplet discharge method.
According to this method, a necessary amount of the second liquid material can be stably applied as droplets to the film forming region. In addition, for example, when the second liquid material has various emission colors, it is possible to easily separate the colors for each emission color.
[適用例5]上記適用例の有機EL素子の製造方法において、前記第5工程は、熱処理が施された前記発光層前駆体を有する基板に対して前記溶媒を塗布し、前記溶媒が塗布された前記基板を基板面と垂直に交わる軸回りに回転させて、前記溶媒に可溶な前記発光層前駆体を除去することが好ましい。
この方法によれば、溶媒に溶けた発光層前駆体を基板上から速やかに除去することができる。すなわち、発光層前駆体から架橋した発光層だけを容易に取り出すことができる。
[Application Example 5] In the method of manufacturing an organic EL element according to the application example, in the fifth step, the solvent is applied to the substrate having the light emitting layer precursor subjected to heat treatment, and the solvent is applied. It is preferable that the light emitting layer precursor soluble in the solvent is removed by rotating the substrate about an axis perpendicular to the substrate surface.
According to this method, the light emitting layer precursor dissolved in the solvent can be quickly removed from the substrate. That is, only the crosslinked light emitting layer can be easily taken out from the light emitting layer precursor.
[適用例6]本適用例の有機EL素子は、陽極と、前記陽極上に設けられた正孔注入輸送層と、前記正孔注入輸送層上に設けられ、発光層前駆体の一部が架橋して溶媒に対して不溶化し、前記発光層前駆体のうち前記溶媒に可溶な部分が取り除かれて得られた発光層と、前記発光層上に設けられた陰極と、を備えたことを特徴とする。 [Application Example 6] An organic EL device of this application example is provided with an anode, a hole injection transport layer provided on the anode, and a hole injection transport layer provided on the hole injection transport layer. A light emitting layer obtained by crosslinking and insolubilizing in a solvent and removing a portion soluble in the solvent from the light emitting layer precursor, and a cathode provided on the light emitting layer were provided. It is characterized by.
この構成によれば、発光層前駆体のうち架橋していない、あるいは架橋が不完全な部分は溶媒に溶けて取り除かれているため、発光層前駆体の一部が架橋し膜厚がほぼ一定の発光層となって、発光ムラ(輝度ムラ)が少ない有機EL素子を提供することができる。 According to this configuration, a portion of the light emitting layer precursor that is not cross-linked or incompletely cross-linked is dissolved and removed in the solvent, so that a part of the light emitting layer precursor is cross-linked and the film thickness is substantially constant. Thus, an organic EL element with little emission unevenness (luminance unevenness) can be provided.
[適用例7]上記適用例の有機EL素子において、前記発光層は、正孔輸送性を有する架橋剤を含んでいることが好ましい。
この構成によれば、正孔注入輸送層から発光層への正孔輸送性が改善された有機EL素子を提供できる。
Application Example 7 In the organic EL device according to the application example described above, it is preferable that the light-emitting layer includes a crosslinking agent having a hole transporting property.
According to this configuration, it is possible to provide an organic EL element with improved hole transportability from the hole injection transport layer to the light emitting layer.
[適用例8]本適用例の電気光学装置は、上記適用例の有機EL素子の製造方法を用いて製造された有機EL素子、または上記適用例の有機EL素子を備えたことを特徴とする。
この構成によれば、発光ムラ(輝度ムラ)が少なく、安定した発光特性を有する電気光学装置を提供することができる。なお、有機EL素子における発光は、単色に限らず、多色の発光が得られる有機EL素子においても適用できるため、例えば見栄えのよいフルカラー表示が可能な表示装置としての電気光学装置を提供できる。
Application Example 8 An electro-optical device according to this application example includes an organic EL element manufactured using the method for manufacturing an organic EL element according to the application example or the organic EL element according to the application example. .
According to this configuration, it is possible to provide an electro-optical device having less light emission unevenness (brightness unevenness) and having stable light emission characteristics. Note that light emission in the organic EL element is not limited to a single color but can be applied to an organic EL element that can emit multicolor light, and thus, for example, an electro-optical device as a display device capable of full-color display with good appearance can be provided.
[適用例9]本適用例の電子機器は、上記適用例の電気光学装置を備えたことを特徴とする。
この構成によれば、発光ムラ(輝度ムラ)が少なく、安定した発光特性が得られるため、高い性能と品質とを有する電子機器を提供できる。
Application Example 9 An electronic apparatus according to this application example includes the electro-optical device according to the application example described above.
According to this configuration, light emission unevenness (brightness unevenness) is small and stable light emission characteristics can be obtained, so that an electronic device having high performance and quality can be provided.
以下、本発明を具体化した実施形態について図面に従って説明する。なお、使用する図面は、説明する部分が認識可能な状態となるように、適宜拡大または縮小して表示している。 DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the invention will be described with reference to the drawings. Note that the drawings to be used are appropriately enlarged or reduced so that the part to be described can be recognized.
(第1実施形態)
<電気光学装置>
まず、本実施形態の有機EL(エレクトロルミネッセンス)素子を備えた電気光学装置について、図1を参照して説明する。
本実施形態の電気光学装置は、後述する画像形成装置において感光体ドラムに光を照射して感光させる光書き込みヘッドとして好適に用いられる発光装置の一例である。
(First embodiment)
<Electro-optical device>
First, an electro-optical device including the organic EL (electroluminescence) element of this embodiment will be described with reference to FIG.
The electro-optical device of this embodiment is an example of a light-emitting device that is preferably used as an optical writing head that irradiates a photosensitive drum with light in an image forming apparatus described later.
図1(a)は発光装置の構成を示す概略平面図、同図(b)は有機EL素子の構造を示す概略断面図である。
図1(a)に示すように、本実施形態の電気光学装置としての発光装置30は、長細い矩形の素子基板1と、素子基板1上において長手方向に配列した複数の発光素子としての有機EL素子10と、有機EL素子10ごとに設けられ、これを駆動させる駆動素子6と、これら駆動素子6の駆動を制御する制御回路9とを備えている。有機EL素子10は、略円形の発光領域を有しており、その大きさはおよそ25μmである。また、長手方向においておよそ42.25μmの配置ピッチで千鳥状に配置されており、その数は例えば122880個である。すなわち、有機EL素子10の配置密度は、1200dpi相当である。
FIG. 1A is a schematic plan view showing the configuration of the light emitting device, and FIG. 1B is a schematic cross-sectional view showing the structure of the organic EL element.
As shown in FIG. 1A, a light-emitting
図1(b)に示すように、有機EL素子10は、素子基板1上に設けられた陽極2と、陽極2上に順に積層された正孔注入輸送層3と、発光層4と、陰極5とを有する。陽極2と陰極5とに挟まれた正孔注入輸送層3および発光層4を機能層と呼ぶこともある。
有機EL素子10は、陽極2と陰極5との間に電流を流すことにより、発光層4が励起され発光するようになっている。有機EL素子10の陰極5には共通配線8が接続され、陽極2には駆動素子6を介して電源線7が接続されている。この駆動素子6は、薄膜トランジスター(TFT)等のスイッチング素子で構成されている。そして、制御回路9により駆動素子6の動作が制御され、駆動素子6により有機EL素子10への通電が制御されるようになっている。
As shown in FIG. 1B, the
The
素子基板1は、透明あるいは半透明のものが採用される。例えば、ガラス、石英、樹脂(プラスチック、プラスチックフィルム)等が挙げられ、特にガラス基板が好適に用いられる。素子基板1の上に形成される陽極2は、例えばITO(Indium Tin Oxide)などの透明導電膜からなる。
As the
陽極2上に設けられる機能層(正孔注入輸送層3および発光層4)は、液滴吐出法(インクジェット法)により形成されたものである。液滴吐出法とは、膜形成材料を溶媒に溶解あるいは分散させた溶液(液状組成物)を塗布して乾燥させ、溶媒を除去して膜形成材料からなる膜を形成する方法である。
陽極2は、その周縁部が例えばSiO2などの無機材料からなる絶縁膜11によって額縁状に覆われており、絶縁膜11上に形成された例えばフェノール系樹脂やポリイミド系樹脂などの有機材料からなる隔壁部12によって実質的に区画されている。隔壁部12によって区画された陽極2を含む膜形成領域に対して、インクジェットヘッドのノズルから予め決められた量の液状組成物を液滴として吐出するものである。
The functional layers (the hole injecting and transporting
The periphery of the
正孔注入輸送層3の液状組成物(第1液状体)としては、特に3,4−ポリエチレンジオシチオフェン/ポリスチレンスルフォン酸(PEDOT/PSS)の分散液、すなわち、分散媒としてのポリスチレンスルフォン酸に3,4−ポリエチレンジオキシチオフェンを分散させ、さらに高沸点溶媒を加えたものが好適に用いられる。高沸点溶媒としては、例えば、イソプロピルアルコール、ノルマルブタノール、γ−ブチロラクトン、N−メチルピロリドン(NMP)、ジメチルホルムアミド(DMF)、ヘキサメチルホスソルアミド(HMPA)、ジメチルスルホキシド(DMSO)、1,3−ジメチルー2−イミダゾリジン(DMI)およびその誘導体、カルビトールアセテート、ブチルカルビトールアセテート等のグリコールエーテル類といったものが挙げられる。なお、正孔注入輸送層3の液状組成物は、上記に限定されず、例えば、トリフェニルアミンのようなアミン骨格誘導体、チオフェン誘導体、ピロール誘導体、フェニル誘導体を、適宜な分散媒、例えばポリスチレンスルフォン酸に分散させたものなども使用可能である。
As the liquid composition (first liquid) of the hole injecting and transporting
発光層4の膜形成材料としては、蛍光あるいは燐光を発光することが可能な公知の発光材料が用いられる。例えば、本実施形態では、発光波長帯域が赤色に対応した発光層4が採用されている。もちろん、発光波長帯域が緑色や青色に対応した発光層4を採用するようにしてもよい。
As the film forming material of the
具体的には、(ポリ)フルオレン誘導体(PF)、(ポリ)パラフェニレンビニレン誘導体(PPV)、ポリフェニレン誘導体(PP)、ポリパラフェニレン誘導体(PPP)、ポリビニルカルバゾール(PVK)、ポリチオフェン誘導体、ポリメチルフェニルシラン(PMPS)などのポリシラン系などが好適に用いられる。また、これらの高分子材料に、ペリレン系色素、クマリン系色素、ローダミン系色素などの高分子系材料や、ルブレン、ペリレン、9,10−ジフェニルアントラセン、テトラフェニルブタジエン、ナイルレッド、クマリン6、キナクリドン等の低分子材料をドープして用いることもできる。
これらの発光材料を溶解させる溶媒としては、例えばキシレンなどが挙げられる。また、液滴吐出法(インクジェット法)ではノズルの乾燥を防止するために沸点の高い溶媒が望ましく、例えばトリメチルベンゼンやシクロヘキシルベンゼンなどが利用される。
Specifically, (poly) fluorene derivative (PF), (poly) paraphenylene vinylene derivative (PPV), polyphenylene derivative (PP), polyparaphenylene derivative (PPP), polyvinyl carbazole (PVK), polythiophene derivative, polymethyl Polysilanes such as phenylsilane (PMPS) are preferably used. In addition, these polymer materials include polymer materials such as perylene dyes, coumarin dyes, rhodamine dyes, rubrene, perylene, 9,10-diphenylanthracene, tetraphenylbutadiene, Nile red,
Examples of the solvent for dissolving these light emitting materials include xylene. In the droplet discharge method (inkjet method), a solvent having a high boiling point is desirable to prevent the nozzle from drying, and for example, trimethylbenzene, cyclohexylbenzene, or the like is used.
陰極5は、例えばCaを厚さおよそ10nm程度に形成し、さらにAlを厚さ200nm程度に形成した積層構造の電極とし、Alを反射層として機能させたものである。
The
これら複数の有機EL素子10は、水分や酸素などの影響で発光寿命が阻害されないように、封止層13によって覆われている。封止層13は、ガス透過性が低い例えばSiO2(酸化シリコン)やSiON(酸化窒化シリコン)などの無機化合物やこれら無機化合物の積層体からなる。
発光装置30の構成は、これに限定されず、例えば複数の有機EL素子10が設けられた素子基板1と、ガラス等の基板からなり水分や酸素などを吸着するゲッター材を備えた封止基板とを接合させた封止構造を採用することもできる。
The plurality of
The configuration of the
本実施形態の発光装置30は、発光層4からの発光を陰極5により反射させ、透明あるいは半透明な素子基板1側から取り出す、所謂ボトムエミッション型である。
なお、発光装置30は、ボトムエミッション型に限定されず、陰極5を透明な導電材料により構成すると共に、上述した封止基板を透明なガラス等を用いることによって、発光層4からの発光を封止基板側から取り出すトップエミッション型とすることも可能である。
The
The
なお、この例では、有機EL素子10を駆動する駆動素子6として、素子基板1上にTFT素子を作り込んだが、駆動素子6を素子基板1上に作り込まず、駆動素子6を外付けにしてもよい。具体的には素子基板1の端子領域に駆動素子6としてのドライバーICをCOG実装する。またはドライバーICを実装したフレキシブル回路基板を素子基板1に実装する方法が挙げられる。
In this example, a TFT element is formed on the
この発光装置30は、後述する画像形成装置の光書き込みヘッドに用いられるものであって、感光体ドラムに有機EL素子10からの光を照射して、その感光面を感光させるものである。そして、感光体ドラムの感光体は、発光層4の発光波長帯域に感度を持つものが採用される。
The
発光装置30を光書き込みヘッドとして用いる場合、複数の有機EL素子10ごとの発光特性(輝度特性など)がほぼ同水準で安定していることが求められる。それを実現するため理想的には、有機EL素子10における機能層(特に発光層4)が、所望の膜厚で一定していることが望ましい。
無機材料からなる陽極2や陰極5は、真空蒸着等の方法を採用することにより、均質な状態で所望の膜厚を確保可能である。それに比べて、液滴吐出法(インクジェット法)を用いる機能層の形成は、所望の膜厚を複数の有機EL素子10に亘って確保することが難しいという課題を有している。
When the
The
本実施形態の有機EL素子10は、後述する有機EL素子10の製造方法を用いて形成されており、架橋剤を含む発光層前駆体が正孔注入輸送層3上に形成され、その一部が正孔注入輸送層3の近傍において架橋して溶媒に対して不溶化し、発光層前駆体のうち溶媒に可溶な部分が取り除かれることにより形成された発光層4を有している。溶媒に対して不溶化した発光層4は架橋剤を介して完全架橋した状態となっており、ほぼ一定の膜厚を有する。また、複数の有機EL素子10間においても発光層4の膜厚ばらつきが抑制されるため、安定した発光特性(輝度特性)を有している。より具体的な発光層4の形成方法については、次に説明する有機EL素子10の製造方法において、実施例を挙げて説明する。
The
<有機EL素子の製造方法>
図2は有機EL素子の製造方法を示すフローチャート、図3(a)〜(e)および図4(f)〜(i)は有機EL素子の製造方法を示す概略断面図、図5はスピンコート法を説明する概略斜視図、図6は実施例における発光層の形成状態と発光プロファイルとを示す図、図7は比較例における発光層の形成状態と発光プロファイルとを示す図である。
<Method for producing organic EL element>
FIG. 2 is a flowchart showing a method for manufacturing an organic EL element, FIGS. 3A to 3E and 4F to 4I are schematic cross-sectional views showing a method for manufacturing an organic EL element, and FIG. 5 is a spin coat. FIG. 6 is a diagram showing a light emitting layer formation state and a light emission profile in an example, and FIG. 7 is a diagram showing a light emitting layer formation state and a light emission profile in a comparative example.
図2に示すように、本実施形態の有機EL素子10の製造方法は、隔壁部12を形成する隔壁部形成工程(ステップS1)と、基板の表面を表面処理する表面処理工程(ステップS2)と、正孔注入輸送層3を形成する正孔注入輸送層形成工程(ステップS3)と、正孔注入輸送層3上に発光層前駆体を形成する発光層前駆体形成工程(ステップS4)と、発光層前駆体を基にして発光層4を形成する発光層形成工程(ステップS5)と、陰極5を形成する陰極形成工程(ステップS6)とを備えている。
As shown in FIG. 2, in the method for manufacturing the
図2のステップS1は、隔壁部形成工程である。隔壁部形成工程では、図3(a)に示すように、まず陽極2の周縁部を額縁状に覆う絶縁膜11を形成する。絶縁膜11の形成方法としては、例えば、陽極2を含む素子基板1の表面を感光性レジストで被覆し、陽極2の周縁部を除く部分だけに感光性レジストを残すように露光・現像する。その後、真空蒸着法やスパッタ法を用いてSiO2膜を全面に成膜し、陽極2上に残った感光性レジストを剥離する方法が挙げられる。これにより、平面視では陽極2上が略円形に開口した絶縁膜11が形成される。そして、絶縁膜11と陽極2とをフェノール系やポリイミド系の感光性樹脂で覆い、複数の陽極2がそれぞれ区画されるように感光性樹脂をパターニングして隔壁部12を形成する。詳しくは、陽極2の周縁部を覆う絶縁膜11が膜形成領域Aの内側にはみ出るように隔壁部12を形成する。そして、ステップS2へ進む。
Step S1 in FIG. 2 is a partition wall forming process. In the partition wall forming step, as shown in FIG. 3A, first, an insulating
図2のステップS2は、表面処理工程である。表面処理工程では、隔壁部12が形成された素子基板1を、まずO2ガスを処理ガスとしてプラズマ処理する。これにより陽極2や絶縁膜11の表面、および隔壁部12の表面(壁面を含む)を活性化させて親液処理する。次にCF4等のフッ素系ガスを処理ガスとしてプラズマ処理する。これにより有機材料である感光性樹脂からなる隔壁部12の表面のみにフッ素系ガスが反応して撥液処理される。すなわち、無機材料からなる陽極2や絶縁膜11の表面に親液性を付与し、有機材料からなる隔壁部12の表面に撥液性を付与する表面処理を行う。なお、隔壁部12自体が撥液性を有するならば、後段のプラズマ処理を不要とすることも可能である。そして、ステップS3へ進む。
Step S2 in FIG. 2 is a surface treatment process. In the surface treatment step, the
図2のステップS3は、正孔注入輸送層形成工程である。正孔注入輸送層形成工程では、図3(b)に示すように、正孔注入輸送層形成材料としてのPEDOT/PSS分散液を含む第1液状体3Lをインクジェットヘッド50のノズル52から液滴として膜形成領域Aに吐出する。吐出された第1液状体3Lは膜形成領域Aにおいて濡れ広がる。また膜形成領域Aにおいて表面張力によって盛り上がるまで第1液状体3Lが吐出される。これにより膜形成領域Aごとに所定量の第1液状体3Lが安定的に塗布される。およそ150℃で加熱乾燥することにより第1液状体3Lから溶媒成分が除去され、図3(c)に示すように膜形成領域Aにおいて陽極2上に正孔注入輸送層3が形成される。乾燥後の正孔注入輸送層3の膜厚が50nm〜60nmとなるように第1液状体3Lにおける正孔注入輸送層形成材料(PEDOT/PSS分散液)の濃度が設定されている。そして、ステップS4へ進む。
Step S3 in FIG. 2 is a hole injection transport layer forming step. In the hole injecting and transporting layer forming step, as shown in FIG. 3B, the
図2のステップS4は発光層前駆体形成工程である。発光層前駆体形成工程では、まず発光層形成材料を含む第2液状体4Lを用意する。第2液状体4Lは、例えば、赤色発光材料であるPoly[{2-methoxy-5-(2-ethylhexyioxy}-1,4-(1-cyanovinylenephenylene))-co-{2,5-bis(N,N'-diphenylamino)-1,4-phenylene}]に対して1wt%〜50wt%の割合で架橋剤としてのTFB(poly(2,7-(9,9-di-n-octylfluorenne)-alt-(1,4-phenylene-((4-sec-butylphenyl)imino-1,4-phenylene))))を混合させた溶質をおよそ1.5wt%の割合で含んだトリメチルベンゼン溶液である。
なお、発光材料に対する架橋剤の割合は、後に説明する熱処理後の発光層前駆体における架橋状態によって適宜調整される。上記割合があまりに小さいと所望の膜厚の発光層4を得ることが困難となり、上記割合があまりに大きいと架橋が進み過ぎて、かえって膜厚がばらつくおそれがある。したがって、上記割合が10wt%〜20wt%の範囲であることが好ましい。
Step S4 in FIG. 2 is a light emitting layer precursor forming step. In the light emitting layer precursor forming step, first, a
In addition, the ratio of the crosslinking agent with respect to the light emitting material is appropriately adjusted depending on the crosslinked state in the light emitting layer precursor after the heat treatment described later. If the ratio is too small, it is difficult to obtain the light-emitting
架橋剤としてのTFBは、正孔注入層と発光層との間に設けられる正孔輸送性を有するバインダーとして用いられるものであって、正孔注入輸送層3と発光層4との間のエネルギー障壁を低下させて、正孔輸送性を改善できる。すなわち、発光層4における発光効率を向上させるものである。
なお、架橋剤はこれに限定されず、以下の正孔輸送性を有するバインダーも使用可能である。
PFB;poly(9,9-dioctylfluorene-co-bis-N,N'-(4-butylphenyl)-bis-N,N'-phenyl-1,4-phenylenediamine)
PFM;poly(9,9-dioctylfluorene-co-bis-N,N'-(4-methylphenyl)-bis-N,N'-phenyl-1,4-phenylenediamine)
PFMO;poly(9,9-dioctylfluorene-co-bis-N,N'-(4-methoxyphenyl)-bis-N,N'-phenyl-1,4-phenylenediamine)
BFB;poly(9,9-dioctylfluorene-co-bis-N,N'-(4-butylphenyl)-bis-N,N'-phenylbenzidine)
TFB as a cross-linking agent is used as a binder having a hole transporting property provided between a hole injection layer and a light emitting layer, and energy between the hole
In addition, a crosslinking agent is not limited to this, The binder which has the following hole transportability can also be used.
PFB; poly (9,9-dioctylfluorene-co-bis-N, N '-(4-butylphenyl) -bis-N, N'-phenyl-1,4-phenylenediamine)
PFM; poly (9,9-dioctylfluorene-co-bis-N, N '-(4-methylphenyl) -bis-N, N'-phenyl-1,4-phenylenediamine)
PFMO; poly (9,9-dioctylfluorene-co-bis-N, N '-(4-methoxyphenyl) -bis-N, N'-phenyl-1,4-phenylenediamine)
BFB: poly (9,9-dioctylfluorene-co-bis-N, N '-(4-butylphenyl) -bis-N, N'-phenylbenzidine)
次に図3(d)に示すように、インクジェットヘッド50のノズル52から第2液状体4Lを液滴として膜形成領域Aに吐出する。吐出された第2液状体4Lは膜形成領域Aにおいて濡れ広がる。また膜形成領域Aにおいて表面張力によって盛り上がるまで第2液状体4Lが吐出される。これにより膜形成領域Aごとに所定量の第2液状体4Lが安定的に塗布される。およそ130℃で加熱乾燥することにより第2液状体4Lから溶媒成分が除去され、図3(e)に示すように膜形成領域Aにおいて正孔注入輸送層3上に発光層前駆体4aが形成される。乾燥後の発光層前駆体4aの膜厚が80nm〜100nmとなるように第2液状体4Lにおける溶質の濃度が設定されている。そして、ステップS5へ進む。
Next, as shown in FIG. 3D, the
図2のステップS5は、発光層形成工程である。発光層形成工程では、発光層前駆体4aが形成された素子基板1を窒素雰囲気下でおよそ180℃、1時間、熱処理する。熱処理を施すことにより正孔注入輸送層3の近傍において架橋剤を含む発光層前駆体4aが架橋する。発光層前駆体4aの架橋した部分は、溶媒であるトリメチルベンゼンに対して不溶となる。言い換えれば、発光層前駆体4aの架橋していない部分は、溶媒であるトリメチルベンゼンに対して溶解する。発光層前駆体4aのうち正孔注入輸送層3の近傍の部分が架橋する原理としては、正孔注入輸送層3に含まれるS(イオウ)成分が架橋剤として機能したり、同じく正孔注入輸送層3に含まれる有機酸からプロトンが供給されて架橋が進むと考えられている。
Step S5 in FIG. 2 is a light emitting layer forming step. In the light emitting layer forming step, the
次に図4(f)に示すように、熱処理された発光層前駆体4aを溶媒に晒し、発光層前駆体4aのうち溶媒に可溶な部分を取り除く。すなわち、架橋していない発光層前駆体4aを溶媒に溶かして取り除く。ムラなく溶媒に晒して発光層前駆体4aのうち溶媒に可溶な部分を取り除く方法としては、図5に示すようなスピンコート法を用いることが望ましい。
Next, as shown in FIG.4 (f), the light emitting
実際に発光装置30を製造する工程では、素子基板1が複数面付けされたマザー基板Wが用いられる。スピンコート装置300は、マザー基板Wを載置して軸回りに回転可能なテーブル301と、軸上においてテーブル301に対向配置されたノズル302とを備えている。このようなスピンコート装置300を用いれば、テーブル301を所定の速度で回転させながらノズル302から溶媒をマザー基板Wに向けて吐出して、マザー基板Wの表面全体に溶媒をムラなく行き渡らせることができる。溶媒に溶けた発光層前駆体4aは、マザー基板Wが回転しているため、遠心力によってテーブル301の外周側に排出される。マザー基板Wの大きさにもよるが、およそ30秒程度、マザー基板Wを溶媒に晒すことによって架橋していない発光層前駆体4aをマザー基板W上からきれいに取り除くことができる。その結果、図4(g)に示すように膜形成領域Aにおいて正孔注入輸送層3の表面をなぞるように溶媒に不溶化した発光層前駆体4aすなわち発光層4が形成される。その膜厚は10nm〜30nmである。
なお、本工程で用いる溶媒は、前述したトリメチルベンゼンに限定されるものではなく、シクロヘキシルベンゼンやトルエンなどの溶媒も用いることができる。そして、ステップS6へ進む。
In the process of actually manufacturing the
In addition, the solvent used at this process is not limited to the trimethylbenzene mentioned above, Solvents, such as a cyclohexylbenzene and toluene, can also be used. Then, the process proceeds to step S6.
図2のステップS6は、陰極形成工程である。陰極形成工程では、図4(h)に示すように、素子基板1の発光層4と隔壁部12とを覆うように陰極5を形成する。陰極5の材料としては、Ca、Ba、Al等の金属やLiF等のフッ化物を組み合わせて用いるのが好ましい。特に発光層4に近い側に仕事関数が小さいCa、Ba、LiFの膜を形成し、遠い側に仕事関数が大きいAl等の膜を形成するのが好ましい。陰極5の形成方法としては、真空蒸着法、スパッタ法、CVD法等が挙げられる。特に発光層4の熱による損傷を防止できるという点では、真空蒸着法が好ましい。本実施形態では、膜厚がおよそ10nmとなるようにCa層を成膜した後に、膜厚がおよそ200nmとなるようにAl層を成膜して陰極5とした。さらに、図4(i)に示すように陰極5を覆って膜厚がおよそ400nmとなるようにSiON層を成膜して封止層13とした。
Step S6 in FIG. 2 is a cathode forming step. In the cathode forming step, the
このような有機EL素子10の製造方法によれば、図6に示すように、正孔注入輸送層3の表面をなぞるように積層された発光層4を形成することができ、その膜厚はほぼ一定である。つまり正孔注入輸送層3の断面形状における凹凸に係らず、ほぼ一定の膜厚を有する発光層4を備えた有機EL素子10を歩留まりよく製造することができる。また、該有機EL素子10を駆動すると、膜形成領域Aにおいて輝度がほぼフラットな発光プロファイルが得られる。
すなわち、複数の有機EL素子10における輝度ばらつきが抑制され、安定した発光特性が得られる発光装置30を製造することができる。
なお、発光プロファイルを示すグラフにおける縦軸の輝度(Cd/m2)は最大輝度を「1」として置き換えたものである。
According to such a method of manufacturing the
That is, it is possible to manufacture the
The luminance (Cd / m 2 ) on the vertical axis in the graph showing the light emission profile is obtained by replacing the maximum luminance with “1”.
(比較例)
次に、比較例について説明する。比較例の有機EL素子の製造方法は、上記実施例に対して、図2のステップS3までは同一であり、正孔注入輸送層3上に架橋剤を含まない第2液状体を液滴として吐出する。そして、窒素雰囲気下で130℃に加熱し、1時間程度乾燥させて、膜厚が80nm〜100nmの発光層4を形成した。
(Comparative example)
Next, a comparative example will be described. The manufacturing method of the organic EL element of the comparative example is the same as that of the above embodiment up to step S3 in FIG. 2, and the second liquid material containing no crosslinking agent is formed as droplets on the hole
図7に示すように、正孔注入輸送層3上に形成された比較例の発光層4の断面形状は、膜形成領域Aの中央部分で膜厚が薄く、隔壁部12に向かって膜厚が厚くなっている。このような発光層4の発光プロファイルは、膜形成領域Aの中央付近で輝度が最大となる山型となっている。比較例の有機EL素子は、膜形成領域Aつまり発光領域において輝度ムラが生じており、複数の有機EL素子間においても安定した輝度特性が得られない。また、発光領域の中央付近において集中的に電流が流れるため、発光寿命が短くなり易い。
As shown in FIG. 7, the cross-sectional shape of the
このような比較例の有機EL素子と比較すれば、上記実施例の有機EL素子10における発光プロファイルが如何にフラットなものであるかが分かる。言い換えれば、発光層4が如何に一定の膜厚で形成されているかが分かる。
Compared with such an organic EL element of the comparative example, it can be seen how flat the light emission profile in the
次に、本実施形態の電気光学装置としての発光装置を適用した光書き込みヘッド、および光書き込みヘッドを備えた電子機器としての画像形成装置について説明する。図8は光書き込みヘッドの構成を示す概略斜視図、図9は画像形成装置の構成を示す概略断面図である。 Next, an optical writing head to which the light emitting device as the electro-optical device according to the present embodiment is applied, and an image forming apparatus as an electronic apparatus including the optical writing head will be described. FIG. 8 is a schematic perspective view showing the configuration of the optical writing head, and FIG. 9 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of the image forming apparatus.
<光書き込みヘッド>
図8に示すように、本実施形態の電気光学装置としての光書き込みヘッド80は、上記実施形態の発光装置30と、発光装置30を支持する支持体31と、結像レンズユニット32とを備えている。図中のX方向は素子基板1上において複数の有機EL素子10が千鳥状に配列した配列方向であり、Y方向はX方向に直交する方向である。光書き込みヘッド80は、その長軸をX方向に一致させると共に感光体ドラム41の母線に沿うように、感光体ドラム41の外周面に対して配設される。支持体31は、感光体ドラム41側が開口されており、感光体ドラム41に向かって光を射出するように発光装置30を支持固定している。
<Optical writing head>
As shown in FIG. 8, the
結像レンズユニット32は、内部に例えばセルフォック(登録商標)レンズアレイなどのレンズ群(図示省略)を備えており、発光装置30と感光体ドラム41との間に位置するように支持体31に支持固定されている。結像レンズユニット32は、発光装置30における有機EL素子10からの発光を一端側で集光し、その他端側から射出して感光体ドラム41の外周面に照射して静電潜像を形成する。
The
<画像形成装置>
図9に示すように、本実施形態の電子機器としての画像形成装置100は、上記光書き込みヘッド80(K、C、M、Y)を露光装置として対応する4個の感光体ドラム(像担持体)41K,41C,41M,41Yにそれぞれ配置したタンデム方式として構成されたものである。
<Image forming apparatus>
As shown in FIG. 9, an
画像形成装置100は、駆動ローラー91と従動ローラー92とテンションローラー93とを備え、これら各ローラーに中間転写ベルト90を、図9中の矢印方向(反時計方向)に循環駆動するよう張架したものである。この中間転写ベルト90に対して、感光体ドラム41K,41C,41M,41Yが所定間隔で配置されている。これら感光体ドラム41K,41C,41M,41Yは、その外周面が像担持体としての感光層となっている。
The
ここで、上記符号中のK、C、M、Yは、それぞれ黒、シアン、マゼンタ、イエローを意味し、それぞれ黒、シアン、マゼンタ、イエロー用の感光体であることを示している。
なお、これら符号(K、C、M、Y)の意味は、他の部材についても同様である。感光体ドラム41K,41C,41M,41Yは、中間転写ベルト90の駆動と同期して、図9中の矢印方向(時計方向)に回転駆動するようになっている。
Here, K, C, M, and Y in the above symbols mean black, cyan, magenta, and yellow, respectively, and indicate that the photoconductors are for black, cyan, magenta, and yellow, respectively.
The meanings of these symbols (K, C, M, Y) are the same for the other members. The
各感光体ドラム41(K、C、M、Y)の周囲には、それぞれ感光体ドラム41(K、C、M、Y)の外周面を一様に帯電させる帯電手段(コロナ帯電器)42(K、C、M、Y)と、この帯電手段42(K、C、M、Y)によって一様に帯電させられた外周面を感光体ドラム41(K、C、M、Y)の回転に同期して順次ライン走査する光書き込みヘッド80(K、C、M、Y)とが設けられている。 Around each photosensitive drum 41 (K, C, M, Y), charging means (corona charger) 42 for uniformly charging the outer peripheral surface of the photosensitive drum 41 (K, C, M, Y), respectively. (K, C, M, Y) and rotation of the photosensitive drum 41 (K, C, M, Y) on the outer peripheral surface uniformly charged by the charging means 42 (K, C, M, Y) And an optical writing head 80 (K, C, M, Y) that sequentially scans the line in synchronization with each other.
また、光書き込みヘッド80(K、C、M、Y)で形成された静電潜像に現像剤であるトナーを付与して可視像(トナー像)とする現像装置44(K、C、M、Y)と、現像装置44(K、C、M、Y)で現像されたトナー像を一次転写対象である中間転写ベルト90に順次転写する転写手段としての一次転写ローラー45(K、C、M、Y)とが設けられている。また、転写された後に感光体ドラム41(K、C、M、Y)の表面に残留しているトナーを除去するクリーニング手段としてのクリーニング装置46(K、C、M、Y)が設けられている。
Further, a developing device 44 (K, C, and C) that forms a visible image (toner image) by adding toner as a developer to the electrostatic latent image formed by the optical writing head 80 (K, C, M, Y). M, Y) and a primary transfer roller 45 (K, C) as transfer means for sequentially transferring the toner image developed by the developing device 44 (K, C, M, Y) to the
各光書き込みヘッド80(K、C、M、Y)は、有機EL素子10の配列方向(X方向)が感光体ドラム41(K、C、M、Y)の回転軸に平行となるように設置されている。そして、各光書き込みヘッド80(K、C、M、Y)の発光エネルギーピーク波長と、感光体ドラム41(K、C、M、Y)の感度ピーク波長とが略一致するように設定されている。
Each optical writing head 80 (K, C, M, Y) is arranged so that the arrangement direction (X direction) of the
現像装置44(K、C、M、Y)は、例えば、現像剤として非磁性一成分トナーを用いる。そして、その一成分現像剤を例えば供給ローラーで現像ローラーへ搬送し、現像ローラー表面に付着した現像剤の膜厚を規制ブレードで規制し、その現像ローラーを感光体ドラム41(K、C、M、Y)に接触させあるいは押圧せしめることにより、感光体ドラム41(K、C、M、Y)の電位レベルに応じて現像剤を付着させ、トナー像として現像するものである。 The developing device 44 (K, C, M, Y) uses, for example, nonmagnetic one-component toner as a developer. Then, the one-component developer is conveyed to the developing roller by, for example, a supply roller, the film thickness of the developer adhered to the surface of the developing roller is regulated by a regulating blade, and the developing roller is moved to the photosensitive drum 41 (K, C, M , Y) is brought into contact with or pressed against the photosensitive drum 41 (K, C, M, Y) to cause the developer to adhere and develop as a toner image.
このような4色の単色トナー像形成ステーションにより形成された黒、シアン、マゼンタ、イエローの各トナー像は、一次転写ローラー45(K、C、M、Y)に印加される一次転写バイアスによって中間転写ベルト90上に順次一次転写される。そして、中間転写ベルト90上で順次重ね合わされてフルカラーとなったトナー像は、二次転写ローラー66において用紙等の記録媒体Pに二次転写され、さらに定着部である定着ローラー対61を通ることで記録媒体P上に定着される。その後、排紙ローラー対62によって装置上部に形成された排紙トレイ68上に排出される。
The black, cyan, magenta, and yellow toner images formed by the four-color single-color toner image forming station are intermediated by the primary transfer bias applied to the primary transfer roller 45 (K, C, M, Y). Primary transfer is sequentially performed on the
なお、図9中の符号63は多数枚の記録媒体Pが積層保持されている給紙カセット、符号64は給紙カセット63から記録媒体Pを一枚ずつ給送するピックアップローラー、符号65は二次転写ローラー66の二次転写部への記録媒体Pの供給タイミングを規定するゲートローラー対、符号67は二次転写後に中間転写ベルト90の表面に残留しているトナーを除去するクリーニング手段としてのクリーニングブレードである。
In FIG. 9,
このように画像形成装置100には、図8に示した発光装置30を有する光書き込みヘッド80が露光装置として備えられている。したがって、1200dpiの密度で配置された有機EL素子10の発光特性(輝度特性など)が安定しているため、露光後に高精細でくっきりとした画像を得ることができる。また、発光装置30が従来に比べて長い発光寿命を有しているため、光書き込みヘッド80の寿命に伴う交換作業などのメンテナンスが軽減されている。なお、光書き込みヘッド80を備えた画像形成装置100は上記実施形態に限定されることなく、種々の変形が可能である。
As described above, the
(第2実施形態)
次に、本発明を適用した電気光学装置の他の実施形態について表示装置を例に説明する。図10は表示装置を示す概略正面図、図11は表示装置の要部構造を示す概略断面図である。
(Second Embodiment)
Next, another embodiment of the electro-optical device to which the present invention is applied will be described using a display device as an example. FIG. 10 is a schematic front view showing the display device, and FIG. 11 is a schematic cross-sectional view showing the main structure of the display device.
図10および図11に示すように、本実施形態の表示装置200は、それぞれの画素207に対応して有機EL素子212(図11参照)が設けられた素子基板201と、複数の有機EL素子212を封着する封着層235(図11参照)を介して素子基板201を封止する封止基板202とを備えている。
As shown in FIGS. 10 and 11, the
素子基板201は、有機EL素子212を駆動する駆動素子を備えた回路部211(図11参照)を有している。そして、表示領域206において赤(R)、緑(G)、青(B)のうち同一の発光色が得られる表示用の画素207が、同一方向に配列する所謂ストライプ方式の構成となっている。なお、画素207は、実際には非常に微細なものであり、図示の都合上拡大している。
The
素子基板201は、封止基板202よりも一回り大きく、額縁状に張り出した部分には、駆動素子であるTFT(Thin Film Transistor)素子208(図11参照)を駆動する2つの走査線駆動回路部203と1つのデータ線駆動回路部204とが設けられている。素子基板201の端子部201aには、これらの駆動回路部203,204と外部駆動回路とを接続するためのフレキシブルな中継基板205が実装されている。
The
図11に示すように、表示装置200において、有機EL素子212は、陽極231と、陽極231を区画する隔壁部233と、陽極231上に積層形成された有機膜からなる発光層を含む機能層232とを有している。また、機能層232を介して陽極231と対向するように形成された陰極234を有している。
As shown in FIG. 11, in the
隔壁部233は、フェノールまたはポリイミドなどの絶縁性を有する感光性樹脂からなり、画素207を構成する陽極231の周囲を一部覆って、複数の陽極231をそれぞれ区画するように設けられている。
The
陽極231は、素子基板201上に形成されたTFT素子208の3端子のうちの1つに接続しており、例えば、透明電極材料であるITO(Indium Tin Oxide)を厚さ100nm程度に成膜した電極である。なお、図示省略したが、陽極231の下層(平坦化層228側)に、絶縁層を介してAlからなる反射層が設けられている。当該反射層は、機能層232における発光を封止基板202側に反射するものである。また、当該反射層はAlに限定されず、発光を反射する機能(反射面)を有していればよい。例えば、絶縁性の有機材料あるいは無機材料を用いて凹凸を有する反射面を形成する方法、陽極231自体を反射機能を有する導電材料で構成し、表面層にITO膜を形成する方法などが挙げられる。
The
陰極234は、同じく、ITOなどの透明電極材料により形成されている。
Similarly, the
封止基板202は、透明なガラス等からなる基板を用いている。有機EL素子212に面する側には、画素207の配置に対応した赤(R)、緑(G)、青(B)、3色のフィルターエレメント236R,236G,236Bとこれを区画する遮光部237が設けられている。
As the sealing
表示装置200は、いわゆるトップエミッション型の構造となっており、陽極231と陰極234との間に駆動電流を流して機能層232での発光を上記反射層で反射させ、フィルターエレメント236R,236G,236Bを介して封止基板202側から取り出す構成となっている。トップエミッション型の構造であるため、素子基板201は、透明基板および不透明基板のいずれも用いることができる。不透明基板としては、例えば、アルミナ等のセラミックス、ステンレススチール等の金属シートに表面酸化などの絶縁処理を施したものの他に、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂などが挙げられる。
The
素子基板201には、有機EL素子212を駆動する回路部211が設けられている。すなわち、素子基板201の表面にはSiO2を主体とする下地保護層221が下地として形成され、その上にはシリコン層222が形成されている。このシリコン層222の表面には、SiO2および/またはSiNを主体とするゲート絶縁層223が形成されている。
The
また、シリコン層222のうち、ゲート絶縁層223を挟んでゲート電極226と重なる領域がチャネル領域222aとされている。なお、このゲート電極226は、図示しない走査線の一部である。一方、シリコン層222を覆い、ゲート電極226を形成したゲート絶縁層223の表面には、SiO2を主体とする第1層間絶縁層227が形成されている。
In the
また、シリコン層222のうち、チャネル領域222aのソース側には、低濃度ソース領域および高濃度ソース領域222cが設けられる一方、チャネル領域222aのドレイン側には低濃度ドレイン領域および高濃度ドレイン領域222bが設けられて、いわゆるLDD(Light Doped Drain)構造となっている。これらのうち、高濃度ソース領域222cは、ゲート絶縁層223と第1層間絶縁層227とにわたって開孔するコンタクトホール225aを介して、ソース電極225に接続されている。このソース電極225は、電源線(図示せず)の一部として構成されている。一方、高濃度ドレイン領域222bは、ゲート絶縁層223と第1層間絶縁層227とにわたって開孔するコンタクトホール224aを介して、ソース電極225と同一層からなるドレイン電極224に接続されている。
In the
ソース電極225およびドレイン電極224が形成された第1層間絶縁層227の上層には、例えばアクリル系の樹脂成分を主体とする平坦化層228が形成されている。この平坦化層228は、アクリル系やポリイミド系等の、耐熱性絶縁性樹脂などによって形成されたもので、TFT素子208やソース電極225、ドレイン電極224などによる表面の凹凸をなくすために形成された公知のものである。
On the first
そして、陽極231が、この平坦化層228の表面上に形成されると共に、該平坦化層228に設けられたコンタクトホール228aを介してドレイン電極224に接続されている。すなわち、陽極231は、ドレイン電極224を介して、シリコン層222の高濃度ドレイン領域222bに接続されている。陰極234は、GNDに接続されている。したがって、スイッチング素子としてのTFT素子208により、上記電源線から陽極231に供給され陰極234との間で流れる駆動電流を制御する。有機EL素子212は、陽極231と陰極234との間の機能層232を流れる電流量に応じた輝度で発光する。これにより、カラー表示を可能としている。
An
フィルターエレメント236Rに対向して設けられた有機EL素子212は、赤色の発光が得られる機能層232Rを有している。また、フィルターエレメント236Gに対向して設けられた有機EL素子212は、緑色の発光が得られる機能層232Gを有している。同様に、フィルターエレメント236Bに対向して設けられた有機EL素子212は、青色の発光が得られる機能層232Bを有している。
The
各機能層232R,232G,232Bは、PEDOT/PSSを主成分とする正孔注入輸送層と、発光色に応じて形成された発光層とが積層されたものである。発光層は、架橋剤を含む発光層前駆体を熱処理して、溶媒に可溶な架橋していない部分が取り除かれ、溶媒に不溶な架橋した部分により構成されたのもであって、ほぼ一定の膜厚を有する。
Each of the
有機EL素子212を有する素子基板201は、透明な熱硬化型エポキシ樹脂等を封着部材として用いた封着層235を介して透明な封止基板202と隙間なくベタ封止されている。
The
なお、表示装置200は、トップエミッション型に限定されず、反射機能を有する不透明なAl等の導電材料を用いて陰極234を成膜し、有機EL素子212の発光を陰極234で反射させて、素子基板201側から取り出すボトムエミッション型の構造としてもよい。
The
上記有機EL素子212の製造方法は、各機能層232R,232G,232Bを液滴吐出法(インクジェット法)を用いて形成するものである。
まず、隔壁部233により区画された陽極231を含む膜形成領域に正孔注入輸送層形成材料を含む第1液状体をインクジェットヘッドのノズルから液滴として吐出する。そして、吐出された第1液状体を乾燥することにより、陽極231上に正孔注入輸送層を形成する。
In the method of manufacturing the
First, a first liquid material containing a hole injecting and transporting layer forming material is discharged as droplets from a nozzle of an ink jet head into a film forming region including an
続いて、膜形成領域に発光層形成材料と架橋剤とを含む第2液状体をインクジェットヘッドのノズルから液滴として吐出する。そして、吐出された第2液状体を乾燥することにより、正孔注入輸送層上に発光層前駆体を形成する。形成された発光層前駆体を窒素雰囲気下で熱処理して、正孔注入輸送層の近傍の発光層前駆体を架橋させる。架橋していない発光層前駆体を溶媒に溶かして取り除き、溶媒に不溶となった発光層前駆体を残して発光層とする。これらの製造工程における製造条件は、第1実施形態における有機EL素子10の製造方法を適用することができる。
Subsequently, the second liquid material containing the light emitting layer forming material and the crosslinking agent in the film forming region is ejected as droplets from the nozzles of the inkjet head. And the light emitting layer precursor is formed on a positive hole injection transport layer by drying the discharged 2nd liquid. The formed light emitting layer precursor is heat-treated in a nitrogen atmosphere to crosslink the light emitting layer precursor in the vicinity of the hole injecting and transporting layer. The light-emitting layer precursor that is not cross-linked is removed by dissolving in a solvent, and the light-emitting layer precursor that has become insoluble in the solvent is left to form a light-emitting layer. As the manufacturing conditions in these manufacturing steps, the manufacturing method of the
本実施形態では、赤(R)、緑(G)、青(B)の発光色が得られる有機EL素子212を形成するので、第2液状体は発光色に対応して3種類用意される。赤色の発光層形成材料と架橋剤とを含む第2液状体は、第1実施形態の第2液状体4Lを用いることができる。
In the present embodiment, since the
緑色発光材料としては、例えば、Poly[(9,9-dioctylfluorenyl-2,7-diyl)-co-(1,4-benzo-{2,1',3}-thiadiazole)]が挙げられる。
青色発光材料としては、例えば、Poly[(9,9-dihexylfluorenyl-2,7-diyl)-co-(9,10-anthrecene)]が挙げられる。
これらの発光材料と架橋剤としてのTFBとを含む第2液状体を用いて、異なる発光色が得られる発光層を液滴吐出法を用いて塗り分け形成する。
Examples of the green light emitting material include Poly [(9,9-dioctylfluorenyl-2,7-diyl) -co- (1,4-benzo- {2,1 ′, 3} -thiadiazole)].
Examples of the blue light emitting material include Poly [(9,9-dihexylfluorenyl-2,7-diyl) -co- (9,10-anthrecene)].
Using the second liquid material containing these light emitting materials and TFB as a crosslinking agent, a light emitting layer capable of obtaining different light emission colors is separately formed by a droplet discharge method.
発光色ごとに上記製造工程を繰り返して発光層を順次形成してもよいし、発光色ごとに発光層前駆体を形成した後に、一括して各色の発光層前駆体を溶媒に晒して、溶媒に可溶な部分を取り除き、架橋して溶媒に不溶となった部分を残して各色の発光層を形成してもよい。溶媒に可溶な発光層前駆体を取り除く方法としては、第1実施形態と同様にスピンコート法を用いて溶媒を塗布することが望ましい。わずかな時間で溶媒に可溶な発光層前駆体を取り除くことができるので、異なる発光色の発光層前駆体が残渣となって残ることを抑制することができる。 The above manufacturing process may be repeated for each luminescent color to sequentially form a luminescent layer, or after forming a luminescent layer precursor for each luminescent color, the luminescent layer precursors of each color are collectively exposed to a solvent to form a solvent. The light emitting layer of each color may be formed by removing the soluble part and leaving the part that is crosslinked and insoluble in the solvent. As a method for removing the light emitting layer precursor soluble in the solvent, it is desirable to apply the solvent by using the spin coating method as in the first embodiment. Since the light emitting layer precursor soluble in the solvent can be removed in a short time, it is possible to suppress the light emitting layer precursor having a different light emission color from remaining as a residue.
このようにして形成された有機EL素子212は、発光色ごとにほぼ一定の膜厚を有する発光層を有している。したがって、発光色ごとに安定した発光特性(輝度特性)が得られる。表示装置200は、有機EL素子212からの発光が発光色ごとに設けられたフィルターエレメント236R,236G,236Bを透過する。ゆえに、輝度ムラが少ない状態で色ごとにねらいのピーク波長を有する発光が得られるので、見栄えのよいカラー表示が可能である。
The
表示装置200が搭載される電子機器としては、携帯型電話機を初めとする携帯型情報端末や、パーソナルコンピューター、デジタルカメラ、ビデオカメラ、ナビゲーターなどのモニター、薄型のテレビなどが挙げられる。
Examples of electronic devices on which the
上記実施形態以外にも様々な変形例が考えられる。以下、変形例を挙げて説明する。 Various modifications other than the above embodiment are conceivable. Hereinafter, a modification will be described.
(変形例1)上記有機EL素子10の製造方法において、第2液状体4Lの構成は、これに限定されない。例えば、予めTFBなどの架橋剤を発光材料に導入したものを溶質として溶媒に溶かしたものを用いてもよい。具体的には発光材料の主鎖または側鎖に架橋剤であるTFBを予め結合させておく。これによれば、発光材料と架橋剤と溶媒とを混ぜ合わせて第2液状体4Lを構成する場合に比べて、調合量ばらつきの影響を排除し、且つ発光材料に対する架橋剤の割合を一定として、発光層前駆体を一定の割合で安定的に架橋させることができる。
(Modification 1) In the manufacturing method of the
(変形例2)上記有機EL素子10において、機能層の構成は、これに限定されない。例えば、発光層前駆体の架橋を促すことができるS(イオウ)や有機酸を含む構成ならば、正孔注入輸送層3を正孔注入層と正孔輸送層とに分けて積層させてもよい。発光層4への正孔の輸送性をさらに改善して高い発光輝度が得られる有機EL素子10とすることができる。
(Modification 2) In the
(変形例3)上記表示装置200において、有機EL素子212は、赤(R)、緑(G)、青(B)の発光が得られる機能層232R,232G,232Bを有する構成に限定されない。例えば、白色発光が得られる機能層232としてもよい。発光色ごとに塗り分ける必要がないので、製造工程をより簡素化できる。
(Modification 3) In the
(変形例4)上記有機EL素子10を備えた電気光学装置は、光書き込みヘッド80に限定されない。例えば、光源として有機EL素子10を備えた照明装置が挙げられる。
(Modification 4) The electro-optical device including the
2…陽極、3…正孔注入輸送層、3L…第1液状体、4…発光層、4a…発光層前駆体、4L…第2液状体、5…陰極、10…有機EL素子、12…隔壁部、30…発光装置、80…電気光学装置としての光書き込みヘッド、100…画像形成装置、200…電気光学装置としての表示装置、212…有機EL素子、231…陽極、232,232R,232G,232B…機能層、233…隔壁部、234…陰極、A…膜形成領域。
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記陽極を含む膜形成領域を区画する隔壁部を形成する第1工程と、
前記膜形成領域に正孔注入輸送層形成材料を含む第1液状体を塗布して乾燥させ、前記陽極上に正孔注入輸送層を形成する第2工程と、
前記膜形成領域に発光層形成材料と架橋剤とを含む第2液状体を塗布して乾燥させ、前記正孔注入輸送層上に発光層前駆体を形成する第3工程と、
前記発光層前駆体を不活性ガス雰囲気下で熱処理する第4工程と、
熱処理が施された前記発光層前駆体を溶媒に晒して前記発光層前駆体の可溶な部分を取り除き、前記発光層前駆体の一部であって前記溶媒に対して不溶な発光層を形成する第5工程と、
前記発光層上に前記陰極を形成する第6工程と、を備えたことを特徴とする有機EL素子の製造方法。 A method for producing an organic EL device in which a functional layer including a light emitting layer is provided between an anode and a cathode,
A first step of forming a partition wall partitioning a film forming region including the anode;
Applying a first liquid containing a hole injecting and transporting layer forming material to the film forming region and drying to form a hole injecting and transporting layer on the anode;
A third step of forming a light emitting layer precursor on the hole injecting and transporting layer by applying and drying a second liquid containing a light emitting layer forming material and a crosslinking agent on the film forming region;
A fourth step of heat-treating the light emitting layer precursor in an inert gas atmosphere;
The light emitting layer precursor subjected to heat treatment is exposed to a solvent to remove a soluble portion of the light emitting layer precursor, and a light emitting layer that is a part of the light emitting layer precursor and is insoluble in the solvent is formed. And a fifth step to
And a sixth step of forming the cathode on the light-emitting layer.
前記陽極上に設けられた正孔注入輸送層と、
前記正孔注入輸送層上に設けられ、発光層前駆体の一部が架橋して溶媒に対して不溶化し、前記発光層前駆体のうち前記溶媒に可溶な部分が取り除かれて得られた発光層と、
前記発光層上に設けられた陰極と、を備えたことを特徴とする有機EL素子。 The anode,
A hole injecting and transporting layer provided on the anode;
Provided on the hole injecting and transporting layer, a part of the light emitting layer precursor was cross-linked and insolubilized in a solvent, and a part soluble in the solvent was removed from the light emitting layer precursor. A light emitting layer;
An organic EL device comprising: a cathode provided on the light emitting layer.
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