JP6040445B2 - 有機elパネルとその製造方法 - Google Patents
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Description
本発明の一態様である有機ELパネルは、基板と、前記基板の上方において、互いに交差する第1方向及び第2方向に沿って配設された複数の第1電極と、前記各第1電極の上方において、有機発光材料を含んで形成された各有機発光層と、前記各有機発光層を個別または一群毎に区画するように設けられた隔壁と、各有機発光層の上方にわたって形成された第2電極とを有し、前記第1電極と前記有機発光層の間に複数の隔壁残渣が存在し、前記基板表面を平面視した場合における、前記各隔壁残渣のいずれかの方向の径が0.2μm以下の構成とする。
<実施の形態1>
(有機EL素子の構成)
図1は、本実施の形態1の有機ELパネル1における、赤色発光色の有機EL素子100R周辺の構成を示す模式的な断面図である。
(基板10)
基板10は有機ELパネル1及び有機EL素子100の基材となる部分であり、例えば、無アルカリガラス、ソーダガラス、無蛍光ガラス、燐酸系ガラス、硼酸系ガラス、石英、アクリル系樹脂、スチレン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリエチレン、ポリエステル、シリコン系樹脂、またはアルミナ等の絶縁性材料のいずれかで形成することができる。
(陽極2)
陽極2は発光層側に給電を行うとともに、発光層で発生した光を効率よく上方から取り出せるように、良好な可視光反射率を有する金属材料(アルミニウムまたはアルミニウム合金)を用いて反射金属膜として構成される。ここで言う「アルミ合金」とは、アルミニウムに対し、鉄、銅、マンガン、亜鉛、ニッケル、マグネシウム、パラジウム、コバルト、ネオジムの少なくともいずれかを加えてなる合金を指す。
(透明電極膜3)
透明導電膜3は、ITO、IZO等の公知の透明導電材料で構成され、陽極2を被覆して大気中の酸素等から遮断し、不要な被膜形成により陽極2の反射率や導電性が低下するのを防止するために設けられる。
ホール注入層4Aは、有機発光層6B側にホールを効率よく注入する層であり、例えば酸化モリブデンやモリブデン−タングステン酸化物等の金属酸化物で形成されているが、これに限定されない。
(バンク5)
バンク(隔壁)5は、絶縁性の有機材料(例えばアクリル系樹脂、ポリイミド系樹脂、ノボラック型フェノール樹脂等)からなり、少なくとも表面が撥水性を持つように形成されている。パネル100ではバンク5をラインバンク構造にするため、幅(X)方向に台形断面形状を有し、Y方向(紙面に垂直な方向)にライン状に延伸して構成する。パネル100において、バンク5は幅(X)方向に一定のピッチを置いて複数本にわたり並設されている。
(バッファ層6A)
バッファ層6Aは、厚さ20nmのアミン系有機高分子であるTFB(poly(9、9-di-n-octylfluorene-alt-(1、4-phenylene-((4-sec-butylphenyl)imino)-1、4-phenylene))で構成される。なお本実施の形態1では、バッファ層をIL層の一例として例示する。
(有機発光層6B)
有機発光層6Bは、赤(R)、緑(G)、青(B)のいずれかの発光色に対応するように有機発光材料を用い、厚さ約70nmで構成されている。前記材料としては、有機高分子であるF8BT(poly(9、9-di-n-octylfluorene-alt-benzothiadiazole))を用いて構成されるが、これに限定されない。たとえば特開平5−163488号公報に記載のオキシノイド化合物、ペリレン化合物、クマリン化合物、アザクマリン化合物、オキサゾール化合物、オキサジアゾール化合物、ペリノン化合物、ピロロピロール化合物、ナフタレン化合物、アントラセン化合物、フルオレン化合物、フルオランテン化合物、テトラセン化合物、ピレン化合物、コロネン化合物、キノロン化合物およびアザキノロン化合物、ピラゾリン誘導体およびピラゾロン誘導体、ローダミン化合物、クリセン化合物、フェナントレン化合物、シクロペンタジエン化合物、スチルベン化合物、ジフェニルキノン化合物、スチリル化合物、ブタジエン化合物、ジシアノメチレンピラン化合物、ジシアノメチレンチオピラン化合物、フルオレセイン化合物、ピリリウム化合物、チアピリリウム化合物、セレナピリリウム化合物、テルロピリリウム化合物、芳香族アルダジエン化合物、オリゴフェニレン化合物、チオキサンテン化合物、アンスラセン化合物、シアニン化合物、アクリジン化合物、8−ヒドロキシキノリン化合物の金属錯体、2−ビピリジン化合物の金属錯体、シッフ塩とIII族金属との錯体、オキシン金属錯体、希土類錯体等の蛍光物質等を挙げることができる。
(電子輸送層7)
電子輸送層7は、陰極8から注入された電子を発光層5側へ効率よく輸送する機能を有する。電子輸送層7は例えば有機化合物層であって、2種類の互いに異なる有機物質(電子輸送材料(ホスト)としての第1の有機物質と、n型ドーパントとしての第2の有機物質)で構成されている。
(陰極8)
陰極8は、例えばITO(酸化インジウムスズ)、IZO(酸化インジウム亜鉛)等で構成される。パネル100ではトップエミッション型構造を採るため、陰極8の材料として光透過性材料を用いる必要がある。
(封止層9)
封止層9は、例えばSiN(窒化シリコン)、SiON(酸窒化シリコン)等の材料で形成され、発光層6が水分や空気等に触れて劣化するのを抑制するために用いられる。当該封止層9も、有機EL素子をトップエミッション型にする場合は、光透過性材料で構成することが好適である。
(有機ELパネル1の作用および効果)
図3(a)は、ホール注入層4Aの表面を平面視した様子を示す模式図である。一般に有機ELパネルでは、バンク5をパターニングした際に生じる1個以上のバンク残渣が、露出している有機EL素子の構成層の表面に残留する。当図の例では、ホール注入層4Aの表面にバンク残渣11Aが網目状に残留しているが、その他に図3(b)のように島状に1個以上のバンク残渣11Aが点在する場合もある。
(ii)(i)に加え、さらに基板10を見下ろした(平面視した)際の各バンク残渣11Aの面積を少なくとも0.4μm2以下とする。より好ましくは前記面積を0.04μm2以下とする。
図10は、本実施の形態2の有機ELパネル2における、赤色発光色の有機EL素子101R周辺の構成を示す模式的な断面図である。
<性能確認試験と考察>
以下、本発明の性能確認のために行った試験の手法と結果、考察について順次述べる。
ここではバンク残渣を被覆するILの電子電流密度の分布を検討した。
次に、IL中の電子移動度の変化に対する電子電流密度変化についてシミュレーションを行った。その結果を図16に示す。サンプル素子として、通常素子(std)、通常素子の1/10の電子移動度の素子(emob0.1)、通常素子の10倍の電子移動度の素子(emob10)の各素子を解析に供した。
次に図18と同様の要領で、EML中の正孔移動度の変化に対する電子電流密度変化についてシミュレーションを行った。その結果を図19に示す。
(有機EL素子中の電子密度分布について)
図23に、陽極と陰極の間にIL層、有機発光層、電子輸送層を順次積層してなる赤色有機EL素子の電子電流密度分布を示す。当図では都合上、電子輸送層(ETL)、有機発光層(EML)、バッファ層(IL層)を順次積層して示す。バンク残渣は厚み1nmであり、横軸方向に向かってIL層中に存在している。図中の中央付近に残渣領域と残渣無し領域の境界が存在する。
バンク残渣のサイズ・面積は、これに照射するUVの各照射条件(照射時間、照射強度、照射範囲等の各パラメータ)を調節することで制御できる。照射強度と照射範囲については、UV照射装置側の強度を調節するほか、所定の開口部を設けたパターンマスクを介して基板側にUV照射する方法がある。パターンマスクはドット状等の開口部を有するマスクの他、ハーフトーンマスクを用いてもよい。
<有機ELパネル1の製造方法>
次に、図5〜9を用いて、有機ELパネル1の全体的な製造方法を例示する。
<陽極形成工程からバンク形成工程までの別工程例>
次に図8、9を用いて、陽極形成工程からバンク形成工程までのプロセスの別例を説明する。
[ドライエッチング条件]
処理対象;酸化タングステン膜
エッチングガス;フッ素系ガス(SF6、CF4CHF3)
混合ガス;O2、N2
混合ガス比;CF4:O2=160:40
供給パワー;Source 500W、Bias 400W
圧力;10〜50mTorr
エッチング温度;室温
上記ドライエッチング処理を実施後、ホール注入層4Bが形成される。その後はO2ガスでアッシング処理を行うことで、次のウェットエッチング(W/E)処理におけるレジストパターンRの剥離を容易にしておく。
[ウェットエッチング条件]
処理対象;IZO薄膜及びAl合金薄膜
エッチャント;リン酸、硝酸、酢酸の混合水溶液
溶剤の混合比率;任意(一般的な条件で混合可能)
エッチング温度;室温よりも低くする。
<有機ELパネル1Aの製造方法>
パネル1Aでは上記と同様に、スパッタ法に基づき、基板10の表面に陽極2と透明導電膜3を順次形成する。その後、バンク材料層を基板10の上に一様に塗布し、パターニングしてバンク5を形成する。
<実施の形態3>
図11に本発明の実施の形態3に係る有機ELパネル1Bの正面図を示す。
<その他の事項>
ホール注入層を薄膜プロセスで成膜する方法は、反応性スパッタ法に限定されず、例えば蒸着法、CVD法等を用いることもできる。
また上記各実施の形態では、バンク材料として有機材料を用いたが、無機材料も利用可能である。この場合バンク材料層は、有機材料を用いる場合と同様に例えば塗布等で配設する。バンク材料層のパターニングは、バンク材料層上にレジストパターンを形成し、その後、所定のエッチング液(テトラメチルアンモニウムハイドロキシオキサイド(TMAH)溶液等)を用いてエッチングすることで実施できる。
2 第1電極(陽極)
3 透明電極膜
4A 薄膜型ホール注入層(HIL)
4B 塗布型ホール注入層(HIL)
4X 金属酸化物膜
5 バンク(ラインバンク構造)
5A バンク(ピクセルバンク構造)
5X バンク材料層
6A バッファ層(IL)
6B 有機発光層(EML)
7 電子輸送層(ETL)
8 第2電極(陰極)
9 封止層
10 基板
11A、11B バンク残渣
100R、100B、100G、101R、102R、102B、102G 有機EL素子
Claims (11)
- 基板と、
前記基板の上方において、互いに交差する第1方向及び第2方向に沿って配設された複数の第1電極と、
前記各第1電極の上方において、前記第2方向に隣接する状態で繰り返し形成され、それぞれ有機発光材料を含み、互いに発光色が異なる第1、第2、第3の有機発光層と、
前記第1、第2、第3の有機発光層を個別または一群毎に区画するように設けられた隔壁と、
各第1、第2、第3の有機発光層の上方にわたって形成された第2電極とを有し、
前記第1電極と前記第1、第2、第3の有機発光層の間に複数の隔壁残渣が存在し、前記基板表面を平面視した場合における、各隔壁残渣のいずれかの方向の径が0.2μm以下であり、
前記第1、第2、第3の有機発光層のうち電子移動度が最も高い有機発光層の下方に存在する隔壁残渣の前記径が最も小さい
有機ELパネル。 - 前記基板表面を平面視した場合における前記各隔壁残渣の面積が少なくとも0.4μm 2 以下である
請求項1に記載の有機ELパネル。 - さらに、前記各隔壁残渣の面積が0.04μm 2 以下である
請求項2に記載の有機ELパネル。 - 前記第1電極と前記第1、第2、第3の有機発光層の間にホール注入層を有し、
前記複数の隔壁残渣は前記ホール注入層の表面に存在している
請求項1に記載の有機ELパネル。 - 前記複数の隔壁残渣は前記第1電極の表面に存在している
請求項1に記載の有機ELパネル。 - 前記第1電極と前記第1、第2、第3の有機発光層の間にホール注入層を有し、
前記複数の隔壁残渣の上に前記ホール注入層が積層されている
請求項1に記載の有機ELパネル。 - 前記第1電極と前記第1、第2、第3の有機発光層の間にバッファ層を有し、
前記複数の隔壁残渣の上に前記バッファ層が積層されている
請求項1に記載の有機ELパネル。 - 前記第1、第2、第3の有機発光層のうち電子移動度が最も高い有機発光層は青色である
請求項1に記載の有機ELパネル。 - 基板を準備する工程と、
前記基板の上方において、互いに交差する第1方向および第2方向に沿って複数の第1電極を形成する工程と、
前記各第1電極の上方に、隔壁を形成する隔壁形成工程と、
前記各第1電極の上方において、それぞれ有機発光材料を含み、互いに発光色が異なる第1、第2、第3の有機発光層を前記第2方向に隣接する状態で繰り返し形成する工程と、
前記第1、第2、第3の有機発光層の上方に、前記第1電極と極性が異なる第2電極を形成する工程とを有し、
前記隔壁形成工程後、前記第1、第2、第3の有機発光層形成工程前において、前記第1電極の上方に存在する複数の隔壁残渣に対して紫外線照射することにより、前記基板表面を平面視した場合における、各隔壁残渣のいずれかの方向の径が0.2μm以下であり、前記第1、第2、第3の有機発光層のうち電子移動度が最も高い有機発光層の下方に存在する隔壁残渣の前記径が最も小さくなるように縮小する隔壁残渣処理工程を経る
有機ELパネルの製造方法。 - 前記隔壁残渣処理工程では、
さらに前記基板表面を平面視した場合における前記各隔壁残渣の面積を少なくとも0.4μm 2 以下に縮小する
請求項9に記載の有機ELパネルの製造方法。 - 前記隔壁残渣処理工程では、
前記基板表面を平面視した場合における前記各隔壁残渣の面積を0.04μm 2 以下に縮小する
請求項10に記載の有機ELパネルの製造方法。
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