エレクトロルミネッセンス装置及びエレクトロルミネッセンス装置の製造方法ならびに電子機器
【課題】 長寿命のエレクトロルミネッセンス素子を低エネルギーで作製し、低輝度域での階調精度の高いエレクトロルミネッセンスディスプレイを提供すること。
【解決手段】 電子注入および輸送部位を無機半導体材料で、正孔注入および輸送部位を有機半導体材料で、発光部位を金属錯体で構成し、これらを液相プロセスにより、制御された相分離界面持つ薄膜として製膜し素子化することで達成した。
【解決手段】 電子注入および輸送部位を無機半導体材料で、正孔注入および輸送部位を有機半導体材料で、発光部位を金属錯体で構成し、これらを液相プロセスにより、制御された相分離界面持つ薄膜として製膜し素子化することで達成した。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液相プロセスを用いたエレクトロルミネッセンス装置及び製造方法ならびに電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、有機エレクトロルミネッセンス装置を構成する有機ＥＬ素子は、陽極と陰極との間に有機発光材料からなる有機発光層を有し、両電極から注入された電子と正孔とが発光層内で再結合し、励起したエネルギーが光として放出される。このような有機ＥＬ装置は、各電極と発光層との間の電荷注入障壁が高いため、通常は陽極バッファ層となる正孔注入層（「正孔輸送層」ともいわれる）、および陰極バッファ層となる電子注入層（「電子輸送層」ともいわれる）をそれぞれ設けた積層構造となっている。
【０００３】
この中でも特に、電子注入材料（「電子輸送材料」ともいわれる）については、原理的に酸素等との反応性が高く、つまり通常状態で化学変化を起こす可能性が高く、信頼性を長期間維持することは困難である。そのため、陰極も含め電子の注入運搬を司る部分が、劣化要因の一つとなっている。一方、有機エレクトロルミネッセンスに対する要求は日に日に増すばかりであり、その中でも信頼性の項目は大きな課題となっている。従来からある有機材料を用いた電子注入運搬層では十分ではなく、正孔注入運搬部および発光部を含めた新規な素子構造の創造が期待されている。さらに、現構造のディスプレイ側からの問題点として、低輝度領域での階調制御の難しさが挙げられている。これは、根本的には、現行の電極と平行な界面を有し、それを利用する素子構造に起因している。
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−１２３７７号公報
【特許文献２】特開２０００−２５２０７６号公報
【特許文献３】特開２０００−２５２０７９号公報
【非特許文献１】Appl.Phys.Lett.,51,(1997),p.34
【非特許文献２】Appl.Phys.Lett.,71,(1997),p.34
【非特許文献３】Nature 357,477 (1992)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、信頼性の高いエレクトロルミネッセンス素子を低エネルギーで提供することにある。
【０００６】
また、低輝度領域での階調制御を高めたエレクトロルミネッセンス素子を提供することにある。
【０００７】
さらに、本発明の目的は、本発明にかかるエレクトロルミネッセンス装置を含む電子機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明にかかるエレクトロルミネッセンス装置は、
電極間に、発光部位、電子注入および輸送部位、正孔注入および輸送部位を有するエレクトロルミネッセンス装置であって、前記電子注入および輸送部位が無機半導体材料、前記正孔注入および輸送部位が有機半導体材料、前記発光部位が金属錯体で構成されていることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明にかかるエレクトロルミネッセンス装置は、当該複数の機能部位間界面の少なくとも一つは、相分離によって形成されていることが好ましい。
【００１０】
また、前記相分離界面が前記電極と略平行であることが好ましい。さらに、前記無機半導体材料が微粒子であることが好ましい。
【００１１】
また、前記無機半導体材料が化学組成の異なる少なくとも２種類から形成されており、前記無機半導体材料が、陰極に近い順に伝導バンドのエネルギーが高くなるように配列されていることが好ましい。
【００１２】
さらに、本発明にかかるエレクトロルミネッセンス装置は、前記無機半導体微粒子の少なくとも１種類がフルオロアルキルを有する有機物で被覆されており、前記被覆された無機半導体微粒子が陰極と接していてもよい。
【００１３】
また、前記微粒子において一微粒子の中に複数種の無機半導体材料を含んでいてもよい。さらに、前記無機半導体材料が金属酸化物であることが好ましい。
【００１４】
さらに、本発明にかかるエレクトロルミネッセンス装置は、前記無機半導体微粒子の直径が10nm以下であることが好ましい。さらには、前記無機半導体微粒子の少なくとも１種類に金属錯体が共有結合により付与されていることが好ましい。
【００１５】
また、前記金属酸化物の一つが酸化ジルコニウムであったり、前記金属錯体の中心金属がイリジウムであってもよい。
【００１６】
また、本発明にかかるエレクトロルミネッセンス装置は、前記有機半導体材料がホール輸送性高分子であることが好ましい。さらには、前記有機半導体材料が複数混合されておりそれぞれが相分離界面を有していたり、前記有機半導体材料がトリフェニルアミン骨格を有していてもよい。劣化の重要な要因となる電子注入および伝播に関して、無機半導体を利用し、発光に対しては酸化還元に対して耐性の強い金属錯体を利用することにより達成するものである。また、低エネルギーで作製するために、本発明では、無機半導体は微粒子を用い、それらを成膜性の良い有機高分子により覆うことで界面制御を含め達成している。この有機高分子は、正孔を注入および伝播することと、無機半導体中の電子伝導を支える役目をなしている。
【００１７】
本発明にかかるエレクトロルミネッセンス装置は、低輝度領域での階調制御性を一つの目的として、電極と平行な界面を持たず、液相プロセスから生成した相分離界面により構成された略平行界面により構成されている。本構造は、信頼性においても、多くの発光点を利用することになるため好適と考えられる。
【００１８】
本発明にかかるエレクトロルミネッセンス装置の製造方法は、電極を除くすべての層を液相プロセスにより製膜することを特徴とする。前記液相プロセスを用いると、気相プロセスに比べ、簡易な方法によって前記発光機能部を形成できる。かかる液相プロセスは、スピンコート法、ディップ法、または液滴吐出法であることができる。
【００１９】
また、本発明にかかるエレクトロルミネッセンス装置の製造方法は、製膜時の気液界面近傍の雰囲気を制御することにより、相分離構造を制御することを特徴とする。
【００２０】
また、本発明にかかるエレクトロルミネッセンス装置の製造方法は、前記液相プロセスでは、前記有機材料、前記金属錯体、前記金属化合物の微粒子のすべてを混合した溶液を用いることを特徴とする。
【００２１】
本発明にかかる電子機器は、本発明にかかるエレクトロルミネッセンス装置を含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【００２３】
本実施形態にかかるエレクトロルミネッセンス装置の一例を図１，図２を参照して説明する。図１は、エレクトロルミネッセンス装置１を模式的に示す平面図、図２は、図１のＡ−Ａ線に沿った断面構造を模式的に示す断面図である。
【００２４】
エレクトロルミネッセンス装置１は、図１に示すように、Ｇ（緑）の光を発光するドットをその実表示領域４に有し、これにより単色表示を行うことができる。本実施形態では緑単色であるが、錯体の配位子を選択することにより、他の色を出すことも可能であり、フルカラー化も可能である。
【００２５】
図２に示すように、本実施形態のエレクトロルミネッセンス装置１は、ボトムエミッション型として構成されている。したがって基板２０側から光を取り出す構成であるので、基板２０としては、透明あるいは半透明のものが採用され、例えば、ガラス、石英、樹脂（プラスチック、プラスチックフィルム）等が用いられる。
【００２６】
なお、エレクトロルミネッセンス装置がいわゆるトップエミッション型である場合には、前記基板２０の対向側である封止基板（図示略）側から光を取り出す構成となるので、基板２０としては、透明基板および不透明基板のいずれも用いることができる。不透明基板としては、例えば、アルミナ等のセラミックス、ステンレススチール等の金属シートに表面酸化などの絶縁処理を施したもの、あるいは熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂などが挙げられる。
【００２７】
本実施形態では、基体１００上にエレクトロルミネッセンス素子が設けられている。基体１００は、基板２０と、基板２０上に形成された回路部１１とを有する。
【００２８】
回路部１１は、基板２０上に形成された例えば酸化シリコン層からなる保護層１２と、保護層上に形成された駆動用ＴＦＴ１２３と、第１層間絶縁層１５と、第２層間絶縁層１８とを有する。駆動用ＴＦＴ１２３は、シリコンからなる半導体層１３と、半導体層１３上に形成されたゲート絶縁層１４と、ゲート絶縁層１４上に形成されたゲート電極１９と、ソース電極１６と、ドレイン電極１７とを有する。
【００２９】
回路部１１上にエレクトロルミネッセンス素子が設けられている。エレクトロルミネッセンス素子は、陽極として機能する画素電極２３と、この画素電極２３上に形成された発光機能層６０と、この発光機能層６０上に形成された陰極５０とを含む。
【００３０】
このような構成のエレクトロルミネッセンス素子１は、その発光機能層６０において、陽極として機能する画素電極２３から注入された正孔と陰極５０からの電子とが結合することにより、光を発生する。
【００３１】
陽極として機能する画素電極２３は、本実施形態ではボトムエミッション型であることから透明導電材料によって形成されている。透明導電材料としてはＩＴＯ（Indium Tin Oxide）を用いることができるが、これ以外にも、例えば酸化インジウム・酸化亜鉛系アモルファス材料（Indium Zinc Oxide ：ＩＺＯ／アイ・ゼット・オー）（登録商標））（出光興産社製）等を用いることができる。
【００３２】
画素電極２３の膜厚については、特に限定されず、たとえば５０〜２００ｎｍとすることができる。また、画素電極２３の表面には酸素プラズマ処理が施されることにより、これに親液性が付与されているとともに、電極表面の洗浄、および仕事関数の調整がなされている。酸素プラズマ処理については、例えば、プラズマパワー１００〜８００ｋＷ、酸素ガス流量５０〜１００ｍｌ／ｍｉｎ、基板搬送速度０．５〜１０ｍｍ／ｓｅｃ、基板温度７０〜９０℃の条件で行うことができる。
【００３３】
発光機能部６０を構成する発光材料としては、有機物質としてはトリアリルアミン系高分子（例えばADS社製ＡＤＳ２５４ＢＥ〔化１〕）、ポリビニルカルバゾール〔化２〕などが、金属錯体としては、配位子に2,2'-ビピリジン-4,4'-ジカルボン酸〔化３〕、を持つ3配位のイリジウム金属錯体などが、金属化合物の微粒子としては酸化ジルコニウムや酸化チタン、炭化シリコン、酸化亜鉛、硫化亜鉛、セレン化カドミウム、酸化ニオブ、酸化錫、さらには、酸化錫/酸化亜鉛の混合系などが考えられる。
【００３４】
【化１】
【００３５】
【化２】
【００３６】
【化３】
陰極５０は、発光機能部６０および有機バンク層２２１を覆うように形成されている。
【００３７】
陰極５０を形成するための材料としては、発光機能部６０側（下部側）に仕事関数が小さい材料、例えばカルシウム，マグネシウムなどを用いることができる。また、上部側（封止側）には発光機能部６０側よりも仕事関数が高い材料、例えばアルミニウムを用いることができる。しかしながら、本発明においては、発光機能層の選択の仕方により、上部側（封止側）のみで陰極を構成することもできる。このアルミニウムは、発光機能部６０からの発光光を反射する反射層としても機能することができる。陰極５０の膜厚については、特に限定されないが、たとえば１００〜１０００ｎｍとすることもでき、より好ましくは２００〜５００ｎｍである。なお、本実施形態はボトムエミッション型であることから、この陰極５０は特に光透過性である必要はない。
【００３８】
画素電極２３が形成された第２層間絶縁層１８の表面は、画素電極２３と、例えば酸化シリコンなどの親液性材料を主体とする親液性制御層２５と、アクリル樹脂やポリイミドなどからなる有機バンク層２２１とによって覆われている。そして、画素電極２３には親液性制御層２５に設けられた開口部２５ａ、および有機バンク層２２１に設けられた開口部２２１ａの内部に、正孔注入層７０と、発光機能部６０とが画素電極２３側からこの順で積層されている。なお、本実施形態における親液性制御層２５の「親液性」とは、少なくとも有機バンク層２２１を構成するアクリル樹脂、ポリイミドなどの材料と比べて親液性が高いことを意味する。
【実施例】
【００３９】
次に、本実施形態にかかるエレクトロルミネッセンス装置１の製造方法の一例を、図３（ａ）〜（ｃ）、図４（ａ）、（ｂ）を参照して説明する。なお、図３、図４に示す各断面図は、図１中のＡ−Ａ線の断面図の部分に対応した図である。
【００４０】
（１）まず、図３（ａ）に示すように、公知の手法によって基板２０の表面に、図２に示した回路部１１までを形成し、基体１００を得る。続いて、基体１００の最上層（第２層間絶縁層１８）の全面を覆うように画素電極２３となる透明導電層を形成する。そして、この透明導電層をパターニングすることにより、画素電極２３を形成する。
【００４１】
（２）次いで、図３（ｂ）に示すように、画素電極２３および第２層間絶縁層１８上に絶縁層からなる親液性制御層２５を形成する。続いて、親液性制御層２５において、異なる２つの画素電極２３の間に位置して形成された凹状部にブラックマトリクス層（図示せず）を形成する。ブラックマトリクス層は、具体的には、親液性制御層２５の前記凹状部に対して、たとえば金属クロムを用いスパッタリング法にて成膜することができる。
【００４２】
（３）次いで、図３（ｃ）に示すように、親液性制御層２５の所定位置、具体的には前記ブラックマトリクス層を覆うように有機バンク層２２１を形成する。有機バンク層の形成方法としては、例えば、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂などのレジストを溶媒に溶解したものを、スピンコート法、ディップコート法などの各種塗布法により塗布して有機質層を形成する。この、有機質層の構成材料は、後述する液状材料の溶媒に溶解せず、しかもエッチングなどによってパターニングし易いものであればどのようなものでもよい。次いで、有機質層をフォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を用いてパターニングし、有機質層に開口部２２１ａを形成することにより、有機バンク層２２１を形成する。
【００４３】
次いで、プラズマ処理によって親液性を示す領域と、撥液性を示す領域とを形成する。具体的には、該プラズマ処理は、予備加熱工程と、有機バンク層２２１の上面および開口部２２１ａの壁面ならびに画素電極２３の電極面２３ｃ、親液性制御層２５の上面をそれぞれ親液性にする親液化工程と、有機バンク層２２１の上面および開口部２２１ａの壁面を撥液性にする撥液化工程と、冷却工程とで構成される。
【００４４】
すなわち、被処理体（基体１００上に画素電極２３、有機バンク層２２１などが積層された積層体）を所定温度、例えば７０〜８０℃程度に加熱し、次いで親液化工程として、大気雰囲気中で酸素を反応ガスとするプラズマ処理（酸素プラズマ処理）を行う。次いで、撥液化工程として、大気雰囲気中で４フッ化メタンを反応ガスとするプラズマ処理（ＣＦ4プラズマ処理）を行い、その後、プラズマ処理のために加熱された被処理体を室温まで冷却することにより、親液性および撥液性を所定箇所に付与することができる。
【００４５】
なお、このＣＦ4プラズマ処理では、画素電極２３の電極面２３ｃおよび親液性制御層２５についても多少の影響を受けるが、画素電極２３の材料であるＩＴＯおよび親液性制御層２５の構成材料である酸化シリコン、酸化チタンなどはフッ素に対する親和性に乏しいため、親液化工程で付与された水酸基がフッ素基で置換されることがなく、親液性が保持される。
【００４６】
（４）次いで、図４（ａ）に示すように、発光機能部６０を形成する。この発光機能部６０の形成工程は、液相プロセスにより行う。液相プロセスとは、成膜したい材料を溶解もしくは分散させることで液状体とし、この液状体を用いてスピンコート法、ディップ法、あるいは液滴吐出法（インクジェット法）等により、薄膜を作製する方法である。スピンコート法やディップ法は全面塗布に適しているのに対し、液滴吐出法は任意の箇所に薄膜をパターニングすることができる。このような液相プロセスは、以下に述べる陰極などの成膜工程で液相プロセスを用いる場合にも同様である。
【００４７】
この発光機能層の形成工程においては、液滴吐出法によって発光機能層を構成する無機半導体微粒子、金属錯体、有機物の混合物を電極面２３ｃ上に塗布することにより、エッチングなどによるパターニングを必要とせずに所定の位置に発光機能層６０を形成することができる。
【００４８】
液滴吐出法（インクジェット法）で発光機能層の形成材料を選択的に塗布する場合、まず、液滴吐出ヘッド（図示略）に発光機能層の形成材料を充填し、液滴吐出ヘッドの吐出ノズルを親液性制御層２５に形成された前記開口部２５ａ内に位置する電極面２３ｃに対向させ、液滴吐出ヘッドと基材とを相対的に移動させながら、吐出ノズルから１滴当たりの液量が制御された液滴を電極面２３ｃに吐出する。
【００４９】
吐出ノズルから吐出された液滴は、親液性処理がなされた電極面２３ｃ上にて広がり、親液性制御層２５の開口部２５ａ内に満たされる。その一方で、撥液（インク）処理された有機バンク層２２１の上面では、液滴がはじかれて付着しない。したがって、液滴が所定の吐出位置からはずれて有機バンク層２２１の上面に吐出されたとしても、該上面が液滴で濡れることがなく、弾かれた液滴が親液性制御層２５の開口部２５ａ内に転がり込む。このようにして、液滴は容易かつ正確に所定位置に供給される。
【００５０】
発光機能部６０を構成する材料としては、前述した物を含め、有機物としては、ポリビニルカルバゾール、ポリフルオレン系高分子誘導体、（ポリ）パラフェニレンビニレン誘導体、ポリフェニレン誘導体、ポリチオフェン誘導体、トリアリルアミン誘導体などが、金属錯体としては、配位子に2,2'-ビピリジン-4,4'-ジカルボン酸などを持つ3配位のイリジウム金属錯体などが、金属化合物の微粒子としては酸化ジルコニウムや酸化チタン、炭化シリコン、酸化亜鉛、硫化亜鉛、セレン化カドミウム、酸化ニオブ、酸化錫、さらには、酸化錫/酸化亜鉛の混合系などが挙げられる。
【００５１】
ここで、本件最良形態における発光機能部の実施形態を述べる。
【００５２】
まず錯体の合成について述べる。前述した2,2'-ビピリジン-4,4'-ジカルボン酸（東京化成製）を水と２−エトキシエタノールなどの混合溶媒に溶解させる。さらに、別途、同様の溶媒に塩化イリジウムを溶解させておく。溶解濃度は、配位子が過剰な配位子５に対して金属１になるように調整しておく。還流を１日から２日行った後、ガラスフィルタを用いて沈殿物を取り出す。その後、エタノールで洗浄、乾燥する。ここまでで、イリジウム錯体が完成する。次に、この錯体を酸化ジルコニウム上に配位させるため、ハロゲン系溶媒（ここではクロロホルム）に錯体を溶解後、別途同種溶媒を含む溶剤により酸化ジルコニウムが分散状態にあるところに適宜添加していく。十分な反応を起こさせるため、添加終了後、１日攪拌しつづける。これにより、イリジウム錯体に覆われた酸化ジルコニウム微粒子が完成する。次に、キシレン、トルエン、シクロヘキシルベンゼン、ジハイドロベンゾフランなどの非極性溶媒にＡＤＳ２５４ＢＥおよびポリフルオレン系高分子であるＦ８〔化４〕を溶かし、その中に上記処理済の酸化ジルコニウムを添加する。よく分散させた後、液相プロセスにより、陽極２３例えばＩＴＯの上に塗布する。ここでいう液相プロセスとは、前記同様、スピンコート法、ディップ法、あるいは液滴吐出法（インクジェット法）等により、薄膜を作製する方法である。この製膜時に気液界面近傍の雰囲気を制御することを行う。ここでは、無機半導体微粒子を膜表面に多く集めるために極性溶媒の蒸気で満たす。例えば水やアルコールなどが挙げられる。ここではイソプロピルアルコールを用いた。これにより発光機能部の一部が完成する。この上にさらに無機半導体微粒子層を作成する。
【００５３】
【化４】
【００５４】
上部発光機能層（陰極側）は、酸化ジルコニウム微粒子膜を用いる。この酸化ジルコニウム微粒子は、そのままでも機能は果たすが、好適には、フッ化炭素系シランカップリング化合物、例えば、CF3(CF2)7(CH2)2(CH3)2Si(CH2)5SiCl3：Ｆ17やCF3(CF2)3(CH2)2(CH3)2Si(CH2)9SiCl3：Ｆ９、CF3 (CH2)2(CH3)2Si(CH2)12SiCl3：Ｆ３により修飾（被覆）されていることが望ましい。修飾方法は、蒸気により行う方法、液相により行う方法がある。本発明においてはどちらでもよく、蒸気により修飾した。この修飾された酸化ジルコニウム微粒子をイソプロパノールに分散させ、上記発光機能層上に製膜した。模式図を図５に示す。
【００５５】
このようにして、基体１００上に、少なくとも、陽極（画素電極）２３と、発光機能部６０とが形成された積層体５００を得ることができる。
【００５６】
（５）次いで、図４（ｂ）に示すように、発光機能部６０上に陰極５０を形成する。この陰極５０の形成工程では、例えば蒸着法やスパッタ法等によってアルミニウム等の陰極材料を成膜する。フルカラーの際は、ここに示すように、ＲＧＢをそれぞれ隣り合うところに配置すればよい。
【００５７】
その後、封止工程によって封止基板３０の形成を行う。この封止工程では、作製したエレクトロルミネッセンス素子の内部に水や酸素が浸入するのを防ぐため、封止基板３０の内側に乾燥機能を有する膜４５を貼着し、さらに該封止基板３０と基板２０とを封止樹脂（図示略）にて封止する。封止樹脂としては、熱硬化樹脂や紫外線硬化樹脂が用いられる。なお、この封止工程は、窒素、アルゴン、ヘリウムなどの不活性ガス雰囲気中で行うのが好ましい。
【００５８】
以上の工程を経て作製されたエレクトロルミネッセンス装置１は、両電極間にたとえば１０Ｖ以下の電圧を印加することにより、画素電極２３側から特に光を良好に取り出すことができる。
【００５９】
なお、上述した実施形態では、陰極５０を蒸着法やスパッタ法等の気相プロセスで形成したが、これに代えて、導電性材料を含有してなる溶液あるいは分散液を用いた液相プロセスで形成してもよい。
【００６０】
すなわち、例えば陰極５０を、発光機能部６０に接する主陰極と、この主陰極に積層される補助陰極とで構成し、主陰極、補助陰極を共に導電性材料で形成することができる。本発明では、発光機能層により前記補助陰極だけでも機能を満たすと考えられる。そして、このような主陰極、補助陰極を、いずれも液滴吐出法等の液相プロセスで形成する。
【００６１】
前記主陰極を形成するための導電性材料としては、例えばエチレンジオキシチオフェンを含む高分子化合物からなる導電性高分子材料が用いられる。具体的には、導電性高分子材料としては、３，４−ポリエチレンジオキシチオフェン／ポリスチレンスルフォン酸の分散液が使用できる。また、主陰極５０を構成する導電性材料として、前記の導電性高分子に代えて金属微粒子を用いてもよく、さらに導電性高分子とともにこの金属微粒子を用いるようにしてもよい。特に、導電性高分子と金属微粒子との混合材料によって主陰極を形成した場合には、比較的低温で主陰極を焼成しつつ、主陰極５０の導電性を確保することが可能になる。金属微粒子として、具体的には金や銀、アルミニウム等を使用することができる。なお、金、銀等の金属微粒子の他に、カーボンペーストを採用することも可能である。
【００６２】
前記補助陰極は、陰極５０全体の導電性を高めるために主陰極に積層される。補助陰極は、主陰極を覆うことで酸素や水分などからこれを保護する機能も備えたものであり、導電性を有する金属微粒子によって形成することができる。この金属微粒子として、化学的に安定な導電性材料であれば特に限定されることなく、任意のもの、例えば金属や合金などが使用可能であり、具体的にはアルミニウムや金、銀などを用いることができる。
【００６３】
このように、陰極５０を液相プロセスで形成するようにすれば、気相プロセスの場合の真空条件が不要となり、したがって発光機能部６０の形成に連続して陰極５０の形成を行うことができ、これにより製造が容易になって生産性が向上する。また、画素電極（陽極）についても液相プロセスで形成するようにすれば、陽極、発光機能層、陰極からなるエレクトロルミネッセンス素子を全て一貫して液相プロセスで形成することができ、したがって製造がより容易になって生産性が一層向上する。
【００６４】
なお、前記の実施形態においては、ボトムエミッション型を例にして説明したが、本実施形態はこれに限定されることなく、トップエミッション型にも、また、ボトムおよびトップの両側に光を出射するタイプのものにも適用することができる。
【００６５】
次に、本発明の電子機器の例を説明する。本発明の電子機器は、前述したエレクトロルミネッセンス装置１を表示部として有したものであり、具体的には、例えば図６に示すような携帯電話が挙げられる。
【００６６】
図６において符号１０００は携帯電話本体を示し、符号１００１は本発明のエレクトロルミネッセンス装置１を用いた表示部を示している。図６に示した携帯電話は、本発明のエレクトロルミネッセンス装置からなる表示部１００１を備えているので、表示特性に優れたものとなる。
【００６７】
なお、本実施形態の電子機器としては、このような携帯電話以外にも、ワープロ、パソコンなどの携帯型情報処理装置や、腕時計型電子機器、フラットパネルディスプレイ（例えばテレビ）などにも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明のエレクトロルミネッセンス装置の構成を模式的に示す平面図。
【図２】図１のＡ−Ａ線での要部拡大断面図。
【図３】（ａ）〜（ｃ）は、エレクトロルミネッセンス装置の製造方法を工程順に説明する断面。
【図４】（ａ）および（ｂ）は、図３（ｃ）に続く工程を説明するための断面図。
【図５】本発明の実施形態を表す模式図。
【図６】本発明の電子機器を示す斜視図。
【符号の説明】
【００６９】
１ エレクトロルミネッセンス装置、１１ 回路部、２０ 基板、２３ 画素電極（陽極）、５０ 陰極、６０ 発光機能部、１００ 基体、４２ 基板、４９，５０ 電極、２００ 相分離界面、２１０ 有機物、２２０ 無機半導体微粒子、２３０ 無機半導体微粒子に被覆された金属錯体、２４０ 無機半導体微粒子に被覆されたフッ化炭素系シランカップリング化合物。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液相プロセスを用いたエレクトロルミネッセンス装置及び製造方法ならびに電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、有機エレクトロルミネッセンス装置を構成する有機ＥＬ素子は、陽極と陰極との間に有機発光材料からなる有機発光層を有し、両電極から注入された電子と正孔とが発光層内で再結合し、励起したエネルギーが光として放出される。このような有機ＥＬ装置は、各電極と発光層との間の電荷注入障壁が高いため、通常は陽極バッファ層となる正孔注入層（「正孔輸送層」ともいわれる）、および陰極バッファ層となる電子注入層（「電子輸送層」ともいわれる）をそれぞれ設けた積層構造となっている。
【０００３】
この中でも特に、電子注入材料（「電子輸送材料」ともいわれる）については、原理的に酸素等との反応性が高く、つまり通常状態で化学変化を起こす可能性が高く、信頼性を長期間維持することは困難である。そのため、陰極も含め電子の注入運搬を司る部分が、劣化要因の一つとなっている。一方、有機エレクトロルミネッセンスに対する要求は日に日に増すばかりであり、その中でも信頼性の項目は大きな課題となっている。従来からある有機材料を用いた電子注入運搬層では十分ではなく、正孔注入運搬部および発光部を含めた新規な素子構造の創造が期待されている。さらに、現構造のディスプレイ側からの問題点として、低輝度領域での階調制御の難しさが挙げられている。これは、根本的には、現行の電極と平行な界面を有し、それを利用する素子構造に起因している。
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−１２３７７号公報
【特許文献２】特開２０００−２５２０７６号公報
【特許文献３】特開２０００−２５２０７９号公報
【非特許文献１】Appl.Phys.Lett.,51,(1997),p.34
【非特許文献２】Appl.Phys.Lett.,71,(1997),p.34
【非特許文献３】Nature 357,477 (1992)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、信頼性の高いエレクトロルミネッセンス素子を低エネルギーで提供することにある。
【０００６】
また、低輝度領域での階調制御を高めたエレクトロルミネッセンス素子を提供することにある。
【０００７】
さらに、本発明の目的は、本発明にかかるエレクトロルミネッセンス装置を含む電子機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明にかかるエレクトロルミネッセンス装置は、
電極間に、発光部位、電子注入および輸送部位、正孔注入および輸送部位を有するエレクトロルミネッセンス装置であって、前記電子注入および輸送部位が無機半導体材料、前記正孔注入および輸送部位が有機半導体材料、前記発光部位が金属錯体で構成されていることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明にかかるエレクトロルミネッセンス装置は、当該複数の機能部位間界面の少なくとも一つは、相分離によって形成されていることが好ましい。
【００１０】
また、前記相分離界面が前記電極と略平行であることが好ましい。さらに、前記無機半導体材料が微粒子であることが好ましい。
【００１１】
また、前記無機半導体材料が化学組成の異なる少なくとも２種類から形成されており、前記無機半導体材料が、陰極に近い順に伝導バンドのエネルギーが高くなるように配列されていることが好ましい。
【００１２】
さらに、本発明にかかるエレクトロルミネッセンス装置は、前記無機半導体微粒子の少なくとも１種類がフルオロアルキルを有する有機物で被覆されており、前記被覆された無機半導体微粒子が陰極と接していてもよい。
【００１３】
また、前記微粒子において一微粒子の中に複数種の無機半導体材料を含んでいてもよい。さらに、前記無機半導体材料が金属酸化物であることが好ましい。
【００１４】
さらに、本発明にかかるエレクトロルミネッセンス装置は、前記無機半導体微粒子の直径が10nm以下であることが好ましい。さらには、前記無機半導体微粒子の少なくとも１種類に金属錯体が共有結合により付与されていることが好ましい。
【００１５】
また、前記金属酸化物の一つが酸化ジルコニウムであったり、前記金属錯体の中心金属がイリジウムであってもよい。
【００１６】
また、本発明にかかるエレクトロルミネッセンス装置は、前記有機半導体材料がホール輸送性高分子であることが好ましい。さらには、前記有機半導体材料が複数混合されておりそれぞれが相分離界面を有していたり、前記有機半導体材料がトリフェニルアミン骨格を有していてもよい。劣化の重要な要因となる電子注入および伝播に関して、無機半導体を利用し、発光に対しては酸化還元に対して耐性の強い金属錯体を利用することにより達成するものである。また、低エネルギーで作製するために、本発明では、無機半導体は微粒子を用い、それらを成膜性の良い有機高分子により覆うことで界面制御を含め達成している。この有機高分子は、正孔を注入および伝播することと、無機半導体中の電子伝導を支える役目をなしている。
【００１７】
本発明にかかるエレクトロルミネッセンス装置は、低輝度領域での階調制御性を一つの目的として、電極と平行な界面を持たず、液相プロセスから生成した相分離界面により構成された略平行界面により構成されている。本構造は、信頼性においても、多くの発光点を利用することになるため好適と考えられる。
【００１８】
本発明にかかるエレクトロルミネッセンス装置の製造方法は、電極を除くすべての層を液相プロセスにより製膜することを特徴とする。前記液相プロセスを用いると、気相プロセスに比べ、簡易な方法によって前記発光機能部を形成できる。かかる液相プロセスは、スピンコート法、ディップ法、または液滴吐出法であることができる。
【００１９】
また、本発明にかかるエレクトロルミネッセンス装置の製造方法は、製膜時の気液界面近傍の雰囲気を制御することにより、相分離構造を制御することを特徴とする。
【００２０】
また、本発明にかかるエレクトロルミネッセンス装置の製造方法は、前記液相プロセスでは、前記有機材料、前記金属錯体、前記金属化合物の微粒子のすべてを混合した溶液を用いることを特徴とする。
【００２１】
本発明にかかる電子機器は、本発明にかかるエレクトロルミネッセンス装置を含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【００２３】
本実施形態にかかるエレクトロルミネッセンス装置の一例を図１，図２を参照して説明する。図１は、エレクトロルミネッセンス装置１を模式的に示す平面図、図２は、図１のＡ−Ａ線に沿った断面構造を模式的に示す断面図である。
【００２４】
エレクトロルミネッセンス装置１は、図１に示すように、Ｇ（緑）の光を発光するドットをその実表示領域４に有し、これにより単色表示を行うことができる。本実施形態では緑単色であるが、錯体の配位子を選択することにより、他の色を出すことも可能であり、フルカラー化も可能である。
【００２５】
図２に示すように、本実施形態のエレクトロルミネッセンス装置１は、ボトムエミッション型として構成されている。したがって基板２０側から光を取り出す構成であるので、基板２０としては、透明あるいは半透明のものが採用され、例えば、ガラス、石英、樹脂（プラスチック、プラスチックフィルム）等が用いられる。
【００２６】
なお、エレクトロルミネッセンス装置がいわゆるトップエミッション型である場合には、前記基板２０の対向側である封止基板（図示略）側から光を取り出す構成となるので、基板２０としては、透明基板および不透明基板のいずれも用いることができる。不透明基板としては、例えば、アルミナ等のセラミックス、ステンレススチール等の金属シートに表面酸化などの絶縁処理を施したもの、あるいは熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂などが挙げられる。
【００２７】
本実施形態では、基体１００上にエレクトロルミネッセンス素子が設けられている。基体１００は、基板２０と、基板２０上に形成された回路部１１とを有する。
【００２８】
回路部１１は、基板２０上に形成された例えば酸化シリコン層からなる保護層１２と、保護層上に形成された駆動用ＴＦＴ１２３と、第１層間絶縁層１５と、第２層間絶縁層１８とを有する。駆動用ＴＦＴ１２３は、シリコンからなる半導体層１３と、半導体層１３上に形成されたゲート絶縁層１４と、ゲート絶縁層１４上に形成されたゲート電極１９と、ソース電極１６と、ドレイン電極１７とを有する。
【００２９】
回路部１１上にエレクトロルミネッセンス素子が設けられている。エレクトロルミネッセンス素子は、陽極として機能する画素電極２３と、この画素電極２３上に形成された発光機能層６０と、この発光機能層６０上に形成された陰極５０とを含む。
【００３０】
このような構成のエレクトロルミネッセンス素子１は、その発光機能層６０において、陽極として機能する画素電極２３から注入された正孔と陰極５０からの電子とが結合することにより、光を発生する。
【００３１】
陽極として機能する画素電極２３は、本実施形態ではボトムエミッション型であることから透明導電材料によって形成されている。透明導電材料としてはＩＴＯ（Indium Tin Oxide）を用いることができるが、これ以外にも、例えば酸化インジウム・酸化亜鉛系アモルファス材料（Indium Zinc Oxide ：ＩＺＯ／アイ・ゼット・オー）（登録商標））（出光興産社製）等を用いることができる。
【００３２】
画素電極２３の膜厚については、特に限定されず、たとえば５０〜２００ｎｍとすることができる。また、画素電極２３の表面には酸素プラズマ処理が施されることにより、これに親液性が付与されているとともに、電極表面の洗浄、および仕事関数の調整がなされている。酸素プラズマ処理については、例えば、プラズマパワー１００〜８００ｋＷ、酸素ガス流量５０〜１００ｍｌ／ｍｉｎ、基板搬送速度０．５〜１０ｍｍ／ｓｅｃ、基板温度７０〜９０℃の条件で行うことができる。
【００３３】
発光機能部６０を構成する発光材料としては、有機物質としてはトリアリルアミン系高分子（例えばADS社製ＡＤＳ２５４ＢＥ〔化１〕）、ポリビニルカルバゾール〔化２〕などが、金属錯体としては、配位子に2,2'-ビピリジン-4,4'-ジカルボン酸〔化３〕、を持つ3配位のイリジウム金属錯体などが、金属化合物の微粒子としては酸化ジルコニウムや酸化チタン、炭化シリコン、酸化亜鉛、硫化亜鉛、セレン化カドミウム、酸化ニオブ、酸化錫、さらには、酸化錫/酸化亜鉛の混合系などが考えられる。
【００３４】
【化１】
【００３５】
【化２】
【００３６】
【化３】
陰極５０は、発光機能部６０および有機バンク層２２１を覆うように形成されている。
【００３７】
陰極５０を形成するための材料としては、発光機能部６０側（下部側）に仕事関数が小さい材料、例えばカルシウム，マグネシウムなどを用いることができる。また、上部側（封止側）には発光機能部６０側よりも仕事関数が高い材料、例えばアルミニウムを用いることができる。しかしながら、本発明においては、発光機能層の選択の仕方により、上部側（封止側）のみで陰極を構成することもできる。このアルミニウムは、発光機能部６０からの発光光を反射する反射層としても機能することができる。陰極５０の膜厚については、特に限定されないが、たとえば１００〜１０００ｎｍとすることもでき、より好ましくは２００〜５００ｎｍである。なお、本実施形態はボトムエミッション型であることから、この陰極５０は特に光透過性である必要はない。
【００３８】
画素電極２３が形成された第２層間絶縁層１８の表面は、画素電極２３と、例えば酸化シリコンなどの親液性材料を主体とする親液性制御層２５と、アクリル樹脂やポリイミドなどからなる有機バンク層２２１とによって覆われている。そして、画素電極２３には親液性制御層２５に設けられた開口部２５ａ、および有機バンク層２２１に設けられた開口部２２１ａの内部に、正孔注入層７０と、発光機能部６０とが画素電極２３側からこの順で積層されている。なお、本実施形態における親液性制御層２５の「親液性」とは、少なくとも有機バンク層２２１を構成するアクリル樹脂、ポリイミドなどの材料と比べて親液性が高いことを意味する。
【実施例】
【００３９】
次に、本実施形態にかかるエレクトロルミネッセンス装置１の製造方法の一例を、図３（ａ）〜（ｃ）、図４（ａ）、（ｂ）を参照して説明する。なお、図３、図４に示す各断面図は、図１中のＡ−Ａ線の断面図の部分に対応した図である。
【００４０】
（１）まず、図３（ａ）に示すように、公知の手法によって基板２０の表面に、図２に示した回路部１１までを形成し、基体１００を得る。続いて、基体１００の最上層（第２層間絶縁層１８）の全面を覆うように画素電極２３となる透明導電層を形成する。そして、この透明導電層をパターニングすることにより、画素電極２３を形成する。
【００４１】
（２）次いで、図３（ｂ）に示すように、画素電極２３および第２層間絶縁層１８上に絶縁層からなる親液性制御層２５を形成する。続いて、親液性制御層２５において、異なる２つの画素電極２３の間に位置して形成された凹状部にブラックマトリクス層（図示せず）を形成する。ブラックマトリクス層は、具体的には、親液性制御層２５の前記凹状部に対して、たとえば金属クロムを用いスパッタリング法にて成膜することができる。
【００４２】
（３）次いで、図３（ｃ）に示すように、親液性制御層２５の所定位置、具体的には前記ブラックマトリクス層を覆うように有機バンク層２２１を形成する。有機バンク層の形成方法としては、例えば、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂などのレジストを溶媒に溶解したものを、スピンコート法、ディップコート法などの各種塗布法により塗布して有機質層を形成する。この、有機質層の構成材料は、後述する液状材料の溶媒に溶解せず、しかもエッチングなどによってパターニングし易いものであればどのようなものでもよい。次いで、有機質層をフォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を用いてパターニングし、有機質層に開口部２２１ａを形成することにより、有機バンク層２２１を形成する。
【００４３】
次いで、プラズマ処理によって親液性を示す領域と、撥液性を示す領域とを形成する。具体的には、該プラズマ処理は、予備加熱工程と、有機バンク層２２１の上面および開口部２２１ａの壁面ならびに画素電極２３の電極面２３ｃ、親液性制御層２５の上面をそれぞれ親液性にする親液化工程と、有機バンク層２２１の上面および開口部２２１ａの壁面を撥液性にする撥液化工程と、冷却工程とで構成される。
【００４４】
すなわち、被処理体（基体１００上に画素電極２３、有機バンク層２２１などが積層された積層体）を所定温度、例えば７０〜８０℃程度に加熱し、次いで親液化工程として、大気雰囲気中で酸素を反応ガスとするプラズマ処理（酸素プラズマ処理）を行う。次いで、撥液化工程として、大気雰囲気中で４フッ化メタンを反応ガスとするプラズマ処理（ＣＦ4プラズマ処理）を行い、その後、プラズマ処理のために加熱された被処理体を室温まで冷却することにより、親液性および撥液性を所定箇所に付与することができる。
【００４５】
なお、このＣＦ4プラズマ処理では、画素電極２３の電極面２３ｃおよび親液性制御層２５についても多少の影響を受けるが、画素電極２３の材料であるＩＴＯおよび親液性制御層２５の構成材料である酸化シリコン、酸化チタンなどはフッ素に対する親和性に乏しいため、親液化工程で付与された水酸基がフッ素基で置換されることがなく、親液性が保持される。
【００４６】
（４）次いで、図４（ａ）に示すように、発光機能部６０を形成する。この発光機能部６０の形成工程は、液相プロセスにより行う。液相プロセスとは、成膜したい材料を溶解もしくは分散させることで液状体とし、この液状体を用いてスピンコート法、ディップ法、あるいは液滴吐出法（インクジェット法）等により、薄膜を作製する方法である。スピンコート法やディップ法は全面塗布に適しているのに対し、液滴吐出法は任意の箇所に薄膜をパターニングすることができる。このような液相プロセスは、以下に述べる陰極などの成膜工程で液相プロセスを用いる場合にも同様である。
【００４７】
この発光機能層の形成工程においては、液滴吐出法によって発光機能層を構成する無機半導体微粒子、金属錯体、有機物の混合物を電極面２３ｃ上に塗布することにより、エッチングなどによるパターニングを必要とせずに所定の位置に発光機能層６０を形成することができる。
【００４８】
液滴吐出法（インクジェット法）で発光機能層の形成材料を選択的に塗布する場合、まず、液滴吐出ヘッド（図示略）に発光機能層の形成材料を充填し、液滴吐出ヘッドの吐出ノズルを親液性制御層２５に形成された前記開口部２５ａ内に位置する電極面２３ｃに対向させ、液滴吐出ヘッドと基材とを相対的に移動させながら、吐出ノズルから１滴当たりの液量が制御された液滴を電極面２３ｃに吐出する。
【００４９】
吐出ノズルから吐出された液滴は、親液性処理がなされた電極面２３ｃ上にて広がり、親液性制御層２５の開口部２５ａ内に満たされる。その一方で、撥液（インク）処理された有機バンク層２２１の上面では、液滴がはじかれて付着しない。したがって、液滴が所定の吐出位置からはずれて有機バンク層２２１の上面に吐出されたとしても、該上面が液滴で濡れることがなく、弾かれた液滴が親液性制御層２５の開口部２５ａ内に転がり込む。このようにして、液滴は容易かつ正確に所定位置に供給される。
【００５０】
発光機能部６０を構成する材料としては、前述した物を含め、有機物としては、ポリビニルカルバゾール、ポリフルオレン系高分子誘導体、（ポリ）パラフェニレンビニレン誘導体、ポリフェニレン誘導体、ポリチオフェン誘導体、トリアリルアミン誘導体などが、金属錯体としては、配位子に2,2'-ビピリジン-4,4'-ジカルボン酸などを持つ3配位のイリジウム金属錯体などが、金属化合物の微粒子としては酸化ジルコニウムや酸化チタン、炭化シリコン、酸化亜鉛、硫化亜鉛、セレン化カドミウム、酸化ニオブ、酸化錫、さらには、酸化錫/酸化亜鉛の混合系などが挙げられる。
【００５１】
ここで、本件最良形態における発光機能部の実施形態を述べる。
【００５２】
まず錯体の合成について述べる。前述した2,2'-ビピリジン-4,4'-ジカルボン酸（東京化成製）を水と２−エトキシエタノールなどの混合溶媒に溶解させる。さらに、別途、同様の溶媒に塩化イリジウムを溶解させておく。溶解濃度は、配位子が過剰な配位子５に対して金属１になるように調整しておく。還流を１日から２日行った後、ガラスフィルタを用いて沈殿物を取り出す。その後、エタノールで洗浄、乾燥する。ここまでで、イリジウム錯体が完成する。次に、この錯体を酸化ジルコニウム上に配位させるため、ハロゲン系溶媒（ここではクロロホルム）に錯体を溶解後、別途同種溶媒を含む溶剤により酸化ジルコニウムが分散状態にあるところに適宜添加していく。十分な反応を起こさせるため、添加終了後、１日攪拌しつづける。これにより、イリジウム錯体に覆われた酸化ジルコニウム微粒子が完成する。次に、キシレン、トルエン、シクロヘキシルベンゼン、ジハイドロベンゾフランなどの非極性溶媒にＡＤＳ２５４ＢＥおよびポリフルオレン系高分子であるＦ８〔化４〕を溶かし、その中に上記処理済の酸化ジルコニウムを添加する。よく分散させた後、液相プロセスにより、陽極２３例えばＩＴＯの上に塗布する。ここでいう液相プロセスとは、前記同様、スピンコート法、ディップ法、あるいは液滴吐出法（インクジェット法）等により、薄膜を作製する方法である。この製膜時に気液界面近傍の雰囲気を制御することを行う。ここでは、無機半導体微粒子を膜表面に多く集めるために極性溶媒の蒸気で満たす。例えば水やアルコールなどが挙げられる。ここではイソプロピルアルコールを用いた。これにより発光機能部の一部が完成する。この上にさらに無機半導体微粒子層を作成する。
【００５３】
【化４】
【００５４】
上部発光機能層（陰極側）は、酸化ジルコニウム微粒子膜を用いる。この酸化ジルコニウム微粒子は、そのままでも機能は果たすが、好適には、フッ化炭素系シランカップリング化合物、例えば、CF3(CF2)7(CH2)2(CH3)2Si(CH2)5SiCl3：Ｆ17やCF3(CF2)3(CH2)2(CH3)2Si(CH2)9SiCl3：Ｆ９、CF3 (CH2)2(CH3)2Si(CH2)12SiCl3：Ｆ３により修飾（被覆）されていることが望ましい。修飾方法は、蒸気により行う方法、液相により行う方法がある。本発明においてはどちらでもよく、蒸気により修飾した。この修飾された酸化ジルコニウム微粒子をイソプロパノールに分散させ、上記発光機能層上に製膜した。模式図を図５に示す。
【００５５】
このようにして、基体１００上に、少なくとも、陽極（画素電極）２３と、発光機能部６０とが形成された積層体５００を得ることができる。
【００５６】
（５）次いで、図４（ｂ）に示すように、発光機能部６０上に陰極５０を形成する。この陰極５０の形成工程では、例えば蒸着法やスパッタ法等によってアルミニウム等の陰極材料を成膜する。フルカラーの際は、ここに示すように、ＲＧＢをそれぞれ隣り合うところに配置すればよい。
【００５７】
その後、封止工程によって封止基板３０の形成を行う。この封止工程では、作製したエレクトロルミネッセンス素子の内部に水や酸素が浸入するのを防ぐため、封止基板３０の内側に乾燥機能を有する膜４５を貼着し、さらに該封止基板３０と基板２０とを封止樹脂（図示略）にて封止する。封止樹脂としては、熱硬化樹脂や紫外線硬化樹脂が用いられる。なお、この封止工程は、窒素、アルゴン、ヘリウムなどの不活性ガス雰囲気中で行うのが好ましい。
【００５８】
以上の工程を経て作製されたエレクトロルミネッセンス装置１は、両電極間にたとえば１０Ｖ以下の電圧を印加することにより、画素電極２３側から特に光を良好に取り出すことができる。
【００５９】
なお、上述した実施形態では、陰極５０を蒸着法やスパッタ法等の気相プロセスで形成したが、これに代えて、導電性材料を含有してなる溶液あるいは分散液を用いた液相プロセスで形成してもよい。
【００６０】
すなわち、例えば陰極５０を、発光機能部６０に接する主陰極と、この主陰極に積層される補助陰極とで構成し、主陰極、補助陰極を共に導電性材料で形成することができる。本発明では、発光機能層により前記補助陰極だけでも機能を満たすと考えられる。そして、このような主陰極、補助陰極を、いずれも液滴吐出法等の液相プロセスで形成する。
【００６１】
前記主陰極を形成するための導電性材料としては、例えばエチレンジオキシチオフェンを含む高分子化合物からなる導電性高分子材料が用いられる。具体的には、導電性高分子材料としては、３，４−ポリエチレンジオキシチオフェン／ポリスチレンスルフォン酸の分散液が使用できる。また、主陰極５０を構成する導電性材料として、前記の導電性高分子に代えて金属微粒子を用いてもよく、さらに導電性高分子とともにこの金属微粒子を用いるようにしてもよい。特に、導電性高分子と金属微粒子との混合材料によって主陰極を形成した場合には、比較的低温で主陰極を焼成しつつ、主陰極５０の導電性を確保することが可能になる。金属微粒子として、具体的には金や銀、アルミニウム等を使用することができる。なお、金、銀等の金属微粒子の他に、カーボンペーストを採用することも可能である。
【００６２】
前記補助陰極は、陰極５０全体の導電性を高めるために主陰極に積層される。補助陰極は、主陰極を覆うことで酸素や水分などからこれを保護する機能も備えたものであり、導電性を有する金属微粒子によって形成することができる。この金属微粒子として、化学的に安定な導電性材料であれば特に限定されることなく、任意のもの、例えば金属や合金などが使用可能であり、具体的にはアルミニウムや金、銀などを用いることができる。
【００６３】
このように、陰極５０を液相プロセスで形成するようにすれば、気相プロセスの場合の真空条件が不要となり、したがって発光機能部６０の形成に連続して陰極５０の形成を行うことができ、これにより製造が容易になって生産性が向上する。また、画素電極（陽極）についても液相プロセスで形成するようにすれば、陽極、発光機能層、陰極からなるエレクトロルミネッセンス素子を全て一貫して液相プロセスで形成することができ、したがって製造がより容易になって生産性が一層向上する。
【００６４】
なお、前記の実施形態においては、ボトムエミッション型を例にして説明したが、本実施形態はこれに限定されることなく、トップエミッション型にも、また、ボトムおよびトップの両側に光を出射するタイプのものにも適用することができる。
【００６５】
次に、本発明の電子機器の例を説明する。本発明の電子機器は、前述したエレクトロルミネッセンス装置１を表示部として有したものであり、具体的には、例えば図６に示すような携帯電話が挙げられる。
【００６６】
図６において符号１０００は携帯電話本体を示し、符号１００１は本発明のエレクトロルミネッセンス装置１を用いた表示部を示している。図６に示した携帯電話は、本発明のエレクトロルミネッセンス装置からなる表示部１００１を備えているので、表示特性に優れたものとなる。
【００６７】
なお、本実施形態の電子機器としては、このような携帯電話以外にも、ワープロ、パソコンなどの携帯型情報処理装置や、腕時計型電子機器、フラットパネルディスプレイ（例えばテレビ）などにも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明のエレクトロルミネッセンス装置の構成を模式的に示す平面図。
【図２】図１のＡ−Ａ線での要部拡大断面図。
【図３】（ａ）〜（ｃ）は、エレクトロルミネッセンス装置の製造方法を工程順に説明する断面。
【図４】（ａ）および（ｂ）は、図３（ｃ）に続く工程を説明するための断面図。
【図５】本発明の実施形態を表す模式図。
【図６】本発明の電子機器を示す斜視図。
【符号の説明】
【００６９】
１ エレクトロルミネッセンス装置、１１ 回路部、２０ 基板、２３ 画素電極（陽極）、５０ 陰極、６０ 発光機能部、１００ 基体、４２ 基板、４９，５０ 電極、２００ 相分離界面、２１０ 有機物、２２０ 無機半導体微粒子、２３０ 無機半導体微粒子に被覆された金属錯体、２４０ 無機半導体微粒子に被覆されたフッ化炭素系シランカップリング化合物。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極間に、発光部位、電子注入および輸送部位、正孔注入および輸送部位を有するエレクトロルミネッセンス装置であって、前記電子注入および輸送部位が無機半導体材料、前記正孔注入および輸送部位が有機半導体材料、前記発光部位が金属錯体で構成されていることを特徴とするエレクトロルミネッセンス装置。
【請求項２】
請求項１記載のエレクトロルミネッセンス装置において、当該複数の機能部位間界面の少なくとも一つは、相分離によって形成されていることを特徴とするエレクトロルミネッセンス装置。
【請求項３】
前記相分離界面が前記電極と略平行であることを特徴とする請求項２記載のエレクトロルミネッセンス装置。
【請求項４】
請求項１ないし３いずれかに記載のエレクトロルミネッセンス装置において、前記無機半導体材料が微粒子であることを特徴とするエレクトロルミネッセンス装置。
【請求項５】
請求項１ないし４いずれかに記載のエレクトロルミネッセンス装置において、前記無機半導体材料が化学組成の異なる少なくとも２種類から形成されていることを特徴とするエレクトロルミネッセンス装置。
【請求項６】
前記無機半導体材料が、陰極に近い順に伝導バンドのエネルギーが高くなるように配列されていることを特徴とする請求項１ないし５いずれかに記載のエレクトロルミネッセンス装置。
【請求項７】
請求項４ないし６いずれかに記載のエレクトロルミネッセンス装置において、前記無機半導体微粒子の少なくとも１種類がフルオロアルキルを有する有機物で被覆されていることを特徴とするエレクトロルミネッセンス装置。
【請求項８】
請求７記載のエレクトロルミネッセンス装置において、前記被覆された無機半導体微粒子が陰極と接していることを特徴とするエレクトロルミネッセンス装置。
【請求項９】
前記微粒子において一微粒子の中に複数種の無機半導体材料を含むことを特徴とする請求項４ないし８いずれかに記載のエレクトロルミネッセンス装置。
【請求項１０】
前記無機半導体材料が金属酸化物であることを特徴とする請求項１ないし９いずれかに記載のエレクトロルミネッセンス装置。
【請求項１１】
請求項４ないし１０いずれかに記載のエレクトロルミネッセンス装置において、前記無機半導体微粒子の直径が10nm以下であることを特徴とするエレクトロルミネッセンス装置。
【請求項１２】
請求項４ないし１１いずれかに記載のエレクトロルミネッセンス装置において、前記無機半導体微粒子の少なくとも１種類に金属錯体が共有結合により付与されていることを特徴とするエレクトロルミネッセンス装置。
【請求項１３】
請求項１０記載のエレクトロルミネッセンス装置において、前記金属酸化物の一つが酸化ジルコニウムであることを特徴とするエレクトロルミネッセンス装置。
【請求項１４】
請求項１ないし１３いずれかに記載のエレクトロルミネッセンス装置において、前記金属錯体の中心金属がイリジウムであることを特徴とするエレクトロルミネッセンス装置。
【請求項１５】
請求項１ないし１４いずれかに記載のエレクトロルミネッセンス装置において、前記有機半導体材料がホール輸送性高分子であることを特徴とするエレクトロルミネッセンス装置。
【請求項１６】
請求項１ないし１５いずれかに記載のエレクトロルミネッセンス装置において、前記有機半導体材料が複数混合されておりそれぞれが相分離界面を有することを特徴とするエレクトロルミネッセンス装置。
【請求項１７】
請求項１ないし１６いずれかに記載のエレクトロルミネッセンス装置において、前記有機半導体材料がトリフェニルアミン骨格を有することを特徴とするエレクトロルミネッセンス装置。
【請求項１８】
請求項１ないし１７いずれかに記載のエレクトロルミネッセンス装置を製造するエレクトロルミネッセンス装置の製造方法において、電極を除くすべて層を液相プロセスにより製膜することを特徴とするエレクトロルミネッセンス装置の製造方法。
【請求項１９】
請求項１ないし１７いずれかに記載のエレクトロルミネッセンス装置を製造するエレクトロルミネッセンス装置の製造方法において、製膜時の気液界面近傍の雰囲気を制御することにより、相分離構造を制御することを特徴とするエレクトロルミネッセンス装置の製造方法。
【請求項２０】
請求項１８記載のエレクトロルミネッセンス装置の製造方法において、前記液相プロセスでは、請求項１ないし１７記載の有機材料、金属錯体、金属化合物の微粒子のすべてを混合した溶液を用いることを特徴とするエレクトロルミネッセンス装置の製造方法。
【請求項２１】
請求項１ないし１７いずれかに記載のエレクトロルミネッセンス装置を含む、電子機器。
【請求項１】
電極間に、発光部位、電子注入および輸送部位、正孔注入および輸送部位を有するエレクトロルミネッセンス装置であって、前記電子注入および輸送部位が無機半導体材料、前記正孔注入および輸送部位が有機半導体材料、前記発光部位が金属錯体で構成されていることを特徴とするエレクトロルミネッセンス装置。
【請求項２】
請求項１記載のエレクトロルミネッセンス装置において、当該複数の機能部位間界面の少なくとも一つは、相分離によって形成されていることを特徴とするエレクトロルミネッセンス装置。
【請求項３】
前記相分離界面が前記電極と略平行であることを特徴とする請求項２記載のエレクトロルミネッセンス装置。
【請求項４】
請求項１ないし３いずれかに記載のエレクトロルミネッセンス装置において、前記無機半導体材料が微粒子であることを特徴とするエレクトロルミネッセンス装置。
【請求項５】
請求項１ないし４いずれかに記載のエレクトロルミネッセンス装置において、前記無機半導体材料が化学組成の異なる少なくとも２種類から形成されていることを特徴とするエレクトロルミネッセンス装置。
【請求項６】
前記無機半導体材料が、陰極に近い順に伝導バンドのエネルギーが高くなるように配列されていることを特徴とする請求項１ないし５いずれかに記載のエレクトロルミネッセンス装置。
【請求項７】
請求項４ないし６いずれかに記載のエレクトロルミネッセンス装置において、前記無機半導体微粒子の少なくとも１種類がフルオロアルキルを有する有機物で被覆されていることを特徴とするエレクトロルミネッセンス装置。
【請求項８】
請求７記載のエレクトロルミネッセンス装置において、前記被覆された無機半導体微粒子が陰極と接していることを特徴とするエレクトロルミネッセンス装置。
【請求項９】
前記微粒子において一微粒子の中に複数種の無機半導体材料を含むことを特徴とする請求項４ないし８いずれかに記載のエレクトロルミネッセンス装置。
【請求項１０】
前記無機半導体材料が金属酸化物であることを特徴とする請求項１ないし９いずれかに記載のエレクトロルミネッセンス装置。
【請求項１１】
請求項４ないし１０いずれかに記載のエレクトロルミネッセンス装置において、前記無機半導体微粒子の直径が10nm以下であることを特徴とするエレクトロルミネッセンス装置。
【請求項１２】
請求項４ないし１１いずれかに記載のエレクトロルミネッセンス装置において、前記無機半導体微粒子の少なくとも１種類に金属錯体が共有結合により付与されていることを特徴とするエレクトロルミネッセンス装置。
【請求項１３】
請求項１０記載のエレクトロルミネッセンス装置において、前記金属酸化物の一つが酸化ジルコニウムであることを特徴とするエレクトロルミネッセンス装置。
【請求項１４】
請求項１ないし１３いずれかに記載のエレクトロルミネッセンス装置において、前記金属錯体の中心金属がイリジウムであることを特徴とするエレクトロルミネッセンス装置。
【請求項１５】
請求項１ないし１４いずれかに記載のエレクトロルミネッセンス装置において、前記有機半導体材料がホール輸送性高分子であることを特徴とするエレクトロルミネッセンス装置。
【請求項１６】
請求項１ないし１５いずれかに記載のエレクトロルミネッセンス装置において、前記有機半導体材料が複数混合されておりそれぞれが相分離界面を有することを特徴とするエレクトロルミネッセンス装置。
【請求項１７】
請求項１ないし１６いずれかに記載のエレクトロルミネッセンス装置において、前記有機半導体材料がトリフェニルアミン骨格を有することを特徴とするエレクトロルミネッセンス装置。
【請求項１８】
請求項１ないし１７いずれかに記載のエレクトロルミネッセンス装置を製造するエレクトロルミネッセンス装置の製造方法において、電極を除くすべて層を液相プロセスにより製膜することを特徴とするエレクトロルミネッセンス装置の製造方法。
【請求項１９】
請求項１ないし１７いずれかに記載のエレクトロルミネッセンス装置を製造するエレクトロルミネッセンス装置の製造方法において、製膜時の気液界面近傍の雰囲気を制御することにより、相分離構造を制御することを特徴とするエレクトロルミネッセンス装置の製造方法。
【請求項２０】
請求項１８記載のエレクトロルミネッセンス装置の製造方法において、前記液相プロセスでは、請求項１ないし１７記載の有機材料、金属錯体、金属化合物の微粒子のすべてを混合した溶液を用いることを特徴とするエレクトロルミネッセンス装置の製造方法。
【請求項２１】
請求項１ないし１７いずれかに記載のエレクトロルミネッセンス装置を含む、電子機器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００６−６００２３（Ｐ２００６−６００２３Ａ）
【公開日】平成１８年３月２日（２００６．３．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２４０４５０（Ｐ２００４−２４０４５０）
【出願日】平成１６年８月２０日（２００４．８．２０）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年３月２日（２００６．３．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年８月２０日（２００４．８．２０）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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