有機電界発光素子、有機電界発光素子の製造方法、表示装置および照明装置
【課題】高い発光効率を有する有機電界発光素子を提供する。
【解決手段】陽極層１２と、陰極層１４と、陽極層１２と陰極層１４の間に形成される誘電体層１３と、少なくとも誘電体層１３を貫通して形成され幅が１μｍ以下の凹部１６と、凹部１６の内面と接触して形成される発光部１７と、を備える有機電界発光素子１０。誘電体層１３は、２種以上のバルブ金属の酸化物を含み、そしてバルブ金属の酸化物の一部は酸化アルミニウムであり、誘電体層１３に対するアルミニウム元素の重量が２６％〜５２％であることが好ましい。
【解決手段】陽極層１２と、陰極層１４と、陽極層１２と陰極層１４の間に形成される誘電体層１３と、少なくとも誘電体層１３を貫通して形成され幅が１μｍ以下の凹部１６と、凹部１６の内面と接触して形成される発光部１７と、を備える有機電界発光素子１０。誘電体層１３は、２種以上のバルブ金属の酸化物を含み、そしてバルブ金属の酸化物の一部は酸化アルミニウムであり、誘電体層１３に対するアルミニウム元素の重量が２６％〜５２％であることが好ましい。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、表示装置や照明装置に用いられる有機電界発光素子等に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、エレクトロルミネセンス現象を利用したデバイスが重要度を増している。このようなデバイスとして、特に有機物質からなる発光材料を層状に形成し、この発光層に陽極と陰極とからなる一対の電極を設けて電圧を印加することで発光を行わせる有機電界発光素子が注目を集めている。有機電界発光素子は、陽極と陰極の間に電圧を印加することで、陽極と陰極からそれぞれ正孔と電子を注入し、注入された電子と正孔とが、発光層で結合することにより生じるエネルギーを利用して発光を行う。即ち、有機電界発光素子は、この結合によるエネルギーで発光層の発光材料が励起され、励起状態から再び基底状態に戻る際に光を発生する現象を利用したデバイスである。
【０００３】
この有機電界発光素子を表示装置として使用した場合、発光材料として有機物質を利用しているため、有機物質の選択によって色純度の高い光を発生させやすく、そのため色再現域を広くとることが可能であるという特徴がある。また有機電界発光素子は、自己発光であるため、表示装置として使用した場合に応答速度が速く、視野角が広いという特徴も有する。また有機電界発光素子の構造上から、表示装置の薄型化が容易になるという利点もある。更に、有機電界発光素子は、白色での発光も可能であり、面発光であることから、この有機電界発光素子を照明装置に組み込んで利用する用途も提案されている。
【０００４】
このような有機電界発光素子の構造として、例えば、特許文献１には、正孔電極注入層と電子注入電極層との間に挿入される誘電体層を備え、少なくとも誘電体層および電極層の一つを通って延び、正孔注入電極領域、電子注入電極領域および誘電体領域を備える内部キャビティ表面にエレクトロルミネセンスコーティング材料を塗布するキャビティ発光エレクトロルミネセンスデバイスが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表２００３−５２２３７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、キャビティ発光エレクトロルミネセンスデバイスを製造するには、キャビティを形成するのにリソグラフィ技術を使用している。このリソグラフィ技術を使用してキャビティのパターニングを行う工程は複雑であり、デバイスの生産性を悪くする要因になる。また特に微細なパターニング行う場合は、ステッパー等の特殊な露光装置が必要であり、製造コストの上昇を招きやすい。
【０００７】
上記課題に鑑み、本発明の目的は、高い発光効率を有する有機電界発光素子を提供することである。
また、他の目的は、微細で正確なパターンを有する凹部を簡易な方法で形成することができる有機電界発光素子の製造方法を提供することである。
また、他の目的は、高いコントラストおよび解像度を有し、高い発光効率を有する表示装置を安価に提供することである。
更に、他の目的は、高い発光効率を有する照明装置を安価に提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の有機電界発光素子は、第１の電極層と、第２の電極層と、第１の電極層と第２の電極層の間に形成される誘電体層と、少なくとも誘電体層を貫通して形成される凹部と、凹部の内面と接触して形成される発光部と、を備え、誘電体層は、２種以上のバルブ金属の酸化物を含むことを特徴とする。
【０００９】
ここで、バルブ金属は、アルミニウム（Ａｌ）、タンタル（Ｔａ）、ニオブ（Ｎｂ）、チタン（Ｔｉ）、ハフニウム（Ｈｆ）、ジルコン（Ｚｒ）、亜鉛（Ｚｎ）、タングステン（Ｗ）、ビスマス（Ｂｉ）、アンチモン（Ｓｂ）、モリブデン（Ｍｏ）、バナジウム（Ｖ）、クロム（Ｃｒ）の何れかであることが好ましい。そしてバルブ金属の酸化物の一部が酸化アルミニウムであり、且つ誘電体層に対するアルミニウム元素の重量が２６％〜５２％であることが更に好ましい。
また、凹部は、第１の電極層および誘電体層を貫通する略円柱形状であることが好ましく、幅が１μｍ以下であることが好ましい。また凹部は、第１の電極層および誘電体層を貫通する互いに略平行である溝形状をなすようにすることができる。
【００１０】
更に発光部は、燐光発光材料を含むことが好ましい。
【００１１】
また本発明の有機電界発光素子の製造方法は、第１の電極層と、第２の電極層と、第１の電極層と第２の電極層の間に形成される誘電体層と、少なくとも誘電体層を貫通して形成される凹部と、凹部の内面と接触して形成される発光部と、を有する有機電界発光素子の製造方法であって、基板上に第１の電極層とアルミニウムを含む層とを順に積層する積層工程と、陽極酸化することによりアルミニウムを含む層を酸化し誘電体層とすると共にアルミニウムを含む層を貫通する凹部を形成する陽極酸化工程と、凹部の内面と接触して発光部を形成する発光部形成工程と、第２の電極層を形成する第２電極形成工程と、を含むことを特徴とする。
【００１２】
ここで、アルミニウムを含む層は、アルミニウム以外のバルブ金属を更に含むことが好ましく、アルミニウム以外のバルブ金属は、タンタル（Ｔａ）、ニオブ（Ｎｂ）、チタン（Ｔｉ）、ハフニウム（Ｈｆ）、ジルコン（Ｚｒ）、亜鉛（Ｚｎ）、タングステン（Ｗ）、ビスマス（Ｂｉ）、アンチモン（Ｓｂ）、モリブデン（Ｍｏ）、バナジウム（Ｖ）、クロム（Ｃｒ）の中の少なくとも１種であることが更に好ましい。
また、エッチングすることにより、凹部が形成された部分の第１の電極層を貫通するエッチング工程を更に含むことが好ましい。
【００１３】
また本発明の表示装置は、上記の有機電界発光素子を備えることを特徴とする。
【００１４】
また本発明の照明装置は、上記の有機電界発光素子を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、高い発光効率を有する有機電界発光素子等を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本実施の形態が適用される有機電界発光素子の一例を説明した部分断面図である。
【図２】（ａ）〜（ｂ）は、発光部の形状の他の形態を説明した図である。
【図３】（ａ）〜（ｅ）は、本実施の形態が適用される有機電界発光素子の製造方法について説明した図である。
【図４】陽極酸化を行う陽極酸化処理装置を説明した図である。
【図５】（ａ）〜（ｃ）は、陽極酸化により形成された凹部の断面形状を示した図である。
【図６】（ａ）〜（ｃ）は、エッチングにより形成された凹部の断面形状を示した図である。
【図７】本実施の形態における有機電界発光素子を備える表示装置の一例を説明した図である。
【図８】本実施の形態における有機電界発光素子を備える照明装置の一例を説明した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は、本実施の形態が適用される有機電界発光素子の一例を説明した部分断面図である。
図１に示した有機電界発光素子１０は、基板１１上に、正孔を注入するための第１の電極層としての陽極層１２と、絶縁性の誘電体層１３と、電子を注入するための第２の電極層としての陰極層１４とが順に積層した構造を採る。また、陽極層１２および誘電体層１３を貫通して形成される凹部１６を有し、そして凹部１６の内面と接触して形成され電圧を印加することで発光する発光材料からなる発光部１７を有する。
【００１８】
基板１１は、陽極層１２、誘電体層１３、陰極層１４、発光部１７を形成する支持体となるものである。基板１１には、有機電界発光素子１０に要求される機械的強度を満たす材料が用いられる。
【００１９】
基板１１の材料としては、有機電界発光素子１０の基板１１側から光を取り出したい場合は、可視光に対して透明であることが必要である。具体的には、ソーダガラス、無アルカリガラスなどのガラス；アクリル樹脂、メタクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、ナイロン樹脂などの透明プラスチック；シリコンなどである。
有機電界発光素子１０の基板１１側から光を取り出す必要がない場合は、基板１１の材料としては、可視光に対して透明であるものに限られず、不透明なものも使用できる。具体的には、上記材料に加えて、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）、もしくはニオブ（Ｎｂ）の単体、またはこれらの合金、あるいはステンレス、ＳｉＯ２やＡｌ２Ｏ３などの酸化物、ｎ−Ｓｉなどの半導体などからなる材料も使用することができる。
基板１１の厚さは、要求される機械的強度にもよるが、好ましくは、０．１ｍｍ〜１０ｍｍ、より好ましくは０．２５ｍｍ〜２ｍｍである。
【００２０】
陽極層１２は、陰極層１４との間で電圧を印加し、発光部１７に正孔を注入する。陽極層１２に使用される材料としては、電気伝導性を有するものであることが必要である。具体的には仕事関数が低いものであり、仕事関数は、−４．５ｅＶ以下であることが好ましい。加えて、後述する陽極酸化を行う際に電解液に対して耐性がある化学的に安定なものが好ましい。
【００２１】
このような条件を満たす材料として、タングステン（Ｗ）、銅（Ｃｕ）、もしくは銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）等の貴金属材料、あるいはこれらの合金を用いることが好ましい。なお仕事関数は、例えば、紫外線光電子分光分析法により測定することができる。
【００２２】
陽極層１２の厚さは、有機電界発光素子１０の基板１１側から光を取り出したい場合は、高い光透過率を要求されるため、２ｎｍ〜３００ｎｍであることが好ましい。また有機電界発光素子１０の基板１１側から光を取り出す必要がない場合は、例えば、２ｎｍ〜２ｍｍで形成することができる。
【００２３】
誘電体層１３は、陽極層１２と陰極層１４の間に形成され、陽極層１２と陰極層１４とを所定の間隔にて分離し絶縁すると共に、発光部１７に電圧を印加するためのものである。このため誘電体層１３は高抵抗率材料であることが必要であり、抵抗率としては、１０８Ω・ｃｍ以上、好ましくは１０１２Ω・ｃｍ以上有することが要求される。また、本実施の形態の有機電界発光素子１０においては、発光部１７の形成前に洗浄を行う場合などに備えて、酸、アルカリ性溶液に対しても化学的に安定であることが好ましい。
本実施の形態において、誘電体層１３は、バルブ金属の酸化物を含む。また２種以上のバルブ金属の酸化物を含むことが好ましい。バルブ金属とは、陽極酸化により金属表面がその金属の酸化物の被膜である不動態膜で一様に覆われ、優れた耐食性を示す金属である。具体的には、アルミニウム（Ａｌ）、タンタル（Ｔａ）、ニオブ（Ｎｂ）、チタン（Ｔｉ）、ハフニウム（Ｈｆ）、ジルコン（Ｚｒ）、亜鉛（Ｚｎ）、タングステン（Ｗ）、ビスマス（Ｂｉ）、アンチモン（Ｓｂ）、モリブデン（Ｍｏ）、バナジウム（Ｖ）、クロム（Ｃｒ）-等が該当する。
【００２４】
通常のアルミニウム膜は凹凸が激しく、後述する陽極酸化により形成される凹部１６の形状に乱れを生じ易い。また、成膜されたアルミニウム膜ではヒロックと呼ばれる凸部が発生することが多く、粒界による凹凸も激しいことから、形成される凹部１６の形状に乱れを生じ易くなる。本実施の形態のように２種類以上のバルブ金属からなる合金膜を成膜することでヒロックを抑制し、粒界径を均一に制御することが可能になる。
【００２５】
また、誘電体層１３として、２種以上のバルブ金属の酸化物を使用すると、後述するバルブ金属層１９（図３参照）を陽極酸化して誘電体層１３とする際に、陽極酸化の制御が容易になるため、その結果、生ずる凹部１６の表面の平滑性を高めることができる。特に陽極層１２としてタングステン（Ｗ）を使用した場合は、陽極酸化処理が均一に進みやすいことから凹部１６の表面の平滑性が更に向上しやすくなる。この表面の平滑性は、表面粗さ（Ｒａ）で評価することができる。そしてこの表面粗さ（Ｒａ）が５ｎｍ以下であることが好ましく、２ｎｍ以下であることが更に好ましい。なお表面粗さ（Ｒａ）は、例えば、ＡＦＭ（Atomic Force Microscope：原子間力顕微鏡）を使用して測定することができる。
【００２６】
ここで、表面が粗い誘電体層１３を用いた場合には、誘電体層１３表面の凸部によって発光部１７にピンホールが形成され、有機電界発光素子１０にショートや漏れ電流が生じる場合がある。一方、上記のような誘電体層１３ではその表面が平滑であるため、有機電界発光素子１０のショートを防止しやすくなり、かつ漏れ電流を低減しやすくなる。
【００２７】
また、バルブ金属の酸化物は、熱伝導性が高いものが多いため、有機電界発光素子１０に不均一な発熱が生じにくく、輝度ムラが生じるのを防止しやすくなる。更に、誘電体層１３の膜が緻密になりやすいため耐電圧性が高めやすくなる。そのため陽極層１２と陰極層１４との間に高い電圧を付加してもショートが生じるのを防止しやすくなる。
【００２８】
更に、バルブ金属は表面に酸化物による不動態が形成されるため水、空気などに対する化学的な保存安定性が高い。
【００２９】
なお、バルブ金属としては、アルミニウム（Ａｌ）を主成分とすること、即ち、誘電体層１３に含むバルブ金属の酸化物は、酸化アルミニウムを主成分とすることが好ましい。具体的には、アルミニウム元素の重量で２６％〜５２％含むことが好ましく、３７％〜５０％含むことが更に好ましい。また酸化アルミニウムに換算すると、重量組成で５０％〜９８％含むことが好ましく、７０％〜９５％含むことが更に好ましい。
これにより後述する陽極酸化を行い凹部１６を形成する際に、凹部１６の配列の規則性が、より高くなりやすくなる。更に他のバルブ金属として、タングステン（Ｗ）を使用することが好ましい。これにより、より緻密な膜が形成され、平滑性が高くなることから電荷集中が抑制されてショートが生じるのを防止しやすくする。
【００３０】
誘電体層１３の厚さとしては、有機電界発光素子１０全体の厚さを抑えるために１μｍを越えないことが好ましい。また、陽極層１２と陰極層１４との間隔が狭い方が、発光のために必要な電圧が低くて済むので、この観点からも誘電体層１３は薄い方がより好ましい。但し、薄すぎると有機電界発光素子１０を駆動するための電圧に対し、絶縁耐力が十分でなくなるおそれがある。ここで絶縁耐力は、発光部１７が形成されていない状態で、陽極層１２と陰極層１４の間に流れる電流の電流密度が、０．１ｍＡ／ｃｍ２以下であることが好ましく、０．０１ｍＡ／ｃｍ２以下であることがより好ましい。また有機電界発光素子１０の駆動電圧に対し、２Ｖを超えた電圧に耐えることが好ましいため、例えば、駆動電圧が５Ｖである場合は、発光部１７が形成されていない状態で、陽極層１２と陰極層１４の間に約７Ｖの電圧を印加した場合に上記の電流密度を満たすことが必要である。これを満たす誘電体層１３の厚さとしては、好ましくは、１０ｎｍ〜５００ｎｍ、更に好ましくは５０ｎｍ〜２００ｎｍで作製するのがよい。
【００３１】
陰極層１４は、陽極層１２との間で電圧を印加し、発光部１７に電子を注入する。本実施の形態においては、後述する通り凹部１６が発光部１７により埋められているため陰極層１４は、誘電体層１３の上に積層する形でいわゆるベタ膜状に形成されている。即ち、凹部１６による貫通する孔部を有さず、凹部１６により貫通されない連続膜として形成される。
陰極層１４に使用される材料としては、陽極層１２と同様に電気伝導性を有するものであれば、特に限定されるものではないが、仕事関数が低く、かつ化学的に安定なものが好ましい。仕事関数は、化学的安定性を考慮すると−２．９ｅＶ以下であることが好ましい。具体的には、Ａｌ、ＭｇＡｇ合金、ＡｌＬｉやＡｌＣａなどのＡｌとアルカリ金属の合金等の材料を例示することができる。陰極層１４の厚さは１０ｎｍ〜１μｍが好ましく、５０ｎｍ〜５００ｎｍがより好ましい。但し、本実施の形態の有機電界発光素子１０の場合は、陰極層１４がベタ膜として、発光部１７を覆っているため、陰極層１４が光を透過する電極でないと、陰極層１４の側から光を取り出すことはできない。
【００３２】
また、陰極層１４から発光部１７への電子の注入障壁を下げて電子の注入効率を上げる目的で、図示しない陰極バッファー層を、陰極層１４に隣接して設けてもよい。陰極バッファー層は、陰極層１４より仕事関数の低いことが必要であり、金属材料が好適に用いられる。例えば、アルカリ金属（Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ）、アルカリ土類金属（Ｓｒ、Ｂａ、Ｃａ、Ｍｇ）、希土類金属（Ｐｒ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｙｂ）、あるいはこれら金属のフッ化物、塩化物、酸化物から選ばれる単体あるいは２つ以上の混合物を使用することができる。陰極バッファー層の厚さは０.０５ｎｍ〜５０ｎｍが好ましく、０.１ｎｍ〜２０ｎｍがより好ましく、０.５ｎｍ〜１０ｎｍがより一層好ましい。
【００３３】
凹部１６は、発光部１７をその内面に塗布し、かつ発光部１７からの光を取り出すためのものであり、本実施の形態では、第１の電極層である陽極層１２と誘電体層１３を貫通するように形成する。このように凹部１６を設けることにより発光部１７から発せられた光は、凹部１６の内部を伝搬し、基板１１側および陰極層１４の側の両方向において取り出すことができる。ここで、凹部１６は、陽極層１２と誘電体層１３を貫通して形成されているため、第１の電極層である陽極層１２および第２の電極層である陰極層１４が不透明材料により形成されるときでも光を取り出すことが可能である。
【００３４】
ここで、凹部１６の形状は、特に限定されることはない。但し、形状制御が行いやすいという観点から例えば略円柱形状とすることが好ましい。
本実施の形態の有機電界発光素子１０では、凹部１６の間隔を小さくすれば、それだけ単位面積当たりの凹部１６の数が増加するため、発光強度を大きくすることができる。また、発光部１７は、陽極層１２と陰極層１４の近傍において発光しやすい。即ち凹部１６の中央部は、非発光部分となりやすく、この発光部分の面積が大きいと有機電界発光素子１０を高輝度で発光させにくい。よって、凹部１６の幅を小さくすれば、凹部１６の中央部の非発光部分が減少することになるため、発光強度を大きくしやすくなる。なお、ここで凹部１６の幅とは、凹部１６の端部から他の端部への短軸側の距離（最短距離）を指す。
本実施の形態において、凹部１６は、後述する陽極酸化により形成する。この手法によれば凹部１６の幅が小さい場合でも、容易に凹部１６を作成することができる。即ち、陽極酸化により凹部１６を形成した場合、その幅は、１０ｎｍ〜１μｍで制御することが可能である。但し、凹部１６の深さ方向についても均一化するためには、凹部１６の幅は、３０ｎｍ〜７００ｎｍであることが好ましい。
【００３５】
発光部１７は、電圧を印加することで発光する発光材料であり、上述の通り凹部１６に接触して発光材料が設けられることにより第２凹部１８（図２参照）を形成するように凹部１６の内面に塗布される。発光部１７において、陽極層１２から注入された正孔と陰極層１４から注入された電子とが再結合し、発光が生じる。
【００３６】
発光部１７の材料としては、低分子化合物及び高分子化合物のいずれをも使用することができる。例えば、大森裕：応用物理、第７０巻、第１２号、１４１９−１４２５頁（２００１年）に記載されている発光性低分子化合物及び発光性高分子化合物などを例示することができる。
【００３７】
但し、本実施の形態では、塗布性に優れた材料が好ましい。即ち本実施の形態における有機電界発光素子１０の構造では、発光部１７が凹部１６内で安定に発光するためには発光部１７が凹部１６の内面に均一に接し、膜厚が均等に成膜されること、即ちカバレッジ性が向上することが好ましい。塗布性に優れた材料を使用せずに発光部１７を形成すると、凹部１６全体に発光部１７が一様に接していない、あるいは凹部１６内面の膜厚が均一でない成膜状態になりやすい。そのため凹部１６から出射する光の輝度のばらつき等を生じやすくなる。
また、凹部１６内に発光部１７を均一に形成するためには、塗布法で行うことが好ましい。即ち、塗布法では、凹部１６に発光材料を含むインクを埋め込むことが容易であるため凹凸を有する面においてもカバレッジ性を高めて成膜することが可能である。塗布法においては塗布性を向上させる目的で、主に重量平均分子量が１，０００〜２，０００，０００である材料が好適に用いられる。また、塗布性を向上させるためレベリング剤、脱泡剤などの塗布性向上添加剤を添加したり、電荷トラップ能力の少ないバインダー樹脂を添加することもできる。
【００３８】
具体的に、塗布性に優れる材料としては、例えば、特開２００７−８６６３９号公報に挙げられている所定の構造を有する分子量１５００以上６０００以下のアリールアミン化合物や、特開２０００−０３４４７６号公報に挙げられている所定の高分子蛍光体などが挙げられる。
ここで、塗布性に優れた材料の中でも、有機電界発光素子１０の製造のプロセスが簡素化されるという点で発光性高分子化合物が好ましく、発光効率が高い点で燐光発光性化合物が好ましい。従って、特に燐光発光性高分子化合物が好ましい。なお、複数の材料同士を混合、あるいは塗布性を損なわない範囲で低分子発光材料（例えば、分子量１０００以下）を添加することも可能である。この際の低分子発光材料の添加量は３０ｗｔ％以下が好ましい。
また、発光性高分子化合物は、共役発光性高分子化合物と非共役発光性高分子化合物とに分類することもできるが、中でも非共役発光性高分子化合物が好ましい。
上記の理由から、本実施の形態で用いられる発光材料としては、燐光発光性非共役高分子化合物（燐光発光性高分子であり、かつ非共役発光性高分子化合物でもある発光材料）が特に好ましい。
【００３９】
本発明の有機電界発光素子１０における発光部１７は、好ましくは、燐光を発光する燐光発光性単位とキャリアを輸送するキャリア輸送性単位とを一つの分子内に備えた、燐光発光性高分子（燐光発光材料）を少なくとも含む。燐光発光性高分子は、重合性置換基を有する燐光発光性化合物と、重合性置換基を有するキャリア輸送性化合物とを共重合することによって得られる。燐光発光性化合物はイリジウム（Ｉｒ）、白金（Ｐｔ）および金（Ａｕ）の中から一つ選ばれる金属元素を含む金属錯体であり、中でもイリジウム錯体が好ましい。
【００４０】
燐光発光性化合物における重合性置換基としては、例えば、ビニル基、アクリレート基、メタクリレート基、メタクリロイルオキシエチルカルバメート基等のウレタン（メタ）アクリレート基、スチリル基及びその誘導体、ビニルアミド基及びその誘導体などが挙げられ、中でもビニル基、メタクリレート基、スチリル基及びその誘導体が好ましい。これらの置換基は、ヘテロ原子を有してもよい炭素数１〜２０の有機基を介して金属錯体に結合していてもよい。
重合性置換基を有するキャリア輸送性化合物は、ホール輸送性および電子輸送性の内のいずれか一方または両方の機能を有する有機化合物における一つ以上の水素原子を重合性置換基で置換した化合物を挙げることができる。
【００４１】
キャリア輸送性化合物における重合性置換基はビニル基であるが、ビニル基をアクリレート基、メタクリレート基、メタクリロイルオキシエチルカルバメート基等のウレタン（メタ）アクリレート基、スチリル基及びその誘導体、ビニルアミド基及びその誘導体などの重合性置換基で置換した化合物であってもよい。また、これらの重合性置換基は、ヘテロ原子を有してもよい炭素数１〜２０の有機基を介して結合していてもよい。
【００４２】
重合性置換基を有する燐光発光性化合物と、重合性置換基を有するキャリア輸送性化合物の重合方法は、ラジカル重合、カチオン重合、アニオン重合、付加重合のいずれでもよいが、ラジカル重合が好ましい。また、重合体の分子量は重量平均分子量で１，０００〜２，０００，０００が好ましく、５，０００〜１，０００，０００がより好ましい。ここでの分子量はＧＰＣ（ゲルパーミエーションクロマトグラフィー）法を用いて測定されるポリスチレン換算分子量である。
【００４３】
燐光発光性高分子は、一つの燐光発光性化合物と一つのキャリア輸送性化合物、一つの燐光発光性化合物と二つ以上のキャリア輸送性化合物を共重合したものであってもよく、また二つ以上の燐光発光性化合物をキャリア輸送性化合物と共重合したものであってもよい。
【００４４】
燐光発光性高分子におけるモノマーの配列は、ランダム共重合体、ブロック共重合体、交互共重合体のいずれでもよく、燐光発光性化合物構造の繰り返し単位数をｍ、キャリア輸送性化合物構造の繰り返し単位数をｎとしたとき（ｍ、ｎは１以上の整数）、全繰り返し単位数に対する燐光発光性化合物構造の繰り返し単位数の割合、すなわちｍ／（ｍ＋ｎ）の値は、０．００１〜０．５が好ましく、０．００１〜０．２がより好ましい。
【００４５】
燐光発光性高分子のさらに具体的な例と合成法は、例えば特開２００３−３４２３２５号公報、特開２００３−１１９１７９号公報、特開２００３−１１３２４６号公報、特開２００３−２０６３２０号公報、特開２００３−１４７０２１号公報、特開２００３−１７１３９１号公報、特開２００４−３４６３１２号公報、特開２００５−９７５８９号公報、特開２００７−３０５７３４号公報に開示されている。
【００４６】
本実施の形態における有機電界発光素子１０の発光部１７は、好ましくは前述した燐光発光性化合物を含むが、発光部１７のキャリア輸送性を補う目的で正孔輸送性化合物や電子輸送性化合物が含まれていてもよい。これらの目的で用いられる正孔輸送性化合物としては、例えば、ＴＰＤ（Ｎ，Ｎ’−ジメチル−Ｎ，Ｎ’−（３−メチルフェニル）−１，１’−ビフェニル−４，４’ジアミン）、α−ＮＰＤ（４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル）、ｍ−ＭＴＤＡＴＡ（４、４’，４’’−トリス（３−メチルフェニルフェニルアミノ）トリフェニルアミン）などの低分子トリフェニルアミン誘導体が挙げられる。更に、ポリビニルカルバゾール、トリフェニルアミン誘導体に重合性官能基を導入して高分子化したもの；特開平８−１５７５７５号公報に開示されているトリフェニルアミン骨格の高分子化合物；ポリパラフェニレンビニレン、ポリジアルキルフルオレンなどが挙げられる。また、電子輸送性化合物としては、例えば、Ａｌｑ３（アルミニウムトリスキノリノレート）などのキノリノール誘導体金属錯体、オキサジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、トリアジン誘導体、トリアリールボラン誘導体などの低分子材料が挙げられる。更に上記の低分子電子輸送性化合物に重合性官能基を導入して高分子化したもの、例えば特開平１０−１６６５号公報に開示されているポリＰＢＤなどの既知の電子輸送性化合物が挙げられる。
【００４７】
また、発光部１７に使用する発光材料として上述した発光性高分子化合物ではなく発光性低分子化合物を使用する場合でも、発光部１７の形成は可能である。そして、発光材料として上述した発光性高分子化合物を添加することも可能であり、正孔輸送性化合物、電子輸送性化合物を添加することも可能である。
この場合の正孔輸送性化合物の具体例としては、例えば、特開２００６−７６９０１号公報に記載されているＴＰＤ、α−ＮＰＤ、ｍ−ＭＴＤＡＴＡ、フタロシアニン錯体、ＤＴＤＰＦＬ、ｓｐｉｒｏ−ＴＰＤ、ＴＰＡＣ、ＰＤＡ等が挙げられる。
【００４８】
電子輸送性化合物の具体例としては、例えば、特開２００６−７６９０１号公報に記載されているＢＰｈｅｎ、ＢＣＰ、ＯＸＤ−７、ＴＡＺ等が挙げられる。
【００４９】
また、例えば、特開２００６−２７３７９２号公報に記載の一分子内に正孔輸送性及び電子輸送性を有するバイポーラー型分子構造を有する化合物でも使用可能である。
【００５０】
以上詳述した有機電界発光素子１０は、図１に示した有機電界発光素子１０では、発光部１７が凹部１６に接触して発光材料が設けられることにより第２凹部１８を形成し、そして、第２凹部１８の底部は、凹部１６の底部に近い箇所に位置するように形成されているが、これに限られるものではない。
【００５１】
また、図２（ａ）〜（ｂ）は、それぞれ本実施の形態が適用される有機電界発光素子の第２および第３の例を説明した部分断面図である。
図１に示した有機電界発光素子１０は、凹部１６が発光部１７により埋められ、陰極層１４は、誘電体層１３の上に積層する形でいわゆるベタ膜状に形成されていた。しかし発光部１７は、凹部１６を必ずしも全て埋める必要はない。
図２（ａ）で示した有機電界発光素子２０ａは、凹部１６が発光部１７により完全に埋められずに第２凹部１８を形成し、その上に積層する形で陰極層１４を形成している。この場合、陰極層１４の上面を平面とする必要はなく、図２（ａ）に示した有機電界発光素子２０ａのように、凹部の形状を残したままでよい。
また、図２（ｂ）に示した有機電界発光素子２０ｂは、発光部１７が凹部１６の内部のみならず誘電体層１３の上面にも展開し、形成されている。この場合においても、陰極層１４の上面を平面とするする必要はなく、図２（ａ）に示した有機電界発光素子２０ａのように、凹部の形状を残したままでよい。
【００５２】
また、図１および図２で説明した有機電界発光素子１０，２０ａ，２０ｂは、凹部１６が、陽極層１２および誘電体層１３を貫通して形成されていたがこれに限るものではない。発光部１７が発光するためには少なくとも誘電体層１３が凹部１６により貫通すれば足り、他の層は、貫通しても貫通しなくてもよい。
【００５３】
なお、以上詳述した有機電界発光素子１０，２０ａ，２０ｂでは、基板１１側を下側とした場合、陽極層１２を下側に形成し、誘電体層１３を挟み込み対向する形で陰極層１４を上側に形成する場合を例示して説明を行ったが、これに限られるものではなく、陽極層１２と陰極層１４を入れ替えた構造でもよい。即ち、基板１１側を下側とした場合、陰極層１４を下側に形成し、誘電体層１３を挟み込み対向する形で陽極層１２を上側に形成する形態でもよい。
【００５４】
（有機電界発光素子の製造方法）
次に、有機電界発光素子の製造方法について、図１で説明を行った有機電界発光素子１０の場合を例に取り説明を行う。
図３（ａ）〜（ｅ）は、本実施の形態が適用される有機電界発光素子１０の製造方法について説明した図である。
まず基板１１上に、第１の電極層である陽極層１２と、バルブ金属を含む層（ここでは、この層をバルブ金属層１９と言う。）とを順に積層する形で形成する（図３（ａ）：積層工程）。本実施の形態では、バルブ金属としてアルミニウム（Ａｌ）を使用する。また他にアルミニウム以外のバルブ金属としてタングステン（Ｗ）を含ませてもよい。
これらの層を形成するには、抵抗加熱蒸着法、電子ビーム蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、ＣＶＤ法などを用いることができる。また、塗布成膜方法、即ち、目的とする材料を溶剤に溶解させた状態で基板に塗布し乾燥する方法が可能な場合は、スピンコーティング法、ディップコーティング法、インクジェット法、印刷法、スプレー法、ディスペンサー法などの方法を用いて成膜することも可能である。なお陰極バッファー層を設けたい場合も同様の方法で形成することができる。
【００５５】
また、陽極層１２を形成した後に、陽極層１２の表面処理を行うことで、オーバーコートされる層の性能（陽極層１２との密着性、表面平滑性、ホール注入障壁の低減化など）を改善することができる。表面処理を行うには高周波プラズマ処理を始めとしてスパッタリング処理、コロナ処理、ＵＶオゾン照射処理、紫外線照射処理、または酸素プラズマ処理などがある。
【００５６】
更に、陽極層１２の表面処理の表面処理を行う代わりに、もしくは表面処理に追加して、図示しない陽極バッファ層を形成することで表面処理と同様の効果が期待できる。そして、陽極バッファ層をウェットプロセスにて塗布して作製する場合には、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、スプレーコート法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、インクジェットプリント法等の塗布法などを用いて成膜することができる。
【００５７】
上記ウェットプロセスによる成膜で用い得る化合物は、陽極層１２と発光部１７に含まれる発光性化合物に良好な付着性を有した化合物であれば特に制限はない。例えば、ポリ（３，４）−エチレンジオキシチオフェンとポリスチレンスルホン酸塩との混合物であるＰＥＤＯＴ、ポリアニリンとポリスチレンスルホン酸塩との混合物であるＰＡＮＩなどの導電性ポリマーを挙げることができる。さらに、これら導電性ポリマーにトルエン、イソプロピルアルコールなどの有機溶剤を添加して用いてもよい。また、界面活性剤などの第三成分を含む導電性ポリマーでもよい。界面活性剤としては、例えばアルキル基、アルキルアリール基、フルオロアルキル基、アルキルシロキサン基、硫酸塩、スルホン酸塩、カルボキシレート、アミド、ベタイン構造、および第４級化アンモニウム基からなる群から選択される１種の基を含む界面活性剤が用いられるが、フッ化物ベースの非イオン性界面活性剤も用い得る。
【００５８】
また、陽極バッファ層をドライプロセスにて作製する場合は、特開２００６−３０３４１２号公報に例示のプラズマ処理などを用いて成膜することができる。この他にも金属単体あるいは金属酸化物、金属窒化物等を成膜する方法が挙げられ、具体的な成膜方法としては、電子ビーム蒸着法、スパッタリング法、化学反応法、コーティング法、真空蒸着法などを用いることができる。
【００５９】
次に、バルブ金属層１９を陽極酸化する（図３（ｂ）：陽極酸化工程）。陽極酸化することにより、アルミニウムを含む層であるバルブ金属層１９を酸化し誘電体層１３とすると共にアルミニウムを含む層であるバルブ金属層１９を除去することで貫通する凹部１６を形成する。そして、特開２００５−３０７３３３号公報に例示されるように、この凹部１６は、自己組織化して形成され、規則正しく配列する。例えば、三角格子状でほぼ等間隔で配列する。そして、詳しくは後述するが、陽極酸化の反応条件等により、凹部１６の幅や深さ、あるいは間隔を制御することができる。また凹部１６の形状の制御を行うこともできる。本実施の形態では、凹部１６の底部は、陽極層１２の一部が露出するように陽極酸化を行う。
【００６０】
また、この陽極酸化工程の後に、後処理として、低圧水銀ランプやエキシマランプ等の照射による紫外線洗浄、常圧プラズマ洗浄、酸素ガスなどによる真空プラズマ洗浄などによって表面洗浄を行ってもよい。
即ち、後の工程において酸あるいはアルカリ性溶液洗剤により、基板洗浄を行いたい場合があるが、この表面処理を施すことにより不動態膜をより確実に形成することができるため、誘電体層１３の化学安定性を増すことができる。またこの後の発光部形成工程において発光部１７の塗布を行う際に、有機溶媒への表面の溶媒親和性を高めることができる。この場合、塗布時の発光材料を含むインクのハジキなどを防ぐことができるため、均一膜の形成が行いやすくなる。また発光部１７の厚ムラが生じにくくなるため、有機電界発光素子１０の部分的な不点灯やショートを抑制しやすくなる。
【００６１】
次に、露出した陽極層１２の部分をエッチングすることにより、凹部１６が形成された部分の第１の電極層である陽極層１２を除去することで貫通させる（図３（ｃ）：エッチング工程）。これにより凹部１６は更に深くなる。エッチングは、ドライエッチングとウェットエッチングの何れをも使用することができる。ドライエッチングとしては、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ：Reactive Ion Etching）や誘導結合プラズマエッチングが利用でき、またウェットエッチングとしては、希塩酸や希硫酸への浸漬を行う方法などが利用できる。また詳しくは後述するが凹部１６の形状の制御を行うことができる。本実施の形態では、凹部１６の底部は、基板１１の一部が露出するようにエッチングを行う。
なお、このエッチング工程を行わずに次の工程に進むこともできる。この場合、陽極層１２はそのまま残存する。
【００６２】
次に、凹部１６の内面に発光部１７を形成する（図３（ｄ）：発光部形成工程）。発光部１７の形成には、前述の塗布法が用いられる。まず発光部１７を構成する発光材料を、有機溶媒や水等の所定の溶媒に分散させたインクを塗布する。塗布を行う際にはスピンコーティング、スプレーコーティング、ディップコーティング法、インクジェット法、スリットコーティング法、ディスペンサー法、印刷等の種々の方法を使用することができる。塗布を行った後は、加熱あるいは真空引きを行うことでインクを乾燥させ、発光材料が凹部１６の内面に固着し、発光部１７が形成される。
【００６３】
次に、第２電極層である陰極層１４を更に積層する形で形成する（図３（ｅ）：第２電極形成工程）。陰極層１４を形成するには、陽極層１２を形成する方法と同様の方法で行うことができる。
【００６４】
また、これら一連の工程後、有機電界発光素子１０を長期安定的に用い、有機電界発光素子１０を外部から保護するための保護層や保護カバー（図示せず）を装着することが好ましい。保護層としては、高分子化合物、金属酸化物、金属フッ化物、金属ホウ化物、窒化ケイ素、酸化ケイ素等のシリコン化合物などを用いることができる。そして、これらの積層体も用いることができる。また、保護カバーとしては、ガラス板、表面に低透水率処理を施したプラスチック板、金属などを用いることができる。この保護カバーは、熱硬化性樹脂や光硬化性樹脂で素子基板と貼り合わせて密閉する方法を採ることが好ましい。またこの際に、スペーサを用いることで所定の空間を維持することができ、有機電界発光素子１０が傷つくのを防止できるため好ましい。そして、この空間に窒素、アルゴン、ヘリウムのような不活性なガスを封入すれば、上側の陰極層１４の酸化を防止しやすくなる。特にヘリウムを用いた場合、熱伝導が高いため、電圧印加時に有機電界発光素子１０より発生する熱を効果的に保護カバーに伝えることができるため、好ましい。更に酸化バリウム等の乾燥剤をこの空間内に設置することにより上記一連の製造工程で吸着した水分が有機電界発光素子１０にダメージを与えるのを抑制しやすくなる。
【００６５】
（陽極酸化処理装置）
次に、陽極酸化を行う陽極酸化処理装置について説明を行う。
図４は、陽極酸化を行う陽極酸化処理装置を説明した図である。
図４で示した陽極酸化処理装置５０は、上面が開口し直方体状に作成された処理槽５１と、板状の陽極電極５２と、棒状の陰極電極５３と、陽極電極５２と陰極電極５３とに電解電圧を印加し、通電を行うための電源５４とを備える。
本実施の形態において、陽極電極５２には、例えば、チタンを使用し、陰極電極５３には、白金を使用するが、後述する電解液５５に浸食されなければこれに限られるものではない。
【００６６】
実際にこの陽極酸化処理装置５０を使用して、陽極酸化処理を行うには、まず処理槽５１に電解液５５を入れ、陽極電極５２および陰極電極５３を電解液５５に浸漬させる。本実施の形態では、電解液５５としてシュウ酸溶液、りん酸溶液、硫酸溶液、クロム酸溶液等の酸溶液を使用することができる。
【００６７】
次に、陽極電極５２上に被処理物５６を載置し、陽極電極５２と被処理物５６とを電気的に接続する。ここで被処理物５６としては、本実施の形態では、図２（ａ）で説明を行った基板１１上に、陽極層１２とバルブ金属層１９を積層したものが該当する。
そして、電源５３により陽極電極５２と陰極電極５３との間に電解電圧を印加し、直流電流により通電を行うと、被処理物５６が電気分解を受け、それによる酸化の結果として、バルブ金属層１９の表面から深さ方向に向かって微細な孔が貫通し、凹部１６（図１参照）が形成される。ここで、本実施の形態において陽極酸化の条件としては、例えば、電解液５５としてシュウ酸溶液を使用し、電解液５５の温度を１６℃として、電解電圧４０Ｖとすることができる。
【００６８】
以上のような陽極酸化処理装置５０で陽極酸化を行い凹部１６を形成した場合、その凹部１６の形状は、制御することができる。
図５（ａ）〜（ｃ）は、陽極酸化により形成された凹部１６の断面形状を示した図である。
図５（ａ）〜（ｂ）は、陽極酸化によりバルブ金属層１９をのみを除去し、凹部１６を形成した場合である。図５（ａ）の場合、凹部１６の底部は、平面状となっており、陽極層１２の表面が露出している。この場合凹部１６は、例えば略円柱形状となる。また、図５（ｂ）は、その底部を曲面形状とした場合であり、陽極層１２の表面の箇所まで陽極酸化を行った場合である。
一方、図５（ｃ）は、陽極酸化によりバルブ金属層１９のみならず陽極層１２の一部についても除去した場合である。ここで凹部１６の底部は曲面形状としている。図５（ｃ）のように陽極酸化により陽極層１２の一部についても除去を行った方が、発光部１７（図１参照）との接触面積がより大きくなるため好ましい。
【００６９】
また、図３（ｃ）で説明を行ったエッチング工程においても凹部１６の形状を制御することができる。
図６（ａ）〜（ｃ）は、エッチングにより形成された凹部１６の断面形状を示した図である。
図６（ａ）〜（ｂ）は、エッチングにより陽極層１２を除去し、凹部１６を形成した場合である。図６（ａ）の場合、凹部１６の底部は、平面状となっており、基板１１の表面が露出している。この場合、凹部１６は、例えば略円柱形状となる。また、図６（ｂ）は、その底部を曲面形状とした場合であり、基板１１の表面の箇所までエッチングを行った場合である。
一方、図６（ｃ）は、エッチングにより陽極層１２のみならず基板１１の一部についても除去した場合である。ここでは凹部１６の底部は曲面形状となっている。
【００７０】
（表示装置）
次に、以上詳述した有機電界発光素子を備える表示装置について説明を行う。
図７は、本実施の形態における有機電界発光素子を用いた表示装置の一例を説明した図である。
図７に示した表示装置２００は、いわゆるパッシブマトリクス型の表示装置であり、表示装置基板２０２、陽極配線２０４、陽極補助配線２０６、陰極配線２０８、絶縁膜２１０、陰極隔壁２１２、有機電界発光素子２１４、封止プレート２１６、シール材２１８とを備えている。
【００７１】
表示装置基板２０２としては、例えば、矩形状のガラス基板等の透明基板を用いることができる。表示装置基板２０２の厚みは、特に限定されないが、例えば０．１〜１ｍｍのものを用いることができる。
【００７２】
表示装置基板２０２上には、複数の陽極配線２０４が形成されている。陽極配線２０４は、一定の間隔を隔てて平行に配置される。陽極配線２０４は、透明導電膜により構成され、例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide）を用いることができる。また陽極配線２０４の厚さは例えば、１００ｎｍ〜１５０ｎｍとすることができる。そして、それぞれの陽極配線２０４の端部の上には、陽極補助配線２０６が形成される。陽極補助配線２０６は陽極配線２０４と電気的に接続されている。このように構成することにより、陽極補助配線２０６は、表示装置基板２０２の端部側において外部配線と接続するための端子として機能すし、外部に設けられた図示しない駆動回路から陽極補助配線２０６を介して陽極配線２０４に電流を供給することができる。陽極補助配線２０６は、例えば、厚さ５００ｎｍ〜６００ｎｍの金属膜によって構成される。
【００７３】
また、表示装置基板２０２上には、複数の陰極配線２０８が設けられている。複数の陰
極配線２０８は、それぞれが平行となるよう、かつ、陽極配線２０４と直交するように配設されている。陰極配線２０８には、Ａｌ又はＡｌ合金を使用することができる。陰極配線２０８の厚さは、例えば、１００ｎｍ〜１５０ｎｍである。また、陰極配線２０８の端部には、陽極配線２０４に対する陽極補助配線２０６と同様に、図示しない陰極補助配線が設けられ、陰極配線２０８と電気的に接続されている。よって、陰極配線２０８と陰極補助配線との間に電流を流すことができる。
【００７４】
表示装置基板２０２上には、陽極配線２０４を覆うように絶縁膜２１０が形成される。絶縁膜２１０には、陽極配線２０４の一部を露出するように矩形状の開口部２２０が設けられている。複数の開口部２２０は、陽極配線２０４の上にマトリクス状に配置されている。この開口部２２０において、後述するように陽極配線２０４と陰極配線２０８の間に有機電界発光素子２１４が設けられる。すなわち、それぞれの開口部２２０が画素となる。従って、開口部２２０に対応して表示領域が形成される。ここで、絶縁膜２１０の膜厚は、例えば、２００ｎｍ〜３００ｎｍとすることができ、開口部２２０の大きさは、例えば、３００μｍ×３００μｍとすることができる。
【００７５】
陽極配線２０４上の開口部２２０の位置に対応した箇所に、有機電界発光素子２１４が形成されている。なお、ここで有機電界発光素子２１４は、陽極配線２０４が基板１１の代わりとなるため、陽極配線２０４の上に直接、陽極層１２、誘電体層１３、陰極層１４、発光部１７（図１参照）が形成されている。有機電界発光素子２１４は、開口部２２０において陽極配線２０４と陰極配線２０８とに挟持されている。すなわち、有機電界発光素子２１４の陽極層１２が陽極配線２０４と接触し、陰極層１４が陰極配線２０８と接触する。有機電界発光素子２１４の厚さは、例えば、１５０ｎｍ〜２００ｎｍとすることができる。
【００７６】
絶縁膜２１０の上には、複数の陰極隔壁２１２が陽極配線２０４と垂直な方向に沿って形成されている。陰極隔壁２１２は、陰極配線２０８の配線同士が導通しないように、複数の陰極配線２０８を空間的に分離するための役割を担っている。従って、隣接する陰極隔壁２１２の間にそれぞれ陰極配線２０８が配置される。陰極隔壁２１２の大きさとしては、例えば、高さが２μｍ〜３μｍ、幅が１０μｍのものを用いることができる。
【００７７】
表示装置基板２０２は、封止プレート２１６とシール材２１８を介して貼り合わせられている。これにより、有機電界発光素子２１４が設けられた空間を封止することができ、有機電界発光素子２１４が空気中の水分により劣化するのを防ぐことができる。封止プレート２１６としては、例えば、厚さが０．７ｍｍ〜１．１ｍｍのガラス基板を使用することができる。
【００７８】
このような構造の表示装置２００において、図示しない駆動装置により、陽極補助配線２０６、図示しない陰極補助配線を介して、有機電界発光素子２１４に電流を供給し、発光部１７を発光させ、凹部１６から光を出射させることができる。そして、上述の画素に対応した有機電界発光素子２１４の発光、非発光を制御装置により制御することにより、表示装置２００に画像を表示させることができる。
【００７９】
（照明装置）
次に、有機電界発光素子１０を用いた照明装置について説明を行う。
図８は、本実施の形態における有機電界発光素子を備える照明装置の一例を説明した図である。
図８に示した照明装置３００は、上述した有機電界発光素子１０と、有機電界発光素子１０の基板１１（図１参照）に隣接して設置され陽極層１２（図１参照）に接続される端子３０２と、基板１１（図１参照）に隣接して設置され有機電界発光素子１０の陰極層１４（図１参照）に接続される端子３０３と、端子３０２と端子３０３とに接続し有機電界発光素子１０を駆動するための点灯回路３０１とから構成される。
【００８０】
点灯回路３０１は、図示しない直流電源と図示しない制御回路を内部に有し、端子３０２と端子３０３を通して、有機電界発光素子１０の陽極層１２と陰極層１４との間に電流を供給する。そして、有機電界発光素子１０を駆動し、発光部１７（図１参照）を発光させて、凹部１６から光を出射させ、照明光として利用する。発光部１７は白色光を出射する発光材料より構成されていてもよく、また緑色光（Ｇ）、青色光（Ｂ）、赤色光（Ｒ）を出射する発光材料を使用した有機電界発光素子１０をそれぞれ複数個設け、その合成光が白色となるようにしてもよい。なお、本実施の形態の照明装置３００では、凹部１６（図１参照）の径と間隔を小さくして発光させた場合、人間の目には面発光しているように見える。
【符号の説明】
【００８１】
１０…有機電界発光素子、１１…基板、１２…陽極層、１３…誘電体層、１４…陰極層、１６…凹部、１７…発光部、１９…バルブ金属層、５０…陽極酸化処理装置、２００…表示装置、３００…照明装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、表示装置や照明装置に用いられる有機電界発光素子等に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、エレクトロルミネセンス現象を利用したデバイスが重要度を増している。このようなデバイスとして、特に有機物質からなる発光材料を層状に形成し、この発光層に陽極と陰極とからなる一対の電極を設けて電圧を印加することで発光を行わせる有機電界発光素子が注目を集めている。有機電界発光素子は、陽極と陰極の間に電圧を印加することで、陽極と陰極からそれぞれ正孔と電子を注入し、注入された電子と正孔とが、発光層で結合することにより生じるエネルギーを利用して発光を行う。即ち、有機電界発光素子は、この結合によるエネルギーで発光層の発光材料が励起され、励起状態から再び基底状態に戻る際に光を発生する現象を利用したデバイスである。
【０００３】
この有機電界発光素子を表示装置として使用した場合、発光材料として有機物質を利用しているため、有機物質の選択によって色純度の高い光を発生させやすく、そのため色再現域を広くとることが可能であるという特徴がある。また有機電界発光素子は、自己発光であるため、表示装置として使用した場合に応答速度が速く、視野角が広いという特徴も有する。また有機電界発光素子の構造上から、表示装置の薄型化が容易になるという利点もある。更に、有機電界発光素子は、白色での発光も可能であり、面発光であることから、この有機電界発光素子を照明装置に組み込んで利用する用途も提案されている。
【０００４】
このような有機電界発光素子の構造として、例えば、特許文献１には、正孔電極注入層と電子注入電極層との間に挿入される誘電体層を備え、少なくとも誘電体層および電極層の一つを通って延び、正孔注入電極領域、電子注入電極領域および誘電体領域を備える内部キャビティ表面にエレクトロルミネセンスコーティング材料を塗布するキャビティ発光エレクトロルミネセンスデバイスが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表２００３−５２２３７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、キャビティ発光エレクトロルミネセンスデバイスを製造するには、キャビティを形成するのにリソグラフィ技術を使用している。このリソグラフィ技術を使用してキャビティのパターニングを行う工程は複雑であり、デバイスの生産性を悪くする要因になる。また特に微細なパターニング行う場合は、ステッパー等の特殊な露光装置が必要であり、製造コストの上昇を招きやすい。
【０００７】
上記課題に鑑み、本発明の目的は、高い発光効率を有する有機電界発光素子を提供することである。
また、他の目的は、微細で正確なパターンを有する凹部を簡易な方法で形成することができる有機電界発光素子の製造方法を提供することである。
また、他の目的は、高いコントラストおよび解像度を有し、高い発光効率を有する表示装置を安価に提供することである。
更に、他の目的は、高い発光効率を有する照明装置を安価に提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の有機電界発光素子は、第１の電極層と、第２の電極層と、第１の電極層と第２の電極層の間に形成される誘電体層と、少なくとも誘電体層を貫通して形成される凹部と、凹部の内面と接触して形成される発光部と、を備え、誘電体層は、２種以上のバルブ金属の酸化物を含むことを特徴とする。
【０００９】
ここで、バルブ金属は、アルミニウム（Ａｌ）、タンタル（Ｔａ）、ニオブ（Ｎｂ）、チタン（Ｔｉ）、ハフニウム（Ｈｆ）、ジルコン（Ｚｒ）、亜鉛（Ｚｎ）、タングステン（Ｗ）、ビスマス（Ｂｉ）、アンチモン（Ｓｂ）、モリブデン（Ｍｏ）、バナジウム（Ｖ）、クロム（Ｃｒ）の何れかであることが好ましい。そしてバルブ金属の酸化物の一部が酸化アルミニウムであり、且つ誘電体層に対するアルミニウム元素の重量が２６％〜５２％であることが更に好ましい。
また、凹部は、第１の電極層および誘電体層を貫通する略円柱形状であることが好ましく、幅が１μｍ以下であることが好ましい。また凹部は、第１の電極層および誘電体層を貫通する互いに略平行である溝形状をなすようにすることができる。
【００１０】
更に発光部は、燐光発光材料を含むことが好ましい。
【００１１】
また本発明の有機電界発光素子の製造方法は、第１の電極層と、第２の電極層と、第１の電極層と第２の電極層の間に形成される誘電体層と、少なくとも誘電体層を貫通して形成される凹部と、凹部の内面と接触して形成される発光部と、を有する有機電界発光素子の製造方法であって、基板上に第１の電極層とアルミニウムを含む層とを順に積層する積層工程と、陽極酸化することによりアルミニウムを含む層を酸化し誘電体層とすると共にアルミニウムを含む層を貫通する凹部を形成する陽極酸化工程と、凹部の内面と接触して発光部を形成する発光部形成工程と、第２の電極層を形成する第２電極形成工程と、を含むことを特徴とする。
【００１２】
ここで、アルミニウムを含む層は、アルミニウム以外のバルブ金属を更に含むことが好ましく、アルミニウム以外のバルブ金属は、タンタル（Ｔａ）、ニオブ（Ｎｂ）、チタン（Ｔｉ）、ハフニウム（Ｈｆ）、ジルコン（Ｚｒ）、亜鉛（Ｚｎ）、タングステン（Ｗ）、ビスマス（Ｂｉ）、アンチモン（Ｓｂ）、モリブデン（Ｍｏ）、バナジウム（Ｖ）、クロム（Ｃｒ）の中の少なくとも１種であることが更に好ましい。
また、エッチングすることにより、凹部が形成された部分の第１の電極層を貫通するエッチング工程を更に含むことが好ましい。
【００１３】
また本発明の表示装置は、上記の有機電界発光素子を備えることを特徴とする。
【００１４】
また本発明の照明装置は、上記の有機電界発光素子を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、高い発光効率を有する有機電界発光素子等を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本実施の形態が適用される有機電界発光素子の一例を説明した部分断面図である。
【図２】（ａ）〜（ｂ）は、発光部の形状の他の形態を説明した図である。
【図３】（ａ）〜（ｅ）は、本実施の形態が適用される有機電界発光素子の製造方法について説明した図である。
【図４】陽極酸化を行う陽極酸化処理装置を説明した図である。
【図５】（ａ）〜（ｃ）は、陽極酸化により形成された凹部の断面形状を示した図である。
【図６】（ａ）〜（ｃ）は、エッチングにより形成された凹部の断面形状を示した図である。
【図７】本実施の形態における有機電界発光素子を備える表示装置の一例を説明した図である。
【図８】本実施の形態における有機電界発光素子を備える照明装置の一例を説明した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は、本実施の形態が適用される有機電界発光素子の一例を説明した部分断面図である。
図１に示した有機電界発光素子１０は、基板１１上に、正孔を注入するための第１の電極層としての陽極層１２と、絶縁性の誘電体層１３と、電子を注入するための第２の電極層としての陰極層１４とが順に積層した構造を採る。また、陽極層１２および誘電体層１３を貫通して形成される凹部１６を有し、そして凹部１６の内面と接触して形成され電圧を印加することで発光する発光材料からなる発光部１７を有する。
【００１８】
基板１１は、陽極層１２、誘電体層１３、陰極層１４、発光部１７を形成する支持体となるものである。基板１１には、有機電界発光素子１０に要求される機械的強度を満たす材料が用いられる。
【００１９】
基板１１の材料としては、有機電界発光素子１０の基板１１側から光を取り出したい場合は、可視光に対して透明であることが必要である。具体的には、ソーダガラス、無アルカリガラスなどのガラス；アクリル樹脂、メタクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、ナイロン樹脂などの透明プラスチック；シリコンなどである。
有機電界発光素子１０の基板１１側から光を取り出す必要がない場合は、基板１１の材料としては、可視光に対して透明であるものに限られず、不透明なものも使用できる。具体的には、上記材料に加えて、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）、もしくはニオブ（Ｎｂ）の単体、またはこれらの合金、あるいはステンレス、ＳｉＯ２やＡｌ２Ｏ３などの酸化物、ｎ−Ｓｉなどの半導体などからなる材料も使用することができる。
基板１１の厚さは、要求される機械的強度にもよるが、好ましくは、０．１ｍｍ〜１０ｍｍ、より好ましくは０．２５ｍｍ〜２ｍｍである。
【００２０】
陽極層１２は、陰極層１４との間で電圧を印加し、発光部１７に正孔を注入する。陽極層１２に使用される材料としては、電気伝導性を有するものであることが必要である。具体的には仕事関数が低いものであり、仕事関数は、−４．５ｅＶ以下であることが好ましい。加えて、後述する陽極酸化を行う際に電解液に対して耐性がある化学的に安定なものが好ましい。
【００２１】
このような条件を満たす材料として、タングステン（Ｗ）、銅（Ｃｕ）、もしくは銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）等の貴金属材料、あるいはこれらの合金を用いることが好ましい。なお仕事関数は、例えば、紫外線光電子分光分析法により測定することができる。
【００２２】
陽極層１２の厚さは、有機電界発光素子１０の基板１１側から光を取り出したい場合は、高い光透過率を要求されるため、２ｎｍ〜３００ｎｍであることが好ましい。また有機電界発光素子１０の基板１１側から光を取り出す必要がない場合は、例えば、２ｎｍ〜２ｍｍで形成することができる。
【００２３】
誘電体層１３は、陽極層１２と陰極層１４の間に形成され、陽極層１２と陰極層１４とを所定の間隔にて分離し絶縁すると共に、発光部１７に電圧を印加するためのものである。このため誘電体層１３は高抵抗率材料であることが必要であり、抵抗率としては、１０８Ω・ｃｍ以上、好ましくは１０１２Ω・ｃｍ以上有することが要求される。また、本実施の形態の有機電界発光素子１０においては、発光部１７の形成前に洗浄を行う場合などに備えて、酸、アルカリ性溶液に対しても化学的に安定であることが好ましい。
本実施の形態において、誘電体層１３は、バルブ金属の酸化物を含む。また２種以上のバルブ金属の酸化物を含むことが好ましい。バルブ金属とは、陽極酸化により金属表面がその金属の酸化物の被膜である不動態膜で一様に覆われ、優れた耐食性を示す金属である。具体的には、アルミニウム（Ａｌ）、タンタル（Ｔａ）、ニオブ（Ｎｂ）、チタン（Ｔｉ）、ハフニウム（Ｈｆ）、ジルコン（Ｚｒ）、亜鉛（Ｚｎ）、タングステン（Ｗ）、ビスマス（Ｂｉ）、アンチモン（Ｓｂ）、モリブデン（Ｍｏ）、バナジウム（Ｖ）、クロム（Ｃｒ）-等が該当する。
【００２４】
通常のアルミニウム膜は凹凸が激しく、後述する陽極酸化により形成される凹部１６の形状に乱れを生じ易い。また、成膜されたアルミニウム膜ではヒロックと呼ばれる凸部が発生することが多く、粒界による凹凸も激しいことから、形成される凹部１６の形状に乱れを生じ易くなる。本実施の形態のように２種類以上のバルブ金属からなる合金膜を成膜することでヒロックを抑制し、粒界径を均一に制御することが可能になる。
【００２５】
また、誘電体層１３として、２種以上のバルブ金属の酸化物を使用すると、後述するバルブ金属層１９（図３参照）を陽極酸化して誘電体層１３とする際に、陽極酸化の制御が容易になるため、その結果、生ずる凹部１６の表面の平滑性を高めることができる。特に陽極層１２としてタングステン（Ｗ）を使用した場合は、陽極酸化処理が均一に進みやすいことから凹部１６の表面の平滑性が更に向上しやすくなる。この表面の平滑性は、表面粗さ（Ｒａ）で評価することができる。そしてこの表面粗さ（Ｒａ）が５ｎｍ以下であることが好ましく、２ｎｍ以下であることが更に好ましい。なお表面粗さ（Ｒａ）は、例えば、ＡＦＭ（Atomic Force Microscope：原子間力顕微鏡）を使用して測定することができる。
【００２６】
ここで、表面が粗い誘電体層１３を用いた場合には、誘電体層１３表面の凸部によって発光部１７にピンホールが形成され、有機電界発光素子１０にショートや漏れ電流が生じる場合がある。一方、上記のような誘電体層１３ではその表面が平滑であるため、有機電界発光素子１０のショートを防止しやすくなり、かつ漏れ電流を低減しやすくなる。
【００２７】
また、バルブ金属の酸化物は、熱伝導性が高いものが多いため、有機電界発光素子１０に不均一な発熱が生じにくく、輝度ムラが生じるのを防止しやすくなる。更に、誘電体層１３の膜が緻密になりやすいため耐電圧性が高めやすくなる。そのため陽極層１２と陰極層１４との間に高い電圧を付加してもショートが生じるのを防止しやすくなる。
【００２８】
更に、バルブ金属は表面に酸化物による不動態が形成されるため水、空気などに対する化学的な保存安定性が高い。
【００２９】
なお、バルブ金属としては、アルミニウム（Ａｌ）を主成分とすること、即ち、誘電体層１３に含むバルブ金属の酸化物は、酸化アルミニウムを主成分とすることが好ましい。具体的には、アルミニウム元素の重量で２６％〜５２％含むことが好ましく、３７％〜５０％含むことが更に好ましい。また酸化アルミニウムに換算すると、重量組成で５０％〜９８％含むことが好ましく、７０％〜９５％含むことが更に好ましい。
これにより後述する陽極酸化を行い凹部１６を形成する際に、凹部１６の配列の規則性が、より高くなりやすくなる。更に他のバルブ金属として、タングステン（Ｗ）を使用することが好ましい。これにより、より緻密な膜が形成され、平滑性が高くなることから電荷集中が抑制されてショートが生じるのを防止しやすくする。
【００３０】
誘電体層１３の厚さとしては、有機電界発光素子１０全体の厚さを抑えるために１μｍを越えないことが好ましい。また、陽極層１２と陰極層１４との間隔が狭い方が、発光のために必要な電圧が低くて済むので、この観点からも誘電体層１３は薄い方がより好ましい。但し、薄すぎると有機電界発光素子１０を駆動するための電圧に対し、絶縁耐力が十分でなくなるおそれがある。ここで絶縁耐力は、発光部１７が形成されていない状態で、陽極層１２と陰極層１４の間に流れる電流の電流密度が、０．１ｍＡ／ｃｍ２以下であることが好ましく、０．０１ｍＡ／ｃｍ２以下であることがより好ましい。また有機電界発光素子１０の駆動電圧に対し、２Ｖを超えた電圧に耐えることが好ましいため、例えば、駆動電圧が５Ｖである場合は、発光部１７が形成されていない状態で、陽極層１２と陰極層１４の間に約７Ｖの電圧を印加した場合に上記の電流密度を満たすことが必要である。これを満たす誘電体層１３の厚さとしては、好ましくは、１０ｎｍ〜５００ｎｍ、更に好ましくは５０ｎｍ〜２００ｎｍで作製するのがよい。
【００３１】
陰極層１４は、陽極層１２との間で電圧を印加し、発光部１７に電子を注入する。本実施の形態においては、後述する通り凹部１６が発光部１７により埋められているため陰極層１４は、誘電体層１３の上に積層する形でいわゆるベタ膜状に形成されている。即ち、凹部１６による貫通する孔部を有さず、凹部１６により貫通されない連続膜として形成される。
陰極層１４に使用される材料としては、陽極層１２と同様に電気伝導性を有するものであれば、特に限定されるものではないが、仕事関数が低く、かつ化学的に安定なものが好ましい。仕事関数は、化学的安定性を考慮すると−２．９ｅＶ以下であることが好ましい。具体的には、Ａｌ、ＭｇＡｇ合金、ＡｌＬｉやＡｌＣａなどのＡｌとアルカリ金属の合金等の材料を例示することができる。陰極層１４の厚さは１０ｎｍ〜１μｍが好ましく、５０ｎｍ〜５００ｎｍがより好ましい。但し、本実施の形態の有機電界発光素子１０の場合は、陰極層１４がベタ膜として、発光部１７を覆っているため、陰極層１４が光を透過する電極でないと、陰極層１４の側から光を取り出すことはできない。
【００３２】
また、陰極層１４から発光部１７への電子の注入障壁を下げて電子の注入効率を上げる目的で、図示しない陰極バッファー層を、陰極層１４に隣接して設けてもよい。陰極バッファー層は、陰極層１４より仕事関数の低いことが必要であり、金属材料が好適に用いられる。例えば、アルカリ金属（Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ）、アルカリ土類金属（Ｓｒ、Ｂａ、Ｃａ、Ｍｇ）、希土類金属（Ｐｒ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｙｂ）、あるいはこれら金属のフッ化物、塩化物、酸化物から選ばれる単体あるいは２つ以上の混合物を使用することができる。陰極バッファー層の厚さは０.０５ｎｍ〜５０ｎｍが好ましく、０.１ｎｍ〜２０ｎｍがより好ましく、０.５ｎｍ〜１０ｎｍがより一層好ましい。
【００３３】
凹部１６は、発光部１７をその内面に塗布し、かつ発光部１７からの光を取り出すためのものであり、本実施の形態では、第１の電極層である陽極層１２と誘電体層１３を貫通するように形成する。このように凹部１６を設けることにより発光部１７から発せられた光は、凹部１６の内部を伝搬し、基板１１側および陰極層１４の側の両方向において取り出すことができる。ここで、凹部１６は、陽極層１２と誘電体層１３を貫通して形成されているため、第１の電極層である陽極層１２および第２の電極層である陰極層１４が不透明材料により形成されるときでも光を取り出すことが可能である。
【００３４】
ここで、凹部１６の形状は、特に限定されることはない。但し、形状制御が行いやすいという観点から例えば略円柱形状とすることが好ましい。
本実施の形態の有機電界発光素子１０では、凹部１６の間隔を小さくすれば、それだけ単位面積当たりの凹部１６の数が増加するため、発光強度を大きくすることができる。また、発光部１７は、陽極層１２と陰極層１４の近傍において発光しやすい。即ち凹部１６の中央部は、非発光部分となりやすく、この発光部分の面積が大きいと有機電界発光素子１０を高輝度で発光させにくい。よって、凹部１６の幅を小さくすれば、凹部１６の中央部の非発光部分が減少することになるため、発光強度を大きくしやすくなる。なお、ここで凹部１６の幅とは、凹部１６の端部から他の端部への短軸側の距離（最短距離）を指す。
本実施の形態において、凹部１６は、後述する陽極酸化により形成する。この手法によれば凹部１６の幅が小さい場合でも、容易に凹部１６を作成することができる。即ち、陽極酸化により凹部１６を形成した場合、その幅は、１０ｎｍ〜１μｍで制御することが可能である。但し、凹部１６の深さ方向についても均一化するためには、凹部１６の幅は、３０ｎｍ〜７００ｎｍであることが好ましい。
【００３５】
発光部１７は、電圧を印加することで発光する発光材料であり、上述の通り凹部１６に接触して発光材料が設けられることにより第２凹部１８（図２参照）を形成するように凹部１６の内面に塗布される。発光部１７において、陽極層１２から注入された正孔と陰極層１４から注入された電子とが再結合し、発光が生じる。
【００３６】
発光部１７の材料としては、低分子化合物及び高分子化合物のいずれをも使用することができる。例えば、大森裕：応用物理、第７０巻、第１２号、１４１９−１４２５頁（２００１年）に記載されている発光性低分子化合物及び発光性高分子化合物などを例示することができる。
【００３７】
但し、本実施の形態では、塗布性に優れた材料が好ましい。即ち本実施の形態における有機電界発光素子１０の構造では、発光部１７が凹部１６内で安定に発光するためには発光部１７が凹部１６の内面に均一に接し、膜厚が均等に成膜されること、即ちカバレッジ性が向上することが好ましい。塗布性に優れた材料を使用せずに発光部１７を形成すると、凹部１６全体に発光部１７が一様に接していない、あるいは凹部１６内面の膜厚が均一でない成膜状態になりやすい。そのため凹部１６から出射する光の輝度のばらつき等を生じやすくなる。
また、凹部１６内に発光部１７を均一に形成するためには、塗布法で行うことが好ましい。即ち、塗布法では、凹部１６に発光材料を含むインクを埋め込むことが容易であるため凹凸を有する面においてもカバレッジ性を高めて成膜することが可能である。塗布法においては塗布性を向上させる目的で、主に重量平均分子量が１，０００〜２，０００，０００である材料が好適に用いられる。また、塗布性を向上させるためレベリング剤、脱泡剤などの塗布性向上添加剤を添加したり、電荷トラップ能力の少ないバインダー樹脂を添加することもできる。
【００３８】
具体的に、塗布性に優れる材料としては、例えば、特開２００７−８６６３９号公報に挙げられている所定の構造を有する分子量１５００以上６０００以下のアリールアミン化合物や、特開２０００−０３４４７６号公報に挙げられている所定の高分子蛍光体などが挙げられる。
ここで、塗布性に優れた材料の中でも、有機電界発光素子１０の製造のプロセスが簡素化されるという点で発光性高分子化合物が好ましく、発光効率が高い点で燐光発光性化合物が好ましい。従って、特に燐光発光性高分子化合物が好ましい。なお、複数の材料同士を混合、あるいは塗布性を損なわない範囲で低分子発光材料（例えば、分子量１０００以下）を添加することも可能である。この際の低分子発光材料の添加量は３０ｗｔ％以下が好ましい。
また、発光性高分子化合物は、共役発光性高分子化合物と非共役発光性高分子化合物とに分類することもできるが、中でも非共役発光性高分子化合物が好ましい。
上記の理由から、本実施の形態で用いられる発光材料としては、燐光発光性非共役高分子化合物（燐光発光性高分子であり、かつ非共役発光性高分子化合物でもある発光材料）が特に好ましい。
【００３９】
本発明の有機電界発光素子１０における発光部１７は、好ましくは、燐光を発光する燐光発光性単位とキャリアを輸送するキャリア輸送性単位とを一つの分子内に備えた、燐光発光性高分子（燐光発光材料）を少なくとも含む。燐光発光性高分子は、重合性置換基を有する燐光発光性化合物と、重合性置換基を有するキャリア輸送性化合物とを共重合することによって得られる。燐光発光性化合物はイリジウム（Ｉｒ）、白金（Ｐｔ）および金（Ａｕ）の中から一つ選ばれる金属元素を含む金属錯体であり、中でもイリジウム錯体が好ましい。
【００４０】
燐光発光性化合物における重合性置換基としては、例えば、ビニル基、アクリレート基、メタクリレート基、メタクリロイルオキシエチルカルバメート基等のウレタン（メタ）アクリレート基、スチリル基及びその誘導体、ビニルアミド基及びその誘導体などが挙げられ、中でもビニル基、メタクリレート基、スチリル基及びその誘導体が好ましい。これらの置換基は、ヘテロ原子を有してもよい炭素数１〜２０の有機基を介して金属錯体に結合していてもよい。
重合性置換基を有するキャリア輸送性化合物は、ホール輸送性および電子輸送性の内のいずれか一方または両方の機能を有する有機化合物における一つ以上の水素原子を重合性置換基で置換した化合物を挙げることができる。
【００４１】
キャリア輸送性化合物における重合性置換基はビニル基であるが、ビニル基をアクリレート基、メタクリレート基、メタクリロイルオキシエチルカルバメート基等のウレタン（メタ）アクリレート基、スチリル基及びその誘導体、ビニルアミド基及びその誘導体などの重合性置換基で置換した化合物であってもよい。また、これらの重合性置換基は、ヘテロ原子を有してもよい炭素数１〜２０の有機基を介して結合していてもよい。
【００４２】
重合性置換基を有する燐光発光性化合物と、重合性置換基を有するキャリア輸送性化合物の重合方法は、ラジカル重合、カチオン重合、アニオン重合、付加重合のいずれでもよいが、ラジカル重合が好ましい。また、重合体の分子量は重量平均分子量で１，０００〜２，０００，０００が好ましく、５，０００〜１，０００，０００がより好ましい。ここでの分子量はＧＰＣ（ゲルパーミエーションクロマトグラフィー）法を用いて測定されるポリスチレン換算分子量である。
【００４３】
燐光発光性高分子は、一つの燐光発光性化合物と一つのキャリア輸送性化合物、一つの燐光発光性化合物と二つ以上のキャリア輸送性化合物を共重合したものであってもよく、また二つ以上の燐光発光性化合物をキャリア輸送性化合物と共重合したものであってもよい。
【００４４】
燐光発光性高分子におけるモノマーの配列は、ランダム共重合体、ブロック共重合体、交互共重合体のいずれでもよく、燐光発光性化合物構造の繰り返し単位数をｍ、キャリア輸送性化合物構造の繰り返し単位数をｎとしたとき（ｍ、ｎは１以上の整数）、全繰り返し単位数に対する燐光発光性化合物構造の繰り返し単位数の割合、すなわちｍ／（ｍ＋ｎ）の値は、０．００１〜０．５が好ましく、０．００１〜０．２がより好ましい。
【００４５】
燐光発光性高分子のさらに具体的な例と合成法は、例えば特開２００３−３４２３２５号公報、特開２００３−１１９１７９号公報、特開２００３−１１３２４６号公報、特開２００３−２０６３２０号公報、特開２００３−１４７０２１号公報、特開２００３−１７１３９１号公報、特開２００４−３４６３１２号公報、特開２００５−９７５８９号公報、特開２００７−３０５７３４号公報に開示されている。
【００４６】
本実施の形態における有機電界発光素子１０の発光部１７は、好ましくは前述した燐光発光性化合物を含むが、発光部１７のキャリア輸送性を補う目的で正孔輸送性化合物や電子輸送性化合物が含まれていてもよい。これらの目的で用いられる正孔輸送性化合物としては、例えば、ＴＰＤ（Ｎ，Ｎ’−ジメチル−Ｎ，Ｎ’−（３−メチルフェニル）−１，１’−ビフェニル−４，４’ジアミン）、α−ＮＰＤ（４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル）、ｍ−ＭＴＤＡＴＡ（４、４’，４’’−トリス（３−メチルフェニルフェニルアミノ）トリフェニルアミン）などの低分子トリフェニルアミン誘導体が挙げられる。更に、ポリビニルカルバゾール、トリフェニルアミン誘導体に重合性官能基を導入して高分子化したもの；特開平８−１５７５７５号公報に開示されているトリフェニルアミン骨格の高分子化合物；ポリパラフェニレンビニレン、ポリジアルキルフルオレンなどが挙げられる。また、電子輸送性化合物としては、例えば、Ａｌｑ３（アルミニウムトリスキノリノレート）などのキノリノール誘導体金属錯体、オキサジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、トリアジン誘導体、トリアリールボラン誘導体などの低分子材料が挙げられる。更に上記の低分子電子輸送性化合物に重合性官能基を導入して高分子化したもの、例えば特開平１０−１６６５号公報に開示されているポリＰＢＤなどの既知の電子輸送性化合物が挙げられる。
【００４７】
また、発光部１７に使用する発光材料として上述した発光性高分子化合物ではなく発光性低分子化合物を使用する場合でも、発光部１７の形成は可能である。そして、発光材料として上述した発光性高分子化合物を添加することも可能であり、正孔輸送性化合物、電子輸送性化合物を添加することも可能である。
この場合の正孔輸送性化合物の具体例としては、例えば、特開２００６−７６９０１号公報に記載されているＴＰＤ、α−ＮＰＤ、ｍ−ＭＴＤＡＴＡ、フタロシアニン錯体、ＤＴＤＰＦＬ、ｓｐｉｒｏ−ＴＰＤ、ＴＰＡＣ、ＰＤＡ等が挙げられる。
【００４８】
電子輸送性化合物の具体例としては、例えば、特開２００６−７６９０１号公報に記載されているＢＰｈｅｎ、ＢＣＰ、ＯＸＤ−７、ＴＡＺ等が挙げられる。
【００４９】
また、例えば、特開２００６−２７３７９２号公報に記載の一分子内に正孔輸送性及び電子輸送性を有するバイポーラー型分子構造を有する化合物でも使用可能である。
【００５０】
以上詳述した有機電界発光素子１０は、図１に示した有機電界発光素子１０では、発光部１７が凹部１６に接触して発光材料が設けられることにより第２凹部１８を形成し、そして、第２凹部１８の底部は、凹部１６の底部に近い箇所に位置するように形成されているが、これに限られるものではない。
【００５１】
また、図２（ａ）〜（ｂ）は、それぞれ本実施の形態が適用される有機電界発光素子の第２および第３の例を説明した部分断面図である。
図１に示した有機電界発光素子１０は、凹部１６が発光部１７により埋められ、陰極層１４は、誘電体層１３の上に積層する形でいわゆるベタ膜状に形成されていた。しかし発光部１７は、凹部１６を必ずしも全て埋める必要はない。
図２（ａ）で示した有機電界発光素子２０ａは、凹部１６が発光部１７により完全に埋められずに第２凹部１８を形成し、その上に積層する形で陰極層１４を形成している。この場合、陰極層１４の上面を平面とする必要はなく、図２（ａ）に示した有機電界発光素子２０ａのように、凹部の形状を残したままでよい。
また、図２（ｂ）に示した有機電界発光素子２０ｂは、発光部１７が凹部１６の内部のみならず誘電体層１３の上面にも展開し、形成されている。この場合においても、陰極層１４の上面を平面とするする必要はなく、図２（ａ）に示した有機電界発光素子２０ａのように、凹部の形状を残したままでよい。
【００５２】
また、図１および図２で説明した有機電界発光素子１０，２０ａ，２０ｂは、凹部１６が、陽極層１２および誘電体層１３を貫通して形成されていたがこれに限るものではない。発光部１７が発光するためには少なくとも誘電体層１３が凹部１６により貫通すれば足り、他の層は、貫通しても貫通しなくてもよい。
【００５３】
なお、以上詳述した有機電界発光素子１０，２０ａ，２０ｂでは、基板１１側を下側とした場合、陽極層１２を下側に形成し、誘電体層１３を挟み込み対向する形で陰極層１４を上側に形成する場合を例示して説明を行ったが、これに限られるものではなく、陽極層１２と陰極層１４を入れ替えた構造でもよい。即ち、基板１１側を下側とした場合、陰極層１４を下側に形成し、誘電体層１３を挟み込み対向する形で陽極層１２を上側に形成する形態でもよい。
【００５４】
（有機電界発光素子の製造方法）
次に、有機電界発光素子の製造方法について、図１で説明を行った有機電界発光素子１０の場合を例に取り説明を行う。
図３（ａ）〜（ｅ）は、本実施の形態が適用される有機電界発光素子１０の製造方法について説明した図である。
まず基板１１上に、第１の電極層である陽極層１２と、バルブ金属を含む層（ここでは、この層をバルブ金属層１９と言う。）とを順に積層する形で形成する（図３（ａ）：積層工程）。本実施の形態では、バルブ金属としてアルミニウム（Ａｌ）を使用する。また他にアルミニウム以外のバルブ金属としてタングステン（Ｗ）を含ませてもよい。
これらの層を形成するには、抵抗加熱蒸着法、電子ビーム蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、ＣＶＤ法などを用いることができる。また、塗布成膜方法、即ち、目的とする材料を溶剤に溶解させた状態で基板に塗布し乾燥する方法が可能な場合は、スピンコーティング法、ディップコーティング法、インクジェット法、印刷法、スプレー法、ディスペンサー法などの方法を用いて成膜することも可能である。なお陰極バッファー層を設けたい場合も同様の方法で形成することができる。
【００５５】
また、陽極層１２を形成した後に、陽極層１２の表面処理を行うことで、オーバーコートされる層の性能（陽極層１２との密着性、表面平滑性、ホール注入障壁の低減化など）を改善することができる。表面処理を行うには高周波プラズマ処理を始めとしてスパッタリング処理、コロナ処理、ＵＶオゾン照射処理、紫外線照射処理、または酸素プラズマ処理などがある。
【００５６】
更に、陽極層１２の表面処理の表面処理を行う代わりに、もしくは表面処理に追加して、図示しない陽極バッファ層を形成することで表面処理と同様の効果が期待できる。そして、陽極バッファ層をウェットプロセスにて塗布して作製する場合には、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、スプレーコート法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、インクジェットプリント法等の塗布法などを用いて成膜することができる。
【００５７】
上記ウェットプロセスによる成膜で用い得る化合物は、陽極層１２と発光部１７に含まれる発光性化合物に良好な付着性を有した化合物であれば特に制限はない。例えば、ポリ（３，４）−エチレンジオキシチオフェンとポリスチレンスルホン酸塩との混合物であるＰＥＤＯＴ、ポリアニリンとポリスチレンスルホン酸塩との混合物であるＰＡＮＩなどの導電性ポリマーを挙げることができる。さらに、これら導電性ポリマーにトルエン、イソプロピルアルコールなどの有機溶剤を添加して用いてもよい。また、界面活性剤などの第三成分を含む導電性ポリマーでもよい。界面活性剤としては、例えばアルキル基、アルキルアリール基、フルオロアルキル基、アルキルシロキサン基、硫酸塩、スルホン酸塩、カルボキシレート、アミド、ベタイン構造、および第４級化アンモニウム基からなる群から選択される１種の基を含む界面活性剤が用いられるが、フッ化物ベースの非イオン性界面活性剤も用い得る。
【００５８】
また、陽極バッファ層をドライプロセスにて作製する場合は、特開２００６−３０３４１２号公報に例示のプラズマ処理などを用いて成膜することができる。この他にも金属単体あるいは金属酸化物、金属窒化物等を成膜する方法が挙げられ、具体的な成膜方法としては、電子ビーム蒸着法、スパッタリング法、化学反応法、コーティング法、真空蒸着法などを用いることができる。
【００５９】
次に、バルブ金属層１９を陽極酸化する（図３（ｂ）：陽極酸化工程）。陽極酸化することにより、アルミニウムを含む層であるバルブ金属層１９を酸化し誘電体層１３とすると共にアルミニウムを含む層であるバルブ金属層１９を除去することで貫通する凹部１６を形成する。そして、特開２００５−３０７３３３号公報に例示されるように、この凹部１６は、自己組織化して形成され、規則正しく配列する。例えば、三角格子状でほぼ等間隔で配列する。そして、詳しくは後述するが、陽極酸化の反応条件等により、凹部１６の幅や深さ、あるいは間隔を制御することができる。また凹部１６の形状の制御を行うこともできる。本実施の形態では、凹部１６の底部は、陽極層１２の一部が露出するように陽極酸化を行う。
【００６０】
また、この陽極酸化工程の後に、後処理として、低圧水銀ランプやエキシマランプ等の照射による紫外線洗浄、常圧プラズマ洗浄、酸素ガスなどによる真空プラズマ洗浄などによって表面洗浄を行ってもよい。
即ち、後の工程において酸あるいはアルカリ性溶液洗剤により、基板洗浄を行いたい場合があるが、この表面処理を施すことにより不動態膜をより確実に形成することができるため、誘電体層１３の化学安定性を増すことができる。またこの後の発光部形成工程において発光部１７の塗布を行う際に、有機溶媒への表面の溶媒親和性を高めることができる。この場合、塗布時の発光材料を含むインクのハジキなどを防ぐことができるため、均一膜の形成が行いやすくなる。また発光部１７の厚ムラが生じにくくなるため、有機電界発光素子１０の部分的な不点灯やショートを抑制しやすくなる。
【００６１】
次に、露出した陽極層１２の部分をエッチングすることにより、凹部１６が形成された部分の第１の電極層である陽極層１２を除去することで貫通させる（図３（ｃ）：エッチング工程）。これにより凹部１６は更に深くなる。エッチングは、ドライエッチングとウェットエッチングの何れをも使用することができる。ドライエッチングとしては、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ：Reactive Ion Etching）や誘導結合プラズマエッチングが利用でき、またウェットエッチングとしては、希塩酸や希硫酸への浸漬を行う方法などが利用できる。また詳しくは後述するが凹部１６の形状の制御を行うことができる。本実施の形態では、凹部１６の底部は、基板１１の一部が露出するようにエッチングを行う。
なお、このエッチング工程を行わずに次の工程に進むこともできる。この場合、陽極層１２はそのまま残存する。
【００６２】
次に、凹部１６の内面に発光部１７を形成する（図３（ｄ）：発光部形成工程）。発光部１７の形成には、前述の塗布法が用いられる。まず発光部１７を構成する発光材料を、有機溶媒や水等の所定の溶媒に分散させたインクを塗布する。塗布を行う際にはスピンコーティング、スプレーコーティング、ディップコーティング法、インクジェット法、スリットコーティング法、ディスペンサー法、印刷等の種々の方法を使用することができる。塗布を行った後は、加熱あるいは真空引きを行うことでインクを乾燥させ、発光材料が凹部１６の内面に固着し、発光部１７が形成される。
【００６３】
次に、第２電極層である陰極層１４を更に積層する形で形成する（図３（ｅ）：第２電極形成工程）。陰極層１４を形成するには、陽極層１２を形成する方法と同様の方法で行うことができる。
【００６４】
また、これら一連の工程後、有機電界発光素子１０を長期安定的に用い、有機電界発光素子１０を外部から保護するための保護層や保護カバー（図示せず）を装着することが好ましい。保護層としては、高分子化合物、金属酸化物、金属フッ化物、金属ホウ化物、窒化ケイ素、酸化ケイ素等のシリコン化合物などを用いることができる。そして、これらの積層体も用いることができる。また、保護カバーとしては、ガラス板、表面に低透水率処理を施したプラスチック板、金属などを用いることができる。この保護カバーは、熱硬化性樹脂や光硬化性樹脂で素子基板と貼り合わせて密閉する方法を採ることが好ましい。またこの際に、スペーサを用いることで所定の空間を維持することができ、有機電界発光素子１０が傷つくのを防止できるため好ましい。そして、この空間に窒素、アルゴン、ヘリウムのような不活性なガスを封入すれば、上側の陰極層１４の酸化を防止しやすくなる。特にヘリウムを用いた場合、熱伝導が高いため、電圧印加時に有機電界発光素子１０より発生する熱を効果的に保護カバーに伝えることができるため、好ましい。更に酸化バリウム等の乾燥剤をこの空間内に設置することにより上記一連の製造工程で吸着した水分が有機電界発光素子１０にダメージを与えるのを抑制しやすくなる。
【００６５】
（陽極酸化処理装置）
次に、陽極酸化を行う陽極酸化処理装置について説明を行う。
図４は、陽極酸化を行う陽極酸化処理装置を説明した図である。
図４で示した陽極酸化処理装置５０は、上面が開口し直方体状に作成された処理槽５１と、板状の陽極電極５２と、棒状の陰極電極５３と、陽極電極５２と陰極電極５３とに電解電圧を印加し、通電を行うための電源５４とを備える。
本実施の形態において、陽極電極５２には、例えば、チタンを使用し、陰極電極５３には、白金を使用するが、後述する電解液５５に浸食されなければこれに限られるものではない。
【００６６】
実際にこの陽極酸化処理装置５０を使用して、陽極酸化処理を行うには、まず処理槽５１に電解液５５を入れ、陽極電極５２および陰極電極５３を電解液５５に浸漬させる。本実施の形態では、電解液５５としてシュウ酸溶液、りん酸溶液、硫酸溶液、クロム酸溶液等の酸溶液を使用することができる。
【００６７】
次に、陽極電極５２上に被処理物５６を載置し、陽極電極５２と被処理物５６とを電気的に接続する。ここで被処理物５６としては、本実施の形態では、図２（ａ）で説明を行った基板１１上に、陽極層１２とバルブ金属層１９を積層したものが該当する。
そして、電源５３により陽極電極５２と陰極電極５３との間に電解電圧を印加し、直流電流により通電を行うと、被処理物５６が電気分解を受け、それによる酸化の結果として、バルブ金属層１９の表面から深さ方向に向かって微細な孔が貫通し、凹部１６（図１参照）が形成される。ここで、本実施の形態において陽極酸化の条件としては、例えば、電解液５５としてシュウ酸溶液を使用し、電解液５５の温度を１６℃として、電解電圧４０Ｖとすることができる。
【００６８】
以上のような陽極酸化処理装置５０で陽極酸化を行い凹部１６を形成した場合、その凹部１６の形状は、制御することができる。
図５（ａ）〜（ｃ）は、陽極酸化により形成された凹部１６の断面形状を示した図である。
図５（ａ）〜（ｂ）は、陽極酸化によりバルブ金属層１９をのみを除去し、凹部１６を形成した場合である。図５（ａ）の場合、凹部１６の底部は、平面状となっており、陽極層１２の表面が露出している。この場合凹部１６は、例えば略円柱形状となる。また、図５（ｂ）は、その底部を曲面形状とした場合であり、陽極層１２の表面の箇所まで陽極酸化を行った場合である。
一方、図５（ｃ）は、陽極酸化によりバルブ金属層１９のみならず陽極層１２の一部についても除去した場合である。ここで凹部１６の底部は曲面形状としている。図５（ｃ）のように陽極酸化により陽極層１２の一部についても除去を行った方が、発光部１７（図１参照）との接触面積がより大きくなるため好ましい。
【００６９】
また、図３（ｃ）で説明を行ったエッチング工程においても凹部１６の形状を制御することができる。
図６（ａ）〜（ｃ）は、エッチングにより形成された凹部１６の断面形状を示した図である。
図６（ａ）〜（ｂ）は、エッチングにより陽極層１２を除去し、凹部１６を形成した場合である。図６（ａ）の場合、凹部１６の底部は、平面状となっており、基板１１の表面が露出している。この場合、凹部１６は、例えば略円柱形状となる。また、図６（ｂ）は、その底部を曲面形状とした場合であり、基板１１の表面の箇所までエッチングを行った場合である。
一方、図６（ｃ）は、エッチングにより陽極層１２のみならず基板１１の一部についても除去した場合である。ここでは凹部１６の底部は曲面形状となっている。
【００７０】
（表示装置）
次に、以上詳述した有機電界発光素子を備える表示装置について説明を行う。
図７は、本実施の形態における有機電界発光素子を用いた表示装置の一例を説明した図である。
図７に示した表示装置２００は、いわゆるパッシブマトリクス型の表示装置であり、表示装置基板２０２、陽極配線２０４、陽極補助配線２０６、陰極配線２０８、絶縁膜２１０、陰極隔壁２１２、有機電界発光素子２１４、封止プレート２１６、シール材２１８とを備えている。
【００７１】
表示装置基板２０２としては、例えば、矩形状のガラス基板等の透明基板を用いることができる。表示装置基板２０２の厚みは、特に限定されないが、例えば０．１〜１ｍｍのものを用いることができる。
【００７２】
表示装置基板２０２上には、複数の陽極配線２０４が形成されている。陽極配線２０４は、一定の間隔を隔てて平行に配置される。陽極配線２０４は、透明導電膜により構成され、例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide）を用いることができる。また陽極配線２０４の厚さは例えば、１００ｎｍ〜１５０ｎｍとすることができる。そして、それぞれの陽極配線２０４の端部の上には、陽極補助配線２０６が形成される。陽極補助配線２０６は陽極配線２０４と電気的に接続されている。このように構成することにより、陽極補助配線２０６は、表示装置基板２０２の端部側において外部配線と接続するための端子として機能すし、外部に設けられた図示しない駆動回路から陽極補助配線２０６を介して陽極配線２０４に電流を供給することができる。陽極補助配線２０６は、例えば、厚さ５００ｎｍ〜６００ｎｍの金属膜によって構成される。
【００７３】
また、表示装置基板２０２上には、複数の陰極配線２０８が設けられている。複数の陰
極配線２０８は、それぞれが平行となるよう、かつ、陽極配線２０４と直交するように配設されている。陰極配線２０８には、Ａｌ又はＡｌ合金を使用することができる。陰極配線２０８の厚さは、例えば、１００ｎｍ〜１５０ｎｍである。また、陰極配線２０８の端部には、陽極配線２０４に対する陽極補助配線２０６と同様に、図示しない陰極補助配線が設けられ、陰極配線２０８と電気的に接続されている。よって、陰極配線２０８と陰極補助配線との間に電流を流すことができる。
【００７４】
表示装置基板２０２上には、陽極配線２０４を覆うように絶縁膜２１０が形成される。絶縁膜２１０には、陽極配線２０４の一部を露出するように矩形状の開口部２２０が設けられている。複数の開口部２２０は、陽極配線２０４の上にマトリクス状に配置されている。この開口部２２０において、後述するように陽極配線２０４と陰極配線２０８の間に有機電界発光素子２１４が設けられる。すなわち、それぞれの開口部２２０が画素となる。従って、開口部２２０に対応して表示領域が形成される。ここで、絶縁膜２１０の膜厚は、例えば、２００ｎｍ〜３００ｎｍとすることができ、開口部２２０の大きさは、例えば、３００μｍ×３００μｍとすることができる。
【００７５】
陽極配線２０４上の開口部２２０の位置に対応した箇所に、有機電界発光素子２１４が形成されている。なお、ここで有機電界発光素子２１４は、陽極配線２０４が基板１１の代わりとなるため、陽極配線２０４の上に直接、陽極層１２、誘電体層１３、陰極層１４、発光部１７（図１参照）が形成されている。有機電界発光素子２１４は、開口部２２０において陽極配線２０４と陰極配線２０８とに挟持されている。すなわち、有機電界発光素子２１４の陽極層１２が陽極配線２０４と接触し、陰極層１４が陰極配線２０８と接触する。有機電界発光素子２１４の厚さは、例えば、１５０ｎｍ〜２００ｎｍとすることができる。
【００７６】
絶縁膜２１０の上には、複数の陰極隔壁２１２が陽極配線２０４と垂直な方向に沿って形成されている。陰極隔壁２１２は、陰極配線２０８の配線同士が導通しないように、複数の陰極配線２０８を空間的に分離するための役割を担っている。従って、隣接する陰極隔壁２１２の間にそれぞれ陰極配線２０８が配置される。陰極隔壁２１２の大きさとしては、例えば、高さが２μｍ〜３μｍ、幅が１０μｍのものを用いることができる。
【００７７】
表示装置基板２０２は、封止プレート２１６とシール材２１８を介して貼り合わせられている。これにより、有機電界発光素子２１４が設けられた空間を封止することができ、有機電界発光素子２１４が空気中の水分により劣化するのを防ぐことができる。封止プレート２１６としては、例えば、厚さが０．７ｍｍ〜１．１ｍｍのガラス基板を使用することができる。
【００７８】
このような構造の表示装置２００において、図示しない駆動装置により、陽極補助配線２０６、図示しない陰極補助配線を介して、有機電界発光素子２１４に電流を供給し、発光部１７を発光させ、凹部１６から光を出射させることができる。そして、上述の画素に対応した有機電界発光素子２１４の発光、非発光を制御装置により制御することにより、表示装置２００に画像を表示させることができる。
【００７９】
（照明装置）
次に、有機電界発光素子１０を用いた照明装置について説明を行う。
図８は、本実施の形態における有機電界発光素子を備える照明装置の一例を説明した図である。
図８に示した照明装置３００は、上述した有機電界発光素子１０と、有機電界発光素子１０の基板１１（図１参照）に隣接して設置され陽極層１２（図１参照）に接続される端子３０２と、基板１１（図１参照）に隣接して設置され有機電界発光素子１０の陰極層１４（図１参照）に接続される端子３０３と、端子３０２と端子３０３とに接続し有機電界発光素子１０を駆動するための点灯回路３０１とから構成される。
【００８０】
点灯回路３０１は、図示しない直流電源と図示しない制御回路を内部に有し、端子３０２と端子３０３を通して、有機電界発光素子１０の陽極層１２と陰極層１４との間に電流を供給する。そして、有機電界発光素子１０を駆動し、発光部１７（図１参照）を発光させて、凹部１６から光を出射させ、照明光として利用する。発光部１７は白色光を出射する発光材料より構成されていてもよく、また緑色光（Ｇ）、青色光（Ｂ）、赤色光（Ｒ）を出射する発光材料を使用した有機電界発光素子１０をそれぞれ複数個設け、その合成光が白色となるようにしてもよい。なお、本実施の形態の照明装置３００では、凹部１６（図１参照）の径と間隔を小さくして発光させた場合、人間の目には面発光しているように見える。
【符号の説明】
【００８１】
１０…有機電界発光素子、１１…基板、１２…陽極層、１３…誘電体層、１４…陰極層、１６…凹部、１７…発光部、１９…バルブ金属層、５０…陽極酸化処理装置、２００…表示装置、３００…照明装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の電極層と、
第２の電極層と、
前記第１の電極層と前記第２の電極層の間に形成される誘電体層と、
少なくとも前記誘電体層を貫通して形成される凹部と、
前記凹部の内面と接触して形成される発光部と、を備え、
前記誘電体層は、２種以上のバルブ金属の酸化物を含むことを特徴とする有機電界発光素子。
【請求項２】
前記バルブ金属は、アルミニウム（Ａｌ）、タンタル（Ｔａ）、ニオブ（Ｎｂ）、チタン（Ｔｉ）、ハフニウム（Ｈｆ）、ジルコン（Ｚｒ）、亜鉛（Ｚｎ）、タングステン（Ｗ）、ビスマス（Ｂｉ）、アンチモン（Ｓｂ）、モリブデン（Ｍｏ）、バナジウム（Ｖ）、クロム（Ｃｒ）の何れかであることを特徴とする請求項１に記載の有機電界発光素子。
【請求項３】
前記バルブ金属の酸化物の一部が酸化アルミニウムであり、且つ前記誘電体層に対するアルミニウム元素の重量が２６％〜５２％であることを特徴とする請求項１または２に記載の有機電界発光素子。
【請求項４】
前記凹部は、前記第１の電極層および前記誘電体層を貫通する略円柱形状であることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の有機電界発光素子。
【請求項５】
前記凹部は、幅が１μｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の有機電界発光素子。
【請求項６】
前記凹部は、前記第１の電極層および前記誘電体層を貫通する互いに略平行である溝形状をなすことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の有機電界発光素子。
【請求項７】
前記発光部は、燐光発光材料を含むことを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の有機電界発光素子。
【請求項８】
第１の電極層と、第２の電極層と、当該第１の電極層と当該第２の電極層の間に形成される誘電体層と、少なくとも誘電体層を貫通して形成される凹部と、当該凹部の内面と接触して形成される発光部と、を有する有機電界発光素子の製造方法であって、
基板上に前記第１の電極層とアルミニウムを含む層とを順に積層する積層工程と、
陽極酸化することにより、前記アルミニウムを含む層を酸化し前記誘電体層とすると共に当該アルミニウムを含む層を貫通する前記凹部を形成する陽極酸化工程と、
前記凹部の内面と接触して前記発光部を形成する発光部形成工程と、
前記第２の電極層を形成する第２電極形成工程と、
を含むことを特徴とする有機電界発光素子の製造方法。
【請求項９】
前記アルミニウムを含む層は、当該アルミニウム以外のバルブ金属を更に含むことを特徴とする請求項８に記載の有機電界発光素子の製造方法。
【請求項１０】
前記アルミニウム以外のバルブ金属は、タンタル（Ｔａ）、ニオブ（Ｎｂ）、チタン（Ｔｉ）、ハフニウム（Ｈｆ）、ジルコン（Ｚｒ）、亜鉛（Ｚｎ）、タングステン（Ｗ）、ビスマス（Ｂｉ）、アンチモン（Ｓｂ）、モリブデン（Ｍｏ）、バナジウム（Ｖ）、クロム（Ｃｒ）の中の少なくとも１種であることを特徴とする請求項９に記載の有機電界発光素子の製造方法。
【請求項１１】
エッチングすることにより、前記凹部が形成された部分の前記第１の電極層を貫通するエッチング工程を更に含むことを特徴とする請求項８乃至１０の何れか１項に記載の有機電界発光素子の製造方法。
【請求項１２】
請求項１乃至７の何れか１項に記載の有機電界発光素子を備えることを特徴とする表示装置。
【請求項１３】
請求項１乃至７の何れか１項に記載の有機電界発光素子を備えることを特徴とする照明装置。
【請求項１】
第１の電極層と、
第２の電極層と、
前記第１の電極層と前記第２の電極層の間に形成される誘電体層と、
少なくとも前記誘電体層を貫通して形成される凹部と、
前記凹部の内面と接触して形成される発光部と、を備え、
前記誘電体層は、２種以上のバルブ金属の酸化物を含むことを特徴とする有機電界発光素子。
【請求項２】
前記バルブ金属は、アルミニウム（Ａｌ）、タンタル（Ｔａ）、ニオブ（Ｎｂ）、チタン（Ｔｉ）、ハフニウム（Ｈｆ）、ジルコン（Ｚｒ）、亜鉛（Ｚｎ）、タングステン（Ｗ）、ビスマス（Ｂｉ）、アンチモン（Ｓｂ）、モリブデン（Ｍｏ）、バナジウム（Ｖ）、クロム（Ｃｒ）の何れかであることを特徴とする請求項１に記載の有機電界発光素子。
【請求項３】
前記バルブ金属の酸化物の一部が酸化アルミニウムであり、且つ前記誘電体層に対するアルミニウム元素の重量が２６％〜５２％であることを特徴とする請求項１または２に記載の有機電界発光素子。
【請求項４】
前記凹部は、前記第１の電極層および前記誘電体層を貫通する略円柱形状であることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の有機電界発光素子。
【請求項５】
前記凹部は、幅が１μｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の有機電界発光素子。
【請求項６】
前記凹部は、前記第１の電極層および前記誘電体層を貫通する互いに略平行である溝形状をなすことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の有機電界発光素子。
【請求項７】
前記発光部は、燐光発光材料を含むことを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の有機電界発光素子。
【請求項８】
第１の電極層と、第２の電極層と、当該第１の電極層と当該第２の電極層の間に形成される誘電体層と、少なくとも誘電体層を貫通して形成される凹部と、当該凹部の内面と接触して形成される発光部と、を有する有機電界発光素子の製造方法であって、
基板上に前記第１の電極層とアルミニウムを含む層とを順に積層する積層工程と、
陽極酸化することにより、前記アルミニウムを含む層を酸化し前記誘電体層とすると共に当該アルミニウムを含む層を貫通する前記凹部を形成する陽極酸化工程と、
前記凹部の内面と接触して前記発光部を形成する発光部形成工程と、
前記第２の電極層を形成する第２電極形成工程と、
を含むことを特徴とする有機電界発光素子の製造方法。
【請求項９】
前記アルミニウムを含む層は、当該アルミニウム以外のバルブ金属を更に含むことを特徴とする請求項８に記載の有機電界発光素子の製造方法。
【請求項１０】
前記アルミニウム以外のバルブ金属は、タンタル（Ｔａ）、ニオブ（Ｎｂ）、チタン（Ｔｉ）、ハフニウム（Ｈｆ）、ジルコン（Ｚｒ）、亜鉛（Ｚｎ）、タングステン（Ｗ）、ビスマス（Ｂｉ）、アンチモン（Ｓｂ）、モリブデン（Ｍｏ）、バナジウム（Ｖ）、クロム（Ｃｒ）の中の少なくとも１種であることを特徴とする請求項９に記載の有機電界発光素子の製造方法。
【請求項１１】
エッチングすることにより、前記凹部が形成された部分の前記第１の電極層を貫通するエッチング工程を更に含むことを特徴とする請求項８乃至１０の何れか１項に記載の有機電界発光素子の製造方法。
【請求項１２】
請求項１乃至７の何れか１項に記載の有機電界発光素子を備えることを特徴とする表示装置。
【請求項１３】
請求項１乃至７の何れか１項に記載の有機電界発光素子を備えることを特徴とする照明装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１１−８１９４８（Ｐ２０１１−８１９４８Ａ）
【公開日】平成２３年４月２１日（２０１１．４．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２３１４８７（Ｐ２００９−２３１４８７）
【出願日】平成２１年１０月５日（２００９．１０．５）
【出願人】（０００００２００４）昭和電工株式会社 (3,251)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年４月２１日（２０１１．４．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１０月５日（２００９．１０．５）
【出願人】（０００００２００４）昭和電工株式会社 (3,251)
【Ｆターム（参考）】
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