(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の発光層用インク組成物を吐出し膜を形成する工程と、
前記膜上に第２の発光層用インク組成物を吐出し発光層を形成する工程と、を含み、
前記第１の発光層用インク組成物が発光層材料と溶媒とを含み、前記第２の発光層用インク組成物が溶媒を含み、かつ、前記第２の発光層用インク組成物が発光層材料を含まず、前記膜及び前記発光層が前記発光層材料を含むものである、ことを特徴とする有機ＥＬ素子の製造方法。
【請求項２】
陽極を形成する工程と、
前記陽極上に正孔注入／輸送層を形成する工程と、
前記正孔注入／輸送層上に発光層材料と溶媒とを含む第１の発光層用インク組成物を吐出し膜を形成する工程と、
前記膜上に第２の発光層用インク組成物を吐出し発光層を形成する工程と、
前記発光層上に陰極を形成する工程と、を含み、
前記第１の発光層用インク組成物が発光層材料と溶媒とを含み、前記第２の発光層用インク組成物が溶媒を含み、かつ、前記第２の発光層用インク組成物が発光層材料を含まず、前記膜及び前記発光層が前記発光層材料を含むものである、ことを特徴とする有機ＥＬ素子の製造方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、
前記第１の発光層用インク組成物がバンクの開口部に吐出され、前記膜が前記開口部に形成され、また、前記第２の発光層用インク組成物が前記バンクの開口部に吐出され、前記発光層が前記開口部に形成されるものであり、前記バンクの前記開口部における前記発光層の膜厚の平坦性が、前記バンクの前記開口部における前記膜の膜厚の平坦性より大きい、ことを特徴とする有機ＥＬ素子の製造方法。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかにおいて、
前記膜が前記第１の発光層用インク組成物を複数回吐出することで形成される、ことを特徴とする有機ＥＬ素子の製造方法。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかにおいて、
前記第２の発光層用インク組成物の吐出によって前記膜の膜厚が整えられ、前記発光層が形成されるものである、ことを特徴とする有機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】
ディスプレイ、表示光源などに用いられる電気的発光素子である有機ＥＬ素子およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年液晶ディスプレイに替わる自発発光型ディスプレイとして有機物を用いた発光素子の開発が加速している。有機物を用いた有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）素子としては、Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．５１（１２）、２１  Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ  １９８７の９１３ページから示されているように低分子を蒸着法で成膜する方法と、Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．７１（１）、７  Ｊｕｌｙ  １９９７の３４ページから示されているように高分子を塗布する方法が主に報告されている。
【０００３】
有機ＥＬ素子において、カラー化の手段としては低分子系材料の場合、マスク越しに異なる発光材料を所望の画素上に蒸着し形成する方法が行われている。一方、高分子系材料については、微細かつ容易にパターニングができることからインクジェット法を用いたカラー化が注目されている。インクジェット法による有機ＥＬ素子の形成としては方法は、例えば、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、特開平１１−３３９９５７に開示されている。
【０００４】
また、素子構造という観点からは、発光効率、耐久性を向上させるために、正孔注入／輸送層を陽極と発光層の間に形成することが多い（Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．５１、２１  Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ  １９８７の９１３ページ）。従来、バッファ層や正孔注入／輸送層としては導電性高分子、例えばポリチオフェン誘導体やポリアニリン誘導体（Ｎａｔｕｒｅ，３５７，４７７、１９９２）を用い、スピンコート等の塗布法により膜を形成する。低分子系材料においては正孔注入／輸送層として、フェニルアミン誘導体を蒸着で形成することが報告されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
有機薄膜材料を無駄にせず、簡便にかつ微細パターニング製膜する手段としてインクジェット方式は大変有効である。
【０００６】
しかしながら、インクジェット法による薄膜製膜においては、十分に膜厚を制御し、均一な薄膜を形成することが困難であった。
【０００７】
例えば、バンクで仕切られた領域に液滴を塗布して膜を形成する場合、バンクが撥インク性を有していても、乾燥過程で膜が凹に（中央が薄く、周囲が厚く）なることや、時に未塗布領域などの膜厚ムラを生じることがあった。
【０００８】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、その課題とするところは、画素内で膜厚が制御された、均一な有機ＥＬ薄膜を得るための、インクジェット法による有機ＥＬ素子の製造方法ならびに有機ＥＬ素子を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明に係る有機EL素子の製造方法は、第１の発光層用インク組成物を吐出し膜を形成する工程と、前記膜上に第２の発光層用インク組成物を吐出し発光層を形成する工程と、を含み、前記第１の発光層用インク組成物が発光層材料と溶媒とを含み、前記第２の発光層用インク組成物が溶媒を含み、かつ、前記第２の発光層用インク組成物が発光層材料を含まず、前記膜及び前記発光層が前記発光層材料を含むものである、ことを特徴とする。
また、本発明に係る有機EL素子の製造方法は、陽極を形成する工程と、前記陽極上に正孔注入／輸送層を形成する工程と、前記正孔注入／輸送層上に発光層材料と溶媒とを含む第１の発光層用インク組成物を吐出し膜を形成する工程と、前記膜上に第２の発光層用インク組成物を吐出し発光層を形成する工程と、前記発光層上に陰極を形成する工程と、を含み、前記第１の発光層用インク組成物が発光層材料と溶媒とを含み、前記第２の発光層用インク組成物が溶媒を含み、かつ、前記第２の発光層用インク組成物が発光層材料を含まず、前記膜及び前記発光層が前記発光層材料を含むものである、ことを特徴とする。
これらの課題は下記（１）〜（９）の本発明によって達成される。
【００１０】
（１）有機ＥＬ材料を含むインク組成物をインク吐出法により同一画素内に少なくとも２回以上吐出して製膜することを特徴とする有機ＥＬ素子の製造方法。
【００１１】
（２）次のインク組成物の吐出が、前回の吐出した液滴が乾燥後に行われる事を特徴とする上記（１）の有機ＥＬ素子の製造方法。
【００１２】
（３）有機ＥＬ材料が発光材料であることを特徴とする上記（１）又は（２）の有機ＥＬ素子の製造方法。
【００１３】
（４）各回のインク組成物の吐出量が、異なることを特徴とする上記（１）乃至（３）のいずれかの有機ＥＬ素子の製造方法。
【００１４】
（５）インク組成物をバンクで区画された領域内に吐出し、ｎ回目（ｎは吐出回数）の吐出ドット径が、バンク径に比べて等しいかもしくは小さいことを特徴とする上記（１）乃至（４）のいずれの有機ＥＬ素子の製造方法。
【００１５】
（６）ｎ回目の吐出インク組成物の溶質濃度が、（ｎ−1）回目の吐出インクの溶質濃度よりも等しいかもしくは低いことを特徴とする上記（４）又は（５）の有機ＥＬ素子の製造方法。
【００１６】
（７）ｎ回目の吐出インク組成物が所定の溶質を含まないことを特徴とする上記（６）の有機ＥＬ素子の製造方法。
【００１７】
（８）ｎ回目に吐出される溶質を含まないインク組成物が、（ｎ−1）回目までの吐出インクに含まれる溶媒であることを特徴とする上記（７）の有機ＥＬ素子の製造方法。
【００１８】
（９）上記（１）乃至（８）のいずれかの方法を用いて得られた有機ＥＬ素子。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。
【００２０】
インクジェット方式による有機ＥＬ素子の製造方法とは、素子を構成する正孔注入／輸送材料ならびに発光材料を溶媒に溶解または分散させたインク組成物を、インクジェットヘッドから吐出させて透明電極基板上にパターニング塗布し、正孔注入／輸送層ならびに発光材層をパターン形成する方法である。
【００２１】
図１はインクジェット方式による有機ＥＬ素子の製造に用いられる基板の断面図を示したものである。ガラス基板１０あるいはＴＦＴ付きの基板上にＩＴＯ１１が透明画素電極としてパターンニングされ、画素を隔てる領域にＳｉＯ2１２と撥インク性あるいは撥インク化された有機物からなる隔壁（以下バンクと称する）１３を設けた構造である。バンクの形状つまり画素の開口形は、円形、楕円、四角、ストライプいづれの形状でも構わないが、インク組成物には表面張力があるため、四角形の角部は丸みを帯びているほうが好ましい。
【００２２】
図２〜６において、インクジェット方式による正孔注入／輸送層＋発光層の積層構造を有する素子の製造工程を示す。
【００２３】
正孔注入／輸送材料を含むインク組成物１５をインクジェットヘッド１４から吐出し、パターン塗布する（図２）。塗布後、溶媒除去および／または熱処理、あるいは窒素ガスなどのフローにより正孔注入／輸送層１６を形成する（図３）。
【００２４】
続いて発光材料を含むインク組成物１７を正孔注入／輸送層上に塗布し（図４）、溶媒除去および／または熱処理あるいは窒素ガスなどのフローにより発光層１８を形成する（図５）。
【００２５】
Ｃａ、Ｍｇ、Ａｇ、Ａｌ、Ｌｉ等の金属を用い、蒸着法およびスパッタ法等により陰極１９を形成する。さらに素子の保護を考え、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、液状ガラス等により封止層２０を形成し、素子が出来上がる（図６）。
【００２６】
しかし、インクジェット法による膜形成においては、図７に示したように、（Ａ）画素内中央部で膜が薄く、バンク裾で厚くなる、（Ｂ）未塗布領域ができる、ことがある。
【００２７】
そこで、膜厚が所望の厚さに最適化し、均一な薄膜を得るためには、図８、９に示すように、同一画素に少なくとも２回以上のインク組成物を画素内に塗布し製膜することが好ましい。さらに好ましくは、最後に吐出する液滴のドット径が、バンクのドット径以下であること、および／または最後に吐出するインク組成物の有機ＥＬ材料濃度が、その前に吐出したインク組成物の有機ＥＬ材料濃度以下であることがよい。さらに好ましくは、最後に吐出するインクが有機ＥＬ材料を含まない溶媒である事が望ましい。特に、画素内に存在する材料量を変えずに、未塗布領域を塗膜し、膜厚を整えるのに有効である。
【００２８】
実際の液滴量は、画素の大きさ、目的とする膜厚およびインク組成物の材料濃度にあわせて適宜調製すればよい。
【００２９】
以下、実施例を参照して本発明を更に、具体的に説明するが、本発明はこれらに制限されるものではない。
【００３０】
（実施例１）
図１０に本実施例に用いた基板を示す。
【００３１】
ＩＴＯ５１がパターニングされたガラス基板５０上にバンクをフォトリソグラフィーにより、ポリイミド５３およびＳｉＯ2５２の積層で形成したものである。バンク径（ ＳｉＯ2の開口径）は２８μｍ、高さが２μｍである。ポリイミドバンクの開口は４４μｍである。これらの画素が７０．５μｍピッチで配置されている基板である。
【００３２】
正孔注入／輸送材料インク組成物を塗布する前に、大気圧プラズマ処理によりポリイミドバンク５３を撥インク処理した。大気圧プラズマ処理の条件は、大気圧下で、パワー３００Ｗ、電極−基板間距離１ｍｍ、酸素プラズマ処理では、酸素ガス流量８０ｃｃｍ、ヘリウムガス流量１０ＳＬＭ、テーブル搬送速度１０ｍｍ/ｓで行い、続けてＣＦ4プラズマ処理では、 ＣＦ4ガス流量１００ｃｃｍ、ヘリウムガス流量１０ＳＬＭ、テーブル搬送速度５ｍｍ/ｓで行った。
【００３３】
正孔注入／輸送層用インク組成物として表１に示した処方のものを調製した。
【００３４】
【表１】
0004048687.tif 000002
【００３５】
基板の表面処理後、表１に示した正孔注入／輸送層用インク組成物をインクジェットプリント装置のヘッド（エプソン社製ＭＪ−９３０Ｃ）から１５ｐｌ吐出しパターン塗布。真空中（１ｔｏｒｒ）、室温、２０分という条件で溶媒を除去した。続けて、同じ正孔注入／輸送層用インク組成物を１５ｐｌ吐出しパターン塗布した。真空中（１ｔｏｒｒ）、室温、２０分という条件で溶媒を除去し、大気中、２００℃（ホットプレート上）、１０分の熱処理により正孔注入／輸送を形成した。これにより、膜厚５０ｎｍの平坦な正孔注入／輸送層を得た。
【００３６】
発光層用インク組成物として、表２に示した処方のものを調製した。
【００３７】
【表２】
0004048687.tif 000003
【００３８】
表２に示した化合物１〜３を下記に示す。
【００３９】
【化１】
0004048687.tif 000004
表２に示した１％（ｗｔ／ｖｏｌ）濃度の発光層用インク組成物をインクジェットプリント装置のヘッド（エプソン社製ＭＪ−９３０Ｃ）から、Ｎ2ガスをフローしながら２０ｐｌ吐出しパターン製膜した。
【００４０】
次に、表２のインク組成物に用いた溶媒である１，２，３，４−テトラメチルベンゼンだけを、 Ｎ2ガスをフローしながら１５ｐｌパターン塗布した。これにより、膜厚７０ｎｍの平坦な緑色発光層を得た。
【００４１】
陰極として、Ｃａを蒸着で２０ｎｍ、Ａｌをスパッタで２００ｎｍで形成し、最後にエポキシ樹脂により封止を行った。
【００４２】
選られた素子は均一な緑色発光を示した。
【００４３】
（実施例２）
正孔注入／輸送層までは、実施例１と同様に形成した。
【００４４】
発光層用インク組成物として、表３に示した処方のものを調製した。
【００４５】
【表３】
0004048687.tif 000005
【００４６】
表３に示した化合物１及び２は、実施例１で用いたものと同様である。化合物４は下記構造を有する化合物である。
【００４７】
【化２】
0004048687.tif 000006
表３に示した１％（ｗｔ／ｖｏｌ）濃度の発光層用インク組成物をインクジェットプリント装置のヘッド（エプソン社製ＭＪ−９３０Ｃ）から、Ｎ2ガスをフローしながら１５ｐｌ吐出しパターン製膜した。
【００４８】
次に、表３のインク組成物において、濃度が０．２５％のインク組成物を調製し、 Ｎ2ガスをフローしながら１５ｐｌパターン塗布した。これにより、膜厚５０ｎｍの平坦な青色発光層を得た。
【００４９】
陰極として、Ｃａを蒸着で２０ｎｍ、Ａｌをスパッタで２００ｎｍで形成し、最後にエポキシ樹脂により封止を行った。
【００５０】
選られた素子は均一な青色発光を示した。
【００５１】
（実施例３）
正孔注入／輸送層までは、実施例１と同様に形成した。
【００５２】
発光層用インク組成物として、表４に示した処方のものを調製した。
【００５３】
【表４】
0004048687.tif 000007
【００５４】
表４に示した化合物１、２は、実施例１で用いたものと同様である。化合物５は下記構造を有する化合物である。
【００５５】
【化３】
0004048687.tif 000008
表４に示した１％（ｗｔ／ｖｏｌ）濃度の発光層用インク組成物をインクジェットプリント装置のヘッド（エプソン社製ＭＪ−９３０Ｃ）から、Ｎ2ガスをフローしながら１５ｐｌ吐出しパターン製膜した。
【００５６】
次に、表４のインク組成物において、濃度が０．５％のインク組成物を調製し、 Ｎ2ガスをフローしながら１０ｐｌパターン塗布した。これにより、膜厚７０ｎｍの平坦な赤色発光層を得た。
【００５７】
陰極として、Ｃａを蒸着で２０ｎｍ、Ａｌをスパッタで２００ｎｍで形成し、最後にエポキシ樹脂により封止を行った。
【００５８】
選られた素子は均一な赤色発光を示した。
【００５９】
（実施例５）
正孔注入／輸送層までは、実施例１と同様に形成した。
【００６０】
発光層用インク組成物として、表５に示した処方のものを調製した。
【００６１】
【表５】
0004048687.tif 000009
【００６２】
表５に示した化合物１、２、４は、実施例１、２で用いたものと同様である。
表５に示した０．５％（ｗｔ／ｖｏｌ）濃度の発光層用インク組成物をインクジェットプリント装置のヘッド（エプソン社製ＭＪ−９３０Ｃ）から、Ｎ2ガスをフローしながら１５ｐｌ吐出しパターン製膜した。
【００６３】
同様に、上記（表５）インク組成物（表５）を、Ｎ2ガスをフローしながら１５ｐｌ吐出しパターン製膜した。次に、上記インクを Ｎ2ガスをフローしながら１０ｐｌ吐出し、パターン製膜した。最後に、１，２，３．４−テトラメチルベンゼンを Ｎ2ガスをフローしながら１０ｐｌ塗布して、膜厚５０ｎｍの平坦な青色発光層を得た。
【００６４】
陰極として、Ｃａを蒸着で２０ｎｍ、Ａｌをスパッタで２００ｎｍで形成し、最後にエポキシ樹脂により封止を行った。
【００６５】
選られた素子は均一な青色発光を示した。
【００６６】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、インクジェット法による有機ＥＬ素子の製造において、画素内における膜厚を制御した、均一な有機ＥＬ薄膜からなる有機ＥＬ素子を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例にかかる有機ＥＬ素子の製造工程を示す断面図。
【図２】本発明の実施例にかかる有機ＥＬ素子の製造工程を示す断面図。
【図３】本発明の実施例にかかる有機ＥＬ素子の製造工程を示す断面図。
【図４】本発明の実施例にかかる有機ＥＬ素子の製造工程を示す断面図。
【図５】本発明の実施例にかかる有機ＥＬ素子の製造工程を示す断面図。
【図６】本発明の実施例にかかる有機ＥＬ素子の製造工程を示す断面図。
【図７】インクジェット法で製膜される薄膜の構造を模式的に示す断面図。
【図８】本発明の実施例にかかるインクジェット法で製膜される薄膜の断面図。
【図９】本発明の実施例にかかるインクジェット法で製膜される薄膜の断面図。
【図１０】本発明の実施例にかかるインクジェット法による有機ＥＬ素子の作製に用いた基板の断面図。
【符号の説明】
１０．ガラス基板
１１．透明電極ＩＴＯ
１２．ＳｉＯ2バンク
１３．撥インクバンク
１４．インクジェットヘッド
１５．正孔注入／輸送用インク組成物
１６．正孔注入／輸送層
１７．発光層用インク組成物
１８．発光層
１９．陰極
２０．封止層
２１．ガラス基板
２２．透明電極ＩＴＯ
２３．ＳｉＯ2バンク
２４．撥インクバンク
２５．インクジェット法で形成される有機ＥＬ薄膜
２６．インクジェット法で形成される有機ＥＬ薄膜
３０．ガラス基板
３１．透明電極ＩＴＯ
３２．ＳｉＯ2バンク
３３．撥インクバンク
３４．インクジェットヘッド
３５．一回目に吐出されるインク組成物
３６．一回目の吐出で形成される有機ＥＬ薄膜
３７．二回目に吐出されるインク組成物
３８．二回の吐出で形成される有機ＥＬ薄膜
３９．一回目に吐出されるインク組成物
４０．一回目の吐出で形成される有機ＥＬ薄膜
４１．二回目に吐出されるインク組成物
４２．二回の吐出で形成される有機ＥＬ薄膜
５０．ガラス基板
５１．透明電極ＩＴＯ
５２．ＳｉＯ2バンク
５３．有機物（ポリイミド）バンク
【図１】
0004048687.tif 000010
【図２】
0004048687.tif 000011
【図３】
0004048687.tif 000012
【図４】
0004048687.tif 000013
【図５】
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【図６】
0004048687.tif 000015
【図７】
0004048687.tif 000016
【図８】
0004048687.tif 000017
【図９】
0004048687.tif 000018
【図１０】
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