JP5858517B2 - 有機デバイスの製造方法 - Google Patents
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Description
前記有機デバイスの一部を構成する中間部材を準備するステップ;
離型層を備える転写用部材を準備するステップ;
有機材料と、この有機材料が溶解すると共に前記離型層に対して親和性を有する溶媒とを含有する塗布液を準備するステップ;及び
前記塗布液を前記転写用部材における前記離型層上に塗布成膜することで前記離型層上に有機層を形成し、続いて前記有機層を前記離型層上から前記中間部材上に転写するステップ。
前記第一の溶媒の溶解度パラメータと、前記第二の溶媒の溶解度パラメータとが、いずれも10以下であり、
前記第一の溶媒と前記第二の溶媒との沸点の差が20℃以内であることが好ましい。
前記離型層上の前記塗布液を加熱することで前記溶媒を揮発させることにより前記離型層上に有機層を形成する加熱部と、
有機デバイスの一部を構成する中間部材に前記離型層上の前記有機層を押圧することで前記有機層を前記離型層上から前記中間部材上へ転写する転写部とを備える。
本実施形態では、有機デバイス1の一例として、有機エレクトロルミネッセンス素子が挙げられる。この有機デバイス1は、例えば第一の電極3、一層又は複数層の有機層4、第二の電極5が、順次積層している構造を有している。有機デバイス1は有機層4として少なくとも発光層43を備える。更に有機デバイス1は有機層4として、必要に応じてホール注入層41、ホール輸送層42、電子ブロック層、ホールブロック層、電子輸送層44、電子注入層等、適宜の層を備える。例えば有機デバイス1は第一の電極3(陽極)/ホール注入層41/ホール輸送層42/発光層43/電子輸送層44/電子注入層/第二の電極5(陰極)という積層構造を有する。基材2はこの基材2上に積層される層を支持する機能を有する。場合によっては有機デバイス1は基材2、第二の電極5、一層又は複数層の有機層4、第一の電極3が、順次積層した構造を有してもよい。また有機デバイス1は基材2を備えず、例えば第二の電極5がこの第二の電極5の上に積層される層を支持する機能を発揮してもよい。
発光層43は、陰極または電子輸送層44から発光層43に注入される電子と陽極又はホール輸送層42から発光層43に注入されるホールとが発光層43内で再結合することで発光する層である。発光層43の材料としては、有機エレクトロルミネッセンス素子用の材料として知られる任意の材料が使用可能である。このような発光層43の材料としては、特に制限されないが、好ましくはカルバゾール誘導体、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、ジスチリルアミン誘導体、トリアリールアミン誘導体、芳香族ボラン誘導体、含窒素複素環化合物、チオフェン誘導体、フラン誘導体、フルオレン誘導体、ポリフルオレン誘導体、ポリフェニレンビニレン誘導体、各種蛍光色素等が挙げられる。発光層43の材料として前述の材料系およびその誘導体を始めとするものが挙げられる。これらの化合物から選択される二種以上が併用されてもよい。
ホール輸送層42の材料は、例えばホール輸送性を有する化合物の群から選定される。この種の化合物としては、特に限定されないが、例えば、4,4'-bis[N-naphthyl-N-phenylamino]-biphenyl(α−NPD)、N,N'-bis(3-methylphenyl)-(1,1'-biphenyl)-4,4'diamine(TPD)、2−TNATA、4,4’,4”−トリス(N−(3−メチルフェニル)N−フェニルアミノ)トリフェニルアミン(MTDATA)、4,4’−N,N’−ジカルバゾールビフェニル(CBP)、スピロ−NPD、スピロ−TPD、スピロ−TAD、TNBなどを代表例とするトリアリールアミン系化合物;カルバゾール基を含むアミン化合物;フルオレン誘導体を含むアミン化合物など;、並びにこれらの基を導入した高分子化合物などが挙げられる。これらの材料は、電子ブロック層の材料としても用いられ得る。本実施形態において特に好ましいホール輸送層42の材料としては、4,4’−ビス[N−(ナフチル)−N−フェニル−アミノ]ビフェニル(α−NPD)、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(TPD)、4,4’−N,N’−ジカルバゾールビフェニル(CBP)、2,2'-bis(4-(carbazol-9-yl)phenyl)-biphenyl(BCBP)が挙げられる。
ホール注入層41の材料としては、特に限定されず、一般に知られる任意のホール注入材料が用いられ得る。ホール注入層41の材料の好ましい例としては、銅フタロシアニン(CuPc)やトリアリールアミン誘導体などの低分子量の有機化合物、ポリエチレンジオキシチオフェン/ポリスチレンスルホン酸(PEDOT:PSS)などの高分子材料が挙げられる。なお、ホー輸送層に用いられる材料であって、ホールの注入性が良いものであれば、これに用いても構わない。本実施形態において特に好ましい例として、N4,N4'-(biphenyl-4,4'-diyl)bis(N4,N4',N4'-triphenylbiphenyl-4,4'-diamine)(TPT1)が挙げられる。
電子輸送層44の材料は、例えば電子輸送性を有する化合物の群から適宜選定される。この種の化合物としては、特に制限されず、一般に知られる任意の電子輸送材料が用いられ得る。電子輸送層44の材料として特に電荷輸送性の高い材料が使用されることが好ましい。このような電子輸送層44の材料の例としては、フェナントロリン誘導体、ピリジン誘導体、イミダゾール誘導体、トリアジン誘導体、テトラジン誘導体、オキサジアゾール誘導体等のヘテロ環を有する化合物、フォスフィンオキサイド化合物などが挙げられる。これらの材料は、ホールブロック層の材料としても用いられ得る。
これらの有機層4を構成する有機材料は、各有機層4に相応しい特性を有するのであれば、上記の材料に限られない。また、この有機材料としては、低分子材料、オリゴマー材料、デンドリマー材料、高分子材料などが使用されることができ、またこれらの混合物が使用されることもできる。特に本実施形態では転写法への適用が困難な低分子材料が使用される場合でも、転写法により有機層4を効率良く、且つ歩留まりよく形成することができるという利点がある。尚、ここでは低分子材料とは、分子量が1200以下の材料をいう。低分子材料の分子量分布は単一分散(単分散)であることが好ましい。また有機層4を構成する有機材料には、この有機材料の特性が阻害されない範囲で造膜性を向上させる物質が添加されていてもよい。
本実施形態では、有機デバイス1における一層又は複数層の有機層4のうち少なくとも一つが、図1,2に示されるような転写法により形成される。有機デバイス1が複数の有機層4を備える場合に全ての有機層4が転写法で形成されてもよい。
(A)下記一般式(I)で表わされる加水分解性オルガノシランを有機溶媒または水に分散されたコロイド状シリカ中で、X1モル当量に対し水0.001〜0.5モルを使用する条件下で部分加水分解することで調製される溶液。
R3 kSiX4−k …(I)
(式中、R3は同一または異種の置換もしくは非置換の炭素数1〜8の1価炭化水素基を示し、kは0〜3の整数、Xは加水分解性基を示す。)
(B)平均組成式が下記式(II)で表わされ、その分子中に少なくともシラノ−ル基を含有するポリオルガノシロキサン。
R4 aSi(OH)bO(4−a−b)/2 …(II)
(式中、R4は同一または異種の置換もしくは非置換の炭素数1〜8の1価炭化水素基を示し、aおよびbはそれぞれ0.2≦a≦2、0.0001≦b≦3、a+b<4の関係を満たす数である。)
(C)硬化触媒。
H(R7 2SiO)mOH ・・・・・・(VI)
この式(VI)中のmは、m≧3であり、好ましくは10〜100である。また、式中のR7はR3と同様のものを示すものである。この直鎖状ポリシロキサンジオールは末端OH基以外の反応基を有していないため、反応性に比較的乏しい分子である。そのため、シリコーン組成物に配合された直鎖状ポリシロキサンジオールは、コーティング材中での完全な相溶性に欠け、超微粒子として分散しているので、容易に塗膜表面に配位、単分子層を形成するが、最終的には末端OH基がバルク樹脂と縮合反応し、塗膜表面に固定化される。その結果、R7基表面に極在化し、第1コート層との剥離性を向上させる効果を奏する。式中のmが比較的小さいものは相溶性に優れるため、塗膜表面で層を形成するだけではなく、バルクに取り込まれ事で塗膜に柔軟性を与え、クラック防止効果にもつながる。上記直鎖状ポリシロキサンジオールの含有量は、シリコーン組成物においてシリコーンを縮合ケイ素化合物として換算した質量及びシリカ質量の和に対して、0.1〜100質量%であることが好ましい。上記直鎖状ポリシロキサンジオールの含有量が0.1質量%未満であると、剥離性の発現が弱く、100質量%を越えると塗膜の硬化阻害を起こす要因となるためである。
CH2=CR8(COOR9)・・・・・・・(VII)
(式中、R8は水素原子またはメチル基を表す。)
このアクリル樹脂共重合体は、上述したように、上記第1、第2及び第3の(メタ)アクリル酸エステルの共重合体である。第1の(メタ)アクリル酸エステルは、(VII)式中のR9が炭素数1〜9の置換または非置換の1価の炭化水素基、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基、n−ブチル基、i−ブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、へプチル基、オクチル基などのアルキル基;シクロペンチル基、シクロヘキシル基などのシクロアルキル基;2−フェニルエチル基、2−フェニルプロピル基、3−フェニルプロピル基などのアラルキル基;フェニル基、トリル基のようなアリール基;クロロメチル基、γ−クロロプロピル基、3,3,3−トリフルオロプロピル基などのハロゲン化炭化水素基;2−ヒドロキシエチル基などのヒドロキシ炭化水素基;などであるものの内の少なくとも1種以上である。また、第2の(メタ)アクリル酸エステルは、(VII)式中のR9がエポキシ基、グリシジル基またはそれらを含む炭化水素基、例えば、γ−グリシドキシプロピル基であるものの内の少なくとも1種である。第3の(メタ)アクリル酸エステルは(VII)式中のR9がアルコキシシリル基もしくはハロゲン化シリル基を含む炭化水素基、例えば、トリメトキシシリルプロピル基、ジメトキシメチルシリルプロピル基、モノメトキシジメチルシリルプロピル基、エトキシジメチルシリルプロピル基、トリクロロシリルプロピル基、ジクロロメチルシリルプロピル基、クロロジメチルシリルプロピルであるものの内の少なくとも1種である。このアクリル共重合体は、上記第1、第2及び第3の(メタ)アクリル酸エステル中、それぞれ少なくとも1種、合計少なくとも3種以上を含む(メタ)アクリル酸エステルの共重合体であり、上記第1、第2及び第3の(メタ)アクリル酸エステル中からさらに1種あるいは2種以上、あるいは上記以外の(メタ)アクリル酸エステルの中から選ばれたさらに1種あるいは2種以上を含む共重合体であっても構わない。
一方、中間部材8は第二の電極5のみから構成されている。この場合の第二の電極5はその上に積層される層を支持する機能を発揮し、例えば導電性を有する金属板、金属箔、金属フィルムなどから構成される。
ドナー基材6として、厚み200μmのポリイミドフィルムを用意した。このドナー基材6に、以下の方法で厚み2μmの離型層7を形成し、これにより転写用部材9を得た。
攪拌機、加温ジャケット、コンデンサー及び温度計を取りつけたフラスコ中に、IPA分散コロイド状シリカゾル(日産化学工業(株)製、商品名:IPA−ST、粒子径10〜20nm、固形分30%、水分0.5%、)を100質量部と、メチルトリメトキシシランを68質量部と、水10.8質量部とを投入して攪拌しながら65℃の温度で約5時間かけて部分加水分解反応を行い、冷却して(A)成分を得た。このものは、室温で48時間放置したときの固形分が36%であった。ここで得た(A)成分を(A−1)と称する。なお(A−1)の調製条件は以下の通りである。
・加水分解性基1当量のメチルトリメトキシシランに対する水のモル数−−0.4モル。
・(A)成分の固形分中のシリカ分含水率−−47.3質量%。
・n=1の加水分解性オルガノシランのモル%−−100モル%。
攪拌機、加温ジャケット、コンデンサー、滴下ロート及び温度計を取り付けたフラスコ中にメチルトリイソプロポキシシラン220質量部(1モル)とトルエン150質量部を秤取り、その混合溶液中に攪拌しながら、1%塩酸水溶液108質量部を20分で滴下してメチルトリイソプロポキシシランを加水分解した。滴下終了から40分後に攪拌を止め、反応液を分液ロートに移し静置して2層分離させた。塩酸を含んだ下層の水/イソプロピルアルコールの混合液を分液除去し、次いで残ったトルエンの樹脂溶液中の塩酸を水洗除去し、さらにトルエン減圧除去した後、得られた反応物をイソプロピルアルコールで希釈して、平均分子量(Mw)約2000のシラノール基含有ポリオルガノシロキサンのイソプロピルアルコール40質量%溶液を得た。ここで得た(B)成分を(B−1)と称する。
(A)成分である(A−1)を70質量部、(B)成分である(B−1)を30質量部、(C)成分としてN−β−アミノエチル−γ−アミノプロピルメチルジメトキシシランを1部混合してシリコーンコーティング材を得た。このシリコーンコーティング材をバーコーター塗装機でドナー基材6上に、硬化塗膜厚が2μmになるように塗布し、次いで150℃で30分間硬化させた。これにより転写用部材9を得た。
上記ホール注入層41の形成時と同じ構成の転写用部材9を用意した。また、クロロホルムとアセトンとを1:2の体積比で混合して得られる混合溶媒に、ホール輸送材料である2,2'-bis(4-(carbazol-9-yl)phenyl)-biphenyl(BCBP)を2mg/mlの濃度となるように溶解させることで、塗布液10を調製した。
上記ホール注入層41の形成時と同じ構成の転写用部材9を用意した。また、ホスト材料である2,2'-bis(4-(carbazol-9-yl)phenyl)-biphenyl(BCBP)とゲスト材料であるTris[2-(p-tolyl)pyridine]iridium(III)(Ir(mppy)3)とからなる発光層材料を用意した。発光層材料全体に対するゲスト材料の割合は6質量%とした。この発光層材料を、ジクロロメタンとアセトンとを1:1の体積比で混合して得られる混合溶媒に2.5mg/mlの濃度となるように溶解させることで、塗布液10を調製した。
上記ホール注入層41の形成時と同じ構成の転写用部材9を用意した。また、ジクロロメタンとアセトンとを1:1の体積比で混合して得られる混合溶媒に、電子輸送材料である2,2',2"-(1,3,5-Benzinetriyl)-tris(1-phenyl-1-H-benzimidazole(TPBi)を5mg/mlの割合で溶解させることで、塗布液10を調製した。
上記電子輸送層44上に、真空蒸着法によりフッ化リチウムを堆積させることで電子注入層を形成した。更にこの電子注入層上に真空蒸着法によりアルミニウムを堆積させることで厚み80nmの第二の電極5を形成した。
ジクロロメタンとアセトンとを1:1の体積比で混合して得られる混合溶媒に、電子輸送材料である2,2',2"-(1,3,5-Benzinetriyl)-tris(1-phenyl-1-H-benzimidazole(TPBi)を5mg/mlの濃度となるように溶解させることで、塗布液10を調製した。
上記電子輸送層44の形成時と同じ構成の転写用部材9を用意した。また、ホスト材料であるbis(4-(N-carbazolyl)phenyl)phenylphosphine oxide(BCPO)とゲスト材料であるTris[2-(p-tolyl)pyridine]iridium(III)(Ir(mppy)3)とからなる発光層材料を用意した。発光層材料全体に対するゲスト材料の割合は1質量%とした。この発光層材料を、ジクロロメタンとアセトンとを1:1の体積比で混合して得られる混合溶媒に、7.5mg/mlの割合で溶解させることで、塗布液10を調製した。
上記電子輸送層44の形成時と同じ構成の転写用部材9を用意した。また、クロロホルムとアセトンとを1:2の体積比で混合して得られる混合溶媒に、ホール輸送材料である2,2'-bis(4-(carbazol-9-yl)phenyl)-biphenyl(BCBP)を2mg/mlの濃度となるように溶解させることで、塗布液10を調製した。
上記ホール輸送層42上に、真空蒸着法により酸化モリブデンを堆積させることでホール注入層41を形成した。更にこのホール注入層41上に真空蒸着法により金を堆積させることで厚み20nmの第一の電極3を形成した。
4 有機層
7 離型層
8 中間部材
9 転写用部材
10 塗布液
17 加熱部(第一加熱部)
Claims (5)
- 次のステップを含む有機デバイスの製造方法;
前記有機デバイスの一部を構成する中間部材を準備するステップ;
離型層を備える転写用部材を準備するステップ;
有機材料と、この有機材料が溶解する第一の溶媒と、前記離型層に対して親和性を有する第二の溶媒とを含有するとともに、前記第一の溶媒と前記第二の溶媒との体積比率が1:1〜1:2である塗布液を準備するステップ;及び
前記塗布液を前記転写用部材における前記離型層上に塗布成膜することで前記離型層上に有機層を形成し、続いて前記有機層を前記離型層上から前記中間部材上に転写するステップ。 - 前記第一の溶媒の沸点が66.0℃以下であり、前記第二の溶媒の沸点が79.5℃以下である請求項1に記載の有機デバイスの製造方法。
- 前記第一の溶媒の溶解度パラメータと、前記第二の溶媒の溶解度パラメータとが、いずれも10以下であり、
前記第一の溶媒と前記第二の溶媒との沸点の差が20℃以内である請求項1又は2に記載の有機デバイスの製造方法。 - 前記離型層がシリコーン系材料から形成されている請求項1乃至3のいずれか一項に記載の有機デバイスの製造方法。
- 前記離型層の表面の水の接触角が90°以上である請求項1乃至4のいずれか一項に記載の有機デバイスの製造方法。
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