JP2000208254A

JP2000208254A - 有機ｅｌ素子の製造方法および有機ｅｌ表示装置

Info

Publication number: JP2000208254A
Application number: JP11004682A
Authority: JP
Inventors: Satoru Miyashita; 悟宮下; Tatsuya Shimoda; 達也下田; Hiroshi Kiguchi; 浩史木口; Hidekazu Kobayashi; 英和小林
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1999-01-11
Filing date: 1999-01-11
Publication date: 2000-07-28
Anticipated expiration: 2019-01-11
Also published as: JP3900724B2

Abstract

(57)【要約】【課題】従来の塗布法を用いる有機ＥＬ素子の製造方法
においては、有機層を積層する際相溶解が起こり、有機
ＥＬ表示装置として発光効率が悪い、発色の色純度が悪
い、パターン精度が悪いなどが問題であった。【解決手段】正孔注入層にシランカップリング剤を入れ
架橋した後、赤と緑の発光層はＰＰＶ前駆体溶液をイン
クジェットを用いてパターン形成した後加熱して共役化
させる。その上全面に、青色発光層を塗布法で形成す
る。陰極も全面に形成し、ＴＦＴで駆動する表示装置と
する。

Description

【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
する有機ＥＬ素子の製造方法および有機ＥＬ表示装置に
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。有機物を用いた有機ＥＬ素子としては、
Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．５１（１２），２１
Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ１９８７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、Ａｐ
ｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．７１（１），７Ｊｕｌｙ
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】また特開平１０−１５３９６７に示されて
いるように、発光層を高分子系材料のインクジェット方
式によるパターン形成と、低分子系材料の蒸着法によ
る積層構造で形成する方式も提言されている。

【０００４】高分子層形成において、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。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の塗布法
を用いてパターニング及び積層する場合、塗布液の溶媒
が既に形成された有機膜を溶解する、いわゆる相溶性が
問題となっている。発光効率を上げるための多層構造を
とれず、不均一な連続膜となり、発光効率の著しい低下
や場合によっては発光しない現象が起こっている。具体
的には正孔注入層または正孔輸送層と赤色または緑色の
発光層、赤色または緑色の発光層と青色の発光層。更に
は正孔注入層または正孔輸送層と青色の発光層の間で相
溶解が発生する。

【０００６】また、発光波長をシフトさせるために添加
したドーパントが、膜が混ざり合ったために有効に機能
せず、せっかく２種類以上の液体をパターン形成しても
発光色が変わらないなどの課題があった。

【０００７】そこで本発明の目的とするところは、全て
の有機層を塗布法を用いて形成する際、有機層同士で相
溶解することなく、設計通りの多層構造をパターン形成
することにより、より効率の高い、より色純度の高い、
より高精細の有機ＥＬ表示装置を提供するところにあ
り、またその生産性が高く大画面化が可能な製造方法を
提供するところにある。

【０００８】

【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．本発明の有機ＥＬ素子の製造方法は、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
た構造の有機ＥＬ素子の製造方法において、透明基板上
に陽極として作用する画素電極を形成する工程と、有機
化合物からなる正孔注入層または正孔輸送層を形成する
工程と、有機化合物からなる赤色、緑色の発光層をイン
クジェット方式によりパターン形成する工程と、有機化
合物からなる青色の発光層を塗布法により形成する工程
と、陰極を形成する工程とからなることを特徴とする。
本構成により、全ての有機層を塗布法で形成できる。

【０００９】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、前記基板上に画素以外
を覆う分離膜を設ける事を特徴とする。本構成により、
多色の高精細を容易に達成できる。

【００１０】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または２において、少なくともポ
リチオフェン誘導体とシランカップリング剤を含有する
液体を塗布法により成膜し、熱硬化させて前記正孔注入
層または正孔輸送層を形成することを特徴とする。本構
成により、発光層と相溶しない、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４．前記課題を
解決するための手段１または２において、画素部分の陽
極上に、少なくともポリチオフェン誘導体とシランカッ
プリング剤を含有する液体をインクジェット方式により
成膜し、熱硬化させて前記正孔注入層または正孔輸送層
を形成することを特徴とする。本構成により、画素部分
にのみ、発光層と相溶しない、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、膜厚を正確
に制御して容易に形成できる。

【００１２】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から４において、少なくともポリ
パラフェニレンおよびその誘導体の前駆体を含有する液
体を、インクジェット方式により成膜し、加熱して共役
化させ前記赤色、緑色の発光層を形成することを特徴と
する。本構成により、正孔注入層または正孔輸送層およ
び、青色発光層と相溶しない、効率の良く色純度の高い
赤色、緑色の発光層を容易に形成できる。

【００１３】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から５において、青色発光層を、
少なくともポリフルオレン誘導体を溶解させた液体を塗
布し、乾燥させて形成することを特徴とする。本構成に
より、正孔注入層または正孔輸送層および、赤色または
緑色発光層と相溶しない、効率の良く色純度の高い青色
の発光層を容易に形成できる。

【００１４】課題を解決するための手段７．前記課題を
解決するための手段１から６において、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。正
孔注入層または正孔輸送層と発光層の界面のエネルギー
レベルのマッチングを取ることができ、発光効率の向
上、および駆動電圧の低減を実現できる。

【００１５】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１から６において、陽極上に正孔注
入層または正孔輸送層を形成し、赤色、緑色の発光層を
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および赤
色、緑色の発光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９．前記課題を
解決するための手段７または８において、フロロカーボ
ンガスがＣＦ４であることを特徴とする。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および赤
色、緑色の発光層上にフッ素化物層を形成する事が出来
る。

【００１７】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または８において、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
することを特徴とする。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および赤色、緑色の発光層上
にフッ素化物層を形成する事が出来る。

【００１８】課題を解決するための手段１１．本発明の
有機ＥＬ表示装置は、手段１から１０いずれかにの製造
方法で作成した有機ＥＬ素子を有することを特徴とす
る。本構成により、効率が高く色純度の高い、高精細の
有機ＥＬ表示装置を提供出来る。

【００１９】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１１において、透明基板上に各画
素を駆動するためのＴＦＴ素子が形成されていることを
特徴とする。本構成により、大画面化が可能で、効率が
高く色純度の高い、高精細の有機ＥＬ表示装置を提供出
来る。

【００２０】課題を解決するための手段１３．前記課題
を解決するための手段１１において、陰極上に保護膜が
形成されていることを特徴とする。本構成により、信頼
性の高い有機ＥＬ表示装置を提供出来る。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の有機ＥＬ素子の製
造方法、および有機ＥＬ素子を添付図面に示す好適実施
例に基づいて詳細に説明する。

【００２２】（実施例１）図１は本発明の有機ＥＬ素子
の製造方法の第１実施例を示す。同図は３色のフルカラ
ー有機ＥＬ素子の製造方法を示すものである。図に示す
ように、透明基板１０４上に画素電極１０１、１０２、
１０３を形成する工程と、該各画素電極上に有機化合物
からなる正孔注入層または正孔輸送層１２０を形成する
工程と、有機化合物からなる赤色発光層１０６、緑色発
光層１０７をパターン形成する工程と、有機化合物から
なる青色発光層１０８を形成する工程と、陰極１１３を
形成する工程とを有する有機ＥＬ素子の製造方法であっ
て、赤色と緑色の発光層の形成をインクジェット方式に
より行うことを特徴とする。

【００２３】透明基板１０４は、支持体であると同時に
光を取り出す面として機能する。したがって、透明基板
１０４は、光の透過特性や熱的安定性等を考慮して選択
される。透明基板材料としては、例えばガラス基板、透
明プラスチック等が挙げられるが、耐熱性に優れること
からガラス基板が好ましい。

【００２４】まず、透明基板１０４上に、画素電極１０
１、１０２、１０３を形成する。形成方法としては、例
えばフォトリソグラフィー、真空蒸着法、スパッタリン
グ法、パイロゾル法等が挙げられるが、フォトリソグラ
フィーによることが好ましい。画素電極としては透明画
素電極が好ましく、透明画素電極を構成する材料として
は、酸化スズ膜、ＩＴＯ膜、酸化インジウムと酸化亜鉛
との複合酸化物膜等が挙げられる。

【００２５】次に、隔壁（バンク）１０５を形成し、上
記の各透明画素電極間を埋める。これにより、コントラ
ストの向上、発光材料の混色の防止、画素と画素との間
からの光洩れ等を防止することができる。

【００２６】隔壁１０５を構成する材料としては、ＥＬ
材料の溶媒に対し耐久性を有するものであれば特に限定
されず、例えばアクリル樹脂、エポキシ樹脂、感光性ポ
リイミド等の有機材料、液状ガラス等の無機材料等が挙
げられる。また、隔壁１０５は、上記材料にカーボンブ
ラック等を混入してブラックレジストとしてもよい。こ
の隔壁１０５の形成方法としては、例えばフォトリソグ
ラフィー等が挙げられる。

【００２７】さらに該各画素電極上に、有機化合物から
なる正孔注入層または正孔輸送層１２０を形成する。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
または正孔輸送層となりうる物質を製膜した。正孔注入
層または正孔輸送層として、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、必要に
応じＰＳＳ（ポリスチレンスルフォン酸）を添加した。
架橋させるシランカップリング剤としては、γク゛リシジ
ルオキシプロピルトリメトキシシランを用いた。溶媒と
してメタノールとエトキシエタノールを適当量加え、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時間過熱した。硬化し
た正孔注入層または正孔輸送層は、一般的な溶媒に不溶
となった。膜厚は２００ｎｍであった。

【００２８】さらに、各画素電極上に、所定のパターン
で有機発光層を形成する。有機発光層は３色設けること
が好ましく、このうち、赤色と緑色をインクジェット方
式により形成することが好ましい。

【００２９】図１の実施例では、画素電極１０１、１０
２の上に、硬化した正孔注入層または正孔輸送層１２０
を介して、各々インクジェット方式により赤色発光層１
０６および緑色発光層１０７を形成した後、さらに２０
０℃真空状態で１時間過熱した。膜厚は１００ｎｍであ
った。

【００３０】ここで、インクジェット方式とは、発光材
料を溶媒に溶解または分散させ吐出液としてインクジェ
ットプリント装置１０９のヘッド１１０から吐出し、赤
色、緑色、青色のような３原色またはその中間色のうち
少なくとも１色の画素を形成することをいう。

【００３１】かかるインクジェット方式によれば、微細
なパターニングを簡便にかつ短時間で行うことができ
る。また、吐出量の増減による膜厚の調整、またはイン
クの濃度調整による発色バランス、輝度等の発光能を容
易かつ自由に制御することができる。

【００３２】なお、有機発光材料が後述する共役高分子
前駆体である場合には、インクジェット方式により各発
光材料を吐出してパターニングした後、加熱または光照
射等によって前駆体成分を共役化（成膜）し、一般的な
溶剤に不溶な発光層を形成できる。

【００３３】発光層は有機化合物からなるものが好まし
く、高分子有機化合物からなるものがより好ましい。有
機化合物からなる発光層を設けることにより、低電圧で
高輝度の面発光を可能にすることができる。また、発光
材料の幅広い選択によりＥＬ発光素子の合理的設計が可
能となる。

【００３４】特に高分子有機化合物は成膜性に優れ、ま
た高分子有機化合物からなる発光層の耐久性は極めて良
好である。また、可視領域の禁止帯幅と比較的高い導電
性を有しており、なかでも共役系高分子はこのような傾
向が顕著である。有機発光層材料としては、高分子有機
化合物そのもの、または加熱等により共役化（成膜）す
る共役高分子有機化合物の前駆体等が用いられる。

【００３５】共役化（成膜）する前の前駆体を発光材料
として用いる場合には、インクジェットの吐出液として
表面張力や粘度等の調整が容易であり、精密なパターニ
ングが可能で、発光層の発光特性や膜性状を容易に制御
することができる。

【００３６】発光層を形成し得る有機化合物としては、
例えばＰＰＶ（ポリ（パラ−フェニレンビニレン））ま
たはその誘導体、ＰＴＶ（ポリ（2,5-チエニレンビニレ
ン））等のポリアルキルチオフェン、ＰＦＶ（ポリ（2,
5-フリレンビニレン））、ポリパラフェニレン、ポリア
ルキルフルオレン等のポリアリレンビニレン、ピラゾリ
ンダイマー、キノリジンカルボン酸、ベンゾピリリウム
パークロレート、ベンゾピラノキノリジン、ルブレン、
フェナントロリンユウロピウム錯体等が挙げられ、これ
らを１種または２種以上を混合して用いることができ
る。

【００３７】これらのなかでも共役高分子有機化合物で
あるＰＰＶまたはその誘導体が好ましい。ＰＰＶまたは
その誘導体の共役化（成膜）前の前駆体は、水あるいは
極性有機溶媒に可溶であり、インクジェット方式による
パターン形成に適している。また、高分子であるため光
学的にも高品質で耐久性に優れた薄膜を得ることができ
る。さらに、ＰＰＶまたはその誘導体は強い蛍光を持
ち、二重結合のπ電子がポリマー鎖上で非極在化してい
る導電性高分子でもあるためＰＰＶの薄膜は正孔注入輸
送層としても機能し、高性能の有機ＥＬ素子を得ること
ができる。

【００３８】さらに、高分子有機発光層材料を用いる場
合の有機ＥＬ素子用組成物は、少なくとも１種の蛍光色
素を含むことも可能である。これにより、発光層の発光
特性を変化させることができ、例えば、発光層の発光効
率の向上、または光吸収極大波長（発光色）を変える手
段として有効である。

【００３９】すなわち、蛍光色素は単に発光層材料とし
てではなく、発光機能そのものを担う色素材料として利
用することができる。例えば、ＰＰＶ等のような共役系
高分子有機化合物分子上のキャリア再結合で生成したエ
キシトンのエネルギーをほとんど蛍光色素分子上に移す
ことができる。この場合、発光は蛍光量子効率が高い蛍
光色素分子からのみ起こるため、ＥＬ素子の電流量子効
率も増加する。したがって、有機ＥＬ素子用組成物中に
蛍光色素を加えることにより、同時に発光層の発光スペ
クトルも蛍光分子のものとなるので、発光色を変えるた
めの手段としても有効となる。

【００４０】なお、ここでいう電流量子効率とは、発光
機能に基づいて発光性能を考察するための尺度であっ
て、下記式により定義される。

【００４１】η_E＝放出されるフォトンのエネルギー／
入力電気エネルギーそして、蛍光色素のドープによる光吸収極大波長の変換
によって、色純度の高い赤色、緑色を発光させることが
でき、その結果フルカラー表示装置を得ることが可能と
なる。さらに蛍光色素をドーピングすることにより、Ｅ
Ｌ素子の発光効率を大幅に向上させることができる。

【００４２】赤色発光層に用いられる蛍光色素として
は、レーザー色素のＤＣＭあるいはローダミンまたはロ
ーダミン誘導体、ペリレン等を用いることができる。こ
れらの蛍光色素は、低分子であるため溶媒に可溶であ
り、またＰＰＶ等と相溶性がよく、均一で安定した発光
層の形成が容易である。ローダミン誘導体蛍光色素とし
ては、例えばローダミンＢ、ローダミンＢベース、ロー
ダミン６Ｇ、ローダミン１０１過塩素酸塩等が挙げら
れ、これらを２種以上混合したものであってもよい。

【００４３】また、緑色発光層に用いられる蛍光色素と
しては、キナクリドン、ルブレン、ＤＣＪＴおよびそれ
らの誘導体が挙げられる。これらの蛍光色素は上記赤色
蛍光色素と同様、低分子であるため溶媒に可溶であり、
またＰＰＶ等と相溶性がよく発光層の形成が容易であ
る。

【００４４】次いで、図１に示すように青色発光層１０
８を赤色発光層１０６、緑色発光層１０７および画素電
極１０３の上に形成する。これにより、赤、緑、青の３
原色を形成するのみならず、赤色発光層１０６および緑
色発光層１０７と隔壁１０５との段差を埋めて平坦化す
ることができる。これにより、上下電極間のショートを
確実に防ぐことができる。青色発光層の膜厚を調整する
ことで、青色発光層は赤色発光層および緑色発光層との
積層構造において、電子注入輸送層として作用し、青色
には発光しない。

【００４５】かかる青色発光層１０８の形成方法として
は特に限定されず、湿式法として一般的なスピンコート
法またはインクジェット法でも形成可能である。本実施
例では青色発光層１０８として、ポリジオクチルフルオ
レンのキシレン溶液をスピンコートして、８０℃で１時
間乾燥し１００ｎｍの膜厚とした。

【００４６】青色発光層としては他にポリフルオレン誘
導体であるポリジへキシルフルオレンや、その他の重合
基との共重合体が挙げられ、青色蛍光色素や電子注入輸
送機能を持つ有機化合物を添加してもよい。

【００４７】電子注入輸送層を形成し得る有機化合物と
しては、ＰＢＤ、ＯＸＤ−８等のオキサジアゾール誘導
体、ＤＳＡ、アルミキノリノール錯体、Ｂｅｂｑ、トリ
アゾール誘導体、アゾメチン錯体、ポルフィン錯体、ベ
ンゾオイキジアゾール錯体等が挙げられる。

【００４８】本実施例のように、有機発光層のうち２色
をインクジェット方式により形成し、他の１色を従来の
塗布方法により形成することにより、インクジェット方
式にあまり適さない発色材料であっても、インクジェッ
ト方式に用いられる他の有機発光材料と組合せることに
よりフルカラー有機ＥＬ素子を形成することができるた
め、設計の幅が拡がる。インクジェット方式以外の従来
の塗布方法としては、印刷法、転写法、ディッピング
法、スピンコート法、キャスト法、キャピラリー法、ロ
ールコート法、バーコート法等が挙げられる。

【００４９】最後に、陰極（対向電極）１１３を形成
し、本発明の有機ＥＬ素子が作製される。陰極１１３と
しては金属薄膜電極が好ましく、陰極を構成する金属と
しては、例えばＭｇ、Ａｇ、Ａｌ、Ｌｉ等が挙げられ
る。また、これらの他に仕事関数の小さい材料を用いる
ことができ、例えばアルカリ金属や、Ｃａ等のアルカリ
土類金属およびこれらを含む合金を用いることができ
る。また金属のフッ素化物も適応できる。このような陰
極１１３は蒸着法およびスパッタ法等により設けること
ができる。

【００５０】さらに、図４に示すように陰極１１３の上
に保護膜４０１が形成されていてもよい。保護膜４０１
を形成することにより、陰極１１３および各発光層１０
６、１０７、１０８の劣化、損傷および剥離等を防止す
ることができる。

【００５１】このような保護膜４０１の構成材料として
は、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、液状ガラス等が挙げ
られる。また、保護膜４０１の形成方法としては、例え
ばスピンコーティング法、キャスティング法、ディッピ
ング法、バーコート法、ロールコート法、キャピラリー
法等が挙げられる。

【００５２】本発明の有機ＥＬ素子の製造方法において
使用されるインクジェット用ヘッドの構造を第６図およ
び第７図に示す。当該インクジェット用ヘッド１０は、
例えばステンレス製のノズルプレート１１と振動板１３
とを備え、両者は仕切部材（リザーバプレート）１５を
介して接合されている。

【００５３】ノズルプレート１１と振動板１３との間に
は、仕切部材１５によって複数のインク室１９と液溜り
２１とが形成されている。インク室１９および液溜り２
１の内部は本発明の組成物で満たされており、インク室
１９と液溜り２１とは供給口２３を介して連通してい
る。さらに、ノズルプレート１１には、インク室１９か
ら組成物をジェット状に噴射するためのノズル孔２５が
設けられている。一方、インクジェット用ヘッド１０
には、液溜り２１に組成物を供給するためのインク導入
孔２７が形成されている。また、振動板１３のインク室
１９に対向する面と反対側の面上には、前記空間１９の
位置に対応させて圧電素子２９が接合されている。

【００５４】この圧電素子２９は１対の電極３１の間に
位置し、通電すると圧電素子２９が外側に突出するよう
に撓曲し、同時に圧電素子２９が接合している振動板１
３も一体となって外側に撓曲する。これによってインク
室１９の容積が増大する。したがって、インク室１９内
に増大した容積分に相当する組成物が液溜り２１から供
給口２３を介して流入する。

【００５５】次に、圧電素子２９への通電を解除する
と、該圧電素子２９と振動板１３はともに元の形状に戻
る。これにより空間１９も元の容積に戻るためインク室
１９内部の組成物の圧力が上昇し、ノズル孔２５から基
板に向けて組成物が噴出する。

【００５６】なお、ノズル孔２５の周辺部には、組成物
の飛行曲がり・孔詰まりを防止するために撥インク層２
６が設けられている。すなわち、ノズル孔２５の周辺部
は、第７図に示すように例えばＮｉ−テトラフルオロエ
チレン共析メッキ層からなる撥インク層２６が設けられ
ている。

【００５７】このようなヘッドを用いて、例えば赤色、
緑色に対応する組成物を所定のパターンで吐出すること
により各有機発光層を設け、画素を形成することができ
る。

【００５８】本発明の有機ＥＬ素子の製造方法におい
て、インクジェット方式に用いられる有機発光材料組成
物は、以下のような特性を有するものを用いることがで
きる。

【００５９】前記組成物は、インクジェット用ヘッドに
設けられた該組成物を吐出するノズルのノズル面３３を
構成する材料に対する接触角が３０度〜１７０度である
ことが好ましく、３５度〜６５度がより好ましい。組成
物がこの範囲の接触角を有することにより組成物の飛行
曲がりを抑制することができ、精密なパターニングが可
能となる。

【００６０】すなわち、この接触角が３０度未満である
場合、組成物のノズル面の構成材料に対する濡れ性が増
大するため、組成物を吐出する際、組成物がノズル孔の
周囲に非対称に付着することがある。この場合、ノズル
孔に付着した組成物と吐出しようとする付着物との相互
間に引力が働くため、組成物は不均一な力により吐出さ
れることになり目標位置に到達できない所謂飛行曲がり
が生じ、また飛行曲がり頻度も高くなる。また、１７０
度を超えると、組成物とノズル孔との相互作用が極小と
なり、ノズル先端でのメニスカスの形状が安定しないた
め組成物の吐出量、吐出タイミングの制御が困難にな
る。

【００６１】ここで飛行曲がりとは、組成物を前記ノズ
ルから吐出させたとき、ドットの着弾した位置が、目標
位置に対し５０μｍ以上のずれを生じることをいう。ま
た、飛行曲がり頻度とは、周波数７２００Ｈｚで連続吐
出したとき上記の飛行曲がりが生じるまでの時間をい
う。飛行曲がりは、主にノズル孔の濡れ性が不均一であ
る場合や組成物の固型成分の付着による目詰り等によっ
て発生し、ヘッドをクリーニングすることにより解消す
ることができる。この飛行曲がり頻度が高いほど頻繁な
ヘッドクリーニングが必要となり、インクジェット方式
によるＥＬ素子の製造効率を低下させる組成物であると
いえる。実用レベルでは飛行曲がり頻度は１０００秒以
上であることが必要である。このような飛行曲がりが防
止されることにより、高精細なパターニングも可能であ
り、しかも精度よく行うことができる。

【００６２】また、前記組成物の粘度は１cp〜２０cpで
あることが好ましく、２cp〜４cpであることがより好ま
しい。組成物の粘度が１cp未満である場合、前記前駆体
および蛍光色素の材料中の含有量が過小となり、形成さ
れた発光層が十分な発色能を発揮し得なくなる。一方、
２０cpを超える場合、ノズル孔から組成物を円滑に吐出
させることができず、ノズル孔径を大きくする等の装置
の仕様を変更しない限りパターニングが困難となる。さ
らに、粘度が大きい場合、組成物中の固型分が析出し易
く、ノズル孔の目詰りの発生頻度が高くなる。

【００６３】また、前記組成物は表面張力が２０dyne／
cm〜７０dyne／cmであることが好ましく、２５dyne／cm
〜４０dyne／cmがより好ましい。この範囲の表面張力に
することにより、上述した接触角の場合と同様、飛行曲
がりを抑制し、飛行曲がり頻度を低く抑えることができ
る。表面張力が２０dyne／cm未満であると、組成物のノ
ズル面の構成材料に対する濡れ性が増大するため、上記
接触角の場合と同様飛行曲がりが生じ、飛行曲がり頻度
が高くなる。また、７０dyne／cmを超えるとノズル先端
でのメニスカス形状が安定しないため、組成物の吐出
量、吐出タイミングの制御が困難になる。

【００６４】また、本発明の有機ＥＬ素子の製造方法に
適する有機発色材料組成物は、上述した接触角、粘度お
よび表面張力について少なくとも１つについて数値範囲
を満足するものであればよく、２以上の任意の組合せの
特性について条件を満足するもの、さらにはすべての特
性について満足するものがさらに好ましい。

【００６５】（実施例２）図２は、本発明の有機ＥＬ素
子の製造方法の第２実施例を示す図である。

【００６６】本実施例では、第１実施例と同様に透明基
材１０４上に画素電極１０１、１０２、１０３、および
隔壁１０５を設けた後、インクジェット方式により有機
化合物からなる正孔注入層または正孔輸送層１２０を形
成した。２００℃窒素雰囲気中で２時間加熱した後の膜
厚は５０ｎｍであった。

【００６７】正孔注入層または正孔輸送層を構成する材
料、および液組成は実施例１と同じであるが、インクジ
ェット方式で形成する点で上記第１実施例と相異なる。
このように正孔注入輸送層または正孔輸送層を形成する
ことにより、高精細なパターンであっても、確実に膜厚
の制御性良く、有機薄膜を形成できる。

【００６８】さらに、上記実施例１と同様にインクジェ
ット方式により赤色発光層１０６、緑色発光層１０７を
設け、その上に青色発光層１０８を積層した。陰極１１
３を形成することにより本発明の有機ＥＬ素子を得るこ
とができた。赤色発光層１０６、緑色発光層１０７、青
色発光層１０８、陰極１１３の構成材料、および形成方
法は実施例１と同様である。

【００６９】（実施例３）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、酸素プラズマ
を照射し、更にフロロカーボンガスのプラズマを照射し
た例を示す。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。

【００７０】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ＩＴＯ電極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を吐出し成膜し２０
０℃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、緑色画素となる画素上に、ＰＰＶ前駆体をＤＭＩを
主成分とする溶媒に溶解させてインクとし、インクジェ
ット法にて吐出しパターン形成した。次に赤色画素とな
る画素上に、ローダミン１を混合したＰＰＶ前駆体を、
ＤＭＩを主成分とする溶媒に溶解させてインクとし、イ
ンクジェット法にて吐出しパターン形成した。１５０℃
で加熱硬化させた後、全面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。

【００７１】その上にＣａを２００ｎｍの膜厚で真空加
熱蒸着により積層し、さらにＡｌを８００ｎｍの膜厚で
スパッタ法により積層して陰極とした。最後に陰極から
電線を引きだし、さらに陰極上にエポキシ樹脂からなる
保護膜により封止を施し、有機ＥＬ素子を完成した。

【００７２】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４．８〜５．４ｅ
Ｖ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。このため発光材料とほぼ同等のイオン化ポ
テンシャルとなり、発光層と正孔輸送層とのエネルギー
ギャップが小さくなり、正孔注入がスムースに行われ
た。その結果エネルギー効率の高い有機ＥＬ素子を提供
できた。

【００７３】(実施例４) 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ＩＴＯ電極極上に
スピンコート法にてバイエル社製バイトロンＰを吐出し
成膜し２００℃にて１時間焼成した。次に、緑色画素と
なる画素上に、ＰＰＶ前駆体をＤＭＩを主成分とする溶
媒に溶解させてインクとし、インクジェット法にて吐出
しパターン形成した。次に赤色画素となる画素上に、ロ
ーダミン１を混合したＰＰＶ前駆体を、ＤＭＩを主成分
とする溶媒に溶解させてインクとし、インクジェット法
にて吐出しパターン形成した。

【００７４】窒素中２００℃で２時間加熱し、共役化さ
せた後、この上にＣＦ４プラズマ処理を施した。次に、
全面にポリジオクチルフルオレンのキシレン溶液をスピ
ンコート法にて塗布し、乾燥させた。その上にフッ化リ
チウムを２０ｎｍの膜厚で真空加熱蒸着により積層し、
さらにＡｌを８００ｎｍの膜厚で真空加熱蒸着法により
積層して陰極とした。最後に陰極から電線を引きだし、
さらに陰極上にエポキシ樹脂からなる保護膜により封止
を施し、有機ＥＬ素子を完成した。

【００７５】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４．８〜５．４ｅ
Ｖ程度である。エネルギーギャップが一番大きい発光層
は青色発光材料である。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。このため
青色発光材料とほぼ同等のイオン化ポテンシャルとな
り、青色発光層と正孔輸送層とのエネルギーギャップが
小さくなり、正孔注入がスムースに行われた。

【００７６】また、インクジェット法を用いてパターン
形成する際、表面がフッ素化されていると、インクによ
る成膜が均質にできない状況が発生する場合がある。本
実施例においては、緑色画素と赤色画素が大変制御性よ
く、パターン形成できた。また、青色発光材料はスピン
コートで形成したため、全面均質に成膜できた。

【００７７】その結果、製造歩留まりが高く、エネルギ
ー効率の高い有機ＥＬ素子を提供できた。

【００７８】（実施例５）図３は、本発明の有機ＥＬ素
子の製造方法の第５実施例を示す図である。

【００７９】本実施例では、第１実施例と同様に透明基
材１０４上に画素電極１０１、１０２、１０３、をパタ
ーン形成した後、隔壁を設けずに、スピンコート法を用
いて有機化合物からなる正孔注入層または正孔輸送層１
２０を形成した。２００℃窒素雰囲気中で２時間加熱し
た後の膜厚は１００ｎｍであった。

【００８０】正孔注入層または正孔輸送層を構成する材
料、および液組成は実施例１と同じであるが、形成方法
はこれに限定されず、例えばインクジェット方式、ディ
ッピング法、スピンコート法、キャスト法、キャピラリ
ー法、ロールコート法、バーコート法等であってもよ
い。

【００８１】さらに、上記実施例１と同様にインクジェ
ット方式により赤色発光層１０６、緑色発光層１０７を
設け、その上に青色発光層１０８を積層した。陰極１１
３を形成することにより本発明の有機ＥＬ素子を得るこ
とができた。赤色発光層１０６、緑色発光層１０７、青
色発光層１０８、陰極１１３の構成材料、および形成方
法は実施例１と同様である。

【００８２】本実施例は、画素以外を覆う分離層を設け
ない点で上記第１実施例と相異なる。分離層を設けない
ため、製造効率が格段に向上する。精細度を余り必要と
しないディスプレイであれば、この方法で十分製造可能
であり、低コスト化や大面積化に優れている。

【００８３】（実施例６）図５は、本発明の有機ＥＬ表
示装置の実施例を示す図である。

【００８４】本実施例では、ガラス基板１０４上にＡｌ
製のバスライン（ゲート線）５０１をフォトリソパター
ニングにより設け、その上に図示しない薄膜トランジス
タを形成し、１０１（赤）、１０２（緑）、１０３
（青）のＩＴＯ透明画素電極を形成した。隔壁１０５を
設けた後、スピンコート法により有機化合物からなる正
孔注入層または正孔輸送層１２０を形成した。発光層１
０６（赤）、１０７（緑）をインクジェット方式により
形成し、青色発光層１０８をスピンコート法により形成
した。次に、陰極１１３を真空蒸着法により設け、前述
の第１実施例と同様の有機ＥＬ素子を製造した。

【００８５】さらに、保護基材５０２をガラス基板１０
４に周辺シール５０３を介して固定するように貼り合わ
せた。次に、これをアルゴンガス等のような不活性ガス
雰囲気中で、封孔５０４から不活性ガス５０６を導入
し、最後に封孔５０４を封孔材５０５でシールする。不
活性ガス５０６を封入しシールすることにより、水分等
の外部からの汚染や環境変化から有機ＥＬ素子を防護す
ることができ、有機ＥＬ表示装置の発光特性を維持する
ことができる。封孔材５０５は、不活性ガス５０６を透
過しない材料で構成されていることが好ましい。

【００８６】陰極１１３を形成する際、ゲート線５０１
とのコンタクトが取れるよう配置した。ゲート線５０１
は、表示画素の選択のために該表示画素毎に設けられた
ＴＦＴのオン・オフを行単位で制御する役割を果たす。
書き込み時には、１つの行のゲート線５０１の電位を選
択レベルにし、この行のＴＦＴを導通状態にする。この
とき、各列のソース電極配線（図示せず）から対応する
画素の映像信号電圧を供給すれば、映像信号電圧はＴＦ
Ｔを通って画素電極に到達し、信号電圧レベルにまで画
素に溜まった電荷を充電または放電することができる。

【００８７】陰極をパターン形成する必要が無いため、
高精細化が可能であった。また、各画素は５Ｖ以下の低
電圧でも１００Ｃｄ／ｍ^２以上の輝度が得られた。デュ
ーティー駆動ではないため、画素数や画面サイズに拘束
されず、対角１０インチ以上の大画面の有機ＥＬ表示装
置でも、低消費電力で駆動可能である。

【００８８】本発明のアクティブマトリクス型有機ＥＬ
表示装置の上記実施例では、スイッチング素子として薄
膜トランジスタが用いられているが、これに限定される
ものではなく、他の種類のスイッチング素子、二端子素
子、例えばＭＩＭ等のスイッチング素子を用いることも
可能である。さらにパッシブ駆動、スタティック駆動
（静止画、セグメント表示）も可能である。

【００８９】また、１画素につきスイッチング素子は１
つに限られず、１画素に複数のスイッチング素子を備え
るものであってもよい。図８に、１画素にスイッチング
素子を複数個有する有機ＥＬ表示装置の一例を示す。こ
こで、スイッチング薄膜トランジスタ１４２は、走査電
極１３１の電位に応じて信号電極１３２の電位をカレン
ト薄膜トランジスタ１４３に伝達し、カレント薄膜トラ
ンジスタ１４３は、共通電極１３３と画素電極１４１と
の導通を制御する役割を果たしている。

【００９０】次に、本発明の有機ＥＬ素子を用いたパッ
シブマトリクス（単純マトリクス）型有機ＥＬ表示装置
の一例を図に基づいて説明する。

【００９１】図９は、本発明の有機ＥＬ表示装置の概略
部分拡大断面図である。図に示すように、本実施例の有
機ＥＬ表示装置は、有機ＥＬ素子を製造する際に、短冊
状に形成された走査電極５３と信号電極５４とが、有機
ＥＬ素子５２を介して互いに直交するよう配置されてい
る。

【００９２】このようなパッシブマトリクス型の駆動
は、パルス的に走査電極５３を順番に選択し、その走査
電極５３を選択する際、各画素に対応する信号電極５４
を選んで電圧を印加することにより行われる。そのよう
な選択はコントローラ５５により制御される。

【００９３】なお、パッシブ駆動型の場合には、カソー
ド（陰極）がパターニングされ、各ラインごとにセパレ
ートしていることが必要である。陰極は、例えばマスク
蒸着法、レーザーカッティング法によりパターン形成さ
れる。

【００９４】図１０に走査電極１３および信号電極１４
に印加される電圧の駆動波形の一例を示す。図に示す駆
動波形において、選択された画素には発光するのに十分
な電圧Ｖｓを印加する。また、表示する階調に合わせた
パルス幅の波形により、画素の表示濃度を制御する。一
方、選択されない画素には発光閾値電圧以下の電圧Ｖｎ
を印加する。

【００９５】図１０において、Ｔｆは１操作時間を示し
ている。ここではデューティー比１／１００で駆動した
場合について述べる。実施例２の有機ＥＬ素子からなる
有機ＥＬ表示装置を前記条件で駆動したところ、全点灯
の白色発光は、駆動電圧２０Ｖで１００Ｃｄ／ｍ^２０
０．であった。

【００９６】

【発明の効果】以上本発明によれば、全ての有機層を塗
布法特にインクジェット法を用いて形成でき、生産性が
高く大画面化が可能な製造方法で、従来より効率の高
い、色純度の高い、高精細な有機ＥＬ表示装置を提供で
きた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の有機ＥＬ素子の製造方法を示す断面図
である。

【図２】本発明の有機ＥＬ素子の製造方法を示す断面図
である。

【図３】本発明の有機ＥＬ素子の製造方法を示す断面図
である。

【図４】本発明の有機ＥＬ表示装置の簡単な断面図であ
る。

【図５】本発明の有機ＥＬ表示装置の簡単な断面図であ
る。

【図６】本発明の有機ＥＬ素子の製造に用いられるイン
クジェット用プリンタヘッドの構成例を示す平面斜視図
である。

【図７】本発明の有機ＥＬ素子の製造に用いられるイン
クジェット用プリンタヘッドのノズル部分の断面図であ
る。

【図８】本発明の有機ＥＬ表示装置の一部を示す図であ
る。

【図９】本発明の有機ＥＬ表示装置の概容を示す斜視図
である。

【図１０】本発明の有機ＥＬ表示装置の電極に印可され
る電圧の駆動波形の一例を示す図である。

【符号の説明】

１０…インクジェット用ヘッド１１…ノズルプレート１３…振動板１５…仕切部材１９…インク室２１…液溜り２３…供給口２５…ノズル孔２６…撥インク層２７…インク導入孔２９…圧電素子３１…電極３３…ノズル面５２…有機ＥＬ素子５３…走査電極５４…信号電極５５…コントローラ１０１…画素電極（赤）１０２…画素電極（緑）１０３…画素電極（青）１０４…透明基板１０５…隔壁１０６…発光層（赤）１０７…発光層（緑）１０８…発光層（青）１０９…インクジェットプリント装置１１０…インクジェットヘッド１１３…陰極１３１…走査電極１３２…信号電極１３３…共通電極１４１…画素電極１４２…スイッチングＴＦＴ１４３…カレントＴＦＴ１２０…正孔注入層または正孔輸送層４０１…保護膜５０１…バスライン５０２…保護基材５０３…シール５０４…封孔５０５…封孔材５０６…不活性ガス

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者木口浩史長野県諏訪市大和３丁目３番５号セイコーエプソン株式会社内 (72)発明者小林英和長野県諏訪市大和３丁目３番５号セイコーエプソン株式会社内Ｆターム(参考） 3K007 AB03 AB04 AB18 CA01 CB01 DA01 DB03 EB00 FA01

Claims

【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有機ＥＬ素子の製
造方法において、透明基板上に陽極として作用する画素
電極を形成する工程と、有機化合物からなる正孔注入層
または正孔輸送層を形成する工程と、有機化合物からな
る赤色、緑色の発光層をインクジェット方式によりパタ
ーン形成する工程と、有機化合物からなる青色の発光層
を塗布法により形成する工程と、陰極を形成する工程と
からなることを特徴とする有機ＥＬ素子の製造方法。
【請求項２】前記基板上に画素以外を覆う分離膜を設け
る事を特徴とする請求項１記載の有機ＥＬ素子の製造方
法。
【請求項３】少なくともポリチオフェン誘導体とシラン
カップリング剤を含有する液体を塗布法により成膜し、
熱硬化させて前記正孔注入層または正孔輸送層を形成す
ることを特徴とする請求項１または２記載の有機ＥＬ素
子の製造方法。
【請求項４】画素部分の陽極上に、少なくともポリチオ
フェン誘導体とシランカップリング剤を含有する液体を
インクジェット方式により成膜し、熱硬化させて前記正
孔注入層または正孔輸送層を形成することを特徴とする
請求項１または２記載の有機ＥＬ素子の製造方法。
【請求項５】少なくともポリパラフェニレンおよびその
誘導体の前駆体を含有する液体を、インクジェット方式
により成膜し、加熱して共役化させ前記赤色、緑色の発
光層を形成することを特徴とする請求項１から４いずれ
か記載の有機ＥＬ素子の製造方法。
【請求項６】前記青色発光層を、少なくともポリフルオ
レン誘導体を溶解させた液体を塗布し、乾燥させて形成
することを特徴とする請求項１から５いずれか記載の有
機ＥＬ素子の製造方法。
【請求項７】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することを特徴とする請求項１から
６いずれか記載の有機ＥＬ素子の製造方法。
【請求項８】陽極上に正孔注入層または正孔輸送層を形
成し、赤色、緑色の発光層を形成した後に、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する
ことを特徴とする請求項１から６いずれか記載の有機Ｅ
Ｌ素子の製造方法。
【請求項９】前記フロロカーボンガスがＣＦ４であるこ
とを特徴とする請求項７または８記載の有機ＥＬ素子の
製造方法。
【請求項１０】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ことを特徴とする請
求項７または８記載の有機ＥＬ素子の製造方法。
【請求項１１】請求項１から１０いずれかに記載の製造
方法で作成した有機ＥＬ素子を有することを特徴とする
有機ＥＬ表示装置。
【請求項１２】前記透明基板上に各画素を駆動するため
のＴＦＴ素子が形成されていることを特徴とする請求項
１１記載の有機ＥＬ表示装置。
【請求項１３】前記陰極上に保護膜が形成されているこ
とを特徴とする請求項１１または１２記載の有機ＥＬ表
示装置。