JP2002299065A

JP2002299065A - 高分子ｅｌ素子およびその製造方法

Info

Publication number: JP2002299065A
Application number: JP2001100805A
Authority: JP
Inventors: Takahisa Shimizu; 貴央清水; Mayumi Iguchi; 真由美井口; Norimasa Sekine; 徳政関根; Takao Minato; 孝夫湊
Original assignee: Toppan Printing Co Ltd
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 2001-03-30
Filing date: 2001-03-30
Publication date: 2002-10-11

Abstract

(57)【要約】【課題】陰極と高分子発光層間の剥離、陰極端部のみの
発光や、陰極端部でのショートを防ぎ、より強度のある
ＥＬ素子の製造方法を提供する。【解決手段】透明導電性材料からなる陽極が形成された
陽極基板Ａと導電性材料からなる陰極が形成された陰極
基板Ｂとの間に、少なくとも高分子からなる発光層３が
積層された高分子ＥＬ素子において、少なくとも陽極ま
たは陰極のいずれか一方がパターニングされることで発
光部がパターン化されており、かつ、少なくとも非発光
部の一部に絶縁性樹脂からなるスペーサー層４が設けら
れている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、有機薄膜のエレク
トロルミネセンス（以下単にＥＬという）現象を利用し
た高分子ＥＬ素子およびその製造方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】発光材料として高分子を用いる高分子Ｅ
Ｌ素子は、一般的には陽極、高分子発光層、陰極とが積
層されてなる。また、高分子発光層は、正孔注入層、正
孔輸送層、蛍光体層、電子注入層、電子輸送層などが積
層された多層構造とすることもできる。この陽極、陰極
間に電流を流すことにより高分子発光層で発光が生じ、
一方の電極を透明にすることで外部に光を取り出すこと
ができる。

【０００３】かかる高分子ＥＬ素子は、面発光の固体表
示素子であり、薄膜化が可能である。これを用いたディ
スプレイは、自己発光型であるため高視野角で、高輝度
を示すという特徴があり、かつ低電圧で駆動しうる。ま
た、応答速度が速いという特徴を持つ。

【０００４】このような高分子ＥＬ素子の生産性を向上
させることを目的として、陽極基板を含む第一の基板と
陰極基板を含む第二の基板を別々に作製し、対向圧着に
より両基板を貼り合わせることにより素子を製造すると
いう提案がある（特開２０００−７７１９２号参照）。
この提案は、圧着を用いることにより第一の基板または
第二の基板に付着したゴミのために生じる発光むらを最
小限にくい止めることができるというものであるが、剥
離強度が弱いなどの問題点があった。

【０００５】特に、陰極と高分子発光層間は剥離強度が
弱いため圧着時に加えられる力で剥離してしまう、さら
には陰極自体が剥離してしまうという問題があった。

【０００６】また、パターニングされた陰極取り出し電
極、陰極金属層、透明電極の凹凸により陰極側および陽
極側基板を対向圧着させた際に基板自体がたわみ、陰極
端部に力が集中し部分的に膜厚が薄くなるため、陰極端
部のみの発光や陰極端部で電気的なショートを起こして
しまうという問題点があった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記のとお
り、高分子ＥＬ素子において、特に、陰極と高分子発光
層間の剥離、陰極端部のみの発光や、陰極端部でのショ
ートを防ぎ、より強度のある高分子ＥＬ素子およびその
製造方法を提供することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の課題に
鑑みてなされたのであって、請求項１においては、透明
導電性材料からなる陽極が形成された陽極基板と導電性
材料からなる陰極が形成された陰極基板との間に、少な
くとも高分子発光層が積層された高分子ＥＬ素子におい
て、陽極または陰極の少なくとも一方がパターニングさ
れており、かつ、陽極基板または陰極基板の少なくとも
一方に絶縁性樹脂からなるスペーサー層が設けられてい
ることを特徴とする高分子ＥＬ素子である。請求項２に
おいては、前記絶縁性樹脂が、感光性レジストであるこ
とを特徴とする請求項１記載の高分子ＥＬ素子である。
請求項３においては、前記絶縁性樹脂が、顔料または染
料を含むことを特徴とする請求項１または２の何れかに
記載の高分子ＥＬ素子である。請求項４においては、透
明導電性材料からなる陽極が形成された陽極基板と導電
性材料からなる陰極が形成された陰極基板との間に、少
なくとも高分子発光層が積層された高分子ＥＬ素子の製
造方法において、陽極基板上へ前記高分子発光層の一部
の層を順次積層して第一の圧着面を有する第一の基板を
製造する工程と、陰極基板上へ前記高分子発光層の残部
の層を順次積層して第二の圧着面を有する第二の基板を
製造する工程と、前記第一あるいは第二の基板に、絶縁
性樹脂からなるスペーサー層を設ける工程と、前記第一
の基板の第一の圧着面と前記第二の基板の第二の圧着面
とを対向圧着させる工程からなることを特徴とする高分
子ＥＬ素子の製造方法である。

【発明の詳細な説明】

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明の高分子ＥＬ素子に用いる
陽極基板は、透明基材上に透明導電性材料からなる陽極
を形成してなる。

【００１０】透明基材としては、ガラス基板やプラスチ
ック製のフィルムまたはシートを用いることができる。
プラスチック製のフィルムを用いれば、巻き取りにより
高分子ＥＬの製造が可能となり、安価に素子を提供する
ことができる。プラスチックフィルムとしては、ポリエ
チレンテレフタラート、ポリプロピレン、シクロオレフ
ィンポリマー、ポリアミド、ポリエーテルサルフォン、
ポリメチルメタクリレート、ポリカーボネートなどを用
いることができる。また、導電層を製膜しない側にセラ
ミック蒸着フィルムやポリ塩化ビニリデン、ポリ塩化ビ
ニル、エチレン−酢酸ビニル共重合鹸化物などの他のガ
スバリア性フィルムを積層したりカラーフィルター層を
印刷により設けたりしても良い。

【００１１】透明導電性材料としては、インジウムと錫
の複合酸化物（以下ＩＴＯという）を用いることができ
る、前記基板上に蒸着またはスパッタリング法、また、
ペースト状のＩＴＯを印刷などの塗布法を用いることに
より製膜する事ができる。また、オクチル酸インジウム
やアセトンインジウムなどの前駆体を基材上に塗布後、
熱分解により酸化物を形成する塗布熱分解法などにより
形成する事もできる。あるいは、アルミニウム、金、銀
などの金属が半透明上に蒸着されたものを用いることが
できる。

【００１２】透明または半透明の透明導電材料（陽極）
は、必要に応じてエッチングによりパターニングを行っ
たり、ＵＶ処理、プラズマ処理などにより表面の活性化
を行っても良い。

【００１３】本発明に用いることのできる素子構成は、
高分子発光層の単層であっても、正孔輸送層、高分子発
光層などからなる多層構造であってもよい。正孔輸送層
を設ける場合は、銅フタロシアニンやその誘導体、１，
１−ビス（４−ジ−ｐ−トリルアミノフェニル）シクロ
ヘキサン、Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ビス（３
−メチルフェニル）−１，１’−ビフェニル−４，４’
−ジアミン、Ｎ，Ｎ’−ジ（１−ナフチル）−Ｎ，Ｎ’
−ジフェニル−１，１’−ビフェニル−４，４’−ジア
ミン等の芳香族アミン系などの低分子も用いることがで
きるが、ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリビニルカ
ルバゾール、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェ
ン）とポリスチレンスルホン酸との混合物などが、湿式
法による製膜が可能であり、より好ましい。

【００１４】高分子発光層を形成する材料としては、ク
マリン系、ペリレン系、ピラン系、アンスロン系、ポル
フィレン系、キナクリドン系、Ｎ，Ｎ’−ジアルキル置
換キナクリドン系、ナフタルイミド系、Ｎ，Ｎ’−ジア
リール置換ピロロピロール系などの蛍光性色素をポリス
チレン、ポリメチルメタクリレート、ポリビニルカルバ
ゾールなどの高分子中に溶解させたものや、ポリアリー
ルビニレン系やポリフルオレン系などの高分子蛍光体を
用いることができる。

【００１５】これらの高分子発光層を形成する材料は、
トルエン、キシレン、アセトン、メチルエチルケトン、
メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、メタノー
ル、エタノール、イソプロピルアルコール、酢酸エチ
ル、酢酸ブチル、水などの単独または混合溶媒に高分子
蛍光体材料を溶解させ、スピンコート、スプレーコー
ト、フレキソ、グラビア、マイクログラビア、凹版オフ
セットなどのコーティング、印刷方法を用いて製膜する
ことができる。

【００１６】本発明における高分子ＥＬ素子は、陽極基
板及び陰極基板上に高分子発光層をコーティングする。
基材がガラスの場合は、スピンコート、ロールコート、
スプレーコート、スロットコート、フレキソ、オフセッ
ト、凹版オフセットなどの方法を用いることができる。
基材として巻き取りのフィルムを用いる場合には、グラ
ビア、グラビアオフセット、マイクログラビア、フレキ
ソ、ダイコート、ロールコートなどの各種コーティング
方法を用いることができる。特に、フレキソ、オフセッ
ト、凹版オフセット、グラビアなどのパターニングがコ
ーティングと同時に可能な方法が好ましい。

【００１７】また、高分子発光層を２層以上の複数層と
する場合には、各層を構成する材料の溶解性を鑑み、例
えば、水溶性と油溶性の樹脂を選択するなどの溶解性の
差を利用したり、コーティングから乾燥までの時間を短
くして、実質的に下層に影響を与えないようにコーティ
ング条件を選定しても良い。コーティングの厚みは、素
子の構造によるが０．０１から１０μｍ、好ましくは
０．０５から０．５μｍが好適である。

【００１８】陰極に用いる導電性材料には、アルミニウ
ム、銅、ニッケルなど金属材料を用いることができる。
なお、これら導電性材料は、加工性の点から箔形状であ
ることが好ましい。また、必要に応じて、フッ化リチウ
ム、アルミナ、ポリメタクリル酸メチル、ポリスチレン
スルホン酸ナトリウムなどのバッファー層を設けること
で発光効率を上げることもできる。ポリメタクリル酸メ
チル、ポリスチレンスルホン酸ナトリウムなどの高分子
を用いたバッファー層は、湿式の印刷法を用いることが
できる。さらには、これら高分子を用いたバッファー層
は圧着にも用いることができる。また、アルミニウムな
どの金属箔にカルシウム、マグネシウム、銀、金などを
蒸着またはスパッタリングまたはメッキしたものを用い
ることもできる。金属箔の厚みは、１μｍ以下では取り
扱いが困難であり、５μｍ以上が好ましく、さらに箔の
ピンホールを防止するために１５μｍ以上がさらに好ま
しい。箔のピンホールを防止することにより素子内部へ
の水分や酸素の侵入を防止することができ、簡単な構成
で素子の寿命を長くすることが可能となる。金属箔の裏
面には製造時の取り扱いを容易にするために、ポリエチ
レンテレフタレート、ナイロンなどのフィルムをあらか
じめ圧着しておいても良い。

【００１９】本発明における高分子ＥＬ素子は、絶縁性
樹脂のスペーサー層を有しており、対向圧着を行う際に
第一の基板と第二の基板凹凸の影響による圧着むらや基
板のたわみにより生じた陰極端部への力の集中による陰
極端部のみの発光や電気的な短絡を防ぐことが出来る。
また、スペーサー層の広さや形は場合に応じて変えるこ
とが出来る。スペーサー層を設けることにより電極や陰
極のパターニング部のみではなく、それ以外広範囲に圧
着されるため、接着の強度が大幅に増す。従って、強度
の弱い陰極と高分子発光層間の圧着時の剥がれを防ぐこ
とができる。

【００２０】また、これらのスペーサー層のパターンを
透明または半透明の導電層や、陰極金属層をエッチング
する代わりにパターニングに利用することもできる。

【００２１】絶縁性樹脂としては、感光性レジスト、熱
可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂などを用いる
ことができる。特に感光性レジストは、スペーサー層に
細かいパターニングを施したい場合などに適している。

【００２２】熱可塑性樹脂としては、スチレン系、オレ
フィン系、ウレタン系、エステル系、塩ビ系などを用い
ることができる。熱硬化性樹脂としては、フェノール樹
脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル樹
脂、エポキシ樹脂、シリコン樹脂などを用いることがで
きる。

【００２３】また、熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂など
は、グラビア、グラビアオフセット、マイクログラビ
ア、フレキソ、ダイコート、ロールコートなどの各種コ
ーティング方法を用いることができる。特に、フレキ
ソ、オフセット、凹版オフセット、グラビアなどのパタ
ーニングがコーティングと同時に可能な方法がより好ま
しい。

【００２４】さらに、絶縁性樹脂に顔料や染料を混合す
ることにより、陰極での反射光をおさえ、にじみを防ぎ
コントラストを向上させることができる。

【００２５】第一の基板として透明電極を有したガラス
またはフィルムを用い、第一の圧着面までの高分子発光
層の一部の層を積層する。次に第二の基板として陰極を
含む第二の圧着面までの高分子発光層の残部の層を積層
する。なお、接着性の点から、第一の圧着面と第二の
圧着面は同一の材料からなる層であることが好ましい。
そして、第一の基板と第二の基板の圧着面を対向させ、
金属ロールまたはゴムロール間で圧着または熱圧着し、
素子を構成する。

【００２６】なお、スペーサー層は第一、第二どちらの
基板でも任意の位置に設けることができる。また、スペ
ーサー層を設ける工程はどの段階におくこともできる。
感光性レジストの場合は、露光する段階で高分子発光層
を破壊してしまう可能性があるので、高分子発光層より
先に感光性レジスト層を形成させることが望ましい。ま
た、塗布する際の溶剤は塗布面の材料の溶解度の低いも
のを用いることが望ましい。

【００２７】本発明に係わる高分子ＥＬ素子によれば、
絶縁性樹脂からなるスペーサー層を設けることによっ
て、圧着される二つの基板の圧着時のたわみによる端部
発光やショートの問題を低減し、また、圧着により作製
された高分子ＥＬ素子の剥離強度を向上させることがで
きる。

【００２８】

【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に述べる
が、本発明はこれらに限定されるものではない。

【００２９】（実施例１）以下図１を用いて説明する。
陽極基板として、ＩＴＯからなる陽極２が付いたガラス
からなる透明基材１を用いる。そして陽極基板上に下記
化学式１で表されるポリ［２−メトキシ−５−（２’−
エチル−ヘキシロキシ）−１，４−フェニレンビニレ
ン（Ｐｏｌｙ｛２−ｍｅｔｈｏｘｙ−５−（２‘−ｅｔ
ｈｙｌｈｅｘｙｌｏｘｙ）−１，４−ｐｈｅｎｙｌｅｎ
ｅｖｉｎｙｌｅｎｅ｝３以下ＭＥＨ−ＰＰＶという）
を用い、スピンコート法により厚み０．０５μｍのコー
ティングを行い、高分子発光層３を設けることによって
第１の基板Ａを作製した。また、厚さ０．１６μｍのパ
ターニングされたＩＴＯからなる陰極５が付いたガラス
からなる透明基材１上に感光性レジストをスピンコート
法を用いて塗布、マスクを用いて露光、現像し、スペー
サー層４を形成した。なお、ＩＴＯ部分は露出してい
る。このときスペーサー層の厚さは０．２２μｍであ
る。この基板のＩＴＯ上に陰極５としてアルミニウムを
０．１０μｍ真空蒸着し、０．００１μｍのフッ化リチ
ウム６を真空蒸着により製膜し、さらにＭＥＨ−ＰＰＶ
を用い、スピンコート法により厚み０．０５μｍのコー
ティングを行い、高分子発光層３を設けることによって
第二の基板Ｂを作製した。第一の基板Ａと第二の基板Ｂ
を１３０℃でラミネートし、本発明からなる高分子ＥＬ
素子を作製した。この高分子ＥＬ素子に１０Ｖの電圧を
印加したところ５０ｃｄ／ｍ２の発光を得ることができ
た。

【００３０】

【化１】

【００３１】（実施例２）以下図２を用いて説明する。
パターニングされたＩＴＯからなる陽極９が付いたポリ
エチレンテレフタレートフィルムからなる透明基材７に
正孔注入層８として下記化学式２で示されるようなポリ
（３，４−エチレンジオキシチオフェン）とポリスチレ
ンスルホン酸の混合物（以下ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳとい
う）を０．０５μｍ印刷し、第一の積層フィルム（基
板）Ａを作製した。また、基材１０上にアルミニウムの
箔からなる陰極１１をあらかじめラミネートし、パター
ニングされた陽極９により生じる段差を埋めるため、顔
料であるカーボンブラックを分散させたポリビニルアル
コールをパターン状にアルミ箔上に０．２μｍの厚みで
印刷し、スペーサー層１２を形成した。次いで、ＭＥＨ
−ＰＰＶからなる高分子発光層１３を０．１μｍ印刷
し、さらにＰＥＤＯＴ／ＰＳＳからなる正孔輸送層１４
を０．０５μｍ印刷し、第二の積層フィルム（基板）Ｂ
を作製した。前記第１の積層フィルムＡと前記第二の積
層フィルムＢと８０℃でラミネートし、本発明からなる
高分子ＥＬ素子を作製した。この高分子ＥＬ素子に５Ｖ
の電圧を印加したところ１００ｃｄ／ｍ２の均一な発
光を得ることができた。このときの、剥離強度は１Ｋｇ
／１５ｍｍであった。また、コントラスト比は９０：１
であった。

【００３２】

【化２】

【００３３】（比較例１）実施例２の高分子ＥＬ素子
を、スペーサー層を用いずに製造した。この高分子ＥＬ
素子に１２Ｖの電圧を印可したときに、陰極の端部のみ
が発光した。また、このときの剥離強度は、３０ｇ／１
５ｍｍ程度であった。

【００３４】

【発明の効果】本発明に係わる高分子ＥＬ素子およびそ
の製造方法によれば、素子作製工程上で生じる、圧着の
際の圧力むらや、剥離強度の弱さなどを解消することが
できる。

【００３５】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の高分子ＥＬ素子の一実施例を示す説明
図である。

【図２】本発明の高分子ＥＬ素子の他の実施例を示す説
明図である。

【符号の説明】

１・・・透明基材２・・・陽極３・・・高分子発光層４・・・スぺーサー層５・・・陰極６・・・フッ化リチウム７・・・透明基材８・・・高分子発光層９・・・陽極１０・・・基材１１・・・陰極１２・・・スぺーサー層１３・・・正孔輸送層１４・・・高分子発光層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者湊孝夫東京都台東区台東１丁目５番１号凸版印刷株式会社内Ｆターム(参考） 3K007 AB15 AB17 AB18 BA06 CA01 CB01 DA01 DB03 EA00 EB00 FA01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】透明導電性材料からなる陽極が形成された
陽極基板と導電性材料からなる陰極が形成された陰極基
板との間に、少なくとも高分子発光層が積層された高分
子ＥＬ素子において、陽極または陰極の少なくとも一方
がパターニングされており、かつ、陽極基板または陰極
基板の少なくとも一方に絶縁性樹脂からなるスペーサー
層が設けられていることを特徴とする高分子ＥＬ素子。
【請求項２】前記絶縁性樹脂が、感光性レジストである
ことを特徴とする請求項１記載の高分子ＥＬ素子。
【請求項３】前記絶縁性樹脂が、顔料または染料を含む
ことを特徴とする請求項１または２の何れかに記載の高
分子ＥＬ素子。
【請求項４】透明導電性材料からなる陽極が形成された
陽極基板と導電性材料からなる陰極が形成された陰極基
板との間に、少なくとも高分子発光層が積層された高分
子ＥＬ素子の製造方法において、陽極基板上へ前記高分
子発光層の一部の層を順次積層して第一の圧着面を有す
る第一の基板を製造する工程と、陰極基板上へ前記高分
子発光層の残部の層を順次積層して第二の圧着面を有す
る第二の基板を製造する工程と、前記第一あるいは第二
の基板に、絶縁性樹脂からなるスペーサー層を設ける工
程と、前記第一の基板の第一の圧着面と前記第二の基板
の第二の圧着面とを対向圧着させる工程からなることを
特徴とする高分子ＥＬ素子の製造方法。