(57)【要約】 【課題】有機ＥＬ素子特性を悪化させるピンニング現象を防ぐのに好適な正孔注入層用溶液を提供することを目的とする。【解決手段】有機ＥＬ素子の正孔注入層４１をインクジェット技術で形成する際に使用される溶液４０であって、前記溶液４０は、１種類以上の溶媒と、１種類以上の正孔注入層用材料とからなり、前記溶液４０は、２０℃において１ｍＰａ・ｓ〜２０ｍＰａ・ｓの粘度を有し、かつ、３０ｍＮ／ｍ〜７０ｍＮ／ｍの表面張力を有しており、前記溶媒は、２０℃で液体であり、前記溶媒の少なくとも１つが、１５０℃以上の沸点を有し、３０ｍＮ／ｍ以上の表面張力を有するものであり、かつ、前記溶液４０に１０質量％以上含有されており、前記正孔注入層用材料は、前記溶液に０．１〜１０質量％含有されていることを特徴とする正孔注入層用溶液４０を用いることによって、上記課題を解決できる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機ＥＬ素子の正孔注入層をインクジェット技術で形成する際に使用される溶液であって、
前記溶液は、１種類以上の溶媒と、１種類以上の正孔注入層用材料とを含有し、
前記溶液は、２０℃において１ｍＰａ・ｓ〜２０ｍＰａ・ｓの粘度を有し、かつ、３０ｍＮ／ｍ〜７０ｍＮ／ｍの表面張力を有しており、
前記溶媒は、２０℃で液体であり、
前記溶媒の少なくとも１つが、１５０℃以上の沸点を有し、３０ｍＮ／ｍ以上の表面張力を有するものであり、かつ、前記溶液に１０質量％以上含有されており、
前記正孔注入層用材料は、前記溶液に０．１〜１０質量％含有されていることを特徴とする正孔注入層用溶液。
【請求項２】
前記正孔注入層用材料として、ポリエチレンジオキシチオフェンとポリスチレンスルホネ―トの混合物が含有されていることを特徴とする請求項１に記載の正孔注入層用溶液。
【請求項３】
前記溶媒が、極性溶媒であることを特徴とする請求項１、２のいずれか１項に記載の正孔注入層用溶液。
【請求項４】
前記極性溶媒が、Ｎ−メチル−２−ピロリドンであることを特徴とする請求項３に記載の正孔注入層用溶液。
【請求項５】
一対の電極と、前記電極に挟まれた２層以上の有機薄膜層とからなる有機ＥＬ素子の製造方法であって、
前記有機薄膜層のうち少なくとも１層が正孔注入層であり、
前記正孔注入層が、インクジェット法を用いて、請求項１〜４のいずれか１項に記載の正孔注入層用溶液を基板上に吐出して形成されることを特徴とする有機ＥＬ素子の製造方法。
【請求項６】
一対の電極と、前記電極に挟まれた２層以上の有機薄膜層とからなる有機ＥＬ素子であって、
前記有機薄膜層のうち少なくとも１層が正孔注入層であり、
前記正孔注入層に、１５０℃以上の沸点を有し、かつ、３０ｍＮ／ｍ以上の表面張力を有する溶媒成分が残留してなることを特徴とする有機ＥＬ素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、正孔注入層用溶液、有機ＥＬ素子の作製方法および有機ＥＬ素子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
有機エレクトロルミネッセンス（以下、有機ＥＬ）は、応答速度の速い自発光素子であり、発光材料を選択することにより、赤、緑、青、さらには白色の発光が得られることから、フルカラーディスプレイや照明機器としての応用が期待されている。
既に、小型のディスプレイ等で実用化もされている。しかしながら、従来の方法では、高精細、大面積の有機ＥＬディスプレイを低コストで製造することは難しいので、インクジェット法により有機ＥＬディスプレイを作製する方法が注目され始めている。
【０００３】
特許文献１〜３において、インクジェット法による有機ＥＬ素子の作製方法が開示されている。たとえば、発光機能、導電機能などを有する機能性有機材料を溶剤に溶解又は分散させてインクジェット用溶液を調整し、インクジェット法を用いて画素領域上に吐出し、その後溶剤成分を除去することによって、前記機能性有機材料からなる薄膜を形成して、赤、緑、青、の有機ＥＬ素子を画素として形成する。
【０００４】
インクジェット技術によって有機ＥＬ素子による画素を形成する際には、一般的に、一定の厚みを有する絶縁層を形成し、これを分離帯として各画素を分離し、さらに前記絶縁層の表面を撥液性とする。撥液性を有する絶縁層によって各画素が分離形成されているので、ある画素領域に吐出された溶液が隣接する画素領域に濡れ広がるのを防ぐことができる。
【０００５】
特許文献４、５には、発光層と正孔注入層とからなる積層構造が開示されている。正孔注入層を用いることで、電子と正孔の注入バランスを向上させ、再結合領域を制御することができ、発光効率や耐久性を向上させることができる。正孔注入層の形成には、まずインクジェット法で正孔注入層用溶液を画素領域に吐出し、それを乾燥させて正孔注入層とする。その後、発光層用溶液を正孔注入層上に塗布し、乾燥させて積層構造とする。
【０００６】
前記条件によって正孔注入層を形成した場合には、溶媒乾燥後の正孔注入層が画素領域内だけでなく、絶縁層の壁面や上面にまで形成されてしまう場合があった。正孔注入層の材料は、導電率の高い導電性高分子が使用されることが多いので、これが画素以外の絶縁層上に形成されてしまうと、この厚さ数十〜数百ｎｍの有機薄膜である正孔注入層を通じて、電流リークが生じる場合があった。
さらに、画素領域以外の発光層の膜厚の薄い部分から無駄な発光を生じる場合も発生し、これらが有機ＥＬディスプレイのコントラストを低下させたり、消費電力を増大させたり、画素欠陥を生じさせたりする原因となった。
【０００７】
図５は、従来の有機ＥＬ素子の作製方法の一例を説明する工程断面図である。図５（ａ）は、インクジェット法によって、開口部７０に正孔注入層用溶液４２からなる液滴を吐出した時点の断面模式図である。基板１０上に陽極２０が間隔をあけて設けられ、前記陽極２０の端部の上と、陽極２０が形成されていない基板１０上の部分に絶縁層３０が形成されている。開口部は、前記陽極２０上の一部の絶縁層３０が取り除かれることによって、形成されている。
前記正孔注入層用溶液４２は、開口部７０および開口部７０の周辺部７０ａ上に大きく盛り上がるように形成されている。
【０００８】
図５（ｂ）は、乾燥工程により、正孔注入層用溶液４２を乾燥させ、正孔注入層４３が形成された時点の断面模式図である。
前記乾燥工程において、正孔注入層用溶液４２の溶液が揮発していく過程では、乾燥がすばやくなされるので、まず、周辺部７０ａで前記溶液が揮発し、周辺部７０ａ上に前記正孔注入層４３は形成される。続いて、内壁部３０ａの上方から徐々に、前記正孔注入層４３が形成され、最後に陽極２０上の前記正孔注入層４３が形成される。
従来、吐出した液滴が乾燥する際には、前記液滴は表面張力により中心部分に集まった後、蒸発していた。しかしながら、乾燥速度が速い場合や、液滴の表面張力が小さいときには、吐出した部分で等方的に乾燥を行う場合がある。液滴を吐出した領域の周辺内部をピンで留めるように乾燥が行われることから、これをピンニング現象という。
前記ピンニング現象により、陽極２０の上だけに形成されるのではなく、絶縁層３０の内壁部３０ａ上、および周辺部７０ａ上に正孔注入層４３が形成される。
【０００９】
図５（ｃ）は、発光層５０および陰極６０を形成した時点の断面模式図である。発光層５０は、開口部７０の内壁部３０ａ上に形成された正孔注入層４３上に形成されている。また、前記陰極６０は、絶縁層３０上と開口部７０に形成された発光層５０とを覆うように形成される。
【００１０】
図５（ｃ）に示した有機ＥＬ素子では、陽極２０と陰極６０とに電圧を印加し、開口部７０の正孔注入層４３と発光層５０との接合部分に電子とホールが注入し、発光層５０で電界発光を行う。
しかしながら、正孔注入層４３の材料として、たとえば、ポリエチレンジオキシチオフェン（以下、ＰＥＤＯＴ）とポリスチレンスルホネート（ＰＳＳ）の混合物（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）を用いた場合には、前記混合物の比抵抗は、１０３〜１０５Ωｃｍであるので、前記電界発光の際、周辺部７０ａの正孔注入層４３にも電子又はホールが流入してしまい、リーク電流を発生する場合があった。
さらに、前記周辺部７０ａにおける正孔注入層４３上に発光層５０が形成された場合には、周辺部７０ａ上に発光層５０に電子とホールが注入され、電界発光を行う場合があった。その結果、消費電力を増大させたり、コントラストを低下させるなどの問題を起こした。
【００１１】
以上のように、ピンニング現象が発生した有機ＥＬ素子においては、本来の有機ＥＬ素子形成部分である開口部７０での発光効率が低下するほか、電流−発光特性が不安定になる場合があった。また、ディスプレイとしての消費電力を増加させ、コントラストを低下させるなどの問題を生じさせる場合があった。
【特許文献１】特開平１０−１２３７７号公報
【特許文献２】特開平１１−４０３５８号公報
【特許文献３】特開平１１−５４２７０号公報
【特許文献４】特開２００４−８７５０９号公報
【特許文献５】特開２００４−１１１３６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、上記事情を鑑みてなされたもので、有機ＥＬ素子をインクジェット技術で作製するのに好適な正孔注入層用溶液であって、有機ＥＬ素子の特性を悪化させるピンニング現象を防ぐのに好適な正孔注入層用溶液を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の目的を達成するために、本発明は以下の構成を採用した。すなわち、
本発明の正孔注入層用溶液は、有機ＥＬ素子の正孔注入層をインクジェット技術で形成する際に使用される溶液であって、前記溶液は、１種類以上の溶媒と、１種類以上の正孔注入層用材料とを含有し、前記溶液は、２０℃において１ｍＰａ・ｓ〜２０ｍＰａ・ｓの粘度を有し、かつ、３０ｍＮ／ｍ〜７０ｍＮ／ｍの表面張力を有しており、前記１種類以上の溶媒は、２０℃で液体であり、前記溶媒の少なくとも１つが、１５０℃以上の沸点を有し、３０ｍＮ／ｍ以上の表面張力を有するものであり、かつ、前記溶液に１０質量％以上含有されており、前記１種類以上の正孔注入層用材料は、前記溶液に０．１〜１０質量％含有されていることを特徴とする。
【００１４】
本発明の正孔注入層用溶液は、前記正孔注入層用材料として、ポリエチレンジオキシチオフェンとポリスチレンスルホネ―トの混合物が含有されていることを特徴とする。
【００１５】
本発明の正孔注入層用溶液は、前記溶媒が、極性溶媒であることを特徴とする。
【００１６】
本発明の正孔注入層用溶液は、前記極性溶媒が、Ｎ−メチル−２−ピロリドンであることを特徴とする請求項３に記載の正孔注入層用溶液。
【００１７】
本発明の有機ＥＬ素子の製造方法は、一対の電極と、前記電極に挟まれた２層以上の有機薄膜層とからなる有機ＥＬ素子の製造方法であって、前記有機薄膜層のうち少なくとも１層が正孔注入層であり、前記正孔注入層が、インクジェット法を用いて、請求項１〜４のいずれか１項に記載の正孔注入層用溶液を基板上に吐出して形成されることを特徴とする。
【００１８】
本発明の有機ＥＬ素子は、一対の電極と、前記電極に挟まれた２層以上の有機薄膜層とからなる有機ＥＬ素子であって、前記有機薄膜層のうち少なくとも１層が正孔注入層であり、前記正孔注入層に、１５０℃以上の沸点を有し、かつ、３０ｍＮ／ｍ以上の表面張力を有する溶媒成分が残留してなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
上記の構成によれば、有機ＥＬ素子をインクジェット技術で作製するのに好適な正孔注入層用溶液であって、有機ＥＬ素子の特性を悪化させるピンニング現象を防ぐのに好適な正孔注入層用溶液を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態である正孔注入層用溶液、前記正孔注入層用溶液を用いた有機ＥＬ素子の作製方法、および前記正孔注入層用溶液を用いた有機ＥＬ素子の一例について説明する。
図１は、本発明の実施形態である正孔注入層用溶液を用いて作製した有機ＥＬ素子の図であって、（ａ）は平面模式図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’線における断面模式図の一部である。
本発明の実施形態である正孔注入層用溶液を用いて作製した有機ＥＬ素子は、基板１０の上に、陽極２０がライン状に形成され、それらの上に、絶縁層３０が形成されている。前記絶縁層３０には、開口部７０が、例えばマトリックス状に設けられるとともに、前記陽極２０の端部に、端子となる開口部７１が設けられている。
前記開口部７０においては、正孔注入層４１、発光層５０がこの順序で積層されている。さらに、前記陽極２０のラインと垂直の方向に、各開口部７０を覆うように陰極６０が形成されている。
【００２１】
前記陽極２０と前記陰極６０とに電圧を印加することにより、陽極２０から正孔が正孔注入層４１に注入される。前記正孔は、前記正孔注入層４１中を移動した後、発光層５０に注入される。一方、陰極６０からは、電子が発光層５０に注入される。発光層５０中で前記正孔と前記電子とが再結合し、電界発光する構成となっている。
【００２２】
以下、前記正孔注入層用溶液を用いた有機ＥＬ素子の製造工程の順に詳しく説明する。
有機ＥＬ素子の製造工程は、一般的には、陽極形成工程、絶縁膜形成工程、正孔注入層形成工程、発光層形成工程、陰極形成工程からなる。
（陽極２０形成工程）
まず、基板１０上に、陽極２０をライン状に形成する。ラインの形成は、陽極２０の形成の際、マスクを用いて形成するか、もしくは、全面に陽極２０を形成した後、レジストを塗布し、ガラスマスクにより露光処理して、ラインパターンを形成する。
前記基板１０は、透明な材料が好ましい。たとえば、ガラス、石英、その他プラスチックフィルム等を例示することができる。
前記陽極２０は、透明で導電性の高い材料が好ましい。たとえば、インジウム−錫−酸化物（以下、ＩＴＯ）あるいはインジウム−亜鉛−酸化物（以下、ＩＺＯ）などの導電性透明酸化物を用いることができる。
【００２３】
（絶縁膜３０形成工程）
次に、絶縁膜３０を、前記陽極２０を形成した基板１０全面に形成する。次に、レジストを塗布し、ガラスマスクにより露光処理して、開口部７０、および各陽極２０の端部の開口部７１を形成する。陽極２０の端部の開口部７１は、電圧を印加するときの端子取り付け部として用いる。
前記絶縁膜３０としては、一般的に用いられる絶縁膜材料を用いることができる。たとえば、フッ化物、ポリイミドあるいはレジスト材料などを挙げることができる。
【００２４】
前記絶縁膜３０は、撥液性であることが望ましい。具体的には、インクジェット法で吐出する溶液との接触角が５０°以上あることが望ましい。前記接触角が５０°以上ある場合には、インクジェット法により吐出された液滴が濡れ広がることがなく、隣接する開口部７０へこの液滴が濡れ広がることを防ぐことができる。
たとえば、前記絶縁層３０としてフッ化物を用いた場合には、フッ化物自身が表面エネルギーの低い材料なので、前記絶縁層３０は撥液性となる。
また、前記絶縁層３０としてポリイミドやレジスト材料などを用いた場合には、ＣＦ４プラズマで表面処理をすることにより、前記絶縁層３０を撥液性とすることができる。
【００２５】
（正孔注入層４１形成工程）
次に、前記開口部７０にインクジェット法により、正孔注入層用溶液を吐出する。
【００２６】
前記正孔注入層用溶液は、１種類以上の溶媒と、１種類以上の正孔注入層用材料とからなる。前記開口部７０に前記正孔注入層用溶液を吐出し、それを乾燥させることによって、前記溶媒を揮発させ、前記開口部７０に前記正孔注入層用材料のみを残すことができ、これにより正孔注入層４１を形成できる。
【００２７】
前記正孔注入層用溶液は、２０℃において１ｍＰａ・ｓ〜２０ｍＰａ・ｓの粘度を有し、３０ｍＮ／ｍ〜７０ｍＮ／ｍの表面張力を有していることが好ましい。
前記範囲の粘度および表面張力を有する場合には、インクジェット法により、液滴を好適に吐出することができる。また、液滴乾燥後に、有機ＥＬ素子の正孔注入層４１として好適な膜厚の薄膜を得ることができる。
【００２８】
前記正孔注入層用溶液に含有される溶媒は、２０℃で液体であることが好ましい。インクジェット法などウエットプロセスによって好適に成膜することができるためである。
【００２９】
前記溶媒は、１５０℃以上の沸点を有し、かつ、３０ｍＮ／ｍ以上の表面張力を有する溶媒を１０質量％以上含有することが好ましい。
前記特性を有する溶媒を１０質量％以上含有すれば、インクジェット法により、基板上に液滴が吐出した後、ゆっくりと前記溶媒を揮発させて、液滴の大きさを徐々に収縮させることができ、ピンニング現象を抑制することができるためである。その結果、絶縁層３０上には、正孔注入層４１を形成せず、開口部７０にだけ成膜することができる。
前記特性を有する溶媒を１０質量％以上含有しない場合、あるいは溶媒が前記特性を有しない場合、すなわち、沸点が１５０℃未満であったり、表面張力が３０ｍＮ／ｍ未満である場合には、前記効果を発現させることはできず、前記溶媒がすばやく揮発し、ピンニング現象を起こすおそれが発生するので好ましくない。
【００３０】
前記特性を有する溶媒は、溶液に少なくとも１種類以上含有されていれば良く、たとえば、２種類の溶媒が含有されていてもかまわない。その場合、溶液に含有される溶媒の量が、それぞれ１０質量％未満であっても、２種類の溶媒を合計して１０質量％以上含有されていればかまわない。
【００３１】
さらに、前記正孔注入層用材料と混合する溶媒としては、極性溶媒が好ましく、Ｎ、Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ―ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、エチレングリコール、ジエチレングリコール、グリセリンなどを挙げることができる。前記極性溶媒は、前記正孔注入層用材料４５をよく溶解することができるためである。ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ混合材料のようなポリエチレンジオキシチオフェンとポリスチレンスルホネ―トの混合物を用いる場合には、Ｎ−メチル−２−ピロリドンが、前記極性溶媒の中でも特に好ましい。
【００３２】
正孔注入層用溶液に含有される正孔注入層用材料は、前記溶液に０．１〜１０質量％含有されていることが好ましい。０．１質量％未満では、正孔注入層用材料の量が少なすぎるため、インクジェット法により基板上に吐出させて、乾燥させたときに、正孔注入層４１の膜厚が薄すぎるものとなる。逆に、１０質量％超の場合には、溶媒に対して正孔注入層用材料の量が多すぎるので、インクジェット法による吐出量の精度が低下する。その結果、膜厚を高精度で制御することができなくなる。
【００３３】
前記正孔注入層用溶液に含有させる正孔注入層用材料は、導電性の高い材料が好ましい。たとえば、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ混合材料、ポリアニリン、ポリチオフェンなどの導電性高分子材料などを挙げることができる。
【００３４】
図２（ａ）は、上記の正孔注入層用溶液４０を、前記開口部７０に吐出した時点の断面模式図である。
吐出された前記正孔注入層用溶液４０は、その表面張力によって、開口部７０および周辺部７０ａ上に、その液面が大きく盛り上がる。前記正孔注入層用溶液４０に対して、絶縁層３０は接触角が５０°以上となる撥液性を有しているので、これ以上濡れ広がることはない。
【００３５】
図２（ｂ）は、乾燥工程を行い、正孔注入層用溶液４０を乾燥させ、正孔注入層４１を形成した状態を示す断面模式図である。
【００３６】
前記正孔注入層用溶液４０は、前記溶媒と１種類以上の正孔注入層用材料４５を有しているので、インクジェット法により、開口部７０に液滴を吐出させた後、前記溶媒を乾燥させることによって、ピンニング現象を発生させることなく、正孔注入層用材料からなる正孔注入層４１を形成することができる。
【００３７】
なお、前記乾燥工程を行った後、正孔注入層４１には前記溶媒がわずかに残留する場合がある。前記残留溶媒は、正孔注入層４１における導電性を向上し、有機ＥＬ素子の発光特性を向上させることができる場合があるので、発光特性に悪影響を及ぼさない範囲で残留することに問題はない。
なお、残留成分については、ＮＭＲ、ＧＣ／ＭＳ、ＦＴ−ＩＲなどの分析手法を用いて検出すればよい。
【００３８】
（発光層５０形成工程）
次に、図２（ｃ）に示すように、スピンコーティング法により、発光層５０を形成する。まず、正孔注入層４１までを形成した前記基板１０をスピンコーターの冶具取り付け部にセットし、所定の回転速度とした後、発光層用溶液を塗布する。所定の成膜条件で、スピンコーティングを行うことにより、開口部７０内に所定の膜厚の発光層５０を形成することができる。
【００３９】
なお、発光層５０の材料としては、溶媒への溶解性および成膜性を考慮して、高分子化合物が好ましい。特に、電荷輸送性および発光性の高い高分子化合物が好ましく、たとえば、ポリ（パラフェニレンビニレン）（以下、ＰＰＶ）、前記ＰＰＶ誘導体、ポリフルオレン（以下、ＰＦＯ）、前記ＰＦＯ誘導体、ポリビニルカルバゾール（以下、ＰＶＣｚ）、前記ＰＶＣｚ誘導体、トリフェニルアミン、トリフェニルアミン誘導体、オキサジアゾール、オキサジアゾール誘導体、およびこれらの共重合高分子化合物などを挙げることができる。
【００４０】
前記発光層５０はスピンコーティング法で作成したが、インクジェット法など他のウエット・プロセスによる成膜手法を用いてもかまわない。
また、前記高分子化合物に、電荷輸送性材料あるいは発光色素などを分散させてもかまわない。これらの材料を分散させることにより、発光波長を変えることができ、また、発光特性を上げることができる。
さらに、発光層５０の上に正孔阻止層あるいは電子輸送層などを積層してもかまわない。前記正孔阻止層あるいは電子輸送層を設けることにより、さらに有機ＥＬ素子の発光特性を向上させることができる。
【００４１】
（陰極６０形成工程）
最後に、図２（ｃ）に示すように、真空蒸着法により、陰極６０を形成する。まず、発光層５０までを形成した前記基板１０を真空蒸着器のチャンバー内の所定の位置に取り付け、前記基板１０の表面には、ライン状の開口部が設けられた金属マスクを配置する。その後、前記チャンバー内を減圧状態にし、金属材料を真空蒸着することによって、ストライプ状の前記金属材料からなる陰極６０を前記基板１０上に形成する。
図２（ｃ）は、前記陰極６０を形成した時点の断面模式図である。前記陰極６０は、絶縁層３０上と開口部７０上を覆って、陽極２０と垂直の方向に、ストライプ状に形成されている。
【００４２】
前記陰極６０は、仕事関数の低い金属が好ましい。仕事関数の低い金属を用いることにより、陰極６０と発光層５０との間の電子注入障壁を低くすることができ、陰極６０から発光層５０へ電子を注入させやすくすることができるためである。仕事関数の低い金属としては、たとえば、Ｌｉ、Ｃｓなどのアルカリ金属、Ｃａ、Ｂａ、Ｍｇなどのアルカリ土類金属を例示することができる。
しかしながら、前記仕事関数の低い金属は、空気中の酸素や水分などと反応しやすいので、ＭｇＡｇなどの前記金属を含む合金、あるいはＬｉＦ、ＬｉＯ２、ＣｓＦなどの前記金属を含む化合物などとして形成することが好ましい。あるいは、前記アルカリ金属、アルカリ土類金属の上に、ＡｌもしくはＡｕなどの仕事関数の高い金属を積層して形成することが望ましい。
以下、本発明の実施形態の効果について説明する。
【００４３】
本発明の実施形態である正孔注入層用溶液は、２０℃で液体である１種類以上の溶媒と、１種類以上の正孔注入層用材料とからなり、前記溶液は、２０℃において１ｍＰａ・ｓ〜２０ｍＰａ・ｓの粘度を有し、かつ、３０ｍＮ／ｍ〜７０ｍＮ／ｍの表面張力を有するので、インクジェット法により好適に液滴を吐出することができる。
【００４４】
本発明の実施形態である正孔注入層用溶液は、１５０℃以上の沸点を有し、かつ、３０ｍＮ／ｍ以上の表面張力を有する溶媒を１０質量％以上含有しているので、インクジェット法により吐出された液滴を、ゆっくりと蒸発させることができ、液滴の大きさを徐々に収縮させることができる。そのため、瞬間的に蒸発する溶媒を用いた場合に発生するピンニング現象を発生させることがない。そのため、ピンニング現象に起因する有機ＥＬ素子のリーク電流などの発生を抑制することができる。
【００４５】
本発明の実施形態である正孔注入層用溶液は、正孔注入層用材料として、ポリエチレンジオキシチオフェンとポリスチレンスルホネ―トの混合物を含有し、極性溶媒であるＮ−メチル−２−ピロリドンを溶媒として含有しているので、ピンニング現象を抑制することができる。そのため、ピンニング現象に起因する有機ＥＬ素子のリーク電流などの発生を抑制することができる。
【００４６】
本発明の実施形態である有機ＥＬ素子の作製方法は、先に記載の正孔注入層用溶液を、インクジェット法により吐出して、正孔注入層を形成することを特徴とする有機ＥＬ素子の作製方法なので、インクジェット法により液滴を吐出させても、ピンニング現象を起こすおそれがない。そのため、ピンニング現象に起因する有機ＥＬ素子のリーク電流などの発生を抑制することができる。
【００４７】
本発明の実施形態である有機ＥＬ素子は、正孔注入層に、１５０℃以上の沸点を有し、かつ３０ｍＮ／ｍ以上の表面張力を有する溶媒成分が残留してなることを特徴とする有機ＥＬ素子なので、正孔注入層における導電性を向上させ、有機ＥＬ素子の発光特性を向上させることができる。
以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明する。しかし、本発明はこれらの実施例にのみ限定されるものではない。
【実施例】
【００４８】
（実施例１）
（正孔注入層用溶液の調整）
本発明の正孔注入層用の高分子材料を調整した。
まず、（１）式で示すＰＥＤＯＴと（２）式で示すＰＳＳを含む混合水溶液（Ｈ．Ｃ．スタルク社製（Ｈ．Ｃ．Ｓｔａｒｃｋ）、Ｂａｙｔｒｏｎ  Ｐ  ＣＨ８０００、固形分３％、以下、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ混合水溶液）を用意した。
【００４９】
【化１】
2008294349.tif 000003
【００５０】
【化２】
2008294349.tif 000004
【００５１】
次に、前記ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ混合水溶液を３０ｗｔ％に対し、Ｎ−メチル−２−ピロリドンを２０ｗｔ％、２−プロパノールを１０ｗｔ％、水を４０ｗｔ％として、これらを混合し、正孔注入層用溶液として調整した。
また、調整した正孔注入層用溶液の一部を用いて、表面張力と粘度の測定を行った。
【００５２】
（発光層用溶液の調整）
次に、本発明の発光層用の高分子材料を調整した。
まず、（３）式で表される分子構造を有するトリフェニルアミンとオキサジアゾールの共重合高分子Ｐｏｌｙ［ＨＭＴＰＤ−ＰＢＤ］と、（４）式で表される構造を有するイリジウム錯体Ｉｒ（ｐｐｙ）３とを用意し、これらを、９：１の重量比でトルエンに溶解させ、発光層用溶液を調整した。
【００５３】
【化３】
2008294349.tif 000005
【００５４】
【化４】
2008294349.tif 000006
【００５５】
（素子作成）
２５×３５ｍｍ角のガラス基板上にＩＴＯ陽極をパターニングし、その上部に厚さ２μｍのポリイミド層を形成した。その後、フォトリソグラフィー法で、前記ポリイミド層に２５０μｍ×９０μｍの楕円形状の開口部を６×９個形成し、ＩＴＯ表面を露出させた。
次に、ポリイミドおよびＩＴＯ表面をＯ２プラズマ処理によりクリーニングし、ＣＦ４プラズマ処理を行い、ポリイミド表面を撥液性とした。
その後、前記正孔注入層用溶液をインクジェット法により、開口部に吐出した後、１８０℃で１時間乾燥させて、正孔注入層とした。
【００５６】
その後、前記発光層用溶液を、スピンコーティング法で塗布した後、１６０℃で１時間乾燥させて、発光層とした。
次に、メタルマスクを用いて、バリウムとアルミニウムを同時に真空蒸着し、ストライプ状の陰極を形成した。最後に、ＵＶ硬化樹脂により、ガラスキャップを基板上に接着し、有機ＥＬ素子を封止した。
【００５７】
このようにして作製した有機ＥＬ素子の陽極と陰極との間に電圧を印加したところ、ポリイミドをエッチングした開口部においてのみ発光が見られた。
図３（ａ）に示した写真が、得られた発光状態である。
【００５８】
外部量子効率は、７．４％（１００ｃｄ／ｍ２時）であった。
また、ＮＭＲ、ＧＣ／ＭＳ、ＦＴ／ＩＲなどの分析手法を用いて、正孔注入層にＮ−メチル−２−ピロリドンの残留成分が存在していることが分かった。
【００５９】
以上、実施例１の正孔注入層用溶液に使用した溶媒の種類、その混合比、正孔注入層用溶液の表面張力および粘度の測定結果、発光写真の観察結果は表１に示した。
なお、発光写真の観察結果は、開口部のみから発光が得られたサンプルを○と評価し、開口部以外からの発光が観察されたサンプルを×と評価した。
【００６０】
（比較例１）
前記正孔注入層用溶液の調整の際、Ｎ−メチル−２−ピロリドンを混合せず、前記ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ混合水溶液を３０ｗｔ％に対し、２−プロパノールを２０ｗｔ％、水を５０ｗｔ％として、これらを混合し、正孔注入層用溶液として調整した。
この正孔注入層用溶液を用いたほかは、実施例１と同様にして、有機ＥＬ素子を作製し、発光状態を写真観察した。
このようにして作製した素子の陽極と陰極との間に電圧を印加したところ、開口部以外にも、その周辺部分で発光が見られた。よって、発光写真の観察結果は、×と評価した。
図３（ｂ）に示した写真が、得られた発光状態である。また、外部量子効率は、６．５％（１００ｃｄ／ｍ２時）であった。実施例１に比較して、外部量子効率は良くなかった。
比較例１の実験条件および実験結果も表１に合わせて示した。
【００６１】
（比較例２）
前記正孔注入層用溶液の調整の際、Ｎ−メチル−２−ピロリドンを混合せず、前記ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ混合水溶液を３０ｗｔ％に対し、２−エトキシエタノールを４０ｗｔ％、水を３０ｗｔ％として、これらを混合し、正孔注入層用溶液として調整した。
この正孔注入層用溶液を用いたほかは、実施例１と同様にして、有機ＥＬ素子を作製し、発光状態を写真観察した。
このようにして作製した素子の陽極と陰極との間に電圧を印加したところ、開口部以外にも、その周辺部分で発光が見られた。よって、発光写真の観察結果は、×と評価した。
図３（ｃ）に示した写真が、得られた発光状態である。また、外部量子効率は、４．０％（１００ｃｄ／ｍ２時）であった。実施例１に比較して、外部量子効率は良くなかった。
比較例２の実験条件および実験結果も表１に合わせて示した。
【００６２】
（実施例２）
前記正孔注入層用溶液の調整の際、前記ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ混合水溶液を３０ｗｔ％に対し、Ｎ−メチル−２−ピロリドンを４０ｗｔ％、２−プロパノールを１０ｗｔ％、水を２０ｗｔ％として、これらを混合し、正孔注入層用溶液として調整した。
この正孔注入層用溶液を用いたほかは、実施例１と同様にして、有機ＥＬ素子を作製し、発光状態を写真観察した。
図４（ａ）に示した写真が、得られた発光状態である。よって、発光写真の観察結果は、○と評価した。
【００６３】
（実施例３）
前記正孔注入層用溶液の調整の際、Ｎ−メチル−２−ピロリドンに代えて、表２に示す各種極性溶媒を用いたほかは、実施例２と同様にして、有機ＥＬ素子を作製し、発光状態を写真観察した。
図４（ｂ）に示した写真が、得られた発光状態である。
以上、実施例３において用いた正孔注入層用溶液の表面張力、粘度の測定結果と、発光写真の観察結果を表１にまとめた。
【００６４】
実施例１では、Ｎ−メチル−２−ピロリドンを添加することによって、溶液の表面張力が増加するとともに、溶液の粘度が、９．５ｍＰａ・ｓとなり、発光写真の観察結果で分かる通り、開口部のみから、均一な発光が得られた。
逆に、比較例１、２では、溶液の表面張力は、３０ｍＮ／ｍ、３５ｍＮ／ｍであり、３０ｍＮ／ｍ〜７０ｍＮ／ｍの範囲内であったが、使用溶媒の表面張力が３０ｍＮ／ｍ以下であるため、発光写真の観察結果で分かる通り、開口部以外にも、その周辺部分で発光が見られた。
【００６５】
【表１】
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【００６６】
また、今回使用した溶媒の沸点、表面張力および粘度を表２にまとめた。
【００６７】
【表２】
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【産業上の利用可能性】
【００６８】
本発明は、正孔注入層用溶液、インクジェット法を用いた有機ＥＬ素子の製造方法、有機ＥＬ素子に関するものであり、有機ＥＬ素子を利用した発光素子、照明機器、ディスプレイ産業において利用可能性がある。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の実施形態である有機ＥＬ素子の一例を説明する図であって、（ａ）は平面模式図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’線における断面模式図である。
【図２】本発明の実施形態である有機ＥＬ素子の製造方法の一例を説明する工程断面図である。
【図３】本発明の実施形態である有機ＥＬ素子の発光写真であって、（ａ）は実施例１、（ｂ）は比較例１、（ｃ）は比較例２のサンプルの発光写真である。
【図４】本発明の実施形態である有機ＥＬ素子の発光写真であって、（ａ）は実施例２、（ｂ）は実施例３のサンプルの発光写真である。
【図５】従来の有機ＥＬ素子の製造方法の一例を説明する工程断面図である。
【符号の説明】
【００７０】
１０…基板、２０…陽極、３０…絶縁層、３０…内壁部、４０…正孔注入層用溶液、４１…正孔注入層、４２…正孔注入層用溶液、４３…正孔注入層、５０…発光層、６０…陰極、７０…開口部、７０ａ…周辺部、７１…開口部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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