(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向する電極と、前記対向する電極の間にＥＬ層を有してなる、ＥＬ素子の製造方法であって、
前記一方の電極上にＥＬ層を形成する工程と、
前記ＥＬ層上に他方の電極を形成する工程とを含み、
前記ＥＬ層の形成にあたり、ＥＬ層形成液と、前記ＥＬ層形成液に混合しない隔離液とを同時にパターン状に塗布することを含んでなり、
前記ＥＬ層形成液が水性であるときは前記隔離液が非極性溶媒であり、前記ＥＬ層形成液が非極性溶剤であるときは前記隔離液が水、アルコールである、を特徴とする、ＥＬ素子の製造方法。
【請求項２】
前記隔離液が、絶縁層を形成する絶縁性物質を含むものである、請求項１に記載のＥＬ素子の製造方法。
【請求項３】
前記隔離液が、ＵＶ硬化樹脂または熱硬化樹脂を含むものである、請求項１に記載のＥＬ素子の製造方法。
【請求項４】
前記隔離液が、前記ＥＬ層形成液の溶剤よりも蒸発速度が遅い溶剤を含んでいる、請求項１に記載のＥＬ素子の製造方法。
【請求項５】
前記隔離液の塗布直後の膜厚を、前記ＥＬ層形成液の塗布直後の膜厚よりも厚いものとする、請求項１に記載の有機ＥＬ素子の製造方法。
【請求項６】
複数の吐出穴を有する塗布ヘッドを用いて、前記ＥＬ層形成液と前記隔離液とを同時に吐出し、前記一方の電極上に塗布することにより、前記ＥＬ層形成液と前記隔離液とのライン状のパターンを形成する、請求項１に記載のＥＬ素子の製造方法。
【請求項７】
前記隔離液が、パターニングされた絶縁層上に塗布される、請求項１に記載のＥＬ素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）素子、特にディスプレイ装置に使用される薄膜型有機ＥＬ素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＥＬ素子は自発光の面状表示素子としての使用が注目されている。その中でも、有機物質を発光材料として用いた有機薄膜ＥＬディスプレイは、印加電圧が１０Ｖ弱であっても高輝度な発光が実現するなど発光効率が高く、単純な素子構造で発光が可能であるので、特定のパターンを発光表示させる広告その他低価格の簡易表示用のディスプレイへの応用が期待されている。
【０００３】
しかしながら、ＥＬ素子を用いたディスプレイの製造にあたっては、電極や有機ＥＬ層のパターニング、典型的にはフォトリソ工程や複雑なパターン成膜装置によるパターニング工程が必要であり、工程の複雑化やコストの上昇を招いている。このうち有機ＥＬ材料をマスク蒸着によりパターニングする方法では、マスクパターンの精細度やアライメントの問題に加えて、パターンの数（Ｒ，Ｇ，Ｂの３回）だけ蒸着工程を繰り返す必要があり、歩留まりや、装置価格などのコストが問題となる。一方、インクジェット法により電極上に有機ＥＬ材料を微細なラインパターン状に形成する方法は、工程は比較的簡便ではあるが、予め電極と隣の電極との間に隔壁をフォトリソ工程などを用いて形成する必要があり、工程が複雑であって歩留まりや膜厚均一性の点で問題がある。
【０００４】
このように、ＥＬ素子、特に有機ＥＬディスプレイの製造においては、電極、有機ＥＬ層および絶縁層等のパターニングを行うために、工程数が非常に多くなり、歩留まり、生産性、コストの面で大きな課題を抱えている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、ＥＬ素子の工程数の少ない簡便な製造方法であって、歩留まり、生産性、コストなどに優れたＥＬ素子の製造方法を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、ＥＬ層形成液と、前記ＥＬ層形成液と異なる隔離液を同時に塗布してＥＬ層を形成することにより前記課題を解決できることを見出し本発明を完成させた。
【０００７】
したがって、本発明のＥＬ素子の製造方法は、対向する電極と、前記対向する電極の間にＥＬ層を有してなる、ＥＬ素子の製造方法であって、前記一方の電極上にＥＬ層を形成する工程と、前記ＥＬ層上に他方の電極を形成する工程とを含み、前記ＥＬ層の形成にあたり、ＥＬ層形成液と、前記ＥＬ層形成液に混合しない隔離液とを同時に塗布し層形成することを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
ＥＬ素子の構造
図１は、本発明の方法によって製造されるＥＬ素子の一例を示す断面図である。このＥＬ素子は、ガラス基材１上に、アノード電極２がライン状にパターニングされている。さらにそのアノード電極２上にそれぞれ異なる発光色を有する有機ＥＬ層３、３′、３″が設けられ、ＥＬ層上にはカソード電極２’が設けられている。
【０００９】
図２および図３は、本発明の方法によって製造されるＥＬ素子の一例を示す断面図であって、図２は正面断面図、図３は側面断面図である。このＥＬ素子（ＥＬパネル）は絶縁層４およびカソード電極を分離するための隔壁層５を有している。このＥＬ素子は、ガラス基材１上に、アノード電極２がライン状にパターニングされ、そのアノード電極２上にそれぞれ異なる発光色を有する有機ＥＬ層３、３′、３″がライン状に設けられ、これらの隣り合うアノード電極２の間には絶縁層４が形成されている。これらのＥＬ上には、ＥＬ層のラインと直交する方向でカソード電極２’がライン状にパターニングされ、このカソード電極２’の間には隔壁層５が設けられ、この隔壁層５の上にもライン状にパターニングされたカソード電極２’が設けられている。
【００１０】
これらの図においては、ＥＬ層と電極は直接接しているが、本発明はこれらに限られず、電極とＥＬ層間に光触媒含有層などの任意の層があってもよい。
【００１１】
塗布方法
図４は、本発明のＥＬ素子の製造方法におけるＥＬ層形成液と、ＥＬ層形成液と混合しない隔離液の塗布方法の具体例を示す概略図である。
【００１２】
図４において、６、６’、６’’は、それぞれ、ＥＬ層形成液を供給する供給源（ポンプ他、液供給系）であり、７は、これらＥＬ層形成液と混合しない隔離液を供給する供給源である。８、８’、８’’および９は、これらの塗布溶液にそれぞれ対応する吐出部である。基板１１は、塗布ヘッド１０の長手方向と垂直方向に移動させて、それぞれライン状のパターンを同時に塗布形成する。
【００１３】
本発明において同時塗布とは、文字通り同じ塗布ヘッドから同時に塗布する場合の他、一方の液の固化前に別の液を塗布する、複数液の塗布方法を含む。また、上記の塗布方式において、パターニングするＥＬ層形成液は、異なる波長を発光する材料を含むものであっても、同一の発光材料を含むものでもよい。パターン形状は、典型的にはライン状であるがこれに限られず、例えば、ＥＬ層がドット状に形成されていてもよい。また、塗布ヘッドの吐出部の間隔を様々に変化させて所望のパターンを形成させてもよい。また、ＥＬ層形成液または隔離液のいずれかを全面塗布後まだ液体の状態において他方をパターン塗布して、全面塗布した液体を排除してパターン化されたＥＬ層を形成してもよい。
【００１４】
塗布にあたっては、その吐出方法は限定されないが、例えば機械的な圧力や電界をかけることによってあるいは各塗布溶液の表面張力を利用して塗布溶液を吐出してもよい。
【００１５】
塗布にあたっては、塗布ヘッドと基板の位置関係は限定されず、例えば塗布ヘッドより上方に基板が位置する態様、塗布ヘッドの下方に基板が位置する態様が挙げられる。また、塗布にあたっては、基板を固定して塗布ヘッドが移動する方法、塗布ヘッドを固定して基板を移動させる方法、基板と塗布ヘッドがともに移動する方法のいずれであってもよい。
【００１６】
ＥＬ層形成液と異なる隔離液
本発明に用いる隔離液は、ＥＬ層形成時においてＥＬ層形成液と混合しないものである。典型的な隔離液は、ＥＬ層形成液の溶剤との溶解性の低い好ましくは不溶の液体そのもの、またはそのような液体を含んだものである。このようなＥＬ層形成液と隔離液の組み合わせとしては、ＥＬ層形成液が水性であるときには、隔離液の溶剤としては非極性溶剤が挙げられる。一方、ＥＬ層形成液がトルエン、キシレン、クロル系溶剤などの非極性溶剤であるときには、隔離液の溶剤としては水、アルコール類などが挙げられる。
【００１７】
塗布にあたっては、好ましくは隔離液の塗布直後の膜厚が、ＥＬ層形成液の塗布直後の膜厚よりも厚いものとすることでパターンがより確実に形成できる。
【００１８】
隔離液は、完全に揮発してしまう成分のみであることもできるが、絶縁層や隔壁層を形成する絶縁性物質を含むものであってもよい。そのような絶縁性材料としては、例えば、感光性ポリイミド樹脂、アクリル系樹脂、他、光硬化型樹脂（ＵＶ硬化樹脂など）および熱硬化型樹脂が挙げられ、また、撥水性樹脂が好ましい。さらに、隔離液としては、ＥＬ層を形成できる液体であってもよい。また、隔離液は複数種類を用いることも可能である。
【００１９】
ＥＬ層
本発明のＥＬ素子に設けられるＥＬ層は、エレクトロルミネッセンスを起こすものであれば限定されない。また、ＥＬ層は対向する電極の間に設けられる。
【００２０】
本発明のＥＬ層はさらに、その構成要素として、必須の層として発光層、任意の層として、発光層に正孔を輸送する正孔輸送層および電子を輸送する電子輸送層（これらはまとめて、電荷輸送層とよぶことがある）、ならびに、発光層または正孔輸送層に正孔を注入する正孔注入層および発光層または電子輸送層に電子を注入する電子注入層（これらはまとめて、電荷注入層とよぶことがある）を設けることができる。正孔輸送層、正孔注入層は、陽極（アノード電極）と有機ＥＬ層の間に設け、また、電子注入層や電子輸送層は陰極（カソード電極）と有機ＥＬ層の間に設ける。有機ＥＬ層は発光波長を調整したり、発光効率を向上させる等の目的で、これらの各層に適当な材料をドーピングすることもできる。
【００２１】
本発明のＥＬ素子にあっては、典型的には一方の電極上にＥＬ層を形成し、さらにこのＥＬ層上に他方の電極を形成するが、これは、ＥＬ層と電極との間に他の任意の層を設けてもよい。
【００２２】
また、ＥＬ層が複数層からなる場合、隔離液との同時塗布によりパターニングするＥＬ層は、通常発光層であるが、その他の層であってもよい。また、前述のように、好ましくはＥＬ層として異なる発色を行う複数の種類ど同時にパターニングすることもできる。
【００２３】
これらＥＬ層を構成する材料としては例えば以下のものが挙げられる。
【００２４】
（発光材料）
＜色素系＞シクロペンタジエン誘導体、テトラフェニルブタジエン誘導体、トリフェニルアミン誘導体、オキサジアゾール誘導体、ピラゾロキノリン誘導体、ジスチリルベンゼン誘導体、ジスチリルアリーレン誘導体、シロール誘導体、チオフェン環化合物、ピリジン環化合物、ペリノン誘導体、ペリレン誘導体、オリゴチオフェン誘導体、トリフマニルアミン誘導体、オキサジアゾールダイマー、ピラゾリンダイマー。
【００２５】
＜金属錯体系＞アルミキノリノール錯体、ベンゾキノリノールベリリウム錯体、ベンゾオキサゾール亜鉛錯体、ベンゾチアゾール亜鉛錯体、アゾメチル亜鉛錯体、ポリフィリン亜鉛錯体、ユーロピウム錯体、等、中心金属に、Ａｌ、Ｚｎ、Ｂｅ等または、Ｔｂ、Ｅｕ、Ｄｙ等の希土類金属を有し、配位子にオキサジアゾール、チアジアゾール、フェニルピリジン、フェニルベンゾイミダゾール、キノリン構造等を有する金属錯体。
【００２６】
＜高分子系＞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、ポリビニルカルバゾール等、ポリフルオレン誘導体。
【００２７】
（ドーピング材料）
ペリレン誘導体、クマリン誘導体、ルブレン誘導体、キナクリドン誘導体、スクアリウム誘導体、ポルフィリン誘導体、スチリル系色素、テトラセン誘導体、ピラゾリン誘導体、デカシクレン、フェノキサゾン。
【００２８】
（正孔注入層（陽極バッファー材料））
フェニルアミン系、スターバースト型アミン系、フタロシアニン系、酸化バナジウム、酸化モリブデン、酸化ルテニウム、酸化アルミニウム等の酸化物、アモルファスカーボン、ポリアニリン、ポリチオフェン誘導体。
【００２９】
（電子注入層（陰極バッファー材料））
アルミリチウム、フッ化リチウム、ストロンチウム、酸化マグネシウム、フッ化マグネシウム、フッ化ストロンチウム、フッ化カルシウム、フッ化バリウム、酸化アルミニウム、酸化ストロンチウム、カルシウム、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレンスルホン酸ナトリウム。
【００３０】
電極
電極層は、アノード電極とカソード電極のどちらか一方が、透明または、半透明であり、アノード電極としては、正孔が注入し易いように仕事関数の大きい導電性材料が好ましく、逆にカソード電極としては、電子が注入し易いように仕事関数の小さい導電性材料が好ましい。また、複数の材料を混合させてもよい。いずれの電極も、抵抗はできるだけ小さいものが好ましく、一般には、金属材料が用いられるが、有機物あるいは無機化合物を用いてもよい。
【００３１】
具体的には、陽極材料としては、通常ＥＬ素子に用いられているものであれば限定されないが、例えば、ＩＴＯ、酸化インジウム、金、ポリアニリンを挙げることができる。また、陰極材料としては、通常ＥＬ素子に用いられているものであれば限定されないが、例えば、マグネシウム合金（ＭｇＡｇ他）、アルミニウム合金（ＡｌＬｉ、ＡｌＣａ、ＡｌＭｇ他）、金属カルシウムを挙げることができる。
【００３２】
基板
基板としては、通常ＥＬ素子に用いられているものであれば限定されないが、例えば、ガラス、プラスチック、各種フィルムを挙げることができる。
【００３３】
【実施例】
以下、実施例に基き本発明をさらに説明する。
【００３４】
ＥＬ層（発光層）形成液の調製
下記の組成を有し、発光色素としてＧのみ、Ｒのみ、Ｂのみを用いた３種類のＥＬ層形成液を調製した。
【００３５】
0004440413.tif 000002
これらの物質は以下の構造を有する。
【００３６】
ポリビニルカルバゾール構造式
【化１】
0004440413.tif 000003
オキサジアゾール化合物構造式
【化２】
0004440413.tif 000004
発光色素（Ｇ）クマリン６構造式
【化３】
0004440413.tif 000005
発光色素（Ｒ）ナイルレッド
【化４】
0004440413.tif 000006
発光色素（Ｂ）ペリレン化合物
【化５】
0004440413.tif 000007
実施例１
１００μｍの間隔で２０μｍの線幅にパターニングされたＩＴＯに、絶縁層であるポリイミド層を１μｍの膜厚でＩＴＯ間およびＩＴＯの線幅方向に対して直交方向にマトリックス状に形成した。この後、ＩＴＯと直交方向の絶縁層上に逆テーパーの隔壁層を形成した。
【００３７】
次いで、上記３種類のＥＬ層形成液、およびＥＬ層形成液と混合しない隔離液としての水を塗布ヘッドに供給し、ＩＴＯ上にＥＬ層形成液、ＩＴＯとＩＴＯの間に、水をそれぞれｗｅｔ膜厚５０μｍで同時に塗布した。その後、真空オーブンで８０℃で３０分間乾燥し、０．１μｍの膜厚のＲ，Ｇ，Ｂの３種の発光層をＩＴＯ上に、交互に成膜した。
【００３８】
さらに、ＩＴＯおよびＥＬ層（発光層）のパターン上に、上部電極（陰極）としてＡｌＬｉ合金を５００ｎｍの膜厚で全面に蒸着した。単純マトリックス型の３色発光素子（ディスプレイ）が得られた。
【００３９】
実施例２
ＥＬ層形成液と混合しない隔離液として、ポリビニルアルコール樹脂２ｗｔ％の水溶液を用いた以外は、実施例１と同様に塗布し、ＩＴＯ上に０．１μｍの膜厚のＲ，Ｇ，Ｂの３種のＥＬ層（発光層）と、ＩＴＯとＩＴＯの間に１μｍの膜厚のポリビニルアルコールの層を交互に成膜した。
【００４０】
さらに、ＩＴＯおよび発光層のパターン上に、上部電極（陰極）としてＡｌＬｉ合金を５００ｎｍの膜厚で全面に蒸着した。単純マトリックス型の３色発光素子（ディスプレイ）が得られた。
【００４１】
実施例３
実施例１において、３種類のＥＬ層形成液の溶剤にクロロホルム、ＥＬ層形成液と混合しない隔離液としてメタノールを用いること以外は、実施例１と同様の方法で、単純マトリックス型の３色発光素子（ディスプレイ）を作製した。
【００４２】
比較例１
実施例１において、３種類のＥＬ層形成液の溶剤にキシレン、ＥＬ層形成液と混合しない隔離液としてエタノールを用いること以外は、実施例１と同様の方法で単純マトリックス型の３色発光素子の作製を試みたが、ＥＬ層（発光層）のラインパターンは得られず製造不能であった。
【００４３】
【発明の効果】
本発明によって、ＥＬ素子の工程数の少ない簡便な製造方法であって、歩留まり、生産性、コストなどに優れたＥＬ素子の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の方法によって製造されるＥＬ素子の一例を示す断面図である。
【図２】本発明の方法によって製造されるＥＬ素子の別の一例を示す断面図であって、正面から見た断面図である。
【図３】本発明の方法によって製造されるＥＬ素子の例を示す断面図であって、図２の素子を側面から見た断面図である。
【図４】本発明のＥＬ素子の製造方法におけるＥＬ層形成液と、ＥＬ層形成液と混合しない隔離液の塗布方法の具体例を示す概略図である。
【符号の説明】
１  ガラス基材
２  アノード電極
２’  カソード電極
３、３’、３”  有機ＥＬ層、
４  絶縁層
５  隔壁層
６、６’、６”  ＥＬ層形成液供給源
７  隔離液供給源
８、８’、８”  ＥＬ層形成液吐出部
９  隔離液吐出部
１０  塗布ヘッド
１１  基板
【図１】
0004440413.tif 000008
【図２】
0004440413.tif 000009
【図３】
0004440413.tif 000010
【図４】
0004440413.tif 000011