有機エレクトロルミネッセンス装置、有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法並びに電子機器
【課題】発光層と電子輸送層との界面における電子輸送効率を向上させた有機エレクトロルミネッセンス装置を提供する。
【解決手段】本発明の有機エレクトロルミネッセンス装置EL1は、一対の電極間に湿式法により形成された発光層5及び電子輸送層6を有してなる有機エレクトロルミネッセンス装置であって、前記発光層5は、架橋性を有する発光材料を含み、前記発光層5のうち少なくとも前記電子輸送層6と前記発光層5との界面に、前記発光材料を架橋させて形成された架橋層が設けられていることを特徴とする。
【解決手段】本発明の有機エレクトロルミネッセンス装置EL1は、一対の電極間に湿式法により形成された発光層5及び電子輸送層6を有してなる有機エレクトロルミネッセンス装置であって、前記発光層5は、架橋性を有する発光材料を含み、前記発光層5のうち少なくとも前記電子輸送層6と前記発光層5との界面に、前記発光材料を架橋させて形成された架橋層が設けられていることを特徴とする。
【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装置、有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法並びに電子機器に関するものである。
【背景技術】
【0002】
次世代の表示装置として、有機エレクトロルミネッセンス装置(有機EL装置)が期待されている。有機EL装置は、上下の電極間に発光層を挟持した有機EL素子を基体上に配設して構成されており、典型的には、ガラス等の透光性基板の上に、陽極と、有機機能層(正孔注入層や発光層等)と、陰極とを順次積層した構造が採られる。そして、陽極および陰極によって有機機能層に電流を供給することにより、有機機能層の発光層を発光させるようになっている。
【0003】
有機EL装置では、発光効率の向上が要求されている。そこで、特許文献1には、陰極と発光層との間に電子輸送層を備えた有機EL装置が提案されている。この電子輸送層は、電子の移動性を制御して、電子を発光層中に効率よく蓄積させるものである。この電子輸送層を設けることにより、発光層における正孔と電子との再結合確率を向上させることが可能になり、発光効率を向上させることができるようになっている。
【特許文献1】特開2005−285617号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ところで、有機EL装置は、低分子有機材料を使用したものと、高分子有機材料を使用したものとに大別される。一般に、低分子有機EL装置の場合は、低分子有機機能層を蒸着等の乾式法で作製し、高分子有機EL装置の場合は、高分子有機機能層をインクジェット法等の湿式法で作製する。上述した特許文献1の有機EL装置は、湿式法で作製した高分子発光層上に低分子有機材料からなる電子輸送層を蒸着により作製したものである。しかしながら、このような高分子有機材料/低分子有機材料の積層構造を有する有機EL装置では、これらの界面における電子の輸送が必ずしも良好にならないという懸念がある。
【0005】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、発光層と電子輸送層との界面における電子輸送効率を向上させた有機エレクトロルミネッセンス装置及びその製造方法を提供することを目的とする。また、このような有機エレクトロルミネッセンス装置を備えることにより、高輝度化及び長寿命化を実現することのできる、有機ELディスプレイ、光プリンタ等の電子機器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記の課題を解決するため、本発明の第1の形態の有機エレクトロルミネッセンス装置は、一対の電極間に湿式法により形成された第1有機層及び第2有機層を有してなる有機エレクトロルミネッセンス装置であって、前記第1有機層は、架橋性を有する有機材料を含み、前記第1有機層のうち少なくとも前記第2有機層と前記第1有機層との界面に、前記架橋性を有する有機材料を架橋させて形成された架橋層が設けられていることを特徴とする。
この構成によれば、第1有機層及び第2有機層を含む有機機能層全体を湿式法で形成したため、各層の界面での電子又は正孔の輸送効率を向上することができ、発光効率に優れた有機EL装置が提供できる。また、第1有機層を架橋性を有する有機材料によって形成し、第2有機層を溶解する溶媒に対して不溶な層としたため、湿式法で第2有機層を形成しても第1有機層が再溶解されることがなく、信頼性の高い有機EL装置が提供できる。
【0007】
本発明においては、前記第1有機層は発光層であり、前記第2有機層は電子輸送層であり、前記発光層は、架橋性を有する発光材料を含み、前記発光層のうち少なくとも前記電子輸送層と前記発光層との界面に、前記発光材料を架橋させて形成された架橋層が設けられていることが望ましい。
この構成によれば、発光層を架橋性を有する発光材料によって形成し、電子輸送層を溶解する溶媒に対して不溶な層としたため、湿式法で電子輸送層を形成しても発光層が再溶解されることがなく、信頼性の高い有機EL装置が提供できる。
【0008】
本発明においては、前記第1有機層は発光層であり、前記第2有機層は電子輸送層であり、前記発光層は、架橋性を有する有機材料と発光材料とを含み、前記発光層のうち少なくとも前記電子輸送層と前記発光層との界面に、前記有機材料を架橋させて形成されてなる架橋層が設けられ、前記架橋層の内部に前記発光材料が包含されていることが望ましい。
この構成によれば、発光層を架橋性を有する有機材料と発光材料によって形成し、電子輸送層を溶解する溶媒に対して不溶な層としたため、湿式法で電子輸送層を形成しても発光層が再溶解されることがなく、信頼性の高い有機EL装置が提供できる。
【0009】
本発明においては、前記有機材料は、架橋性を有する発光材料であることが望ましい。
この構成によれば、有機材料自体も発光に寄与するため、有機材料を含有していても発光効率が低下することがない。
【0010】
本発明の第2の形態の有機エレクトロルミネッセンス装置は、一対の電極間に湿式法により形成された第1有機層及び第2有機層を有してなる有機エレクトロルミネッセンス装置であって、前記第1有機層は、前記第2有機層を溶解する溶媒とは極性の異なる溶媒に溶解する有機材料によって形成されていることを特徴とする。
この構成によれば、第1有機層及び第2有機層を含む有機機能層全体を湿式法で形成したため、各層の界面での電子又は正孔の輸送効率を向上することができ、発光効率に優れた有機EL装置が提供できる。また、第1有機層を溶解する溶媒の極性と、第2有機層を溶解する溶媒の極性とが互いに異なるため、湿式法で第2有機層を形成しても第1有機層が再溶解されることがなく、信頼性の高い有機EL装置が提供できる。
【0011】
本発明の第3の形態の有機エレクトロルミネッセンス装置は、一対の電極間に湿式法により形成された第1有機層及び第2有機層を有してなる有機エレクトロルミネッセンス装置であって、前記第1有機層は、前記第2有機層を溶解する溶媒に対して相対的に溶解性の低い有機材料によって形成されていることを特徴とする。
この構成によれば、第1有機層及び第2有機層を含む有機機能層全体を湿式法で形成したため、各層の界面での電子又は正孔の輸送効率を向上することができ、発光効率に優れた有機EL装置が提供できる。また、第2有機層を溶解する溶媒として、第1有機層に対して溶解性が低く、第2有機層に対して溶解性の高い溶媒を用いたため、湿式法で第2有機層を形成しても第1有機層が再溶解されることがなく、信頼性の高い有機EL装置が提供できる。
【0012】
本発明の第4の形態の有機エレクトロルミネッセンス装置は、一対の電極間に湿式法により形成された第1有機層及び第2有機層を有してなる有機エレクトロルミネッセンス装置であって、前記第1有機層は発光層であり、前記第2有機層は電子輸送層であり、前記電子輸送層は、架橋性を有する電子輸送層形成材料を含み、前記電子輸送層の内部に、前記電子輸送層形成材料を架橋させて形成された架橋層と、前記電子輸送層形成材料が架橋されていない非架橋層とが設けられていることを特徴とする。
この構成によれば、第1有機層及び第2有機層を含む有機機能層全体を湿式法で形成したため、各層の界面での電子又は正孔の輸送効率を向上することができ、発光効率に優れた有機EL装置が提供できる。また、第2有機層である電子輸送層の一部を架橋して架橋層を形成したため、この架橋層が正孔ブロック層として機能し、有機EL装置の発光効率を向上させることができる。
【0013】
本発明においては、前記架橋層は、前記電子輸送層と前記発光層との界面に設けられており、前記非架橋層は、前記電子輸送層と前記一対の電極のうちの一方の電極との界面に設けられていることが望ましい。
この構成によれば、発光層と電子輸送層との界面に形成された架橋層によって、発光層から電子輸送層側に流れる正孔を効率良くブロックできると共に、電子輸送層と電極との界面に形成された非架橋層によって、発光層内への電子の輸送を促進することができる。このため、電子輸送層形成材料を全て架橋させた場合又は電子輸送層形成材料を全く架橋させない場合に比べて、発光効率の向上を実現することができる。
【0014】
本発明においては、前記第1有機層は発光層であり、前記第2有機層は電子輸送層であり、前記発光層を形成する発光材料の電気化学的な酸化電位は、前記電子輸送層を形成する電子輸送層形成材料の電気化学的な酸化電位よりも小さいことが望ましい。
この構成によれば、電子輸送層に注入された電子を効率良く発光層内に輸送することができ、発光効率の向上に寄与することができる。
【0015】
本発明の第1の形態の有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法は、一対の電極間に第1有機層及び第2有機層を有してなる有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法であって、前記第1有機層の形成工程は、基体上に、架橋性を有する有機材料を配置する工程と、前記有機材料を架橋することにより、少なくとも前記第1有機層と前記第2有機層との界面に、前記第2有機層を溶解する溶媒に対して不溶な架橋層を形成する工程と、を含むことを特徴とする。
この方法によれば、第1有機層及び第2有機層を含む有機機能層全体を湿式法で形成したため、各層の界面での電子又は正孔の輸送効率を向上することができ、発光効率に優れた有機EL装置が提供できる。また、第1有機層を架橋性を有する有機材料によって形成し、第2有機層を溶解する溶媒に対して不溶な層としたため、湿式法で第2有機層を形成しても第1有機層が再溶解されることがなく、信頼性の高い有機EL装置が提供できる。
【0016】
本発明においては、前記第1有機層は発光層であり、前記第2有機層は電子輸送層であり、前記発光層の形成工程は、前記基体上に、架橋性を有する発光材料を配置する工程と、前記発光材料を架橋することにより、少なくとも前記発光層と前記電子輸送層との界面に、前記電子輸送層を溶解する溶媒に対して不溶な架橋層を形成する工程と、を含むことが望ましい。
この方法によれば、発光層を架橋性を有する発光材料によって形成し、電子輸送層を溶解する溶媒に対して不溶な層としたため、湿式法で電子輸送層を形成しても発光層が再溶解されることがなく、信頼性の高い有機EL装置が提供できる。
【0017】
本発明においては、前記第1有機層は発光層であり、前記第2有機層は電子輸送層であり、前記発光層の形成工程は、前記基体上に、架橋性を有する有機材料と発光材料とを配置する工程と、前記有機材料を架橋することにより、少なくとも前記発光層と前記電子輸送層との界面に、前記電子輸送層を溶解する溶媒に対して不溶な架橋構造を有し、該架橋構造の内部に前記発光材料を包含する架橋層を形成する工程と、を含むことが望ましい。
この方法によれば、発光層を架橋性を有する有機材料と発光材料によって形成し、電子輸送層を溶解する溶媒に対して不溶な層としたため、湿式法で電子輸送層を形成しても発光層が再溶解されることがなく、信頼性の高い有機EL装置が提供できる。
【0018】
本発明においては、前記有機材料は、架橋性を有する発光材料であることが望ましい。
この方法によれば、有機材料自体も発光に寄与するため、有機材料を含有していても発光効率が低下することがない。
【0019】
本発明の第2の形態の有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法は、一対の電極間に第1有機層及び第2有機層を有してなる有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法であって、前記第1有機層を溶解する溶媒の極性と、前記第2有機層を溶解する溶媒の極性とが互いに異なることを特徴とする。
この方法によれば、第1有機層及び第2有機層を含む有機機能層全体を湿式法で形成したため、各層の界面での電子又は正孔の輸送効率を向上することができ、発光効率に優れた有機EL装置が提供できる。また、第1有機層を溶解する溶媒の極性と、第2有機層を溶解する溶媒の極性とが互いに異なるため、湿式法で第2有機層を形成しても第1有機層が再溶解されることがなく、信頼性の高い有機EL装置が提供できる。
【0020】
本発明の第3の形態の有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法は、一対の電極間に第1有機層及び第2有機層を有してなる有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法であって、前記第2有機層を溶解する溶媒として、前記第1有機層に対して相対的に溶解性が低く、前記第2有機層に対して相対的に溶解性が高い溶媒を用いることを特徴とする。
この方法によれば、第1有機層及び第2有機層を含む有機機能層全体を湿式法で形成したため、各層の界面での電子又は正孔の輸送効率を向上することができ、発光効率に優れた有機EL装置が提供できる。また、第2有機層を溶解する溶媒として、第1有機層に対して溶解性が低く、第2有機層に対して溶解性の高い溶媒を用いたため、湿式法で第2有機層を形成しても第1有機層が再溶解されることがなく、信頼性の高い有機EL装置が提供できる。
【0021】
本発明の第4の形態の有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法は、一対の電極間に第1有機層及び第2有機層を有してなる有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法であって、前記第1有機層は発光層であり、前記第2有機層は電子輸送層であり、前記電子輸送層の形成工程は、前記発光層上に、架橋性を有する電子輸送層形成材料を配置する工程と、前記電子輸送層形成材料の一部を架橋させることにより、前記電子輸送層の内部に、前記電子輸送層形成材料を架橋させて形成された架橋層と、前記電子輸送層形成材料を架橋させない非架橋層とを形成する工程と、を含むことを特徴とする。
この方法によれば、第1有機層及び第2有機層を含む有機機能層全体を湿式法で形成したため、各層の界面での電子又は正孔の輸送効率を向上することができ、発光効率に優れた有機EL装置が提供できる。また、第2有機層である電子輸送層の一部を架橋して架橋層を形成したため、この架橋層が正孔ブロック層として機能し、有機EL装置の発光効率を向上させることができる。
【0022】
本発明においては、前記電子輸送層形成材料を架橋させる工程は、前記電子輸送層形成材料に対して前記発光層側の面から架橋反応を生じさせることにより、前記発光層と前記電子輸送層との界面に、前記電子輸送層形成材料を架橋させた架橋層を形成し、前記電子輸送層と前記一対の電極のうちの一方の電極との界面に、前記電子輸送層形成材料を架橋させない非架橋層を形成する工程であることが望ましい。
この方法によれば、発光層と電子輸送層との界面に形成された架橋層によって、発光層から電子輸送層側に流れる正孔を効率良くブロックできると共に、電子輸送層と電極との界面に形成された非架橋層によって、発光層内への電子の輸送を促進することができる。このため、電子輸送層形成材料を全て架橋させた場合又は電子輸送層形成材料を全く架橋させない場合に比べて、発光効率の向上を図ることができる。
【0023】
本発明の電子機器は、前述した本発明の有機エレクトロルミネッセンス装置又は前述した本発明の有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法により製造されてなる有機エレクトロルミネッセンス装置を備えたことを特徴とする。
この構成によれば、発光効率の高い電子機器を提供することができる。かかる電子機器としては、当該有機EL装置を表示部として備えた有機EL表示装置(有機ELディスプレイ)や、当該有機EL装置をラインヘッドとして備えた画像形成装置(光プリンタ)等がある。また、当該有機EL装置を面光源として備えた照明装置(バックライト等)に本発明を適用することもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0024】
以下、本発明を図面を参照して説明する。なお、以下の全ての図面においては、図面を見やすくするため、各構成要素の膜厚や寸法の比率などは適宜異ならせてある。
【0025】
[第1の実施の形態]
[有機EL装置の構成]
図1は本発明の有機EL装置の第1の実施形態を示す概略構成図である。この有機EL装置EL1は、基体2上に、第1電極としての陽極3、正孔注入層4、第1有機層としての発光層5、第2有機層としての電子輸送層6及び第2電極としての陰極8を備えている。正孔注入層4、発光層5及び電子輸送層6は有機物材料によって形成されており、これら有機物層によって有機機能層7が形成されている。また、有機機能層7は第1電極3と第2電極8との間に挟持されており、これら第1電極3、有機機能層7及び第2電極8によって、有機EL素子9が形成されている。
【0026】
第1電極3と第2電極8には、駆動電圧を印加するための配線が接続されている。そして、この配線を介して電極間に駆動電圧を印加すると、第2電極8より電子が、第1電極8より正孔が発光層5に注入され、印加された電場により発光層5中を移動し、再結合する。この再結合の際に放出されたエネルギーにより、励起子が生成し、この励起子が基底状態に戻る際に蛍光や燐光という形でエネルギーを放出する。有機EL素子9から放出された光は、例えばガラス基板等からなる基体2から射出され、外部に取り出される(ボトムエミッション方式)。なお、以下の説明では、発光層内に注入された電子及び正孔をキャリアと呼ぶことがある。
【0027】
ここで、正孔注入層4としては、アリールアミン誘導体、フタロシアニン誘導体、ポリアニリン誘導体+有機酸、ポリチオフェン誘導体+ポリマー酸等が用いられる。特に、ポリエチレンジオキシチオフェンとポリスチレンスルフォン酸との混合物(PEDOT/PSS)が好適である。
【0028】
発光層5は、発光層形成材料(第1有機層形成材料)として、エポキシ基等の架橋性官能基を有する発光材料を含む。このような発光材料としては、蛍光あるいは燐光を発光することが可能な公知の高分子発光材料である、ポリフルオレン誘導体(PF)、ポリパラフェニレンビニレン誘導体(PPV)、ポリフェニレン誘導体(PP)、ポリパラフェニレン誘導体(PPP)、ポリビニルカルバゾール(PVK)、ポリチオフェン誘導体や、ポリメチルフェニルシラン(PMPS)等のポリシラン系等の高分子有機材料を好適に用いることができる。
【0029】
発光層5は、このような発光材料を架橋反応させることにより、溶媒に対して不溶な層となっている。このため、発光層5上に湿式法で電子輸送層6を形成しても、発光層5が電子輸送層6の溶媒に対して溶解されないようになっている。
【0030】
電子輸送層6を形成する電子輸送層形成材料(第2有機層形成材料)としては、ポリフルオレン誘導体、ポリパラフェニレンビニレン誘導体、ポリパラフェニレン誘導体、ポリビニルカルバゾール、ポリチオフェン誘導体、ポリメチルフェニルシランなどのポリシラン系などの高分子有機材料が好適に用いられる。
【0031】
電子輸送層6は、第2電極8から注入された電子を発光層5へ効率的に輸送するために、電気的な還元電位が発光層5を形成する発光材料の電気的な還元電位よりも小さい材料を用いることが望ましい。また、正孔注入層4から発光層5に注入された正孔が発光層内で再結合せずにそのまま第2電極側に通過するのを阻止するために、電気的な酸化電位が発光層5を形成する発光材料の電気的な酸化電位よりも大きい材料を用いることが望ましい。こうすることで、発光効率の向上を図ることができる。
【0032】
図2は、有機EL素子9のバンドダイヤグラムを示す図である。図2において、発光層5のLUMO(最低非占有分子軌道)は電子輸送層6のLUMOよりも大きくなっており、電子輸送層6から発光層5への電子の輸送が効率的に行われるようになっている。また、発光層5のHOMO(最高占有分子軌道)は電子輸送層6のHOMOよりも小さくなっており、発光層6に注入された正孔が電子輸送層6との界面でブロックされるようになっている。これにより、電子輸送層6は、発光層5へ電子を輸送する電子輸送層として機能すると共に、発光層5から侵入した正孔をブロックする正孔ブロック層として機能する。
【0033】
[有機EL装置の製造方法]
次に、図3を用いて、有機EL装置EL1の製造方法について説明する。
まず、図3(a)に示すように、第1電極3が形成された基体2上に湿式法を用いて正孔注入層4及び発光層5を形成する。湿式法としては、スピンコート法、液滴吐出法、ディップコート法、ロールコート法等が適用可能である。中でも、液滴吐出法は、材料の使用に無駄が少なく、所望の位置に所望の量の材料を的確に配置できることから、好適である。
【0034】
液滴吐出法(インクジェット法)としては、帯電制御方式、加圧振動方式、電気機械変換式、電気熱変換方式、静電吸引方式などが挙げられる。帯電制御方式は、材料に帯電電極で電荷を付与し、偏向電極で材料の飛翔方向を制御してノズルから吐出させるものである。また、加圧振動方式は、材料に超高圧を印加してノズル先端側に材料を吐出させるものであり、制御電圧をかけない場合には材料が直進してノズルから吐出され、制御電圧をかけると材料間に静電的な反発が起こり、材料が飛散してノズルから吐出されない。また、電気機械変換方式(ピエゾ方式)は、ピエゾ素子(圧電素子)がパルス的な電気信号を受けて変形する性質を利用したもので、ピエゾ素子が変形することによって材料を貯留した空間に可撓物質を介して圧力を与え、この空間から材料を押し出してノズルから吐出させるものである。また、電気熱変換方式は、材料を貯留した空間内に設けたヒータにより、材料を急激に気化させてバブル(泡)を発生させ、バブルの圧力によって空間内の材料を吐出させるものである。静電吸引方式は、材料を貯留した空間内に微小圧力を加え、ノズルに材料のメニスカスを形成し、この状態で静電引力を加えてから材料を引き出すものである。また、この他に、電場による流体の粘性変化を利用する方式や、放電火花で飛ばす方式などの技術も適用可能である。
【0035】
正孔注入層4は、例えば、正孔注入層形成材料である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(PEDOT/PSS)を含む液体材料を第1電極3上に配置し(20nm〜100nm)、これを乾燥・焼成(200℃で10分間)することにより形成する。正孔注入層形成材料の溶媒としては、イソプロピルアルコール、N−メチルピロリドン、1,3−ジメチル−イミダゾリノン等の極性溶媒を用いることができる。
【0036】
発光層5は、例えば、下記[化1]に示す発光材料を含む液体材料を正孔注入層4上に配置し(50nm〜200nm)、これを窒素等の不活性ガス雰囲気下で加熱処理(130℃〜200℃で30分間)することにより形成する。[化1]の発光材料は、ポリ(9,9−ジオクチルフルオレン)の末端基をフェニルエポキシドで末端処理したものであり、このフェニルエポキシドのエポキシ基が架橋性を有する。発光材料の溶媒としては、正孔注入層4の再溶解を防止するために、正孔注入層4に対して不溶なトルエン等の無極性溶媒を用いることができる。
【0037】
【化1】
【0038】
[化1]の発光材料は、加熱処理により、架橋性官能基であるエポキシ基が架橋し、電子輸送層6を溶解する溶媒に対して不溶な層(架橋層)を形成する。このような層は、発光層全体に形成されても良いし、発光層5と電子輸送層6との界面のみに形成されても良い。少なくとも発光層5と電子輸送層6との界面に形成されていれば、電子輸送層6を湿式法により形成する際に、発光層5が電子輸送層6を溶解する溶媒に対して再溶解されることはない。
【0039】
なお、[化1]では、架橋性官能基としてフェニルエポキシドを用いたが、フェニルエポキシド以外のエポキシ基、二重結合基、環状エーテル基を用いても良い。また、[化1]では、ポリマー末端基に架橋性官能基を導入したが、ポリマー主鎖骨格内若しくは側鎖骨格内に架橋性官能基を導入しても良い。
【0040】
次に、図3(b)に示すように、発光層5上に湿式法を用いて電子輸送層6を形成する。電子輸送層6は、例えば、下記[化2]に示す電子輸送層形成材料を含む液体材料を発光層5上に配置し(5nm〜50nm)、これを窒素等の不活性ガス雰囲気下で加熱処理(130℃で30分間)することにより形成する。電子輸送層形成材料の溶媒としては、トルエン等の無極性溶媒を用いることができる。前述の処理によって発光層5は無極性溶媒に対して不溶な層となっているため、かかる液体材料を発光層5上に配置しても、発光層5が溶媒に対して再溶解することはない。
【0041】
【化2】
【0042】
次に、図3(c)に示すように、電子輸送層6上に第2電極8を形成する。第2電極8は、例えば、フッ化リチウム、カルシウム、アルミニウムを真空蒸着法により順次積層させることにより形成することができる。以上により、基体2上に有機EL素子9が形成される。その後、必要に応じて封止工程を行い、有機EL装置EL1を完成する。
【0043】
以上説明したように、本実施形態の有機EL装置EL1によれば、発光層5及び電子輸送層6を含む有機機能層7全体を湿式法で形成したため、各層の界面での電子又は正孔の輸送効率を向上することができ、発光効率に優れた有機EL装置が提供できる。また、発光層5を架橋性を有する発光材料によって形成し、電子輸送層6を溶解する溶媒に対して不溶な層としたため、湿式法で電子輸送層6を形成しても発光層5が再溶解されることがなく、信頼性の高い有機EL装置EL1が提供できる。
【0044】
[第2の実施の形態]
[有機EL装置の構成]
図4は本発明の有機EL装置の第2の実施形態を示す概略構成図である。この有機EL装置EL2は、基体2上に、第1電極としての陽極3、正孔注入層4、第1有機層としての発光層50、第2有機層としての電子輸送層6及び第2電極としての陰極8を備えている。正孔注入層4、発光層50及び電子輸送層6は有機物材料によって形成されており、これら有機物層によって有機機能層71が形成されている。また、有機機能層71は第1電極3と第2電極8との間に挟持されており、これら第1電極3、有機機能層71及び第2電極8によって、有機EL素子91が形成されている。なお、発光層50以外の構成は、図1に示した第1実施形態の有機EL装置EL1と同じであるため、ここでは発光層50の構成及び形成工程を中心に説明し、他の説明は省略する。
【0045】
発光層50は、発光層形成材料(第1有機層形成材料)として、エポキシ基等の架橋性官能基を有する有機材料51と、発光材料52とを含む。発光材料52としては、蛍光あるいは燐光を発光することが可能な公知の高分子発光材料である、ポリフルオレン誘導体(PF)、ポリパラフェニレンビニレン誘導体(PPV)、ポリフェニレン誘導体(PP)、ポリパラフェニレン誘導体(PPP)、ポリビニルカルバゾール(PVK)、ポリチオフェン誘導体や、ポリメチルフェニルシラン(PMPS)等のポリシラン系等の高分子有機材料を好適に用いることができる。また、有機材料51としては、このような公知の発光材料にエポキシ基等の架橋性官能基を付与した架橋性の発光材料を用いることができる。
【0046】
発光層50は、このような有機材料51を架橋反応させることにより、溶媒に対して不溶な架橋構造を有し、該架橋構造の内部に発光材料52を包含する層(架橋層)となっている。このため、発光層50上に湿式法で電子輸送層6を形成しても、発光層50が電子輸送層6の溶媒に対して溶解されないようになっている。
【0047】
[有機EL装置の製造方法]
次に、図5を用いて、有機EL装置EL2の製造方法について説明する。
まず、図5(a)に示すように、第1電極3及び正孔注入層4が形成された基体2上に湿式法を用いて発光層50を形成する。発光層50は、例えば、[化1]に示した有機化合物からなる有機材料51と、下記[化3]に示す発光材料52とを含む液体材料を正孔注入層4上に配置し(50nm〜200nm)、これを窒素等の不活性ガス雰囲気下で加熱処理(130℃〜200℃で30分間)することにより形成する。[化1]の有機材料51は、ポリ(9,9−ジオクチルフルオレン)の末端基をフェニルエポキシドで末端処理したものであり、このフェニルエポキシドのエポキシ基が架橋性を有する。有機材料51及び発光材料52の溶媒としては、正孔注入層4の再溶解を防止するために、正孔注入層4に対して不溶なトルエン等の無極性溶媒を用いることができる。また、有機材料51と発光材料52との混合重量比(有機材料51/発光材料52)は、5%〜500%とすることができる。
【0048】
【化3】
【0049】
[化1]の有機材料51は、加熱処理により、架橋性官能基であるエポキシ基が架橋し、電子輸送層6を溶解する溶媒に対して不溶な層(架橋層)を形成する。このような層は、発光層全体に形成されても良いし、発光層50と電子輸送層6との界面のみに形成されても良い。少なくとも発光層50と電子輸送層6との界面に形成されていれば、電子輸送層6を湿式法により形成する際に、発光層50が電子輸送層6を溶解する溶媒に対して再溶解されることはない。
【0050】
なお、[化1]では、架橋性官能基としてフェニルエポキシドを用いたが、フェニルエポキシド以外のエポキシ基、二重結合基、環状エーテル基を用いても良い。また、[化1]では、ポリマー末端基に架橋性官能基を導入したが、ポリマー主鎖骨格内若しくは側鎖骨格内に架橋性官能基を導入しても良い。
【0051】
次に、図5(b)に示すように、発光層50上に湿式法を用いて電子輸送層6を形成する。電子輸送層6の形成材料及び形成方法は、第1実施形態と同じである。電子輸送層形成材料の溶媒としては、トルエン等の無極性溶媒を用いることができる。前述の処理によって発光層50は無極性溶媒に対して不溶な層となっているため、かかる液体材料を発光層50上に配置しても、発光層50が溶媒に対して再溶解することはない。
【0052】
次に、図5(c)に示すように、電子輸送層6上に第2電極8を形成する。その後、必要に応じて封止工程を行い、有機EL装置EL2を完成する。
【0053】
このように、本実施形態の有機EL装置EL2においても、発光層50及び電子輸送層6を含む有機機能層71全体を湿式法で形成したため、各層の界面での電子又は正孔の輸送効率を向上することができ、発光効率に優れた有機EL装置が提供できる。また、発光層50を架橋性を有する有機材料51と発光材料52によって形成し、電子輸送層6を溶解する溶媒に対して不溶な層としたため、湿式法で電子輸送層6を形成しても発光層50が再溶解されることがなく、信頼性の高い有機EL装置EL2が提供できる。さらに、有機材料51に発光機能を持たせたため、有機材料51を含有していても発光効率が低下することがなく、明るい表示が可能である。
【0054】
[第3の実施の形態]
[有機EL装置の構成]
図6は本発明の有機EL装置の第3の実施形態を示す概略構成図である。この有機EL装置EL3は、基体2上に、第1電極としての陽極3、正孔注入層4、第1有機層としての発光層53、第2有機層としての電子輸送層61及び第2電極としての陰極8を備えている。正孔注入層4、発光層53及び電子輸送層61は有機物材料によって形成されており、これら有機物層によって有機機能層72が形成されている。また、有機機能層72は第1電極3と第2電極8との間に挟持されており、これら第1電極3、有機機能層72及び第2電極8によって、有機EL素子92が形成されている。なお、発光層53及び電子輸送層61以外の構成は、図1に示した第1実施形態の有機EL装置EL1と同じであるため、ここでは発光層53及び電子輸送層61の構成及び形成工程を中心に説明し、他の説明は省略する。
【0055】
発光層53を形成する発光層形成材料(第1有機層形成材料)としては、蛍光あるいは燐光を発光することが可能な公知の高分子発光材料である、ポリフルオレン誘導体(PF)、ポリパラフェニレンビニレン誘導体(PPV)、ポリフェニレン誘導体(PP)、ポリパラフェニレン誘導体(PPP)、ポリビニルカルバゾール(PVK)、ポリチオフェン誘導体や、ポリメチルフェニルシラン(PMPS)等のポリシラン系等の高分子有機材料を好適に用いることができる。
【0056】
電子輸送層61を形成する電子輸送層形成材料(第2有機層形成材料)としては、ポリフルオレン誘導体、ポリパラフェニレンビニレン誘導体、ポリパラフェニレン誘導体、ポリビニルカルバゾール、ポリチオフェン誘導体、ポリメチルフェニルシランなどのポリシラン系などの高分子有機材料が好適に用いられる。この電子輸送層61は、発光層53を溶解する溶媒とは異なる極性の溶媒に溶解される。したがって、発光層53を架橋させなくても、発光層53が電子輸送層61を溶解する溶媒に再溶解されることはない。
【0057】
[有機EL装置の製造方法]
次に、図7を用いて、有機EL装置EL3の製造方法について説明する。
まず、図7(a)に示すように、第1電極3及び正孔注入層4が形成された基体2上に湿式法を用いて発光層53を形成する。発光層53は、例えば、[化3]に示した発光材料を含む液体材料を正孔注入層4上に配置し(50nm〜200nm)、これを窒素等の不活性ガス雰囲気下で加熱処理(130℃〜200℃で30分間)することにより形成する。この発光材料の溶媒としては、正孔注入層4の再溶解を防止するために、正孔注入層4に対して不溶なトルエン等の無極性溶媒を用いる。
【0058】
次に、図7(b)に示すように、発光層53上に湿式法を用いて電子輸送層61を形成する。電子輸送層61は、例えば、下記[化4]に示す電子輸送層形成材料を含む液体材料を発光層53上に配置し(5nm〜50nm)、これを窒素等の不活性ガス雰囲気下で加熱処理(130℃で30分間)することにより形成する。電子輸送層形成材料の溶媒としては、メタノール等の極性溶媒を用いる。この溶媒の極性は、発光層53を溶解する溶媒の極性と異なるため、かかる液体材料を発光層53上に配置しても、発光層53が溶媒に対して再溶解することはない。
【0059】
【化4】
【0060】
次に、図7(c)に示すように、電子輸送層61上に第2電極8を形成する。その後、必要に応じて封止工程を行い、有機EL装置EL3を完成する。
【0061】
このように、本実施形態の有機EL装置EL3においても、発光層53及び電子輸送層61を含む有機機能層72全体を湿式法で形成したため、各層の界面での電子又は正孔の輸送効率を向上することができ、発光効率に優れた有機EL装置が提供できる。また、発光層53を溶解する溶媒の極性と、電子輸送層61を溶解する溶媒の極性とが互いに異なるため、湿式法で電子輸送層61を形成しても発光層53が再溶解されることがなく、信頼性の高い有機EL装置EL3が提供できる。
【0062】
[第4の実施の形態]
[有機EL装置の構成]
図8は本発明の有機EL装置の第4の実施形態を示す概略構成図である。この有機EL装置EL4は、基体2上に、第1電極としての陽極3、正孔注入層4、第1有機層としての発光層53、第2有機層としての電子輸送層6及び第2電極としての陰極8を備えている。正孔注入層4、発光層53及び電子輸送層6は有機物材料によって形成されており、これら有機物層によって有機機能層73が形成されている。また、有機機能層73は第1電極3と第2電極8との間に挟持されており、これら第1電極3、有機機能層73及び第2電極8によって、有機EL素子93が形成されている。なお、発光層53及び電子輸送層6の構成は、第1実施形態及び第3実施形態で説明した発光層及び電子輸送層と同じである。
【0063】
[有機EL装置の製造方法]
次に、図9を用いて、有機EL装置EL4の製造方法について説明する。
まず、図9(a)に示すように、第1電極3及び正孔注入層4が形成された基体2上に湿式法を用いて発光層53を形成する。発光層53の形成材料及び形成方法は、第3実施形態と同じである。この発光材料の溶媒としては、正孔注入層4の再溶解を防止するために、正孔注入層4に対して不溶なトルエン等の無極性溶媒を用いる。
【0064】
次に、図9(b)に示すように、発光層53上に湿式法を用いて電子輸送層6を形成する。電子輸送層6は、例えば、[化2]に示した電子輸送層形成材料を含む液体材料を発光層53上に配置し(5nm〜50nm)、これを窒素等の不活性ガス雰囲気下で加熱処理(130℃で30分間)することにより形成する。電子輸送層形成材料の溶媒としては、キシレン等の発光層53に対して溶解性の低い無極性溶媒を用いる。キシレン等の溶媒は、同じ無極性溶媒であっても、[化2]に示した電子輸送層形成材料に対しては溶解性が高いが、[化3]に示した発光材料に対しては溶解性が低い。したがって、電子輸送層形成材料の溶媒を含む液体材料を発光層53上に配置しても、発光層53が溶媒に対して再溶解することはない。
【0065】
次に、図9(c)に示すように、電子輸送層6上に第2電極8を形成する。その後、必要に応じて封止工程を行い、有機EL装置EL4を完成する。
【0066】
このように、本実施形態の有機EL装置EL4においても、発光層53及び電子輸送層6を含む有機機能層73全体を湿式法で形成したため、各層の界面での電子又は正孔の輸送効率を向上することができ、発光効率に優れた有機EL装置が提供できる。また、電子輸送層6を溶解する溶媒として、発光層53に対して溶解性が低く、電子輸送層6に対して溶解性の高い溶媒を用いたため、湿式法で電子輸送層6を形成しても発光層53が再溶解されることがなく、信頼性の高い有機EL装置EL4が提供できる。
【0067】
[第5の実施の形態]
[有機EL装置の構成]
図10は本発明の有機EL装置の第5の実施形態を示す概略構成図である。この有機EL装置EL5は、基体2上に、第1電極としての陽極3、正孔注入層4、第1有機層としての発光層5、第2有機層としての電子輸送層62及び第2電極としての陰極8を備えている。正孔注入層4、発光層5及び電子輸送層62は有機物材料によって形成されており、これら有機物層によって有機機能層74が形成されている。また、有機機能層74は第1電極3と第2電極8との間に挟持されており、これら第1電極3、有機機能層74及び第2電極8によって、有機EL素子94が形成されている。なお、電子輸送層62以外の構成は、図1に示した第1実施形態の有機EL装置EL1と同じであるため、ここでは電子輸送層62の構成及び形成工程を中心に説明し、他の説明は省略する。
【0068】
電子輸送層62を形成する電子輸送層形成材料(第2有機層形成材料)としては、エポキシ基等の架橋性官能基を有する電子輸送層形成材料を含む。このような電子輸送層形成材料としては、ポリフルオレン誘導体、ポリパラフェニレンビニレン誘導体、ポリパラフェニレン誘導体、ポリビニルカルバゾール、ポリチオフェン誘導体、ポリメチルフェニルシランなどのポリシラン系などの高分子有機材料が好適に用いられる。
【0069】
電子輸送層62は、このような電子輸送層形成材料の一部を架橋反応させることにより、電子輸送層62の内部に、電子輸送層形成材料を架橋させて形成された架橋層63と、電子輸送層形成材料が架橋されていない非架橋層64とが形成されている。架橋層63は、電子輸送層62と発光層5との界面に設けられており、非架橋層64は、電子輸送層62と第2電極8との界面に設けられている。電子輸送層62内における架橋層63の割合(電子輸送層形成材料の架橋率)は50%程度とされている。
【0070】
[有機EL装置の製造方法]
次に、図11を用いて、有機EL装置EL5の製造方法について説明する。
まず、図11(a)に示すように、第1電極3及び正孔注入層4が形成された基体2上に湿式法を用いて発光層5を形成する。発光層5の形成材料及び形成方法は、第1実施形態と同じである。発光層5は、[化1]の発光材料を架橋させることにより、電子輸送層62を溶解する溶媒に対して不溶な層(架橋層)を形成する。このような層は、発光層全体に形成されても良いし、発光層5と電子輸送層62との界面のみに形成されても良い。少なくとも発光層5と電子輸送層62との界面に形成されていれば、電子輸送層62を湿式法により形成する際に、発光層5が電子輸送層62を溶解する溶媒に対して再溶解されることはない。
【0071】
次に、図11(b)に示すように、発光層5上に湿式法を用いて電子輸送層62を形成する。電子輸送層62は、例えば、下記[化5]に示す電子輸送層形成材料を含む液体材料を発光層5上に配置し(5nm〜50nm)、これを窒素等の不活性ガス雰囲気下で加熱処理(150℃で15分間)することにより形成する。[化5]の電子輸送層形成材料は、[化2]に示したポリ[(9,9−ジオクチルフルオレン−2,7−ジイル)−アルト−(ベンゾチアジアゾール−4,7−ジイル)]の末端基をフェニルエポキシドで末端処理したものであり、このフェニルエポキシドのエポキシ基が架橋性を有する。電子輸送層形成材料の溶媒としては、トルエン等の無極性溶媒を用いることができる。前述の処理によって発光層5は無極性溶媒に対して不溶な層となっているため、かかる液体材料を発光層5上に配置しても、発光層5が溶媒に対して再溶解することはない。
【0072】
【化5】
【0073】
電子輸送層形成材料を架橋させる工程では、基体2側から加熱処理を行い、電子輸送層形成材料に対して発光層5側の面から架橋反応を生じさせる。そして、発光層5と電子輸送層62との界面に、電子輸送層形成材料を架橋させた架橋層63を形成し、電子輸送層62と第2電極8との界面に、電子輸送層形成材料を架橋させない非架橋層64を形成する。
【0074】
[化5]の電子輸送層形成材料は、加熱処理により、架橋性官能基であるエポキシ基が架橋する。発光層5と電子輸送層62との界面に形成された架橋層63は、正孔注入層4から注入された正孔をブロックして発光層6内での再結合に寄与させる。一方、電子輸送層62と第2電極8との界面に形成された非架橋層64は、架橋構造を有していないことから、発光層6内への電子の輸送を阻害することはない。したがって、電子輸送層形成材料を全て架橋させた場合又は電子輸送層形成材料を全く架橋させない場合に比べて、発光効率の向上を図ることができる。
【0075】
なお、[化5]では、架橋性官能基としてフェニルエポキシドを用いたが、フェニルエポキシド以外のエポキシ基、二重結合基、環状エーテル基を用いても良い。また、[化5]では、ポリマー末端基に架橋性官能基を導入したが、ポリマー主鎖骨格内若しくは側鎖骨格内に架橋性官能基を導入しても良い。
【0076】
次に、図11(c)に示すように、電子輸送層62上に第2電極8を形成する。その後、必要に応じて封止工程を行い、有機EL装置EL5を完成する。
【0077】
このように、本実施形態の有機EL装置EL5においても、発光層5及び電子輸送層62を含む有機機能層74全体を湿式法で形成したため、各層の界面での電子又は正孔の輸送効率を向上することができ、発光効率に優れた有機EL装置が提供できる。また、発光層5を架橋性を有する発光材料によって形成し、電子輸送層62を溶解する溶媒に対して不溶な層としたため、湿式法で電子輸送層62を形成しても発光層5が再溶解されることがなく、信頼性の高い有機EL装置EL5が提供できる。さらに、電子輸送層62の一部を架橋して架橋層63を形成したため、この架橋層63が正孔ブロック層として機能し、有機EL装置EL5の発光効率を向上させることができる。例えば、架橋率を50%とした場合、架橋層を設けない場合に比べて発光効率は50%向上した。
【0078】
なお、本実施形態では、発光層5を第1実施形態の有機EL装置EL1の発光層5と同じ構成としたが、第2実施形態の有機EL装置EL2の発光層53と同じ構成とすることもできる。電子輸送層の下地の層が、電子輸送層を溶解する溶媒に対して不溶な層であれば、どのような構成でも採用できる。
【0079】
[画像形成装置]
次に、本発明の有機EL装置を備えた電子機器の第1の実施形態である画像形成装置について説明する。図12は、上記有機EL装置をラインヘッドとして備えた画像形成装置100を示す概略構成図である。
【0080】
画像形成装置100は、転写媒体22の走行経路の近傍に、像担持体としての感光体ドラム16を備えている。感光体ドラム16の周囲には、感光体ドラム16の回転方向(図中に矢印で示す)に沿って、露光装置15、現像装置18及び転写ローラ21が順次配設されている。感光体ドラム16は、回転軸17の周りに回転可能に設けられており、その外周面には、回転軸方向中央部に感光面16Aが形成されている。露光装置15及び現像装置18は感光体ドラム16の回転軸17に沿って長軸状に配置されており、その長軸方向の幅は、感光面16Aの幅と概ね一致している。
【0081】
この画像形成装置100では、まず、感光体ドラム16が回転する過程において、露光装置15の上流側に設けられた図示略の帯電装置により感光体ドラム16の表面(感光面16A)が例えば正(+)に帯電され、次いで露光装置15により感光体ドラム16の表面が露光されて表面に静電潜像LAが形成される。さらに、現像装置18の現像ローラ19により、トナー(現像剤)20が感光体ドラム16の表面に付与され、静電潜像LAの電気的吸着力によって静電潜像LAに対応したトナー像が形成される。なお、トナー粒子は正(+)に帯電されている。
【0082】
現像装置18によるトナー像の形成後は、感光体ドラム16の更なる回転によりトナー像が図示略の転写媒体に接触し、転写ローラ21により転写媒体22の背面からトナー像のトナー粒子とは逆極性の電荷(ここでは負(−)の電荷)が付与され、これに応じて、トナー像を形成するトナー粒子が感光体ドラム16の表面から転写媒体22に吸引され、トナー像が転写媒体22の表面に転写される。
【0083】
露光装置15は、複数の有機EL素子9を有するラインヘッド1と、該ラインヘッド1から放射された光Lを正立等倍結像させる複数のレンズ素子13を有する結像光学素子12とを備えている。ラインヘッド1と結像光学素子12とは、互いにアライメントされた状態で図示略のヘッドケースによって保持され、感光体ドラム16上に固定されている。
【0084】
ラインヘッド1は、複数の有機EL素子9を感光体ドラム16の回転軸17に沿って配列してなる発光素子列10と、有機EL素子9を駆動させる図示略の駆動素子からなる駆動素子群と、これら駆動素子(駆動素子群)の駆動を制御する制御回路群11とを備えている。有機EL素子9、駆動素子群及び制御回路群11は長細い矩形の素子基板(基体)2上に一体形成されている。
【0085】
ここで、有機EL素子9は、図1、図4、図6、図8又は図10に示したいずれかの実施形態の素子構造を有している。このため、発光輝度が高く、露光不良の生じ難いものとなっている。
【0086】
結像光学素子12は、日本板硝子株式会社製のセルフォック(登録商標)レンズ素子と同様の構成からなるレンズ素子13を感光体ドラム16の回転軸17に沿って千鳥状に2列配列(配置)してなるレンズ素子列14を備えている。
【0087】
この画像形成装置100は、ラインヘッド1に形成された有機EL素子9が、上述した本発明の有機EL装置の構造を備えているので、発光輝度が高く、露光不良の生じない画像形成装置となる。
【0088】
[有機EL表示装置]
次に、本発明の有機EL装置を備えた電子機器の第2の実施形態である有機EL表示装置について説明する。図13は、有機EL素子を画素としてマトリクス状に備えた有機EL表示装置200の概略構成図である。
【0089】
有機EL表示装置200は、基体2上に、回路素子としての薄膜トランジスタを含む回路素子部30、陽極である画素電極(第1電極)3、発光層を含む有機機能層7、陰極である対向電極(第2電極)8、及び封止部32等を備えている。
【0090】
基体2としては、例えば、ガラス基板が用いられる。本発明における基板としては、ガラス基板の他に、シリコン基板、石英基板、セラミックス基板、金属基板、プラスチック基板、プラスチックフィルム基板等、電気光学装置や回路基板に用いられる公知の様々な基板が適用される。
【0091】
基体2上には、発光領域としての複数の画素領域Aがマトリクス状に配列されており、カラー表示を行う場合、例えば、赤(Red)、緑(Green)、青(Blue)の各色に対応する画素領域Aが所定の配列で並ぶ。各画素領域Aには、画素電極3が配置され、その近傍には信号線42、共通給電線43、走査線41及び図示しない他の画素電極用の走査線等が配置されている。画素領域Aの平面形状は、図に示す矩形の他に、円形、長円形など任意の形状が適用可能である。
【0092】
封止部32は、水や酸素の侵入を防いで対向電極8あるいは有機機能層7の酸化を防止するものであり、基体2に貼り合わされる封止基板(又は封止缶)34を含む。封止基板34は、ガラスや金属等からなり、基体2と封止基板34とはシール剤を介して貼り合わされている。基体2の内側には乾燥剤が配置されており、基板間に形成された空間には不活性ガスを充填した不活性ガス充填層33が形成されている。
【0093】
画素領域Aには、走査線41を介して走査信号がゲート電極に供給されるスイッチング用の第1の薄膜トランジスタ44と、この薄膜トランジスタ44を介して信号線42から供給される画像信号を保持する保持容量capと、保持容量capによって保持された画像信号がゲート電極に供給される駆動用の第2の薄膜トランジスタ45と、この薄膜トランジスタ45を介して共通給電線43に電気的に接続したときに共通給電線43から駆動電流が流れ込む画素電極3と、画素電極3と対向電極8との間に挟み込まれる有機機能層7とが設けられている。有機機能層7は発光層を含み、発光素子である有機EL素子9は、画素電極3、対向電極8、及び有機機能層7等を含んで構成される。
【0094】
ここで、有機EL素子9は、図1、図4、図6、図8又は図10に示したいずれかの実施形態の素子構造を有している。このため、発光輝度が高く、明るい表示が可能となっている。
【0095】
画素領域Aでは、走査線41が駆動されて第1の薄膜トランジスタ44がオンになると、そのときの信号線42の電位が保持容量capに保持され、この保持容量capの状態に応じて、第2の薄膜トランジスタ45の導通状態が決まる。また、第2の薄膜トランジスタ45のチャネルを介して共通給電線43から画素電極3に電流が流れ、さらに有機機能層7を通じて対向電極8に電流が流れる。そして、このときの電流量に応じて、有機機能層7が発光する。
【0096】
有機EL表示装置200においては、有機機能層7から基体2側に発した光が、回路素子部30及び基体2を透過して基体2の下側(観測者側)に射出されるとともに、有機機能層7から基体2の反対側に発した光が対向電極8により反射されて、その光が回路素子部30及び基体2を透過して基体2の下側(観測者側)に射出される(ボトムエミッション型)。なお、対向電極8として、透明な材料を用いることにより対向電極側から発光する光を射出させることもできる(トップエミッション型)。この場合、対向電極用の透明な材料としては、ITO、Pt、Ir、Ni、もしくはPdを用いることができる。
【0097】
この有機EL表示装置200は、各画素領域Aに形成された有機EL素子9が、上述した本発明の有機EL装置の構造を備えているので、発光輝度が高く、明るい表示が可能な有機EL表示装置となる。
【0098】
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施の形態例について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【0099】
例えば、第1実施形態及び第2実施形態の有機EL装置EL1,EL2では、電子輸送層形成材料として[化2]に示した有機化合物を用いたが、下地の発光層が電子輸送層形成材料の溶媒に対して不溶な層となっている以上、電子輸送層形成材料としては係る材料に限定されず、[化4]に示した有機化合物を用いることもできる。また、発光層が電子輸送層形成材料に溶解されない限りにおいて、電子輸送層の形成材料及び形成方法は、自由に選択することができる。
【図面の簡単な説明】
【0100】
【図1】本発明の第1実施形態に係る有機EL装置の概略構成図である。
【図2】同有機EL装置のバンドダイヤグラムを示す図である。
【図3】同有機EL装置の製造方法を説明する工程図である。
【図4】本発明の第2実施形態に係る有機EL装置の概略構成図である。
【図5】同有機EL装置の製造方法を説明する工程図である。
【図6】本発明の第3実施形態に係る有機EL装置の概略構成図である。
【図7】同有機EL装置の製造方法を説明する工程図である。
【図8】本発明の第4実施形態に係る有機EL装置の概略構成図である。
【図9】同有機EL装置の製造方法を説明する工程図である。
【図10】本発明の第5実施形態に係る有機EL装置の概略構成図である。
【図11】同有機EL装置の製造方法を説明する工程図である。
【図12】電子機器の一例である画像形成装置の概略構成図である。
【図13】電子機器の一例である有機EL表示装置の概略構成図である。
【符号の説明】
【0101】
2…基体、3…第1電極、4…正孔注入層、5…発光層(第1有機層)、6…電子輸送層(第2有機層)、7…有機機能層、8…第2電極、9…有機EL素子、50…発光層(第1有機層)、51…有機材料、52…発光材料、53…発光層(第1有機層)、61…電子輸送層(第2有機層)、62…電子輸送層(第2有機層)、63…架橋層、64…非架橋層、100…画像形成装置(電子機器)、200…有機EL表示装置(電子機器)、EL1〜EL5…有機EL装置
【技術分野】
【0001】
本発明は、有機エレクトロルミネッセンス装置、有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法並びに電子機器に関するものである。
【背景技術】
【0002】
次世代の表示装置として、有機エレクトロルミネッセンス装置(有機EL装置)が期待されている。有機EL装置は、上下の電極間に発光層を挟持した有機EL素子を基体上に配設して構成されており、典型的には、ガラス等の透光性基板の上に、陽極と、有機機能層(正孔注入層や発光層等)と、陰極とを順次積層した構造が採られる。そして、陽極および陰極によって有機機能層に電流を供給することにより、有機機能層の発光層を発光させるようになっている。
【0003】
有機EL装置では、発光効率の向上が要求されている。そこで、特許文献1には、陰極と発光層との間に電子輸送層を備えた有機EL装置が提案されている。この電子輸送層は、電子の移動性を制御して、電子を発光層中に効率よく蓄積させるものである。この電子輸送層を設けることにより、発光層における正孔と電子との再結合確率を向上させることが可能になり、発光効率を向上させることができるようになっている。
【特許文献1】特開2005−285617号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ところで、有機EL装置は、低分子有機材料を使用したものと、高分子有機材料を使用したものとに大別される。一般に、低分子有機EL装置の場合は、低分子有機機能層を蒸着等の乾式法で作製し、高分子有機EL装置の場合は、高分子有機機能層をインクジェット法等の湿式法で作製する。上述した特許文献1の有機EL装置は、湿式法で作製した高分子発光層上に低分子有機材料からなる電子輸送層を蒸着により作製したものである。しかしながら、このような高分子有機材料/低分子有機材料の積層構造を有する有機EL装置では、これらの界面における電子の輸送が必ずしも良好にならないという懸念がある。
【0005】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、発光層と電子輸送層との界面における電子輸送効率を向上させた有機エレクトロルミネッセンス装置及びその製造方法を提供することを目的とする。また、このような有機エレクトロルミネッセンス装置を備えることにより、高輝度化及び長寿命化を実現することのできる、有機ELディスプレイ、光プリンタ等の電子機器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記の課題を解決するため、本発明の第1の形態の有機エレクトロルミネッセンス装置は、一対の電極間に湿式法により形成された第1有機層及び第2有機層を有してなる有機エレクトロルミネッセンス装置であって、前記第1有機層は、架橋性を有する有機材料を含み、前記第1有機層のうち少なくとも前記第2有機層と前記第1有機層との界面に、前記架橋性を有する有機材料を架橋させて形成された架橋層が設けられていることを特徴とする。
この構成によれば、第1有機層及び第2有機層を含む有機機能層全体を湿式法で形成したため、各層の界面での電子又は正孔の輸送効率を向上することができ、発光効率に優れた有機EL装置が提供できる。また、第1有機層を架橋性を有する有機材料によって形成し、第2有機層を溶解する溶媒に対して不溶な層としたため、湿式法で第2有機層を形成しても第1有機層が再溶解されることがなく、信頼性の高い有機EL装置が提供できる。
【0007】
本発明においては、前記第1有機層は発光層であり、前記第2有機層は電子輸送層であり、前記発光層は、架橋性を有する発光材料を含み、前記発光層のうち少なくとも前記電子輸送層と前記発光層との界面に、前記発光材料を架橋させて形成された架橋層が設けられていることが望ましい。
この構成によれば、発光層を架橋性を有する発光材料によって形成し、電子輸送層を溶解する溶媒に対して不溶な層としたため、湿式法で電子輸送層を形成しても発光層が再溶解されることがなく、信頼性の高い有機EL装置が提供できる。
【0008】
本発明においては、前記第1有機層は発光層であり、前記第2有機層は電子輸送層であり、前記発光層は、架橋性を有する有機材料と発光材料とを含み、前記発光層のうち少なくとも前記電子輸送層と前記発光層との界面に、前記有機材料を架橋させて形成されてなる架橋層が設けられ、前記架橋層の内部に前記発光材料が包含されていることが望ましい。
この構成によれば、発光層を架橋性を有する有機材料と発光材料によって形成し、電子輸送層を溶解する溶媒に対して不溶な層としたため、湿式法で電子輸送層を形成しても発光層が再溶解されることがなく、信頼性の高い有機EL装置が提供できる。
【0009】
本発明においては、前記有機材料は、架橋性を有する発光材料であることが望ましい。
この構成によれば、有機材料自体も発光に寄与するため、有機材料を含有していても発光効率が低下することがない。
【0010】
本発明の第2の形態の有機エレクトロルミネッセンス装置は、一対の電極間に湿式法により形成された第1有機層及び第2有機層を有してなる有機エレクトロルミネッセンス装置であって、前記第1有機層は、前記第2有機層を溶解する溶媒とは極性の異なる溶媒に溶解する有機材料によって形成されていることを特徴とする。
この構成によれば、第1有機層及び第2有機層を含む有機機能層全体を湿式法で形成したため、各層の界面での電子又は正孔の輸送効率を向上することができ、発光効率に優れた有機EL装置が提供できる。また、第1有機層を溶解する溶媒の極性と、第2有機層を溶解する溶媒の極性とが互いに異なるため、湿式法で第2有機層を形成しても第1有機層が再溶解されることがなく、信頼性の高い有機EL装置が提供できる。
【0011】
本発明の第3の形態の有機エレクトロルミネッセンス装置は、一対の電極間に湿式法により形成された第1有機層及び第2有機層を有してなる有機エレクトロルミネッセンス装置であって、前記第1有機層は、前記第2有機層を溶解する溶媒に対して相対的に溶解性の低い有機材料によって形成されていることを特徴とする。
この構成によれば、第1有機層及び第2有機層を含む有機機能層全体を湿式法で形成したため、各層の界面での電子又は正孔の輸送効率を向上することができ、発光効率に優れた有機EL装置が提供できる。また、第2有機層を溶解する溶媒として、第1有機層に対して溶解性が低く、第2有機層に対して溶解性の高い溶媒を用いたため、湿式法で第2有機層を形成しても第1有機層が再溶解されることがなく、信頼性の高い有機EL装置が提供できる。
【0012】
本発明の第4の形態の有機エレクトロルミネッセンス装置は、一対の電極間に湿式法により形成された第1有機層及び第2有機層を有してなる有機エレクトロルミネッセンス装置であって、前記第1有機層は発光層であり、前記第2有機層は電子輸送層であり、前記電子輸送層は、架橋性を有する電子輸送層形成材料を含み、前記電子輸送層の内部に、前記電子輸送層形成材料を架橋させて形成された架橋層と、前記電子輸送層形成材料が架橋されていない非架橋層とが設けられていることを特徴とする。
この構成によれば、第1有機層及び第2有機層を含む有機機能層全体を湿式法で形成したため、各層の界面での電子又は正孔の輸送効率を向上することができ、発光効率に優れた有機EL装置が提供できる。また、第2有機層である電子輸送層の一部を架橋して架橋層を形成したため、この架橋層が正孔ブロック層として機能し、有機EL装置の発光効率を向上させることができる。
【0013】
本発明においては、前記架橋層は、前記電子輸送層と前記発光層との界面に設けられており、前記非架橋層は、前記電子輸送層と前記一対の電極のうちの一方の電極との界面に設けられていることが望ましい。
この構成によれば、発光層と電子輸送層との界面に形成された架橋層によって、発光層から電子輸送層側に流れる正孔を効率良くブロックできると共に、電子輸送層と電極との界面に形成された非架橋層によって、発光層内への電子の輸送を促進することができる。このため、電子輸送層形成材料を全て架橋させた場合又は電子輸送層形成材料を全く架橋させない場合に比べて、発光効率の向上を実現することができる。
【0014】
本発明においては、前記第1有機層は発光層であり、前記第2有機層は電子輸送層であり、前記発光層を形成する発光材料の電気化学的な酸化電位は、前記電子輸送層を形成する電子輸送層形成材料の電気化学的な酸化電位よりも小さいことが望ましい。
この構成によれば、電子輸送層に注入された電子を効率良く発光層内に輸送することができ、発光効率の向上に寄与することができる。
【0015】
本発明の第1の形態の有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法は、一対の電極間に第1有機層及び第2有機層を有してなる有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法であって、前記第1有機層の形成工程は、基体上に、架橋性を有する有機材料を配置する工程と、前記有機材料を架橋することにより、少なくとも前記第1有機層と前記第2有機層との界面に、前記第2有機層を溶解する溶媒に対して不溶な架橋層を形成する工程と、を含むことを特徴とする。
この方法によれば、第1有機層及び第2有機層を含む有機機能層全体を湿式法で形成したため、各層の界面での電子又は正孔の輸送効率を向上することができ、発光効率に優れた有機EL装置が提供できる。また、第1有機層を架橋性を有する有機材料によって形成し、第2有機層を溶解する溶媒に対して不溶な層としたため、湿式法で第2有機層を形成しても第1有機層が再溶解されることがなく、信頼性の高い有機EL装置が提供できる。
【0016】
本発明においては、前記第1有機層は発光層であり、前記第2有機層は電子輸送層であり、前記発光層の形成工程は、前記基体上に、架橋性を有する発光材料を配置する工程と、前記発光材料を架橋することにより、少なくとも前記発光層と前記電子輸送層との界面に、前記電子輸送層を溶解する溶媒に対して不溶な架橋層を形成する工程と、を含むことが望ましい。
この方法によれば、発光層を架橋性を有する発光材料によって形成し、電子輸送層を溶解する溶媒に対して不溶な層としたため、湿式法で電子輸送層を形成しても発光層が再溶解されることがなく、信頼性の高い有機EL装置が提供できる。
【0017】
本発明においては、前記第1有機層は発光層であり、前記第2有機層は電子輸送層であり、前記発光層の形成工程は、前記基体上に、架橋性を有する有機材料と発光材料とを配置する工程と、前記有機材料を架橋することにより、少なくとも前記発光層と前記電子輸送層との界面に、前記電子輸送層を溶解する溶媒に対して不溶な架橋構造を有し、該架橋構造の内部に前記発光材料を包含する架橋層を形成する工程と、を含むことが望ましい。
この方法によれば、発光層を架橋性を有する有機材料と発光材料によって形成し、電子輸送層を溶解する溶媒に対して不溶な層としたため、湿式法で電子輸送層を形成しても発光層が再溶解されることがなく、信頼性の高い有機EL装置が提供できる。
【0018】
本発明においては、前記有機材料は、架橋性を有する発光材料であることが望ましい。
この方法によれば、有機材料自体も発光に寄与するため、有機材料を含有していても発光効率が低下することがない。
【0019】
本発明の第2の形態の有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法は、一対の電極間に第1有機層及び第2有機層を有してなる有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法であって、前記第1有機層を溶解する溶媒の極性と、前記第2有機層を溶解する溶媒の極性とが互いに異なることを特徴とする。
この方法によれば、第1有機層及び第2有機層を含む有機機能層全体を湿式法で形成したため、各層の界面での電子又は正孔の輸送効率を向上することができ、発光効率に優れた有機EL装置が提供できる。また、第1有機層を溶解する溶媒の極性と、第2有機層を溶解する溶媒の極性とが互いに異なるため、湿式法で第2有機層を形成しても第1有機層が再溶解されることがなく、信頼性の高い有機EL装置が提供できる。
【0020】
本発明の第3の形態の有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法は、一対の電極間に第1有機層及び第2有機層を有してなる有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法であって、前記第2有機層を溶解する溶媒として、前記第1有機層に対して相対的に溶解性が低く、前記第2有機層に対して相対的に溶解性が高い溶媒を用いることを特徴とする。
この方法によれば、第1有機層及び第2有機層を含む有機機能層全体を湿式法で形成したため、各層の界面での電子又は正孔の輸送効率を向上することができ、発光効率に優れた有機EL装置が提供できる。また、第2有機層を溶解する溶媒として、第1有機層に対して溶解性が低く、第2有機層に対して溶解性の高い溶媒を用いたため、湿式法で第2有機層を形成しても第1有機層が再溶解されることがなく、信頼性の高い有機EL装置が提供できる。
【0021】
本発明の第4の形態の有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法は、一対の電極間に第1有機層及び第2有機層を有してなる有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法であって、前記第1有機層は発光層であり、前記第2有機層は電子輸送層であり、前記電子輸送層の形成工程は、前記発光層上に、架橋性を有する電子輸送層形成材料を配置する工程と、前記電子輸送層形成材料の一部を架橋させることにより、前記電子輸送層の内部に、前記電子輸送層形成材料を架橋させて形成された架橋層と、前記電子輸送層形成材料を架橋させない非架橋層とを形成する工程と、を含むことを特徴とする。
この方法によれば、第1有機層及び第2有機層を含む有機機能層全体を湿式法で形成したため、各層の界面での電子又は正孔の輸送効率を向上することができ、発光効率に優れた有機EL装置が提供できる。また、第2有機層である電子輸送層の一部を架橋して架橋層を形成したため、この架橋層が正孔ブロック層として機能し、有機EL装置の発光効率を向上させることができる。
【0022】
本発明においては、前記電子輸送層形成材料を架橋させる工程は、前記電子輸送層形成材料に対して前記発光層側の面から架橋反応を生じさせることにより、前記発光層と前記電子輸送層との界面に、前記電子輸送層形成材料を架橋させた架橋層を形成し、前記電子輸送層と前記一対の電極のうちの一方の電極との界面に、前記電子輸送層形成材料を架橋させない非架橋層を形成する工程であることが望ましい。
この方法によれば、発光層と電子輸送層との界面に形成された架橋層によって、発光層から電子輸送層側に流れる正孔を効率良くブロックできると共に、電子輸送層と電極との界面に形成された非架橋層によって、発光層内への電子の輸送を促進することができる。このため、電子輸送層形成材料を全て架橋させた場合又は電子輸送層形成材料を全く架橋させない場合に比べて、発光効率の向上を図ることができる。
【0023】
本発明の電子機器は、前述した本発明の有機エレクトロルミネッセンス装置又は前述した本発明の有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法により製造されてなる有機エレクトロルミネッセンス装置を備えたことを特徴とする。
この構成によれば、発光効率の高い電子機器を提供することができる。かかる電子機器としては、当該有機EL装置を表示部として備えた有機EL表示装置(有機ELディスプレイ)や、当該有機EL装置をラインヘッドとして備えた画像形成装置(光プリンタ)等がある。また、当該有機EL装置を面光源として備えた照明装置(バックライト等)に本発明を適用することもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0024】
以下、本発明を図面を参照して説明する。なお、以下の全ての図面においては、図面を見やすくするため、各構成要素の膜厚や寸法の比率などは適宜異ならせてある。
【0025】
[第1の実施の形態]
[有機EL装置の構成]
図1は本発明の有機EL装置の第1の実施形態を示す概略構成図である。この有機EL装置EL1は、基体2上に、第1電極としての陽極3、正孔注入層4、第1有機層としての発光層5、第2有機層としての電子輸送層6及び第2電極としての陰極8を備えている。正孔注入層4、発光層5及び電子輸送層6は有機物材料によって形成されており、これら有機物層によって有機機能層7が形成されている。また、有機機能層7は第1電極3と第2電極8との間に挟持されており、これら第1電極3、有機機能層7及び第2電極8によって、有機EL素子9が形成されている。
【0026】
第1電極3と第2電極8には、駆動電圧を印加するための配線が接続されている。そして、この配線を介して電極間に駆動電圧を印加すると、第2電極8より電子が、第1電極8より正孔が発光層5に注入され、印加された電場により発光層5中を移動し、再結合する。この再結合の際に放出されたエネルギーにより、励起子が生成し、この励起子が基底状態に戻る際に蛍光や燐光という形でエネルギーを放出する。有機EL素子9から放出された光は、例えばガラス基板等からなる基体2から射出され、外部に取り出される(ボトムエミッション方式)。なお、以下の説明では、発光層内に注入された電子及び正孔をキャリアと呼ぶことがある。
【0027】
ここで、正孔注入層4としては、アリールアミン誘導体、フタロシアニン誘導体、ポリアニリン誘導体+有機酸、ポリチオフェン誘導体+ポリマー酸等が用いられる。特に、ポリエチレンジオキシチオフェンとポリスチレンスルフォン酸との混合物(PEDOT/PSS)が好適である。
【0028】
発光層5は、発光層形成材料(第1有機層形成材料)として、エポキシ基等の架橋性官能基を有する発光材料を含む。このような発光材料としては、蛍光あるいは燐光を発光することが可能な公知の高分子発光材料である、ポリフルオレン誘導体(PF)、ポリパラフェニレンビニレン誘導体(PPV)、ポリフェニレン誘導体(PP)、ポリパラフェニレン誘導体(PPP)、ポリビニルカルバゾール(PVK)、ポリチオフェン誘導体や、ポリメチルフェニルシラン(PMPS)等のポリシラン系等の高分子有機材料を好適に用いることができる。
【0029】
発光層5は、このような発光材料を架橋反応させることにより、溶媒に対して不溶な層となっている。このため、発光層5上に湿式法で電子輸送層6を形成しても、発光層5が電子輸送層6の溶媒に対して溶解されないようになっている。
【0030】
電子輸送層6を形成する電子輸送層形成材料(第2有機層形成材料)としては、ポリフルオレン誘導体、ポリパラフェニレンビニレン誘導体、ポリパラフェニレン誘導体、ポリビニルカルバゾール、ポリチオフェン誘導体、ポリメチルフェニルシランなどのポリシラン系などの高分子有機材料が好適に用いられる。
【0031】
電子輸送層6は、第2電極8から注入された電子を発光層5へ効率的に輸送するために、電気的な還元電位が発光層5を形成する発光材料の電気的な還元電位よりも小さい材料を用いることが望ましい。また、正孔注入層4から発光層5に注入された正孔が発光層内で再結合せずにそのまま第2電極側に通過するのを阻止するために、電気的な酸化電位が発光層5を形成する発光材料の電気的な酸化電位よりも大きい材料を用いることが望ましい。こうすることで、発光効率の向上を図ることができる。
【0032】
図2は、有機EL素子9のバンドダイヤグラムを示す図である。図2において、発光層5のLUMO(最低非占有分子軌道)は電子輸送層6のLUMOよりも大きくなっており、電子輸送層6から発光層5への電子の輸送が効率的に行われるようになっている。また、発光層5のHOMO(最高占有分子軌道)は電子輸送層6のHOMOよりも小さくなっており、発光層6に注入された正孔が電子輸送層6との界面でブロックされるようになっている。これにより、電子輸送層6は、発光層5へ電子を輸送する電子輸送層として機能すると共に、発光層5から侵入した正孔をブロックする正孔ブロック層として機能する。
【0033】
[有機EL装置の製造方法]
次に、図3を用いて、有機EL装置EL1の製造方法について説明する。
まず、図3(a)に示すように、第1電極3が形成された基体2上に湿式法を用いて正孔注入層4及び発光層5を形成する。湿式法としては、スピンコート法、液滴吐出法、ディップコート法、ロールコート法等が適用可能である。中でも、液滴吐出法は、材料の使用に無駄が少なく、所望の位置に所望の量の材料を的確に配置できることから、好適である。
【0034】
液滴吐出法(インクジェット法)としては、帯電制御方式、加圧振動方式、電気機械変換式、電気熱変換方式、静電吸引方式などが挙げられる。帯電制御方式は、材料に帯電電極で電荷を付与し、偏向電極で材料の飛翔方向を制御してノズルから吐出させるものである。また、加圧振動方式は、材料に超高圧を印加してノズル先端側に材料を吐出させるものであり、制御電圧をかけない場合には材料が直進してノズルから吐出され、制御電圧をかけると材料間に静電的な反発が起こり、材料が飛散してノズルから吐出されない。また、電気機械変換方式(ピエゾ方式)は、ピエゾ素子(圧電素子)がパルス的な電気信号を受けて変形する性質を利用したもので、ピエゾ素子が変形することによって材料を貯留した空間に可撓物質を介して圧力を与え、この空間から材料を押し出してノズルから吐出させるものである。また、電気熱変換方式は、材料を貯留した空間内に設けたヒータにより、材料を急激に気化させてバブル(泡)を発生させ、バブルの圧力によって空間内の材料を吐出させるものである。静電吸引方式は、材料を貯留した空間内に微小圧力を加え、ノズルに材料のメニスカスを形成し、この状態で静電引力を加えてから材料を引き出すものである。また、この他に、電場による流体の粘性変化を利用する方式や、放電火花で飛ばす方式などの技術も適用可能である。
【0035】
正孔注入層4は、例えば、正孔注入層形成材料である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(PEDOT/PSS)を含む液体材料を第1電極3上に配置し(20nm〜100nm)、これを乾燥・焼成(200℃で10分間)することにより形成する。正孔注入層形成材料の溶媒としては、イソプロピルアルコール、N−メチルピロリドン、1,3−ジメチル−イミダゾリノン等の極性溶媒を用いることができる。
【0036】
発光層5は、例えば、下記[化1]に示す発光材料を含む液体材料を正孔注入層4上に配置し(50nm〜200nm)、これを窒素等の不活性ガス雰囲気下で加熱処理(130℃〜200℃で30分間)することにより形成する。[化1]の発光材料は、ポリ(9,9−ジオクチルフルオレン)の末端基をフェニルエポキシドで末端処理したものであり、このフェニルエポキシドのエポキシ基が架橋性を有する。発光材料の溶媒としては、正孔注入層4の再溶解を防止するために、正孔注入層4に対して不溶なトルエン等の無極性溶媒を用いることができる。
【0037】
【化1】
【0038】
[化1]の発光材料は、加熱処理により、架橋性官能基であるエポキシ基が架橋し、電子輸送層6を溶解する溶媒に対して不溶な層(架橋層)を形成する。このような層は、発光層全体に形成されても良いし、発光層5と電子輸送層6との界面のみに形成されても良い。少なくとも発光層5と電子輸送層6との界面に形成されていれば、電子輸送層6を湿式法により形成する際に、発光層5が電子輸送層6を溶解する溶媒に対して再溶解されることはない。
【0039】
なお、[化1]では、架橋性官能基としてフェニルエポキシドを用いたが、フェニルエポキシド以外のエポキシ基、二重結合基、環状エーテル基を用いても良い。また、[化1]では、ポリマー末端基に架橋性官能基を導入したが、ポリマー主鎖骨格内若しくは側鎖骨格内に架橋性官能基を導入しても良い。
【0040】
次に、図3(b)に示すように、発光層5上に湿式法を用いて電子輸送層6を形成する。電子輸送層6は、例えば、下記[化2]に示す電子輸送層形成材料を含む液体材料を発光層5上に配置し(5nm〜50nm)、これを窒素等の不活性ガス雰囲気下で加熱処理(130℃で30分間)することにより形成する。電子輸送層形成材料の溶媒としては、トルエン等の無極性溶媒を用いることができる。前述の処理によって発光層5は無極性溶媒に対して不溶な層となっているため、かかる液体材料を発光層5上に配置しても、発光層5が溶媒に対して再溶解することはない。
【0041】
【化2】
【0042】
次に、図3(c)に示すように、電子輸送層6上に第2電極8を形成する。第2電極8は、例えば、フッ化リチウム、カルシウム、アルミニウムを真空蒸着法により順次積層させることにより形成することができる。以上により、基体2上に有機EL素子9が形成される。その後、必要に応じて封止工程を行い、有機EL装置EL1を完成する。
【0043】
以上説明したように、本実施形態の有機EL装置EL1によれば、発光層5及び電子輸送層6を含む有機機能層7全体を湿式法で形成したため、各層の界面での電子又は正孔の輸送効率を向上することができ、発光効率に優れた有機EL装置が提供できる。また、発光層5を架橋性を有する発光材料によって形成し、電子輸送層6を溶解する溶媒に対して不溶な層としたため、湿式法で電子輸送層6を形成しても発光層5が再溶解されることがなく、信頼性の高い有機EL装置EL1が提供できる。
【0044】
[第2の実施の形態]
[有機EL装置の構成]
図4は本発明の有機EL装置の第2の実施形態を示す概略構成図である。この有機EL装置EL2は、基体2上に、第1電極としての陽極3、正孔注入層4、第1有機層としての発光層50、第2有機層としての電子輸送層6及び第2電極としての陰極8を備えている。正孔注入層4、発光層50及び電子輸送層6は有機物材料によって形成されており、これら有機物層によって有機機能層71が形成されている。また、有機機能層71は第1電極3と第2電極8との間に挟持されており、これら第1電極3、有機機能層71及び第2電極8によって、有機EL素子91が形成されている。なお、発光層50以外の構成は、図1に示した第1実施形態の有機EL装置EL1と同じであるため、ここでは発光層50の構成及び形成工程を中心に説明し、他の説明は省略する。
【0045】
発光層50は、発光層形成材料(第1有機層形成材料)として、エポキシ基等の架橋性官能基を有する有機材料51と、発光材料52とを含む。発光材料52としては、蛍光あるいは燐光を発光することが可能な公知の高分子発光材料である、ポリフルオレン誘導体(PF)、ポリパラフェニレンビニレン誘導体(PPV)、ポリフェニレン誘導体(PP)、ポリパラフェニレン誘導体(PPP)、ポリビニルカルバゾール(PVK)、ポリチオフェン誘導体や、ポリメチルフェニルシラン(PMPS)等のポリシラン系等の高分子有機材料を好適に用いることができる。また、有機材料51としては、このような公知の発光材料にエポキシ基等の架橋性官能基を付与した架橋性の発光材料を用いることができる。
【0046】
発光層50は、このような有機材料51を架橋反応させることにより、溶媒に対して不溶な架橋構造を有し、該架橋構造の内部に発光材料52を包含する層(架橋層)となっている。このため、発光層50上に湿式法で電子輸送層6を形成しても、発光層50が電子輸送層6の溶媒に対して溶解されないようになっている。
【0047】
[有機EL装置の製造方法]
次に、図5を用いて、有機EL装置EL2の製造方法について説明する。
まず、図5(a)に示すように、第1電極3及び正孔注入層4が形成された基体2上に湿式法を用いて発光層50を形成する。発光層50は、例えば、[化1]に示した有機化合物からなる有機材料51と、下記[化3]に示す発光材料52とを含む液体材料を正孔注入層4上に配置し(50nm〜200nm)、これを窒素等の不活性ガス雰囲気下で加熱処理(130℃〜200℃で30分間)することにより形成する。[化1]の有機材料51は、ポリ(9,9−ジオクチルフルオレン)の末端基をフェニルエポキシドで末端処理したものであり、このフェニルエポキシドのエポキシ基が架橋性を有する。有機材料51及び発光材料52の溶媒としては、正孔注入層4の再溶解を防止するために、正孔注入層4に対して不溶なトルエン等の無極性溶媒を用いることができる。また、有機材料51と発光材料52との混合重量比(有機材料51/発光材料52)は、5%〜500%とすることができる。
【0048】
【化3】
【0049】
[化1]の有機材料51は、加熱処理により、架橋性官能基であるエポキシ基が架橋し、電子輸送層6を溶解する溶媒に対して不溶な層(架橋層)を形成する。このような層は、発光層全体に形成されても良いし、発光層50と電子輸送層6との界面のみに形成されても良い。少なくとも発光層50と電子輸送層6との界面に形成されていれば、電子輸送層6を湿式法により形成する際に、発光層50が電子輸送層6を溶解する溶媒に対して再溶解されることはない。
【0050】
なお、[化1]では、架橋性官能基としてフェニルエポキシドを用いたが、フェニルエポキシド以外のエポキシ基、二重結合基、環状エーテル基を用いても良い。また、[化1]では、ポリマー末端基に架橋性官能基を導入したが、ポリマー主鎖骨格内若しくは側鎖骨格内に架橋性官能基を導入しても良い。
【0051】
次に、図5(b)に示すように、発光層50上に湿式法を用いて電子輸送層6を形成する。電子輸送層6の形成材料及び形成方法は、第1実施形態と同じである。電子輸送層形成材料の溶媒としては、トルエン等の無極性溶媒を用いることができる。前述の処理によって発光層50は無極性溶媒に対して不溶な層となっているため、かかる液体材料を発光層50上に配置しても、発光層50が溶媒に対して再溶解することはない。
【0052】
次に、図5(c)に示すように、電子輸送層6上に第2電極8を形成する。その後、必要に応じて封止工程を行い、有機EL装置EL2を完成する。
【0053】
このように、本実施形態の有機EL装置EL2においても、発光層50及び電子輸送層6を含む有機機能層71全体を湿式法で形成したため、各層の界面での電子又は正孔の輸送効率を向上することができ、発光効率に優れた有機EL装置が提供できる。また、発光層50を架橋性を有する有機材料51と発光材料52によって形成し、電子輸送層6を溶解する溶媒に対して不溶な層としたため、湿式法で電子輸送層6を形成しても発光層50が再溶解されることがなく、信頼性の高い有機EL装置EL2が提供できる。さらに、有機材料51に発光機能を持たせたため、有機材料51を含有していても発光効率が低下することがなく、明るい表示が可能である。
【0054】
[第3の実施の形態]
[有機EL装置の構成]
図6は本発明の有機EL装置の第3の実施形態を示す概略構成図である。この有機EL装置EL3は、基体2上に、第1電極としての陽極3、正孔注入層4、第1有機層としての発光層53、第2有機層としての電子輸送層61及び第2電極としての陰極8を備えている。正孔注入層4、発光層53及び電子輸送層61は有機物材料によって形成されており、これら有機物層によって有機機能層72が形成されている。また、有機機能層72は第1電極3と第2電極8との間に挟持されており、これら第1電極3、有機機能層72及び第2電極8によって、有機EL素子92が形成されている。なお、発光層53及び電子輸送層61以外の構成は、図1に示した第1実施形態の有機EL装置EL1と同じであるため、ここでは発光層53及び電子輸送層61の構成及び形成工程を中心に説明し、他の説明は省略する。
【0055】
発光層53を形成する発光層形成材料(第1有機層形成材料)としては、蛍光あるいは燐光を発光することが可能な公知の高分子発光材料である、ポリフルオレン誘導体(PF)、ポリパラフェニレンビニレン誘導体(PPV)、ポリフェニレン誘導体(PP)、ポリパラフェニレン誘導体(PPP)、ポリビニルカルバゾール(PVK)、ポリチオフェン誘導体や、ポリメチルフェニルシラン(PMPS)等のポリシラン系等の高分子有機材料を好適に用いることができる。
【0056】
電子輸送層61を形成する電子輸送層形成材料(第2有機層形成材料)としては、ポリフルオレン誘導体、ポリパラフェニレンビニレン誘導体、ポリパラフェニレン誘導体、ポリビニルカルバゾール、ポリチオフェン誘導体、ポリメチルフェニルシランなどのポリシラン系などの高分子有機材料が好適に用いられる。この電子輸送層61は、発光層53を溶解する溶媒とは異なる極性の溶媒に溶解される。したがって、発光層53を架橋させなくても、発光層53が電子輸送層61を溶解する溶媒に再溶解されることはない。
【0057】
[有機EL装置の製造方法]
次に、図7を用いて、有機EL装置EL3の製造方法について説明する。
まず、図7(a)に示すように、第1電極3及び正孔注入層4が形成された基体2上に湿式法を用いて発光層53を形成する。発光層53は、例えば、[化3]に示した発光材料を含む液体材料を正孔注入層4上に配置し(50nm〜200nm)、これを窒素等の不活性ガス雰囲気下で加熱処理(130℃〜200℃で30分間)することにより形成する。この発光材料の溶媒としては、正孔注入層4の再溶解を防止するために、正孔注入層4に対して不溶なトルエン等の無極性溶媒を用いる。
【0058】
次に、図7(b)に示すように、発光層53上に湿式法を用いて電子輸送層61を形成する。電子輸送層61は、例えば、下記[化4]に示す電子輸送層形成材料を含む液体材料を発光層53上に配置し(5nm〜50nm)、これを窒素等の不活性ガス雰囲気下で加熱処理(130℃で30分間)することにより形成する。電子輸送層形成材料の溶媒としては、メタノール等の極性溶媒を用いる。この溶媒の極性は、発光層53を溶解する溶媒の極性と異なるため、かかる液体材料を発光層53上に配置しても、発光層53が溶媒に対して再溶解することはない。
【0059】
【化4】
【0060】
次に、図7(c)に示すように、電子輸送層61上に第2電極8を形成する。その後、必要に応じて封止工程を行い、有機EL装置EL3を完成する。
【0061】
このように、本実施形態の有機EL装置EL3においても、発光層53及び電子輸送層61を含む有機機能層72全体を湿式法で形成したため、各層の界面での電子又は正孔の輸送効率を向上することができ、発光効率に優れた有機EL装置が提供できる。また、発光層53を溶解する溶媒の極性と、電子輸送層61を溶解する溶媒の極性とが互いに異なるため、湿式法で電子輸送層61を形成しても発光層53が再溶解されることがなく、信頼性の高い有機EL装置EL3が提供できる。
【0062】
[第4の実施の形態]
[有機EL装置の構成]
図8は本発明の有機EL装置の第4の実施形態を示す概略構成図である。この有機EL装置EL4は、基体2上に、第1電極としての陽極3、正孔注入層4、第1有機層としての発光層53、第2有機層としての電子輸送層6及び第2電極としての陰極8を備えている。正孔注入層4、発光層53及び電子輸送層6は有機物材料によって形成されており、これら有機物層によって有機機能層73が形成されている。また、有機機能層73は第1電極3と第2電極8との間に挟持されており、これら第1電極3、有機機能層73及び第2電極8によって、有機EL素子93が形成されている。なお、発光層53及び電子輸送層6の構成は、第1実施形態及び第3実施形態で説明した発光層及び電子輸送層と同じである。
【0063】
[有機EL装置の製造方法]
次に、図9を用いて、有機EL装置EL4の製造方法について説明する。
まず、図9(a)に示すように、第1電極3及び正孔注入層4が形成された基体2上に湿式法を用いて発光層53を形成する。発光層53の形成材料及び形成方法は、第3実施形態と同じである。この発光材料の溶媒としては、正孔注入層4の再溶解を防止するために、正孔注入層4に対して不溶なトルエン等の無極性溶媒を用いる。
【0064】
次に、図9(b)に示すように、発光層53上に湿式法を用いて電子輸送層6を形成する。電子輸送層6は、例えば、[化2]に示した電子輸送層形成材料を含む液体材料を発光層53上に配置し(5nm〜50nm)、これを窒素等の不活性ガス雰囲気下で加熱処理(130℃で30分間)することにより形成する。電子輸送層形成材料の溶媒としては、キシレン等の発光層53に対して溶解性の低い無極性溶媒を用いる。キシレン等の溶媒は、同じ無極性溶媒であっても、[化2]に示した電子輸送層形成材料に対しては溶解性が高いが、[化3]に示した発光材料に対しては溶解性が低い。したがって、電子輸送層形成材料の溶媒を含む液体材料を発光層53上に配置しても、発光層53が溶媒に対して再溶解することはない。
【0065】
次に、図9(c)に示すように、電子輸送層6上に第2電極8を形成する。その後、必要に応じて封止工程を行い、有機EL装置EL4を完成する。
【0066】
このように、本実施形態の有機EL装置EL4においても、発光層53及び電子輸送層6を含む有機機能層73全体を湿式法で形成したため、各層の界面での電子又は正孔の輸送効率を向上することができ、発光効率に優れた有機EL装置が提供できる。また、電子輸送層6を溶解する溶媒として、発光層53に対して溶解性が低く、電子輸送層6に対して溶解性の高い溶媒を用いたため、湿式法で電子輸送層6を形成しても発光層53が再溶解されることがなく、信頼性の高い有機EL装置EL4が提供できる。
【0067】
[第5の実施の形態]
[有機EL装置の構成]
図10は本発明の有機EL装置の第5の実施形態を示す概略構成図である。この有機EL装置EL5は、基体2上に、第1電極としての陽極3、正孔注入層4、第1有機層としての発光層5、第2有機層としての電子輸送層62及び第2電極としての陰極8を備えている。正孔注入層4、発光層5及び電子輸送層62は有機物材料によって形成されており、これら有機物層によって有機機能層74が形成されている。また、有機機能層74は第1電極3と第2電極8との間に挟持されており、これら第1電極3、有機機能層74及び第2電極8によって、有機EL素子94が形成されている。なお、電子輸送層62以外の構成は、図1に示した第1実施形態の有機EL装置EL1と同じであるため、ここでは電子輸送層62の構成及び形成工程を中心に説明し、他の説明は省略する。
【0068】
電子輸送層62を形成する電子輸送層形成材料(第2有機層形成材料)としては、エポキシ基等の架橋性官能基を有する電子輸送層形成材料を含む。このような電子輸送層形成材料としては、ポリフルオレン誘導体、ポリパラフェニレンビニレン誘導体、ポリパラフェニレン誘導体、ポリビニルカルバゾール、ポリチオフェン誘導体、ポリメチルフェニルシランなどのポリシラン系などの高分子有機材料が好適に用いられる。
【0069】
電子輸送層62は、このような電子輸送層形成材料の一部を架橋反応させることにより、電子輸送層62の内部に、電子輸送層形成材料を架橋させて形成された架橋層63と、電子輸送層形成材料が架橋されていない非架橋層64とが形成されている。架橋層63は、電子輸送層62と発光層5との界面に設けられており、非架橋層64は、電子輸送層62と第2電極8との界面に設けられている。電子輸送層62内における架橋層63の割合(電子輸送層形成材料の架橋率)は50%程度とされている。
【0070】
[有機EL装置の製造方法]
次に、図11を用いて、有機EL装置EL5の製造方法について説明する。
まず、図11(a)に示すように、第1電極3及び正孔注入層4が形成された基体2上に湿式法を用いて発光層5を形成する。発光層5の形成材料及び形成方法は、第1実施形態と同じである。発光層5は、[化1]の発光材料を架橋させることにより、電子輸送層62を溶解する溶媒に対して不溶な層(架橋層)を形成する。このような層は、発光層全体に形成されても良いし、発光層5と電子輸送層62との界面のみに形成されても良い。少なくとも発光層5と電子輸送層62との界面に形成されていれば、電子輸送層62を湿式法により形成する際に、発光層5が電子輸送層62を溶解する溶媒に対して再溶解されることはない。
【0071】
次に、図11(b)に示すように、発光層5上に湿式法を用いて電子輸送層62を形成する。電子輸送層62は、例えば、下記[化5]に示す電子輸送層形成材料を含む液体材料を発光層5上に配置し(5nm〜50nm)、これを窒素等の不活性ガス雰囲気下で加熱処理(150℃で15分間)することにより形成する。[化5]の電子輸送層形成材料は、[化2]に示したポリ[(9,9−ジオクチルフルオレン−2,7−ジイル)−アルト−(ベンゾチアジアゾール−4,7−ジイル)]の末端基をフェニルエポキシドで末端処理したものであり、このフェニルエポキシドのエポキシ基が架橋性を有する。電子輸送層形成材料の溶媒としては、トルエン等の無極性溶媒を用いることができる。前述の処理によって発光層5は無極性溶媒に対して不溶な層となっているため、かかる液体材料を発光層5上に配置しても、発光層5が溶媒に対して再溶解することはない。
【0072】
【化5】
【0073】
電子輸送層形成材料を架橋させる工程では、基体2側から加熱処理を行い、電子輸送層形成材料に対して発光層5側の面から架橋反応を生じさせる。そして、発光層5と電子輸送層62との界面に、電子輸送層形成材料を架橋させた架橋層63を形成し、電子輸送層62と第2電極8との界面に、電子輸送層形成材料を架橋させない非架橋層64を形成する。
【0074】
[化5]の電子輸送層形成材料は、加熱処理により、架橋性官能基であるエポキシ基が架橋する。発光層5と電子輸送層62との界面に形成された架橋層63は、正孔注入層4から注入された正孔をブロックして発光層6内での再結合に寄与させる。一方、電子輸送層62と第2電極8との界面に形成された非架橋層64は、架橋構造を有していないことから、発光層6内への電子の輸送を阻害することはない。したがって、電子輸送層形成材料を全て架橋させた場合又は電子輸送層形成材料を全く架橋させない場合に比べて、発光効率の向上を図ることができる。
【0075】
なお、[化5]では、架橋性官能基としてフェニルエポキシドを用いたが、フェニルエポキシド以外のエポキシ基、二重結合基、環状エーテル基を用いても良い。また、[化5]では、ポリマー末端基に架橋性官能基を導入したが、ポリマー主鎖骨格内若しくは側鎖骨格内に架橋性官能基を導入しても良い。
【0076】
次に、図11(c)に示すように、電子輸送層62上に第2電極8を形成する。その後、必要に応じて封止工程を行い、有機EL装置EL5を完成する。
【0077】
このように、本実施形態の有機EL装置EL5においても、発光層5及び電子輸送層62を含む有機機能層74全体を湿式法で形成したため、各層の界面での電子又は正孔の輸送効率を向上することができ、発光効率に優れた有機EL装置が提供できる。また、発光層5を架橋性を有する発光材料によって形成し、電子輸送層62を溶解する溶媒に対して不溶な層としたため、湿式法で電子輸送層62を形成しても発光層5が再溶解されることがなく、信頼性の高い有機EL装置EL5が提供できる。さらに、電子輸送層62の一部を架橋して架橋層63を形成したため、この架橋層63が正孔ブロック層として機能し、有機EL装置EL5の発光効率を向上させることができる。例えば、架橋率を50%とした場合、架橋層を設けない場合に比べて発光効率は50%向上した。
【0078】
なお、本実施形態では、発光層5を第1実施形態の有機EL装置EL1の発光層5と同じ構成としたが、第2実施形態の有機EL装置EL2の発光層53と同じ構成とすることもできる。電子輸送層の下地の層が、電子輸送層を溶解する溶媒に対して不溶な層であれば、どのような構成でも採用できる。
【0079】
[画像形成装置]
次に、本発明の有機EL装置を備えた電子機器の第1の実施形態である画像形成装置について説明する。図12は、上記有機EL装置をラインヘッドとして備えた画像形成装置100を示す概略構成図である。
【0080】
画像形成装置100は、転写媒体22の走行経路の近傍に、像担持体としての感光体ドラム16を備えている。感光体ドラム16の周囲には、感光体ドラム16の回転方向(図中に矢印で示す)に沿って、露光装置15、現像装置18及び転写ローラ21が順次配設されている。感光体ドラム16は、回転軸17の周りに回転可能に設けられており、その外周面には、回転軸方向中央部に感光面16Aが形成されている。露光装置15及び現像装置18は感光体ドラム16の回転軸17に沿って長軸状に配置されており、その長軸方向の幅は、感光面16Aの幅と概ね一致している。
【0081】
この画像形成装置100では、まず、感光体ドラム16が回転する過程において、露光装置15の上流側に設けられた図示略の帯電装置により感光体ドラム16の表面(感光面16A)が例えば正(+)に帯電され、次いで露光装置15により感光体ドラム16の表面が露光されて表面に静電潜像LAが形成される。さらに、現像装置18の現像ローラ19により、トナー(現像剤)20が感光体ドラム16の表面に付与され、静電潜像LAの電気的吸着力によって静電潜像LAに対応したトナー像が形成される。なお、トナー粒子は正(+)に帯電されている。
【0082】
現像装置18によるトナー像の形成後は、感光体ドラム16の更なる回転によりトナー像が図示略の転写媒体に接触し、転写ローラ21により転写媒体22の背面からトナー像のトナー粒子とは逆極性の電荷(ここでは負(−)の電荷)が付与され、これに応じて、トナー像を形成するトナー粒子が感光体ドラム16の表面から転写媒体22に吸引され、トナー像が転写媒体22の表面に転写される。
【0083】
露光装置15は、複数の有機EL素子9を有するラインヘッド1と、該ラインヘッド1から放射された光Lを正立等倍結像させる複数のレンズ素子13を有する結像光学素子12とを備えている。ラインヘッド1と結像光学素子12とは、互いにアライメントされた状態で図示略のヘッドケースによって保持され、感光体ドラム16上に固定されている。
【0084】
ラインヘッド1は、複数の有機EL素子9を感光体ドラム16の回転軸17に沿って配列してなる発光素子列10と、有機EL素子9を駆動させる図示略の駆動素子からなる駆動素子群と、これら駆動素子(駆動素子群)の駆動を制御する制御回路群11とを備えている。有機EL素子9、駆動素子群及び制御回路群11は長細い矩形の素子基板(基体)2上に一体形成されている。
【0085】
ここで、有機EL素子9は、図1、図4、図6、図8又は図10に示したいずれかの実施形態の素子構造を有している。このため、発光輝度が高く、露光不良の生じ難いものとなっている。
【0086】
結像光学素子12は、日本板硝子株式会社製のセルフォック(登録商標)レンズ素子と同様の構成からなるレンズ素子13を感光体ドラム16の回転軸17に沿って千鳥状に2列配列(配置)してなるレンズ素子列14を備えている。
【0087】
この画像形成装置100は、ラインヘッド1に形成された有機EL素子9が、上述した本発明の有機EL装置の構造を備えているので、発光輝度が高く、露光不良の生じない画像形成装置となる。
【0088】
[有機EL表示装置]
次に、本発明の有機EL装置を備えた電子機器の第2の実施形態である有機EL表示装置について説明する。図13は、有機EL素子を画素としてマトリクス状に備えた有機EL表示装置200の概略構成図である。
【0089】
有機EL表示装置200は、基体2上に、回路素子としての薄膜トランジスタを含む回路素子部30、陽極である画素電極(第1電極)3、発光層を含む有機機能層7、陰極である対向電極(第2電極)8、及び封止部32等を備えている。
【0090】
基体2としては、例えば、ガラス基板が用いられる。本発明における基板としては、ガラス基板の他に、シリコン基板、石英基板、セラミックス基板、金属基板、プラスチック基板、プラスチックフィルム基板等、電気光学装置や回路基板に用いられる公知の様々な基板が適用される。
【0091】
基体2上には、発光領域としての複数の画素領域Aがマトリクス状に配列されており、カラー表示を行う場合、例えば、赤(Red)、緑(Green)、青(Blue)の各色に対応する画素領域Aが所定の配列で並ぶ。各画素領域Aには、画素電極3が配置され、その近傍には信号線42、共通給電線43、走査線41及び図示しない他の画素電極用の走査線等が配置されている。画素領域Aの平面形状は、図に示す矩形の他に、円形、長円形など任意の形状が適用可能である。
【0092】
封止部32は、水や酸素の侵入を防いで対向電極8あるいは有機機能層7の酸化を防止するものであり、基体2に貼り合わされる封止基板(又は封止缶)34を含む。封止基板34は、ガラスや金属等からなり、基体2と封止基板34とはシール剤を介して貼り合わされている。基体2の内側には乾燥剤が配置されており、基板間に形成された空間には不活性ガスを充填した不活性ガス充填層33が形成されている。
【0093】
画素領域Aには、走査線41を介して走査信号がゲート電極に供給されるスイッチング用の第1の薄膜トランジスタ44と、この薄膜トランジスタ44を介して信号線42から供給される画像信号を保持する保持容量capと、保持容量capによって保持された画像信号がゲート電極に供給される駆動用の第2の薄膜トランジスタ45と、この薄膜トランジスタ45を介して共通給電線43に電気的に接続したときに共通給電線43から駆動電流が流れ込む画素電極3と、画素電極3と対向電極8との間に挟み込まれる有機機能層7とが設けられている。有機機能層7は発光層を含み、発光素子である有機EL素子9は、画素電極3、対向電極8、及び有機機能層7等を含んで構成される。
【0094】
ここで、有機EL素子9は、図1、図4、図6、図8又は図10に示したいずれかの実施形態の素子構造を有している。このため、発光輝度が高く、明るい表示が可能となっている。
【0095】
画素領域Aでは、走査線41が駆動されて第1の薄膜トランジスタ44がオンになると、そのときの信号線42の電位が保持容量capに保持され、この保持容量capの状態に応じて、第2の薄膜トランジスタ45の導通状態が決まる。また、第2の薄膜トランジスタ45のチャネルを介して共通給電線43から画素電極3に電流が流れ、さらに有機機能層7を通じて対向電極8に電流が流れる。そして、このときの電流量に応じて、有機機能層7が発光する。
【0096】
有機EL表示装置200においては、有機機能層7から基体2側に発した光が、回路素子部30及び基体2を透過して基体2の下側(観測者側)に射出されるとともに、有機機能層7から基体2の反対側に発した光が対向電極8により反射されて、その光が回路素子部30及び基体2を透過して基体2の下側(観測者側)に射出される(ボトムエミッション型)。なお、対向電極8として、透明な材料を用いることにより対向電極側から発光する光を射出させることもできる(トップエミッション型)。この場合、対向電極用の透明な材料としては、ITO、Pt、Ir、Ni、もしくはPdを用いることができる。
【0097】
この有機EL表示装置200は、各画素領域Aに形成された有機EL素子9が、上述した本発明の有機EL装置の構造を備えているので、発光輝度が高く、明るい表示が可能な有機EL表示装置となる。
【0098】
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施の形態例について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【0099】
例えば、第1実施形態及び第2実施形態の有機EL装置EL1,EL2では、電子輸送層形成材料として[化2]に示した有機化合物を用いたが、下地の発光層が電子輸送層形成材料の溶媒に対して不溶な層となっている以上、電子輸送層形成材料としては係る材料に限定されず、[化4]に示した有機化合物を用いることもできる。また、発光層が電子輸送層形成材料に溶解されない限りにおいて、電子輸送層の形成材料及び形成方法は、自由に選択することができる。
【図面の簡単な説明】
【0100】
【図1】本発明の第1実施形態に係る有機EL装置の概略構成図である。
【図2】同有機EL装置のバンドダイヤグラムを示す図である。
【図3】同有機EL装置の製造方法を説明する工程図である。
【図4】本発明の第2実施形態に係る有機EL装置の概略構成図である。
【図5】同有機EL装置の製造方法を説明する工程図である。
【図6】本発明の第3実施形態に係る有機EL装置の概略構成図である。
【図7】同有機EL装置の製造方法を説明する工程図である。
【図8】本発明の第4実施形態に係る有機EL装置の概略構成図である。
【図9】同有機EL装置の製造方法を説明する工程図である。
【図10】本発明の第5実施形態に係る有機EL装置の概略構成図である。
【図11】同有機EL装置の製造方法を説明する工程図である。
【図12】電子機器の一例である画像形成装置の概略構成図である。
【図13】電子機器の一例である有機EL表示装置の概略構成図である。
【符号の説明】
【0101】
2…基体、3…第1電極、4…正孔注入層、5…発光層(第1有機層)、6…電子輸送層(第2有機層)、7…有機機能層、8…第2電極、9…有機EL素子、50…発光層(第1有機層)、51…有機材料、52…発光材料、53…発光層(第1有機層)、61…電子輸送層(第2有機層)、62…電子輸送層(第2有機層)、63…架橋層、64…非架橋層、100…画像形成装置(電子機器)、200…有機EL表示装置(電子機器)、EL1〜EL5…有機EL装置
【特許請求の範囲】
【請求項1】
一対の電極間に湿式法により形成された第1有機層及び第2有機層を有してなる有機エレクトロルミネッセンス装置であって、
前記第1有機層は、架橋性を有する有機材料を含み、
前記第1有機層のうち少なくとも前記第2有機層と前記第1有機層との界面に、前記架橋性を有する有機材料を架橋させて形成された架橋層が設けられていることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス装置。
【請求項2】
前記第1有機層は発光層であり、前記第2有機層は電子輸送層であり、
前記発光層は、架橋性を有する発光材料を含み、
前記発光層のうち少なくとも前記電子輸送層と前記発光層との界面に、前記発光材料を架橋させて形成された架橋層が設けられていることを特徴とする請求項1に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
【請求項3】
前記第1有機層は発光層であり、前記第2有機層は電子輸送層であり、
前記発光層は、架橋性を有する有機材料と発光材料とを含み、
前記発光層のうち少なくとも前記電子輸送層と前記発光層との界面に、前記有機材料を架橋させて形成されてなる架橋層が設けられ、
前記架橋層の内部に前記発光材料が包含されていることを特徴とする請求項1に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
【請求項4】
前記有機材料は、架橋性を有する発光材料であることを特徴とする請求項3に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
【請求項5】
一対の電極間に湿式法により形成された第1有機層及び第2有機層を有してなる有機エレクトロルミネッセンス装置であって、
前記第1有機層は、前記第2有機層を溶解する溶媒とは極性の異なる溶媒に溶解する有機材料によって形成されていることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス装置。
【請求項6】
一対の電極間に湿式法により形成された第1有機層及び第2有機層を有してなる有機エレクトロルミネッセンス装置であって、
前記第1有機層は、前記第2有機層を溶解する溶媒に対して相対的に溶解性の低い有機材料によって形成されていることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス装置。
【請求項7】
一対の電極間に湿式法により形成された第1有機層及び第2有機層を有してなる有機エレクトロルミネッセンス装置であって、
前記第1有機層は発光層であり、前記第2有機層は電子輸送層であり、
前記電子輸送層は、架橋性を有する電子輸送層形成材料を含み、
前記電子輸送層の内部に、前記電子輸送層形成材料を架橋させて形成された架橋層と、前記電子輸送層形成材料が架橋されていない非架橋層とが設けられていることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス装置。
【請求項8】
前記架橋層は、前記電子輸送層と前記発光層との界面に設けられており、前記非架橋層は、前記電子輸送層と前記一対の電極のうちの一方の電極との界面に設けられていることを特徴とする請求項7に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
【請求項9】
前記第1有機層は発光層であり、前記第2有機層は電子輸送層であり、
前記発光層を形成する発光材料の電気化学的な酸化電位は、前記電子輸送層を形成する電子輸送層形成材料の電気化学的な酸化電位よりも小さいことを特徴とする請求項1〜8のいずれかの項に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
【請求項10】
一対の電極間に第1有機層及び第2有機層を有してなる有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法であって、
前記第1有機層の形成工程は、
基体上に、架橋性を有する有機材料を配置する工程と、
前記有機材料を架橋することにより、少なくとも前記第1有機層と前記第2有機層との界面に、前記第2有機層を溶解する溶媒に対して不溶な架橋層を形成する工程と、を含むことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法。
【請求項11】
前記第1有機層は発光層であり、前記第2有機層は電子輸送層であり、
前記発光層の形成工程は、
前記基体上に、架橋性を有する発光材料を配置する工程と、
前記発光材料を架橋することにより、少なくとも前記発光層と前記電子輸送層との界面に、前記電子輸送層を溶解する溶媒に対して不溶な架橋層を形成する工程と、を含むことを特徴とする請求項10に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法。
【請求項12】
前記第1有機層は発光層であり、前記第2有機層は電子輸送層であり、
前記発光層の形成工程は、
前記基体上に、架橋性を有する有機材料と発光材料とを配置する工程と、
前記有機材料を架橋することにより、少なくとも前記発光層と前記電子輸送層との界面に、前記電子輸送層を溶解する溶媒に対して不溶な架橋構造を有し、該架橋構造の内部に前記発光材料を包含する架橋層を形成する工程と、を含むことを特徴とする請求項10に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法。
【請求項13】
前記有機材料は、架橋性を有する発光材料であることを特徴とする請求項12に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法。
【請求項14】
一対の電極間に第1有機層及び第2有機層を有してなる有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法であって、
前記第1有機層を溶解する溶媒の極性と、前記第2有機層を溶解する溶媒の極性とが互いに異なることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法。
【請求項15】
一対の電極間に第1有機層及び第2有機層を有してなる有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法であって、
前記第2有機層を溶解する溶媒として、前記第1有機層に対して相対的に溶解性が低く、前記第2有機層に対して相対的に溶解性が高い溶媒を用いることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法。
【請求項16】
一対の電極間に第1有機層及び第2有機層を有してなる有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法であって、
前記第1有機層は発光層であり、前記第2有機層は電子輸送層であり、
前記電子輸送層の形成工程は、
前記発光層上に、架橋性を有する電子輸送層形成材料を配置する工程と、
前記電子輸送層形成材料の一部を架橋させることにより、前記電子輸送層の内部に、前記電子輸送層形成材料を架橋させて形成された架橋層と、前記電子輸送層形成材料を架橋させない非架橋層とを形成する工程と、を含むことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法。
【請求項17】
前記電子輸送層形成材料を架橋させる工程は、前記電子輸送層形成材料に対して前記発光層側の面から架橋反応を生じさせることにより、前記発光層と前記電子輸送層との界面に、前記電子輸送層形成材料を架橋させた架橋層を形成し、前記電子輸送層と前記一対の電極のうちの一方の電極との界面に、前記電子輸送層形成材料を架橋させない非架橋層を形成する工程であることを特徴とする請求項16に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法。
【請求項18】
請求項1〜9のいずれかの項に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置又は請求項10〜17のいずれかの項に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法により製造されてなる有機エレクトロルミネッセンス装置を備えたことを特徴とする電子機器。
【請求項1】
一対の電極間に湿式法により形成された第1有機層及び第2有機層を有してなる有機エレクトロルミネッセンス装置であって、
前記第1有機層は、架橋性を有する有機材料を含み、
前記第1有機層のうち少なくとも前記第2有機層と前記第1有機層との界面に、前記架橋性を有する有機材料を架橋させて形成された架橋層が設けられていることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス装置。
【請求項2】
前記第1有機層は発光層であり、前記第2有機層は電子輸送層であり、
前記発光層は、架橋性を有する発光材料を含み、
前記発光層のうち少なくとも前記電子輸送層と前記発光層との界面に、前記発光材料を架橋させて形成された架橋層が設けられていることを特徴とする請求項1に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
【請求項3】
前記第1有機層は発光層であり、前記第2有機層は電子輸送層であり、
前記発光層は、架橋性を有する有機材料と発光材料とを含み、
前記発光層のうち少なくとも前記電子輸送層と前記発光層との界面に、前記有機材料を架橋させて形成されてなる架橋層が設けられ、
前記架橋層の内部に前記発光材料が包含されていることを特徴とする請求項1に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
【請求項4】
前記有機材料は、架橋性を有する発光材料であることを特徴とする請求項3に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
【請求項5】
一対の電極間に湿式法により形成された第1有機層及び第2有機層を有してなる有機エレクトロルミネッセンス装置であって、
前記第1有機層は、前記第2有機層を溶解する溶媒とは極性の異なる溶媒に溶解する有機材料によって形成されていることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス装置。
【請求項6】
一対の電極間に湿式法により形成された第1有機層及び第2有機層を有してなる有機エレクトロルミネッセンス装置であって、
前記第1有機層は、前記第2有機層を溶解する溶媒に対して相対的に溶解性の低い有機材料によって形成されていることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス装置。
【請求項7】
一対の電極間に湿式法により形成された第1有機層及び第2有機層を有してなる有機エレクトロルミネッセンス装置であって、
前記第1有機層は発光層であり、前記第2有機層は電子輸送層であり、
前記電子輸送層は、架橋性を有する電子輸送層形成材料を含み、
前記電子輸送層の内部に、前記電子輸送層形成材料を架橋させて形成された架橋層と、前記電子輸送層形成材料が架橋されていない非架橋層とが設けられていることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス装置。
【請求項8】
前記架橋層は、前記電子輸送層と前記発光層との界面に設けられており、前記非架橋層は、前記電子輸送層と前記一対の電極のうちの一方の電極との界面に設けられていることを特徴とする請求項7に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
【請求項9】
前記第1有機層は発光層であり、前記第2有機層は電子輸送層であり、
前記発光層を形成する発光材料の電気化学的な酸化電位は、前記電子輸送層を形成する電子輸送層形成材料の電気化学的な酸化電位よりも小さいことを特徴とする請求項1〜8のいずれかの項に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
【請求項10】
一対の電極間に第1有機層及び第2有機層を有してなる有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法であって、
前記第1有機層の形成工程は、
基体上に、架橋性を有する有機材料を配置する工程と、
前記有機材料を架橋することにより、少なくとも前記第1有機層と前記第2有機層との界面に、前記第2有機層を溶解する溶媒に対して不溶な架橋層を形成する工程と、を含むことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法。
【請求項11】
前記第1有機層は発光層であり、前記第2有機層は電子輸送層であり、
前記発光層の形成工程は、
前記基体上に、架橋性を有する発光材料を配置する工程と、
前記発光材料を架橋することにより、少なくとも前記発光層と前記電子輸送層との界面に、前記電子輸送層を溶解する溶媒に対して不溶な架橋層を形成する工程と、を含むことを特徴とする請求項10に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法。
【請求項12】
前記第1有機層は発光層であり、前記第2有機層は電子輸送層であり、
前記発光層の形成工程は、
前記基体上に、架橋性を有する有機材料と発光材料とを配置する工程と、
前記有機材料を架橋することにより、少なくとも前記発光層と前記電子輸送層との界面に、前記電子輸送層を溶解する溶媒に対して不溶な架橋構造を有し、該架橋構造の内部に前記発光材料を包含する架橋層を形成する工程と、を含むことを特徴とする請求項10に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法。
【請求項13】
前記有機材料は、架橋性を有する発光材料であることを特徴とする請求項12に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法。
【請求項14】
一対の電極間に第1有機層及び第2有機層を有してなる有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法であって、
前記第1有機層を溶解する溶媒の極性と、前記第2有機層を溶解する溶媒の極性とが互いに異なることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法。
【請求項15】
一対の電極間に第1有機層及び第2有機層を有してなる有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法であって、
前記第2有機層を溶解する溶媒として、前記第1有機層に対して相対的に溶解性が低く、前記第2有機層に対して相対的に溶解性が高い溶媒を用いることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法。
【請求項16】
一対の電極間に第1有機層及び第2有機層を有してなる有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法であって、
前記第1有機層は発光層であり、前記第2有機層は電子輸送層であり、
前記電子輸送層の形成工程は、
前記発光層上に、架橋性を有する電子輸送層形成材料を配置する工程と、
前記電子輸送層形成材料の一部を架橋させることにより、前記電子輸送層の内部に、前記電子輸送層形成材料を架橋させて形成された架橋層と、前記電子輸送層形成材料を架橋させない非架橋層とを形成する工程と、を含むことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法。
【請求項17】
前記電子輸送層形成材料を架橋させる工程は、前記電子輸送層形成材料に対して前記発光層側の面から架橋反応を生じさせることにより、前記発光層と前記電子輸送層との界面に、前記電子輸送層形成材料を架橋させた架橋層を形成し、前記電子輸送層と前記一対の電極のうちの一方の電極との界面に、前記電子輸送層形成材料を架橋させない非架橋層を形成する工程であることを特徴とする請求項16に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法。
【請求項18】
請求項1〜9のいずれかの項に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置又は請求項10〜17のいずれかの項に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法により製造されてなる有機エレクトロルミネッセンス装置を備えたことを特徴とする電子機器。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【公開番号】特開2008−47610(P2008−47610A)
【公開日】平成20年2月28日(2008.2.28)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2006−219635(P2006−219635)
【出願日】平成18年8月11日(2006.8.11)
【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20年2月28日(2008.2.28)
【国際特許分類】
【出願日】平成18年8月11日(2006.8.11)
【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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