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図面 (9)

課題

分子モノマー有機発光層ウェットパターニング方法により、色素毎に高精細に均一にパターニングすることにより、安価な高機能フルカラー有機EL表示体等の有機発光デバイス及びその製造方法を提供する。

解決手段

一対の電極間に少なくとも有機材料で構成された層を配し、前記電極間に電圧印加して発光を得る有機発光デバイスの製造方法において、常温で水分溶解度が5wt%以下の疎水有機溶媒中に有機材料を含有するインクを用いたウェットパターニング法により前記有機材料層を形成する有機発光デバイスの製造方法。

概要

背景

有機発光素子有機EL素子)は、蛍光性有機化合物を含む薄膜を、陰極陽極とで挟んだ構成を有し、前記薄膜に電子および正孔ホール)を注入して再結合させることにより励起子エキシトン)を生成させ、このエキシトンが失活する際の光の放出(蛍光燐光)を利用して発光させる素子である。

この有機EL素子の特徴は、10V以下の低電圧で100〜100000cd/m2程度の高輝度面発光が可能であり、また蛍光物質の種類を選択することにより青色から赤色までの発光が可能なことである。

有機EL素子は、安価な大面積フルカラー表示素子を実現するものとして注目を集めている(電子情報通信学会技術報告、第89巻、NO.106、49ページ、1989年)。報告によると、強い蛍光を発する有機色素発光層に使用し、青、緑、赤色の明るい発光を得ている。これは、薄膜状で強い蛍光を発し、ピンホール欠陥の少ない有機色素を用いたことで、高輝度なフルカラー表示を実現できたと考えられている。

さらに、特開平5−78655号公報には、有機発光層の成分が有機電荷材料と有機発光材料の混合物からなる薄膜層を設け、濃度消光を防止して発光材料選択幅を広げ、高輝度なフルカラー素子とする旨が提案されている。

また、高分子ポリマー有機EL材料においては、実際の製造方法や特にフルカラー表示パネルの構成及び製造方法については特開平3−269995号公報において、印刷による製造方法の開示がされているが詳細な開示がない。さらに、特開平10−12377号公報において、インクジェットによる製造方法の開示がされている。

一方、低分子モノマー)有機EL材料において、フルカラー表示パネルの製造方法は米国特許第5294869号、特開平5−258859号、特開平5−258860号、特開平5−275172号等の公報に開示されているように、真空蒸着においてシャドウマスクを用いてパターニングする方法が一般的である。この方法ではマスク位置精度開口幅等に限界が有り、高精細なフルカラー表示パネルを作成することは困難である。

更に、これらを解決する方法として特開平9−167684号公報に開示されているようなドナーシートを用いたパターニング方法が提案されているが、この方法でも発光層は真空蒸着する必要があり、非常に複雑な製造プロセスとなる。

概要

低分子(モノマー)有機発光層をウェットパターニング方法により、色素毎に高精細に均一にパターニングすることにより、安価な高機能フルカラー有機EL表示体等の有機発光デバイス及びその製造方法を提供する。

一対の電極間に少なくとも有機材料で構成された層を配し、前記電極間に電圧印加して発光を得る有機発光デバイスの製造方法において、常温で水分溶解度が5wt%以下の疎水有機溶媒中に有機材料を含有するインクを用いたウェットパターニング法により前記有機材料層を形成する有機発光デバイスの製造方法。

目的

本発明は、上述したような課題を解決するものであり、その目的は、低分子(モノマー)有機発光層をウェットパターニング方法により、色素毎に高精細に均一にパターニングすることにより、安価な高機能フルカラー有機EL表示体等の有機発光デバイス及びその製造方法を提供することにある。

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
7件

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請求項1

一対の電極間に少なくとも有機材料で構成された層を配し、前記電極間に電圧印加して発光を得る有機発光デバイスの製造方法において、常温で水分溶解度が5wt%以下の疎水有機溶媒中に有機材料を含有するインクを用いたウェットパターニング法により前記有機材料層を形成することを特徴とする有機発光デバイスの製造方法。

請求項2

前記ウェットパターニング法が、凹版からブランケットに前記インクを受理させた後、当該インクを基板転移させるオフセット印刷方法であることを特徴とする請求項1に記載の有機発光デバイスの製造方法。

請求項3

前記インクの粘度が5000CP以下であることを特徴とする請求項2に記載の有機発光デバイスの製造方法。

請求項4

前記インクの表面エネルギーが、20〜60dyne/cmの範囲にあることを特徴とする請求項2または3に記載の有機発光デバイスの製造方法。

請求項5

前記ウェットパターニング法が、前記インクの微小液滴を飛ばして定着させるインクジェット印刷方法であることを特徴とする請求項1に記載の有機発光デバイスの製造方法。

請求項6

前記インクは、粘度が100CP以下であることを特徴とする請求項5に記載の有機発光デバイスの製造方法。

請求項7

前記インクは、表面エネルギーが、20〜60dyne/cmの範囲にあることを特徴とする請求項5または6に記載の有機発光デバイスの製造方法。

請求項8

前記ウェットパターニング法により赤、緑、青の各画素に対応する発光色を有する発光層を形成することを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の有機発光デバイスの製造方法。

請求項9

赤、緑、青の各画素を分離する隔壁を形成する工程を有することを特徴とする請求項8に記載の有機発光デバイスの製造方法。

請求項10

前記有機材料の分子量が5000以下であることを特徴とする請求項1〜9のいずれかに記載の有機発光デバイスの製造方法。

請求項11

前記ウェットパターニング法により形成された前記有機材料層がアモルファス層であることを特徴とする請求項1〜10のいずれかに記載の有機発光デバイスの製造方法。

請求項12

前記有機材料の融点mpとガラス転移点Tgとの差が50℃以上あることを特徴とする請求項1〜11のいずれかに記載の有機発光デバイスの製造方法。

請求項13

前記有機材料が、発光材料正孔注入材料電子注入材料正孔輸送材料電子輸送材料より選ばれる少なくとも1種として機能することを特徴とする請求項1〜12のいずれかに記載の有機発光デバイスの製造方法。

請求項14

前記有機材料が、正孔注入材料又は正孔輸送材料に発光材料をドーピングしてなることを特徴とする請求項1〜13のいずれかに記載の有機発光デバイスの製造方法。

請求項15

前記有機材料が、電子注入材料又は電子輸送材料に発光材料をドーピングしてなることを特徴とする請求項1〜13のいずれかに記載の有機発光デバイスの製造方法。

請求項16

前記有機材料が、正孔および電子両方を輸送可能な材料に発光材料をドーピングしてなることを特徴とする請求項1〜13のいずれかに記載の有機発光デバイスの製造方法。

請求項17

前記一対の電極間に前記有機材料層を複数配することを特徴とする請求項1〜16のいずれかに記載の有機発光デバイスの製造方法。

請求項18

基板上に前記一方の電極を形成した後、該電極上に前記有機材料層を含む複数層を形成する工程、及び該複数層上に前記他方の電極を形成する工程を有することを特徴とする請求項1〜17のいずれかに記載の有機発光デバイスの製造方法。

請求項19

前記工程を用いてパッシブマトリクス配線構造を形成することを特徴とする請求項18に記載の有機発光デバイスの製造方法。

請求項20

基板上に複数の薄膜トランジスタ、及び該トランジスタに接続された前記一方の電極を形成する工程、該電極上に前記有機材料層を含む複数層を形成する工程、及び該複数層上に前記他方の電極を形成する工程を有することを特徴とする請求項1〜17のいずれかに記載の有機発光デバイスの製造方法。

請求項21

前記工程を用いてアクティブマトリクス配線構造を形成することを特徴とする請求項20に記載の有機発光デバイスの製造方法。

請求項22

前記有機材料層の層厚を0.005〜0.3μmの範囲とすることを特徴とする請求項1〜21のいずれかに記載の有機発光デバイスの製造方法。

請求項23

請求項24

請求項1〜請求項23のいずれかに記載の方法により製造されたことを特徴とする有機発光デバイス。

技術分野

0001

本発明は、ウェットパターニング法を用いて有機発光デバイスを製造する方法、及び該方法により製造された有機発光デバイスに関する。

背景技術

0002

有機発光素子有機EL素子)は、蛍光性有機化合物を含む薄膜を、陰極陽極とで挟んだ構成を有し、前記薄膜に電子および正孔ホール)を注入して再結合させることにより励起子エキシトン)を生成させ、このエキシトンが失活する際の光の放出(蛍光燐光)を利用して発光させる素子である。

0003

この有機EL素子の特徴は、10V以下の低電圧で100〜100000cd/m2程度の高輝度面発光が可能であり、また蛍光物質の種類を選択することにより青色から赤色までの発光が可能なことである。

0004

有機EL素子は、安価な大面積フルカラー表示素子を実現するものとして注目を集めている(電子情報通信学会技術報告、第89巻、NO.106、49ページ、1989年)。報告によると、強い蛍光を発する有機色素発光層に使用し、青、緑、赤色の明るい発光を得ている。これは、薄膜状で強い蛍光を発し、ピンホール欠陥の少ない有機色素を用いたことで、高輝度なフルカラー表示を実現できたと考えられている。

0005

さらに、特開平5−78655号公報には、有機発光層の成分が有機電荷材料と有機発光材料の混合物からなる薄膜層を設け、濃度消光を防止して発光材料選択幅を広げ、高輝度なフルカラー素子とする旨が提案されている。

0006

また、高分子ポリマー有機EL材料においては、実際の製造方法や特にフルカラー表示パネルの構成及び製造方法については特開平3−269995号公報において、印刷による製造方法の開示がされているが詳細な開示がない。さらに、特開平10−12377号公報において、インクジェットによる製造方法の開示がされている。

0007

一方、低分子モノマー)有機EL材料において、フルカラー表示パネルの製造方法は米国特許第5294869号、特開平5−258859号、特開平5−258860号、特開平5−275172号等の公報に開示されているように、真空蒸着においてシャドウマスクを用いてパターニングする方法が一般的である。この方法ではマスク位置精度開口幅等に限界が有り、高精細なフルカラー表示パネルを作成することは困難である。

0008

更に、これらを解決する方法として特開平9−167684号公報に開示されているようなドナーシートを用いたパターニング方法が提案されているが、この方法でも発光層は真空蒸着する必要があり、非常に複雑な製造プロセスとなる。

発明が解決しようとする課題

0009

前述のモノマー有機色素を用いた有機薄膜EL素子により、青、緑、赤の発光を得ることができる。しかし、よく知られているように、フルカラー表示体を実現するためには、3原色を発光する有機発光層を画素毎に配置する必要がある。

0010

従来、有機発光層をパターニングする技術は非常に困難とされていた。原因は、第一に反射電極材の金属表面が不安定であり、蒸着パターニング精度が出ないという点である。第二に正孔注入層および有機発光層を形成するポリマーや前駆体がフォトリソグラフィー等のパターニング工程に対して耐性が無いという点である。第三に従来の印刷やインクジェット方によるパターニングにおいて用いられている有機発光層は親水系溶媒により溶解されており、これらの溶媒では溶媒含水分による材料劣化が発生し、発光輝度が弱く、発光寿命が短いという点である。

0011

本発明は、上述したような課題を解決するものであり、その目的は、低分子(モノマー)有機発光層をウェットパターニング方法により、色素毎に高精細に均一にパターニングすることにより、安価な高機能フルカラー有機EL表示体等の有機発光デバイス及びその製造方法を提供することにある。

課題を解決するための手段

0012

即ち、本発明の有機発光デバイスの製造方法は、一対の電極間に少なくとも有機材料で構成された層を配し、前記電極間に電圧印加して発光を得る有機発光デバイスの製造方法において、常温で水分溶解度が5wt%以下の疎水有機溶媒中に有機材料を含有するインクを用いたウェットパターニング法により前記有機材料層を形成することを特徴とする。

0013

本発明の有機発光デバイスの製造方法において、前記ウェットパターニング法が、凹版からブランケットに前記インクを受理させた後、当該インクを基板転移させるオフセット印刷方法であることが好ましく、この際、前記インクの粘度が5000CP以下であること、前記インクの表面エネルギーが、20〜60dyne/cmの範囲にあることがより好ましい。

0014

また、前記ウェットパターニング法が、前記インクの微小液滴を飛ばして定着させるインクジェット印刷方法であることが好ましく、この際、前記インクは、粘度が100CP以下であること、前記インクは、表面エネルギーが、20〜60dyne/cmの範囲にあることがより好ましい。

0015

また、前記ウェットパターニング法により赤、緑、青の各画素に対応する発光色を有する発光層を形成することが好ましく、この際、赤、緑、青の各画素を分離する隔壁を形成する工程を有することがより好ましい。

0016

また、前記有機材料の分子量が5000以下であることが好ましい。

0017

また、前記ウェットパターニング法により形成された前記有機材料層がアモルファス層であることが好ましい。また、前記有機材料の融点mpとガラス転移点Tgとの差が50℃以上あることが好ましい。

0018

また、前記有機材料が、発光材料、正孔注入材料電子注入材料正孔輸送材料電子輸送材料より選ばれる少なくとも1種として機能することが好ましい。

0019

また、前記有機材料が、正孔注入材料又は正孔輸送材料に発光材料をドーピングしてなること、電子注入材料又は電子輸送材料に発光材料をドーピングしてなること、または正孔および電子両方を輸送可能な材料に発光材料をドーピングしてなることが好ましい。

0020

また、前記一対の電極間に前記有機材料層を複数配することが好ましい。

0021

また、基板上に前記一方の電極を形成した後、該電極上に前記有機材料層を含む複数層を形成する工程、及び該複数層上に前記他方の電極を形成する工程を有することが好ましく、この際、前記工程を用いてパッシブマトリクス配線構造を形成することがより好ましい。

0022

また、基板上に複数の薄膜トランジスタ、及び該トランジスタに接続された前記一方の電極を形成する工程、該電極上に前記有機材料層を含む複数層を形成する工程、及び該複数層上に前記他方の電極を形成する工程を有することが好ましく、この際、前記工程を用いてアクティブマトリクス配線構造を形成することがより好ましい。

0023

また、前記有機材料層の層厚を0.005〜0.3μmの範囲とすることが好ましい。

0025

更に、本発明の有機発光デバイスは、上記方法により製造されたことを特徴とする。

発明を実施するための最良の形態

0026

以下、本発明の好適な実施形態について図面を参照して説明する。

0027

図3は、本発明により得られるアクティブマトリクス型有機ELフルカラー表示体の一例を示す部分上面図である。

0028

図3に示すようなアクティブマトリクス型有機ELフルカラー表示体は、基板上に形成された信号線301、ゲート線302、画素電極303および薄膜トランジスタ304上に、赤、緑、青色の有機発光層305,306,307を配して構成されれる。ここで、信号線301は、薄膜トランジスタ304のソースに、ゲート線302は、薄膜トランジスタ304のゲートに、画素電極303は、薄膜トランジスタ304のドレインにそれぞれ接続されている。有機発光層305、306、307は、発光性の有機材料を、疎水系有機溶媒に溶解させたものをウェットパターニング方法、つまり印刷法によりパターニングすることで形成されている。

0029

有機材料としては、低分子(モノマー)有機材料が好ましく、このうちでも、純度が上げられ、特性の安定化が得られるため、分子量5000以下のものが好ましく、発光材料、正孔注入材料、電子注入材料、正孔輸送材料、電子輸送材料より選ばれる少なくとも1種を用いることができる。そして、正孔注入材料又は正孔輸送材料に発光材料をドーピングして構成することもできるし、電子注入材料又は電子輸送材料に発光材料をドーピングすることにより各色の選択の幅を広げることができる。更に、一対の電極間に複数の有機材料層を配して発光デバイスを構成することもできる。

0030

有機材料層、特に有機発光層を発光効率のよいものとするには、有機材料層をアモルファス層として構成することが考えられるが、このためには、融点mpとガラス転移点Tgとの差が50℃以上である材料を採用するのが好ましい。

0031

各色の有機発光材料は、トリアリールアミン誘導体スチルベン誘導体ポリアリーレン芳香族縮合多環化合物芳香族複素環化合物芳香族複素縮合環化合物金属錯体化合物等及びこれらの単独オリゴ体あるいは複合オリゴ体等から採用できるが、これに限られる物ではない。

0032

また、正孔注入及び輸送材料としては、可溶性フタロシアニン化合物トリアリールアミン化合物導電性高分子ペリレン系化合物、Eu錯体等が使用できるが、これに限られるものではない。

0033

また、電子注入及び輸送材料としては、アルミ8−ヒドロキシキノリンの3量体配位したAlq3、アゾメチン亜鉛錯体、ジスチリルビフェニル誘導体系等が使用できるが、これに限られるものではない。

0034

ウエットパターニング法により有機材料層を形成するに際しては、有機材料を常温で水分溶解度が5wt%以下の疎水系有機溶媒に溶解させて用いる。この際、疎水性有機溶媒に加えて少量の親水性溶媒を用いてもよいが、その場合も混合溶媒として常温で水分溶解度が5wt%以下となるように混合する。

0035

疎水性有機溶媒としては、クロロホルム、トルエン、四塩化炭素、ジクロロエタン、テトラクロロエタン、キシレン、シメン、シクロヘキサノン、オクチルベンゼン、ドデシルベンゼン、デカリン、キノリン、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン、トリクロロベンゼン、チモール、ニトロベンズアルデヒド、ニトロベンゼン、二硫化炭素、2−ヘプタノン、ベンゼン、ターピネオール、ブチルカルビトールアセテート、セルソルブ類等の単一もしくは混合溶媒が好適に使用できるが、これに限られるものではない。

0036

また、有機発光層、電子注入及び輸送層、正孔注入及び輸送層いずれの層においても適当な結着樹脂中に各機能物質を分散して使用することも可能である。

0037

有機発光層は、正孔輸送等の各単機能を持つ層であってもよいし、複合機能を持つ層であってもよい。更に、有機発光層とは別に、正孔輸送等の機能を持つ層を別に形成してもよく、この際、この別に設ける層もウエットパターニング法で形成し、有機材料層を積層構造とすることにより、発光効率を向上し、製造プロセスを簡略化できる。

0038

有機発光層の膜厚は0.005〜0.3μm程度必要であり、好ましくは0.005〜0.15μmとするのがよい。また、有機材料層を積層構造とする場合には、各々の層が前記範囲の膜厚であることが好ましい。

0039

本発明で採用されるウェットパターニング方法としては、例えば、高精度高精細のパターニングが低コストで安定的に形成できるオフセット印刷方法、低粘度インクのパターニングに適しているインクジェット印刷方法等が挙げられるが、必ずしもこれらに限定されるものではない。

0040

オフセット印刷機は、枚葉校正印刷機を基本とするが、紙に印刷する一般的な水無し平版印刷機凹版印刷機よりも印刷位置精度や印刷条件の設定が精度良くできるように改良したものが良い。

0041

オフセット印刷機を用いた有機材料層の形成方法図4を参照しながら説明する。図4は、オフセット印刷方法の工程を示した模式図である。図4において、401は印刷ステージ、402は凹版、403はインク(有機材料)吐出器、404はインク溜り、405はドクターブレード、406はブラン胴、407はシリコンよりなるブランケット、408は受理インク、409はブラン胴回転方向、410は印刷ステージ移動方向、411は被印刷基板、412は転移インクである。

0042

図4(a)に示すように、まず、凹版402にはインク吐出器403より、有機材料を疎水系溶媒に溶かして構成したインクを滴下する。次いで、ドクターブレード405でかきとりながら凹版402の凹部にインクを充填する。ブラン胴406に張付けたブランケット407と凹版402を一定の圧力で接触させ、凹版402に充填したインクをブランケット407の表面に受理させる。そして、図4(b)に示すように、このブランケット407と被印刷基板である有機EL表示体の基板411とを一定の印圧で接触させて、ブランケット表面より基板表面にインクを転移させる。

0043

オフセット印刷に用いるインクは5000CP以下の粘度であることが好ましい。膜厚やパターン形状、さらにはブランケットの表面物性や凹版の表面物性によりインク粘度は一概に決めることは出来ないが、一般に高粘度であると凹版への充填性が損なわれ、気泡を巻き込み易い。特に、膜厚(WET)が薄い場合はさらに低粘度であることが好ましく、100CP以下が好ましい。

0044

また、印刷のインクの受渡は凹版、ブランケット、被印刷体(基板)の表面エネルギーのバランスで決まる。順に表面エネルギーが大きいほうが良く、基板表面を紫外線プラズマを用いて発生させたオゾンを用いて表面を活性化させて表面エネルギーを大きくしていくこともある。したがって、インクの表面エネルギーもこれらの表面において一定の濡れ性を持つ範囲の値とする必要があり、一般的には20〜60dyne/cmの範囲、好ましくは28〜50dyne/cmの範囲とするのがよい。

0045

次に、インクジェット印刷機による有機材料層の形成方法を図6を参照しながら説明する。図6は、インクジェット描画装置の模式図である。図6において、601はインクジェットヘッド、602はXYステージ、603は吐出インク(有機材料)、604はガラス等の基板、605は隔壁、606はX軸駆動系、607はY軸駆動系である。

0046

ここで示したインクジェット描画装置は、半導体製造装置であるステッパーを基本にして構成してあり、X軸駆動系606、及びY軸駆動系607を駆動させることで、精密に基板604を移動させることができ、所望の位置に有機材料を含有するインク603を吐出させることができる。インクジェットヘッド601は、熱エネルギーを利用した吐出方式である所謂バブルジェット登録商標)方式、あるいは、圧電素子を用いたピエゾジェット方式のいずれをも採用できる。。

0047

インクジェット印刷に用いるインクは、吐出、定着を安定的に行うためには、100CP以下の粘度であることが好ましい。吐出方式により、使用できる粘度範囲差異があるが、一般に吐出エネルギーの小さなインクジェット方式では高粘度インクの吐出は出来ない。特に、吐出量が少量の膜厚(WET)が薄い場合はさらに低粘度であることが好ましく、20CP以下が好ましい。また、画素部の印刷部と隔壁等の非印刷部との表面エネルギー差を用いて印刷形状精度を得る方式が一般的である為、印刷部と非印刷部との表面エネルギー差を大きくしてもよい。インクの表面エネルギーを考慮すると、表面エネルギーは、一般的には20〜60dyne/cmの範囲、好ましくは28〜50dyne/cmの範囲とするのがよい。

0048

また、インクジェット印刷法においては、高精度高精細化の観点から、基板604上に、赤、緑、青の各画素を分離する隔壁605を、オフセット印刷またはフォトリソ法等により形成することが好ましい。隔壁605用のインクは、有機材料又はこれに添加された溶媒等に対して耐久性があり、熱又は光により重合する樹脂が良い。例えば、エポキシ樹脂アクリル樹脂等が挙げられる。色は特に制限されないが例えば黒等を使用するとブラックマトリクスの代わりもしくは補完をすることが出来る。

0049

以下、具体的な実施例を示し、本発明を説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。

0050

(実施例1)本実施例は、図3に示したようなアクティブマトリクス型有機ELフルカラー表示体を作製した例である。

0051

図1に示すように、ガラス基板101上に信号線109,ゲート線110,薄膜トランジスタ102を形成してから、ITO透明画素電極103を形成した。ここで、薄膜トランジスタのソースは、信号線109に接続され、ゲートは、ゲート線110に、ドレインは、画素電極103にそれぞれ接続されている。

0052

次に、正孔注入材料としてトリフェニルアミン6量体(TPA−6:分子量1461、融点277℃、Tg156℃)をトルエンに溶解し0.5%溶液を調整した。こうして得られた溶液をスピンコート法により基板101上にコーティングした。加熱乾燥(80℃、10分)することによって、厚さ0.05μmの正孔注入層104が形成された。

0053

次に、図4に示すオフセット印刷装置を用いて、赤、緑、青色を発色する発光材料を深さ15μmの凹版402にドクターブレード405で充填した後、シリコンブランケット407を押し込み量50μmの印圧、速度20mm/sの速度で凹版402より受理させ、同様の速度と印圧で基板411に転移させることにより、パターンを印刷し、厚さ0.05μmの有機発光層105、106、107を形成した(乾燥条件:80℃、10分)。

0054

青色発光材料には9,9−ジオクチルフルオレンの5量体(DOFL−5:分子量1945、融点210℃、Tg123℃)、緑色発光材料には1.0wt%のクマリン(coumarin)をDOFL−5にドープしたもの、赤色発光材料には1.0wt%の4−(ジシアノメチレン)−2−メチル−6−(4−ジメチルアミノスチリル)−4−H−ピラン(DCM)をDOFL−5にドープしたものを使用した。各色発光材料はトルエンを溶媒として、1.0wt%の濃度で溶解させて後、ターピネオールで等倍希釈し、0.5wt%溶液とした。

0055

最後に、厚さ0.1〜0.2μmのMgAg反射電極(Mg:Ag=10:1)108を蒸着法(レート:10Å/s、真空度:10-5〜10-6Torr)により形成した。これにより、アクティブフルカラー有機EL表示体(全体寸法:40mm×40mm、全体寸法:0.4mm×0.4mm)が完成した。得られた有機EL表示体を定電流駆動(1/80duty、低電圧:6V)させたところ、長時間に渡って安定した発光が得られた。

0056

(実施例2)本実施例は、図3に示したようなアクティブマトリクス型有機ELフルカラー表示体を作製した例である。

0057

図2に示すように、ガラス基板201上に信号線209,ゲート線210,薄膜トランジスタ202を形成してから、AlLi反射画素電極(Li1wt%)203をマスク蒸着(レート:10Å/s、真空度:10-5〜10-6Torr)により形成した。トランジスタと配線の接続は、実施例1と同様である。

0058

次に、図4に示すオフセット印刷機を用いて、実施例1で用いた赤、緑、青色を発色する発光材料を、トルエンを溶媒として1.0wt%溶解させた後、ターピネオールで等倍希釈した0.5wt%溶液を調整した。こうして得られた溶液を実施例1と同様にしてパターン印刷し、厚さ0.05μmの有機発光層205、206、207を形成した。

0059

次に、正孔注入材料として実施例1と同様にトルエンに溶解させた、0.5%溶液のTPA−6をイクストリュージョン法によりコーティングした。加熱乾燥することによって、厚さ0.05μmの正孔注入層204が形成された。

0060

最後に、ITO透明電極208をDCスパッタ法により形成した。これにより、実施例1と同サイズのアクティブフルカラー有機EL表示体が完成した。得られた有機EL表示体を実施例1と同じ条件で定電流駆動させたところ、長時間に渡って安定した発光が得られた。

0061

(実施例3)本実施例は、図3に示したようなアクティブマトリクス型有機ELフルカラー表示体を作製した例である。

0062

図8に示すように、ガラス基板801上に信号線809,ゲート線810,薄膜トランジスタ802を形成してから、ITO透明画素電極803を形成した。

0063

次に、図4に示すオフセット印刷装置により隔壁パターンを印刷し、60℃30分の加熱により、高さ0.1μmの隔壁811を形成した。隔壁材料には熱硬化性アクリル樹脂(JSR社製オプトマーSSの高粘度タイプ(4000CPS))を用いた。

0064

有機発光層を構成する有機発光材料としてテトラフェニルブタジエン(TPB:分子量516、融点175.6℃、Tg63℃)を用い、トルエンを溶媒として0.5wt%溶液を調製した。正孔注入材料としてTPA−6のトルエン0.5wt%溶液を調整した。これらの溶液を用いて、2層を積層することで青色の発光材料とした。

0065

同様に、有機発光材料として、DPVBi(分子量952、融点352.8℃、Tg168.8℃)にlumogen red(5mol%)をドーピングしたトルエン0.5wt%溶液を調製すると共に、正孔注入材料としてTPA−6のトルエン0.5wt%溶液を調整した。これらの溶液を用いて、2層を積層することで赤色の発光材料とした。

0066

更に、有機発光材料として、Alq3(分子量459.44、融点300℃以上、Tg300℃以上)にキナクリドン誘導体(QD)をドープしたトルエン0.5wt%溶液を調製すると共に、正孔注入材料としてTPA−6のトルエン0.5wt%溶液を調整した。これらの溶液を用いて、2層を積層することで緑色の発光材料とした。

0067

次に、図6に示すキヤノン製BJヘッドを搭載したキヤノン製描画装置を用いて隔壁811に区切られたセル内に赤、緑、青色を発色する発光材料を含有する上述の溶液を二層吐出積層し、厚さ0.05μm(正孔注入層0.03μm、発色層0.02μm)の有機発光層805、806、807を形成した。

0068

その上に、電子注入材及び輸送材としてAlq3のトルエン0.5wt%溶液をイクストリュージョン法によりコーティングした。加熱処理により、厚さ0.05μmの電子注入及び輸送層804が形成された。

0069

最後に、実施例1と同様にして、厚さ0.1〜0.2μmのMgAg反射電極808を蒸着法により形成した。これにより、実施例1と同サイズのアクティブフルカラー有機EL表示体が完成した。得られた有機EL表示体を実施例1と同じ条件で定電流駆動させたところ、長時間に渡って安定した発光が得られた。

0070

(実施例4)本実施例は、図3に示したようなアクティブマトリクス型有機ELフルカラー表示体を作製した例である。

0071

図7に示すように、ガラス基板701上に信号線709,ゲート線710,薄膜トランジスタ702を形成してから、実施例2と同様にしてAlLi反射画素電極703を形成した。次に、実施例3と同様にして、高さ0.1μmの隔壁711を形成した。

0072

その上に、実施例3と同様に電子注入材及び輸送材としてAlq3のトルエン0.5wt%溶液をイクストリュージョン法によりコーティングした。十分なレベリングにより、隔壁711によるセル内に材料が充填した後、加熱処理により、溶媒を飛ばし、厚さ0.05μmの電子注入及び輸送層704が形成された。

0073

実施例3と同様の青、緑、赤の有機発光材料を実施例3と同様に、図6に示す描画装置により隔壁711に区切られたセル内に赤、緑、青色を発色する発光材料を二層吐出積層し、厚さ0.05μm(正孔注入層0.03μm、発色層0.02μm)の有機発光層705、706、707を形成した。

0074

最後に、ITO透明電極708をDCスパッタ法により形成した。これにより、実施例1と同サイズのアクティブフルカラー有機EL表示体が完成した。得られた有機EL表示体を実施例1と同じ条件で定電流駆動させたところ、長時間に渡って安定した発光が得られた。

0075

(実施例5)本実施例は、パッシブマトリクス型有機ELフルカラー表示体を作製した例である。

0076

図5に示すように、ガラス基板501の表面にITOにより複数の透明下配線502を形成し、これらの間隙ブラックストライプ503を形成した。ブラックストライプ材料には、UV硬化型アクリル樹脂にカーボンブラックを添加したもの(JSR社製オプトマーCR(ブラック)の高粘度タイプ(4000CPS))を用いた。

0077

ここで、透明下配線502とMgAg反射電極(上配線)507は、互いに直交ストライプで、有機発光層504,505,506はスクエアドットパターンである。

0078

その上に、正孔注入材料としてTPA−6のトルエン0.5wt%溶液をスピンコート法によりコーティングした。加熱乾燥(80℃、10分)することによって、厚さ0.05μmの正孔注入層508が形成された。

0079

次に、図4に示すオフセット印刷装置を用いて、実施例1で用いた赤、緑、青色を発色する発光材料を実施例1と同様にパターンに印刷し、厚さ0.05μmの有機発光層504,505,506を形成した。

0080

最後に、実施例1と同様にして、厚さ0.1〜0.2μmのMgAg反射電極(上配線)507をマスク蒸着法により形成した。これにより、実施例1と同サイズのパッシブフルカラー有機EL表示体が完成した。得られた有機EL表示体を実施例1と同じ条件で定電流駆動させたところ、長時間に渡って安定した発光が得られた。

0081

(実施例6)本実施例は、パッシブマトリクス型有機ELフルカラー表示体を作製した例である。

0082

図9に示すように、ガラス基板901の表面にITOにより複数の透明下配線902を形成した。

0083

ここで、透明下配線902とMgAg反射電極(上配線)907は、互いに直交ストライプで、有機発光層904,905,906はスクエアドットパターンである。

0084

次に、図4に示すオフセット印刷装置を用いて、隔壁パターンを印刷し、60℃30分の加熱により、高さ0.1μmの隔壁(ブラックストライプ)909を形成した。隔壁材料にはJSR社製オプトマーCR(ブラック)の高粘度タイプ(4000CPS)を用いた。

0085

その上に、正孔注入及び輸送材料としてTPA−6のトルエン0.5wt%溶液をイクストリュージョン法によりコーティングした。十分なレベリングにより、隔壁909によるセル内に材料が充填した後、加熱処理により、厚さ0.05μmの正孔注入層908が形成された。

0086

次に、実施例1で用いた青、緑、赤の有機発光材料を、実施例3と同様に、図6に示す描画装置により隔壁909に区切られたセル内に赤、緑、青色を発色する発光材料を吐出し、厚さ0.05μmの有機発光層904,905,906を形成した。

0087

最後に、実施例1と同様にして、厚さ0.1〜0.2μmのMgAg反射電極907をマスク蒸着法により形成した。これにより、実施例1と同サイズのパッシブフルカラー有機EL表示体が完成した。得られた有機EL表示体を実施例1と同じ条件で定電流駆動させたところ、長時間に渡って安定した発光が得られた。

0088

(実施例7)本実施例は、パッシブマトリクス型有機ELフルカラー表示体を作製した例である。

0089

図9に示すように、ガラス基板901の表面にITOにより複数の透明下配線902を形成した。

0090

次に、実施例6と同様にして、高さ0.1μmの隔壁(ブラックストライプ)909を形成した。

0091

その上に、正孔注入及び輸送材料としてTPA−6のトルエン0.5wt%溶液をイクストリュージョン法によりコーティングした。十分なレベリングにより、隔壁909によるセル内に材料が充填した後、加熱し、厚さ0.05μmの正孔注入層908が形成された。

0092

次に、実施例3と同様の青、緑、赤の有機発光材料を、実施例3と同様にして二層吐出積層し、隔壁909に区切られたセル内に、厚さ0.05μm(正孔注入層0.03μm、発色層0.02μm)の有機発光層904、905、906を形成した。

0093

最後に、実施例1と同様にして、厚さ0.1〜0.2μmのMgAg反射電極907をマスク蒸着法により形成した。これにより、実施例1と同サイズのパッシブフルカラー有機EL表示体が完成した。得られた有機EL表示体を実施例1と同じ条件で定電流駆動させたところ、長時間に渡って安定した発光が得られた。

0094

(比較例1)本例は、概略、実施例1と同様にして、図3に示したようなアクティブマトリクス型有機ELフルカラー表示体を作製した例である。

0095

但し、本例では、正孔輸送材料及び青、緑、赤の有機発光材料を含有する溶液として、トルエンを溶媒として1.0wt%の濃度の溶液を調製した後、イソプロピルアルコールを等倍添加して0.5wt%溶液としたものを用いた。

0096

得られた実施例1と同サイズの有機EL表示体を実施例1と同じ条件で定電流駆動させたが、ほとんど発光しなかった。

0097

(比較例2)本例は、比較例1と同様に、図3に示したようなアクティブマトリクス型有機ELフルカラー表示体を作製した例である。

0098

但し、正孔輸送材料及び青、緑、赤の有機発光材料を含有する溶液として、トルエンを溶媒として0.75wt%の溶液を調製した後、イソプロピルアルコールを1/2等量添加して0.5wt%溶液としたものを用いた。

0099

得られた実施例1と同サイズの有機EL表示体を実施例1と同じ条件で定電流駆動させたが、初期輝度が1/2程度であり、発光輝度の劣化半減時間)が実施例1の1/10と早かった。

発明の効果

0100

以上説明のように、本発明によれば、従来、形状再現精度が良くまた、膜厚の均一性のあるパターニングができないとされたモノマー有機EL材料を、ウェットパターニング方式により形成することにより、フルカラー表示の有機EL表示体を実現できる。これにより、安価で高品質高機能高寿命の大画面のフルカラー表示体が製造可能となった。

0101

また、有機材料層、特に有機発光層がアモルファス状であることにより、発光効率が向上する。

0102

また、有機材料の融点とガラス転移点の差が50℃以上あるとアモルファス形成効率が良い。

0103

また、各有機材が機能性を示すことにより、発光効率が向上する。

0104

また、正孔輸送材料に発光材料をドーピングしたり、電子輸送材料に発光材料をドーピングしたりすることにより、各色の選択の幅が広がる。

0105

また、有機材料層を重ねて形成することにより、発光効率が向上し、製造プロセスが簡略化できる。

0106

また、凹版およびブランケットを用いたオフセット印刷により、高精度高精細のパターニングが安定的に形成できる。

0107

また、インクジェット印刷により、低粘度インクの使用範囲広がり高性能化ができる。この際、隔壁を用いることによりインクジェット印刷の高精度高精細化ができる。

0108

また、アクティブマトリクス構造による大面積時の消費電力の削減が可能である。また、パッシブマトリクス構造により安価な表示体が作れる。

図面の簡単な説明

0109

図1実施例1に係るアクティブマトリックス型有機EL表示体の断面を示す模式図である。
図2実施例2に係るアクティブマトリックス型有機EL表示体の断面を示す模式図である。
図3本発明により得られるアクティブマトリクス型有機ELフルカラー表示体の一例を示す部分上面図である。
図4本発明に採用し得るオフセット印刷方法の工程断面図である。
図5実施例5に係るパッシブマトリクス型有機EL表示体の断面を示す模式図である。
図6本発明に採用し得るインクジェット描画装置の概略図である。
図7実施例4に係るアクティブマトリックス型有機EL表示体の断面を示す模式図である。
図8実施例3に係るアクティブマトリックス型有機EL表示体の断面を示す模式図である。
図9実施例6及び7に係るパッシブマトリクス型有機EL表示体の断面を示す模式図である。

--

0110

101ガラス基板
102薄膜トランジスタ
103透明画素電極
104正孔注入層
105有機発光層(赤)
106 有機発光層(緑)
107 有機発光層(青)
108反射電極
109信号線
110ゲート線
201 ガラス基板
202 薄膜トランジスタ
203反射画素電極
204 正孔注入層
205 有機発光層(赤)
206 有機発光層(緑)
207 有機発光層(青)
208透明電極
209 信号線
210 ゲート線
301 信号線
302 ゲート線
303画素電極
304 薄膜トランジスタ
305 有機発光層(赤)
306 有機発光層(緑)
307 有機発光層(青)
401印刷ステージ
402凹版
403インク吐出器
404インク溜り
405ドクターブレード
406ブラン胴
407ブランケット
408受理インク
409 ブラン胴回転方向
410 印刷ステージ移動方向
411被印刷基板
412転移インク
501 ガラス基板
502 透明下配線
503ブラックストライプ
504 有機発光層(赤)
505 有機発光層(緑)
506 有機発光層(青)
507 反射画素電極
508 正孔注入層
601インクジェットヘッド
602 XYステージ
603吐出インク(発光材料)
604基板
605隔壁
606 X軸駆動系
607 Y軸駆動系
701 ガラス基板
702 薄膜トランジスタ
703 透明画素電極
704電子注入及び輸送層
705 有機発光層(赤)
706 有機発光層(緑)
707 有機発光層(青)
708 反射電極
709 信号線
710 ゲート線
711 隔壁
801 ガラス基板
802 薄膜トランジスタ
803 反射画素電極
804 電子注入及び輸送層
805 有機発光層(赤)
806 有機発光層(緑)
807 有機発光層(青)
808 透明電極
809 信号線
810 ゲート線
811 隔壁
901 ガラス基板
902 透明下配線
904 有機発光層(赤)
905 有機発光層(緑)
906 有機発光層(青)
907 反射画素電極
908 正孔注入層
909 ブラックストライプ

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