JP2001006875A - El素子の製造方法 - Google Patents

El素子の製造方法

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JP2001006875A
JP2001006875A JP11178749A JP17874999A JP2001006875A JP 2001006875 A JP2001006875 A JP 2001006875A JP 11178749 A JP11178749 A JP 11178749A JP 17874999 A JP17874999 A JP 17874999A JP 2001006875 A JP2001006875 A JP 2001006875A
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layer
electrode
liquid
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JP11178749A
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Mitsuhiro Kashiwabara
原 充 宏 柏
Daigo Aoki
木 大 吾 青
Satoshi Suzuki
木 聡 鈴
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Dai Nippon Printing Co Ltd
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Dai Nippon Printing Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 大面積のEL素子が製造できる方法であっ
て、塗布液の使用効率が高く、層厚が均一であり、高速
生産が可能で、簡便な製造方法を提供する。 【解決手段】 少なくとも、基体と、該基体上に形成さ
れた第1電極と、該第1電極上に形成されたEL層と、
該EL層上に形成された第2電極からなるEL素子の製
造方法であって、前記第1電極、前記EL層および前記
第2電極の少なくとも1層を塗布によって形成する方法
であり、この塗布が前記基体または塗布装置を移動させ
ながら塗布液に接触させる、EL素子の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、EL素子の製造方
法およびその方法によって製造されたEL素子に関す
る。
【0002】
【従来の技術】EL素子(エレクトロルミネッセント素
子)例えば有機EL素子は、発光性有機化合物を含む発
光層を陰極と陽極で挟持した構造を有する。このEL素
子の両電極間に電圧を印加すると、発光層に正孔および
電子が注入される。この正孔および電子は、再結合して
分子を励起させるが、この励起した分子そのもの、また
は励起エネルギーを受け取った分子が失活する際の光の
放出(蛍光・燐光)を利用して、例えば100〜1,0
00,000cd/m2程度の高輝度の面発光が得られ
る。このEL素子は、発光物質の種類を選択することに
より3原色の発光も可能であり、また発光層の薄層化、
ピンホール欠陥などの減少が可能である点で優れてい
る。EL素子を構成する各薄層の形成方法としては、一
般に真空蒸着法が知られているが、素子作製の簡便さ、
生産性向上および大面積の大量生産が可能であることか
ら、現在、湿式塗布法が試みられている。
【0003】EL素子のガラス基板や、プラスチック基
板等にEL素子を構成する各薄層形成用の塗布液を塗布
する方式としては、一般に、スピン塗布方式が多く用い
られている。このスピン塗布方式には大気開放型および
密閉カップ型があるが、何れの方式も、その塗布効率が
10パーセント程度と低く、しかも基板のコーナー部分
の塗布層厚が厚くなりすぎるという欠点があり、今後見
込まれる基板サイズの大型化に伴って、塗布液の使用
量、層厚分布およびスループット等の点において問題が
指摘されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の課題
を解決しようとするものであって、本発明の目的は、大
面積のEL素子が製造できる方法であって、塗布液の使
用効率が高く、層厚が均一であり、高速生産が可能で、
簡便な製造方法を提供することである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、EL素子
を構成する少なくともいずれかの層を、基体および/ま
たは塗布装置を搬送させながら塗布液に接触させる方法
を用いて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。
【0006】したがって、本発明のEL素子の製造方法
は、少なくとも、基体と、該基体上に形成された第1電
極と、該第1電極上に形成されたEL層と、該EL層上
に形成された第2電極からなるEL素子の製造方法であ
って、前記第1電極、前記EL層および前記第2電極の
少なくとも1層を塗布によって形成する方法であり、こ
の塗布が前記基体および/または塗布装置を搬送させな
がら塗布液に接触させる方法を用いることを特徴とする
方法である。
【0007】
【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
【0008】EL素子の構成 図1は本発明の方法によって製造されるEL素子の一例
を説明する断面図である。このEL素子10は、基体1
1上に第1電極12、EL層13、第2電極14が順次
積層されている。このようなEL素子において、第1、
第2電極およびEL層は、例えば単純マトリックスなど
にパターン化されていてもよいが、パターン化されず全
面に形成されていてもよい。また、EL素子に通常用い
られる他の層をさらに含むものであってもよい。
【0009】基体 本発明によって製造されるEL素子を構成する基体は、
EL素子を強度的に支持するものであれば特に限定され
ず、第1電極に必要な強度があれば第1電極と兼ねるこ
ともできる。材質としては、用途に応じて、例えばフレ
キシブル素材と硬質素材のいずれであってもよく、また
枚葉素材と連続素材のいずれであってもよく、さらに透
明素材と不透明素材のいずれであってもよい。
【0010】具体的には、基体の形状は例えば、カー
ド、フィルム、テープ、ディスク、チップ等であること
ができる。また、基体の材料は例えば、ガラス、ポリエ
チレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレー
ト、ポリメチルメタクリレート、ポリメチルアクリレー
ト、ポリエステル、ポリカーボネート等が挙げられる。
【0011】第1および第2電極 本発明によって製造されるEL素子を構成する第1電極
は、基体上に形成される電極であるが、第1電極に必要
な強度があれば基体と兼ねることもできる。また、第2
電極はEL層上に形成された電極である。
【0012】第1および第2電極の形成は、本発明の塗
布を用いて行うことができ、全面塗布のほか、EL素子
の性能に悪影響を及ぼさない範囲で、エッチングまたは
マスクパターンなどと組み合わせてパターン塗布を行う
ことができる。また、従来の方法、例えば真空スパッタ
リング、真空蒸着などで形成してもよい。
【0013】第1電極は通常陽極であり、第2電極は通
常陰極であるが、これに限定されない。陽極材料として
は酸化インジウム錫(ITO)、酸化インジウム、金の
ような仕事関数の大きな金属、ポリアニリン、ポリアセ
チレン、ポリアルキルチオフェン誘導体、ポリシラン誘
導体のような導電性高分子等が例示される。また、陰極
材料としては、MgAg等のマグネシウム合金、AlL
i、AlCa、AlMg等のアルミニウム合金、Li、
Caをはじめとするアルカリ金属類、それらアルカリ金
属類の合金のような仕事関数の小さな金属等が例示され
る。
【0014】このうち、塗布が可能な電極材料はポリア
ニリン、ポリアセチレン、ポリアルキルチオフェン誘導
体、ポリシラン誘導体のような導電性高分子などが挙げ
られ、本発明の塗布方法で層形成することができる。そ
の他の材料であっても、樹脂等に分散させるまたは溶媒
にそのまま溶解して、高分子材料と同様に塗布で形成し
うる。また、複数層からなる電極を形成することもで
き、その際、例えば上記の異なる材料を異なる方法で積
層してもよい。
【0015】また、第1および第2電極の双方を透明電
極とすると直視型EL素子とでき、また、いずれか一方
を反射電極とすることにより反射型EL素子とすること
ができる。さらに、双方の電極を相互に直交するパター
ンに(通常10nm〜1μmの層厚に)形成することに
より、単純マトリックス型のEL素子を製造することが
でき、また、薄膜トランジスタを有する基板上に電極を
設けてアクティブマトリックス型EL素子を製造しても
よい。
【0016】EL層 本発明によって製造されるEL素子を構成するEL層
は、第1電極と第2電極の間に形成される。
【0017】EL層の形成は、本発明の塗布を用いて行
うことができ、全面塗布のほか、EL素子の性能に悪影
響を及ぼさない範囲で、エッチングまたはマスクパター
ンなどと組み合わせてパターン塗布を行うことができ
る。また、従来の方法、例えば真空蒸着、スピンコー
ト、インクジェット法などで形成してもよい。
【0018】本発明において、EL層形成材料は水溶液
または有機溶剤溶液などとして塗布することができ、E
L層の層厚としては通常1nm〜2μm、好ましくは1
0nm〜200nmである。
【0019】EL層は、発光層の他、正孔注入層(バッ
ファー層)、正孔輸送層、電子輸送層および電子注入層
(バッファー層)から選ばれる層を1層以上含んでいて
もよい。これらの層には適当な有機および無機の添加剤
を加えることができ、正孔輸送性、電子輸送性、発光色
の調整を行なうことができる。
【0020】EL層のうち発光層における発光材料とし
ては、例えば以下のものが挙げられる。
【0021】色素系発光材料としては、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
ーなどが例示される。
【0022】金属錯体系発光材料としては、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、ポルフィリン亜鉛錯体、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
する金属錯体などが例示される。
【0023】高分子系発光材料としては、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、ポリフルオレノン
誘導体、ポリフルオレン誘導体、ポリキノキサリン誘導
体およびそれらの共重合体等が例示される。
【0024】また、発光層中に発光効率の向上、発光波
長を変化させる等の目的でドーピングを行うことができ
る。このドーピング材料としては例えば、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、キノキサリン誘導体、カル
バゾール誘導体、フルオレン誘導体等が例示される。
【0025】EL層の正孔注入層(バッファー層)の形
成材料としては、発光層の発光材料に例示した化合物の
他、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、酸化アルミニウムなどの酸化物、アモル
ファスカーボン、ポリアニリン、ポリチオフェンなどの
誘導体が例示される。
【0026】EL層の電子注入層(バッファー層)の形
成材料としては、発光層の発光材料に例示した化合物の
他、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、リチウム、セシウム、フッ化セシウム等のように
アルカリ金属類および、アルカリ金属類のハロゲン化
物、アルカリ金属の有機錯体等が例示される。
【0027】塗布方法 本発明のEL素子の製造方法においては、第1電極、E
L層および第2電極の少なくとも1層を塗布によって形
成する。この塗布は基体および/または塗布装置を搬送
させながら基体を塗布液に接触させる方法であれば限定
されないが、好ましくは、この塗布液は、帯状のスリッ
トから吐出し、このスリットは水平方向に延びるものと
する。また、好ましくは基体および/または塗布装置を
搬送させながら基体を塗布液に接触させることにより、
基体および/または塗布装置の移動にともなって基体に
塗布液を層状に付着させることにより塗布を行う。本明
細書において搬送とは、平行移動すること、好ましくは
連続的あるいは間欠的に一定速度で基板の長手方向に機
械的手段を用いて移動することを意味する。このように
搬送すると均一な層を形成する点で有利である。この好
適態様においては、基体とスリットとの距離は、塗布液
のメニスカスを安定的に形成するため、好ましくは例え
ば0.1〜1.0mmであることができ、液だまり(ビ
ード)のサイズは0.3mm以上であることができる。
【0028】さらに好ましくは、塗布装置のスリットを
上方に向って開口させ、塗布液の液だまりを形成し、基
体をスリットの上方で液だまりに接触させた状態とし
て、基体または塗布装置を移動させることにより塗布で
きる。このようにすると低粘度の塗布液を用い、薄層を
形成する際液たれがなく、安定的に層形成ができる点で
有利である。また、さらに好ましくは、基体をその長手
方向に斜め上向きに移動させるか、塗布装置を基体の長
手方向に斜め下向きに移動させるとメニスカスを一定に
保つことができる点で有利である。基体または塗布装置
の移動速度はメニスカスを保つため、好ましくは例えば
10〜100mm/sであることができる。
【0029】形成する層の厚さは、基体または塗布装置
の移動速度を高めることで厚くすることができ、また、
スリットからの吐出量を減ずることで薄くすることがで
きる。その他、層の厚みを調節する(薄くする)には、
塗布液の粘性を下げる、基体の傾きを高める、基体とス
リットとの間隔を広めるなどの手段によって行うことが
でき、厚くする際はこの逆を行う。また、厚みの精度あ
るいは均一性を高めるには基体とスリットとの間隔およ
び移動速度を調整する方法が好ましく、例えば面内の誤
差±2%以上の精度が得られる。
【0030】本発明の方法において、用いることのでき
る塗布方法としては具体的には例えば、ビードコーティ
ング、ファウンテンダイコーティング、ファウンテンコ
ート、ダイコートおよびコンマコートと一般によばれる
方法が挙げられる。このうち、ビードコーティングは薄
層の膜厚コントロールが容易で均一性が高い低粘度塗布
液で使用できるなどの点で好ましい。
【0031】本発明のEL素子においてEL層や、電極
層の材料が高分子系材料である場合には、本発明の塗布
方法によって、従来のスピンコート法に比べ塗布液の利
用効率を高め、大面積を均一に塗布、層形成することが
できる。また、EL層や、電極層の材料が低分子材料で
ある場合は、低分子材料を樹脂等に分散させることや、
結晶性の低い材料については溶媒にそのまま溶解するこ
とにより、高分子材料と同様に本発明の塗布方法によっ
て形成することができ、従来の真空蒸着法に比べ作製時
間の短縮、連続成膜が可能の点で有利である。
【0032】また、本発明の方法は、従来のスピンコー
タによっては塗布できなかった、フレキシブルなロール
状の基体に対しても塗布できる点においても優れてい
る。
【0033】塗布液 塗布に用いる塗布液は、EL層または電極層の材料が含
まれており、硬化によりそれらの層が形成される液体で
あれば、特に限定されるものではない。この硬化は、例
えば溶媒の揮発、重合、あるいは温度低下による固化な
どであることができる。
【0034】本発明の方法においては、好ましくは揮発
性の低い、低粘度塗布液を用いる。揮発性の高いクロロ
ホルム、ジクロロエタンなどの溶媒を含む塗布液は、塗
膜のレベリングがしにくいため均一な層が得られにく
く、また塗布液を循環使用する場合に塗布液の濃縮によ
り塗布条件が変化してしまうため、それらに対する対策
を行うことが好ましい。
【0035】溶媒を用いる場合には、これに限定される
ものではないが、例えば、トリクロロエタン、トルエ
ン、エタノール、水、シクロヘキサノン、1,4ジオキ
サンなどが挙げられる。
【0036】塗布装置 塗布装置は、本発明の塗布方法を行うことのできるもの
であればよく、特に限定されるものではない。好ましく
は、塗布液を水平方向に延びる帯状のスリットから吐出
できる装置であり、そのスリットは好ましくは塗布ヘッ
ドに設けられ上方に向って開口するものとする。また、
好ましくは、スリット上(塗布ヘッド上)に塗布液の液
だまりを形成し、基体を液だまりに接触させた状態で基
体または塗布装置を移動させることにより、基体に前記
塗布液を層状に付着させて塗布を行うことのできる塗布
装置が好ましい。
【0037】
【実施例】以下に実施例を示し、本発明をさらに説明す
る。
【0038】実施例1 (有機EL層用塗布液の調製)以下の成分を有する有機
EL層用塗布液を調製した。
【0039】なお、上記の各成分の構造式を以下に示
す。
【化1】
【0040】(EL素子の作製)幅300mm、長さ3
50mm、板厚1.1mmのITO基板を洗浄し、本発
明の基体および第1電極とした。前記塗布液をEL層形
成材料として準備した。
【0041】図2に示すようにこの塗布ヘッド21と基
体22(第1電極を兼ねている)を配置し、基体にEL
層の塗布を行った。この際、基体の傾斜は約8゜、塗布
ヘッドのスリットは真上に向け、基体は30mm/se
cの移動速度で基体の長さ方向の斜め上方に移動させ
た。
【0042】図3に示すように、このとき、塗布開始時
において、塗布ヘッド31と基体32間に形成される液
だまり(ビード)のメニスカスL1,L2の高さh1,h2
が、それぞれ0.5mm,0.7mmとなるように設定
した。上記条件によってEL層形成用塗布液が塗布され
た基体を、次いで真空オーブンにより80℃で1分間乾
燥した。この結果、基体の移動方向および、移動方向と
直交方向にそってそれぞれ測定した塗布層の層厚分布
は、塗布液の塗布面のうち260mm×300mmの範
囲内において、1000オングストローム±30オング
ストロームであり、厚みが均一なEL層が得られた。
【0043】次いで、得られた基体上に、第2電極(上
部電極)としてMgAg合金をMg:Ag=10:1の
比率で1500オングストロームの厚みで蒸着し、さら
に保護層としてAgを2000オングストロームの厚み
で蒸着し、EL素子を作製した。
【0044】実施例2 幅300mm、長さ350mm、板厚1.1mmの洗浄
ガラスに導電性高分子として、以下の化学構造を有する
ポリ(3,4)エチレンジオキシチオフェン/ポリスチ
レンスルホネート(略称PEDT/PSS、商品名Ba
ytron PTP AI 4083、バイエル社製)
を塗布した。
【化2】 塗布方法は、基体であるガラスを100mm/secの
速度で移動した以外は実施例1の塗布と同様に行った。
その結果2500オングストローム±70オングストロ
ームの厚みの電極層が得られた。次いで実施例1と同様
にEL素子を作製した。
【0045】比較例 実施例1と同様のITOガラスに、塗布液を10mlと
り、ガラスの中心部に滴下して、スピンコーティングを
行った。回転は3秒間かけて2150rpmまで高め、
そのままの回転数で3秒間保持して層形成した。この結
果、基体の中心部は1000オングストローム、基体の
コーナー部分は1200オングストローム、中間部分は
800オングストロームとなり、均一な層は形成できな
かった。
【0046】
【発明の効果】本発明によって、大面積のEL素子の製
造できる方法であって、塗布液の使用効率が高く、層厚
が(例えば1000オングストローム程度の薄層の形成
において)均一であり、高速生産が可能で、簡便な製造
方法を提供することができる。また、本発明は、フレキ
シブルの基体に対してもEL素子を形成できる点でも優
れている。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の方法により製造されるEL素子の一例
を示す断面図である。
【図2】本発明の方法による塗布における基体と塗布ヘ
ッドの説明図である。
【図3】本発明の方法による塗布における基体と塗布ヘ
ッドの拡大説明図である。
【符号の説明】
10 EL素子 11 基体 12 第1電極 13 EL層 14 第2電極 21、31 塗布ヘッド 22、32 基体 23 塗布層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴 木 聡 東京都新宿区市谷加賀町一丁目1番1号 大日本印刷株式会社内 Fターム(参考) 3K007 AB00 AB03 AB04 AB18 BA06 BA07 CA01 CA05 CA06 CB01 DA00 DB03 EB00 FA01

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】少なくとも、基体と、該基体上に形成され
    た第1電極と、該第1電極上に形成されたEL層と、該
    EL層上に形成された第2電極からなるEL素子の製造
    方法であって、 前記第1電極、前記EL層および前記第2電極の少なく
    とも1層を塗布によって形成する方法であり、この塗布
    が前記基体を搬送させながら塗布液に接触させる方法を
    用いることを特徴とする、EL素子の製造方法。
  2. 【請求項2】前記塗布方法が、水平方向に延びる帯状の
    スリットから吐出される塗布液に、前記基体を搬送させ
    ながら接触させることにより、前記基体の移動にともな
    って前記基体に塗布液を層状に付着させる方法である、
    請求項1に記載のEL素子の製造方法。
  3. 【請求項3】前記帯状のスリットが塗布ヘッドに設けら
    れかつ上方に向って開口するものであり、前記基体の移
    動は前記スリットの上方で行われ、さらに前記塗布液を
    前記塗布ヘッドに供給して前記スリットから吐出させる
    ことにより、前記塗布ヘッドと前記基体との間に前記塗
    布液の液だまりを形成し、前記基体を前記液だまりに接
    触させた状態で移動させることにより、前記基体に前記
    塗布液を層状に付着させて塗布を行う、請求項2に記載
    のEL素子の製造方法。
  4. 【請求項4】前記基体を斜め上向きに前記基体の長手方
    向に移動させる、請求項3に記載のEL素子の製造方
    法。
  5. 【請求項5】少なくとも、基体と、該基体上に形成され
    た第1電極と、該第1電極上に形成されたEL層と、該
    EL層上に形成された第2電極からなるEL素子の製造
    方法であって、 前記第1電極、前記EL層および前記第2電極の少なく
    とも1層を塗布によって形成する方法であり、この塗布
    が塗布装置を移動させながら前記基体を塗布液に接触さ
    せる方法を用いることを特徴とする、EL素子の製造方
    法。
  6. 【請求項6】前記塗布装置が、水平方向に延びる帯状の
    スリットを有するものであり、このスリットから吐出さ
    れる塗布液に前記基体を接触させることにより、前記塗
    布装置の移動にともなって前記基体に塗布液を層状に付
    着させる方法である、請求項5に記載のEL素子の製造
    方法。
  7. 【請求項7】前記帯状のスリットが塗布ヘッドに設けら
    れかつ上方に向って開口するものであり、前記塗布装置
    の移動は前記基体の下方で行われ、さらに前記塗布液を
    前記塗布ヘッドに供給して前記スリットから吐出させる
    ことにより、前記塗布ヘッドと前記基体との間に前記塗
    布液の液だまりを形成し、前記基体を前記液だまりに接
    触させた状態で前記塗布装置を移動させることにより、
    前記基体に前記塗布液を層状に付着させて塗布を行う、
    請求項6に記載のEL素子の製造方法。
  8. 【請求項8】前記塗布装置を斜め下向きに前記基体の長
    手方向に移動させる、請求項7に記載のEL素子の製造
    方法。
  9. 【請求項9】前記基体が、フレキシブルの連続素材であ
    る、請求項1に記載のEL素子の製造方法。
  10. 【請求項10】前記基体が、硬質の枚葉素材である、請
    求項1または5に記載のEL素子の製造方法。
  11. 【請求項11】請求項1または5に記載の方法によって
    製造されてなる、EL素子。
JP11178749A 1999-06-24 1999-06-24 El素子の製造方法 Pending JP2001006875A (ja)

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