(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
正孔注入層または正孔輸送層と、発光層を、陽極および陰極で挟持した構造の電界発光素子において、
正孔注入層または正孔輸送層と、発光層との間に、前記正孔注入層または正孔輸送層と前記発光層とのイオン化ポテンシャルを調整するためのフッ素化物層が設けられており、前記フッ素化物層のイオン化ポテンシャルを、前記正孔注入層または正孔輸送層のイオン化ポテンシャルよりも高く、かつ、前記発光層のイオン化ポテンシャルよりも低くすることにより、前記正孔注入層または正孔輸送層と前記発光層とのイオン化ポテンシャルを調整することを特徴とする電界発光素子。
【請求項２】
前記正孔注入層または正孔輸送層が、ポリチオフェン誘導体を含有する事を特徴とする請求項１に記載の電界発光素子。
【請求項３】
前記正孔注入層または正孔輸送層が、ポリアニリン誘導体を含有する事を特徴とする請求項１に記載の電界発光素子。
【請求項４】
前記正孔注入層または正孔輸送層が、有機低分子である事を特徴とする請求項１に記載の電界発光素子。
【請求項５】
前記発光層がポリフルオレン誘導体である事を特徴とする請求項１に記載の電界発光素子。
【請求項６】
前記発光層が有機低分子である事を特徴とする請求項１に記載の電界発光素子。
【請求項７】
正孔注入層または正孔輸送層と、発光層を、陽極および陰極で挟持した構造の画素が配設されてなる電界発光素子の製造方法において、
陽極上に正孔注入層または正孔輸送層を形成する工程と、
前記正孔注入層または正孔輸送層の表面にフロロカーボンガスのプラズマを照射し、前記正孔注入層または正孔輸送層の表面にフッ素化物層を形成する工程と、
前記フッ素化物層上に発光層を形成する工程と、
陰極を形成する工程と、を有することを特徴とする電界発光素子の製造方法。
【請求項８】
前記フロロカーボンガスがＣＦ４である事を特徴とする請求項７記載の電界発光素子の製造方法。
【請求項９】
前記正孔注入層または正孔輸送層の表面に前記フロロカーボンガスのプラズマを照射する前に、酸素プラズマを照射する事を特徴とする請求項７記載の電界発光素子の製造方法。
【請求項１０】
前記基板上に前記画素以外を覆う有機膜を設け、前記陽極上に導電性正孔注入層または正孔輸送層をインクジェット法で形成する工程と、
前記画素上に発光層をインクジェット法で形成する工程と、を含むことを特徴とする請求項７記載の電界発光素子の製造方法。
【請求項１１】
前記有機膜が撥水性を有し、
前記陽極上に導電性正孔注入層または正孔輸送層を、塗布法により前記画素部のみに形成する工程と、
前記画素上に発光層をインクジェット法で形成する工程と、を含むことを特徴とする請求項７記載の電界発光素子の製造方法。
【請求項１２】
前記有機膜表面が、水との接触角において５０度以上の接触角を有する事を特徴とする請求項１０または１１記載の電界発光素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はテレビ、コンピュータなど情報機器、電気電子製品のディスプレイ部に使用する電界発光素子の構造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発光型ディスプレイとして有機物を用いた電界発光素子の開発が加速している。有機物を用いた電界発光素子としては、Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．５１（１２），２１ Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ １９８７の９１３ページに示されているように低分子を蒸着法で製膜する方法と、 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開発されている。特に高分子系ではカラー化する際にインクジェット法を用いる事により、パターニングが容易に出来る事から注目されている。この高分子を用いる場合には、正孔注入層または正孔輸送層を陽極と発光層の間に形成する事が多い。従来、前記バッファ層や正孔注入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を用いる事が多かった。低分子系においては、正孔注入層または正孔輸送層として、フェニルアミン誘導体を用いる事が多かった。
【０００３】
また電界発光素子の製造方法における正孔注入または正孔輸送層の製膜方法として、インクジェット法と、その外の塗布法に別れる。正孔注入層または正孔輸送層形成において、インクジェット法では塗布とパターニングが一度に出来る。また用いる材料が必要最小限で済む。一方その外の塗布法では、用いる機械がスピンコーターなどの簡単なもので済む。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の正孔注入層または正孔輸送層においては、その仕事関数が５．１〜５．３ｅＶ程度であり、その上に形成する発光層の仕事関数と大きな隔たりがあった。そのため十分な正孔が発光層に供給されなかった。また従来の正孔注入層または正孔輸送層においては、陰極から注入され発光層を突き抜けた電子をトラップする能力が小さく、発光に寄与する電子が少なかった。そのため発光効率も十分といえなかった。
【０００５】
また、電界発光素子の製造方法において、発光層をインクジェット法によりパターニングする際、画素間のインクによる汚染が避けられず、ひいてはパターニングしたはずのインクが混ざり合い、発光色の純度が低下する問題があった。
【０００６】
そこで本発明の目的とするところは、従来の正孔注入層または正孔輸送層と発光層の界面の仕事関数を調整する事により、より効率の高い、より駆動電圧の低い電界発光素子を提供するところにあり、またその製造方法を提供するところにある。同時に画素間に撥水性を付与することにより、インクジェット法にて発光層をパターニングしても画素間での汚染が無く、ひいては発光色の純度が極めて高い電界発光素子が製造できる、その製造方法を提供する。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
課題を解決するための手段１．本発明の電界発光素子は、正孔注入層または正孔輸送層と、発光層を、陽極および陰極で挟持した構造の電界発光素子において、
正孔注入層または正孔輸送層と、発光層との間に、前記正孔注入層または正孔輸送層と前記発光層とのイオン化ポテンシャルを調整するためのフッ素化物層が設けられており、前記フッ素化物層のイオン化ポテンシャルを、前記正孔注入層または正孔輸送層のイオン化ポテンシャルよりも高く、かつ、前記発光層のイオン化ポテンシャルよりも低くすることにより、前記正孔注入層または正孔輸送層と前記発光層とのイオン化ポテンシャルを調整することを特徴とする。
【０００８】
課題を解決するための手段２．前記課題を解決するための手段１において、正孔注入層または正孔輸送層が、ポリチオフェン誘導体を含有する事を特徴とする。本構成により、適切なイオン化ポテンシャルを持つ正孔注入層または正孔輸送層を容易に形成できる。
【０００９】
課題を解決するための手段３．前記課題を解決するための手段１において、正孔注入層または正孔輸送層が、ポリアニリン誘導体を含有する事を特徴とする。本構成により、適切なイオン化ポテンシャルを持つ正孔注入層または正孔輸送層を容易に形成できる。
【００１０】
課題を解決するための手段４．前記課題を解決するための手段１において、正孔注入層または正孔輸送層が、有機低分子である事を特徴とする。本構成により、適切なイオン化ポテンシャルを持つ正孔注入層または正孔輸送層を容易に形成できる。
【００１１】
課題を解決するための手段５．前記課題を解決するための手段１において、発光層がポリフルオレン誘導体である事を特徴とする。この構成により、正孔注入層または正孔輸送層表面上のフッ素化物層により、発光層とのエネルギーマッチングを容易に行う事が出来る。
【００１２】
課題を解決するための手段６．前記課題を解決するための手段１において、 発光層が、有機低分子である事を特徴とする。この構成により、正孔注入層または正孔輸送層表面上のフッ素化物層により、発光層とのエネルギーマッチングを容易に行う事が出来る。
【００１３】
課題を解決するための手段７．本発明の電界発光素子の製造方法は、正孔注入層または正孔輸送層と、発光層を、陽極および陰極で挟持した構造の画素が配設されてなる電界発光素子の製造方法において、陽極上に正孔注入層または正孔輸送層を形成する工程と、前記正孔注入層または正孔輸送層の表面にフロロカーボンガスのプラズマを照射し、前記正孔注入層または正孔輸送層の表面にフッ素化物層を形成する工程と、前記フッ素化物層上に発光層を形成する工程と、陰極を形成する工程と、を有することを特徴とする。本構成により、容易に正孔注入層または正孔輸送層上にフッ素化物層を形成する事が出来る。
【００１４】
課題を解決するための手段８．前記課題を解決するための手段７において、前記フロロカーボンガスがＣＦ４である事を特徴とする。本構成により、より効率的に正孔注入層または正孔輸送層上にフッ素化物層を形成する事が出来る。
【００１５】
課題を解決するための手段９．前記課題を解決するための手段７において、前記プラズマを照射する前に酸素プラズマを照射する事を特徴とする。本構成により、より効率的に正孔注入層または正孔輸送層上にフッ素化物層を形成する事が出来る。
【００１６】
課題を解決するための手段１０．前記課題を解決するための手段７において、前記基板上に画素以外を覆う有機膜を設け、画素部分の陽極上に導電性正孔注入層または正孔輸送層をインクジェット法で形成し、その同じ画素上に発光層をインクジェット法で形成した事を特徴とする。この構成により、フッ素化物層が画素間の有機膜上の撥水性を選択的に向上させ、その結果、発光層をインクジェット法を用いて形成する際、画素内に選択的に発光層が形成される。
【００１７】
課題を解決するための手段１１．前記課題を解決するための手段７において、前記基板上に画素以外を覆う撥水性有機膜を設け、画素部の陽極上に導電性正孔注入層または正孔輸送層を、塗布法により画素部のみに形成し、さらにその画素上にインクジェット法にて発光層を形成した事を特徴とする。この構成により、正孔注入層または正孔輸送層を塗布法で形成する際、画素間の有機膜の撥水性のために、画素部にのみ正孔注入層または正孔輸送層が形成され、この上にフロロカーボンガスプラズマをかけることにより、画素間の有機膜上の撥水性を選択的に向上させ、その結果、発光層をインクジェット法を用いて画素上に形成する際、画素内に選択的に発光層を形成できる。
【００１８】
課題を解決するための手段１２．前記課題を解決するための手段１０または１１において、前記有機膜表面が、水との接触角において５０度以上の接触角を有する事を特徴とする。本構成により、正孔注入層または正孔輸送層を塗布法で形成する場合、画素内に選択的に前記層が形成される。
【００１９】
【発明の実施の形態】
（実施例１）本実施例では、正孔注入層または正孔輸送層と、発光層を、陽極および陰極で挟持した構造の電界発光素子において、正孔注入層または正孔輸送層と、発光層の間に、フッ素化物層を形成した例を示す。図１に本実施例の電界発光素子の断面図を簡単に示した。
【００２０】
まず、パターニングした透明な陽極付き透明基板１上に、酸素プラズマまたはＵＶ照射処理した後に、正孔注入層または正孔輸送層３となりうる物質を製膜した。次にこの表面にフッ素化物層４を形成し、次にこの表面に、発光層５となりうる物質を製膜して、次にこの表面上に陰極６を形成した。最後に陰極から電線を引きだし、さらに陰極上に保護膜７により封止を施し、電界発光素子を完成した。
【００２１】
通常ＩＴＯの仕事関数は４．８ｅＶ程度であり、正孔注入層または正孔輸送層は４．８〜５．４ｅＶ程度である。この上にフッ素化物層を形成する事でこの表面でのイオン化ポテンシャルを５．７ｅＶ程度まで高められた。また発光材料はイオン化ポテンシャルにおいて５．８ｅＶ程度で、正孔輸送層とのエネルギーギャップが０．１ｅＶ程度となり、正孔注入がスムースに行われた。
【００２２】
（実施例２）本実施例では実施例１において、正孔注入層または正孔輸送層が、ポリチオフェン誘導体を含有する例を示した。ポリチオフェン誘導体として、バイエル社から発売されているバイトロン Ｐを用い、これを透明電極を形成したガラス基板上にスピンコートした。さらに２００℃真空状態で１時間乾燥した。その後、実施例１に従って、電界発光素子を完成した。こうして作成した正孔注入輸送層のイオン化ポテンシャルは５．３ｅＶであり、フッ素化物層のイオン化ポテンシャルは５．７７ｅＶであった。
【００２３】
（実施例３) 本実施例では実施例１において、正孔注入層または正孔輸送層が、ポリアニリン誘導体を含有する例を示した。ポリアニリン誘導体として、ポリアニリンのエメラルジン塩基とカンファースルホン酸の塩を用い、メタクレゾール溶液として透明電極付き基板上に塗布、乾燥した。その後、実施例１に従って電界発光素子を完成した。こうして作成した正孔注入輸送層のイオン化ポテンシャルは５．２ｅＶであり、フッ素化物層のイオン化ポテンシャルは５．６ｅＶであった。
【００２４】
（実施例４）本実施例では実施例１において、正孔注入層または正孔輸送層が、有機低分子である例を示した。有機低分子として銅フタロシアニンを蒸着法で製膜した。その後、実施例１に従って電界発光素子を完成した。こうして作成した正孔注入輸送層のイオン化ポテンシャルは５．３ｅＶであり、フッ素化物層のイオン化ポテンシャルは５．７ｅＶであった。
【００２５】
正孔注入または正孔輸送材料としては、フタロシアニン誘導体の他、フェニルアミン誘導体など、一般的に用いられるものであれば同様に用いる事が出来る。
【００２６】
（実施例５）本実施例では実施例１において、発光層がポリフルオレン誘導体である例を示した。正孔注入層または正孔輸送層を形成し、フッ素化物層を形成した後、ポリジオクチルフルオレンのクロロホルム溶液をスピンコートして１００ｎｍの膜厚とした。その後、実施例１に従って電界発光素子を完成した。こうして作成した発光層のイオン化ポテンシャルは５．８ｅＶであり、フッ素化物層のイオン化ポテンシャルは５．７ｅＶと良いマッチングを示している。
【００２７】
本実施例で用いる発光物質は、ここに示したものの他、イオン化ポテンシャルでマッチングできるもので、容易に塗布製膜できるものであれば同様に用いる事が出来る。
【００２８】
（実施例６）本実施例では、実施例１において、 発光層が、有機低分子である例を示した。正孔注入層または正孔輸送層を形成し、フッ素化物層を形成した後、ＤＰＶＢｉ
【００２９】
【化１】
0004141552.tif 000002
【００３０】
を蒸着し、６０ｎｍの膜厚とした。その後、実施例１に従って電界発光素子を完成した。こうして作成した発光層のイオン化ポテンシャルは５．８ｅＶであり、フッ素化物層のイオン化ポテンシャルは５．７ｅＶと良いマッチングを示している。
【００３１】
本実施例で用いる発光物質は、ここに示したものの他、イオン化ポテンシャルでマッチングできるものであれば同様に用いる事が出来る。
【００３２】
（実施例７）本実施例では、陽極上に正孔注入層または正孔輸送層を形成した後に、フロロカーボンガスのプラズマを照射し、その後発光層を形成し、さらに陰極を形成した例を示した。まず実施例１に沿って、陽極上に正孔注入層または正孔輸送層を形成した。その後、この表面にフロロカーボンガスのプラズマを照射した。プラズマ発生装置としては、真空中でプラズマを発生する装置でも、大気圧中でプラズマを発生する装置でも同様に用いる事が出来る。
【００３３】
（実施例８）本実施例では、実施例７において、用いるフロロカーボンガスがＣＦ４である例を示した。まず実施例１に沿って、陽極上に正孔注入層または正孔輸送層を形成した。その後、この表面にＣＦ４ガスのプラズマを大気圧下で照射した。こうして作成したフッ素化物層の表面のイオン化ポテンシャルは５．７７ｅＶであった。
【００３４】
（実施例９）本実施例では、実施例７において、前記フロロカーボンガスプラズマを照射する前に酸素プラズマを照射する例を示した。実施例７に沿って正孔注入または輸送層を形成した後、酸素プラズマを照射し、さらにフロロカーボンガスプラズマ処理したところ、その表面のイオン化ポテンシャルは５．７７ｅＶであった。その後、実施例２および実施例５に従って電界発光素子を作成したところ、発光効率３．１ｌｍ／Ｗ、１５０Ｃｄ／ｍ２、５．２Ｖであった。これは従来の方法によって作成した効率の実に２倍以上である。
【００３５】
（実施例１０）本実施例では、前記基板上に画素以外を覆う有機膜を設け、画素部分に導電性正孔注入層または正孔輸送層をインクジェット法で形成し、その同じ画素上に発光層をインクジェット法で形成した例を示した。
【００３６】
まず、画素間にポリイミドから成る有機膜を形成し、次に画素部の陽極上にインクジェット法にてバイエル社製バイトロンＰを吐出し製膜し２００℃にて１時間焼成した。次にこの上に酸素プラズマおよびＣＦ４プラズマ処理を施して、次にこれら画素の内、青色画素となる画素上にポリジオクチルフルオレンのキシレン溶液をインクジェット法にて吐出乾燥した。次に緑色画素となる画素上に、緑色ドーパントを混合したポリジオクチルフルオレンのキシレン溶液をインクジェット法にて吐出乾燥した。次に赤色画素となる画素上に、赤色ドーパントを混合したポリジオクチルフルオレンのキシレン溶液をインクジェット法にて吐出乾燥した。その後実施例１に従って電界発光素子を完成した。
【００３７】
これにより、画素間に導電性を有する正孔注入輸送層を付着することが無いため画素間のクロストークの無い、マルチカラー表示できる電界発光素子を作成できた。
【００３８】
本実施例において、画素間に形成される有機膜表面と水の接触角が５０度以上となる材料を用いることが好ましい。
【００３９】
(実施例１１)本実施例では、前記基板上に画素以外を覆う撥水性有機膜を設け、導電性正孔注入層または正孔輸送層を、塗布法により画素部のみに形成し、さらにその画素上にインクジェット法にて発光層を形成した例を示した。
【００４０】
まず、陽極をパターニングした基板上に撥水性を有するポリイミドから成る有機膜を形成し、さらにパターニングした。次に基板全面にスピンコート法にてバイエル社製バイトロンＰを製膜し、画素間は撥かせて画素部にのみバイトロンＰを製膜した。継ぎに２００℃にて１時間焼成した。次にこの上に酸素プラズマおよびＣＦ４プラズマ処理を施して、次にこれら画素の内、青色画素となる画素上にポリジオクチルフルオレンのキシレン溶液をインクジェット法にて吐出乾燥した。次に緑色画素となる画素上に、緑色ドーパントを混合したポリジオクチルフルオレンのキシレン溶液をインクジェット法にて吐出乾燥した。次に赤色画素となる画素上に、赤色ドーパントを混合したポリジオクチルフルオレンのキシレン溶液をインクジェット法にて吐出乾燥した。その後実施例１に従って電界発光素子を完成した。
【００４１】
これにより、画素間に導電性を有する正孔注入輸送層を付着することが無いため画素間のクロストークの無い、マルチカラー表示できる電界発光素子を作成できた。
【００４２】
本実施例において、画素間に形成される有機膜表面と水の接触角が５０度以上となる材料を用いることが好ましい。
【００４３】
【発明の効果】
以上本発明によれば、正孔注入層または正孔輸送層表面にフッ素化物層を形成する事により、正孔注入層または正孔輸送層と発光層の間のエネルギーマッチングを容易に取ることが出来るようになり、発光効率を向上する事が出来るようになった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電界発光素子の簡単な断面図である。
【符号の説明】
１…透明基板
２…陽極(群)
３…正孔注入層または正孔輸送層
４…フッ素化物層
５…発光層
６…陰極（群）
７…保護膜
８…駆動ドライバー回路
【図１】
0004141552.tif 000003