有機エレクトロルミネッセンス表示素子及びその製造方法
【課題】容易に形成でき、且つ表示品質が高い有機ＥＬ表示素子及びその製造方法を提供する。
【解決手段】基板と、前記基板の面上に設けられた第１電極層と、前記第１電極層の少なくとも一部を覆って設けられた有機下地層と、前記有機下地層の一部を覆って設けられ、画素領域を規定するバンクと、前記画素領域内に設けられた有機発光層と、前記有機発光層の上に設けられた第２電極層とを備える有機エレクトロルミネッセンス表示素子であって、隣接する複数の前記画素における前記有機下地層が一体に形成されており、前記有機下地層が、水に不溶性の材料からなることを特徴とする、有機エレクトロルミネッセンス表示素子。
【解決手段】基板と、前記基板の面上に設けられた第１電極層と、前記第１電極層の少なくとも一部を覆って設けられた有機下地層と、前記有機下地層の一部を覆って設けられ、画素領域を規定するバンクと、前記画素領域内に設けられた有機発光層と、前記有機発光層の上に設けられた第２電極層とを備える有機エレクトロルミネッセンス表示素子であって、隣接する複数の前記画素における前記有機下地層が一体に形成されており、前記有機下地層が、水に不溶性の材料からなることを特徴とする、有機エレクトロルミネッセンス表示素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機エレクトロルミネッセンス素子（以下、「有機ＥＬ素子」ということがある。）及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、画素として多数の有機ＥＬ素子を有する表示装置の製造において、基板上にポリ（３，４）エチレンジオキシチオフェン／ポリスチレンスルホネートを含む溶液をスピンコーティングし、正孔注入層としての有機下地層を設けた後、該有機下地層上にバンクを設けた有機エレクトロルミネッセンス素子が開示されている（特許文献１）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２３５１２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、フォトリソグラフィ法でバンクを形成する場合、即ちフォトレジスト層を設けた後その層を露光、現像して層の一部を取り除く過程において、前記有機エレクトロルミネッセンス素子の正孔注入層の厚さが不均一になり、表示品質が不充分となるという課題がある。
【０００５】
本発明の目的は、容易に形成でき、且つ表示品質が高い有機ＥＬ表示素子及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため本願発明者は鋭意検討した結果、有機下地層として特定のものを用いた場合、その上にバンクを設けても有機下地層が損なわれず、その結果良好な品質の表示素子を容易に形成しうることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００７】
即ち、本発明によれば、下記のものが提供される：
〔１〕 基板と、前記基板の面の少なくとも一部の領域上に設けられた第１電極層と、前記第１電極層の面の少なくとも一部の領域上に設けられた少なくとも１の有機下地層と、前記有機下地層上に設けられ、前記有機下地層がその上に複数の画素領域を有するように配置されたバンクと、前記有機下地層上であって前記画素領域内に設けられた有機発光層と、前記有機発光層上に設けられた第２電極層とを備える有機エレクトロルミネッセンス表示素子であって、前記有機下地層が、水に不溶性の有機材料からなることを特徴とする、有機エレクトロルミネッセンス表示素子。
〔２〕 前記有機下地層が正孔注入層である、前記有機エレクトロルミネッセンス表示素子。
〔３〕 前記有機下地層として、第１の有機下地層及びその上に積層された第２の有機下地層を有し、前記第１の有機下地層が正孔注入層であり、前記第２の有機下地層がインターレイヤーである前記有機エレクトロルミネッセンス表示素子。
〔４〕 前記有機下地層の抵抗率が１×１０１０Ωｃｍ以上である、前記有機エレクトロルミネッセンス表示素子。
〔５〕 前記水に不溶性の有機材料が、架橋高分子化合物である前記有機エレクトロルミネッセンス表示素子。
〔６〕 前記有機エレクトロルミネッセンス表示素子の製造方法であって、基板の面の少なくとも一部の領域上に第１電極層を設け、前記第１電極層の少なくとも一部の領域上に有機下地層を設け、前記有機下地層上にバンクを設け、前記バンクによって規定された画素領域内に有機発光層を設け、前記有機発光層の上に第２電極層を設けることを含む製造方法。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の有機ＥＬ表示素子は、バンクの下に発光素子の積層構造の一部として有機下地層を有し、さらに当該有機下地層として水に不溶性の有機材料を用いることにより、表示品質が高い有機ＥＬ表示素子を容易に形成することができる。また本発明の有機ＥＬ表示素子の製造方法によれば、前記本発明の有機ＥＬ表示素子を容易に製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明の有機ＥＬ表示素子は、基板と、前記基板の面の少なくとも一部の領域上に設けられた第１電極層と、前記第１電極層の面の少なくとも一部の領域上に設けられた少なくとも１の有機下地層と、前記有機下地層上に設けられ、前記有機下地層がその上に複数の画素領域を有するように配置されたバンクと、前記有機下地層上であって前記画素領域内に設けられた有機発光層と、前記有機発光層上に設けられた第２電極層とを備える。
【００１０】
１．基板
本発明に用いる基板としては、有機ＥＬ表示素子に用いられる各種の基板を採用することができる。本願では、表示素子の層の構成に関する記載においては、特に断らない限り「上」「下」及び「水平」方向は、基板を水平に置き、その上方に発光層および他の層を設けた場合の位置関係を示す。
【００１１】
２．電極層
本発明の有機ＥＬ表示素子は、電極として、基板上に設けられる第１電極層、及び有機下地層及び発光層の上に設けられる第２電極層を含む。これらの一方を陽極、他方を陰極とする。第１電極層を陽極とすることが多いがこれに限られず第２電極層を陽極とすることもできる。
【００１２】
電極層の具体的な形状は、特に限定されず、セグメント表示素子、ドットマトリックス表示素子等に適した各種の形状とすることができる。好ましくは、アクティブマトリックス表示素子又はパッシブマトリックス表示素子等のドットマトリックス表示素子を構成する形状とすることができる。第１電極層は、基板の面の全面に設けられていてもよいが、通常、多数の画素を構成するためのパターンに従い、基板の面上の一部の領域上に設けられる。
【００１３】
パッシブマトリクスを構成する電極層の形状の一例の概略を、図５に示す。図５は、本願の有機ＥＬ表示素子の一例における基板及びパッシブマトリクス型電極の位置関係を示す斜視図である。この例においては、基板１１１の面上に、第１電極層１２１を平行な線状に設け、それに交差する態様で、第２電極層１２２を設けている。各電極に接続して、電圧を印加して表示装置を駆動するための回路（不図示）を設けることができる。第１電極層１２１及び第２電極層１２２の交点のそれぞれにおいて、後述するバンクにより規定される画素領域（図５において不図示）を設けることができる。
【００１４】
３．有機下地層
本発明の有機ＥＬ表示素子において、有機下地層は、前記第１電極層の面の少なくとも一部の領域上に設けられる。
有機下地層が第１電極層の「少なくとも一部の領域上」に設けられるとは、第１電極層の上側の面上の少なくとも一部の領域に有機下地層が存在している領域があることをいう。従って、第１電極層の上面の全てを有機下地層が覆っていてもよく、第１電極層の上面の一部のみを有機下地層が覆っていてもよい。ただし、通常、第１電極層のうち、後述する画素領域に属する部分は、その全面を有機下地層が覆うよう構成される。また、基板の面上の、前記第１電極層で覆われていない部分については、有機下地層で覆われていてもよく、覆われていなくてもよい。
【００１５】
有機下地層が「少なくとも１」設けられるとは、１枚の基板の面上の一部又は全部の領域を、一枚の有機下地層のみが占めている状態でもよく、１枚の基板の面が複数の領域に区分され、それぞれの区分された領域を、それぞれ別の有機下地層が占め、複数枚の有機下地層が設けられている状態でもよいことをいう。
【００１６】
本発明の好ましい態様においては、有機下地層は、基板上の複数の画素領域を包含する領域全面を覆うよう、より好ましくは基板上の全ての画素領域を包含する領域全面を覆うよう設けられる。このような態様で有機下地層を設けることにより、均一な有機下地層を、スピンコート法などの簡便な方法で形成することができる。
【００１７】
このような有機下地層の構造を、再び図５を参照して説明すると、有機下地層（不図示）は、電極１２１及び１２２の交点で示される画素領域全てを含む領域１１１Ｃにおいて、基板１１１の表面上の第１電極層１２１、及び基板１１１の表面上の第１電極層が形成されていない部分の両方にわたって、一体となった層として設けられることが好ましい。
【００１８】
さらに、このような有機下地層の構造を、図３を参照して説明する。図３は、図５と同様のパッシブマトリクス型の電極を有する本発明の有機ＥＬ表示素子の一例の一部の構成を示す縦断面図である。この例において、基板１１１上の上には複数の第１電極層１２１が設けられ、第１電極層１２１、およびその間隙の第１電極層１２１で覆われていない基板１１１表面の両方にわたり、有機下地層１４１が一体となった層として連続的に形成されている。このような構成とすることにより、第１電極層の上に、第１電極層上において均一な厚さを有し、且つ画素領域間における厚さのばらつきの少ない有機下地層を、スピンコート法などの簡便な手法で容易に設けることができる。
【００１９】
本発明の有機ＥＬ表示素子は、図３に示す通り積層構造を有しない１層の有機下地層のみからなってもよいが、図６に示す例のとおり、積層構造を有する２層以上の有機下地層を有していてもよく、さらに３層以上の有機下地層を有していてもよい。図６に示す例においては、有機ＥＬ表示素子は、基板１１１及び第１電極層１２１の両方を覆う第１の有機下地層６４１Ａ及びその上に積層された第２の有機下地層６４１Ｂの２層を有している。３層以上の層を設けると、電極とバンクとの間隔が厚くなり、隣接する画素領域とのクロストークを招くおそれがあるので、好ましくは１層又は２層とすることができる。
上で述べたように、基板の面が複数の領域に区分され、それぞれの領域をそれぞれ別の有機下地層が占め、複数枚の有機下地層が設けられている場合は、その区分された領域のそれぞれにおいて、１層の有機下地層又は２層以上の積層された有機下地層を有することができる。
【００２０】
本発明の有機ＥＬ表示素子における有機下地層は、有機ＥＬ表示素子を構成するために必要な層であって第１電極層以外のいずれかの層の機能を有することができる。通常は、有機ＥＬ表示素子において電極と発光層との間に形成される層の一部の層又は全ての層とすることができる。
例えば、第１電極層が陽極である場合、有機下地層は、正孔注入層、インターレイヤー及び正孔輸送層のうちの１層以上とすることができる。より好ましい態様において、本発明の有機ＥＬ素子は、有機下地層として正孔注入層である１層のみを有するか、または第１の有機下地層及びその上に積層された第２の有機下地層を有し、第１の有機下地層を正孔注入層とし第２の有機下地層をインターレイヤーとすることができる。
一方、第１電極層が陰極である場合、有機下地層は、電子注入層、インターレイヤー及び電子輸送層のうちの１層以上とすることができる。より好ましい態様において、本発明の有機ＥＬ素子は、有機下地層として電子注入層である１層のみを有するか、又は第１の有機下地層及びその上に積層された第２の有機下地層を有し、第１の有機下地層を電子注入層とし第２の有機下地層をインターレイヤーとすることができる。
【００２１】
本発明において、有機下地層の抵抗率は、好ましくは１×１０１０Ωｃｍ以上である。ここで、有機下地層の抵抗率は、抵抗率計（例えばダイアインスツルメンツ社製 ロレスタＧＰ ＭＣＰ−Ｔ６１０型）により測定することができる。
【００２２】
本発明において、有機下地層は、水に不溶性の有機材料からなる。有機下地層が複数の層からなる場合、少なくとも最上のバンクと接する層が、好ましくは全ての層が、水に不溶性の有機材料からなる。本発明に用いられる有機下地層は、水に不溶性の有機材料からなるため、有機下地層上に水を含む溶液を塗布した場合でも、当該層の膜厚が実質的に減少しない。水に不溶性の有機材料としては、水１ｇに溶解する量が０．１ｍｇ以下であることが好ましく、０．０１ｍｇ以下であることがより好ましく、０．００１ｍｇ以下であることがさらに好ましい。
【００２３】
本発明においては、素子を構成する層の１層以上を有機下地層としてバンクの下に設けることにより、スピンコート法等の簡易な成膜方法で形成しうるという利点を享受すると共に、有機下地層として水に不溶性の材料を採用することにより、この後のバンクの形成の工程においても有機下地層が損なわれず、その結果高品質な表示性能を得ることができる。
【００２４】
４．バンク
本発明において、バンクは、有機下地層上に設けられ、有機下地層のそれぞれの上に複数の画素領域を規定する。ここで、有機下地層の「それぞれの上に複数の」画素領域を規定するとは、基板上に有機下地層が複数枚存在する場合は、それぞれの上に複数の画素領域が規定されることを意味する。基板上に有機下地層が一枚存在する場合は、勿論その上に全ての画素領域が規定される。このような構成とすることにより、本発明の有機ＥＬ表示素子においては、隣接する複数の画素における有機下地層が一体に形成されることとなる。即ち、基板表面上の隣接する複数の画素、好ましくは基板表面上の全ての画素の存在する一領域において、有機下地層が別個の層ではなく連続して一体となった層となる。
【００２５】
上記構成を、再び図３の例を参照して説明すると、バンク１３１Ｂは、電極１２１及び１２１が上下に存在する矩形の領域１３２Ｒ内に画素領域が規定されるよう、その周囲を囲んで、有機下地層１４１上に設けられる。即ち、バンクに周囲を囲まれ、バンクが存在しない領域１３２Ｒが画素領域となり、一枚の有機下地層１４１上に、複数の画素領域１３２Ｒが規定される。
【００２６】
５．有機発光層
本発明において、有機発光層は、バンクによって規定された画素領域内に設けられる。そして、このように設けられた有機発光層の上にさらに、上に述べた第２電極層を形成することにより有機ＥＬ表示素子を構成することができる。図３の例を参照して説明すると、有機発光層１４２は、バンク１３１Ｂで規定された画素領域１３２Ｒ内に充填される形で設けられ、第１電極層１２１の上に、有機下地層１４１を介して積層されている。この上に、第１電極層１２１と直交するように第２電極層１２２を設けることにより、第１電極層および第２電極層の間に有機下地層および発光層が積層された有機ＥＬ素子を構成することができる。
【００２７】
６．封止部材
本発明の有機ＥＬ素子はさらに、前記各層を挟んで基板と反対側に、封止のための部材を有することができる。封止部材は、例えば、図５に示す、画素領域を含む領域１１１Ｃの周辺の領域１１１Ｓに設けられた接着層を介して、基板１１１と貼り合わせることにより、素子を構成する各層を封止することができる。
【００２８】
７．その他の構成要素
本発明の有機ＥＬ表示素子は、上記構成要素に加えて、さらに他の構成要素を有することができる。具体的には例えば、バンクにより規定される画素領域内に、有機発光層に加えてさらに１層以上の他の層を有していてもよい。例えば図４に示す通り、第１電極層１２１と第２電極層１２２との間の積層構造１４０を、有機下地層１４１及び有機発光層１４２に加えて、さらに他の層１４３を設けた３層で構成している。
【００２９】
上記必須の構成要素及び任意の構成要素による本発明の有機ＥＬ表示素子の層の構成について、以下により具体的に説明する。
【００３０】
一般に、有機ＥＬ素子は、少なくとも１対の電極（陽極及び陰極）を有し、その間に少なくとも有機発光層を有する。陽極と有機発光層との間には任意に正孔注入層を有することができ、さらに、有機発光層と正孔注入層（正孔注入層が存在する場合）又は陽極（正孔注入層が存在しない場合）との間に任意にインターレイヤー、正孔輸送層のうちの１層以上を有することができる。一方、陰極と有機発光層との間には任意に電子注入層を有することができ、さらに、有機発光層と電子注入層（電子注入層が存在する場合）又は陰極（電子注入層が存在しない場合）との間に任意にインターレイヤー、電子輸送層のうちの１層以上を有することができる。即ち有機ＥＬ素子は下記の層構成ａ）を有することができ、または、層構成ａ）から正孔注入層、正孔輸送層、インターレイヤー、電子輸送層、電子注入層の１層以上を省略した層構成を有することもできる。
【００３１】
ａ）陽極−正孔注入層−（正孔輸送層及び／又はインターレイヤー）−発光層−（電子輸送層及び／又はインターレイヤー）−電子注入層−陰極
【００３２】
ここで、符号「−」は各層が隣接して積層されていることを示す。「（正孔輸送層及び／又はインターレイヤー）」は、正孔輸送層のみからなる層、インターレイヤーのみからなる層、正孔輸送層−インターレイヤーの層構成、インターレイヤー−正孔輸送層の層構成、又はその他の、正孔輸送層及びインターレイヤーをそれぞれ一層以上含む任意の層構成を示す。「（電子輸送層及び／又はインターレイヤー）」は、電子輸送層のみからなる層、インターレイヤーのみからなる層、電子輸送層−インターレイヤーの層構成、インターレイヤー−電子輸送層の層構成、又はその他の、電子輸送層及びインターレイヤーをそれぞれ一層以上含む任意の層構成を示す。以下の層構成の説明においても同様である。
【００３３】
さらに、有機ＥＬ素子は、一つの積層構造中に２層の発光層を有することができる。この場合、有機ＥＬ素子は下記の層構成ｂ）を有することができ、または、層構成ｂ）から正孔注入層、正孔輸送層、インターレイヤー、電子輸送層、電子注入層の１層以上を省略した層構成を有することもできる。
【００３４】
ｂ）陽極−正孔注入層−（正孔輸送層及び／又はインターレイヤー）−発光層−（電子輸送層及び／又はインターレイヤー）−電子注入層−電極−正孔注入層−（正孔輸送層及び／又はインターレイヤー）−発光層−（電子輸送層及び／又はインターレイヤー）−電子注入層−陰極
【００３５】
さらに、有機ＥＬ素子は、一つの積層構造中に３層以上の発光層を有することができる。この場合、有機ＥＬ素子は下記の層構成ｃ）を有することができ、または、層構成ｃ）から正孔注入層、正孔輸送層、インターレイヤー、電子輸送層、電子注入層の１層以上を省略した層構成を有することもできる。
【００３６】
ｃ）陽極−正孔注入層−（正孔輸送層及び／又はインターレイヤー）−発光層−（電子輸送層及び／又はインターレイヤー）−電子注入層−繰返し単位Ａ−繰返し単位Ａ・・・−陰極
ここで「繰返し単位Ａ」は、電極−正孔注入層−（正孔輸送層及び／又はインターレイヤー）−発光層−（電子輸送層及び／又はインターレイヤー）−電子注入層の層構成の単位を示す。
【００３７】
本発明の有機ＥＬ表示素子も、上記の一般的な有機ＥＬ素子がとりうるものと同様の層構成とすることができる。そして、第１電極層を陽極とした場合は、陽極に近い側の１層以上、好ましくは１層若しくは２層を、有機下地層とすることができ、それよりも陽極から遠い層を、バンクにより規定された画素領域内に設けることができる。一方、第１電極層を陰極とした場合は陰極に近い側の１層以上、好ましくは１層若しくは２層を、有機下地層とすることができる。
【００３８】
本発明の有機ＥＬ表示素子の層構成の好ましい具体的としては、下記のものが挙げられる。下記において、記号＜ ＞で囲まれた要素は有機下地層として設けられる層を示し、その他のもので且つ電極以外のものはバンクにより規定された画素領域内に設けられる層を示す。
【００３９】
ｄ）陽極−＜正孔注入層＞−有機発光層−陰極
ｅ）陽極−＜正孔輸送層＞−有機発光層−陰極
ｆ）陽極−＜インターレイヤー＞−有機発光層−陰極
ｇ）陽極−＜正孔注入層−正孔輸送層＞−有機発光層−陰極
ｈ）陽極−＜正孔注入層−インターレイヤー＞−有機発光層−陰極
ｉ）陽極−＜正孔注入層＞−正孔輸送層−インターレイヤー−有機発光層−陰極
ｊ）陽極−＜正孔輸送層＞−インターレイヤー−有機発光層−陰極
ｋ）陽極−＜正孔注入層−正孔輸送層＞−インターレイヤー−有機発光層−陰極
ｄ２）〜ｋ２） 上記ｄ）〜ｋ）において、有機発光層と陰極との間に、さらに電子注入層を有するもの。
ｄ３）〜ｋ３） 上記ｄ）〜ｋ）において、有機発光層と陰極との間に、さらにインターレイヤー−電子輸送層を有するもの。
ｄ４）〜ｋ４） 上記ｄ２）〜ｋ２）において、有機発光層と電子注入層との間に、さらにインターレイヤー−電子輸送層を有するもの。
なお、上記の例示に示されるとおり、インターレイヤーが存在する場合は、インターレイヤーは発光層に隣接することが好ましい。
【００４０】
本発明の有機ＥＬ表示素子は、さらに電極との密着性向上や電極からの電荷（即ち正孔又は電子）の注入の改善のために、電極に隣接して膜厚２ｎｍ以下の絶縁層を設けてもよく、また、界面の密着性向上や混合の防止等のために電荷輸送層（即ち正孔輸送層又は電子輸送層）又は有機発光層の界面に薄いバッファー層を挿入してもよい。
積層する層の順番や数、及び各層の厚さについては、発光効率や素子寿命を勘案して適宜用いることができる。
【００４１】
本発明の有機ＥＬ表示素子を、基板側から出光するボトムエミッション型の素子として構成する場合、少なくとも有機発光層よりも基板側の全ての層を、透明又は半透明とすることができる。一方、基板と反対の面側から出光するトップエミッション型の素子として構成する場合は、少なくとも有機発光層よりも第２電極層側の全ての層を、透明又は半透明とすることができる。
【００４２】
例えば図３に示す有機ＥＬ表示素子がボトムエミッション型の素子である場合、有機発光層１４２よりも基板側の全ての層、即ち有機下地層１４１、第１電極層１２１及び基板１１１の全てが透明又は半透明となるよう素子を構成しうる。一方、図３に示す有機ＥＬ表示素子がトップエミッション型の素子である場合、有機発光層１４２よりも第２電極層側の全ての層、即ち第２電極層１２２及び封止部材（不図示）の全てが透明又は半透明となるよう素子を構成しうる。ここで透明または半透明とは、発光層から光を放出する層までの可視光透過率が４０％以上であることが好ましい。紫外領域又は赤外領域の発光が求められる素子の場合は、当該領域において４０％以上の透過率を有することが好ましい。
【００４３】
本発明の有機ＥＬ表示素子は、さらに必要に応じて、カラーフィルター又は蛍光変換フィルター等のフィルター、画素の駆動に必要な配線等の、表示素子を構成するための任意の構成要素を有することができる。
【００４４】
８．各層を構成する材料
次に、本発明の有機ＥＬ表示素子を構成する各層の材料及び形成方法について、より具体的に説明する。
【００４５】
＜基板＞
本発明の有機ＥＬ素子を構成する基板は、電極を形成し、有機物の層を形成する際に変化しないものであればよく、例えばガラス、プラスチック、高分子フィルム、シリコン基板、これらを積層したものなどが用いられる。前記基板としては、市販のものが入手可能であり、又は公知の方法により製造することができる。
【００４６】
＜陽極＞
本発明の有機ＥＬ素子の陽極としては、透明又は半透明の電極を用いることが、陽極を通して発光する素子を構成しうるため好ましい。かかる透明電極または半透明電極としては、電気伝導度の高い金属酸化物、金属硫化物や金属の薄膜を用いることができ、透過率が高いものが好適に利用でき、用いる有機層により適宜、選択して用いる。具体的には、酸化インジウム、酸化亜鉛、酸化スズ、およびそれらの複合体であるインジウム・スズ・オキサイド（ＩＴＯ）、インジウム・亜鉛・オキサイド等からなる導電性ガラスを用いて作成された膜（ＮＥＳＡなど）や、金、白金、銀、銅等が用いられ、ＩＴＯ、インジウム・亜鉛・オキサイド、酸化スズが好ましい。作製方法としては、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、メッキ法等が挙げられる。また、該陽極として、ポリアニリンもしくはその誘導体、ポリチオフェンもしくはその誘導体などの有機の透明導電膜を用いてもよい。
陽極には、光を反射させる材料を用いてもよく、該材料としては、仕事関数３．０ｅＶ以上の金属、金属酸化物、金属硫化物が好ましい。
【００４７】
陽極の膜厚は、光の透過性と電気伝導度とを考慮して、適宜選択することができるが、例えば１０ｎｍ〜１０μｍであり、好ましくは２０ｎｍ〜１μｍであり、さらに好ましくは５０ｎｍ〜５００ｎｍである。
【００４８】
＜正孔注入層＞
正孔注入層は、陽極と正孔輸送層との間、または陽極と発光層との間に設けることができる。
本発明の有機ＥＬ素子において、正孔注入層を形成する材料としては、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、酸化タンタル、酸化タングステン、酸化モリブデン、酸化ルテニウム、酸化アルミニウム等の酸化物、アモルファスカーボン、ポリアニリン若しくはその誘導体、ポリフルオレン若しくはその誘導体、ポリアリールアミン若しくはその誘導体、ポリチオフェン若しくはその誘導体等が挙げられる。
【００４９】
正孔注入層の膜厚は、用いる材料によって最適値が異なり、駆動電圧と発光効率が適度な値となるように選択すればよいが、少なくともピンホールが発生しないような厚さが必要であり、あまり厚いと、素子の駆動電圧が高くなり好ましくない。従って、該正孔注入層の膜厚としては、例えば１ｎｍから１μｍであり、好ましくは２ｎｍ〜５００ｎｍであり、さらに好ましくは５ｎｍ〜２００ｎｍである。
【００５０】
正孔注入層の成膜の方法に制限はないが、低分子正孔注入材料では、高分子バインダーとの混合溶液からの成膜による方法が例示される。また、高分子正孔注入材料では、溶液からの成膜による方法が例示される。
【００５１】
溶液からの成膜に用いる溶媒としては、正孔注入材料を溶解させるものであれば特に制限はない。該溶媒として、クロロホルム、塩化メチレン、ジクロロエタン等の塩素系溶媒、テトラヒドロフラン等のエーテル系溶媒、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素系溶媒、アセトン、メチルエチルケトン等のケトン系溶媒、酢酸エチル、酢酸ブチル、エチルセルソルブアセテート等のエステル系溶媒が例示される。
【００５２】
溶液からの成膜方法としては、溶液からのスピンコート法、キャスティング法、マイクログラビアコート法、グラビアコート法、バーコート法、ロールコート法、ワイアーバーコート法、ディップコート法、スリットコート法、キヤピラリーコート法、スプレーコート法、ノズルコート法などのコート法、グラビア印刷法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、反転印刷法、インクジェットプリント法等の印刷法等の塗布法を用いることができる。パターン形成が容易であるという点で、グラビア印刷法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、反転印刷法、インクジェットプリント法等の印刷法が好ましい。
【００５３】
混合する高分子バインダーとしては、電荷輸送を極度に阻害しないものが好ましく、また可視光に対する吸収が強くないものが好適に用いられる。該高分子バインダーとして、ポリカーボネート、ポリアクリレート、ポリメチルアクリレート、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリシロキサン等が例示される。
【００５４】
本発明において、正孔注入層を水に不溶性の有機下地層として設ける場合、ポリアニリン若しくはその誘導体、ポリフルオレン若しくはその誘導体、ポリアリールアミン若しくはその誘導体、ポリチオフェン若しくはその誘導体からなる群から連ばれる高分子化合物であって親水基を有さない高分子化合物を正孔注入層の材料として用いることが好ましい。特に好ましい正孔注入層の材料としては、下記式（１）で表される繰り返し単位を有する高分子化合物、下記式（２）で表される繰り返し単位を有する高分子化合物、下記式（１）で表される繰り返し単位および下記式（２）で表される繰り返し単位を有する高分子化合物があげられる。
【００５５】
【化１】
【００５６】
［式（１）および（２）中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６およびＲ７は、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基またはアリール基を表す。Ｒ１とＲ２は互いに結合して環を形成していてもよい。Ｒ３〜Ｒ７から選ばれる任意の２個の置換基が互いに結合して環を形成していてもよい。］
【００５７】
前記アルキル基は、炭素数が通常１〜２０であり、直鎖状でも分岐状でもよく、シクロアルキル基でもよい。アルキル基の具体例としては、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、ｔ−ブチル基、ｓ−ブチル基、３−メチルブチル基、ｎ−ペンチル基、ｎ−ヘキシル基、２−エチルヘキシル基、ｎ−ヘプチル基、ｎ−オクチル基、ｎ−ノニル基、ｎ−デシル基、ｎ一ラウリル基等が挙げられる。
【００５８】
前記アリール基は、炭素数が通常６〜６０であり、置換基を有していてもよい。アリール基が有している置換基としては、炭素数１〜２０の直鎖状、分岐状のアルキル基又は炭素数１〜２０のシクロアルキル基があげられる。アリール基の具体例としては、フェニル基、Ｃ１〜Ｃ１２アルキルフェニル基（Ｃ１〜Ｃ１２は、炭素数１〜１２であることを示す。以下も同様である。）、１−ナフチル基、２−ナフチル基等が挙げられ、炭素数６〜２０のアリール基が好ましく、Ｃ１〜Ｃ１２アルキルフェニル基がより好ましい。
【００５９】
Ｒ１とＲ２は互いに結合して環を形成していてもよく、Ｒ３〜Ｒ７から選ばれる任意の２個の置換基が互いに結合して環を形成していてもよい。当該環としては、シクロブタン環、シクロペンタン環、シクロヘキサン環、シクロヘプタン環、シクロオクタン環、シクロノナン環、シクロデカン環、シクロヘキセン環、シクロヘキサジエン環、シクロオクタトリエン環等が挙げられる。
【００６０】
＜正孔輸送層＞
正孔輸送層を構成する材料としては、ポリビニルカルバゾール若しくはその誘導体、ポリシラン若しくはその誘導体、側鎖若しくは主鎖に芳香族アミンを有するポリシロキサン誘導体、ピラゾリン誘導体、アリールアミン誘導体、スチルベン誘導体、トリフェニルジアミン誘導体、ポリアニリン若しくはその誘導体、ポリチオフェン若しくはその誘導体、ポリアリールアミン若しくはその誘導体、ポリフルオレン若しくはその誘導体、ポリピロール若しくはその誘導体、ポリ（ｐ−フェニレンビニレン）若しくはその誘導体、又はポリ（２，５−チエニレンビニレン）若しくはその誘導体などが例示される。
【００６１】
正孔輸送層の成膜の方法に制限はないが、低分子正孔輸送材料では、高分子バインダーとの混合溶液からの成膜による方法が例示される。また、高分子正孔輸送材料では、溶液からの成膜による方法が例示される。溶液からの成膜に用いる溶媒は前述の正孔注入層の成膜に用いる溶媒と同様の溶媒が挙げられる。溶液からの成膜方法としては、前述の正孔注入層を溶液から成膜する方法と同様の成膜方法が挙げられる。
【００６２】
正孔輸送層の膜厚としては、用いる材料によって最適値が異なり、駆動電圧と発光効率が適度な値となるように選択すればよいが、少なくともピンホールが発生しないような厚さが必要であり、あまり厚いと、素子の駆動電圧が高くなり好ましくない。従って、該正孔輸送層の膜厚としては、例えば１ｎｍから１μｍであり、好ましくは２ｎｍ〜５００ｎｍであり、さらに好ましくは５ｎｍ〜２００ｎｍである。
【００６３】
本発明において、正孔輸送層を水に不溶性の有機下地層として設ける場合、ポリビニルカルバゾール若しくはその誘導体、ポリシラン若しくはその誘導体、側鎖若しくは主鎖に芳香族アミンを有するポリシロキサン誘導体、ポリアニリン若しくはその誘導体、ポリフルオレン若しくはその誘導体、ポリアリールアミン若しくはその誘導体、ポリチオフェン若しくはその誘導体、ポリピロール若しくはその誘導体、ポリ（ｐ−フェニレンビニレン）若しくはその誘導体、又はポリ（２，５−チエニレンビニレン）若しくはその誘導体からなる群から選ばれる高分子化合物であって親水基を有さない高分子化合物を正孔輸送層の材料として用いることが好ましい。特に好ましい正孔輸送層の材料としては、前記式（１）で表される繰り返し単位を有する高分子化合物、前記式（２）で表される繰り返し単位を有する高分子化合物、前記式（１）で表される繰り返し単位および前記式（２）で表される繰り返し単位を有する高分子化合物があげられる。
【００６４】
＜インターレイヤー＞
インターレイヤーを構成する材料としては、ポリアリールアミン若しくはその誘導体、ポリフルオレン若しくはその誘導体などが例示される。
【００６５】
インターレイヤーの成膜の方法に制限はないが、溶液からの成膜による方法が例示される。溶液からの成膜に用いる溶媒は前述の正孔注入層の成腋に用いる溶媒と同様の溶媒が挙げられる。溶液からの成脹方達としては、前述の正孔注入層を溶液から成膜する方法と同様の成膜方法が挙げられる。
【００６６】
インターレイヤーの膜厚としては、用いる材料によって最適値が異なり、駆動電圧と発光効率が適度な値となるように選択すればよいが、少なくともピンホールが発生しないような厚さが必要であり、あまり厚いと、素子の駆動電圧が高くなり好ましくない．従って、該インターレイヤーの膜厚としては、例えば１ｎｍから１μｍであり、好ましくは２ｎｍ〜５００ｎｍであり、さらに好ましくは５ｎｍ〜２０ｎｍである。
【００６７】
本発明において、インターレイヤーを水に不溶性の有機下地層として設ける場合、ポリフルオレン若しくはその誘導体、ポリアリールアミン若しくはその誘導体からなる群から選ばれる高分子化合物であって親水基を有さない高分子化合物をインターレイヤーの材料として用いることが好ましい。特に好ましい正孔輸送層の材料としては、前記式（１）で表される繰り返し単位を有する高分子化合物、前記式（２）で表される繰り返し単位を有する高分子化合物、前記式（１）で表される繰り返し単位および前記式（２）で表される繰り返し単位を有する高分子化合物があげられる。
【００６８】
本発明に用いられる有機下地層は、水に不溶性の架橋高分子化合物からなることが好ましい。該架橋高分子化合物は、架橋基を有する高分子化合物を硬化させて製造してもよく、高分子化合物と架橋剤との混合物を硬化させて製造してもよい。
【００６９】
＜バンク＞
バンクは、例えば感光性ポリイミドを材料として用いて形成することができる。バンクは、下部電極を実質的に包囲するように形成される。バンクの厚みとしては、０．１〜５μｍ程度がよい。バンクの材料としては、加熱による変化が少ない、即ち耐熱性に優れた有機材料を用いるのが望ましく、ポリイミドの他に、アクリル系（メタクリル系）やノボラック系の樹脂材料を用いてもよい。これらの樹脂材料には、パターニングを容易にするため、感光性が付加されていることが望ましい。感光性を有する有機材料を用いると、材料の塗布、プリベーク、露光、現像、ポストベークという一連のプロセスで、バンクを形成できる。露光光としてはＵＶ光のｇ、ｈ、ｉ線の混合光であってもよく、ｇ，ｈ，ｉ線の単波長であってもよい。現像液としては、有機、無機アルカリの水溶液を使用できる。
【００７０】
＜発光層＞
発光層は、本発明においては有機発光層であることが好ましく、通常、主として蛍光またはりん光を発光する有機物(低分子化合物および高分子化合物)を有する。なお、さらにドーパント材料を含んでいてもよい。本発明において用いることができる発光層を形成する材料としては、例えば以下のものが挙げられる。
【００７１】
色素系材料
色素系材料としては、例えば、シクロペンダミン誘導体、テトラフェニルブタジエン誘導体化合物、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、ピラゾリンダイマーなどが挙げられる。
【００７２】
金属錯体系材料
金属錯体系材料としては、例えば、イリジウム錯体、白金錯体等の三重項励起状態からの発光を有する金属錯体、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、ベンゾオキサゾリル亜鉛錯体、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を挙げることができる。
【００７３】
高分子系材料
高分子系材料としては、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、ポリフルオレン誘導体、ポリビニルカルバゾール誘導体、上記色素体や金属錯体系発光材料を高分子化したものなどが挙げられる。
上記発光性材料のうち、青色に発光する材料としては、ジスチリルアリーレン誘導体、オキサジアゾール誘導体、およびそれらの重合体、ポリビニルカルバゾール誘導体、ポリパラフェニレン誘導体、ポリフルオレン誘導体などを挙げることができる。なかでも高分子材料のポリビニルカルバゾール誘導体、ポリパラフェニレン誘導体やポリフルオレン誘導体などが好ましい。
また、緑色に発光する材料としては、キナクリドン誘導体、クマリン誘導体、およびそれらの重合体、ポリパラフェニレンビニレン誘導体、ポリフルオレン誘導体などを挙げることができる。なかでも高分子材料のポリパラフェニレンビニレン誘導体、ポリフルオレン誘導体などが好ましい。
また、赤色に発光する材料としては、クマリン誘導体、チオフェン環化合物、およびそれらの重合体、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、ポリフルオレン誘導体などを挙げることが出来る。なかでも高分子材料の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、ポリフルオレン誘導体などが好ましい。
【００７４】
ドーパント材料
発光層中に発光効率の向上や発光波長を変化させるなどの目的で、ドーパントを添加することができる。このようなドーパントとしては、例えば、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、ピラゾロン誘導体、デカシクレン、フェノキサゾンなどを挙げることができる。なお、このような発光層の厚さは、通常約２０〜２０００Åである。
【００７５】
＜発光層の成膜方法＞
有機物を含む発光層の成膜方法としては、発光材料を含む溶液を基体の上又は上方に塗布する方法、真空蒸着法、転写法などを用いることができる。溶液からの成膜に用いる溶媒の具体例としては、前述の溶液から正孔輸送層を成膜する際に正孔輸送材料を溶解させる溶媒と同様の溶媒があげられる。
発光材料を含む溶液を基体の上又は上方に塗布する方法としては、スピンコート法、キャスティング法、マイクログラビアコート法、グラビアコート法、バーコート法、ロールコート法、ワイアーバーコート法、ディップコート法、スリットコート法、キャピラリーコート法、スプレーコート法、ノズルコート法などのコート法、グラビア印刷法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、反転印刷法、インクジェットプリント法等の印刷法等の塗布法を用いることができる。パターン形成や多色の色分けが容易であるという点で、グラビア印刷法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、反転印刷法、インクジェットプリント法等の印刷法が好ましい。また、昇華性の低分子化合物の場合は、真空蒸着法を用いることができる。さらには、レーザーによる転写や熱転写により、所望のところのみに発光層を形成する方法も用いることができる。
【００７６】
＜電子輸送層＞
電子輸送層を構成する材料としては、公知のものが使用でき、オキサジアゾール誘導体、アントラキノジメタン若しくはその誘導体、ベンゾキノン若しくはその誘導体、ナフトキノン若しくはその誘導体、アントラキノン若しくはその誘導体、テトラシアノアンスラキノジメタン若しくはその誘導体、フルオレノン誘導体、ジフェニルジシアノエチレン若しくはその誘導体、ジフェノキノン誘導体、又は８−ヒドロキシキノリン若しくはその誘導体の金属錯体、ポリキノリン若しくはその誘導体、ポリキノキサリン若しくはその誘導体、ポリフルオレン若しくはその誘導体等が例示される。
【００７７】
これらのうち、オキサジアゾール誘導体、ベンゾキノン若しくはその誘導体、アントラキノン若しくはその誘導体、又は８−ヒドロキシキノリン若しくはその誘導体の金属錯体、ポリキノリン若しくはその誘導体、ポリキノキサリン若しくはその誘導体、ポリフルオレン若しくはその誘導体が好ましく、２−（４−ビフェニリル）−５−（４−ｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール、ベンゾキノン、アントラキノン、トリス（８−キノリノール）アルミニウム、ポリキノリンがさらに好ましい。
【００７８】
電子輸送層の成膜法としては特に制限はないが、低分子電子輸送材料では、粉末からの真空蒸着法、又は溶液若しくは溶融状態からの成膜による方法が、高分子電子輸送材料では溶液又は溶融状態からの成膜による方法がそれぞれ例示される。溶液又は溶融状態からの成膜時には、高分子バインダーを併用してもよい。溶液から電子輸送層を成膜する方法としては、前述の溶液から正孔輸送層を成膜する方法と同様の成膜法があげられる。
【００７９】
電子輸送層の膜厚としては、用いる材料によって最適値が異なり、駆動電圧と発光効率が適度な値となるように選択すればよいが、少なくともピンホールが発しないような厚さが必要であり、あまり厚いと、素子の駆動電圧が高くなり好ましくない。従って、該電子輸送層の膜厚としては、例えば１ｎｍから１μｍであり、好ましくは２ｎｍ〜５００ｎｍであり、さらに好ましくは５ｎｍ〜２００ｎｍである。
【００８０】
＜電子注入層＞
電子注入層は、電子輸送層と陰極との間、または発光層と陰極との間に設けられる。電子注入層としては、発光層の種類に応じて、アルカリ金属やアルカリ土類金属、或いは前記金属を１種類以上含む合金、或いは前記金属の酸化物、ハロゲン化物及び炭酸化物、或いは前記物質の混合物などが挙げられる。アルカリ金属またはその酸化物、ハロゲン化物、炭酸化物の例としては、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、酸化リチウム、フッ化リチウム、酸化ナトリウム、フッ化ナトリウム、酸化カリウム、フッ化カリウム、酸化ルビジウム、フッ化ルビジウム、酸化セシウム、フッ化セシウム、炭酸リチウム等が挙げられる。また、アルカリ土類金属またはその酸化物、ハロゲン化物、炭酸化物の例としては、マグネシウム、カルシウム、バリウム、ストロンチウム、酸化マグネシウム、フッ化マグネシウム、酸化カルシウム、フッ化カルシウム、酸化バリウム、フッ化バリウム、酸化ストロンチウム、フッ化ストロンチウム、炭酸マグネシウム等が挙げられる。電子注入層は、２層以上を積層したものであってもよい。具体的には、ＬｉＦ／Ｃａなどが挙げられる。電子注入層は、蒸着法、スパッタリング法、印刷法等により形成される。電子注入層の膜厚としては、１ｎｍ〜１μｍ程度が好ましい。
【００８１】
＜陰極材料＞
本発明の有機ＥＬ素子で用いる陰極の材料としては、仕事関数の小さく発光層への電子注入が容易な材料かつ／もしくは電気伝導度が高い材料かつ／もしくは可視光反射率の高い材料が好ましい。金属では、アルカリ金属やアルカリ土類金属、遷移金属やＩＩＩ−Ｂ族金属を用いることができる。例えば、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、ベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、アルミニウム、スカンジウム、バナジウム、亜鉛、イットリウム、インジウム、セリウム、サマリウム、ユーロピウム、テルビウム、イッテルビウムなどの金属、又は上記金属のうち２つ以上の合金、又はそれらのうち１つ以上と、金、銀、白金、銅、マンガン、チタン、コバルト、ニッケル、タングステン、錫のうち１つ以上との合金、又はグラファイト若しくはグラファイト層間化合物等が用いられる。合金の例としては、マグネシウム−銀合金、マグネシウム−インジウム合金、マグネシウム−アルミニウム合金、インジウム−銀合金、リチウム−アルミニウム合金、リチウム−マグネシウム合金、リチウム−インジウム合金、カルシウム−アルミニウム合金などが挙げられる。また、陰極として透明導電性電極を用いることができ、例えば導電性金属酸化物や導電性有機物などを用いることができる。具体的には、導電性金属酸化物として酸化インジウム、酸化亜鉛、酸化スズ、およびそれらの複合体であるインジウム・スズ・オキサイド（ＩＴＯ）やインジウム・亜鉛・オキサイド（ＩＺＯ）、導電性有機物としてポリアニリンもしくはその誘導体、ポリチオフェンもしくはその誘導体などの有機の透明導電膜を用いてもよい。なお、陰極を２層以上の積層構造としてもよい。なお、電子注入層が陰極として用いられる場合もある。
【００８２】
陰極の膜厚は、電気伝導度や耐久性を考慮して、適宜選択することができるが、例えば１０ｎｍから１０μｍであり、好ましくは２０ｎｍ〜１μｍであり、さらに好ましくは５０ｎｍ〜５００ｎｍである。
【００８３】
陰極の作製方法としては、真空蒸着法、スパッタリング法、また金属薄膜を圧着するラミネート法等が用いられる。
【００８４】
＜絶縁層＞
本発明の有機ＥＬ素子が任意に有しうる、膜厚２ｎｍ以下の絶縁層は電荷注入を容易にする機能を有するものである。上記絶縁層の材料としては、金属フッ化物、金属酸化物、有機絶縁材料等が挙げられる。膜厚２ｎｍ以下の絶縁層を設けた有機ＥＬ素子としては、陰極に隣接して膜厚２ｎｍ以下の絶縁層を設けたもの、陽極に隣接して膜厚２ｎｍ以下の絶縁層を設けたものが挙げられる。
【００８５】
本発明の有機ＥＬ素子は面状光源、セグメント表示装置、ドットマトリックス表示装置、液晶表示装置のバックライトとして用いることができる。
【００８６】
９．製造方法
次に、本発明の有機ＥＬ表示素子の好ましい製造方法の例を、図１〜図３を参照して説明する。
まず、図１に示す通り、基板１１１の面上に第１電極層１２１を設ける。第１電極層１２１は、所望のパターンに従って設けることができる。
次に、第１電極層１２１の少なくとも一部、好ましくは全部を覆うように有機下地層１４１を設ける。図１に示す例においては、有機下地層は１層のみからなるが、２層以上の有機下地層を設ける場合は、ここで２層以上の積層を行なうことができる。有機下地層１４１は、所望のパターンに従って形成することも可能であるが、スピンコート等の方法で基板１１１及び第１電極層１２１の上に、有機下地層材料の組成物の塗膜を連続した一枚の塗膜として設け、その後必要に応じて有機下地層を設けない部分（例えば図５に示す周辺領域１１１Ｓ）の層を拭い去り、さらに必要に応じて塗膜を硬化させることにより、容易に設けることができる。
【００８７】
続いて、有機下地層１４１の上に、バンクを形成するためのフォトレジスト層１３１Ａを設ける。次に、フォトレジスト層１３１Ａのうちの画素領域を形成する領域の部分を、フォトリソグラフィ等により取り除き、図２に示す通り、画素領域１３２Ｒを規定するバンク１３１Ｂを形成する。
【００８８】
さらに、図３に示す通り、バンク１３１Ｂにより規定された画素領域１３２Ｒ内に、有機発光層１４２を設ける。有機発光層１４２は、有機発光層の材料組成物の塗膜を画素領域内に設け、必要に応じて硬化させることで形成することができる。材料組成物の塗膜を画素領域内に設ける方法としては、インクジェット法を好ましく挙げることができる。また、単色表示の表示素子を構成する場合は、有機発光層の材料組成物をスピンコート法等で一面に設けることもできる。
【００８９】
有機発光層１４２を設けた後、その上に、所望のパターンに従って第２電極層１２２を設けることで、基板−第１電極層−有機下地層−有機発光層−第２電極層を有する積層物が得られる。これにさらに必要に応じて封止部材及び画素の駆動に必要な配線等の任意の構成要素を加えることにより、有機ＥＬ表示素子を得ることができる。
【実施例】
【００９０】
以下において、本発明を実施例及び比較例を参照してより詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されない。
【００９１】
＜実施例１＞
（１−１：有機下地層の形成）
正孔注入材料である水に不溶性の高分子材料１、架橋剤であるジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、重合開始剤であるイルガキュアー３６０（チバガイギー社製）を重量比で１：０．２５：０．０１の割合で混合し、混合物を得た。有機溶剤に、前記混合物を１質量％の割合で溶解し、有機下地層形成用インクを得た。
陽極としてのＩＴＯパターンを有する平板状のガラス基板の、当該パターンを有する側の面全面に、前記インクをスピンコートし、約６０ｎｍの厚さの塗膜を作製した。その後、基板周辺部の封止エリア及び取り出し電極部分等の表示素子を作製しない領域の塗膜を拭き取り、ホットプレート上で２００℃、１０分間熱処理・乾燥して不溶化し、正孔注入層として機能する有機下地層を得た。本有機下地層は、水に不溶性の架橋高分子化合物からなる。有機下地層の抵抗率は２×１０１４Ωｃｍ以上であった。
【００９２】
（１−２：バンクの形成）
１−１で得た有機下地層の上に、フォトレジスト（東京応化製ＴＥＬＲ−Ｐ００３）を、回転数１０００ｒｐｍでスピンコートし、フォトレジスト層を得た。この層に、所望のパターンが形成されているフォトマスクを介して、露光機（大日本スクリーン製、ＭＡ−１２００）を用いて露光処理を施し、続いてＫＯＨ １質量％水溶液で現像することで、所望のパターンを得た。得られた膜を２３０℃×２０分間オーブンで乾燥し、バンクを得た。得られたバンクは、厚さが１．５μｍであった。また、バンクを上面から観察すると、有機下地層が露出している素子領域の開口が、７０×２１０μｍの矩形であり、隣接する素子領域との距離が２０μｍであった。
【００９３】
（１−３：発光層の形成）
１−２で得た陽極、有機下地層及びバンクを有する基板の上に、赤色発光有機ＥＬ材料（Ｌｕｍａｔｉｏｎ ＲＰ１５８（Ｓｕｍａｔｉｏｎ社製））のキシレン溶液（１質量％）を、スピンコートし、その後、キシレンを浸した布で基板周辺部、及びバンク頂部上などの不要部分を拭き取った後、減圧下８０℃で１時間乾燥し、厚さ８０ｎｍの発光層をバンク内の画素領域に得た。
【００９４】
（１−４：陰極の形成）
（１−３）で得た陽極、有機下地層、バンク及び発光層を有する基板の上に、厚さ約５ｎｍのバリウムと、その上の厚さ約１００ｎｍのアルミニウムの２層からなる陰極を、蒸着法により形成した。陰極の形状は、シャドーマスクを用いて規定し、ＩＴＯ陽極と、発光層上で直行する形状とし、陽極と陰極とでパッシブマトリクスを構成した。
【００９５】
（１−５：封止）
封止用ガラス基板の一面の周辺部に、ＵＶ硬化性封止材（ナガセケムテックス社製ＸＮＲ５５１６Ｚ）を、ディスペンサーを用いて塗布した。この塗布面を下側として、（１−４）で得た積層構造を有する基板と位置合わせして、減圧下（−２５ＫＰａ）で貼り合わせた。その後大気圧に戻し、ＵＶ光を照射して封止材を硬化することにより（１−１）〜（１−４）で得た層を封止し、有機ＥＬ表示素子を得た。
【００９６】
（１−６：評価）
（１−５）で得られた素子の電極に電源を接続し駆動させたところ、単色（赤色）の画像が表示されることが確認された。画素中の発光は均一であった。
【００９７】
＜実施例２＞
発光層ポリマー（Ｌｕｍａｔｉｏｎ Ｇ１３０２（Ｓｕｍａｔｉｏｎ社製））を、有機下地層用インクと同じ有機溶媒に０．８質量％の割合で溶解し、粘度８ｃＰのインクを調製した。
【００９８】
実施例１の工程（１−１）〜（１−２）と同様にして得た陽極、有機下地層及びバンクを有する基板の上に、上記インクを塗布し、発光層を作製した。
インクの塗布は、Ｌｉｔｒｅｘ社製インクジェット装置１２０Ｌを用い、バンクにより規定された画素領域のそれぞれに７滴ずつ吐出した。
【００９９】
インク塗布後、真空中で約１００℃、６０分間加熱処理し、続いて実施例１の工程（１−４）〜（１−５）と同様に操作し、有機ＥＬ表示素子を得た。
【０１００】
得られた素子の電極に電源を接続し駆動させたところ、クロストークの無い明瞭な動画像が表示されることを確認した。一画素のリーク電流は、−１０Ｖにおいて０．１μＡ以下であった。また、有機下地層の抵抗率は２×１０１４Ωｃｍであった。
【０１０１】
＜比較例１＞
（１−１：有機下地層の形成）
有機下地層形成用インクとして、水溶性である（ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）／ポリスチレンスルホネート（略称ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ、バイエル社製、商品名；Ｂａｙｔｒｏｎ Ｐ ＣＨ ８０００）を含む水溶液を用いた他は、実施例１の工程（１−１）と同様にして、ＩＴＯ陽極及び有機下地層を有する基板を得た。
得られた有機下地層上に、実施例１の工程（１−２）と同様にバンクを形成しようとしたところ、バンク形成のフォトリソグラフィの過程で有機下地層の厚さが不均一となった。
【図面の簡単な説明】
【０１０２】
【図１】本発明の有機ＥＬ表示素子の製造方法の一例における製造工程を示す縦断面図である。
【図２】図１に示す製造工程に続く製造工程を示す縦断面図である。
【図３】本発明の有機ＥＬ表示素子の一例の一部分の構成を示す縦断面図である。
【図４】本発明の有機ＥＬ表示素子の別の一例の一部分の構成を示す縦断面図である。
【図５】本願の有機ＥＬ表示素子の一例における基板及び電極の位置関係を示す斜視図である。
【図６】本発明の有機ＥＬ表示素子の別の一例の一部分の構成を示す縦断面図である。
【符号の説明】
【０１０３】
１１１ 基板
１２１ 第１電極層
１２２ 第２電極層
１３１Ａ フォトレジスト層
１３１Ｂ バンク
１３２Ｒ 画素領域
１４１、６４１Ａ、６４１Ｂ 有機下地層
１４２ 発光層
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機エレクトロルミネッセンス素子（以下、「有機ＥＬ素子」ということがある。）及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、画素として多数の有機ＥＬ素子を有する表示装置の製造において、基板上にポリ（３，４）エチレンジオキシチオフェン／ポリスチレンスルホネートを含む溶液をスピンコーティングし、正孔注入層としての有機下地層を設けた後、該有機下地層上にバンクを設けた有機エレクトロルミネッセンス素子が開示されている（特許文献１）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２３５１２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、フォトリソグラフィ法でバンクを形成する場合、即ちフォトレジスト層を設けた後その層を露光、現像して層の一部を取り除く過程において、前記有機エレクトロルミネッセンス素子の正孔注入層の厚さが不均一になり、表示品質が不充分となるという課題がある。
【０００５】
本発明の目的は、容易に形成でき、且つ表示品質が高い有機ＥＬ表示素子及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため本願発明者は鋭意検討した結果、有機下地層として特定のものを用いた場合、その上にバンクを設けても有機下地層が損なわれず、その結果良好な品質の表示素子を容易に形成しうることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００７】
即ち、本発明によれば、下記のものが提供される：
〔１〕 基板と、前記基板の面の少なくとも一部の領域上に設けられた第１電極層と、前記第１電極層の面の少なくとも一部の領域上に設けられた少なくとも１の有機下地層と、前記有機下地層上に設けられ、前記有機下地層がその上に複数の画素領域を有するように配置されたバンクと、前記有機下地層上であって前記画素領域内に設けられた有機発光層と、前記有機発光層上に設けられた第２電極層とを備える有機エレクトロルミネッセンス表示素子であって、前記有機下地層が、水に不溶性の有機材料からなることを特徴とする、有機エレクトロルミネッセンス表示素子。
〔２〕 前記有機下地層が正孔注入層である、前記有機エレクトロルミネッセンス表示素子。
〔３〕 前記有機下地層として、第１の有機下地層及びその上に積層された第２の有機下地層を有し、前記第１の有機下地層が正孔注入層であり、前記第２の有機下地層がインターレイヤーである前記有機エレクトロルミネッセンス表示素子。
〔４〕 前記有機下地層の抵抗率が１×１０１０Ωｃｍ以上である、前記有機エレクトロルミネッセンス表示素子。
〔５〕 前記水に不溶性の有機材料が、架橋高分子化合物である前記有機エレクトロルミネッセンス表示素子。
〔６〕 前記有機エレクトロルミネッセンス表示素子の製造方法であって、基板の面の少なくとも一部の領域上に第１電極層を設け、前記第１電極層の少なくとも一部の領域上に有機下地層を設け、前記有機下地層上にバンクを設け、前記バンクによって規定された画素領域内に有機発光層を設け、前記有機発光層の上に第２電極層を設けることを含む製造方法。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の有機ＥＬ表示素子は、バンクの下に発光素子の積層構造の一部として有機下地層を有し、さらに当該有機下地層として水に不溶性の有機材料を用いることにより、表示品質が高い有機ＥＬ表示素子を容易に形成することができる。また本発明の有機ＥＬ表示素子の製造方法によれば、前記本発明の有機ＥＬ表示素子を容易に製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明の有機ＥＬ表示素子は、基板と、前記基板の面の少なくとも一部の領域上に設けられた第１電極層と、前記第１電極層の面の少なくとも一部の領域上に設けられた少なくとも１の有機下地層と、前記有機下地層上に設けられ、前記有機下地層がその上に複数の画素領域を有するように配置されたバンクと、前記有機下地層上であって前記画素領域内に設けられた有機発光層と、前記有機発光層上に設けられた第２電極層とを備える。
【００１０】
１．基板
本発明に用いる基板としては、有機ＥＬ表示素子に用いられる各種の基板を採用することができる。本願では、表示素子の層の構成に関する記載においては、特に断らない限り「上」「下」及び「水平」方向は、基板を水平に置き、その上方に発光層および他の層を設けた場合の位置関係を示す。
【００１１】
２．電極層
本発明の有機ＥＬ表示素子は、電極として、基板上に設けられる第１電極層、及び有機下地層及び発光層の上に設けられる第２電極層を含む。これらの一方を陽極、他方を陰極とする。第１電極層を陽極とすることが多いがこれに限られず第２電極層を陽極とすることもできる。
【００１２】
電極層の具体的な形状は、特に限定されず、セグメント表示素子、ドットマトリックス表示素子等に適した各種の形状とすることができる。好ましくは、アクティブマトリックス表示素子又はパッシブマトリックス表示素子等のドットマトリックス表示素子を構成する形状とすることができる。第１電極層は、基板の面の全面に設けられていてもよいが、通常、多数の画素を構成するためのパターンに従い、基板の面上の一部の領域上に設けられる。
【００１３】
パッシブマトリクスを構成する電極層の形状の一例の概略を、図５に示す。図５は、本願の有機ＥＬ表示素子の一例における基板及びパッシブマトリクス型電極の位置関係を示す斜視図である。この例においては、基板１１１の面上に、第１電極層１２１を平行な線状に設け、それに交差する態様で、第２電極層１２２を設けている。各電極に接続して、電圧を印加して表示装置を駆動するための回路（不図示）を設けることができる。第１電極層１２１及び第２電極層１２２の交点のそれぞれにおいて、後述するバンクにより規定される画素領域（図５において不図示）を設けることができる。
【００１４】
３．有機下地層
本発明の有機ＥＬ表示素子において、有機下地層は、前記第１電極層の面の少なくとも一部の領域上に設けられる。
有機下地層が第１電極層の「少なくとも一部の領域上」に設けられるとは、第１電極層の上側の面上の少なくとも一部の領域に有機下地層が存在している領域があることをいう。従って、第１電極層の上面の全てを有機下地層が覆っていてもよく、第１電極層の上面の一部のみを有機下地層が覆っていてもよい。ただし、通常、第１電極層のうち、後述する画素領域に属する部分は、その全面を有機下地層が覆うよう構成される。また、基板の面上の、前記第１電極層で覆われていない部分については、有機下地層で覆われていてもよく、覆われていなくてもよい。
【００１５】
有機下地層が「少なくとも１」設けられるとは、１枚の基板の面上の一部又は全部の領域を、一枚の有機下地層のみが占めている状態でもよく、１枚の基板の面が複数の領域に区分され、それぞれの区分された領域を、それぞれ別の有機下地層が占め、複数枚の有機下地層が設けられている状態でもよいことをいう。
【００１６】
本発明の好ましい態様においては、有機下地層は、基板上の複数の画素領域を包含する領域全面を覆うよう、より好ましくは基板上の全ての画素領域を包含する領域全面を覆うよう設けられる。このような態様で有機下地層を設けることにより、均一な有機下地層を、スピンコート法などの簡便な方法で形成することができる。
【００１７】
このような有機下地層の構造を、再び図５を参照して説明すると、有機下地層（不図示）は、電極１２１及び１２２の交点で示される画素領域全てを含む領域１１１Ｃにおいて、基板１１１の表面上の第１電極層１２１、及び基板１１１の表面上の第１電極層が形成されていない部分の両方にわたって、一体となった層として設けられることが好ましい。
【００１８】
さらに、このような有機下地層の構造を、図３を参照して説明する。図３は、図５と同様のパッシブマトリクス型の電極を有する本発明の有機ＥＬ表示素子の一例の一部の構成を示す縦断面図である。この例において、基板１１１上の上には複数の第１電極層１２１が設けられ、第１電極層１２１、およびその間隙の第１電極層１２１で覆われていない基板１１１表面の両方にわたり、有機下地層１４１が一体となった層として連続的に形成されている。このような構成とすることにより、第１電極層の上に、第１電極層上において均一な厚さを有し、且つ画素領域間における厚さのばらつきの少ない有機下地層を、スピンコート法などの簡便な手法で容易に設けることができる。
【００１９】
本発明の有機ＥＬ表示素子は、図３に示す通り積層構造を有しない１層の有機下地層のみからなってもよいが、図６に示す例のとおり、積層構造を有する２層以上の有機下地層を有していてもよく、さらに３層以上の有機下地層を有していてもよい。図６に示す例においては、有機ＥＬ表示素子は、基板１１１及び第１電極層１２１の両方を覆う第１の有機下地層６４１Ａ及びその上に積層された第２の有機下地層６４１Ｂの２層を有している。３層以上の層を設けると、電極とバンクとの間隔が厚くなり、隣接する画素領域とのクロストークを招くおそれがあるので、好ましくは１層又は２層とすることができる。
上で述べたように、基板の面が複数の領域に区分され、それぞれの領域をそれぞれ別の有機下地層が占め、複数枚の有機下地層が設けられている場合は、その区分された領域のそれぞれにおいて、１層の有機下地層又は２層以上の積層された有機下地層を有することができる。
【００２０】
本発明の有機ＥＬ表示素子における有機下地層は、有機ＥＬ表示素子を構成するために必要な層であって第１電極層以外のいずれかの層の機能を有することができる。通常は、有機ＥＬ表示素子において電極と発光層との間に形成される層の一部の層又は全ての層とすることができる。
例えば、第１電極層が陽極である場合、有機下地層は、正孔注入層、インターレイヤー及び正孔輸送層のうちの１層以上とすることができる。より好ましい態様において、本発明の有機ＥＬ素子は、有機下地層として正孔注入層である１層のみを有するか、または第１の有機下地層及びその上に積層された第２の有機下地層を有し、第１の有機下地層を正孔注入層とし第２の有機下地層をインターレイヤーとすることができる。
一方、第１電極層が陰極である場合、有機下地層は、電子注入層、インターレイヤー及び電子輸送層のうちの１層以上とすることができる。より好ましい態様において、本発明の有機ＥＬ素子は、有機下地層として電子注入層である１層のみを有するか、又は第１の有機下地層及びその上に積層された第２の有機下地層を有し、第１の有機下地層を電子注入層とし第２の有機下地層をインターレイヤーとすることができる。
【００２１】
本発明において、有機下地層の抵抗率は、好ましくは１×１０１０Ωｃｍ以上である。ここで、有機下地層の抵抗率は、抵抗率計（例えばダイアインスツルメンツ社製 ロレスタＧＰ ＭＣＰ−Ｔ６１０型）により測定することができる。
【００２２】
本発明において、有機下地層は、水に不溶性の有機材料からなる。有機下地層が複数の層からなる場合、少なくとも最上のバンクと接する層が、好ましくは全ての層が、水に不溶性の有機材料からなる。本発明に用いられる有機下地層は、水に不溶性の有機材料からなるため、有機下地層上に水を含む溶液を塗布した場合でも、当該層の膜厚が実質的に減少しない。水に不溶性の有機材料としては、水１ｇに溶解する量が０．１ｍｇ以下であることが好ましく、０．０１ｍｇ以下であることがより好ましく、０．００１ｍｇ以下であることがさらに好ましい。
【００２３】
本発明においては、素子を構成する層の１層以上を有機下地層としてバンクの下に設けることにより、スピンコート法等の簡易な成膜方法で形成しうるという利点を享受すると共に、有機下地層として水に不溶性の材料を採用することにより、この後のバンクの形成の工程においても有機下地層が損なわれず、その結果高品質な表示性能を得ることができる。
【００２４】
４．バンク
本発明において、バンクは、有機下地層上に設けられ、有機下地層のそれぞれの上に複数の画素領域を規定する。ここで、有機下地層の「それぞれの上に複数の」画素領域を規定するとは、基板上に有機下地層が複数枚存在する場合は、それぞれの上に複数の画素領域が規定されることを意味する。基板上に有機下地層が一枚存在する場合は、勿論その上に全ての画素領域が規定される。このような構成とすることにより、本発明の有機ＥＬ表示素子においては、隣接する複数の画素における有機下地層が一体に形成されることとなる。即ち、基板表面上の隣接する複数の画素、好ましくは基板表面上の全ての画素の存在する一領域において、有機下地層が別個の層ではなく連続して一体となった層となる。
【００２５】
上記構成を、再び図３の例を参照して説明すると、バンク１３１Ｂは、電極１２１及び１２１が上下に存在する矩形の領域１３２Ｒ内に画素領域が規定されるよう、その周囲を囲んで、有機下地層１４１上に設けられる。即ち、バンクに周囲を囲まれ、バンクが存在しない領域１３２Ｒが画素領域となり、一枚の有機下地層１４１上に、複数の画素領域１３２Ｒが規定される。
【００２６】
５．有機発光層
本発明において、有機発光層は、バンクによって規定された画素領域内に設けられる。そして、このように設けられた有機発光層の上にさらに、上に述べた第２電極層を形成することにより有機ＥＬ表示素子を構成することができる。図３の例を参照して説明すると、有機発光層１４２は、バンク１３１Ｂで規定された画素領域１３２Ｒ内に充填される形で設けられ、第１電極層１２１の上に、有機下地層１４１を介して積層されている。この上に、第１電極層１２１と直交するように第２電極層１２２を設けることにより、第１電極層および第２電極層の間に有機下地層および発光層が積層された有機ＥＬ素子を構成することができる。
【００２７】
６．封止部材
本発明の有機ＥＬ素子はさらに、前記各層を挟んで基板と反対側に、封止のための部材を有することができる。封止部材は、例えば、図５に示す、画素領域を含む領域１１１Ｃの周辺の領域１１１Ｓに設けられた接着層を介して、基板１１１と貼り合わせることにより、素子を構成する各層を封止することができる。
【００２８】
７．その他の構成要素
本発明の有機ＥＬ表示素子は、上記構成要素に加えて、さらに他の構成要素を有することができる。具体的には例えば、バンクにより規定される画素領域内に、有機発光層に加えてさらに１層以上の他の層を有していてもよい。例えば図４に示す通り、第１電極層１２１と第２電極層１２２との間の積層構造１４０を、有機下地層１４１及び有機発光層１４２に加えて、さらに他の層１４３を設けた３層で構成している。
【００２９】
上記必須の構成要素及び任意の構成要素による本発明の有機ＥＬ表示素子の層の構成について、以下により具体的に説明する。
【００３０】
一般に、有機ＥＬ素子は、少なくとも１対の電極（陽極及び陰極）を有し、その間に少なくとも有機発光層を有する。陽極と有機発光層との間には任意に正孔注入層を有することができ、さらに、有機発光層と正孔注入層（正孔注入層が存在する場合）又は陽極（正孔注入層が存在しない場合）との間に任意にインターレイヤー、正孔輸送層のうちの１層以上を有することができる。一方、陰極と有機発光層との間には任意に電子注入層を有することができ、さらに、有機発光層と電子注入層（電子注入層が存在する場合）又は陰極（電子注入層が存在しない場合）との間に任意にインターレイヤー、電子輸送層のうちの１層以上を有することができる。即ち有機ＥＬ素子は下記の層構成ａ）を有することができ、または、層構成ａ）から正孔注入層、正孔輸送層、インターレイヤー、電子輸送層、電子注入層の１層以上を省略した層構成を有することもできる。
【００３１】
ａ）陽極−正孔注入層−（正孔輸送層及び／又はインターレイヤー）−発光層−（電子輸送層及び／又はインターレイヤー）−電子注入層−陰極
【００３２】
ここで、符号「−」は各層が隣接して積層されていることを示す。「（正孔輸送層及び／又はインターレイヤー）」は、正孔輸送層のみからなる層、インターレイヤーのみからなる層、正孔輸送層−インターレイヤーの層構成、インターレイヤー−正孔輸送層の層構成、又はその他の、正孔輸送層及びインターレイヤーをそれぞれ一層以上含む任意の層構成を示す。「（電子輸送層及び／又はインターレイヤー）」は、電子輸送層のみからなる層、インターレイヤーのみからなる層、電子輸送層−インターレイヤーの層構成、インターレイヤー−電子輸送層の層構成、又はその他の、電子輸送層及びインターレイヤーをそれぞれ一層以上含む任意の層構成を示す。以下の層構成の説明においても同様である。
【００３３】
さらに、有機ＥＬ素子は、一つの積層構造中に２層の発光層を有することができる。この場合、有機ＥＬ素子は下記の層構成ｂ）を有することができ、または、層構成ｂ）から正孔注入層、正孔輸送層、インターレイヤー、電子輸送層、電子注入層の１層以上を省略した層構成を有することもできる。
【００３４】
ｂ）陽極−正孔注入層−（正孔輸送層及び／又はインターレイヤー）−発光層−（電子輸送層及び／又はインターレイヤー）−電子注入層−電極−正孔注入層−（正孔輸送層及び／又はインターレイヤー）−発光層−（電子輸送層及び／又はインターレイヤー）−電子注入層−陰極
【００３５】
さらに、有機ＥＬ素子は、一つの積層構造中に３層以上の発光層を有することができる。この場合、有機ＥＬ素子は下記の層構成ｃ）を有することができ、または、層構成ｃ）から正孔注入層、正孔輸送層、インターレイヤー、電子輸送層、電子注入層の１層以上を省略した層構成を有することもできる。
【００３６】
ｃ）陽極−正孔注入層−（正孔輸送層及び／又はインターレイヤー）−発光層−（電子輸送層及び／又はインターレイヤー）−電子注入層−繰返し単位Ａ−繰返し単位Ａ・・・−陰極
ここで「繰返し単位Ａ」は、電極−正孔注入層−（正孔輸送層及び／又はインターレイヤー）−発光層−（電子輸送層及び／又はインターレイヤー）−電子注入層の層構成の単位を示す。
【００３７】
本発明の有機ＥＬ表示素子も、上記の一般的な有機ＥＬ素子がとりうるものと同様の層構成とすることができる。そして、第１電極層を陽極とした場合は、陽極に近い側の１層以上、好ましくは１層若しくは２層を、有機下地層とすることができ、それよりも陽極から遠い層を、バンクにより規定された画素領域内に設けることができる。一方、第１電極層を陰極とした場合は陰極に近い側の１層以上、好ましくは１層若しくは２層を、有機下地層とすることができる。
【００３８】
本発明の有機ＥＬ表示素子の層構成の好ましい具体的としては、下記のものが挙げられる。下記において、記号＜ ＞で囲まれた要素は有機下地層として設けられる層を示し、その他のもので且つ電極以外のものはバンクにより規定された画素領域内に設けられる層を示す。
【００３９】
ｄ）陽極−＜正孔注入層＞−有機発光層−陰極
ｅ）陽極−＜正孔輸送層＞−有機発光層−陰極
ｆ）陽極−＜インターレイヤー＞−有機発光層−陰極
ｇ）陽極−＜正孔注入層−正孔輸送層＞−有機発光層−陰極
ｈ）陽極−＜正孔注入層−インターレイヤー＞−有機発光層−陰極
ｉ）陽極−＜正孔注入層＞−正孔輸送層−インターレイヤー−有機発光層−陰極
ｊ）陽極−＜正孔輸送層＞−インターレイヤー−有機発光層−陰極
ｋ）陽極−＜正孔注入層−正孔輸送層＞−インターレイヤー−有機発光層−陰極
ｄ２）〜ｋ２） 上記ｄ）〜ｋ）において、有機発光層と陰極との間に、さらに電子注入層を有するもの。
ｄ３）〜ｋ３） 上記ｄ）〜ｋ）において、有機発光層と陰極との間に、さらにインターレイヤー−電子輸送層を有するもの。
ｄ４）〜ｋ４） 上記ｄ２）〜ｋ２）において、有機発光層と電子注入層との間に、さらにインターレイヤー−電子輸送層を有するもの。
なお、上記の例示に示されるとおり、インターレイヤーが存在する場合は、インターレイヤーは発光層に隣接することが好ましい。
【００４０】
本発明の有機ＥＬ表示素子は、さらに電極との密着性向上や電極からの電荷（即ち正孔又は電子）の注入の改善のために、電極に隣接して膜厚２ｎｍ以下の絶縁層を設けてもよく、また、界面の密着性向上や混合の防止等のために電荷輸送層（即ち正孔輸送層又は電子輸送層）又は有機発光層の界面に薄いバッファー層を挿入してもよい。
積層する層の順番や数、及び各層の厚さについては、発光効率や素子寿命を勘案して適宜用いることができる。
【００４１】
本発明の有機ＥＬ表示素子を、基板側から出光するボトムエミッション型の素子として構成する場合、少なくとも有機発光層よりも基板側の全ての層を、透明又は半透明とすることができる。一方、基板と反対の面側から出光するトップエミッション型の素子として構成する場合は、少なくとも有機発光層よりも第２電極層側の全ての層を、透明又は半透明とすることができる。
【００４２】
例えば図３に示す有機ＥＬ表示素子がボトムエミッション型の素子である場合、有機発光層１４２よりも基板側の全ての層、即ち有機下地層１４１、第１電極層１２１及び基板１１１の全てが透明又は半透明となるよう素子を構成しうる。一方、図３に示す有機ＥＬ表示素子がトップエミッション型の素子である場合、有機発光層１４２よりも第２電極層側の全ての層、即ち第２電極層１２２及び封止部材（不図示）の全てが透明又は半透明となるよう素子を構成しうる。ここで透明または半透明とは、発光層から光を放出する層までの可視光透過率が４０％以上であることが好ましい。紫外領域又は赤外領域の発光が求められる素子の場合は、当該領域において４０％以上の透過率を有することが好ましい。
【００４３】
本発明の有機ＥＬ表示素子は、さらに必要に応じて、カラーフィルター又は蛍光変換フィルター等のフィルター、画素の駆動に必要な配線等の、表示素子を構成するための任意の構成要素を有することができる。
【００４４】
８．各層を構成する材料
次に、本発明の有機ＥＬ表示素子を構成する各層の材料及び形成方法について、より具体的に説明する。
【００４５】
＜基板＞
本発明の有機ＥＬ素子を構成する基板は、電極を形成し、有機物の層を形成する際に変化しないものであればよく、例えばガラス、プラスチック、高分子フィルム、シリコン基板、これらを積層したものなどが用いられる。前記基板としては、市販のものが入手可能であり、又は公知の方法により製造することができる。
【００４６】
＜陽極＞
本発明の有機ＥＬ素子の陽極としては、透明又は半透明の電極を用いることが、陽極を通して発光する素子を構成しうるため好ましい。かかる透明電極または半透明電極としては、電気伝導度の高い金属酸化物、金属硫化物や金属の薄膜を用いることができ、透過率が高いものが好適に利用でき、用いる有機層により適宜、選択して用いる。具体的には、酸化インジウム、酸化亜鉛、酸化スズ、およびそれらの複合体であるインジウム・スズ・オキサイド（ＩＴＯ）、インジウム・亜鉛・オキサイド等からなる導電性ガラスを用いて作成された膜（ＮＥＳＡなど）や、金、白金、銀、銅等が用いられ、ＩＴＯ、インジウム・亜鉛・オキサイド、酸化スズが好ましい。作製方法としては、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、メッキ法等が挙げられる。また、該陽極として、ポリアニリンもしくはその誘導体、ポリチオフェンもしくはその誘導体などの有機の透明導電膜を用いてもよい。
陽極には、光を反射させる材料を用いてもよく、該材料としては、仕事関数３．０ｅＶ以上の金属、金属酸化物、金属硫化物が好ましい。
【００４７】
陽極の膜厚は、光の透過性と電気伝導度とを考慮して、適宜選択することができるが、例えば１０ｎｍ〜１０μｍであり、好ましくは２０ｎｍ〜１μｍであり、さらに好ましくは５０ｎｍ〜５００ｎｍである。
【００４８】
＜正孔注入層＞
正孔注入層は、陽極と正孔輸送層との間、または陽極と発光層との間に設けることができる。
本発明の有機ＥＬ素子において、正孔注入層を形成する材料としては、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、酸化タンタル、酸化タングステン、酸化モリブデン、酸化ルテニウム、酸化アルミニウム等の酸化物、アモルファスカーボン、ポリアニリン若しくはその誘導体、ポリフルオレン若しくはその誘導体、ポリアリールアミン若しくはその誘導体、ポリチオフェン若しくはその誘導体等が挙げられる。
【００４９】
正孔注入層の膜厚は、用いる材料によって最適値が異なり、駆動電圧と発光効率が適度な値となるように選択すればよいが、少なくともピンホールが発生しないような厚さが必要であり、あまり厚いと、素子の駆動電圧が高くなり好ましくない。従って、該正孔注入層の膜厚としては、例えば１ｎｍから１μｍであり、好ましくは２ｎｍ〜５００ｎｍであり、さらに好ましくは５ｎｍ〜２００ｎｍである。
【００５０】
正孔注入層の成膜の方法に制限はないが、低分子正孔注入材料では、高分子バインダーとの混合溶液からの成膜による方法が例示される。また、高分子正孔注入材料では、溶液からの成膜による方法が例示される。
【００５１】
溶液からの成膜に用いる溶媒としては、正孔注入材料を溶解させるものであれば特に制限はない。該溶媒として、クロロホルム、塩化メチレン、ジクロロエタン等の塩素系溶媒、テトラヒドロフラン等のエーテル系溶媒、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素系溶媒、アセトン、メチルエチルケトン等のケトン系溶媒、酢酸エチル、酢酸ブチル、エチルセルソルブアセテート等のエステル系溶媒が例示される。
【００５２】
溶液からの成膜方法としては、溶液からのスピンコート法、キャスティング法、マイクログラビアコート法、グラビアコート法、バーコート法、ロールコート法、ワイアーバーコート法、ディップコート法、スリットコート法、キヤピラリーコート法、スプレーコート法、ノズルコート法などのコート法、グラビア印刷法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、反転印刷法、インクジェットプリント法等の印刷法等の塗布法を用いることができる。パターン形成が容易であるという点で、グラビア印刷法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、反転印刷法、インクジェットプリント法等の印刷法が好ましい。
【００５３】
混合する高分子バインダーとしては、電荷輸送を極度に阻害しないものが好ましく、また可視光に対する吸収が強くないものが好適に用いられる。該高分子バインダーとして、ポリカーボネート、ポリアクリレート、ポリメチルアクリレート、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリシロキサン等が例示される。
【００５４】
本発明において、正孔注入層を水に不溶性の有機下地層として設ける場合、ポリアニリン若しくはその誘導体、ポリフルオレン若しくはその誘導体、ポリアリールアミン若しくはその誘導体、ポリチオフェン若しくはその誘導体からなる群から連ばれる高分子化合物であって親水基を有さない高分子化合物を正孔注入層の材料として用いることが好ましい。特に好ましい正孔注入層の材料としては、下記式（１）で表される繰り返し単位を有する高分子化合物、下記式（２）で表される繰り返し単位を有する高分子化合物、下記式（１）で表される繰り返し単位および下記式（２）で表される繰り返し単位を有する高分子化合物があげられる。
【００５５】
【化１】
【００５６】
［式（１）および（２）中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６およびＲ７は、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基またはアリール基を表す。Ｒ１とＲ２は互いに結合して環を形成していてもよい。Ｒ３〜Ｒ７から選ばれる任意の２個の置換基が互いに結合して環を形成していてもよい。］
【００５７】
前記アルキル基は、炭素数が通常１〜２０であり、直鎖状でも分岐状でもよく、シクロアルキル基でもよい。アルキル基の具体例としては、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、ｔ−ブチル基、ｓ−ブチル基、３−メチルブチル基、ｎ−ペンチル基、ｎ−ヘキシル基、２−エチルヘキシル基、ｎ−ヘプチル基、ｎ−オクチル基、ｎ−ノニル基、ｎ−デシル基、ｎ一ラウリル基等が挙げられる。
【００５８】
前記アリール基は、炭素数が通常６〜６０であり、置換基を有していてもよい。アリール基が有している置換基としては、炭素数１〜２０の直鎖状、分岐状のアルキル基又は炭素数１〜２０のシクロアルキル基があげられる。アリール基の具体例としては、フェニル基、Ｃ１〜Ｃ１２アルキルフェニル基（Ｃ１〜Ｃ１２は、炭素数１〜１２であることを示す。以下も同様である。）、１−ナフチル基、２−ナフチル基等が挙げられ、炭素数６〜２０のアリール基が好ましく、Ｃ１〜Ｃ１２アルキルフェニル基がより好ましい。
【００５９】
Ｒ１とＲ２は互いに結合して環を形成していてもよく、Ｒ３〜Ｒ７から選ばれる任意の２個の置換基が互いに結合して環を形成していてもよい。当該環としては、シクロブタン環、シクロペンタン環、シクロヘキサン環、シクロヘプタン環、シクロオクタン環、シクロノナン環、シクロデカン環、シクロヘキセン環、シクロヘキサジエン環、シクロオクタトリエン環等が挙げられる。
【００６０】
＜正孔輸送層＞
正孔輸送層を構成する材料としては、ポリビニルカルバゾール若しくはその誘導体、ポリシラン若しくはその誘導体、側鎖若しくは主鎖に芳香族アミンを有するポリシロキサン誘導体、ピラゾリン誘導体、アリールアミン誘導体、スチルベン誘導体、トリフェニルジアミン誘導体、ポリアニリン若しくはその誘導体、ポリチオフェン若しくはその誘導体、ポリアリールアミン若しくはその誘導体、ポリフルオレン若しくはその誘導体、ポリピロール若しくはその誘導体、ポリ（ｐ−フェニレンビニレン）若しくはその誘導体、又はポリ（２，５−チエニレンビニレン）若しくはその誘導体などが例示される。
【００６１】
正孔輸送層の成膜の方法に制限はないが、低分子正孔輸送材料では、高分子バインダーとの混合溶液からの成膜による方法が例示される。また、高分子正孔輸送材料では、溶液からの成膜による方法が例示される。溶液からの成膜に用いる溶媒は前述の正孔注入層の成膜に用いる溶媒と同様の溶媒が挙げられる。溶液からの成膜方法としては、前述の正孔注入層を溶液から成膜する方法と同様の成膜方法が挙げられる。
【００６２】
正孔輸送層の膜厚としては、用いる材料によって最適値が異なり、駆動電圧と発光効率が適度な値となるように選択すればよいが、少なくともピンホールが発生しないような厚さが必要であり、あまり厚いと、素子の駆動電圧が高くなり好ましくない。従って、該正孔輸送層の膜厚としては、例えば１ｎｍから１μｍであり、好ましくは２ｎｍ〜５００ｎｍであり、さらに好ましくは５ｎｍ〜２００ｎｍである。
【００６３】
本発明において、正孔輸送層を水に不溶性の有機下地層として設ける場合、ポリビニルカルバゾール若しくはその誘導体、ポリシラン若しくはその誘導体、側鎖若しくは主鎖に芳香族アミンを有するポリシロキサン誘導体、ポリアニリン若しくはその誘導体、ポリフルオレン若しくはその誘導体、ポリアリールアミン若しくはその誘導体、ポリチオフェン若しくはその誘導体、ポリピロール若しくはその誘導体、ポリ（ｐ−フェニレンビニレン）若しくはその誘導体、又はポリ（２，５−チエニレンビニレン）若しくはその誘導体からなる群から選ばれる高分子化合物であって親水基を有さない高分子化合物を正孔輸送層の材料として用いることが好ましい。特に好ましい正孔輸送層の材料としては、前記式（１）で表される繰り返し単位を有する高分子化合物、前記式（２）で表される繰り返し単位を有する高分子化合物、前記式（１）で表される繰り返し単位および前記式（２）で表される繰り返し単位を有する高分子化合物があげられる。
【００６４】
＜インターレイヤー＞
インターレイヤーを構成する材料としては、ポリアリールアミン若しくはその誘導体、ポリフルオレン若しくはその誘導体などが例示される。
【００６５】
インターレイヤーの成膜の方法に制限はないが、溶液からの成膜による方法が例示される。溶液からの成膜に用いる溶媒は前述の正孔注入層の成腋に用いる溶媒と同様の溶媒が挙げられる。溶液からの成脹方達としては、前述の正孔注入層を溶液から成膜する方法と同様の成膜方法が挙げられる。
【００６６】
インターレイヤーの膜厚としては、用いる材料によって最適値が異なり、駆動電圧と発光効率が適度な値となるように選択すればよいが、少なくともピンホールが発生しないような厚さが必要であり、あまり厚いと、素子の駆動電圧が高くなり好ましくない．従って、該インターレイヤーの膜厚としては、例えば１ｎｍから１μｍであり、好ましくは２ｎｍ〜５００ｎｍであり、さらに好ましくは５ｎｍ〜２０ｎｍである。
【００６７】
本発明において、インターレイヤーを水に不溶性の有機下地層として設ける場合、ポリフルオレン若しくはその誘導体、ポリアリールアミン若しくはその誘導体からなる群から選ばれる高分子化合物であって親水基を有さない高分子化合物をインターレイヤーの材料として用いることが好ましい。特に好ましい正孔輸送層の材料としては、前記式（１）で表される繰り返し単位を有する高分子化合物、前記式（２）で表される繰り返し単位を有する高分子化合物、前記式（１）で表される繰り返し単位および前記式（２）で表される繰り返し単位を有する高分子化合物があげられる。
【００６８】
本発明に用いられる有機下地層は、水に不溶性の架橋高分子化合物からなることが好ましい。該架橋高分子化合物は、架橋基を有する高分子化合物を硬化させて製造してもよく、高分子化合物と架橋剤との混合物を硬化させて製造してもよい。
【００６９】
＜バンク＞
バンクは、例えば感光性ポリイミドを材料として用いて形成することができる。バンクは、下部電極を実質的に包囲するように形成される。バンクの厚みとしては、０．１〜５μｍ程度がよい。バンクの材料としては、加熱による変化が少ない、即ち耐熱性に優れた有機材料を用いるのが望ましく、ポリイミドの他に、アクリル系（メタクリル系）やノボラック系の樹脂材料を用いてもよい。これらの樹脂材料には、パターニングを容易にするため、感光性が付加されていることが望ましい。感光性を有する有機材料を用いると、材料の塗布、プリベーク、露光、現像、ポストベークという一連のプロセスで、バンクを形成できる。露光光としてはＵＶ光のｇ、ｈ、ｉ線の混合光であってもよく、ｇ，ｈ，ｉ線の単波長であってもよい。現像液としては、有機、無機アルカリの水溶液を使用できる。
【００７０】
＜発光層＞
発光層は、本発明においては有機発光層であることが好ましく、通常、主として蛍光またはりん光を発光する有機物(低分子化合物および高分子化合物)を有する。なお、さらにドーパント材料を含んでいてもよい。本発明において用いることができる発光層を形成する材料としては、例えば以下のものが挙げられる。
【００７１】
色素系材料
色素系材料としては、例えば、シクロペンダミン誘導体、テトラフェニルブタジエン誘導体化合物、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、ピラゾリンダイマーなどが挙げられる。
【００７２】
金属錯体系材料
金属錯体系材料としては、例えば、イリジウム錯体、白金錯体等の三重項励起状態からの発光を有する金属錯体、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、ベンゾオキサゾリル亜鉛錯体、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を挙げることができる。
【００７３】
高分子系材料
高分子系材料としては、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、ポリフルオレン誘導体、ポリビニルカルバゾール誘導体、上記色素体や金属錯体系発光材料を高分子化したものなどが挙げられる。
上記発光性材料のうち、青色に発光する材料としては、ジスチリルアリーレン誘導体、オキサジアゾール誘導体、およびそれらの重合体、ポリビニルカルバゾール誘導体、ポリパラフェニレン誘導体、ポリフルオレン誘導体などを挙げることができる。なかでも高分子材料のポリビニルカルバゾール誘導体、ポリパラフェニレン誘導体やポリフルオレン誘導体などが好ましい。
また、緑色に発光する材料としては、キナクリドン誘導体、クマリン誘導体、およびそれらの重合体、ポリパラフェニレンビニレン誘導体、ポリフルオレン誘導体などを挙げることができる。なかでも高分子材料のポリパラフェニレンビニレン誘導体、ポリフルオレン誘導体などが好ましい。
また、赤色に発光する材料としては、クマリン誘導体、チオフェン環化合物、およびそれらの重合体、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、ポリフルオレン誘導体などを挙げることが出来る。なかでも高分子材料の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、ポリフルオレン誘導体などが好ましい。
【００７４】
ドーパント材料
発光層中に発光効率の向上や発光波長を変化させるなどの目的で、ドーパントを添加することができる。このようなドーパントとしては、例えば、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、ピラゾロン誘導体、デカシクレン、フェノキサゾンなどを挙げることができる。なお、このような発光層の厚さは、通常約２０〜２０００Åである。
【００７５】
＜発光層の成膜方法＞
有機物を含む発光層の成膜方法としては、発光材料を含む溶液を基体の上又は上方に塗布する方法、真空蒸着法、転写法などを用いることができる。溶液からの成膜に用いる溶媒の具体例としては、前述の溶液から正孔輸送層を成膜する際に正孔輸送材料を溶解させる溶媒と同様の溶媒があげられる。
発光材料を含む溶液を基体の上又は上方に塗布する方法としては、スピンコート法、キャスティング法、マイクログラビアコート法、グラビアコート法、バーコート法、ロールコート法、ワイアーバーコート法、ディップコート法、スリットコート法、キャピラリーコート法、スプレーコート法、ノズルコート法などのコート法、グラビア印刷法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、反転印刷法、インクジェットプリント法等の印刷法等の塗布法を用いることができる。パターン形成や多色の色分けが容易であるという点で、グラビア印刷法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、反転印刷法、インクジェットプリント法等の印刷法が好ましい。また、昇華性の低分子化合物の場合は、真空蒸着法を用いることができる。さらには、レーザーによる転写や熱転写により、所望のところのみに発光層を形成する方法も用いることができる。
【００７６】
＜電子輸送層＞
電子輸送層を構成する材料としては、公知のものが使用でき、オキサジアゾール誘導体、アントラキノジメタン若しくはその誘導体、ベンゾキノン若しくはその誘導体、ナフトキノン若しくはその誘導体、アントラキノン若しくはその誘導体、テトラシアノアンスラキノジメタン若しくはその誘導体、フルオレノン誘導体、ジフェニルジシアノエチレン若しくはその誘導体、ジフェノキノン誘導体、又は８−ヒドロキシキノリン若しくはその誘導体の金属錯体、ポリキノリン若しくはその誘導体、ポリキノキサリン若しくはその誘導体、ポリフルオレン若しくはその誘導体等が例示される。
【００７７】
これらのうち、オキサジアゾール誘導体、ベンゾキノン若しくはその誘導体、アントラキノン若しくはその誘導体、又は８−ヒドロキシキノリン若しくはその誘導体の金属錯体、ポリキノリン若しくはその誘導体、ポリキノキサリン若しくはその誘導体、ポリフルオレン若しくはその誘導体が好ましく、２−（４−ビフェニリル）−５−（４−ｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール、ベンゾキノン、アントラキノン、トリス（８−キノリノール）アルミニウム、ポリキノリンがさらに好ましい。
【００７８】
電子輸送層の成膜法としては特に制限はないが、低分子電子輸送材料では、粉末からの真空蒸着法、又は溶液若しくは溶融状態からの成膜による方法が、高分子電子輸送材料では溶液又は溶融状態からの成膜による方法がそれぞれ例示される。溶液又は溶融状態からの成膜時には、高分子バインダーを併用してもよい。溶液から電子輸送層を成膜する方法としては、前述の溶液から正孔輸送層を成膜する方法と同様の成膜法があげられる。
【００７９】
電子輸送層の膜厚としては、用いる材料によって最適値が異なり、駆動電圧と発光効率が適度な値となるように選択すればよいが、少なくともピンホールが発しないような厚さが必要であり、あまり厚いと、素子の駆動電圧が高くなり好ましくない。従って、該電子輸送層の膜厚としては、例えば１ｎｍから１μｍであり、好ましくは２ｎｍ〜５００ｎｍであり、さらに好ましくは５ｎｍ〜２００ｎｍである。
【００８０】
＜電子注入層＞
電子注入層は、電子輸送層と陰極との間、または発光層と陰極との間に設けられる。電子注入層としては、発光層の種類に応じて、アルカリ金属やアルカリ土類金属、或いは前記金属を１種類以上含む合金、或いは前記金属の酸化物、ハロゲン化物及び炭酸化物、或いは前記物質の混合物などが挙げられる。アルカリ金属またはその酸化物、ハロゲン化物、炭酸化物の例としては、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、酸化リチウム、フッ化リチウム、酸化ナトリウム、フッ化ナトリウム、酸化カリウム、フッ化カリウム、酸化ルビジウム、フッ化ルビジウム、酸化セシウム、フッ化セシウム、炭酸リチウム等が挙げられる。また、アルカリ土類金属またはその酸化物、ハロゲン化物、炭酸化物の例としては、マグネシウム、カルシウム、バリウム、ストロンチウム、酸化マグネシウム、フッ化マグネシウム、酸化カルシウム、フッ化カルシウム、酸化バリウム、フッ化バリウム、酸化ストロンチウム、フッ化ストロンチウム、炭酸マグネシウム等が挙げられる。電子注入層は、２層以上を積層したものであってもよい。具体的には、ＬｉＦ／Ｃａなどが挙げられる。電子注入層は、蒸着法、スパッタリング法、印刷法等により形成される。電子注入層の膜厚としては、１ｎｍ〜１μｍ程度が好ましい。
【００８１】
＜陰極材料＞
本発明の有機ＥＬ素子で用いる陰極の材料としては、仕事関数の小さく発光層への電子注入が容易な材料かつ／もしくは電気伝導度が高い材料かつ／もしくは可視光反射率の高い材料が好ましい。金属では、アルカリ金属やアルカリ土類金属、遷移金属やＩＩＩ−Ｂ族金属を用いることができる。例えば、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、ベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、アルミニウム、スカンジウム、バナジウム、亜鉛、イットリウム、インジウム、セリウム、サマリウム、ユーロピウム、テルビウム、イッテルビウムなどの金属、又は上記金属のうち２つ以上の合金、又はそれらのうち１つ以上と、金、銀、白金、銅、マンガン、チタン、コバルト、ニッケル、タングステン、錫のうち１つ以上との合金、又はグラファイト若しくはグラファイト層間化合物等が用いられる。合金の例としては、マグネシウム−銀合金、マグネシウム−インジウム合金、マグネシウム−アルミニウム合金、インジウム−銀合金、リチウム−アルミニウム合金、リチウム−マグネシウム合金、リチウム−インジウム合金、カルシウム−アルミニウム合金などが挙げられる。また、陰極として透明導電性電極を用いることができ、例えば導電性金属酸化物や導電性有機物などを用いることができる。具体的には、導電性金属酸化物として酸化インジウム、酸化亜鉛、酸化スズ、およびそれらの複合体であるインジウム・スズ・オキサイド（ＩＴＯ）やインジウム・亜鉛・オキサイド（ＩＺＯ）、導電性有機物としてポリアニリンもしくはその誘導体、ポリチオフェンもしくはその誘導体などの有機の透明導電膜を用いてもよい。なお、陰極を２層以上の積層構造としてもよい。なお、電子注入層が陰極として用いられる場合もある。
【００８２】
陰極の膜厚は、電気伝導度や耐久性を考慮して、適宜選択することができるが、例えば１０ｎｍから１０μｍであり、好ましくは２０ｎｍ〜１μｍであり、さらに好ましくは５０ｎｍ〜５００ｎｍである。
【００８３】
陰極の作製方法としては、真空蒸着法、スパッタリング法、また金属薄膜を圧着するラミネート法等が用いられる。
【００８４】
＜絶縁層＞
本発明の有機ＥＬ素子が任意に有しうる、膜厚２ｎｍ以下の絶縁層は電荷注入を容易にする機能を有するものである。上記絶縁層の材料としては、金属フッ化物、金属酸化物、有機絶縁材料等が挙げられる。膜厚２ｎｍ以下の絶縁層を設けた有機ＥＬ素子としては、陰極に隣接して膜厚２ｎｍ以下の絶縁層を設けたもの、陽極に隣接して膜厚２ｎｍ以下の絶縁層を設けたものが挙げられる。
【００８５】
本発明の有機ＥＬ素子は面状光源、セグメント表示装置、ドットマトリックス表示装置、液晶表示装置のバックライトとして用いることができる。
【００８６】
９．製造方法
次に、本発明の有機ＥＬ表示素子の好ましい製造方法の例を、図１〜図３を参照して説明する。
まず、図１に示す通り、基板１１１の面上に第１電極層１２１を設ける。第１電極層１２１は、所望のパターンに従って設けることができる。
次に、第１電極層１２１の少なくとも一部、好ましくは全部を覆うように有機下地層１４１を設ける。図１に示す例においては、有機下地層は１層のみからなるが、２層以上の有機下地層を設ける場合は、ここで２層以上の積層を行なうことができる。有機下地層１４１は、所望のパターンに従って形成することも可能であるが、スピンコート等の方法で基板１１１及び第１電極層１２１の上に、有機下地層材料の組成物の塗膜を連続した一枚の塗膜として設け、その後必要に応じて有機下地層を設けない部分（例えば図５に示す周辺領域１１１Ｓ）の層を拭い去り、さらに必要に応じて塗膜を硬化させることにより、容易に設けることができる。
【００８７】
続いて、有機下地層１４１の上に、バンクを形成するためのフォトレジスト層１３１Ａを設ける。次に、フォトレジスト層１３１Ａのうちの画素領域を形成する領域の部分を、フォトリソグラフィ等により取り除き、図２に示す通り、画素領域１３２Ｒを規定するバンク１３１Ｂを形成する。
【００８８】
さらに、図３に示す通り、バンク１３１Ｂにより規定された画素領域１３２Ｒ内に、有機発光層１４２を設ける。有機発光層１４２は、有機発光層の材料組成物の塗膜を画素領域内に設け、必要に応じて硬化させることで形成することができる。材料組成物の塗膜を画素領域内に設ける方法としては、インクジェット法を好ましく挙げることができる。また、単色表示の表示素子を構成する場合は、有機発光層の材料組成物をスピンコート法等で一面に設けることもできる。
【００８９】
有機発光層１４２を設けた後、その上に、所望のパターンに従って第２電極層１２２を設けることで、基板−第１電極層−有機下地層−有機発光層−第２電極層を有する積層物が得られる。これにさらに必要に応じて封止部材及び画素の駆動に必要な配線等の任意の構成要素を加えることにより、有機ＥＬ表示素子を得ることができる。
【実施例】
【００９０】
以下において、本発明を実施例及び比較例を参照してより詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されない。
【００９１】
＜実施例１＞
（１−１：有機下地層の形成）
正孔注入材料である水に不溶性の高分子材料１、架橋剤であるジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、重合開始剤であるイルガキュアー３６０（チバガイギー社製）を重量比で１：０．２５：０．０１の割合で混合し、混合物を得た。有機溶剤に、前記混合物を１質量％の割合で溶解し、有機下地層形成用インクを得た。
陽極としてのＩＴＯパターンを有する平板状のガラス基板の、当該パターンを有する側の面全面に、前記インクをスピンコートし、約６０ｎｍの厚さの塗膜を作製した。その後、基板周辺部の封止エリア及び取り出し電極部分等の表示素子を作製しない領域の塗膜を拭き取り、ホットプレート上で２００℃、１０分間熱処理・乾燥して不溶化し、正孔注入層として機能する有機下地層を得た。本有機下地層は、水に不溶性の架橋高分子化合物からなる。有機下地層の抵抗率は２×１０１４Ωｃｍ以上であった。
【００９２】
（１−２：バンクの形成）
１−１で得た有機下地層の上に、フォトレジスト（東京応化製ＴＥＬＲ−Ｐ００３）を、回転数１０００ｒｐｍでスピンコートし、フォトレジスト層を得た。この層に、所望のパターンが形成されているフォトマスクを介して、露光機（大日本スクリーン製、ＭＡ−１２００）を用いて露光処理を施し、続いてＫＯＨ １質量％水溶液で現像することで、所望のパターンを得た。得られた膜を２３０℃×２０分間オーブンで乾燥し、バンクを得た。得られたバンクは、厚さが１．５μｍであった。また、バンクを上面から観察すると、有機下地層が露出している素子領域の開口が、７０×２１０μｍの矩形であり、隣接する素子領域との距離が２０μｍであった。
【００９３】
（１−３：発光層の形成）
１−２で得た陽極、有機下地層及びバンクを有する基板の上に、赤色発光有機ＥＬ材料（Ｌｕｍａｔｉｏｎ ＲＰ１５８（Ｓｕｍａｔｉｏｎ社製））のキシレン溶液（１質量％）を、スピンコートし、その後、キシレンを浸した布で基板周辺部、及びバンク頂部上などの不要部分を拭き取った後、減圧下８０℃で１時間乾燥し、厚さ８０ｎｍの発光層をバンク内の画素領域に得た。
【００９４】
（１−４：陰極の形成）
（１−３）で得た陽極、有機下地層、バンク及び発光層を有する基板の上に、厚さ約５ｎｍのバリウムと、その上の厚さ約１００ｎｍのアルミニウムの２層からなる陰極を、蒸着法により形成した。陰極の形状は、シャドーマスクを用いて規定し、ＩＴＯ陽極と、発光層上で直行する形状とし、陽極と陰極とでパッシブマトリクスを構成した。
【００９５】
（１−５：封止）
封止用ガラス基板の一面の周辺部に、ＵＶ硬化性封止材（ナガセケムテックス社製ＸＮＲ５５１６Ｚ）を、ディスペンサーを用いて塗布した。この塗布面を下側として、（１−４）で得た積層構造を有する基板と位置合わせして、減圧下（−２５ＫＰａ）で貼り合わせた。その後大気圧に戻し、ＵＶ光を照射して封止材を硬化することにより（１−１）〜（１−４）で得た層を封止し、有機ＥＬ表示素子を得た。
【００９６】
（１−６：評価）
（１−５）で得られた素子の電極に電源を接続し駆動させたところ、単色（赤色）の画像が表示されることが確認された。画素中の発光は均一であった。
【００９７】
＜実施例２＞
発光層ポリマー（Ｌｕｍａｔｉｏｎ Ｇ１３０２（Ｓｕｍａｔｉｏｎ社製））を、有機下地層用インクと同じ有機溶媒に０．８質量％の割合で溶解し、粘度８ｃＰのインクを調製した。
【００９８】
実施例１の工程（１−１）〜（１−２）と同様にして得た陽極、有機下地層及びバンクを有する基板の上に、上記インクを塗布し、発光層を作製した。
インクの塗布は、Ｌｉｔｒｅｘ社製インクジェット装置１２０Ｌを用い、バンクにより規定された画素領域のそれぞれに７滴ずつ吐出した。
【００９９】
インク塗布後、真空中で約１００℃、６０分間加熱処理し、続いて実施例１の工程（１−４）〜（１−５）と同様に操作し、有機ＥＬ表示素子を得た。
【０１００】
得られた素子の電極に電源を接続し駆動させたところ、クロストークの無い明瞭な動画像が表示されることを確認した。一画素のリーク電流は、−１０Ｖにおいて０．１μＡ以下であった。また、有機下地層の抵抗率は２×１０１４Ωｃｍであった。
【０１０１】
＜比較例１＞
（１−１：有機下地層の形成）
有機下地層形成用インクとして、水溶性である（ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）／ポリスチレンスルホネート（略称ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ、バイエル社製、商品名；Ｂａｙｔｒｏｎ Ｐ ＣＨ ８０００）を含む水溶液を用いた他は、実施例１の工程（１−１）と同様にして、ＩＴＯ陽極及び有機下地層を有する基板を得た。
得られた有機下地層上に、実施例１の工程（１−２）と同様にバンクを形成しようとしたところ、バンク形成のフォトリソグラフィの過程で有機下地層の厚さが不均一となった。
【図面の簡単な説明】
【０１０２】
【図１】本発明の有機ＥＬ表示素子の製造方法の一例における製造工程を示す縦断面図である。
【図２】図１に示す製造工程に続く製造工程を示す縦断面図である。
【図３】本発明の有機ＥＬ表示素子の一例の一部分の構成を示す縦断面図である。
【図４】本発明の有機ＥＬ表示素子の別の一例の一部分の構成を示す縦断面図である。
【図５】本願の有機ＥＬ表示素子の一例における基板及び電極の位置関係を示す斜視図である。
【図６】本発明の有機ＥＬ表示素子の別の一例の一部分の構成を示す縦断面図である。
【符号の説明】
【０１０３】
１１１ 基板
１２１ 第１電極層
１２２ 第２電極層
１３１Ａ フォトレジスト層
１３１Ｂ バンク
１３２Ｒ 画素領域
１４１、６４１Ａ、６４１Ｂ 有機下地層
１４２ 発光層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板の面の少なくとも一部の領域上に設けられた第１電極層と、
前記第１電極層の面の少なくとも一部の領域上に設けられた少なくとも１の有機下地層と、
前記有機下地層上に設けられ、前記有機下地層がその上に複数の画素領域を有するように配置されたバンクと、
前記有機下地層上であって前記画素領域内に設けられた有機発光層と、
前記有機発光層上に設けられた第２電極層とを備える有機エレクトロルミネッセンス表示素子であって、
前記有機下地層が、水に不溶性の有機材料からなることを特徴とする、有機エレクトロルミネッセンス表示素子。
【請求項２】
前記有機下地層が正孔注入層である、請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス表示素子。
【請求項３】
前記有機下地層として、第１の有機下地層及びその上に積層された第２の有機下地層を有し、前記第１の有機下地層が正孔注入層であり、前記第２の有機下地層がインターレイヤーである請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス表示素子。
【請求項４】
前記有機下地層の抵抗率が１×１０１０Ωｃｍ以上である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス表示素子。
【請求項５】
前記水に不溶性の有機材料が、架橋高分子化合物である請求項１〜４のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス表示素子。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス表示素子の製造方法であって、
基板の面の少なくとも一部の領域上に第１電極層を設け、
前記第１電極層の少なくとも一部の領域上に有機下地層を設け、
前記有機下地層上にバンクを設け、
前記バンクによって規定された画素領域内に有機発光層を設け、
前記有機発光層の上に第２電極層を設けることを含む製造方法。
【請求項１】
基板と、
前記基板の面の少なくとも一部の領域上に設けられた第１電極層と、
前記第１電極層の面の少なくとも一部の領域上に設けられた少なくとも１の有機下地層と、
前記有機下地層上に設けられ、前記有機下地層がその上に複数の画素領域を有するように配置されたバンクと、
前記有機下地層上であって前記画素領域内に設けられた有機発光層と、
前記有機発光層上に設けられた第２電極層とを備える有機エレクトロルミネッセンス表示素子であって、
前記有機下地層が、水に不溶性の有機材料からなることを特徴とする、有機エレクトロルミネッセンス表示素子。
【請求項２】
前記有機下地層が正孔注入層である、請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス表示素子。
【請求項３】
前記有機下地層として、第１の有機下地層及びその上に積層された第２の有機下地層を有し、前記第１の有機下地層が正孔注入層であり、前記第２の有機下地層がインターレイヤーである請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス表示素子。
【請求項４】
前記有機下地層の抵抗率が１×１０１０Ωｃｍ以上である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス表示素子。
【請求項５】
前記水に不溶性の有機材料が、架橋高分子化合物である請求項１〜４のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス表示素子。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス表示素子の製造方法であって、
基板の面の少なくとも一部の領域上に第１電極層を設け、
前記第１電極層の少なくとも一部の領域上に有機下地層を設け、
前記有機下地層上にバンクを設け、
前記バンクによって規定された画素領域内に有機発光層を設け、
前記有機発光層の上に第２電極層を設けることを含む製造方法。
【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２００９−１６４４２８（Ｐ２００９−１６４４２８Ａ）
【公開日】平成２１年７月２３日（２００９．７．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１６３０（Ｐ２００８−１６３０）
【出願日】平成２０年１月８日（２００８．１．８）
【出願人】（０００００２０９３）住友化学株式会社 (8,981)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年７月２３日（２００９．７．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１月８日（２００８．１．８）
【出願人】（０００００２０９３）住友化学株式会社 (8,981)
【Ｆターム（参考）】
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