DE69736494T2

DE69736494T2 - Organisches elektrolumineszentes Element und Verfahren zur Herstellung desselben und organische elektrolumineszente Anzeigevorrichtung

Info

Publication number: DE69736494T2
Application number: DE1997636494
Authority: DE
Inventors: Satoru Suwa-shi Miyashita; Hiroshi Suwa-shi Kiguchi; Tatsuya Suwa-shi Shimoda; Sadao Suwa-shi Kanabe
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1996-11-25
Filing date: 1997-11-25
Publication date: 2007-02-15
Anticipated expiration: 2017-11-26
Also published as: KR100498852B1; US6863961B2; EP1376716A2; CN1523938A; US20050042477A1; KR100498847B1; US8614545B2; CN1953239B; EP1376716A3; KR19990081916A; US6838192B2; DE69736494D1; US20020041926A1; US6821553B2; KR100495744B1; KR20040074137A; CN1212114A; EP1376717A3; DE69727212T2; US20020155215A1

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines organischen Elektrolumineszenz-(EL)-Elements, ein organisches EL-Element, und eine organische EL-Anzeigevorrichtung.
STAND DER TECHNIK
Ein organisches EL-Element ist ein Element, das eine Konfiguration aufweist, in der eine Dünnschicht, die eine fluoreszierende organische Verbindung enthält, zwischen einer Katode und einer Anode gehalten wird. Im organischen EL-Element werden Elektronen und Löcher von den jeweiligen Elektroden in die Dünnschicht injiziert, um durch die Rekombination der Elektronen und Löcher Exzitonen zu erzeugen. Das organische EL-Element erzeugt ein Nachleuchten durch Nutzung der Emission von Licht (Fluoreszenz oder Phosphoreszenz) bei der Deaktivierung der Exzitonen.
Die Merkmale des organischen EL-Elements bestehen darin, dass es möglich ist, eine Oberflächenlumineszenz mit hoher Intensität in der Größenordnung von 100 bis 100.000 cd/m² bei einer niedrigen Spannung von weniger als 10 V zu erhalten, und dass es möglich ist, durch die Auswahl der Art des Fluoreszenzmaterials eine Lumineszenz von blau bis rot zu erzeugen.
Das organische EL-Element erregt Aufmerksamkeit als eine Vorrichtung zum Verwirklichen eines Vollfarbenanzeigeelements mit großer Fläche bei geringen Kosten (siehe Technical Reports of the Society of Electronic Information and Communications, Bd. 89, Nr. 106, 1989, S. 49). Gemäß diesem Bericht wurde eine helle Lumineszenz von Blau, Grün und Rot durch Ausbilden einer Lumineszenzschicht unter Verwendung eines organischen Lumineszenzmaterials erhalten, das eine starke Fluoreszenz emittiert. Es wird angenommen, dass diese Tatsache bedeutet, dass es möglich ist, eine Vollfarbenanzeige mit hoher Helligkeit zu verwirklichen, indem ein organisches Färbungsmaterial verwendet wird, das eine starke Fluoreszenz in einem Dünnschichtzustand emittiert und wenige Nadellochdefekte aufweist.
Außerdem wird in der offengelegten japanischen Veröffentlichung Nr. Hei 5-78655 die Verwendung einer organischen Lumineszenzschicht vorgeschlagen, die ein Lumineszenzmaterial enthält, das aus einer Mischung eines organischen Beschickungsmaterials und eines organischen Lumineszenzmaterials gebildet wird, um somit ein Vollfarbenelement mit hoher Helligkeit zu erhalten, indem ein Ersticken aufgrund einer höheren Konzentration zu verhindern, sowie die Freiheit bei der Auswahl des Lumineszenzmaterials zu erweitern.
Ferner wird in Appl. Phys. Lett., Bd. 64, 1994, S. 815, berichtet, dass eine weiße Lumineszenz erhalten wurde durch Verwenden von Polyvinylcarbazol (PVK) als Lumineszenzmaterial und Dotieren desselben mit Färbungsmaterialien entsprechend den drei Primärfarben R, G und B. In keiner der obigen Referenzen ist jedoch die Konfiguration oder das Herstellungsverfahren einer wirklichen Vollfarbenanzeigetafel gezeigt.
In den organischen Dünnschicht-EL-Elementen, die die obenbeschriebenen organischen Lumineszenzmaterialien verwenden, ist es, um eine Vollfarbenanzeigevorrichtung zu verwirklichen, notwendig, organische Lumineszenzschichten anzuordnen, die irgendeine der drei Primärfarben für die jeweiligen Pixel emittieren können. Es besteht jedoch das Problem, dass ein Polymer oder ein Zwischenprodukt, das die organische Lumineszenzschicht bildet, keine ausreichende Widerstandsfähigkeit gegenüber einem Musterungsprozess, wie z. B. der Photolithographie, aufweist, so dass es sehr schwierig ist, die Musterung mit hoher Genauigkeit durchzuführen.
Wenn ferner mehrere organische Schichten mittels eines Vakuumabscheidungsverfahrens ausgebildet werden sollen, erfordert dies eine lange Zeitspanne. Ein solches Verfahren kann daher nicht als effizientes Verfahren zur Herstellung des Elements bezeichnet werden.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines organischen EL-Elements, das es ermöglicht, die Musterung leicht und genau auszuführen, das eine Optimierung der Schichtgestaltung in einer einfachen Weise erreichen kann, und das hervorragende Lumineszenzeigenschaften aufweist, sowie ein organisches EL-Element und eine organische EL-Anzeigevorrichtung zu schaffen.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird somit ein Verfahren zur Herstellung eines organischen EL-Elements geschaffen, umfassend:
Ausbilden von ersten Elektroden auf oder über einem transparenten Substrat;
Ausbilden einer Lumineszenzschicht auf jeder der ersten Elektroden oder einer Schicht, die auf oder über jeder der ersten Elektroden ausgebildet worden ist, durch Abgeben einer flüssigen Zusammensetzung, die ein organisches emittierendes Material enthält, mittels eines Tintenstrahlverfahrens;
Ausbilden einer zweiten Elektrode auf oder über den Lumineszenzschichten; und
anschließendes Fixieren eines schützenden Basismaterials auf dem Substrat mittels einer Umfangsdichtung.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine organische EL-Vorrichtung geschaffen, umfassend:
ein transparentes Substrat;
erste Elektroden, die auf oder über dem transparenten Substrat vorgesehen sind;
eine Lumineszenzschicht, die aus einem organischen emittierenden Material auf oder über jeder der ersten Elektroden ausgebildet ist, wobei eine Kante der Lumineszenzschicht innerhalb einer Fläche angeordnet ist, die von der jeweiligen ersten Elektrode belegt ist;
eine zweite Elektrode auf oder über den Lumineszenzschichten; und
ein schützendes Basismaterial, das auf dem Substrat mittels einer Umfangsdichtung befestigt ist.
Bei der vorliegenden Erfindung wird vorzugsweise ein schützender Film auf oder über der zweiten Elektrode angeordnet, bevor das schützende Basismaterial befestigt wird.
Ferner wird vorzugsweise eine Schutzgasatmosphäre in den Bereich innerhalb der Umfangsdichtung zwischen dem Substrat und dem schützenden Basismaterial eingebracht.
In der vorliegenden Erfindung ist die organische Verbindung vorzugsweise eine organische Polymerverbindung. In diesem Fall ist die organische Polymerverbindung vorzugsweise ein Lochinjektions- und Transfertyp-Material. Eine solche organische Polymerverbindung ist vorzugsweise ein Polyparaphenylen-Vinylen oder dessen Derivat oder ein Copolymer, das wenigstens eine dieser Verbindungen enthält.
Wenn in diesem Zusammenhang ein organisches Lumineszenzmaterial selbst kein Lochinjektions- und Transfertyp-Material ist, wie es bei der obenerwähnten organischen Polymerverbindung der Fall ist, ist es möglich, ein Lochinjektions- und Transfertyp-Material zu der Lumineszenzschicht zusätzlich zum Lumineszenzmaterial hinzuzufügen.
Ferner werden vorzugsweise drei Lumineszenzschichten mit unterschiedlichen Farben ausgebildet, wobei wenigstens zwei Farben unter den Lumineszenzschichten der drei Farben mittels eines Tintenstrahlverfahrens gemustert werden. Die drei Farben sind Rot, Grün und Blau, wobei vorzugsweise die rote Lumineszenzschicht und die grüne Lumineszenzschicht mittels eines Tintenstrahlverfahrens gemustert werden. In diesem Fall wird noch mehr bevorzugt, dass die blaue Lumineszenzschicht mittels eines Vakuumabscheidungsverfahrens ausgebildet wird. Ferner wird vorzugsweise die blaue Lumineszenzschicht aus einem Elektroneninjektions- und Transfertyp-Material, wie z. B. einem Aluminium-Chinolinol-Komplex, gefertigt.
Im Herstellungsverfahren für das organische EL-Element gemäß der vorliegenden Erfindung wird vorzugsweise wenigstens eine Lumineszenzschicht mit einer Lochinjektions- und Transferschicht laminiert, wobei ferner vorzugsweise eine Schutzschicht (Schutzfilm) auf der Gegenelektrode ausgebildet wird.
Im Herstellungsverfahren für das organische EL-Element der vorliegenden Erfindung ist vorzugsweise die transparente Elektrode mit Dünnschichttransistoren zum Ansteuern der jeweiligen Pixel versehen.
Ferner sind die Pixelelektroden vorzugsweise in Form einer transparenten Pixelelektrode ausgebildet.
Ferner ist das organische EL-Element der vorliegenden Erfindung versehen mit einem transparenten Substrat, auf dem transparenten Substrat ausgebildeten Pixelelektroden, wenigstens einer Lumineszenzschicht, die eine bestimmte Farbe aufweise und aus einer organischen Verbindung gefertigt ist, wobei die Lumineszenzschicht mittels eines Tintenstrahlverfahrens auf den Pixelelektroden gemustert wird, und einer auf der Lumineszenzschicht ausgebildeten Gegenelektrode.
Die organische Verbindung ist vorzugsweise eine organische Polymerverbindung, wobei die organische Polymerverbindung noch stärker bevorzugt ein Lochinjektions- und Transfertyp-Material ist.
Die organische Polymerverbindung ist außerdem vorzugsweise ein Polyparaphenylen-Vinylen oder dessen Derivat oder ein Copolymer, das wenigstens eine von diesen Verbindungen enthält.
Die wenigstens eine Lumineszenzschicht enthält vorzugsweise drei Schichten mit drei verschiedenen Farben, wobei vorzugsweise zwei dieser Schichten in den Lumineszenzschichten der drei Farben mittels eines Tintenstrahlsverfahrens gemustert werden. Die drei Farben sind Rot, Grün und Blau, wobei vorzugsweise die rote Lumineszenzschicht und die grüne Lumineszenzschicht separat mittels eines Tintenstrahlverfahrens gemustert werden.
In diesem Fall wird noch mehr bevorzugt, dass die blaue Lumineszenzschicht mittels eines Vakuumabscheidungsverfahrens ausgebildet wird.
Die blaue Lumineszenzschicht ist vorzugsweise aus einem Elektroneninjektions- und Transfermaterial gefertigt. Für eine solche blaue Lumineszenzschicht kann eine Schicht genannt werden, die einen Aluminium-Chinolinol-Komplex enthält.
Außerdem wird vorzugsweise wenigstens eine Lumineszenzschicht mit einer Lochinjektions- und Transfertyp-Schicht laminiert, wobei noch stärker bevorzugt eine Schutzschicht auf der Katode ausgebildet wird.
Die Pixelelektroden sind ferner vorzugsweise in Form einer transparenten Pixelelektrode ausgebildet.
Außerdem ist die organische EL-Anzeigevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass sie das obenbeschriebene organische EL-Element enthält.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Schnittansicht, die eine erste Ausführungsform eines Herstellungsverfahrens für ein organisches EL-Element gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
2 ist eine Schnittansicht, die eine zweite Ausführungsform eines Herstellungsverfahrens für ein organisches EL-Element gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
3 ist eine Schnittansicht, die eine dritte Ausführungsform eines Herstellungsverfahrens für ein organisches EL-Element gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
4 ist eine Schnittansicht, die eine vierte Ausführungsform eines Herstellungsverfahrens für ein organisches EL-Element gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
5 ist eine Schnittansicht, die eine fünfte Ausführungsform eines Herstellungsverfahrens für ein organisches EL-Element gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
6 ist eine Schnittansicht, die ein Beispiel des organischen EL-Elements gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
7 ist eine Schnittansicht, die ein Beispiel einer organischen EL-Anzeigevorrichtung unter Verwendung des organischen EL-Elements gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
8 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer organischen Aktivmatrixtyp-EL-Anzeigevorrichtung unter Verwendung des organischen EL-Elements gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
9 ist eine Schnittansicht, die ein Beispiel eines Herstellungsverfahrens der organischen Aktivmatrixtyp-EL-Anzeigevorrichtung zeigt.
10 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Beispiel einer Konfiguration eines Kopfes für ein Tintenstrahlverfahren zeigt, das im Herstellungsverfahren des organischen EL-Elements gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
11 ist eine Schnittansicht des Düsenteils des Kopfes für ein Tintenstrahlverfahren, das im Herstellungsverfahren des organischen EL-Elements gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
12 ist ein Diagramm, das eine weitere Ausführungsform einer organischen EL-Anzeigevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
13 ist eine schematische perspektivische Ansicht einer organischen EL-Anzeigevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
14 ist ein Diagramm, das ein Beispiel der Wellenform der Ansteuerspannung zeigt, die an die Elektroden angelegt wird.
15 ist eine Teilschnittansicht, die eine weitere Ausführungsform eines organischen EL-Elements gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
BEVORZUGTE AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
Im folgenden werden das Herstellungsverfahren des organischen EL-Elements und das organisch EL-Element gemäß der vorliegenden Erfindung auf der Grundlage bevorzugter Ausführungsformen, die in den beigefügten Zeichnungen gezeigt sind, genauer beschrieben.
1 zeigt eine erste Ausführungsform des Herstellungsverfahrens des organischen EL-Elements gemäß der vorliegenden Erfindung. Diese Figur zeigt das Herstellungsverfahren eines organischen Vollfarben-EL-Elements mit drei Farben. Wie in der Figur gezeigt ist, ist diese Erfindung auf ein Verfahren zur Herstellung eines organischen EL-Elements gerichtet, das einen Schritt des Ausbildens von Pixelelektroden 101, 102 und 103 auf einem transparenten Substrat (transparenter Träger) 104, einen Schritt des Musterns von Lumineszenzschichten 106 und 107, die aus organischen Verbindungen gefertigt werden, auf den jeweiligen Pixelelektroden, und einen Schritt des Ausbildens einer Katode 113 umfasst, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass das Ausbilden der Lumineszenzschichten mittels eines Tintenstrahlverfahrens durchgeführt wird.
Das transparente Substrat 104 dient nicht nur als Träger, sondern auch als Oberfläche, durch die das Licht austritt. Dementsprechend wird das Material für das transparente Substrat 104 unter Berücksichtigung der Lichtdurchlässigkeit, der thermischen Stabilität und dergleichen ausgewählt. Als Beispiele für das Material, das für das transparente Substrat verwendet werden soff, können Glas, transparenter Kunststoff oder dergleichen erwähnt werden, wobei unter diesen Materialien ein aus Glas gefertigtes Substrat hinsichtlich seiner hervorragenden Wärmebeständigkeit besonders bevorzugt wird.
Genauer werden zuerst die Pixelelektroden 101, 102 und 103 auf dem transparenten Substrat 104 ausgebildet. Als Beispiele für die Verfahren zum Ausbilden dieser Pixelelektroden können die Photolithographie, ein Vakuum abscheidungsverfahren, ein Sputter-Verfahren und ein Pyrosolverfahren erwähnt werden. Unter diesen Verfahren wird die Photolithographie besonders bevorzugt. Diese Pixelelektroden werden vorzugsweise in Form transparenter Pixelelektroden ausgebildet. Für die Materialien, die die transparenten Pixelelektroden bilden, können eine Zinnoxidschicht, eine ITO-(Indium-Zinn-Oxid)-Schicht und eine Verbundoxidschicht aus Indiumoxid und Zinkoxid erwähnt werden.
Als nächstes werden Trennwände (Bänke) 105 ausgebildet, um die Zwischenräume zwischen den Pixelelektroden zu füllen.
Auf diese Weise ist es möglich, den Kontrast zu verbessern, die Mischung von Farben der Lumineszenzmaterialien zu verhindern, und einen Lichtübertritt zwischen den Pixeln zu verhindern.
Für die Materialien, die die Bänke 105 bilden, ist keine besondere Einschränkung geboten, sofern sie gegenüber dem Lösungsmittel für das EL-Material beständig sind. Zum Beispiel können organische Materialien, wie z. B. ein Acrylkunstharz, ein Epoxydkunstharz, lichtempfindliche Polyimide und dergleichen, sowie anorganische Materialien, wie z. B. Flüssigglas und dergleichen, erwähnt werden. Diesbezüglich ist zu beachten, dass die Bänke 105 in Form eines schwarzen Resists ausgebildet werden können, welcher ausgebildet wird durch Mischen von Russ und dergleichen in das obenerwähnte Material.
Als Beispiele für das Ausbildungsverfahren für die Bänke 105 kann die Lithographie und dergleichen erwähnt werden.
Ferner werden die organischen Lumineszenzschichten jeweils auf den Pixelelektroden gemäß einem vorgegebenen Muster ausgebildet. In diesem Fall sind vorzugsweise organische Lumineszenzschichten mit drei Farbtypen vorgesehen. In diesem Zusammenhang wird vorzugsweise wenigstens eine Schicht unter diesen organischen Lumineszenzschichten mittels eines Tintenstrahlverfahrens ausgebildet.
In der in 1 gezeigten Ausführungsform werden eine rote Lumineszenz schicht 106 und eine gründe Lumineszenzschicht 107 jeweils auf den Pixelelektroden 101 und 102 mittels des Tintenstrahlverfahrens ausgebildet.
In den obigen Beschreibungen wird der Ausdruck "Tintenstrahlverfahren" verwendet, um ein Verfahren zu bezeichnen zum Ausbilden eines Pixels mit einer der drei Primärfarben, die Rot, Grün und Blau umfassen, oder eines Pixels mit wenigstens einer Farbe, die zwischen den Primärfarben liegt, durch Auflösen oder Dispergieren eines Lumineszenzmaterials in einem Lösungsmittel, um eine Ausstoßflüssigkeit zu erhalten, und anschließendes Ausstoßen der Ausstoßflüssigkeit aus einem Kopf 110 einer Tintenstrahlvorrichtung 109.
Gemäß einem solchen Tintenstrahlverfahren ist es möglich, eine feine Musterung in einer einfachen Weise und in einer kurzen Zeitspanne auszuführen. Ferner ist es möglich, die Lumineszenzeigenschaften, wie z. B. das Farbgleichgewicht und die Helligkeit (Luminanz) leicht und frei zu kontrollieren durch Anpassen der Dicke der Schicht mittels Anpassung der Ausstoßmenge der Tinte oder Anpassung der Tintenkonzentration.
Wenn die organischen Lumineszenzmaterialien konjugierte Polymerzwischenprodukte sind, die später beschrieben werden, werden die Lumineszenzschichten ausgebildet durch Ausstoßen der Lumineszenzmaterialien mittels des Tintenstrahlverfahrens, um eine Musterung durchzuführen, und anschließendes Konjugieren (Ausbilden einer Schicht) der Zwischenproduktkomponenten mittels Erwärmung oder Bestrahlung mit Licht oder dergleichen.
Wie in 1 gezeigt ist, wird als nächstes eine blaue Lumineszenzschicht 108 auf der roten Lumineszenzschicht 106, der grünen Lumineszenzschicht 107 und der Pixelelektrode 103 ausgebildet. Auf diese Weise ist es möglich, nicht nur Schichten mit drei Primärfarben, die Rot, Grün und Blau enthalten, auszubilden, sondern auch, die Niveauunterschiede zwischen den Bänken 105 und jeweils der roten Lumineszenzschicht 106 und der grünen Lumineszenzschicht 107 auszugleichen und somit einzuebnen.
Es ist keine bestimmte Beschränkung für das Ausbildungsverfahren für die blaue Lumineszenzschicht 108 geboten, wobei es möglich ist, die Schicht unter Verwendung des allgemeinen Schichtausbildungsverfahrens auszubilden, das als Abscheidungsverfahren oder Nassverfahren bekannt ist, oder z. B. unter Verwendung des Tintenstrahlverfahrens.
Ferner kann die blaue Lumineszenzschicht 108 aus einem Elektroneninjektions- und Transfermaterial, wie z. B. einem Aluminium-Chinolinol-Komplex, gebildet werden. In diesem Fall ist es möglich, die Injektion und den Transfer der Träger zu fördern, um somit die Leuchteffizienz zu verbessern. Wenn ferner eine solche blaue Lumineszenzschicht 108 mit roten und grünen Lumineszenzschichten laminiert wird, die aus einem später beschriebenen Lochinjektions- und Transfermaterial gebildet werden, ist es ferner möglich, die Elektronen und die Löcher von den jeweiligen Elektroden mit einem angemessenen Gleichgewicht in diese laminierten Lumineszenzschichten zu injizieren und zu transferieren, um somit zu ermöglichen, die Leuchteffizienz zu verbessern.
Wenn außerdem eine solche blaue Lumineszenzschicht 108 mit roten und grünen Lumineszenzschichten laminiert wird, die aus einem Lochinjektions- und Transfertyp-Material gebildet werden, können die Funktion der Lochinjektion und des Transfers, sowie die Funktion der Elektroneninjektion und des Transfers separat verschiedenen Schichten zugeordnet werden, so dass eine optimale Gestaltung für die jeweiligen Materialien gewählt werden kann. Es ist keine bestimmte Einschränkung für das Ausbildungsverfahren einer solchen Elektroneninjektions- und Transferschicht geboten, wobei es möglich ist, die Schicht z. B. unter Verwendung des allgemeinen Schichtbildungsverfahrens zu bilden, das als Abscheidungsverfahren oder Nassverfahren bekannt ist, oder unter Verwendung des Tintenstrahlverfahrens.
In diesem Zusammenhang können als organische Verbindung, die eine Elektroneninjektions- und Transferschicht bilden kann, ein Oxadiazol-Derivat, wie z. B. PBD, OXD-8 und dergleichen, DSA, ein Aluminium-Chinolinol-Komplex, Bebq, ein Triazol-Derivat, ein Azomethin-Komplex, ein Porphin-Komplex, Benzoxadiazol und dergleichen erwähnt werden. In diesem Fall kann eine Elektroneninjektions- und Transferschicht aus nur einem dieser Materialien gebildet werden, oder kann gebildet werden durch Mischen oder Laminieren von einem oder zwei oder mehr dieser Materialien. Außerdem kann die Elektroneninjektions- und Transferschicht gebildet werden durch Dotieren eines später beschriebenen Fluoreszenzfarbstoffs in die beschriebene organische Verbindung. Ferner kann die Elektroneninjektions- und Transferschicht selbst eine Lumineszenzfunktion aufweisen.
Wie oben beschrieben worden ist, werden in dieser Ausführungsform organische Lumineszenzschichten für zwei Farben durch das Tintenstrahlverfahren ausgebildet, während die Schicht für die restliche eine Farbe mittels eines anderen Verfahrens ausgebildet wird. Gemäß dieser Ausführungsform kann daher selbst dann, wenn ein Lumineszenzmaterial, das für das Tintenstrahlverfahren nicht so geeignet ist, verwendet wird, ein organisches Vollfarben-EL-Element unter Verwendung eines solchen Materials in einer Kombination mit anderen organischen Lumineszenzmaterialien, die für das Tintenstrahlverfahren geeignet sind, ausgebildet werden, so dass die Gestaltungsfreiheit für das EL-Element erweitert wird.
Als Beispiele für das Ausbildungsverfahren der Lumineszenzschicht außer dem Tintenstrahlverfahren können das Photolithographieverfahren, das Vakuumabscheidungsverfahren, das Druckverfahren, das Transferverfahren, das Tauchverfahren, das Schleuderbeschichtungsverfahren, das Gießverfahren, das Kapillarverfahren, das Rollbeschichtungsverfahren, das Stabbeschichtungsverfahren und dergleichen erwähnt werden.
Schließlich wird eine Katode (eine Gegenelektrode) 113 ausgebildet, wodurch das organische EL-Element der vorliegenden Erfindung fertiggestellt wird. In diesem Fall wird die Katode 113 vorzugsweise in Form einer metallischen Dünnschichtelektrode ausgebildet, wobei als Beispiele für das Metall zur Ausbildung der Katode Mg, Ag, Al, Li und dergleichen erwähnt werden können. Außerdem kann ein Material mit einer kleinen Arbeitsfunktion für das Material für die Katode 113 verwendet werden, wobei z. B. ein Alkalimetall, ein Erdalkalimetall wie z. B. Ca und dergleichen, und Legierungen, die diese Metalle enthalten, verwendet werden können. Eine solche Katode 113 kann unter Verwendung eines Abscheidungsverfahrens, eines Sputter-Verfahrens oder dergleichen ausgebildet werden.
Das organische EL-Element der vorliegenden Erfindung wird mittels der obenbeschriebenen Prozesse hergestellt. Das heißt, wie in 1 gezeigt ist, die Pixelelektroden 101 und 102 werden auf dem transparenten Substrat 104 vorgesehen, woraufhin die rote Lumineszenzschicht und die grüne Lumineszenzschicht 107, die aus organischen Verbindungen gefertigt werden, auf den Pixelelektroden 101 bzw. 102 durch Musterung unter Verwendung des Tintenstrahlverfahrens ausgebildet werden, und woraufhin die blaue Lumineszenzschicht 108 auf den Lumineszenzschichten 106 und 107 und der Pixelelektrode 103 mittels des Vakuumabscheidungsverfahrens ausgebildet wird. Anschließend wird die Katode 113 auf der Oberseite der blauen Lumineszenzschicht 108 ausgebildet, wodurch das organische EL-Element gemäß der vorliegenden Erfindung fertiggestellt wird.
Wie in 6 gezeigt ist, kann ferner eine Schutzschicht 415 auf der Oberseite der Katode 413 ausgebildet werden. Durch Ausbilden einer solchen Schutzschicht 415 wird es möglich, eine Verschlechterung, Beschädigung, Ablösung und dergleichen der Katode 413 und der Lumineszenzschichten 406, 407 und 408 zu verhindern.
Für die Materialien zum Aufbauen der Schutzschicht 415 können Epoxydharz, Acrylharz, Flüssigglas und dergleichen erwähnt werden. Als Beispiele für das Ausbildungsverfahren der Schutzschicht 415 können ferner ein Schleuderbeschichtungsverfahren, ein Gießverfahren, ein Tauchverfahren, ein Stabbeschichtungsverfahren, ein Rollbeschichtungsverfahren, ein Kapillarverfahren und dergleichen erwähnt werden.
In dieser Ausführungsform werden diese Lumineszenzschichten vorzugsweise aus einer organischen Verbindung gebildet, wobei diese Lumineszenzschichten noch mehr bevorzugt aus einer organischen Polymerverbindung gebildet werden. Durch Vorsehen solcher Lumineszenzschichten, die aus der organischen Verbindung gebildet sind, ist es möglich, eine Oberflächenlumineszenz mit großer Helligkeit bei niedrigen Spannungen zu erhalten. Da ferner Lumineszenzmaterialien aus einem großen Gebiet ausgewählt werden können, wird eine zweckmäßige Gestaltung des Lumineszenzelements möglich.
Genauer weisen organische Polymerverbindungen eine hervorragende Schichtbildungseigenschaft auf, wobei die aus organischen Polymerverbindungen zusammengesetzten Lumineszenzschichten eine äußerst gute Haltbarkeit aufweisen. Ferner weisen diese organischen Polymerverbindungen eine Bandlücke im sichtbaren Bereich und eine relativ hohe elektrische Leitfähigkeit auf. Unter solchen organischen Polymerverbindungen kann ein konjugiertes Polymer solche hervorragenden Eigenschaften aufweisen.
Als Materialien für die organischen Lumineszenzschichten können eine organische Polymerverbindung selbst, ein Zwischenprodukt einer konjugierten organischen Polymerverbindung, die durch Erwärmung oder dergleichen zu konjugieren ist (zur Filmbildung zu veranlassen ist), und andere Materialien verwendet werden.
Wenn ein Zwischenprodukt vor der Konjugation (Ausbildung eines Films) als Lumineszenzmaterial verwendet wird, kann die Viskosität oder dergleichen einer für das Tintenstrahlsystem verwendeten Ausstoßflüssigkeit leicht so eingestellt werden, dass die Musterung genau durchgeführt wird und die Lumineszenzeigenschaften und die Schichteigenschaften der Lumineszenzschicht leicht kontrolliert werden können.
Die die Lumineszenzschichten bildende organische Polymerverbindung ist vorzugsweise ein Lochinjektions- und Transfermaterial. Auf diese Weise ist es möglich, die Injektion und den Transfer der Träger zu fördern und somit die Leuchteffizienz zu verbessern.
Als Beispiele einer organischen Verbindung, die die Lumineszenzschichten bilden kann, können Polyalkylthiophen, wie z. B. PPV (Poly(Paraphenylen-Vinylen)) oder dessen Derivate, PTV (Poly(2,5-Thienylen-Vinylen)) und dergleichen; Polyallylen-Vinylen, wie z. B. PFV (Poly(2,5-Furylen-Vinylen)), Polyparaphenylen, Polyalkylfluoren und dergleichen, Pyrazolin-Dimer; Chinolizin-Carboxylsäure; Benzopyrylium-Perchlorat; Benzopyranochinolizin; Rubren; Phenanthrolin-Europium-Komplex und dergleichen erwähnt werden. In diesem Fall kann selektiv auch nur eines von diesen oder ein Gemisch von zwei oder mehr von diesen verwendet werden.
Unter diesen organischen Verbindungen wird PPV, das eine konjugierte organische Polymerverbindung ist, oder dessen Derivat bevorzugt. Das Zwischenprodukt vor der Konjugation (Ausbildung eines Films) von PPV oder dessen Derivat ist in Wasser oder einem organischen Lösungsmittel löslich, so dass diese zur Musterbildung mittels des Tintenstrahlverfahrens geeignet sind. Ferner ist es möglich, eine dünne Schicht zu erhalten, die eine hohe optische Qualität und eine hervorragende Haltbarkeit aufweist, da dies ein Polymer ist. Ferner besitzt PPV oder dessen Derivat eine starke Fluoreszenz, wobei, da es ein leitendes Polymer ist, in dem ein π-Elektron einer Doppelbindung an der Polymerkette delokalisiert ist, eine Dünnschicht aus PPV auch als Lochinjektions- und Transferschicht dient, was ermöglicht, ein organisches EL-Element mit hoher Leistungsfähigkeit zu erhalten.
Ferner kann die Zusammensetzung für ein organisches EL-Element in einem Fall, in dem eine organische Polymerverbindung für das Material für die Lumineszenzschichten verwendet wird, wenigstens eine Art eines Fluoreszenzfarbstoffs enthalten. Durch den Gehalt eines solchen Fluoreszenzfarbstoffes wird es möglich, die Leuchteigenschaft der Lumineszenzschicht zu verändern. Die Zugabe des Fluoreszenzfarbstoffes ist daher z. B. als Maßnahme effektiv, um die Leuchteffizienz der Lumineszenzschicht zu verbessern, oder um die maximale Wellenlänge der Lichtabsorption (emittierte Farbe) der Lumineszenzschichten zu verändern.
Das heißt, ein Fluoreszenzfarbstoff kann nicht nur als Material für die Lumineszenzschichten verwendet werden, sondern auch für Material für das Färbungsmaterial, das die Lumineszenzfunktion selbst hat. Zum Beispiel kann nahezu die gesamte Energie der Exzitonen, die durch die Rekombination von Trägern an den Molekülen einer konjugierten organischen Polymerverbindung wie z. B. PPV erzeugt werden, auf die Moleküle des Fluoreszenzfarbstoffs übertragen werden. In diesem Fall wird auch die Stromquantumseffizienz des EL-Elements erhöht, da die Lumineszenz nur aus den Molekülen des Fluoreszenzfarbstoffs entsteht, die eine hohe Fluoreszenzquantumseffizienz aufweisen. Durch Zugeben eines Fluoreszenzfarbstoffes in die Zusammensetzung für das organische EL-Element wird dementsprechend das Lumineszenzspektrum der Lumineszenzschicht gleichzeitig zu dem Spektrum des Fluoreszenzfarbstoffes, wodurch dieses Verfahren auch eine effektive Maßnahme zum Verändern der emittierten Farbe wird.
In diesem Zusammenhang ist zu beachten, dass hier mit der Stromquantumseffizienz ein Maßstab für die Betrachtung der Lumineszenzleistungsfähigkeit entsprechend der Lumineszenzfunktion gemeint ist, wobei diese durch den folgenden Ausdruck definiert ist. ηε = Energie des emittierten Photons/eingegebene elektrische Energie.
Die Änderungen der Maximalwellenlänge der Lichtabsorption, die durch das Dotieren eines Fluoreszenzfarbstoffs hervorgerufen wird, ermöglicht z. B. die drei Primärfarben Rot, Grün und Blau zu emittieren, wodurch es möglich wird, eine Vollfarbenanzeigevorrichtung zu erhalten.
Die Dotierung des Fluoreszenzfarbstoffes macht es möglich, die Leuchteffizienz des EL-Elements stark zu verbessern.
Als Fluoreszenzfarbstoff, der für die rote Lumineszenzschicht verwendet wird, können Laserfarbstoff DCM, Rhodamin oder ein Rhodaminderivat, Perylen und dergleichen verwendet werden. Diese Fluoreszenzfarbstoffe sind in Lösungsmitteln löslich, da sie niedere Moleküle sind, und weisen eine hohe Kompatibilität mit PPV oder dergleichen auf, so dass eine Lumineszenzschicht mit einer guten Gleichmäßigkeit und guter Stabilität leicht ausgebildet werden kann. Als Beispiele für die Rhodaminderivat-Fluoreszenzfarbstoffe können Rhodamin B, Rhodamin-B-Base, Rhodamin 6G und Rhodamin-101-Perchlorat erwähnt werden. In diesem Fall kann selektiv ein Gemisch von zwei oder mehr von diesen verwendet werden.
Als Fluoreszenzfarbstoff, der in der grünen Lumineszenzschicht verwendet wird, können ferner Chinacridon, Rubren, DCJT und deren Derivate erwähnt werden. Da diese Fluoreszenzfarbstoffe niedere Moleküle sind, in der gleichen Weise wie die Fluoreszenzfarbstoffe, die in der obenerwähnten roten Lumineszenzschicht zu verwenden sind, sind sie in Lösungsmitteln löslich und weisen eine hohe Kompatibilität mit PPV oder dergleichen auf, so dass die Lumineszenzschicht leicht ausgebildet werden kann.
Als Fluoreszenzfarbstoff, der in der blauen Lumineszenzschicht verwendet wird, können ferner Distyrylbiphenyl und dessen Derivate erwähnt werden. Diese Fluoreszenzfarbstoffe sind in der gleichen Weise wie die obenerwähnten Fluoreszenzfarbstoffe für die rote Lumineszenzschicht in wässrigen Lösungen löslich und weisen eine hohe Kompatibilität mit PPV oder dergleichen auf, so dass die Lumineszenzschicht leicht ausgebildet werden kann.
Außerdem können als Fluoreszenzfarbstoffe, die in der blauen Lumineszenzschicht verwendet werden können, Cumarin und Cumarinderivate, wie z. B. Cumarin-1, Cumarin-6, Cumarin-7, Cumarin-120, Cumarin-138, Cumarin-152, Cumarin-153, Cumarin-311, Cumarin-314, Cumarin-334, Cumarin-337, Cumarin-343, und dergleichen erwähnt werden.
Außerdem können als andere Lumineszenzmaterialien, die in der blauen Lumineszenzschicht verwendet werden können, Tetraphenylbutadien (TPB) oder TPB-Derivate, DPVBi und dergleichen erwähnt werden. Da diese Lumineszenzmaterialien ebenfalls niedere Moleküle sind, in der gleichen Weise wie die Fluoreszenzfarbstoffe für die rote Lumineszenzschicht, sind sie in Lösungsmitteln löslich und weisen eine hohe Kompatibilität mit PPV oder dergleichen auf, so dass die Lumineszenzschicht leicht ausgebildet werden kann.
Diese Fluoreszenzfarbstoffe und Lumineszenzmaterialien, wie sie oben beschrieben worden sind, können selektiv entweder einzeln oder als Gemisch von zwei oder mehr derselben verwendet werden.
Die Struktur eines Kopfes des Tintenstrahlsystems, das im Herstellungsverfahren des organischen EL-Elements gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird, ist in den 10 und 11 gezeigt.
Der Kopf 10 für das Tintenstrahlsystem ist z. B. mit einer Düsenplatte 11 aus rostfreiem Stahl und einer Schwingungsplatte 13 versehen, wobei diese über Trennelemente (Vorratsplatten) 15 verbunden sind.
Zwischen der Düsenplatte 11 und der Schwingungsplatte 13 sind ein Flüs sigkeitsspeicher 21 und mehrere Räume 19 mittels der Vorratsplatten 15 ausgebildet. Das Innere der jeweiligen Räume 19 und des Flüssigkeitsspeichers 21 sind mit der Zusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung gefüllt, wobei die Räume 19 über Zuführungsöffnungen 23 mit dem Flüssigkeitsspeicher 21 in Verbindung stehen.
Ferner ist ein Düsenloch 25 in der Düsenplatte vorgesehen, um die Zusammensetzung in Strahlform aus den Räumen 19 auszustoßen. Indessen ist ein Loch 27 in der Schwingungsplatte 13 ausgebildet, um die Zusammensetzung dem Flüssigkeitsspeicher 21 zuzuführen.
Ferner sind auf einer Oberfläche der Schwingungsplatte 13, die der anderen Oberfläche gegenüberliegt, die den Räumen 19 zugewandt ist, piezoelektrische Elemente 29 an Positionen angebracht, die den Positionen der jeweiligen Räume 19 entsprechen.
Jedes der piezoelektrischen Elemente 29 ist zwischen einem Elektrodenpaar 31 angeordnet. Das piezoelektrische Element 29 ist dafür ausgelegt, sich so zu biegen, dass es nach außen ragt, wenn es angeregt wird, wobei gleichzeitig die Schwingungsplatte 13, an der das piezoelektrische Element 29 angebracht ist, ebenfalls zusammen mit dem piezoelektrischen Element 29 nach außen gebogen wird. Auf diese Weise wird das Volumen des Raums 19 erhöht. Mit diesem Ergebnis fließt eine Menge der Zusammensetzung, die dem erhöhten Volumen entspricht, vom Flüssigkeitsspeicher 21 durch die Zuführungsöffnung 23 in den Raum 19.
Wenn als Nächstes das piezoelektrische Element entregt wird, kehren sowohl das piezoelektrische Element 29 als auch die Schwingungsplatte 13 in ihre Ausgangsformen zurück. Auf diese Weise kehrt auch der Raum 19 zu seinem Ausgangsvolumen zurück, so dass der auf die Zusammensetzung innerhalb des Raumes 19 ausgeübte Druck ansteigt, wodurch die Zusammensetzung aus dem Düsenloch 25 in Richtung zum Substrat ausgestoßen wird.
In diesem Zusammenhang ist eine wasserabstoßende Schicht 26 am Umfangsabschnitt des Düsenloches 25 ausgebildet, um eine Ablenkung der Strahlrichtung der Zusammensetzung und ein Zusetzen des Loches zu verhindern.
Das heißt, eine wasserabstoßende Schicht 26, die z. B. aus einer mit Ni-Tetrafluorethylen-Eutectoid plattierten Schicht gebildet ist, ist im Umfangsabschnitt des Düsenloches 25 vorgesehen, wie in 11 gezeigt ist.
Unter Verwendung des Kopfes mit der obenbeschriebenen Konstruktion ist es möglich, die jeweiligen organischen Lumineszenzschichten durch Ausstoßen der Zusammensetzungen, die z. B. den drei Primärfarben Rot, Blau und Grün entsprechen, entsprechend einem vorgegebenen Muster auszubilden, um somit zu ermöglichen, die Pixel auszubilden.
Im Herstellungsverfahren des organischen EL-Elements gemäß der vorliegenden Erfindung können Zusammensetzungen mit den folgenden Eigenschaften als organische Lumineszenzmaterialien für das Tintenstrahlverfahren verwendet werden.
Die Zusammensetzungen weisen vorzugsweise einen Kontaktwinkel von 30° bis 170°, und stärker bevorzugt von 35° bis 65°, bezüglich des Materials auf, das die Düsenoberfläche 251 der im Kopf für das Tintenstrahlsystem zum Ausstoßen der Zusammensetzung vorgesehenen Düse bildet. Wenn die Zusammensetzung den in diesem Bereich liegenden Kontaktwinkel aufweist, ist es möglich, eine genaue Musterung auszuführen durch Unterdrücken der Ablenkung der Strahlrichtung der Zusammensetzung.
Das heißt, wenn der Kontaktwinkel kleiner als 30° ist, nimmt die Benetzungsfähigkeit der Zusammensetzung bezüglich des die Düsenoberfläche bildenden Materials zu, so dass es einen Fall gibt, in dem die Zusammensetzung asymmetrisch am Umfang des Düsenloches zum Zeitpunkt des Ausstoßens der Zusammensetzung haftet. In diesem Fall wirkt eine Anziehung zwischen der am Düsenloch haftenden Zusammensetzung und der auszustoßenden Zusammensetzung. Dies verursacht das Ausstoßen der Zusammensetzung mittels einer ungleichmäßigen Kraft, wodurch eine Situation einer sogenannten "Ablenkung der Strahlrichtung" entsteht, in der die Zusammensetzung nicht die Zielposition erreichen kann, und wodurch ferner die Häufigkeit der Ablenkung der Strahlrichtung erhöht wird. Wenn indessen der Kontaktwinkel 170° überschreitet, wird die Wechselwirkung zwischen der Zusammensetzung und dem Düsenloch minimal und die Form des Wulstrandes an der Spitze der Düse wird instabil, so dass die Kontrolle der Menge und der Zeitpunkte des Ausstoßens der Zusammensetzung tendenziell schwierig wird.
In den obigen Beschreibungen bezieht sich der Ausdruck der Ablenkung in der Abstrahlrichtung auf eine Situation, in der dann, wenn die Zusammensetzung aus der Düse ausgestoßen wird, der Aufschlagspunkt eines Flecks von der Zielposition um mehr als 50 μm abweicht. Ferner ist die Häufigkeit der Ablenkung der Abstrahlrichtung als die Zeitspanne definiert, bis die Ablenkung der Abstrahlrichtung nach Beginn eines kontinuierlichen Ausstoßes der Zusammensetzung bei der Frequenz von 7.200 Hz auftritt. Die Ablenkung der Abstrahlrichtung wird grundsätzlich durch solche Ursachen wie die Ungleichmäßigkeit der Benetzungsfähigkeit des Düsenloches und der Zusetzung des Düsenloches durch das Anhaften von Feststoffkomponenten der Zusammensetzung erzeugt. Eine solche Ablenkung der Abstrahlrichtung kann durch Reinigen des Kopfes beseitigt werden. In diesem Zusammenhang ist eine häufigere Kopfreinigung bei einer häufigeren Ablenkung der Abstrahlrichtung erforderlich, wobei eine solche Zusammensetzung, durch die die höhere Häufigkeit hervorgerufen wird, als eine Zusammensetzung bezeichnet werden kann, die die Herstellungseffizienz des EL-Elements mittels des Tintenstrahlverfahrens beeinträchtigt. In der Praxis muss eine Häufigkeit der Ablenkung der Abstrahlrichtung länger als 1.000 Sekunden sein.
Indem das Auftreten einer solchen Ablenkung der Abstrahlrichtung verhindert wird, wird es möglich, eine hochfeine Musterung mit hoher Genauigkeit durchzuführen.
Ferner beträgt vorzugsweise die Viskosität der Zusammensetzung 1 bis 20 cp, und noch mehr bevorzugt 2 bis 4 cp. Wenn die Viskosität der Zusammensetzung kleiner als 1 cp ist, sind die Gehalte am Zwischenprodukt und am Fluoreszenzfarbstoff im Material zu klein, so dass die Lumineszenzschicht, die ausgebildet wird, keine ausreichende Lumineszenzleistung aufweisen kann. Wenn sie andererseits 20 cp überschreitet, ist es unmöglich, die Zusammensetzung gleichmäßig aus der Düse auszustoßen, wobei es schwierig wird, eine Musterung durchzuführen, sofern nicht anderweitig eine solche Änderung der Spezifikation wie z. B. die Vergrößerung des Durchmessers des Düsenloches vorgenommen wird. Wenn außerdem die Viskosität der Zusammensetzung hoch ist, tritt tendenziell eine Ablagerung der Feststoffkomponenten in der Zusammensetzung auf, was zu einer erhöhten Häufigkeit der Zusetzung des Düsenloches führt.
Ferner weist die Zusammensetzung vorzugsweise eine Oberflächenspannung von 20 bis 70 dyne/cm auf, und stärker bevorzugt 25 bis 40 dyne/cm. Durch die Beschränkung der Oberflächenspannung auf einem solchen Bereich ist es möglich, die Ablenkung der Abstrahlrichtung zu unterdrücken und die Häufigkeit der Ablenkung der Abstrahlrichtung auf ein niedriges Niveau zu drücken, in der gleichen Weise wie in dem Fall des obenerwähnten Kontaktwinkels. Wenn die Oberflächenspannung kleiner als 20 dyne/cm ist, nimmt die Benetzungsfähigkeit der Zusammensetzung bezüglich des die Düsenoberfläche bildenden Materials zu was zum Auftreten der Ablenkung der Abstrahlrichtung führt, sowie zu einer Erhöhung der Häufigkeit der Ablenkung der Abstrahlrichtung, ähnlich dem Fall des Kontaktwinkels. Wenn sie andererseits 70 dyne/cm überschreitet, ist die Form des Wulstrandes an der Spitze der Düse nicht stabil, was zu Schwierigkeiten bei der Kontrolle der Menge und der Zeitpunkte des Ausstoßens der Zusammensetzung führt.
Für die Zusammensetzung des organischen Lumineszenzmaterials, die für das Herstellungsverfahren des organischen EL-Elements dieser Erfindung geeignet ist, reicht es aus, die Bedingung für den numerischen Bereich für wenigstens eine der Eigenschaften zu erfüllen, die den Kontaktwinkel, die Viskosität und die Oberflächenspannung umfassen, wie oben beschrieben worden ist. In diesem Zusammenhang wird eine Zusammensetzung, die die Bedingungen für eine beliebige Kombination von zwei Eigenschaften erfüllt, stärker bevorzugt, wobei eine Zusammensetzung, die die Bedingungen für alle Eigenschaften erfüllt, am meisten bevorzugt wird.
2 zeigt eine zweite Ausführungsform des Herstellungsverfahrens des organischen EL-Elements gemäß der vorliegenden Erfindung.
In dieser zweiten Ausführungsform werden nach der Ausbildung der Pixelelektroden 201, 202 und 203 und der Bänke 205 auf einem transparenten Substrat 204 eine rote Lumineszenzschicht 206 und eine grüne Lumineszenzschicht 207 unter Verwendung eines Tintenstrahlverfahrens in der gleichen Weise wie in der ersten Ausführungsform ausgebildet.
Diese zweite Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform in dem Punkt, dass eine Lochinjektions- und Transferschicht 208 auf der Pixelelektrode 203 ausgebildet wird und anschließend eine blaue Lumineszenzschicht 210 auf der Schicht 208 laminiert wird. Durch die Laminierung der Lochinjektions- und Transferschicht 208 mit der blauen Lumineszenzschicht wird es möglich, die Injektion und den Transfer der Löcher von der Elektrode zu fördern und die Leuchteffizienz zu verbessern, wie oben erwähnt worden ist.
Im Herstellungsverfahren für das organische EL-Element gemäß der vorliegenden Erfindung wird somit bevorzugt, eine Lochinjektions- und Transferschicht mit wenigstens einer Lumineszenzschicht mit einer bestimmten Farbe zu laminieren. Auf diese Weise ist es möglich, die Leuchteffizienz zu verbessern und die Stabilität des Dünnschichtelements selbst zu verbessern.
In diesem Fall kann in der Nähe der Grenzfläche zwischen der Lumineszenzschicht und der Lochinjektions- und Transferschicht, die miteinander laminiert sind, ein Teil der Materialien, die in irgendeiner der Schichten enthalten sind, im Zustand einer wechselseitigen Imprägnierung und Diffundierung in die andere Schicht vorhanden sein.
Die Lochinjektions- und Transferschicht 208 ist vorzugsweise eine nicht-lumineszierende Schicht. Mit dieser Anordnung ist es möglich, einen Bereich der blauen Lumineszenzschicht 210, der über der Pixelelektrode 203 angeordnet ist, zu einem Lumineszenzabschnitt zu machen, wodurch es möglich wird, leichter ein organisches Vollfarben-EL-Element herzustellen.
Für das Ausbildungsverfahren für eine solche Lochinjektions- und Transferschicht 208 ist keine bestimmte Einschränkung geboten, jedoch ist es z. B. möglich, die Schicht unter Verwendung des Tintenstrahlverfahrens auszubilden. Auf diese Weise wird es möglich, die Lochinjektions- und Transferschicht 208 genau mit einem vorgegebenen Muster anzuordnen.
Als Beispiel für das Material, das die Lochinjektions- und Transferschicht 208 bildet, können eine Verbindung auf Basis eines aromatischen Diamins, wie z. B. TPD; MTDATA; Chinacridon; Bisstil-Anthrazen-Derivat; PVK (Polyvinylcarbazol); ein Komplex auf Phthalocyanin-Basis, wie z. B. Kupfer-Phthalocyanin; eine Verbindung auf Porphinbasis; NPD; TAD; Polyanilin und dergleichen erwähnt werden. Unter diesen Materialien wird PVK besonders bevorzugt. Durch die Verwendung von PVK wird es möglich, eine nicht-lumineszierende Lochinjektions- und Transferschicht auszubilden.
Ferner kann das organische EL-Element gemäß der vorliegenden Erfindung erhalten werden durch Ausbilden einer blauen Lumineszenzschicht 210 und einer Katode 211 in der gleichen Weise wie in der ersten Ausführungsform. Die Materialien, die die blaue Lumineszenzschicht 210 und die Katode 211 bilden sowie deren Herstellungsverfahren sind die gleichen wie in der ersten Ausführungsform.
3 zeigt eine dritte Ausführungsform des Herstellungsverfahrens für das organische EL-Element gemäß der vorliegenden Erfindung.
In dieser dritten Ausführungsform werden nach der Ausbildung der Pixelelektroden 301, 302 und 303 und der Bänke 305 auf einem transparenten Substrat 304 eine rote Lumineszenzschicht 306 und eine grüne Lumineszenzschicht 307 in der gleichen Weise wie in der ersten Ausführungsform ausgebildet.
Als Nächstes wird eine Lochinjektions- und Transferschicht 308 auf der gesamten Oberfläche der roten Lumineszenzschicht 306, der grünen Lumineszenzschicht 307 und der Pixelelektrode 303 ausgebildet. Durch Laminieren der Lochinjektions- und Transferschicht 308 mit den Lumineszenzschichten 306 und 307 auf diese Weise ist es möglich, die Injektion und den Transfer der Löcher von den Elektroden zu fördern, um die Leuchteffizienz zu verbessern, wie oben beschrieben worden ist.
Aus dem gleichen Grund wie oben wird ferner vorzugsweise die Lochinjektions- und Transferschicht 308 in Form einer nicht-lumineszierenden Schicht ausgebildet.
Für das Ausbildungsverfahren der Lochinjektions- und Transferschicht 308 ist keine bestimmte Einschränkung geboten, wobei z. B. ein Tintenstrahlverfahren, ein Vakuumabscheidungsverfahren, ein Tauchverfahren, ein Schleuderbeschichtungsverfahren, ein Gießverfahren, ein Kapillarverfahren, ein Rollbeschichtungsverfahren, ein Stabbeschichtungsverfahren und dergleichen erwähnt werden können. In dieser Ausführungsform ist zu beachten, dass die Lochinjektions- und Transferschicht unter Verwendung des Vakuumabscheidungsverfahrens ausgebildet werden kann. In diesem Zusammenhang können für das Material, das die Lochinjektions- und Transferschicht 308 bildet, die gleichen Materialien verwendet werden wie diejenigen, die in der zweiten Ausführungsform erwähnt worden sind.
Ferner kann durch Ausbilden einer blauen Lumineszenzschicht 309 und einer Katode 311 auf der Lochinjektions- und Transferschicht 308 das organische EL-Element gemäß der vorliegenden Erfindung erhalten werden. Das Baumaterial und das Ausbildungsverfahren der Katode 311 sind die gleichen wie in den obenerwähnten Ausführungsformen.
4 zeigt eine vierte Ausführungsform des Herstellungsverfahrens für das organische EL-Element gemäß der vorliegenden Erfindung.
In dieser Ausführungsform werden nach der Ausbildung der Pixelelektroden 801, 802 und 803 und der Bänke 805 auf einem transparenten Substrat 804 in der gleichen Weise wie in der ersten Ausführungsform die Lumineszenzschichten 806, 807 und 808 auf den Pixelelektroden 801, 802 bzw. 803 mittels des Tintenstrahlverfahrens gemustert. Auf diese Weise können die Menge des für die jeweiligen Lumineszenzschichten auszustoßenden Materials, die Häufigkeit des Ausstoßes und das Ausbildungsmuster der Lumineszenzschichten z. B. leicht und vorteilhaft eingestellt werden, so dass die Lumineszenzeigenschaften und die Schichtdicke und dergleichen der jeweiligen Lumineszenzschichten leicht kontrolliert werden können.
Außerdem wird die Elektroneninjektions- und Transferschicht 811 auf den Lumineszenzschichten 806, 807 und 808 ausgebildet. Die Elektroneninjektions- und Transferschicht 811 erleichtert die Injektion der Elektronen von der Katode und trägt dazu bei, die Elektronenlöschung zu verhindern, indem die Lumineszenzabschnitte von der Katode entfernt gehalten werden, um einen besseren Kontakt mit der Katode einzurichten. Für die Elektroneninjektions- und Transferschicht 811 kann ein Aluminium-Chinolinol-Komplex, für den die Dotierung nicht ausgeführt wird, verwendet werden. Diese Elektroneninjektions- und Transferschicht 811 kann mittels eines Vakuumabscheidungsverfahrens ausgebildet werden.
In diesem Zusammenhang ist das Ausbildungsverfahren für die Elektroneninjektions- und Transferschicht 811 nicht auf dieses Verfahren beschränkt, wobei z. B. das Tintenstrahlverfahren, das Vakuumabscheidungsverfahren, das Tauchverfahren, das Schleuderbeschichtungsverfahren, das Gießverfahren, das Kapillarverfahren, das Rollbeschichtungsverfahren, das Stabbeschichtungsverfahren oder dergleichen verwendet werden können.
Ferner kann das organische EL-Element gemäß der vorliegenden Erfindung durch Ausbilden einer Katode 813 auf dessen Oberseite erhalten werden. Das Baumaterial und das Ausbildungsverfahren für die Katode 813 sind die gleichen wie in den obenbeschriebenen Ausführungsformen.
5 zeigt eine fünfte Ausführungsform des Herstellungsverfahrens des organischen EL-Elements gemäß der vorliegenden Erfindung.
In dieser fünften Ausführungsform werden zuerst die Pixelelektroden 801, 802 und 803 auf einem transparenten Substrat 804 in der gleichen Weise wie in der ersten Ausführungsform ausgebildet. Anschließend wird eine Lochinjektions- und Transferschicht 815, die z. B. aus PVK gefertigt wird, auf den gesamten Oberflächen der Pixelelektroden z. B. mittels eines Schleuderbeschichtungsverfahrens ausgebildet. Da dementsprechend die Lochinjektions- und Transferschicht 815 in dieser Ausführungsform mittels einer Beschichtung ohne die Notwendigkeit einer Musterung ausgebildet werden kann, ist es möglich, die Fertigungseffizienz zu erhöhen.
Für das Ausbildungsverfahren für die Lochinjektions- und Transferschicht 815 ist keine besondere Einschränkung geboten, wobei z. B. das Tintenstrahlverfahren, das Vakuumabscheidungsverfahren, das Tauchverfahren, das Schleuderbeschichtungsverfahren, das Gießverfahren, das Kapillarverfahren, das Rollbeschichtungsverfahren, das Stabbeschichtungsverfahren und dergleichen verwendet werden können.
Aus dem Grund, der oben in Bezug auf die anderen Ausführungsformen beschrieben worden ist, wird die Lochinjektions- und Transferschicht 815 vorzugsweise in Form einer nicht-lumineszierenden Schicht ausgebildet.
Auf der Oberseite der Lochinjektions- und Transferschicht 815 werden Lumineszenzschichten 806, 807 und 808 ausgebildet. Diesbezüglich wird unter diesen Lumineszenzschichten vorzugsweise wenigstens eine Lumineszenzschicht für eine bestimmte Farbe durch Musterung unter Verwendung des Tintenstrahlverfahrens, das mit der Tintenstrahlvorrichtung 809 ausgeführt wird, ausgebildet.
Anschließend kann durch Ausbilden einer Katode 813 auf der Oberseite der Lumineszenzschichten ein organisches EL-Element gemäß der vorliegenden Erfindung erhalten werden. Das Baumaterial für die Katode 813 und deren Herstellungsverfahren sind die gleichen wie bei den obenbeschriebenen anderen Ausführungsformen.
Gemäß dieser fünften Ausführungsform wird keine Bank ausgebildet. Durch die Verwendung dieses Herstellungsverfahrens kann jedoch die Beschichtung der Lumineszenzschichten für die Primärfarben R, G und B korrekt und genau ausgeführt werden, was zu einer Verbesserung der Fertigungseffizienz führt. Diesbezüglich ist zu beachten, dass das Herstellungsverfahren dieser Ausführungsform auch auf den Fall angewendet werden kann, in welchem Bänke vorgesehen sind, um jeweilige Pixel auszubilden, ähnlich den vorangehenden Ausführungsformen.
Das organische EL-Element der vorliegenden Erfindung kann gemäß den Herstellungsverfahren hergestellt werden, die oben mit Bezug auf die Ausführungsformen beschrieben worden sind. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf die durch diese Verfahren geschaffenen Strukturen beschränkt, wobei z. B. die folgenden Strukturen verwendet werden können.
15 ist eine Teilquerschnittsansicht, die eine weitere Ausführungsform eines organischen EL-Elements gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
Das organische EL-Element dieser Ausführungsform weist eine Konstruktion auf, in der eine Reflexionsschicht 62, eine transparente leitende Schicht (ITO-Schicht) 63, eine Lochinjektions- und Transferschicht 64, eine organische Lumineszenzschicht 65, eine Metallschicht 66 und eine transparente leitende Schicht (ITO-Schicht) 67 in dieser Reihenfolge auf einem transparenten Substrat 61 laminiert sind. Im Folgenden werden die Materialien und die Herstellungsverfahren der jeweiligen Schichten (Filme) beschrieben, wobei nur die Unterschiede gegenüber den vorangehenden Ausführungsformen beschrieben werden und eine gemeinsame Erläuterung weggelassen wird.
Im organischen EL-Element gemäß dieser Ausführungsform ist direkt auf dem transparenten Substrat 61 die Reflexionsschicht 62, die aus einer Metalldünnschicht wie z. B. Al gefertigt wird, vorgesehen.
Die Metallschicht 66, die auf die Lumineszenzschicht 65 als Katode laminiert wird, ist äußerst dünn (etwa 10 bis 50 Å), so dass die Metallschicht eine Lichtdurchlässigkeit aufweist, um somit das von der Lumineszenzschicht 65 emittierte Licht hindurchzulassen. Da die Metallschicht extrem dünn ist, ist andererseits ihr Widerstandswert hoch, weshalb ihre Leitfähigkeit unzureichend ist. Die Metallschicht kann daher keine ausreichende Funktion als Katode aufweisen. Aus diesem Grund wird die transparente leitende Schicht (ITO-Schicht) 67 auf die Metallschicht 66 laminiert. In diesem Zusammenhang ist zu beachten, dass eine solche Metallschicht 66 z. B. aus einer Al-Li-Legierung oder dergleichen gefertigt werden kann, wobei sie unter Verwendung des Vakuumabscheidungsverfahrens, des Sputter-Verfahrens oder dergleichen ausgebildet werden kann.
Durch die Verwendung der obenbeschriebenen Konstruktion wird Licht, das in der Lumineszenzschicht 65 aus einem Strom umgesetzt worden ist, der von den Elektroden injiziert wird, in der durch den Pfeil in der Zeichnung gezeigten Richtung durchgelassen. Mit diesem Ergebnis wird es möglich, das Licht herauszuführen, ohne es durch das transparente Substrat 61 zu leiten, so dass eine Anzeige mit einer höheren Helligkeit möglich wird.
7 ist eine Darstellung, die eine Ausführungsform einer organischen EL-Anzeigevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
In dieser Ausführungsform wird mittels eines Photolithographie-Musterungsverfahrens eine Busleitung (Gate-Leitung) 511, die aus Al gefertigt wird, auf einer Glasplatte 501 ausgebildet, wobei ein (in der Zeichnung nicht gezeigter) Dünnschichttransistor darauf ausgebildet wird, um die transparente ITO-Pixelelektrode 504 und dergleichen zu bilden. Anschließend werden in der gleichen Weise wie in der ersten Ausführungsform eine rote Lumineszenzschicht 502 und eine grüne Lumineszenzschicht 503 mittels des Tintenstrahlverfahrens ausgebildet, woraufhin eine blaue Lumineszenzschicht 505 mittels des Vakuumabscheidungsverfahrens ausgebildet wird. Anschließend wird eine Katode 506 mittels des Vakuumabscheidungsverfahrens ausgebildet, um somit das organische EL-Element zu konstruieren, ebenso wie in der obenbeschriebenen ersten Ausführungsform.
Außerdem wird ein schützendes Basismaterial 507 auf dem transparenten Substrat 501 in einer fixierten Weise mittels einer Randdichtung 509 befestigt.
Als Nächstes wird die Anordnung in einer Schutzgasatmosphäre, wie z. B. einem Argongas oder dergleichen, platziert, wobei somit das Schutzgas in das Innere derselben durch eine Dichtungsöffnung 513 geleitet wird und anschließend die Dichtungsöffnung 513 mit einem Dichtungselement 508 versiegelt wird. Durch Füllen des Innenraums der Anordnung mit dem Schutzgas 51 und anschließendes Versiegeln desselben, wie oben beschrieben worden ist, wird es möglich, das organische EL-Element vor einer externen Kontaminierung, wie z. B. durch Feuchtigkeit oder Umgebungsänderungen, zu schützen, wodurch es möglich wird, die Lumineszenzeigenschaften der organischen EL-Anzeigevorrichtung aufrechtzuerhalten. In diesem Fall wird das Dichtungselement 508 vorzugsweise aus einem Material gebildet, durch das das Schutzgas 512 nicht hindurchdringt.
Eine Silberpaste 510 hat die Funktion, einen Kontakt zwischen der Katode 506 und der Gate-Leitung 511 auf dem Element herzustellen.
Die Gate-Leitungen 511 sind vorgesehen, um die Dünnschichttransistoren (TFTs), die in den jeweiligen Anzeigepixeln vorgesehen sind, in jeder Zeile der Pixel der Reihe nach ein- und auszuschalten, um die anzuzeigenden Pixel auszuwählen. Beim Schreiben wird das Potential der Gate-Leitung für eine Zeile von Pixeln auf einen Auswahlpegel geschaltet, um somit die TFTs auf dieser Leitung in einen leitenden Zustand zu versetzen. Zu diesem Zeitpunkt werden durch Zuführen von Bildsignalen für die jeweiligen Pixel von den Source-Elektrodendrähten der jeweiligen Leitungen (in der Zeichnung nicht gezeigt) die Spannungen der Bildsignale über die TFTs an die Pixelelektroden angelegt, um somit zu ermöglichen, die Potentiale der Pixel auf ein Niveau einer Signalspannung aufzuladen und diese anschließend zu entladen.
8 ist eine Darstellung, die eine weitere Ausführungsform einer organischen Aktivmatrixtyp-EL-Anzeigevorrichtung unter Verwendung des organischen EL-Elements gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt. Diese organische EL-Anzeigevorrichtung dieser Ausführungsform enthält eine Pixelanordnung, die mehrere lumineszierende Pixel umfasst, die in einer Matrixform angeordnet sind und in Form irgendeines der R-, G- und B-Lumineszenzelemente ausgebildet sind.
Wie in dieser Figur gezeigt ist, sind auf dem (nicht gezeigten) Substrat Signalleitungen (Signalelektroden) 601 und Gate-Leitungen (Gate-Elektroden) 602 vorgesehen, die in einer Matrixform angeordnet sind, so dass sie zueinander senkrecht sind. Ferner ist in jedem der Pixel ein Dünnschichttransistor (TFT) 604 vorgesehen, der sowohl mit der Signalleitung 601 als auch der Gate-Leitung 602 verbunden ist, wobei auf dem TFT eine Lumineszenzschicht 605, 606, die aus dem organischen EL-Element gebildet ist und mit dem TFT verbunden ist, laminiert ist. In diesem Fall wird wenigstens eine Lumineszenzschicht für irgendeine der Farben R, G, B mittels des Tinten strahlverfahrens ausgebildet.
9 ist eine Schnittansicht, die ein Beispiel des Herstellungsverfahrens der organischen Aktivmatrixtyp-EL-Anzeigevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
Zuerst werden auf einem transparenten Substrat 904 vorgegebene Dünnschichttransistoren 915 sowie Gate-Leitungen und Signalleitungen (nicht gezeigt) und dergleichen ausgebildet. Anschließend werden auf den jeweiligen Pixelelektroden (ITO) 901, 902, 903, die jeweils mit vorgeschriebenen Funktionselementen wie z. B. Dünnschichttransistoren 915 versehen sind, Lochinjektions- und Transferschichten 911 ausgebildet, so dass sie die jeweiligen Pixelelektroden abdecken. Für das Lochinjektions- und Transfertyp-Material können die gleichen Materialien verwendet werden, die in dieser Beschreibung mit Bezug auf die vorangehenden Ausführungsformen diskutiert worden sind. Ferner ist das Verfahren der Ausbildung der Lochinjektions- und Transferschicht 911 nicht auf ein spezifisches Verfahren beschränkt, wobei es möglich ist, die Schicht mittels irgendeines der obenbeschriebenen Verfahren auszubilden.
Ferner werden die jeweiligen Lumineszenzschichten 906 (Rot), 907 (Grün) und 908 (Blau) durch Musterung gebildet. Bei der Ausbildung dieser Lumineszenzschichten wird wenigstens eine Schicht für eine Farbe mit dem Tintenstrahlverfahren unter Verwendung einer Tintenstrahlvorrichtung 910 ausgebildet.
Schließlich wird eine Reflexionselektrode 913 ausgebildet, wodurch die organische EL-Anzeigevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung fertig gestellt wird. Für die Reflexionselektrode 913 wird z. B. eine Mg-Ag-Elektrode mit einer Dicke von etwa 0,1 bis 0,2 μm oder dergleichen ausgebildet.
In der obenerwähnten Ausführungsform, die sich auf die organische Aktivmatrixtyp-EL-Anzeigevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung bezieht, wird ein Dünnschichttransistor als Schaltelement verwendet, jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht hierauf beschränkt. Andere Schaltelemente sowie ein Zweipolelement, wie z. B. ein MIM, können verwendet werden.
Ferner kann die Anzeigevorrichtung in Form eines Passivansteuerungstyps oder eines Statikansteuerungstyps (statisches Bild, Segmentanzeige) konfiguriert sein.
Ferner ist die Anzahl der Schaltelemente nicht auf eines pro Pixel beschränkt. Es können mehrere Schaltelemente für ein Pixel vorgesehen sein.
12 zeigt eine Ausführungsform einer organischen EL-Anzeigevorrichtung, in der mehrere Schaltelemente pro Pixel vorgesehen sind. In dieser Ausführungsform spielt ein Schalttyp-Dünnschichttransistor 142 eine Rolle, die das Potential an einer Signalelektrode 132 in Reaktion auf das Potential an einer Abtastelektrode 131 auf einen Strom-Dünnschichttransistor 143 überträgt, wobei der Strom-Dünnschichttransistor 143 die Rolle spielt, die die elektrische Verbindung zwischen der Masseelektrode 133 und der Pixelelektrode 141 kontrolliert.
Im Folgenden wird mit Bezug auf die Zeichnungen eine Ausführungsform einer organischen Passivmatrixtyp-(Einfachmatrixtyp)-EL-Anzeigevorrichtung beschrieben, die das organische EL-Element gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet.
13 ist eine perspektivische Ansicht, die grob eine Struktur der organischen EL-Anzeigevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
Wie in den Zeichnungen gezeigt ist, sind in der organischen EL-Anzeigevorrichtung dieser Ausführungsform eine Abtastelektrode 53 und eine Signalelektrode 54, die jeweils in Form eines lang gestreckten Streifens ausgebildet sind, außerhalb des organischen EL-Elements 52 angeordnet, so dass die von der Abtastelektrode 53 ausgehenden Abtastleitungen und die von der Signalelektrode 54 ausgehenden Signalleitungen über das organische EL-Element zueinander senkrecht sind.
Eine solche Passivmatrixtyp-Anzeigevorrichtung wird durch Auswählen der Abtastleitungen der Abtastelektrode 53 in pulsierender Weise in sequentieller Reihenfolge, während eine Spannung an die Signalleitungen der Signalelektrode 54 entsprechend den auf der Abtastleitung anzuzeigenden Pixeln angelegt wird, angesteuert. Eine solche Auswahl von Leitungen wird mittels einer Steuervorrichtung 55 ausgeführt.
In diesem Zusammenhang ist zu beachten, dass es in einem Fall der Passivansteuerungstyp-Anzeigevorrichtung erforderlich ist, dass eine Katode so gemustert ist, dass sie separate Formen entsprechend jeder der Leitungen aufweist. Wenn z. B. eine dünne Katode mit einer Dicke von etwa 0,2 μm gemäß der dritten Ausführungsform ausgebildet wird, können solche separaten Formen der Katode automatisch erhalten werden, da die Katode durch die Bänke getrennt wird.
Eine solche Katode wird ausgebildet durch die Musterbildung, die z. B. mittels eines Maskenabscheidungsverfahrens oder eines Laserschnellverfahrens durchgeführt wird.
14 ist ein Diagramm, das ein Beispiel von Wellenformen der Ansteuerspannungen zeigt, die an die Abtastelektroden 13 bzw. die Signalelektrode 14 angelegt werden. Die in der Zeichnung gezeigten Wellenformen sind so festgelegt, dass sie fähig sind, eine Spannung Vs anzulegen, die ausreicht, um ausgewählte Pixel nachleuchten zu lassen. Ferner wird die Helligkeit eines anzuzeigenden Pixels durch die Breite des Impulses von der Signalelektrode 14 gesteuert, die so bestimmt worden ist, dass sie eine anzuzeigenden Graustufe der Helligkeit entspricht. Andererseits ist eine Spannung Vh, die niedriger ist als eine Lumineszenzschwellenspannung, an die jeweils nicht ausgewählten Pixel angelegt.
In 14 zeigt Tf einen Abtastzeitpunkt. In diesem Fall wird das Abtastsignal mittels eines Impulses mit einem Tastverhältnis von 1/100 angesteuert. In diesem Zusammenhang wurde bestätigt, dass die Lumineszenz der blauen Lumineszenzschicht 808 der organischen EL-Anzeigevorrichtung, die die organischen EL-Elemente der vierten Ausführungsform umfasst, eine Helligkeit von 100 cd/m² bei einer Ansteuerspannung von 20 V aufwies.
BEISPIELE
<Herstellung der organischen EL-Elemente>
(Beispiel 1)
Wie in 1 gezeigt ist, wurden auf dem Glassubstrat 104 transparente ITO-Pixelelektroden 101, 102 und 103 mittels Photolithographie ausgebildet, um somit ein Muster mit einer Teilung von 100 μm und einer Dicke von 0,1 μm auszubilden.
Anschließend wurden die Räume zwischen den transparenten ITO-Pixelelektroden eingeebnet, woraufhin Bänke 105, die nicht nur als Lichtabschirmungsschicht dienen, sondern auch als Tintentropfverhinderungswand, mittels Photolithographie ausgebildet. In diesem Fall waren die Bänke 105 so gestaltet, dass sie eine Breite von 20 μm und eine Dicke von 2,0 μm aufwiesen.
Nach der Musterbildung mit roten und grünen Lumineszenzmaterialien, die in Tabelle 1 und Tabelle 2 gezeigt sind, die aus dem Kopf 110 der Tintenstrahlvorrichtung 109 ausgestoßen wurden, wurden diese ferner einer Wärmebehandlung unter einer Stickstoffatmosphäre für mehrere Stunden unterzogen, um die Zwischenprodukte in den Zusammensetzungen der Materialien zu polymerisieren, um somit die Lumineszenzschichten 106 (rot) und 107 (grün) auszubilden.
Anschließend wurde durch Ausführen einer Vakuumabscheidung eines Aluminium-Chinolinol-Komplexes, dem als Dotierstoff ein kondensiertes aromatisches Perylen zugegeben wurde, eine blaue Lumineszenzschicht 108 des Elektroneninjektions- und Transfertyps mit einer Dicke von 0,1 μm ausgebildet.
Schließlich wurde eine Mg-Ag-Elektrode 113 mit einer Dicke von 0,8 μm als Katode unter Verwendung eines Vakuumabscheidungsverfahrens ausgebildet, um ein organisches EL-Element zu erhalten.
(Beispiel 2)
In der gleichen Weise wie in Beispiel 1 wurden transparente ITO-Pixelelek troden 201, 202, 203 auf einem Glassubstrat 204 ausgebildet, wie in 2 gezeigt ist. Anschließend wurden die Räume zwischen den transparenten ITO-Pixelelektroden eingeebnet und anschließend Resiste (Trennwände) 205 ausgebildet, die aus einem lichtempfindlichen Polyimid gefertigt wurden, und die nicht nur als Lichtabschirmungsschicht, sondern auch als Tintentropfverhinderungswand dienen.
Nach der Beschichtung und Musterbildung der in Tabelle bzw. Tabelle 2 gezeigten roten und grünen Lumineszenzmaterialien unter Verwendung einer Tintenstrahlvorrichtung 209 in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 wurden diese für vier Stunden einer Wärmebehandlung unter einer Stickstoffatmosphäre unterworfen, um die Zwischenprodukte in den Zusammensetzungen der Materialien zu polymerisieren, um somit die Lumineszenzschichten 206 (rot) und 207 (grün) auszubilden.
Als Nächstes wurde eine Lochinjektions- und Transferschicht, die aus Polyvinylcarbazol (PVK) gefertigt wurde, auf der transparenten Pixelelektrode 203 mittels der Tintenstrahlvorrichtung 209 gemustert. Anschließend wurde eine blaue Lumineszenzschicht 210 durch Auftragen des Pyrazolin-Dimers auf der Oberseite der Lochinjektions- und Transferschicht ausgebildet.
Schließlich wurde eine Al-Li-Elektrode 211 mit einer Dicke von 0,8 μm als Katode mittels des Abscheidungsverfahrens ausgebildet, wodurch das organische EL-Element fertig gestellt wurde.
(Beispiel 3)
Zuerst wurden transparente ITO-Pixelelektroden 801, 802 und 803 und Bänke 805 auf einem Glassubstrat 804 ausgebildet, wie in 4 gezeigt ist, in derselben Weise wie im Beispiel 1.
Anschließend wurde ein organisches Lochinjektions- und Transfertyp-Material in die in Tabelle 1 und Tabelle 2 gezeigten Lumineszenzmaterialien gemischt, um Lumineszenzschichten 806 (rot), 807 (grün) und 808 (blau) unter Verwendung einer Tintenstrahlvorrichtung 809 auszubilden.
Anschließend wurde die Vakuumabscheidung unter Verwendung des Aluminium-Chinolinol-Komplexes durchgeführt, für den keine Dotierung durchgeführt wurde, um eine Elektroneninjektions- und Transferschicht 811 mit einer Dicke von 0,1 μm auszubilden.
Schließlich wurde eine Al-Li-Elektrode 813 mit einer Dicke von 0,2 μm als Katode mittels des Abscheidungsverfahrens ausgebildet, wodurch das organische EL-Element fertig gestellt wurde.
(Beispiel 4)
In der gleichen Weise wie in Beispiel 1 wurden transparente ITO-Pixelelektroden 301, 302 und 303 und Bänke 305 auf einem Glassubstrat 304 ausgebildet, wie in 3 gezeigt ist.
Anschließend wurden nach der Beschichtung und Musterbildung mit roten und grünen Lumineszenzmaterialien, die jeweils in Tabelle 1 und Tabelle 2 gezeigt sind, unter Verwendung einer Tintenstrahlvorrichtung 301 in der gleichen Weise wie in Beispiel 1, diese einer Wärmebehandlung unter einer Stickstoffatmosphäre für vier Stunden unterworfen, um die Zwischenprodukte in den Zusammensetzungen der Materialien zu polymerisieren, um somit die Lumineszenzschichten 306 (rot) und 307 (grün) auszubilden.
Als Nächstes wurde eine Lochinjektions- und Transferschicht 308, die aus Polyvinylcarbazol (PVK) gefertigt wurde, auf den gesamten Oberflächen der Lumineszenzschichten 306, 307 und der transparenten Elektrode 303 mittels des Beschichtungsverfahrens ausgebildet.
Anschließend wurde eine blaue Lumineszenzschicht 309, die aus einem Distyrylderivat gefertigt wurde, auf der Lochinjektions- und Transferschicht 308 mittels des Vakuumabscheidungsverfahrens ausgebildet.
Schließlich wurde eine Al-Li-Elektrode 311 mit einer Dicke von 0,8 μm als Katode mittels des Abscheidungsverfahrens ausgebildet, womit das organische EL-Element fertig gestellt wurde. In diesem Fall, wie oben beschrieben worden ist, wurde die Katode 311 automatisch getrennt und anschließend durch Ausbildung der Bänke 304 isoliert, wobei die Katode in einen Zustand versetzt wurde, in welchem sie so gemustert wurde, dass sie den jeweiligen Pixeln 301, 302 und 303 entspricht.
(Beispiel 5)
In der gleichen Weise wie im Beispiel 1 wurden zuerst transparente ITO-Elektroden 801, 802 und 803 auf einem Glassubstrat 804 ausgebildet, wie in 4 gezeigt ist.
Anschließend wurde nach der Beschichtung und Musterbildung mit den roten, grünen und blauen Lumineszenzmaterialien durch Ausstoßen organischer Polymer-Lumineszenzmaterialien, die jeweils in den Tabelle 1 und 2 gezeigt sind, unter Verwendung der Tintenstrahlvorrichtung 809, diese einer Wärmebehandlung unter einer Stickstoffatmosphäre bei 150°C für vier Stunden unterworfen, um die Zwischenprodukte in den Zusammensetzungen der Materialien zu polymerisieren, um somit die Lumineszenzschichten 806 (rot), 807 (grün) und 808 (blau) auszubilden.
Anschließend wurde eine Vakuumabscheidung mit dem Aluminium-Chinolinol-Komplex durchgeführt, für den die Dotierung nicht durchgeführt wurde, um die Elektronentransferschicht 811 mit einer Dicke von 0,1 μm auszubilden.
Schließlich wurde eine Al-Li-Elektrode 812 mit einer Dicke von 0,8 μm als Katode mittels Vakuumabscheidung ausgebildet, um somit das organische EL-Element fertigzustellen.
<Bewertung der Lumineszenzeigenschaften und der Schichteigenschaften der Lumineszenzschichten>
Die Lumineszenzeigenschaften und die Schichteigenschaften der Lumineszenzschichten der organischen EL-Elemente, die in den obenbeschriebenen Beispielen 1 bis 5 hergestellt wurden, wurden gemäß den folgenden Verfahren bewertet.
1. Lumineszenzanfangsspannung
Es wurde eine vorgeschriebene Spannung an das Element angelegt, wobei die angelegte Spannung, bei der eine Lumineszenz von 1 cd/m² beobachtet wurde, als die Lumineszenzanfangsspannung (Vth) definiert wurde.
2. Lumineszenzlebensdauer
Die anfängliche Luminanz nach der Anwendung einer Stabilisierungsbehandlung wurde auf 100% festgelegt, wobei die Änderungen der Luminanz des EL-Elements gemessen wurden, wenn dieses einer kontinuierlichen Lumineszenz durch Zufuhr eines konstanten Stroms einer Standardwellenform unterworfen wurde, wobei die Lumineszenzlebensdauer als die Zeitspanne definiert ist, bis die Luminanz auf 50% der anfänglichen Luminanz abfällt.
In diesem Fall wurden die Ansteuerungsbedingungen für dieses Experiment auf 40°C für Raumtemperatur, 23% für die Luftfeuchtigkeit und 20 mA/cm² für die Stromdichte festgelegt.
3. Luminanz (Helligkeit)
Es wurde die Luminanz gemessen, bei der der Strom auf 20 mA/cm² eingestellt war.
4. Wellenlänge bei maximaler Absorption
Es wurde die Wellenlänge bei Maximalabsorption für jede Lumineszenzschicht gemessen.
5. Stabilität bei der Schichtausbildung
Nach der Erwärmung der Lumineszenzschicht auf 200°C für 60 Minuten wurden die Bedingungen für das Auftreten von Defekten, wie z. B. Risse und eine Verformung der jeweiligen Lumineszenzschichten, mittels eines Mikroskops beobachtet.
Die Ergebnisse der Bewertung wurden entsprechend den folgenden Markierungen klassifiziert.

⌾: extrem bevorzugt
O: bevorzugt
x: unbefriedigend

Die Ergebnisse der Bewertung sind in Tabelle 3 und Tabelle 4 gezeigt.
Wie in Tabelle 3 und Tabelle 4 gezeigt ist, weisen die Lumineszenzschichten in den Beispielen 1 bis 5 hervorragende Lumineszenzeigenschaften und hervorragende Schichteigenschaften auf. Insbesondere wenn die Lumineszenzschichten aus den organischen Polymerverbindungen gebildet wurden, wurden keine Defekte in den Lumineszenzschichten beobachtet, wobei besonders günstige Dünnschichten erhalten wurden.
Im Vorangehenden wurden die Zusammensetzungen für die organischen EL-Elemente sowie die Herstellungsverfahren für die organischen EL-Elemente gemäß der vorliegenden Erfindung anhand der dargestellten Ausführungsformen beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt, wobei z. B. in die Herstellung Prozesse eingefügt werden können, um beliebige Zwischenfunktionsschichten zwischen den jeweiligen Schichten zu schaffen. Die Fluoreszenzfarbstoffe, die zum Ändern der Lumineszenzeigenschaften zugegeben werden, sind nicht auf die obenbeschriebenen beschränkt.
Ferner kann eine Schicht, die z. B. aus 1,2,4-Triazol-Derivat (TAZ) gefertigt wird, als Pufferschicht zwischen den jeweiligen Schichten vorgesehen sein, um somit zu ermöglichen, die Luminanz, die Lumineszenzlebensdauer und dergleichen weiter zu verbessern.
Ferner kann das Herstellungsverfahren für die organischen EL-Elemente gemäß der vorliegenden Erfindung einen weiteren Prozess enthalten, bei dem eine Oberflächenbehandlung, wie z. B. eine Plasmabehandlung, eine UV-Behandlung, eine Kopplung oder dergleichen auf die Oberfläche der Kunstharzresiste, die Pixelelektroden und die darunterliegenden Schichten angewendet wird, um die Haftung der EL-Materialien zu erleichtern. Außerdem ist es möglich, das Herstellungsverfahren für das organische EL-Element der vorliegenden Erfindung auf das Herstellungsverfahren für das anorganische EL-Element anzuwenden.
Die organische EL-Anzeigevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann auf ein unteres Informationsfeld, wie z. B. eine Segmentanzeige und eine Standbildanzeige, mit einer gesamten gleichzeitigen Oberflächenlumineszenz angewendet werden, wie z. B. für die Anzeige von Bildern, Zeichen und Etiketten, oder kann als Lichtquelle mit einer Punktform, Linienform oder Oberflächenform verwendet werden.
INDUSTRIELLE NUTZUNG
Wie oben beschrieben worden ist, ist es gemäß dem Herstellungsverfahren des organischen EL-Elements der vorliegenden Erfindung möglich, eine sinnvolle Gestaltung der EL-Lumineszenzelemente durch einen weiten Auswahlbereich der Lumineszenzmaterialien zu schaffen. Durch beliebige Kombinationen der Lumineszenzmaterialien und der Fluoreszenzfarbstoffe ist es z. B. möglich, eine breite Vielfalt von Anzeigeleuchten zu erhalten.
Durch die Verwendung der organischen Lumineszenzmaterialien ist es ferner möglich, die diversifizierten Gestaltungen des EL-Elements mit hoher Luminanz und langer Lebensdauer zu erhalten.
Durch Ausführen der Musterbildung und der Anordnung der Lumineszenzschicht für wenigstens eine Farbe, der Lochinjektions- und Transferschicht und der Elektroneninjektions- und Transferschicht mittels des Tintenstrahlverfahrens ist es möglich, die Größe und das Muster der Lumineszenzelemente beliebig und genau festzulegen.
Wenn ein Zwischenprodukt, das mittels Wärmeaushärtung konjugiert werden kann (um einen Film zu bilden), als Lumineszenzmaterial verwendet wird, kann die Freiheit bei der Festlegung der Bedingungen, wie z. B. der Viskosität, erweitert werden, wobei die Einstellung der Bedingungen, die für eine Ausstoßflüssigkeit für das Tintenstrahlverfahren geeignet sind, erleichtert werden kann.
Gemäß dem Herstellungsverfahren für das organische EL-Element der vorliegenden Erfindung können ferner die Bedingungen, wie z. B. die Schichtdicke, die Anzahl der Punkte und dergleichen, beliebig angepasst werden, so dass es möglich ist, die Lumineszenzeigenschaften der Lumineszenzschichten leicht zu kontrollieren.
Gemäß dem Tintenstrahlverfahren ist es ferner möglich, den Kopf auf dem transparenten Substrat frei zu bewegen, wodurch ermöglicht wird, ein Element mit einer beliebigen Größe ohne Beschränkung der Abmessungen des Substrats auszubilden_: Da außerdem die benötigten Materialmengen an den erforderlichen Stellen angeordnet werden können, ist es möglich, die Verschwendung von Flüssigkeit oder dergleichen weitgehend auszuschließen. Auf diese Weise wird die Herstellung einer Vollfarben-Anzeigevorrichtung mit großer Bildschirmgröße bei geringen Kosten möglich.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines organischen EL-Elements, umfassend: Ausbilden von ersten Elektroden auf oder über einem transparenten Substrat; Ausbilden einer Lumineszenzschicht auf jeder der ersten Elektroden oder einer Schicht, die auf oder über jeder der ersten Elektroden ausgebildet worden ist, durch Abgeben einer flüssigen Zusammensetzung, die ein organisches emittierendes Material enthält, mittels eines Tintenstrahlverfahrens; Ausbilden einer zweiten Elektrode auf oder über den Lumineszenzschichten; und anschließendes Befestigen eines schützenden Basismaterials auf dem Substrat mittels einer Umfangsdichtung.
Verfahren zur Herstellung eines organischen EL-Elements nach Anspruch 1, das ferner das Ablegen eines Schutzfilms auf oder über der zweiten Elektrode vor dem Befestigen des schützenden Basismaterials umfasst.
Verfahren zur Herstellung eines organischen EL-Elements nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, das ferner das Einleiten einer Schutzgasatmosphäre in das Innere der Randdichtung zwischen dem Substrat und dem schützenden Basismaterial umfasst.
Verfahren zur Herstellung eines organischen EL-Elements nach irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, wobei das organische emittie rende Material eine organische Polymerzusammensetzung ist.
Verfahren zur Herstellung eines organischen EL-Elements nach Anspruch 4, bei dem die organische Polymerzusammensetzung ein Material ist, das Funktionen einer Lochinjektion und einer Lochübertragung aufweist.
Verfahren zur Herstellung eines organischen EL-Elements nach Anspruch 4, bei dem die organische Polymerzusammensetzung ein Polyparaphenylen-Vinylen oder dessen Derivat oder ein Copolymer ist, das wenigstens eine dieser Zusammensetzungen enthält.
Verfahren zur Herstellung eines organischen EL-Elements nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem drei Typen von Lumineszenzschichten mit drei verschiedenen Farben ausgebildet werden, wobei wenigstens zwei Typen von Lumineszenzschichten in den drei Typen von Lumineszenzschichten durch Musterung mittels des Tintenstrahlverfahrens ausgebildet werden.
Verfahren zur Herstellung eines organischen EL-Elements nach Anspruch 7, bei dem die drei Farben Rot, Grün und Blau enthalten, wobei die rote Lumineszenzschicht und die grüne Lumineszenzschicht durch Musterung mittels des Tintenstrahlverfahrens ausgebildet werden.
Verfahren zur Herstellung eines organischen EL-Elements nach Anspruch 8, bei dem die blaue Lumineszenzschicht (108) mittels eines Vakuumabscheidungsverfahrens ausgebildet wird.
Verfahren zur Herstellung eines organischen EL-Elements nach Anspruch 9, bei dem die blaue Lumineszenzschicht (108) aus einem Material gefertigt wird, das Funktionen der Elektroneninjektion und der Elektronenübertragung aufweist.
Verfahren zur Herstellung eines organischen EL-Elements nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem wenigstens eine Lumineszenzschicht auf einer Lochinjektions- und -übertragungsschicht laminiert wird.
Verfahren zur Herstellung eines organischen EL-Elements nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, das ferner den Schritt des Ausbildens von Elektroden auf oder über dem transparenten Substrat zum Ansteuern der jeweiligen Pixel umfasst.
Verfahren zur Herstellung eines organischen EL-Elements nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die ersten Elektroden als transparente erste Elektroden ausgebildet werden.
Organische EL-Vorrichtung, umfassend: ein transparentes Substrat; erste Elektroden, die auf oder über dem transparenten Substrat vorgesehen sind; eine Lumineszenzschicht, die aus einem organischen emittierenden Material auf oder über jeder der ersten Elektroden ausgebildet ist, wobei eine Kante der Lumineszenzschicht innerhalb einer Fläche angeordnet ist, die von der jeweiligen ersten Elektrode belegt ist; eine zweite Elektrode auf oder über den Lumineszenzschichten; und ein schützendes Basismaterial, das mittels einer Umfangsdichtung auf dem Substrat befestigt ist.
Organische EL-Vorrichtung nach Anspruch 14, die ferner einen Schutzfilm umfasst, der auf oder über der zweiten Elektrode ausgebildet ist.
Organische EL-Vorrichtung nach Anspruch 14 oder Anspruch 15, die ferner eine Schutzgasatmosphäre innerhalb der Umfangsdichtung und zwischen dem Substrat und dem schützenden Basismaterial umfasst.
Organische EL-Vorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 14 bis 16, wobei die organische Zusammensetzung eine organische Polymerzusammensetzung ist.
Organische EL-Vorrichtung nach Anspruch 17, bei der die organische Polymerzusammensetzung ein Material ist, das Funktionen einer Lochinjektion und einer Lochübertragung aufweist.
Organische EL-Vorrichtung nach Anspruch 17, bei der die organische Polymerzusammensetzung ein Polyparaphenylen-Vinylen oder dessen Derivat oder ein Copolymer ist, das wenigstens eine dieser Zusammensetzungen enthält.
Organische EL-Vorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 14 bis 16, bei der drei Typen von Lumineszenzschichten mit drei verschiedenen Farben ausgebildet werden, wobei wenigstens zwei Typen von Lumineszenzschichten in den drei Typen von Lumineszenzschichten durch Musterung mittels des Tintenstrahlverfahrens ausgebildet werden.
Organische EL-Vorrichtung nach Anspruch 20, bei der die drei Farben Rot, Grün und Blau enthalten, wobei die rote Lumineszenzschicht und die grüne Lumineszenzschicht durch Musterung mittels des Tintenstrahlsystems ausgebildet werden.
Organische EL-Vorrichtung nach Anspruch 21, bei der die blaue Lumineszenzschicht mittels eines Vakuumabscheidungsverfahrens ausgebildet wird.
Organische EL-Vorrichtung nach Anspruch 22, bei der die blaue Lumineszenzschicht aus einem Material gefertigt wird, das Funktionen der Elektroneninjektion und der Elektronenübertragung aufweist.
Organische EL-Vorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 14 bis 16, bei der wenigstens eine Lumineszenzschicht auf einer Lochinjektions- und -übertragungsschicht laminiert ist.
Organische EL-Vorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 14 bis 16, bei der die ersten Elektroden als transparente erste Elektroden ausgebildet sind.