JP6155548B2 - 有機ｅｌ素子の製造方法、表示装置、照明装置及び有機ｅｌ素子の製造装置 - Google Patents

Description

本発明は、インキ溶媒主成分の溶媒蒸気濃度を制御した印刷法による有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）素子の製造方法、表示装置、照明装置及び製造装置に関する。

有機ＥＬ素子は、陽極としての電極と、陰極としての電極との間に、少なくともＥＬ現象を呈する有機発光層を挟持してなる構造を有し、電極間に電圧が印加されると、有機発光層に正孔と電子とが注入され、この正孔と電子とが有機発光層で再結合することにより、有機発光層が発光する自発光型の素子である。

さらに、有機ＥＬ素子において、発光効率を増大させるなどの目的から、陽極と有機発光層との間に正孔注入層、正孔輸送層、又は、有機発光層と陰極との間に電子輸送層、電子注入層などの機能層が適宜選択して設けられている。そして、有機発光層とこれら正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、電子注入層などの機能層を合わせて有機発光媒体層と呼ばれている。

有機発光媒体層を形成する有機材料には、低分子材料と高分子材料があり、良く使用される方法として、低分子材料では真空蒸着法等により薄膜形成する方法がある。この時に微細パターンのマスクを用いてパターニングするが、この方法では基板が大型化すればするほどパターニング精度が出にくいという問題がある。また、真空中で成膜するためにスループットが悪いという問題もある。

そこで高分子材料や低分子材料を溶媒に溶かしてインキとし、これをウェットコーティング法で薄膜形成する方法が試みられている。薄膜形成するためのウェットコーティング法としては、スピンコート法、バーコート法、スリットコート法、ディップコート法等がある。しかしながら、高精細にパターニングしたりＲＧＢ３色に塗り分けしたりする場合には、これらのウェットコーティング法では難しく、塗りわけ・パターニングを得意とする印刷法による薄膜形成が最も有効であると考えられる。

有機材料を溶媒に溶解又は分散させてインキとした場合、有機材料の溶解性から濃度を1〜５％前後とする必要がある。このインキを印刷する方法としては、弾性を有するゴム版や樹脂版を用いる有版印刷、さらにはインクジェット印刷法、ノズル印刷法などが提案されている（特許文献１）。

有版印刷によるパターン形成方法としては、凹版印刷、平版印刷、スクリーン印刷、凸版印刷法などが提案されている。しかしながら、被印刷基板としてガラス基板等を用いる有機ＥＬ素子やディスプレイでは、基板のキズやゆがみが好ましくないことから、グラビア印刷法のように金属製の印刷版等の硬い版を用いる方法は不向きである。

また、有機発光層形成材料を溶媒に溶解若しくは分散させたインキは一般に粘度が低いため、オフセット印刷やスクリーン印刷には適さない。これに対し、ゴムやその他の樹脂を主成分とした感光性樹脂版を用いる凸版印刷法は、基板を傷つけることもなく、低粘度のインキにも適している。実際に、凸版印刷法による有機発光層の形成が提唱されている（特許文献２）。

印刷法によって成膜される有機層の膜厚は一般的には１０ｎｍ〜２００ｎｍ程度と薄い
。そのため有機層を印刷法によって成膜する際に基板上に転写されるインキ量はごく微量であり、常温常圧の大気下で大部分のインキ溶媒は数秒〜数分といった短時間で揮発乾燥することが多い。

インキ溶媒の揮発乾燥速度が変化した場合、印刷法で成膜された有機層は、有機ＥＬパネルにおいて隔壁で囲まれた開口内での膜厚平坦性、膜質、開口内中心膜厚に影響を及ぼすことがある。

もし、有機ＥＬパネルにおいて、各素子の有機層の膜厚や膜厚平坦性、膜質が変化してしまった場合、有機ＥＬ素子の発光特性に変化が生じ、膜厚や膜厚平坦性や膜質の違いから色合いや輝度の差異が生じやすくなり、パネル面内で有機ＥＬの発光ムラが生じてしまう原因となりうる。

このような原因によりパネル面内の有機層の膜厚や膜厚平坦性や膜質を均一になるようにしなければ、基板の面内全体で発光ムラ、輝度ムラ、輝度バラツキをなくすことが難しいという問題がある。

さらに基板サイズが大きくなるほど基板の一部で発光ムラが生じやすく、発光ムラ、輝度ムラ、輝度バラツキのないパネルの生産が難しくなる傾向にある。

特開２００２−３０５０７７号公報 特開２００８−２１６９４９号公報

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、有機層の膜厚平坦性や膜質を改善し、且つ有機層の膜厚や膜厚平坦性や膜質の面内均一性を改善させることにより発光ムラ、輝度ムラ、輝度バラツキのない有機ＥＬ素子の製造方法を提供することである。

上記の課題を解決するための手段として、請求項１に記載の発明は、基板と、当該基板上に形成された対向する一対の電極と、前記電極間に設けられ少なくとも有機発光層を含む複数の層からなる発光媒体層と、を有する有機ＥＬ素子の製造方法であって、
前記発光媒体層の１層以上を印刷法にて形成し、
前記印刷法における乾燥成膜時に、印刷ユニット設置雰囲気とは分離した、独立雰囲気制御空間および前記独立雰囲気制御空間へ溶媒蒸気を供給する溶媒蒸気供給室を設け、前記溶媒蒸気供給室から前記独立雰囲気制御空間へ供給される溶媒蒸気は多数のノズルを通じて均一に供給され、前記独立雰囲気制御空間にて、インキ溶媒主成分の溶媒蒸気濃度を制御して基板上の印刷転写インキの揮発乾燥を実施し、かつ前記独立雰囲気制御空間に基板上の印刷インキ転写領域が搬送されるまでの時間が、印刷インキの転写後１０秒以内であることを特徴とする有機ＥＬ素子の製造方法である。

また、請求項２に記載の発明は、前記独立雰囲気制御空間の溶媒蒸気濃度を０〜１０ｖｏｌ％の間で制御することを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ素子の製造方法である。

また、請求項３に記載の発明は、前記独立雰囲気制御空間が外部空間に対して陽圧であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の有機ＥＬ素子の製造方法である。

また、請求項４に記載の発明は、前記印刷法が凸版印刷法であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の有機ＥＬ素子の製造方法である。

また、請求項５に記載の発明は、基板と、当該基板上に形成された対向する一対の電極と、前記電極間に設けられた、少なくとも有機発光層を含む複数の層からなる発光媒体層と、を有する有機ＥＬ素子の、前記複数の層からなる発光媒体層の１層以上を、印刷法にて形成する有機ＥＬ素子の製造装置であって、
印刷ユニット設置雰囲気とは独立した、基板上の印刷転写インキを揮発乾燥する独立雰囲気制御空間および前記独立雰囲気制御空間へ溶媒蒸気を供給する溶媒蒸気供給室を具備し、
前記溶媒蒸気供給室から前記独立雰囲気制御空間へ供給される溶媒蒸気は多数のノズルを通じて均一に供給される供給機能を具備し、
前記独立雰囲気制御空間に、インキ溶媒主成分の溶媒蒸気濃度を制御する制御機能を具備し、
前記独立雰囲気制御空間に基板上の印刷インキ転写領域が搬送されるまでの時間を、印刷インキの転写後少なくとも１０秒以内に制御する機能を具備したことを特徴とする有機ＥＬ素子の製造装置である。

また、請求項６に記載の発明は、前記独立雰囲気制御空間の溶媒蒸気濃度を０〜１０ｖｏｌ％の間で制御する機能を具備したことを特徴とする請求項５に記載の有機ＥＬ素子の製造装置である。

また、請求項７に記載の発明は、前記独立雰囲気制御空間が外部空間に対して陽圧に制御する機能を具備したことを特徴とする請求項５または請求項６に記載の有機ＥＬ素子の製造装置である。

また、請求項８に記載の発明は、前記印刷法が凸版印刷法であることを特徴とする請求項５〜７のいずれか１項に記載の有機ＥＬ素子の製造装置である。

本発明により、膜平坦性や膜質が良好で、且つ基板面内での発光輝度の均一性に優れ、連続生産における特性ばらつきの少ない、印刷法による有機ＥＬ素子の製造方法を得ることができる。

本発明の有機ＥＬ素子の一例を示す説明図である。 本発明の有機ＥＬ素子を用いた表示装置の一例を示す説明図である。 本発明の印刷法の一例を示す説明図である。 本発明の溶媒濃度制御ユニットの一例を示す説明図である。

本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、ここでは、有機ＥＬ
表示装置に適用される、図１に示すアクティブマトリクス駆動型有機ＥＬ表示素子をボトムエミッション型として本発明に適用した場合について説明する。ただし、本発明はこれに限定されるものではない。

例えば、パッシブマトリクス駆動型有機ＥＬ素子に適用することも可能であり、また、第１電極側から光を取り出すボトムエミッション型及び第２電極側から光を取り出すトップエミッション型の双方の型で実施することが可能である。

図１は、本発明におけるアクティブマトリクス駆動型有機ＥＬ表示素子の断面を示した模式図の一例である。図１に示す構造には基板１０１、第一電極（陽極）１０２、発光媒体層１０５、第二電極（陰極）１０６を備えている。発光媒体層１０５は１層以上の層構成を持つ有機発光層１０４を含んでおり、適時選択した機能層１０３を積層した構造となっている。

機能層１０３層は正孔輸送層、正孔注入層、インターレイヤ層、電子ブロック層、電子輸送層、電子注入層、正孔ブロック層などが構成要素としては考えられ、よく利用される配置として１０３ａに正孔注入層、１０３ｂに正孔輸送層又はインターレイヤ層又は電子ブロック層、１０３ｃに電子輸送層又は正孔ブロック層、１０３ｄに電子注入層を構成する。

本発明の有機ＥＬ素子では、発光媒体層１０５として有機発光層１０４を含み、また少なくとも1層以上が印刷法で形成されているが、これ以外の積層構造については任意である。例えば、第一電極を陰極、第二電極を陽極とした逆構造でも良く、複数の正孔輸送層あるいは正孔注入層が積層されていても良い。

図２は、有機ＥＬ表示装置の一例の断面図である。図２に示す本発明の実施形態に係る有機ＥＬ素子を基板上に配列した表示装置１００では、基板１０１に、各発光層領域（画素）毎に具備された画素電極１０２と、画素電極の画素間を区画する絶縁層１０７とを備えている。絶縁層はショートを防ぐために画素電極の端部を覆うことが好ましく、一般的にストライプ状あるいは格子状に形成される。アクティブマトリクス駆動の場合には、絶縁層下部に薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を形成した構成としても良い。

また絶縁層１０７は、後述のように印刷法で発光媒体層１０５を形成する場合には、塗液の混入を防ぐバンクの機能を有する。さらに発光媒体層として、図２の有機ＥＬ表示装置では、画素電極の上方に形成された正孔輸送層１０３ａと、この正孔輸送層上に形成されたインターレイヤ１０３ｂと、インターレイヤ上に印刷法で形成された有機発光層１０４と、有機発光層上に全面を被覆するように形成された対向電極（陰極）１０６と、画素電極、絶縁層、正孔輸送層とインターレイヤと有機発光層を含む発光媒体層、対向電極を覆うように基板１０１と接触した封止体１０８とを備えた構成としている。

＜基板＞
本発明で用いることのできる基板１０１としては、基板に積層される電極や有機発光媒体層を支持することができればよい。基板には、さらに、有機発光媒体層や電極の劣化を防ぐために、水分や酸素の透過率の低い材料や、透過を防ぐ処理を施してあることが好ましい。有機ＥＬ表示装置をアクティブマトリクス駆動とする場合には基板として薄膜トランジスタを形成したＴＦＴ基板を用いることができる。

基板の材料としては、ステンレスや鉄などの金属、ガラス、プラスチックのフィルム又はシートを用いることができる。０．２〜１．０ｍｍの薄いガラス基板を用いれば、水分や酸素に対するバリア性が非常に高い薄型の有機ＥＬ素子を作製することができる。第一
電極側から光を取り出す、いわゆるボトムエミッションタイプの有機ＥＬ素子とする場合には、ガラスやプラスチック等の透光性を備えている基板を用いる。

可撓性のあるプラスチック製のフィルムを用いれば、巻き取りにより連続的に有機ＥＬ素子の製造が可能であり、安価に素子を提供することができる。基板として用いることの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レート、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、ポリカーボネート等を用いることができる。

また、第一電極１０２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−酢酸ビニル共重合体鹸化物等の他のガスバリア性フィルムを積層すれば、よりバリア性が向上し、寿命の長い有機ＥＬ素子とすることができる。

＜第一電極＞
第一電極１０２には、透明又は半透明の電極を形成することのできる導電性物質を好適に使用することができる。

第一電極１０２が陽極である場合、例えば、インジウムと錫の複合酸化物（以下、ＩＴＯと略す）、インジウムと亜鉛の複合酸化物（以下、ＩＺＯと略す）、酸化錫、酸化亜鉛、酸化インジウム、亜鉛アルミニウム複合酸化物等が挙げられる。特に、低抵抗であること、耐溶剤性があること、透明性が高い等からＩＴＯを好ましく用いることができ、前記基板１０１上に蒸着又はスパッタリング法などにより成膜することができる。

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板１０１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等により形成することもできる。あるいは、金属としてアルミニウム、金、銀等の金属を半透明状に蒸着することもできる。あるいはポリアニリン等の有機半導体も用いることができる。

第一電極１０２は、必要に応じてエッチング等によりパターニングを行うことができる。また、ＵＶ処理、プラズマ処理などにより表面の活性化を行うこともできる。

＜絶縁層＞
絶縁層１０７は、各画素に対応した発光領域を区画するように形成することができる。画素電極１０２の端部を覆うように形成するのが好ましい。一般的にアクティブマトリクス駆動型有機ＥＬ表示装置１００は、各画素に対して画素電極１０２が形成され、それぞれの画素ができるだけ広い面積を占有しようとするため、画素電極１０２の端部を覆うように形成される。絶縁層１０７の最も好ましい形状は各画素電極１０２を最短距離で区切る格子状を基本とする。

絶縁層１０７の材料としては、絶縁性を有する必要があり、感光性材料等を用いることができる。感光性材料としては、ポジ型であってもネガ型であってもよく、光ラジカル重合系、光カチオン重合系の光硬化性樹脂、あるいはアクリロニトリル成分を含有する共重合体、ポリビニルフェノール、ポリビニルアルコール、ノボラック樹脂、ポリイミド樹脂、及びシアノエチルプルラン等を用いることができる。また、無機の絶縁層形成材料として、ＳｉＯ２ 、ＴｉＯ２ 等の無機絶縁材料を用いることもできる。

絶縁層１０７の好ましい高さは０．１μｍ以上３０μｍ以下であり、より好ましくは０．５μｍ以上２μｍ以下程度である。２０μｍより高すぎると対向電極１０６の形成及び封止を妨げ、０．１μｍより低すぎると画素電極１０２の端部を覆い切れない、あるいは発光媒体層１０４形成時に隣接する画素とショートしたり混色したりしてしまうからである。

絶縁層１０７の形成方法としては、材料に応じて、抵抗加熱蒸着法、電子ビーム蒸着法、反応性蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタリング法などの乾式成膜法や、インクジェット印刷法、グラビア印刷法、スクリーン印刷法などの湿式成膜法など既存の成膜法を用いることができるが本発明ではこれらに限定されるわけではない。

絶縁層１０７のパターニング方法としては、材料や成膜方法に応じて、基体（基材１０１及び画素電極１０２）上に無機膜を一様に形成し、レジストでマスキングした後、ドライエッチングを行う方法や、基体上に感光性樹脂を塗工し、フォトリソグラフィ法により所定のパターンとする方法が挙げられるが本発明ではこれらに限定されるわけではない。

必要に応じてレジスト及び感光性樹脂に撥水剤を添加したり、親水性材料と疎水性材料の多層構造にしたり、プラズマやＵＶを照射したりして形成後に次の成膜材料に対する撥水性または親水性を付与することもできる。

＜発光媒体層＞
発光媒体層１０５は１層以上の層構成を持つ有機発光層１０４及び、適時選択した機能層１０３を積層した構造となっている。機能層１０３層は正孔輸送層、正孔注入層、インターレイヤ層、電子ブロック層、電子輸送層、電子注入層、正孔ブロック層などが構成要素としては考えられ、よく利用される配置として１０３ａに正孔注入層、１０３ｂに正孔輸送層又はインターレイヤ層又は電子ブロック層、１０３ｃに電子輸送層又は正孔ブロック層、１０３ｄに電子注入層と構成される。

本発明の実施の形態に係る正孔注入層１０３ａ及びインターレイヤ層又は正孔輸送層又は電子ブロック層１０３ｂのとしては、正孔輸送材料として一般に用いられているものを好適に使用することができ、有機材料としては例えば、ポリアニリン誘導体、ポリチオフェン誘導体、ポリビニルカルバゾール（ＰＶＫ）誘導体、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）（ＰＥＤＯＴ）などが挙げられる。

無機材料としては、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｅ、及びＦｒなどのアルカリ金属元素や、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ及びＢａなどのアルカリ土類金属元素、Ｌａ、Ｃｅ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｙｂなどのランタノイド系元素、Ａｕ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｒｕ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｃｒ、Ｉｒ、Ｎｂ、Ｐｔ、Ｗ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｐａ及びＣｏなどの金属元素、又はこれら金属元素の酸化物、炭化物、窒化物、硼化物などの化合物がある。

正孔注入層及び正孔輸送層として有機材料を用いる場合には溶媒に溶解又は分散させ、スピンコータ等を用いた各種塗布方法や凸版印刷方法を用いて形成される。また、材料として無機材料を用いる場合には、上記の金属材料の単体や酸化物を真空蒸着法やスパッタリング法、ＣＶＤ法を用いて形成される。

本発明の実施の形態に係る有機発光層１０４に用いる有機発光体としては、一般に有機発光材料として用いられているものを好適に使用することができ、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等、一重項状態から発光可能な蛍光性低分子系材料や、希土類金属錯体系の三重項状態から発光可能な公知の燐光性低分子系材料が挙げられる。

前述した材料をトルエン、キシレン、アセトン、アニソール、メチルアニソール、ジメチルアニソール、安息香酸エチル、安息香酸メチル、メシチレン、テトラリン、アミルベ
ンゼン、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、水等の単独又は混合溶媒に溶解又は分散させて有機発光塗布液として用いれば、印刷法による成膜ができる。

また、有機発光層１０４の高分子系材料としては、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等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等の高分子中に溶解させたものや、ＰＰＶ系やＰＡＦ系等の高分子蛍光発光体や、希土類金属錯体を含む高分子燐光発光体などの高分子発光体を用いることができる。

これら高分子系材料はトルエン、キシレン、アセトン、アニソール、メチルアニソール、ジメチルアニソール、安息香酸エチル、安息香酸メチル、メシチレン、テトラリン、アミルベンゼン、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、水等の単独又は混合溶媒に溶解又は分散させて有機発光塗布液とし印刷法により成膜できる。

特にトルエン、キシレン、アニソール、メチルアニソール、ジメチルアニソール、安息香酸エチル、安息香酸メチル、メシチレン、テトラリン、アミルベンゼン等の芳香族系溶媒は高分子系材料の溶解性が良く、また大気圧中での沸点が１８０℃以下であることから扱いも容易であり、有機発光層成膜後の溶媒除去の点で好ましい。

また有機発光媒体層の各層を形成する塗布液は必要に応じて、界面活性剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、粘度調整剤等を添加しても良い。

本発明の実施の形態に係る電子輸送層又は正孔ブロック層１０３ｃ、電子注入層１０３ｄの材料には一般に電子輸送材料として用いられているものであれば良く、トリアゾール系、オキサゾール系、オキサジアゾール系、シロール系、ボロン系等の有機低分子系材料、フッ化リチウムや酸化リチウム等のアルカリ金属やアルカリ土類金属の塩や酸化物等の無機材料を用いる場合には真空蒸着法やスパッタによる成膜が可能である。

また、これらの電子輸送性材料及びこれら電子輸送材料をポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリビニルカルバゾール等の高分子中に溶解させトルエン、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、水等の単独又は混合溶媒に溶解又は分散させて電子注入塗布液とし、印刷法により成膜できる。

発光媒体層の膜厚は、単層又は積層により形成する場合においても、１０００ｎｍ以下であり、好ましくは１０〜２００ｎｍ程度である。

＜印刷法による発光媒体層の形成方法＞
発光媒体層１０５を形成する印刷法としては、凸版印刷法、凹版印刷法、スクリーン印刷法、グラビア印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法などの有版印刷法や、インクジェット法、ノズル印刷法等を用いることができる。

特に凸版印刷法は、塗布液の粘性特性が良好な粘度範囲で、基材を傷つけることなく印刷することができ、塗布液材料の利用効率が良いため好ましい。

発光媒体層を塗布形成する方法の一例として凸版印刷法により形成する場合には、図３に示すような、発光媒体層１０５の材料を有する塗布液を電極等が形成された被印刷基板
２０１上に直接塗布する凸版印刷装置２００を用いることができる。なお、本発明の発光媒体層１０５の形成方法はこれに限るものではない。

凸版印刷装置２００は、インキタンク２０２、インキチャンバ２０３、アニロックスロール２０４、凸版が設けられた版２０５がマウントされた版胴２０６を有している。インキタンク２０２には、発光媒体層１０５の材料を有する塗布液が収容されており、インキチャンバ２０３にはインキタンク２０２より塗布液が送り込むことができる。

アニロックスロール２０４はインキチャンバ２０３の塗布液供給部に接して回転可能に指示されている。塗布液供給部はインキを溜まりにアニロックスロールが浸かるインキ壷、又はアニロックスロール上にインキを吐出するダイコーターを用いることができる。

アニロックスロール２０４の回転に伴い、アニロックスロール２０４の表面に供給された塗布液の塗布層２０４ａは均一な膜厚に形成される。この塗布層２０４ａはアニロックスロール２０４に近接して回転駆動される版胴２０６にマウントされた印刷版２０５の凸部に転移する。

移動定盤２０７には、被印刷基板２０１が印刷版２０５の凸部による印刷版接触位置にまで図示していない搬送手段によって搬送されるようになっている。そして、印刷版２０５の凸部にあるインキは被印刷基板２０１に対して印刷される。

本実施の形態の一例である凸版印刷装置の成膜雰囲気について説明する。インキタンク２０２、インキチャンバ２０３、アニロックスロール２０４、凸版が設けられた版２０５、版がマウントされた版胴２０６などを有する印刷ユニット２０８が設置された雰囲気は、不活性ガスやクリーンエアーや溶媒雰囲気など特定の雰囲気に制御されていても、制御されていなくてもかまわない。また範囲が囲われた閉空間であっても、囲いなどのない開空間であってもかまわない。

被印刷基板２０１はインキ転写後、印刷ユニット２０８の設置雰囲気とは分離して設けられた独立雰囲気制御空間２０９に搬送される。独立雰囲気制御空間２０９の内部雰囲気は、インキ溶媒主成分の溶媒蒸気濃度を制御しており、最適な乾燥条件に合わせて溶媒蒸気濃度が選択される。

独立雰囲気制御空間２０９の溶媒蒸気濃度は０〜１０ｖｏｌ％の範囲で制御されることが望ましい。また、独立雰囲気制御空間２０９の大気圧は外部に対して同圧又は陽圧であることが望ましく、より望ましくは陽圧であるほうが良い。

被印刷基板２０１が独立雰囲気制御空間２０９に搬送されるまでの時間は、インキの乾燥が終了するまでに搬送されることが必要であり、より望ましくはインキ転写後10秒以内に搬送されることが良い。

ここで、独立雰囲気制御空間２０９の溶媒蒸気濃度を制御する溶媒濃度制御ユニット４００の一例について図４の溶媒濃度制御概要図を基に説明する。溶媒濃度制御ユニット４００は、高濃度溶媒蒸気室４０１と溶媒蒸気拡散室４０２と溶媒蒸気拡散機４０３と溶媒蒸気供給室４０４と溶媒蒸気濃度計４０５と各部ガス供給系からなっている。ガス供給系には必要に応じて流量コントロールシステムが備わっている。

外部供給ガスと高濃度溶媒蒸気室４０１からの高濃度溶媒蒸気ガスが溶媒蒸気拡散室４０２に供給される。この際、それぞれのガスの流量を調整することで溶媒蒸気濃度の調整を行う。溶媒蒸気拡散室４０２に供給されたガスは溶媒蒸気拡散機４０３によって素早く均一に拡散するように促される。

溶媒蒸気拡散室４０２で拡散されたガスは溶媒蒸気供給室４０４に送られ、そこから独立雰囲気制御空間２０９へ供給される。独立雰囲気制御空間２０９へのガス供給においては独立雰囲気制御空間２０９上部から多数のノズルで均一に供給することで独立雰囲気制御空間２０９内での濃度分布を均一にしている。

溶媒蒸気拡散室４０２、溶媒蒸気供給室４０４、印刷後基板空間２０９にはそれぞれ溶媒蒸気濃度計４０５が備わっており、独立雰囲気制御空間２０９の濃度を制御するためにそれぞれの濃度が制御される。

溶媒濃度制御ユニット４００の外部供給ガスについては不活性ガスやクリーンエアーや乾燥エアーなどについて適時選択可能である。

なお、図４の溶媒濃度制御概要図及びその説明は溶媒濃度制御の方法の一例であり、この方法に限らず印刷後基板空間２０９においてインキ溶媒主成分の溶媒蒸気濃度を制御することが出来ればよく、方法についてはこのかぎりではない。

また、独立雰囲気制御空間２０９の溶媒蒸気濃度を上げることによって印刷転写インキの乾燥を遅くすることも、溶媒蒸気濃度を下げることによって印刷転写インキの乾燥を早くすることも乾燥速度のコントロールには有効であり、溶媒種や有機ＥＬ素子構成やプロセスに応じて最適な速度となるように濃度を選択する。

例えば乾燥速度が速いほど良好な形状や発光特性が得られる場合には、溶媒蒸気濃度を下げる方法として溶媒蒸気濃度を０ｖｏｌ％に設定するといった場合も想定される。その際、印刷後基板空間２０９に供給されるガスは溶媒蒸気濃度０ｖｏｌ％のガスとなり、被印刷基板２０１上に転写されたインキから発生する溶媒蒸気を希釈することにより乾燥が早くするといった方法が有効となる。

印刷完了後必要に応じてベークなどの乾燥工程を経ることで、被印刷基板２０１上に、好適に発光媒体層１０５を成膜することができる。

凸版が設けられた版２０５は、感光性樹脂凸版が好ましい。感光性樹脂凸版は、露光した樹脂版を現像する際に用いる現像液が有機溶剤である溶剤現像タイプのものと現像液が水である水現像タイプのものがあるが、溶剤現像タイプのものは水系のインキに対し耐性を示し、水現像タイプのものは有機溶剤系のインキに耐性を示す。発光媒体層１０５の材料を有する塗布液の特性に従い、溶剤現像タイプ、水現像タイプを好適に選ぶことができる。

＜第二電極＞
第二電極１０６を陰極とする場合には、発光媒体層１０５への電子注入効率の高い、仕事関数の低い物質を用いる。具体的にはＭｇ、Ａｌ、Ｙｂ等の金属単体を用い、発光媒体層と接する界面にＬｉや酸化Ｌｉ、ＬｉＦ等の化合物を１ｎｍ程度挟んで、安定性・導電性の高いＡｌやＣｕを積層して用いてもよい。又は電子注入効率と安定性を両立させるため、仕事関数が低いＬｉ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｅｒ、Ｅｕ、Ｓｃ、Ｙ、Ｙｂ等の金属１種以上と、安定なＡｇ、Ａｌ、Ｃｕ等の金属元素との合金系を用いてもよい。具体的にはＭｇＡｇ、ＡｌＬｉ、ＣｕＬｉ等の合金が使用できる。

第二電極１０６の形成方法は、材料に応じて、抵抗加熱蒸着法、電子ビーム蒸着法、反応性蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタリング法を用いることができる。

＜封止体＞
有機ＥＬ素子に大気のガスが到達しないようにするために通常は、外部と遮断するために封止材と樹脂層とを有する封止体を設けることができる。あるいはキャップ状の封止材をと接着剤を用いて密閉封止した封止体の構成としても良い。

封止材としては、水分や酸素の透過性が低い基材である必要がある。また、封止材の材料の一例として、アルミナ、窒化ケイ素、窒化ホウ素等のセラミックス、無アルカリガラス、アルカリガラス等のガラス、石英、耐湿性フィルムなどを挙げることができる。耐湿性フィルムの例として、プラスチック基材の両面にＳｉＯｘをＣＶＤ法で形成したフィルムや、透過性の小さいフィルムと吸水性のあるフィルム又は吸水剤を塗布した重合体フィルムなどがあり、耐湿性フィルムの水蒸気透過率は、１０^−６ｇ／ｍ^２／ｄａｙ以下であることが好ましい。

樹脂層の材料の一例として、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、シリコーン樹脂などからなる光硬化型接着性樹脂、熱硬化型接着性樹脂、２液硬化型接着性樹脂や、エチレンエチルアクリレート（ＥＥＡ）ポリマー等のアクリル系樹脂、エチレンビニルアセテート（ＥＶＡ）等のビニル系樹脂、ポリアミド、合成ゴム等の熱可塑性樹脂や、ポリエチレンやポリプロピレンの酸変性物などの熱可塑性接着性樹脂を挙げることができる。樹脂層を封止材の上に形成する方法の一例として、溶剤溶液法、押出ラミ法、溶融・ホットメルト法カレンダー法、ノズル塗布法、スクリーン印刷法、真空ラミネート法、熱ロールラミネート法などを挙げることができる。必要に応じて吸湿性や吸酸素性を有する材料を含有させることもできる。封止材上に形成する樹脂層の厚みは、封止する有機ＥＬ素子の大きさや形状により任意に決定されるが、５μｍ〜５００μｍが望ましい。なお、ここでは封止材上に樹脂層として形成したが直接有機ＥＬ素子側に形成することもできる。

最後に、有機ＥＬ素子と封止体との貼り合わせを封止室で行う。封止体を、封止材と樹脂層の２層構造とし、樹脂層に熱可塑性樹脂を使用した場合は、加熱したロールで圧着のみ行うことが好ましい。熱硬化型接着樹脂を使用した場合は、加熱したロールで圧着した後、さらに硬化温度で加熱硬化を行うことが好ましい。光硬化性接着樹脂を使用した場合は、ロールで圧着した後、さらに光を照射することで硬化を行うことができる。

こうして本発明による有機ＥＬ素子を製造することができる。本発明の課題を解決し、効果を得ることができるかぎり、他の構成要素は任意に置き換えが可能である。
有機ＥＬ素子としては、単一の第一電極と第二電極を対向するように配置し、全面を発光させる単純な構造の他、情報表示可能なディスプレイ用途に向く駆動方式として、第一電極と第二電極を互いに直交するストライプ状に形成し、交点への電流の印加によって発光させるパッシブマトリクス型の有機ＥＬ素子とすることも、一方の電極を複数の画素に区画し、それぞれの画素にトランジスタを形成し個別に電流のオン−オフが可能としたアクティブマトリクス型の有機ＥＬ素子とすることもできる。

また、本明細書では光の取り出し方向が基板側であるボトムエミッションタイプの有機ＥＬ素子について主に説明したが、第二電極及び封止方法を透光性のものとし、基板とは反対側から光を取り出すトップエミッション構造とすることもできる。また、第一電極を陰極とし、第二電極を陽極とし、有機発光媒体層の積層順を逆とすることもできる。

以下に本発明の実施例及び比較例を示す。

基板として、支持体上に設けられたスイッチング素子として機能する薄膜トランジスタ
（ＴＦＴ）と、その上方に形成された画素電極とを備えたアクティブマトリクス基板を用いた。基板のサイズは３２０ｍｍ×４００ｍｍでその中に対角１５インチ、画素数は１０２４×７６８のディスプレイが中央に配置されている。

画素用の電極としてＩＴＯを用いた。ＩＴＯはスパッタリングにより形成し、膜厚は４０ｎｍとし、そのＩＴＯ膜を、フォトリソグラフィ法と酸溶液によるエッチングによってパターニングを行った。ＩＴＯ膜は画素部と接続部を有しており、接続部にてＴＦＴと接続している。

次に、画素間を区画する隔壁として絶縁層を形成し、開口部を形成した。絶縁層の形成は、ポジレジストを用いて、スピンコート法にて基板全面に厚み２μｍで形成した後、フォトリソグラフィ法を用いてパターニングして形成した。

次に、電極と絶縁層の表面上に、正孔注入材料として、厚さ１０ｎｍの酸化モリブデン（ＭｏＯ_Ｘ）を、真空蒸着法により積層させ、正孔注入層を形成した。蒸発源と基板との距離は３００ｍｍ、前記基板表面中心から前記蒸着源方向と前記基板表面の法線方向とのなす角度が０度となる位置に設置した。

次に、正孔輸送材料であるポリビニルカルバゾール誘導体を濃度０．５％になるようにトルエンに溶解させたインキを用いて、上述した正孔注入層まで形成したアクティブマトリックス基板を被印刷基板として、凸版印刷装置にセッティングし、第２絶縁層に挟まれた第２開口部の真上にそのラインパターンに合わせて正孔輸送層を凸版印刷法で印刷した。

正孔輸送層の印刷の際に、被印刷基板が印刷後に搬送される独立雰囲気制御空間を基板の進入口以外を閉じた系とした半密閉状態として、Ｎ_２が約９９．４ｖｏｌ％でトルエン蒸気濃度が約０．６ｖｏｌ％の混合ガスを流して、外部の大気圧よりも陽圧となるように設定して行った。

印刷、ベーク乾燥後の正孔輸送層の画素中央部膜厚は３０ｎｍとなった。

次に、有機発光材料であるポリフェニレンピニレン誘導体を濃度１％になるようにトルエンに溶解させた有機発光インキを用い、上述した正孔輸送層までを形成したアクティブマトリックス基板を被印刷基板として、凸版印刷装置にセッティングし、第２絶縁層に挟まれた第２開口部の真上にそのラインパターンに合わせて有機発光層を凸版印刷法で印刷した。

有機発光層の印刷の際に、被印刷基板が印刷後に搬送される独立雰囲気制御空間を基板の進入口以外を閉じた系とした半密閉状態として、Ｎ_２が約９９．８ｖｏｌ％でトルエン蒸気濃度が約０．２ｖｏｌ％の混合ガスを流して、外部の大気圧よりも陽圧となるように設定して行った。

印刷、ベーク乾燥後の有機発光層の画素中央部膜厚は６０ｎｍとなった。

次に、対向電極として真空蒸着法でＢａ膜を、メタルマスクを用いて膜厚４ｎｍに成膜した後、Ａｌ膜を真空蒸着法によりメタルマスクを用いて膜厚２５０ｎｍに成膜した。そして、キャップ型封止ガラスと接着剤を、発光領域をカバーするように載せ、約９０℃、１時間接着剤を熱硬化して密閉封止し、アクティブマトリックス駆動型有機ＥＬ表示素子１０を製作した。

このようにして作成したアクティブマトリックス駆動型有機ＥＬパネルを評価した結果、発光媒体層の膜厚分布が画素開口中央部の狙い膜厚＋１０％以内となる膜厚を持つ領域の割合が画素開口全体中６９％となり、画素内のほぼ全体が発光しているのが確認された。

また、各画素に一定電流となるように駆動させて輝度の面内ばらつきを２５点測定して評価した結果、表２に示すように、最大輝度と最小輝度の比で表した輝度ムラが８７．８％、２５点測定の平均輝度１９９．６ｃｄ／ｍ^２で標準偏差は７．６であった。また各工程で連続１０枚投入して作成した有機ＥＬパネルごとの輝度ムラばらつきも表３に示すとおり、レンジ５．０％と良好であった。

＜比較例１＞
実施例１の比較例として、正孔輸送層及び有機発光層の印刷時に印刷後基板空間の囲いを取り外し、印刷機設置空間と同一雰囲気のままで印刷を行った。その他は実施例１と同一条件下でアクティブマトリックス駆動型有機ＥＬパネルを作成した。

この比較例１においては、表１に示すように発光媒体層の膜厚分布が画素開口中央部の狙い膜厚＋１０％以内となる膜厚を持つ領域の割合が画素開口全体中４２％となり、画素内の外周部の発光が暗くなっていることが確認された。

また表２に示すように、最大輝度と最小輝度の比で表した輝度ムラが７９．４％、２５点測定の平均輝度１９６．４ｃｄ／ｍ^２で標準偏差は１３．１であった。

また各工程で連続１０枚投入して作成した有機ＥＬパネルごとの輝度ムラばらつきも表３に示すとおり、レンジ１２．２％と大きかった。

１００・・・表示装置
１０１・・・基板
１０２・・・第一電極（例として陽極）
１０３・・・機能層
１０３ａ・・・正孔注入層
１０３ｂ・・・インターレイヤ層又は正孔輸送層又は電子ブロック層
１０３ｃ・・・電子輸送層又は正孔ブロック層
１０３ｄ・・・電子注入層
１０４・・・有機発光層
１０５・・・発光媒体層
１０６・・・第二電極（例として陰極）
１０７・・・絶縁層
１０８・・・封止体
１０９・・・樹脂層
１１０・・・封止材
２００・・・凸版印刷機
２０１・・・被印刷基板
２０２・・・インキタンク
２０３・・・インキチャンバ
２０４・・・アニロックスロール
２０４ａ・・・塗布層
２０５・・・印刷版
２０６・・・版胴
２０７・・・移動定盤
２０８・・・印刷ユニット
２０９・・・独立雰囲気制御空間
４００・・・溶媒濃度制御ユニット
４０１・・・高濃度溶媒蒸気室
４０２・・・溶媒蒸気拡散室
４０３・・・溶媒蒸気拡散機
４０４・・・溶媒蒸気供給室
４０５・・・溶媒蒸気濃度計

Claims (8)

1. 基板と、当該基板上に形成された対向する一対の電極と、前記電極間に設けられ少なくとも有機発光層を含む複数の層からなる発光媒体層と、を有する有機ＥＬ素子の製造方法であって、
   前記発光媒体層の１層以上を印刷法にて形成し、
   前記印刷法における乾燥成膜時に、印刷ユニット設置雰囲気とは分離した、独立雰囲気制御空間および前記独立雰囲気制御空間へ溶媒蒸気を供給する溶媒蒸気供給室を設け、
   前記溶媒蒸気供給室から前記独立雰囲気制御空間へ供給される溶媒蒸気は多数のノズルを通じて均一に供給され、前記独立雰囲気制御空間にて、インキ溶媒主成分の溶媒蒸気濃度を制御して基板上の印刷転写インキの揮発乾燥を実施し、かつ前記独立雰囲気制御空間に基板上の印刷インキ転写領域が搬送されるまでの時間が、印刷インキの転写後１０秒以内であることを特徴とする有機ＥＬ素子の製造方法。
2. 前記独立雰囲気制御空間の溶媒蒸気濃度を０〜１０ｖｏｌ％の間で制御することを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ素子の製造方法。
3. 前記独立雰囲気制御空間が外部空間に対して陽圧であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の有機ＥＬ素子の製造方法。
4. 前記印刷法が凸版印刷法であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の有機ＥＬ素子の製造方法。
5. 基板と、当該基板上に形成された対向する一対の電極と、前記電極間に設けられた、少なくとも有機発光層を含む複数の層からなる発光媒体層と、を有する有機ＥＬ素子の、前記複数の層からなる発光媒体層の１層以上を、印刷法にて形成する有機ＥＬ素子の製造装置であって、
   印刷ユニット設置雰囲気とは独立した、基板上の印刷転写インキを揮発乾燥する独立雰囲気制御空間および前記独立雰囲気制御空間へ溶媒蒸気を供給する溶媒蒸気供給室を具備し、
   前記溶媒蒸気供給室から前記独立雰囲気制御空間へ供給される溶媒蒸気は多数のノズルを通じて均一に供給される供給機能を具備し、
   前記独立雰囲気制御空間に、インキ溶媒主成分の溶媒蒸気濃度を制御する制御機能を具備し、
   前記独立雰囲気制御空間に基板上の印刷インキ転写領域が搬送されるまでの時間を、印刷インキの転写後少なくとも１０秒以内に制御する機能を具備したことを特徴とする有機ＥＬ素子の製造装置。
6. 前記独立雰囲気制御空間の溶媒蒸気濃度を０〜１０ｖｏｌ％の間で制御する機能を具備したことを特徴とする請求項５に記載の有機ＥＬ素子の製造装置。
7. 前記独立雰囲気制御空間が外部空間に対して陽圧に制御する機能を具備したことを特徴とする請求項５または請求項６に記載の有機ＥＬ素子の製造装置。
8. 前記印刷法が凸版印刷法であることを特徴とする請求項５〜７のいずれか１項に記載の有機ＥＬ素子の製造装置。