JP4040916B2 - Device manufacturing method - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板表面に薄膜を有する各種素子の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、有機物を用いた有機デバイスには、有機トランジスタ、有機太陽電池、有機EL素子などがあり、この中で有機EL素子の製造においては、ドライプロセスやウェットプロセスによって有機物を基板上に成膜している。上記ウェットプロセスでの有機物の成膜方法は、スピンコート法、インクジェット法、印刷法、ディスペンサー法などがあり、有機物を基板上に容易に成膜できるという利点がある。
【0003】
また、有機EL素子の製造において、電極層や有機EL層のパターニング方法としては、電極層材料や有機EL層材料をパターンマスクを介して蒸着する方法やインクジェット法による塗り分け方法などがある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記の方法では、製造工程の簡便さ、材料の利用効率の低さ、製造時の環境条件の影響が問題として残る。すなわち、上記の蒸着法は、パターンマスクのパターンを微細にすればするほど、パターンマスクの薄層化が要求され、パターンマスクの微細加工が困難であった。さらに基板とパターンマスクとのギャップが広いと、蒸気の回り込みによって正確な蒸着成膜が困難であり、基板とパターンマスクとを密着させると、基板自体を傷つけてしまうなどの問題があり、さらに高精度な真空装置が必須であり、コスト面でも問題がある。
【0005】
さらに後者のインクジェット法は、僅かな角度ずれによる液滴の飛行曲がりが生じ、その補正のために基板上での処理を必要とする。また、全て同量の液滴を形成するには高度な技術が必要であるなどの問題がある。
従って、本発明の目的は、基板に悪影響を与えず、また、パターニング精度の高い素子の製造方法を提供することである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、基板上に薄膜を形成する素子の製造方法において、上記薄膜を構成する材料の溶液を凍結させ、該凍結物を基板上の所望の領域に配置した後、解凍して成膜することを特徴とする素子の製造方法を提供する。
上記方法によれば、材料溶液を凍結させ、基板上の所定位置に配置することで、薄膜の成膜位置を限定することができ、基板上での薄膜のパターニングを容易に行うことができる。
【0007】
上記凍結物は、その取り扱い上、球状であることが好ましく、例えば、球状化は、前記溶液から液滴を形成し、該液滴を急冷却して球状に凍結することにより容易に行うことができる。また、球状化凍結物を篩分けして、使用し易い粒度分布にすることができる。
【0008】
一方、前記凍結物が配置される基板は、前記凍結物が基板上の所定の位置に保持されるように、基板表面に凹部を形成し、該凹部に前記凍結物を配置することができる。また、凍結物の基板に対する配置方法としては、パターンマスクを介して基板上に前記凍結物を配置する方法が挙げられる。以上の本発明の方法は、有機EL素子の製造に特に有用である。
【0009】
【発明の実施の形態】
次に好ましい実施の形態を挙げて本発明をさらに詳しく説明する。本発明の素子の製造方法は、素子の構成材料の溶液を凍結し、該凍結物を素子基板上の所定位置に配置することを特徴とするものであり、材料溶液を凍結する点、および前記凍結物を基板の所定位置に配置することができる点に大きな特徴を有するものである。
【0010】
以下、このような本発明の素子の製造方法について、有機EL素子の製造方法を例に挙げて本発明をさらに具体的に説明する。
(有機EL素子構成材料溶液)
本発明に用いられる有機EL素子構成材料の溶液について説明する。本発明においては、有機EL素子構成材料の溶液が所定温度で固化し、溶媒を除去する乾燥工程において、有機EL材料に影響を与えない温度で行なえる溶媒の選定が必要となる。例えば、キシレンなどを用いるのが好ましい。
【0011】
(凍結・分別法)
本発明に用いられる材料溶液の凍結方法について説明する。有機EL素子の構成材料(例えば、有機発光性材料など)の溶液の凍結は、凍結物が得られるのであれば、いかなる凍結方法を用いてもよい。凍結物の形状を球状にするためには急冷却が行なえる方法が好ましい。例えば、液体窒素中に上記溶液の液滴を滴下するなどの方法で球状の凍結物を得ることができる。本発明においては、上述したような凍結物が得られるのであれば、いかなる急冷却の凍結方法を用いてもよい。前記凍結物を球状にすることで凍結物の体積の均一化が可能となる。これは篩などで同一体積の凍結物を分別することが可能となるからである。また、凍結物を分別することで成膜時の膜厚制御が容易になる。
【0012】
(凍結物の固定)
本発明において、前記材料溶液を凍結させ、基板上の所定位置に配置し、溶融および乾燥工程を行なうことで、溶融材料を基板の成膜位置を限定することができ、容易にパターニングを形成することが可能となる。また、凍結物を基板の所定位置に配置するために、基板にセルまたは溝などの凹部を形成したり、基板上にパターンマスクを載せ、前記凍結物を基板上にパターン状に配置および固定させてもよい。必要に応じて基板とマスクとの間隔を調整してもよい。パターンマスクは凍結物を所定位置に配置することができるものであればいかなるマスクを用いてもよい。
【0013】
また、前記基板上に上記凍結物を配置する方法としては、基板上に任意のパターン状に接着層を形成し、該接着層に前記凍結物を接着させて固定する方法が挙げられる。この場合には、一旦接着層を形成した後、接着層を加熱して接着性を持たせた状態で凍結物を接着層に接着させた後、凍結物を溶融し成膜する。例えば、有機EL素子の場合において、3つの異なる融点を持つ前記凍結物を用いて三色発光のEL素子とする場合には、上記接着剤として融点(もしくは軟化点の異なる3種の接着剤を用い、それぞれの凍結物を、それぞれの接着剤の融点または軟化点の差により塗り分け成膜することができる。
【0014】
例えば、EL層の三色発光にパターニングの例としては、予め基板上に3種の異なる融点または軟化点を有する接着剤A、BおよびCをパターニング塗布および乾燥してしておき、一方、前記凍結物の3種A、BおよびCを用意し、最も低い温度で接着性となる接着剤Aを加熱などで接着性にし、該接着層Aに凍結物Aのみを付着させる。この際、他の接着層BおよびCは接着性がないので、接着層BおよびCの領域には凍結物Aは接着しない。続いて接着層Cは接着性にならないが、接着層Bが接着性になる温度において凍結物Bを接着層Bに接着させ、続いて最も融点または軟化点が高い接着層Cを接着性にして凍結物Cを接着させる。このようにしても異なる凍結物を基板上にパターン状に固定することができる。勿論、上記において接着剤溶液は、前記のEL材料溶液と同様に、凍結物として用いてよいのは当然である。
【0015】
また、基板に対する凍結物の配置は、凍結物が溶解しない環境下で行うことが好ましい。これにより前記凍結物の取り扱いが容易になる。また、凍結物に水分などの液体状態のものが付着しないように、不活性ガスや窒素などを作業雰囲気に充填させ、水分などの液体状態のものが除去された環境下で行うことが好ましい。
【0016】
(溶融した溶液の固定)
また、前記凍結物の溶融によって生じた溶液が、基板の所定領域以外に流出しないように基板表面に撥液性加工や濡れ性変化層など成膜してもよい。
(液滴形成方法)
EL素子を構成する材料の溶液から液滴を形成させる方法として、注射器、シリンジ、ピペット、マイクロピペット、マイクロポンプ、インクジェット、ディスペンサーなどが挙げられる。基板上の成膜領域に合わせて上記の液滴の大きさを変え、適当な大きさにして使用することが好ましい。
【0017】
(EL層)
本発明の方法において、EL素子に設けられるEL層は、エレクトロルミネッセンスを起こすものであれば特に限定されない。EL層は、さらにその構成要素として、必須の層として発光層、任意の層として、発光層に正孔を輸送する正孔輸送層および電子を輸送する電子輸送層(これらは纏めて電荷輸送層と呼ぶことがある)、ならびに発光層または正孔輸送層に正孔を注入する正孔注入層および発光層または電子輸送層に電子を注入する電子注入層(これらは纏めて電荷注入層と呼ぶことがある)を設けることができる。これらEL層を構成する材料としては、例えば、以下のものが挙げられる。
【0018】
(発光層)
<色素系>:シクロペンタジエン誘導体、テトラフェニルブタジエン誘導体、トリフェニルアミン誘導体、オキサジアゾール誘導体、ピラゾロキノリン誘導体、ジスチリルベンゼン誘導体、ジスチリルアリーレン誘導体、ピロール誘導体、チオフェン環化合物、ピリジン環化合物、ペリノン誘導体、ペリレン誘導体、オリゴチオフェン誘導体、トリフマニルアミン誘導体、オキサジアゾールダイマー、ビラゾリンダイマーなどが挙げられる。
【0019】
<金属錯体系>:アルミキノリノール錯体、ベンゾキノリノールベリリウム錯体、ベンゾオキサゾール亜鉛錯体、ベンゾチアゾール亜鉛錯体、アゾメチル亜鉛錯体、ポルフィリン亜鉛錯体、ユーロピウム錯体など、中心金属にAl、Zn、BeなどまたはTb、Eu、Dyなどの希土類金属を有し、配位子にオキサジアゾール、チアジアゾール、フェニルピリジン、フェニルベンゾイミダゾール、キノリン構造などを有する金属錯体などが挙げられる。
【0020】
<高分子系>:ポリパラフェニレンビニレン誘導体、ポリチオフェン誘導体、ポリパラフェニレン誘導体、ポリシラン誘導体、ポリアセチレン誘導体、ポリビニルカルバゾール、ポリフルオレン誘導体などが挙げられる。
【0021】
<ドーピング材料>:ペリレン誘導体、クマリン誘導体、ルブレン誘導体、キナクリドン誘導体、スクアリウム誘導体、ポルフィリン誘導体、スチリル系色素、テトラセン誘導体、ピラゾリン誘導体、デカシクレン、フェノキサゾンなどが挙げられる。
【0022】
(正孔注入層(陽極バッファー材料))
フェニルアミン系、スターバースト型アミン系、フタロシアニン系、酸化バナジウム、酸化モリブデン、酸化ルテニウム、酸化アルミニウムなどの酸化物、アモルファスカーボン、ポリアニリン、ポリチオフェン誘導体などが挙げられる。
【0023】
(電子注入層(陰極バッファー材料))
アルミリチウム、フッ化リチウム、ストロンチウム、酸化マグネシウム、フッ化マグネシウム、フッ化ストロンチウム、フッ化カルシウム、フッ化バリウム、酸化アルミニウム、酸化ストロンチウム、カルシウム、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレンスルホン酸ナトリウムなどが挙げられる。
本発明に用いられるEL層材料としては、溶媒に可溶または分散されるものであれば特に限定されるものではない。また、樹脂に分散させて溶媒に溶解させてもよい。
【0024】
(絶縁層)
EL素子の一態様において設けられる絶縁層は、電極からEL層への電荷の供給を止めて、絶縁層が設けられた部分を発光させないために設けられる。このような材料としては、感光性ポリイミド樹脂、アクリル系樹脂、その他、光硬化型樹脂、熱硬化型樹脂、無機材料などが挙げられる。上記絶縁層の材料としては、溶媒に可溶または分散されるものであれば特に限定されるものではない。また、樹脂に分散させて溶媒に溶解させてもよい。
【0025】
(EL層内の隔壁層材料)
EL層内には隔壁を設けることもでき、この隔壁は、異なる色を発光するEL層を組み合わせるときに特に有用である。このような材料としては、感光性ポリイミド樹脂、アクリル系樹脂、その他、光硬化型樹脂、熱硬化型樹脂、撥水性樹脂などが挙げられる。上記隔壁層の材料としては、溶媒に可溶または分散されるものであれば特に限定されるものではない。また、樹脂に分散させて溶媒に溶解させてもよい。
【0026】
(第1電極および第2電極)
EL素子の構成においては、基体上に先に設ける電極を第1電極、その後EL層上に設ける電極を第2電極として呼ぶ。これらの電極は、特に限定されないが、好ましくは、電極は陽極と陰極とからなり、この場合、第1電極は陽極または陰極のいずれであってもよい。陽極と陰極のどちらか一方が、透明または半透明であり、陽極としては、正孔が注入し易いように仕事関数の大きい導電性材料が好ましく、逆に陰極としては、電子が注入し易いように仕事関数の小さい導電性材料が好ましい。また、複数の材料を混合させて使用してもよい。いずれの電極も、抵抗はできるだけ小さいものが好ましく、一般には、金属材料が用いられるが、有機物あるいは無機物を用いてもよい。
【0027】
具体的には好ましい陽極材料は、ITO、酸化インジウム、金、ポリアニリン、陰極材料としては、マグネシウム合金(MgAg他)、アルミニウム合金(AlLi、AlCa、AlMg他)、金属カルシウムなどが挙げられる。電極の形状は特に限定されず、典型的にはEL層の全面に形成されているが、何らかのパターンで形成されていてもよい。また、EL素子に用いられる電極の材料としては、溶媒に可溶または分散されるものであれば特に限定されるものではない。また、樹脂に分散させて溶媒に溶解させてもよい。
【0028】
(基板)
EL素子において基板とは、その上に電極やEL層が設けられるものであり、所望により透明材料からなることができるが、不透明材料であってもよい。EL素子においては、基材は第1電極そのものであってもよいが、通常は強度を保持する基材の表面に、第1電極が直接または中間層を介して設けられる。このような基材としては、ガラスなどの無機材料や樹脂などを用いることができる。
【0029】
上記樹脂としては、フィルム状に成形が可能であれば特に限定されるものではないが、耐溶媒性や耐熱性の比較的高い高分子材料が好ましい。また、必要に応じて水分や酸素などのガスを遮断するガスバリアー性を有する基材を用いてもよい。具体的には、フッ素系樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリフッ化ビニル、ポリスチレン、ABS樹脂、ポリアミド、ポリアセタール、ポリエステル、ポリカーボネート、変性ポリフェニレンエーテル、ポリスルホン、ポリアリレート、ポリエーテルイミド、ポリエーテルサルフォン、ポリアミドイミド、ポリイミド、ポリフェニレンスルフィド、液晶性ポリエステル、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリシクロヘキシレンジメチレンテレフタレート、ポリオキシメチレン、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリアクリレート、アクリロニトリル−スチレン樹脂、フェノール樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコーン樹脂、非晶質ポリオレフィンなどが挙げられるが、この他でも条件を満たす高分子材料であれば使用可能であり、2種類以上の共重合体であってもよい。
【0030】
(封止材料)
EL素子の封止などに使用される接着層の材料としては、溶媒に可溶または分散されるものであれば特に限定されるものではない。また、樹脂に分散させて溶媒に溶解させてもよい。
【0031】
(樹脂)
本発明において樹脂とは、上記材料を均一に分散可能なものであり、また、分散剤などによって上記材料が分散されてもよい。
本発明において、素子作製は上記に示されるEL層、絶縁層、隔壁層、電極、封止用接着剤などは、凍結できるものであれば凍結法によって凍結し、成膜してもよい。
【0032】
(溶媒)
上述した材料を溶解もしくは分散させる溶媒としては、上述した材料を溶解もしくは分散し、かつ所定の温度で固化し、また、所定の粘度、固形分濃度、表面張力、沸点、融点、基材表面との接触角、および乾燥性とすることができる溶媒であれば特に限定されるものではない。
【0033】
具体的には、水、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコールなどのアルコール、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、N−メチルピロリドン、ヘキサメチルホスホルアミド、ベンゼン、トルエン、キシレンの各異性体、トリメチルベンゼンの各異性体、テトラメチルベンゼン、テトラリン、p−シメン、クメン、エチルベンゼン、ジエチルベンゼンの各異性体、ブチルベンゼン、クロロベンゼン、ジクロロベンゼンの各異性体、アニソール、フェネトール、ブチルフェニルエーテル、テトラヒドロフラン、2−ブタノン、1,2−ジオキサン、ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ジフェニルエーテル、ジペンジルエーテル、ジグライムなどをはじめとするエーテル系溶媒、ジクロロメタン、1,1−ジクロロエタン、1,2−ジクロロエタン、トリクロロエチレン、テトラクロロエチレン、クロロホルム、四塩化炭素、1−クロロナフタレンなどのクロル系溶媒、シクロヘキサノンなどが挙げられるが、この他でも条件を満たす溶媒であれば使用可能であり、2種類以上の混合溶媒であってもよい。
【0034】
(EL素子の製造方法)
最後に、本発明をEL素子の製造方法に適用した場合における一般的な工程の流れについて説明する。
a.所定の大きさの有機EL材料溶液の液滴を凍結し、篩にかけて同量同一粒形の凍結物を得る。
b.電極(ITO)がパターニングされた基材に、所定塗布部以外の部分に撥水処理などして溶液の広がりを制御する層を成膜する。
c.電極(ITO)がパターニングされた基材を、所定温度(凍結物が溶融しない温度)にする。
d.凍結物を所定塗布部に置く(有機EL材料)。
e.凍結物を溶融し、溶媒を除去するために乾燥する。
f.有機EL層を形成した後、表示領域を覆うように金属電極を形成し、最後に防湿のための封止を行ない、EL素子が完成する。
【0035】
【実施例】
以下に実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるわけではない。
【0036】
実施例1
<発光層形成用凍結物の製造>
高分子蛍光体1をキシレンに溶解させ、固形分濃度1質量%に調整して発光層形成用溶液1を調製した。その発光層形成用溶液1を液体窒素中に滴下し凍結させた。前記凍結物を篩にかけて所定の大きさの球状凍結物1を製造した。さらに高分子蛍光体1と異なる発光色を示す高分子蛍光体2をキシレンに溶解させ、固形分濃度1質量%に調整して発光層形成用溶液2を調製した。
【0037】
その発光層形成用溶液2を液体窒素中に滴下し凍結させた。前記凍結物を篩にかけて所定の大きさの球状凍結物2を製造した。ここで高分子蛍光体1とは、ポリビニルカルバゾール+クマリン誘導体からなる発光材料を示し、高分子蛍光体2とは、ポリビニルカルバゾール+ペリレン誘導体からなる発光材料を示す。
【0038】
<封止用接着材料の凍結物の製造>
紫外線硬化性接着剤を液体窒素中に滴下し凍結させた。該凍結物を篩にかけて所定の大きさの球状凍結物3を製造した。
【0039】
<素子の製造>
25mm角のITO成膜ガラス基板に、スピンコーターを用いて正孔注入層としてポリスチレンスルフォネイト/ポリ(3,4)エチレンジオキシチオフェン(PSS/PEDOT)を100nm成膜した。さらにこの成膜された基板を減圧下100℃で1時間乾燥して、基板1を製造した。基板1を所定温度(前記球状凍結物1および2が溶融しない温度)にする。真空ピンセットを用いて前記球状凍結物1を基板の所定位置に配置する。
【0040】
その後、上記球状凍結物1と異なる発光材料を用いた球状凍結物2を真空ピンセットで基板の所定位置に配置する。室温で凍結物を溶融させて80℃で1時間乾燥した。その結果、同25mm角ITO成膜ガラス基板上に異なる発光色を示す層を各5mm×5mm、膜厚100nmで塗り分け成膜した。さらにこの発光層塗り分け基板上にカルシウムを5nm成膜し、その上に銀を250nm真空蒸着して基板2を製造した。その後、基板2を所定温度(球状凍結物3が溶融しない温度)にする。真空ピンセットを用いて球状凍結物3を基板2の発光領域周辺の所定位置に配置する。室温で凍結物を溶融し、封止ガラス(基板2)を載せて紫外線で接着剤を硬化させ、EL素子を製造した。
【0041】
【発明の効果】
本発明によれば、各種素子の製造においてパターニング精度の高い素子の製造方法を提供することができる。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for manufacturing various elements having a thin film on a substrate surface.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, organic devices using organic substances include organic transistors, organic solar cells, organic EL elements, etc. Among them, organic EL elements are manufactured by depositing organic substances on a substrate by a dry process or a wet process. ing. Examples of the organic film formation method in the wet process include a spin coating method, an ink jet method, a printing method, a dispenser method, and the like, and has an advantage that the organic material can be easily formed on the substrate.
[0003]
In the production of an organic EL element, a method for patterning an electrode layer or an organic EL layer includes a method for depositing an electrode layer material or an organic EL layer material through a pattern mask, a method for separately applying an ink jet method, or the like.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above method, the simplicity of the manufacturing process, the low utilization efficiency of materials, and the influence of environmental conditions during manufacturing remain as problems. That is, in the above evaporation method, the finer the pattern of the pattern mask, the thinner the pattern mask is required, and the fine processing of the pattern mask becomes difficult. Furthermore, if the gap between the substrate and the pattern mask is wide, accurate vapor deposition film formation is difficult due to the wraparound of the vapor, and if the substrate and the pattern mask are brought into close contact with each other, there are problems such as damaging the substrate itself. An accurate vacuum device is essential, and there is a problem in terms of cost.
[0005]
Furthermore, in the latter ink jet method, a flight curve of a droplet due to a slight angle deviation occurs, and processing on the substrate is required for the correction. In addition, there is a problem that advanced techniques are required to form the same amount of droplets.
Accordingly, an object of the present invention is to provide a method of manufacturing an element that does not adversely affect the substrate and has high patterning accuracy.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, according to the present invention, in a method for manufacturing a device for forming a thin film on a substrate, a solution of a material constituting the thin film is frozen, and the frozen material is disposed in a desired region on the substrate. Then, a method for manufacturing an element is provided, in which the film is thawed to form a film.
According to the method described above, the material solution is frozen and placed at a predetermined position on the substrate, so that the position of the thin film can be limited, and the thin film can be easily patterned on the substrate.
[0007]
The frozen material is preferably spherical in terms of handling. For example, spheroidization can be easily performed by forming droplets from the solution, rapidly cooling the droplets and freezing them into a sphere. it can. Moreover, the spheroidized frozen material can be sieved to obtain a particle size distribution that is easy to use.
[0008]
On the other hand, the substrate on which the frozen material is arranged can be formed with a concave portion on the surface of the substrate so that the frozen material is held at a predetermined position on the substrate, and the frozen material can be arranged in the concave portion. Further, as a method for arranging the frozen substance on the substrate, a method of arranging the frozen substance on the substrate through a pattern mask can be mentioned. The above-described method of the present invention is particularly useful for producing an organic EL device.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, the present invention will be described in more detail with reference to preferred embodiments. The element manufacturing method of the present invention is characterized in that the solution of the constituent material of the element is frozen, and the frozen material is disposed at a predetermined position on the element substrate. This has a great feature in that the frozen material can be arranged at a predetermined position on the substrate.
[0010]
Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to the method for producing an organic EL element as an example.
(Organic EL element constituent material solution)
The solution of the organic EL element constituent material used in the present invention will be described. In the present invention, it is necessary to select a solvent that can be performed at a temperature that does not affect the organic EL material in the drying step in which the solution of the organic EL element constituent material is solidified at a predetermined temperature and the solvent is removed. For example, xylene is preferably used.
[0011]
(Freezing / sorting method)
The material solution freezing method used in the present invention will be described. Any freezing method may be used for freezing a solution of a constituent material of an organic EL element (for example, an organic light emitting material) as long as a frozen product can be obtained. In order to make the shape of the frozen material spherical, a method capable of rapid cooling is preferable. For example, a spherical frozen product can be obtained by a method such as dropping a droplet of the above solution into liquid nitrogen. In the present invention, any rapid cooling freezing method may be used as long as the above-mentioned frozen material can be obtained. By making the frozen material spherical, the volume of the frozen material can be made uniform. This is because it is possible to separate frozen products of the same volume with a sieve or the like. Further, by separating the frozen material, the film thickness can be easily controlled during film formation.
[0012]
(Frozen object fixation)
In the present invention, the material solution is frozen, placed at a predetermined position on the substrate, and subjected to a melting and drying process, whereby the film formation position of the molten material can be limited and patterning can be easily performed. It becomes possible. In addition, in order to place the frozen material at a predetermined position on the substrate, a concave portion such as a cell or a groove is formed on the substrate, or a pattern mask is placed on the substrate, and the frozen material is placed and fixed in a pattern on the substrate. May be. You may adjust the space | interval of a board | substrate and a mask as needed. As the pattern mask, any mask may be used as long as the frozen material can be arranged at a predetermined position.
[0013]
Moreover, as a method of arranging the frozen material on the substrate, there is a method in which an adhesive layer is formed in an arbitrary pattern on the substrate, and the frozen material is adhered and fixed to the adhesive layer. In this case, after the adhesive layer is once formed, the frozen layer is heated and adhered to the adhesive layer in a state where the adhesive layer is heated, and then the frozen material is melted to form a film. For example, in the case of an organic EL element, when the three-color light emitting EL element is formed using the frozen material having three different melting points, three kinds of adhesives having different melting points (or different softening points) are used as the adhesive. Each frozen material can be used to form a separate film depending on the melting point or the softening point of each adhesive.
[0014]
For example, as an example of patterning for three-color light emission of an EL layer, adhesives A, B, and C having three different melting points or softening points are previously applied on a substrate by patterning and drying, Three types of frozen materials A, B and C are prepared, and the adhesive A that becomes adhesive at the lowest temperature is made adhesive by heating or the like, and only the frozen material A is attached to the adhesive layer A. At this time, since the other adhesive layers B and C are not adhesive, the frozen material A does not adhere to the regions of the adhesive layers B and C. Subsequently, the adhesive layer C does not become adhesive, but the frozen material B is adhered to the adhesive layer B at a temperature at which the adhesive layer B becomes adhesive, and then the adhesive layer C having the highest melting point or softening point is made adhesive. Freeze C is adhered. Even in this way, different frozen materials can be fixed in a pattern on the substrate. Needless to say, the adhesive solution may be used as a frozen material in the same manner as the EL material solution.
[0015]
Moreover, it is preferable that the frozen material is arranged on the substrate in an environment where the frozen material is not dissolved. This facilitates handling of the frozen material. Further, it is preferable that the working atmosphere is filled with an inert gas, nitrogen, or the like so that the frozen substance does not adhere to a liquid state such as moisture, and the operation is performed in an environment where the liquid state such as moisture is removed.
[0016]
(Fixing of molten solution)
In addition, a liquid repellent process or a wettability changing layer may be formed on the substrate surface so that the solution generated by melting the frozen material does not flow out to a predetermined region of the substrate.
(Droplet formation method)
Examples of a method for forming droplets from a solution of a material constituting the EL element include a syringe, a syringe, a pipette, a micropipette, a micropump, an ink jet, and a dispenser. It is preferable to use the liquid droplets by changing the size of the droplets according to the film formation region on the substrate.
[0017]
(EL layer)
In the method of the present invention, the EL layer provided in the EL element is not particularly limited as long as it causes electroluminescence. The EL layer is further composed of a light emitting layer as an essential layer, an optional layer, a hole transport layer for transporting holes to the light emitting layer, and an electron transport layer for transporting electrons (these are collectively referred to as a charge transport layer). And a hole injection layer that injects holes into the light emitting layer or the hole transport layer and an electron injection layer that injects electrons into the light emitting layer or the electron transport layer (these are collectively referred to as a charge injection layer). May be provided). Examples of the material constituting these EL layers include the following.
[0018]
(Light emitting layer)
<Dye system>: cyclopentadiene derivative, tetraphenylbutadiene derivative, triphenylamine derivative, oxadiazole derivative, pyrazoloquinoline derivative, distyrylbenzene derivative, distyrylarylene derivative, pyrrole derivative, thiophene ring compound, pyridine ring compound, Examples include perinone derivatives, perylene derivatives, oligothiophene derivatives, trifumanylamine derivatives, oxadiazole dimers, virazoline dimers, and the like.
[0019]
<Metal complex system>: Aluminum quinolinol complex, benzoquinolinol beryllium complex, benzoxazole zinc complex, benzothiazole zinc complex, azomethylzinc complex, porphyrin zinc complex, europium complex, etc. And a metal complex having a rare earth metal such as Dy and having a ligand such as oxadiazole, thiadiazole, phenylpyridine, phenylbenzimidazole, and quinoline structure.
[0020]
<Polymer system>: Polyparaphenylene vinylene derivatives, polythiophene derivatives, polyparaphenylene derivatives, polysilane derivatives, polyacetylene derivatives, polyvinylcarbazole, polyfluorene derivatives, and the like.
[0021]
<Doping material>: Perylene derivatives, coumarin derivatives, rubrene derivatives, quinacridone derivatives, squalium derivatives, porphyrin derivatives, styryl dyes, tetracene derivatives, pyrazoline derivatives, decacyclene, phenoxazone, and the like.
[0022]
(Hole injection layer (anode buffer material))
Examples include phenylamine-based, starburst-type amine-based, phthalocyanine-based, vanadium oxide, molybdenum oxide, ruthenium oxide, oxides such as aluminum oxide, amorphous carbon, polyaniline, and polythiophene derivatives.
[0023]
(Electron injection layer (cathode buffer material))
Examples thereof include aluminum lithium, lithium fluoride, strontium, magnesium oxide, magnesium fluoride, strontium fluoride, calcium fluoride, barium fluoride, aluminum oxide, strontium oxide, calcium, polymethyl methacrylate, and sodium polystyrene sulfonate.
The EL layer material used in the present invention is not particularly limited as long as it is soluble or dispersed in a solvent. Alternatively, it may be dispersed in a resin and dissolved in a solvent.
[0024]
(Insulating layer)
The insulating layer provided in one embodiment of the EL element is provided in order to stop the supply of electric charge from the electrode to the EL layer and prevent the portion where the insulating layer is provided from emitting light. Examples of such materials include photosensitive polyimide resins, acrylic resins, other photocurable resins, thermosetting resins, and inorganic materials. The material for the insulating layer is not particularly limited as long as it is soluble or dispersed in a solvent. Alternatively, it may be dispersed in a resin and dissolved in a solvent.
[0025]
(Partition wall material in EL layer)
A partition wall may be provided in the EL layer, and this partition wall is particularly useful when combining EL layers emitting different colors. Examples of such a material include a photosensitive polyimide resin, an acrylic resin, a photocurable resin, a thermosetting resin, and a water repellent resin. The material for the partition wall is not particularly limited as long as it is soluble or dispersed in a solvent. Alternatively, it may be dispersed in a resin and dissolved in a solvent.
[0026]
(First electrode and second electrode)
In the structure of the EL element, the electrode provided on the substrate first is called a first electrode, and the electrode provided on the EL layer is called a second electrode. These electrodes are not particularly limited, but preferably the electrodes are composed of an anode and a cathode. In this case, the first electrode may be either an anode or a cathode. Either the anode or the cathode is transparent or translucent, and the anode is preferably a conductive material having a large work function so that holes can be easily injected, and conversely, the cathode can easily inject electrons. In particular, a conductive material having a small work function is preferable. A plurality of materials may be mixed and used. Each of the electrodes preferably has a resistance as small as possible. Generally, a metal material is used, but an organic substance or an inorganic substance may be used.
[0027]
Specifically, preferred anode materials include ITO, indium oxide, gold, polyaniline, and cathode materials include magnesium alloys (MgAg and others), aluminum alloys (AlLi, AlCa, AlMg and others), metallic calcium, and the like. The shape of the electrode is not particularly limited and is typically formed on the entire surface of the EL layer, but may be formed in some pattern. Further, the material of the electrode used for the EL element is not particularly limited as long as it is soluble or dispersed in a solvent. Alternatively, it may be dispersed in a resin and dissolved in a solvent.
[0028]
(substrate)
In the EL element, the substrate is provided with an electrode and an EL layer thereon, and can be made of a transparent material if desired, but may be an opaque material. In the EL element, the substrate may be the first electrode itself, but the first electrode is usually provided directly or via an intermediate layer on the surface of the substrate that maintains strength. As such a substrate, an inorganic material such as glass or a resin can be used.
[0029]
The resin is not particularly limited as long as it can be formed into a film, but a polymer material having relatively high solvent resistance and heat resistance is preferable. Moreover, you may use the base material which has gas barrier property which interrupts | blocks gas, such as a water | moisture content and oxygen, as needed. Specifically, fluorine resin, polyethylene, polypropylene, polyvinyl chloride, polyvinyl fluoride, polystyrene, ABS resin, polyamide, polyacetal, polyester, polycarbonate, modified polyphenylene ether, polysulfone, polyarylate, polyetherimide, polyether mon Phon, Polyamideimide, Polyimide, Polyphenylene sulfide, Liquid crystalline polyester, Polyethylene terephthalate, Polybutylene terephthalate, Polyethylene naphthalate, Polycyclohexylene dimethylene terephthalate, Polyoxymethylene, Polyethersulfone, Polyetheretherketone, Polyacrylate, Acrylonitrile Styrene resin, phenol resin, urea resin, melamine resin, unsaturated polyester resin, Epoxy resins, polyurethane resins, silicone resins, and amorphous polyolefins and the like, may be used as long as satisfying the polymeric material also in this other, may be a copolymer of two or more kinds.
[0030]
(Sealing material)
The material of the adhesive layer used for sealing the EL element is not particularly limited as long as it is soluble or dispersed in a solvent. Alternatively, it may be dispersed in a resin and dissolved in a solvent.
[0031]
(resin)
In the present invention, the resin means that the above material can be uniformly dispersed, and the above material may be dispersed by a dispersant or the like.
In the present invention, the EL layer, the insulating layer, the partition layer, the electrode, the sealing adhesive, and the like shown above may be frozen by a freezing method and formed into a film as long as they can be frozen.
[0032]
(solvent)
As a solvent for dissolving or dispersing the above-mentioned material, the above-mentioned material is dissolved or dispersed and solidified at a predetermined temperature, and a predetermined viscosity, solid content concentration, surface tension, boiling point, melting point, substrate surface, The solvent is not particularly limited as long as it is a contact angle and a solvent that can be dried.
[0033]
Specifically, water, alcohols such as methanol, ethanol, isopropyl alcohol, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, dimethyl sulfoxide, N-methylpyrrolidone, hexamethylphosphoramide, benzene, toluene, xylene Isomers, trimethylbenzene isomers, tetramethylbenzene, tetralin, p-cymene, cumene, ethylbenzene, diethylbenzene isomers, butylbenzene, chlorobenzene, dichlorobenzene isomers, anisole, phenetole, butylphenyl Ether solvents such as ether, tetrahydrofuran, 2-butanone, 1,2-dioxane, diethyl ether, diisopropyl ether, diphenyl ether, dipentyl ether, diglyme, etc. , Chloro solvents such as dichloromethane, 1,1-dichloroethane, 1,2-dichloroethane, trichloroethylene, tetrachloroethylene, chloroform, carbon tetrachloride, 1-chloronaphthalene, cyclohexanone, etc. If it exists, two or more types of mixed solvents may be used.
[0034]
(Manufacturing method of EL element)
Finally, a general process flow when the present invention is applied to an EL element manufacturing method will be described.
a. The droplet of the organic EL material solution having a predetermined size is frozen and sieved to obtain a frozen product having the same amount and the same particle shape.
b. On the base material on which the electrode (ITO) is patterned, a layer for controlling the spread of the solution is formed on the portion other than the predetermined application portion by water repellent treatment.
c. The base material on which the electrode (ITO) is patterned is set to a predetermined temperature (a temperature at which the frozen material does not melt).
d. A frozen substance is placed on a predetermined application part (organic EL material).
e. The frozen material is melted and dried to remove the solvent.
f. After the organic EL layer is formed, a metal electrode is formed so as to cover the display region, and finally sealing for moisture prevention is performed to complete the EL element.
[0035]
【Example】
EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, the present invention is not limited to these examples.
[0036]
Example 1
<Manufacture of frozen material for light emitting layer formation>
The polymeric fluorescent substance 1 was dissolved in xylene and adjusted to a solid content concentration of 1% by mass to prepare a light emitting layer forming solution 1. The light emitting layer forming solution 1 was dropped into liquid nitrogen and frozen. The frozen product was sieved to produce a spherical frozen product 1 having a predetermined size. Furthermore, the polymeric fluorescent substance 2 which shows the luminescent color different from the polymeric fluorescent substance 1 was dissolved in xylene and adjusted to a solid content concentration of 1% by mass to prepare a luminescent layer forming solution 2.
[0037]
The light emitting layer forming solution 2 was dropped into liquid nitrogen and frozen. The frozen material 2 was sieved to produce a spherical frozen material 2 having a predetermined size. Here, the polymeric fluorescent substance 1 indicates a luminescent material made of polyvinylcarbazole + coumarin derivative, and the polymeric fluorescent substance 2 shows a luminescent material made of polyvinylcarbazole + perylene derivative.
[0038]
<Production of frozen adhesive material for sealing>
The UV curable adhesive was dropped into liquid nitrogen and frozen. The frozen product was sieved to produce a spherical frozen product 3 of a predetermined size.
[0039]
<Manufacture of elements>
A polystyrene sulfonate / poly (3,4) ethylenedioxythiophene (PSS / PEDOT) film having a thickness of 100 nm was formed as a hole injection layer on a 25 mm square ITO film-formed glass substrate using a spin coater. Further, the substrate on which this film was formed was dried at 100 ° C. for 1 hour under reduced pressure to produce a substrate 1. The substrate 1 is set to a predetermined temperature (a temperature at which the spherical frozen materials 1 and 2 are not melted). The spherical frozen material 1 is placed at a predetermined position on the substrate using vacuum tweezers.
[0040]
Then, the spherical frozen material 2 using a light emitting material different from the spherical frozen material 1 is placed at a predetermined position on the substrate with vacuum tweezers. The frozen product was melted at room temperature and dried at 80 ° C. for 1 hour. As a result, on the 25 mm square ITO film-deposited glass substrate, layers having different emission colors were separately formed with a thickness of 5 mm × 5 mm and a film thickness of 100 nm. Further, a calcium film having a thickness of 5 nm was formed on this light emitting layer-coated substrate, and silver was vacuum-deposited thereon by 250 nm to produce a substrate 2. Thereafter, the substrate 2 is set to a predetermined temperature (a temperature at which the spherical frozen material 3 does not melt). The spherical frozen material 3 is arranged at a predetermined position around the light emitting region of the substrate 2 using vacuum tweezers. The frozen material was melted at room temperature, and a sealing glass (substrate 2) was placed thereon, and the adhesive was cured with ultraviolet rays, thereby manufacturing an EL device.
[0041]
【The invention's effect】
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the manufacturing method of an element with high patterning precision can be provided in manufacture of various elements.
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