電界発光素子の製造方法および電界発光素子
【目的】 所望の蛍光色素の物性に依存することなく分散媒となる膜材料を選択しさらにこれを成膜でき、かつ分散媒となる電荷輸送膜（層）の物性に制約を受けることなく蛍光色素を任意に選択し得る電界発光素子の製造方法と、この製造方法によって得られるマトリックス表示の有機電界発光素子を提供する。
【構成】 透明電極１２を有する透明基板１１の透明電極側に、ホール輸送層１６と、必要に応じて設けられる両性輸送層と、電子輸送層１４とを順次形成し、さらに電子輸送層１４上に電子注入型電極となる背面電極１５を設ける電界発光素子の製造方法である。各輸送層のうち電子とホールとの再結合領域となる層の形成後、再結合領域層の上に蛍光色素Ｒ、Ｇ、Ｂを塗布展開し、次いで蛍光色素を加熱して再結合領域層中に拡散させ、発光層１３とする。また、この製造方法によって得られた電界発光素子。
【構成】 透明電極１２を有する透明基板１１の透明電極側に、ホール輸送層１６と、必要に応じて設けられる両性輸送層と、電子輸送層１４とを順次形成し、さらに電子輸送層１４上に電子注入型電極となる背面電極１５を設ける電界発光素子の製造方法である。各輸送層のうち電子とホールとの再結合領域となる層の形成後、再結合領域層の上に蛍光色素Ｒ、Ｇ、Ｂを塗布展開し、次いで蛍光色素を加熱して再結合領域層中に拡散させ、発光層１３とする。また、この製造方法によって得られた電界発光素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、有機薄膜材料を用いた電荷注入型の電界発光素子の製造方法と、この製造方法によって得られた電界発光素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、表示装置の発光表示部や面光源等への利用が期待され一部に実施されている電界発光素子として、エレクトロルミッネセンス素子（ＥＬ素子）がある。このようなＥＬ素子としては、特に有機薄膜材料を用いたものとして例えば図１０に示す構造のものが知られている。
【０００３】図１０において符号１は有機ＥＬ素子であり、この有機ＥＬ素子１は、透明基板２上にＩＴＯ（Indium Tin Oxide）等からなる透明電極３が形成され、該透明電極３上に薄膜状の発光層４が形成され、該発光層４上に薄膜状の電子輸送層５が形成され、さらにその上に電子注入電極として機能する背面電極６が形成されたものである。
【０００４】発光層４はホール輸送層として機能するもので、その内部に予め発光体色素（蛍光色素）が分散せしめられて発光をなすものであり、電場印加により背面電極６から注入された電子と透明電極３から注入されたホールとが主にここで再結合し、これによって励起子が生成し、さらに該励起子が移動して発光体色素がその種類に応じた色に発光するものである。
【０００５】なお、このように電子とホールとが再結合する領域を以後再結合領域層と称する。
【０００６】このような有機ＥＬ素子１を製造するにあたり、特に発光層４を形成するには、分散媒膜構成材料と分散質色素とを共通溶媒中に溶解し、この溶液をディップコートやスピンコートなどの湿式法によって透明電極３上に塗布し、その後乾燥して分散質色素（蛍光色素）を分散した分散媒膜（ホール輸送膜）を得ている。そして、このようにして得られた有機ＥＬ素子１にあっては、（１）任意の蛍光色素を分散させることができることにより、発光波長を任意に設定することができる。
【０００７】（２）共通溶媒を用いているため、膜形成性の低い材料でも発光層形成用の膜材料として適用可能になる。
【０００８】（３）分散膜にポリマー等結晶性の低いものを採用した場合の、発光材料の結晶化に起因する欠陥発生を防止し、これにより欠陥発生によって生じる寿命低下の問題を解決することができる。
【０００９】等の利点があるとされている。
【００１０】また、このような有機ＥＬ素子にあっては、無機ＥＬ素子に比べ原理的に青色発光が容易であることから、開発当初よりＲＧＢ個別発光素子への応用が期待されている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図１０に示した有機ＥＬ素子では、その製造に際して発光層の形成をディップコートやスピンコートなどの湿式法で行っているため、共通溶媒の選定が発光層形成（成膜）においてより重要となるが、有機ＥＬ素子においては通常電子輸送層、ホール輸送層、さらには必要に応じこれらの間に形成される両性輸送層からなる電荷輸送層を数百〜数千Åの薄膜にしなければならないため、実際には湿式法による成膜条件を満たす共通溶媒を用いた場合には、必ずしも分散媒膜となる材料に対して最適な成膜条件を設定することができず、したがってその製造が困難であるといった不都合がある。
【００１２】また、前記有機ＥＬ素子では、これまでＲＧＢ（赤緑青）個別発光素子としての多くの報告がなされていたにも関わらず、現在に至ってもマルチカラーおよびフルカラーのマトリックス表示素子としての有機ＥＬ素子の報告はない。これは、ＲＧＢそれぞれの画素を構成する有機薄膜を、例えばリソグラフィー、スクリーン印刷等の技術で同一基板上に画素パターンとしてマトリックス形成することが困難であることが主な原因であると考えられている。
【００１３】本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、その第一の目的は、所望の分散色素（蛍光色素）の物性に依存することなく分散媒（分散層）となる膜材料を選択しさらにこれを成膜でき、かつ分散媒となる電荷輸送膜（電荷輸送層）の物性に制約を受けることなく蛍光色素を任意に選択し得る電界発光素子の製造方法と、この製造方法によって得られるマトリックス表示の電界発光素子を提供することにある。また、本発明の第二の目的は、ＲＧＢ等の複数の発光色を有するマルチカラーまたはフルカラーの電界発光素子の製造方法と、この製造方法によって得られるマトリックス表示の電界発光素子を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明における請求項１記載の電界発光素子の製造方法では、一方の面に透明電極を有する透明基板の透明電極側に、ホール輸送層と、必要に応じて設けられる両性輸送層と、電子輸送層とを順次形成し、さらに該電子輸送層上に電子注入型電極となる背面電極を設ける電界発光素子の製造方法において、前記各輸送層のうち電子とホールとの再結合領域となる層の形成後、該再結合領域層の上に蛍光色素を塗布展開し、次いで該蛍光色素を加熱して前記再結合領域層中に拡散せしめることを前記課題の解決手段とした。
【００１５】請求項２記載の電界発光素子の製造方法では、前記蛍光色素として異なる発光色を呈する複数種の蛍光色素を用い、これら蛍光色素を相互に分離して前記再結合領域層上に塗布展開し、次いで前記再結合領域層を加熱して前記蛍光色素を同時に前記再結合領域層中に拡散せしめることを前記課題の解決手段とした。
【００１６】請求項３記載の電界発光素子の製造方法では、前記蛍光色素として異なる発光色を呈する複数種の蛍光色素を用い、これら蛍光色素を各色毎に相互に分離されるよう前記再結合領域層上に塗布展開するとともに、これら蛍光色素を各色毎に前記再結合領域層中に順次拡散せしめることを前記課題の解決手段とした。
【００１７】請求項４記載の電界発光素子では、透明電極と背面電極とからなるマトリックス電極と、透明電極側に設けられたホール輸送層と、背面電極側に設けられた電子輸送層とを有し、さらに前記ホール電子輸送と電子輸送層との間に両性輸送層を必要に応じて設けてなり、前記各輸送層のうち、電子とホールとの再結合領域となる層が、蛍光色素が拡散せしめられてなる発光層とされたことを前記課題の解決手段とした。
【００１８】請求項５記載の電界発光素子では、前記発光層が、異なる発光色を呈する複数種の蛍光色素がそれぞれ独立した領域に拡散せしめられて形成され、かつこれら独立した領域が、それぞれ前記マトリックス電極の各交差位置に対応して配置されてなることを前記課題の解決手段とした。請求項６記載の電界発光素子では、上記再結合領域となる層として高分子ゲルを用いたことを前記課題の解決手段とした。請求項７記載の電界発光素子では、上記再結合領域となる層として多孔質シリコンを用いたことを前記課題の解決手段とした。
【００１９】
【作用】請求項１記載の電界発光素子によれば、ホール輸送層、必要に応じて設けられる両性輸送層、電子輸送層のうち電子とホールとの再結合領域となる層の形成後、該再結合領域層の上に蛍光色素を塗布展開し、次いで該蛍光色素を加熱して前記再結合領域層中に拡散せしめるので、再結合領域層の形成に際し、該層を先に独立して形成することから、その形成材料を蛍光色素の物性に制約されることなく選択することができる。また、蛍光色素についても、再結合領域層形成後に該層中に拡散せしめることから、再結合領域層の形成材料の物性に制約されることなく任意のものを選択することができる。
【００２０】請求項２および３記載の電界発光素子の製造方法によれば、前記蛍光色素として異なる発光色を呈する複数種の蛍光色素を用いているので、蛍光色素の発光色に応じた複数色の発光をなす電界発光素子の製造が可能になる。
【００２１】請求項４記載の電界発光素子では、電子とホールとの再結合領域となる層が、蛍光色素が拡散せしめられてなる発光層とされているので、該発光層の形成に際してリソグラフィー、スクリーン印刷等のパターン加工が不要になる。
【００２２】請求項５記載の電界発光素子では、発光層が、異なる発光色を呈する複数種の蛍光色素がそれぞれ独立した領域に拡散せしめられて形成され、かつこれら独立した領域が、それぞれ前記マトリックス電極の各交差位置に対応して配置されてなるので、マトリックス電極の駆動により複数色による表示が可能になる。請求項６記載の電界発光素子では、再結合領域となる層、すなわち発光層が高分子ゲルとされており、高分子ゲルにおいては、蛍光色素の拡散が容易となる。また、高分子ゲルにおいては、蛍光色素以外の材料の拡散も容易であり、電荷輸送性の向上や、ホールもしくは電子注入障壁の低減などを目的としたドーパントの導入も容易となる。請求項７記載の電界発光素子では、再結合領域となる層、すなわち発光層が多孔質シリコンとされており、多孔質シリコン膜は、その形成に際し、厚み及び電子物性を均一にすることが可能であり、電界発光素子における輝度の均一化を図ることができる。
【００２３】
【実施例】以下、本発明を詳しく説明する。
【００２４】図１および図２は本発明における請求項５記載の電界発光素子をカラーマトリックス表示用の有機ＥＬ素子に適用した場合の一実施例を示す図であり、これらの図において符号１０は有機ＥＬ素子である。
【００２５】この有機ＥＬ素子１０は、透明基板１１上にＩＴＯ等からなる透明電極１２…をストライプ状に形成し、これら透明電極１２…上に発光層１３…をドット状に形成し、該発光層１３の上に電子輸送層１４を形成し、さらにその上にストライプ状の金属電極１５…を前記透明電極１２…と直交するようにして形成したものである。なお、透明電極１２…と金属電極１５…とは、互いに直交して形成配置されていることによってマトリックス電極を構成するものとなっている。
【００２６】ここで、発光層１３…は、例えばポリＮビニルカルバゾール（ＰＶＣz）等をホール輸送層として機能する分散媒膜（分散媒層）とし、後述するようにこの分散媒膜中に蛍光色素（分散色素）を拡散により分散させたものである。また、この例では、図１および図３に示すように発光層１３中に異なる色、具体的には赤、緑、青の三種の発光色をそれぞれ呈する蛍光色素が分散（拡散）せしめられ、これにより赤色発光部１３ａ、緑色発光部１３ｂ、青色発光部１３ｃが相互に分離し、すなわちそれぞれ独立して発光層１３中に形成されている。なお、蛍光色素としては、クマリン系（緑〜黄色）、ペリレン系（赤色）、オキサゾール系（緑〜黄色）、オキサジン系、ナフタレン系（青色）、キノロン系等のものが適宜選択され用いられている。
【００２７】また、電子輸送層１４は、例えばアルミオキシ錯体等からなるものである。なお、上記発光層（ホール輸送層）１３…、電子輸送層１４、または両性輸送層としては、上述以外の導電性高分子化合物を用いることもできる。例えば、上記発光層１３…、すなわち、上記再結合領域層としては、高分子ゲルを用いることができる。すなわち、高分子ゲルをホール輸送層として機能する分散媒膜（分散媒層）とすることができ、この場合前者（ＰＶＣｚ等）に比較し色素の分散が容易となる。さらに、この場合は色素以外の材料拡散もまた容易になるため、ホール輸送性の向上、アノードからのホール注入障壁の低減などを目的としたドーパントの導入も容易となる。従って、積極的な薄膜特性の改善が可能となる。また、上記発光層１３…、すなわち、上記再結合領域層としては、例えば多孔質シリコンを用いることができる。すなわち、多孔質シリコンをホール輸送層として機能する分散媒層とすることができる。この多孔質シリコン層は、例えばＩＴＯ電極上にＣＶＤ（chemical vapor deposition）法等によって堆積されたポリシリコン膜を陽極酸化により多孔質化したものである。この多孔質シリコン層は、ドライプロセスにより厚み、電子物性共に均一な膜として得ることができるため、輝度の均一化を実現することができる。
【００２８】また、金属電極１５…は背面電極となるもので、Ｉｎ、Ｍｇ、Ｃａ等の仕事関数の低い、すなわち電子注入性の高い金属から形成されたものである。このような金属から金属電極１５…を形成することにより、各電極（透明電極１２…、金属電極１５…）からのキャリア（ホール、電子）の注入および発光層１３…内での再結合が効率よく行われ、結果として得られた電界発光素子１０は発光性能の高いものとなる。
【００２９】なお、前記発光層１３…における各発光部１３ａ、１３ｂ、１３ｃは、それぞれ前記透明電極１２…と金属電極１５…とからなるマトリックス電極の各交差位置に対応して配置されたものとなっている。
【００３０】このような有機ＥＬ素子１０にあっては、金属電極１５から注入される電子が電子輸送層１４を通って発光層１３…内に至り、一方透明電極１２から注入されるホールがホール輸送層としても機能する発光層１３…内に至り、該発光層１３内で電子とホールとが再結合することにより、蛍光色素の種類に応じた色に発光する。
【００３１】ここで、この有機ＥＬ素子１０においてそのホール輸送層が発光層となり得るための機構、すなわち電子輸送層（ＥＴＬ）、ホール輸送層（ＨＴＬ）［発光層］となり得る薄膜材料の電子物性について図４を利用して説明する。図４はイオン化ポテンシャル及び電子親和力の絶対値をそれぞれＩｐ、Ｅａとし、仕事関数（Ｗｆ）の概念、すなわち電子を各薄膜層におけるクーロン力の束縛から無限遠に引き離すときの仕事量の形で表現したキャリアのエネルギーダイヤグラムである。なお、電子のポテンシャルはよりＷｆの大きな個体内部で小さくなり、これに対してホールのポテンシャルはよりＷｆの小さな個体内部で小さくなる。
【００３２】電子注入については、カソード（金属電極１５）ＷｆとＥＴＬ Ｅａ間の大きさをもったエネルギー障壁が存在するものの、この障壁は外部電界に対して十分に小さいことから、電子注入は容易に行われる。そして、ＥＴＬ内に注入された電子は、外部電界によりＨＴＬとの界面まで移動する。また、ＥＴＬからＨＴＬへの電子の移動は、より電子のポテンシャルが小さくなる方向にあるのでむしろ自発的に進行する。
【００３３】一方、ホール注入については、アノード（透明電極１２）ＷｆとＨＴＬ Ｉｐ間の大きさをもったエネルギー障壁が存在するものの、この障壁も外部電界に対し十分に小さいことから、ホール注入は容易に行われる。そして、ＨＴＬ内に注入されたホールは、外部電界によりＥＴＬとの界面まで移動する。また、ＨＴＬからＥＴＬへのホールの注入は、ＥＴＬ ＩｐとＨＴＬ Ｉｐ間のエネルギー障壁が外部電界に対し非常に大きいので困難になる。
【００３４】このため、アノードから注入されたホールはＨＴＬに閉じ込められ、これに対して電子はＥＴＬからＨＴＬに流れ込み、したがってホールと電子の再結合はＥＴＬ、ＨＴＬ界面のＨＴＬ側で生じる。このとき、ＨＴＬが単一の物質であれば再結合によって生じた励起子のエネルギーはＨＴＬ自身に遷移するが、より蛍光波長が長く、かつ、あるいは、蛍光収率の大きな色素がこの再結合部位に共存している場合には、エネルギー遷移がその蛍光色素分子に対して選択的に行われ、薄膜素子は蛍光色素分子の蛍光に起因した発光をなす。
【００３５】なお、図４ではホール輸送層（ＨＴＬ）が再結合領域層となり、したがってこの層中に蛍光色素が共存せしめられることによって該層が発光層として機能する例を示したが、電子輸送層（ＥＴＬ）、ホール輸送層（ＨＴＬ）を形成する薄膜材料の選択によっては電子輸送層を再結合領域層とし、したがってこの層を発光層とすることも可能であり、さらに電子輸送層（ＥＴＬ）とホール輸送層（ＨＴＬ）との間に両性輸送層を設けてこの層を再結合領域層とし、これにより該両性輸送層を発光層とすることも可能である。
【００３６】次に、このような有機ＥＬ発光素子１０の製造方法について説明する。
【００３７】まず、蒸着法やスパッタ法等によって予めＩＴＯ等の透明電極膜を形成した透明基板１１を用意し、透明電極膜をエッチング等によりストライプ状にパターン化して図５（ａ）、（ｂ）に示すように透明基板１１上に透明電極１２…を形成する。
【００３８】次に、ポリＮビニルカルバゾール（ＰＶＣｚ）等のホール輸送層を形成する材料を、図６（ａ）、（ｂ）に示すようにスピンコートやディッピングコート等の湿式法、あるいは蒸着法等により前記透明電極１２…上に成膜してホール輸送層１６を形成する。ここで、該ホール輸送層１６を形成する材料の成膜については、図２に示した金属電極１５…のうちの各３本ずつと透明電極１２…のうちの各１本との交差部を一つの単位（画素）とし、これら単位毎に成膜することによって全体がドット状となるように行う。なお、図５（ａ）、（ｂ）、図６（ａ）、（ｂ）および後記する図７（ａ）、（ｂ）〜図１０（ａ）、（ｂ）については、前記単位（画素）についてのみの平面図および側断面図を示したものである。
【００３９】次に、このようにして形成されたホール輸送層１６の上に、図７（ａ）、（ｂ）に示すように赤色の発光を呈する蛍光色素Ｒ、緑色の発光を呈する蛍光色素Ｇ、青色の発光を呈する蛍光色素Ｂを、スクリーン印刷法あるいはインクジェット法等によりそれぞれ相互に分離されるようにして塗布展開する。
【００４０】次いで、図８（ａ）、（ｂ）に示すように、赤外線ランプ１７を用いて前記蛍光色素Ｒ、Ｇ、Ｂを展開した側に赤外線を照射し、該蛍光色素Ｒ、Ｇ、Ｂおよびホール輸送層１６を加熱することにより、該蛍光色素Ｒ、Ｇ、Ｂをホール輸送層１６内に拡散せしめることによって赤色発光部１３ａ、緑色発光部１３ｂ、青色発光部１３ｃを形成すると同時に、発光層１３を形成する。
【００４１】なお、蛍光色素の加熱拡散については、該蛍光色素を展開した側からでなく、透明基板１１側から加熱してもよく、また、その場合に赤外線加熱でなくホットプレート等のヒータを用いて、熱伝導により加熱してもよい。このように透明基板１１側から加熱すると、蛍光色素の展開面は透明基板１１より温度が低くなるため、用いた蛍光色素が昇華性の高い場合に、昇華に起因した色素ロスを低減することができる。
【００４２】また、蛍光色素Ｒ、Ｇ、Ｂの展開については、固体状のままで展開してもよく、適宜な溶媒に溶解させて溶液状で展開させてもよい。
【００４３】次いで、アルミオキシ錯体等の電子輸送層を形成する材料を、図９（ａ）、（ｂ）に示すように蒸着法等によって発光層１３の上に成膜し、電子輸送層１３を形成する。
【００４４】その後、透明電極１２…と直交し、かつ発光層１３の各赤色発光部１３ａ…、緑色発光部１３ｂ…、青色発光部１３ｃ…のそれぞれに対応させてこれらの直上にスパッタ法等で金属電極１５…を形成し、図１R>１、図２に示した有機ＥＬ素子１０を得る。
【００４５】このような製造方法にあっては、再結合領域層となるホール輸送層１６を先に形成した後、その上に蛍光色素Ｒ、Ｇ、Ｂを展開し、さらにこれを加熱してホール輸送層１６中に拡散し、発光層１３を形成するので、ホール輸送層１６を形成する材料を蛍光色素Ｒ、Ｇ、Ｂの物性に制約されることなく選択することができ、また、蛍光色素Ｒ、Ｇ、Ｂについても、ホール輸送層（再結合領域層）１６形成後に該層中に拡散せしめることから、ホール輸送層１６の形成材料の物性に制約を受けることなく任意のものを選択することができる。
【００４６】また、このようにして得られた有機ＥＬ素子にあっては、発光層１３の形成にリソグラフィー、スクリーン印刷等のパターン加工が用いられていないため、その製造が容易になり、したがって歩留まりが高まるとともに製造コストも低減化されたものとなる。
【００４７】また、発光層１３が、それぞれ独立した領域に拡散せしめられて形成された赤色発光部１３ａ、緑色発光部１３ｂ、青色発光部１３ｃを有し、これら各発光部がそれぞれ透明電極１２…と金属電極１５…との交差位置に対応して配置されているので、これら透明電極１２…と金属電極１５…（マトリックス電極）の駆動によりフルカラー表示が可能になる。
【００４８】なお、前記実施例では、蛍光色素Ｒ、Ｇ、Ｂをそれぞれ塗布展開した後、これら蛍光色素Ｒ、Ｇ、Ｂを同時に加熱し拡散せしめた場合で説明したが、本発明はこの方法に限られるものではない。例えば、蛍光色素Ｒのみを塗布展開してこれを乾燥し、次いで蛍光色素Ｇを塗布展開してこれを乾燥し、その後蛍光色素Ｂを塗布展開してこれを乾燥した上、上述した加熱によりＲＧＢの各蛍光色素を同時に再結合領域層中に拡散してもよい。また、蛍光色素Ｒを塗布展開してこれを加熱拡散し、次いで蛍光色素Ｇを塗布展開してこれを加熱拡散し、その後蛍光色素Ｂを塗布展開してこれを加熱拡散するといったように、各蛍光色素毎に塗布展開および加熱拡散の工程を繰り返すようにしてもよい。
【００４９】また、蛍光色素として赤、緑、青の発光をなす三種のものを用い、それぞれの発光部を発光層１３に形成したが、いずれか一種あるいは二種の蛍光色素のみを用いてもよく、さらには前記の色以外の色に発光する蛍光色素を用いてもよい。また、前記実施例では発光層１３をドット状に形成したが、各発光部１３ａ、１３ｂ、１３ｃをストライプ状に形成したり、あるいは発光層１３全体を複数のストライプ状に形成してもよい。
【００５０】さらに、前記実施例ではホール輸送層１６が再結合領域となるようにして該ホール輸送層中に蛍光色素を拡散させ、発光層１３としたが、前述したごとく電子輸送層、ホール輸送層を形成する薄膜材料の選択によっては電子輸送層を再結合領域層とし、したがってこの層を発光層とすることもでき、さらに電子輸送層とホール輸送層との間に両性輸送層を設けてこの層を再結合領域層とし、これにより該両性輸送層を発光層とすることもできる。
【００５１】
【発明の効果】以上説明したように本発明における請求項１記載の電界発光素子の製造方法は、再結合領域層となる層の形成後、該再結合領域層の上に蛍光色素を塗布展開し、次いで該蛍光色素を加熱して前記再結合領域層中に拡散せしめるものであるから、再結合領域層の形成に際し、該層を先に独立して形成することによりその形成材料を蛍光色素の物性に制約されることなく選択することができる。また、蛍光色素についても、再結合領域層形成後に該層中に拡散せしめることから、再結合領域層の形成材料の物性に制約されることなく任意のものを選択することができる。したがって、材料選択上の自由度が高まることによってその製造条件が緩和され、これにより生産性を高めることができる。
【００５２】請求項２および３記載の電界発光素子の製造方法は、前記蛍光色素として異なる発光色を呈する複数種の蛍光色素を用いるものであるから、蛍光色素の発光色に応じた複数色の発光をなす電界発光素子を製造することができる。
【００５３】請求項４記載の電界発光素子は、電子とホールとの再結合領域となる層が、蛍光色素が拡散せしめられてなる発光層とされたものであるから、該発光層の形成に際してリソグラフィー、スクリーン印刷等のパターン加工が不要になるためその製造が容易になり、したがって歩留まりが高まるとともに製造コストも低減化されたものとなる。
【００５４】請求項５記載の電界発光素子は、発光層が、異なる発光色を呈する複数種の蛍光色素がそれぞれ独立した領域に拡散せしめられて形成され、かつこれら独立した領域が、それぞれ前記マトリックス電極の各交差位置に対応して配置されたものであるから、マトリックス電極の駆動により複数色による表示を行うことができる。
【００５５】請求項６記載の電界発光素子は、発光層となる再結合領域層を高分子ゲルとしたことにより、蛍光色素の分散を容易なものとすることができる。さらに、高分子ゲルは、色素以外の材料拡散もまた容易になるため、ホール輸送性の向上、アノードからのホール注入障壁の低減などを目的としたドーパントの導入も容易となる。従って、ドーパントの導入による積極的な薄膜特性の改善が可能となる。
【００５６】請求項７記載の電界発光素子は、発光層となる再結合領域層が多孔質シリコンとされており、多孔質シリコン膜は、例えば、ＩＴＯ電極上にＣＶＤ法等によって堆積されたポリシリコン膜を陽極酸化により多孔質化したものであり、そのドライプロセスにより厚み及び電子物性が均質な膜として得ることが可能である。従って、発光層として多孔質シリコンを用いることにより輝度の均一化を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電界発光素子を有機ＥＬ素子に適用した場合の一実施例を示す要部断面図。
【図２】図１に示した有機ＥＬ素子の平面図。
【図３】発光層の平面図。
【図４】キャリアのエネルギーダイヤグラムを示す図。
【図５】図１に示した有機ＥＬ素子の製造方法を説明するための図であり、（ａ）は要部平面図、（ｂ）は要部側断面図。
【図６】図５に示した次の工程を説明するための図であり、（ａ）は要部平面図、（ｂ）は要部側断面図。
【図７】図６に示した次の工程を説明するための図であり、（ａ）は要部平面図、（ｂ）は要部側断面図。
【図８】図７に示した次の工程を説明するための図であり、（ａ）は要部平面図、（ｂ）は要部側断面図。
【図９】図８に示した次の工程を説明するための図であり、（ａ）は要部平面図、（ｂ）は要部側断面図。
【図１０】従来の電解発光素子の一例を示す要部斜視図。
【符号の説明】
１０ 有機ＥＬ素子（電界発光素子）
１１ 透明基板
１２ 透明電極
１３ 発光層
１３ａ 赤色発光部
１３ｂ 緑色発光部
１３ｃ 青色発光部
１４ 電子輸送層
１５ 金属電極（背面電極）
１６ ホール輸送層
１７ 赤外線ランプ
Ｒ、Ｇ、Ｂ 蛍光色素
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、有機薄膜材料を用いた電荷注入型の電界発光素子の製造方法と、この製造方法によって得られた電界発光素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、表示装置の発光表示部や面光源等への利用が期待され一部に実施されている電界発光素子として、エレクトロルミッネセンス素子（ＥＬ素子）がある。このようなＥＬ素子としては、特に有機薄膜材料を用いたものとして例えば図１０に示す構造のものが知られている。
【０００３】図１０において符号１は有機ＥＬ素子であり、この有機ＥＬ素子１は、透明基板２上にＩＴＯ（Indium Tin Oxide）等からなる透明電極３が形成され、該透明電極３上に薄膜状の発光層４が形成され、該発光層４上に薄膜状の電子輸送層５が形成され、さらにその上に電子注入電極として機能する背面電極６が形成されたものである。
【０００４】発光層４はホール輸送層として機能するもので、その内部に予め発光体色素（蛍光色素）が分散せしめられて発光をなすものであり、電場印加により背面電極６から注入された電子と透明電極３から注入されたホールとが主にここで再結合し、これによって励起子が生成し、さらに該励起子が移動して発光体色素がその種類に応じた色に発光するものである。
【０００５】なお、このように電子とホールとが再結合する領域を以後再結合領域層と称する。
【０００６】このような有機ＥＬ素子１を製造するにあたり、特に発光層４を形成するには、分散媒膜構成材料と分散質色素とを共通溶媒中に溶解し、この溶液をディップコートやスピンコートなどの湿式法によって透明電極３上に塗布し、その後乾燥して分散質色素（蛍光色素）を分散した分散媒膜（ホール輸送膜）を得ている。そして、このようにして得られた有機ＥＬ素子１にあっては、（１）任意の蛍光色素を分散させることができることにより、発光波長を任意に設定することができる。
【０００７】（２）共通溶媒を用いているため、膜形成性の低い材料でも発光層形成用の膜材料として適用可能になる。
【０００８】（３）分散膜にポリマー等結晶性の低いものを採用した場合の、発光材料の結晶化に起因する欠陥発生を防止し、これにより欠陥発生によって生じる寿命低下の問題を解決することができる。
【０００９】等の利点があるとされている。
【００１０】また、このような有機ＥＬ素子にあっては、無機ＥＬ素子に比べ原理的に青色発光が容易であることから、開発当初よりＲＧＢ個別発光素子への応用が期待されている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図１０に示した有機ＥＬ素子では、その製造に際して発光層の形成をディップコートやスピンコートなどの湿式法で行っているため、共通溶媒の選定が発光層形成（成膜）においてより重要となるが、有機ＥＬ素子においては通常電子輸送層、ホール輸送層、さらには必要に応じこれらの間に形成される両性輸送層からなる電荷輸送層を数百〜数千Åの薄膜にしなければならないため、実際には湿式法による成膜条件を満たす共通溶媒を用いた場合には、必ずしも分散媒膜となる材料に対して最適な成膜条件を設定することができず、したがってその製造が困難であるといった不都合がある。
【００１２】また、前記有機ＥＬ素子では、これまでＲＧＢ（赤緑青）個別発光素子としての多くの報告がなされていたにも関わらず、現在に至ってもマルチカラーおよびフルカラーのマトリックス表示素子としての有機ＥＬ素子の報告はない。これは、ＲＧＢそれぞれの画素を構成する有機薄膜を、例えばリソグラフィー、スクリーン印刷等の技術で同一基板上に画素パターンとしてマトリックス形成することが困難であることが主な原因であると考えられている。
【００１３】本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、その第一の目的は、所望の分散色素（蛍光色素）の物性に依存することなく分散媒（分散層）となる膜材料を選択しさらにこれを成膜でき、かつ分散媒となる電荷輸送膜（電荷輸送層）の物性に制約を受けることなく蛍光色素を任意に選択し得る電界発光素子の製造方法と、この製造方法によって得られるマトリックス表示の電界発光素子を提供することにある。また、本発明の第二の目的は、ＲＧＢ等の複数の発光色を有するマルチカラーまたはフルカラーの電界発光素子の製造方法と、この製造方法によって得られるマトリックス表示の電界発光素子を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明における請求項１記載の電界発光素子の製造方法では、一方の面に透明電極を有する透明基板の透明電極側に、ホール輸送層と、必要に応じて設けられる両性輸送層と、電子輸送層とを順次形成し、さらに該電子輸送層上に電子注入型電極となる背面電極を設ける電界発光素子の製造方法において、前記各輸送層のうち電子とホールとの再結合領域となる層の形成後、該再結合領域層の上に蛍光色素を塗布展開し、次いで該蛍光色素を加熱して前記再結合領域層中に拡散せしめることを前記課題の解決手段とした。
【００１５】請求項２記載の電界発光素子の製造方法では、前記蛍光色素として異なる発光色を呈する複数種の蛍光色素を用い、これら蛍光色素を相互に分離して前記再結合領域層上に塗布展開し、次いで前記再結合領域層を加熱して前記蛍光色素を同時に前記再結合領域層中に拡散せしめることを前記課題の解決手段とした。
【００１６】請求項３記載の電界発光素子の製造方法では、前記蛍光色素として異なる発光色を呈する複数種の蛍光色素を用い、これら蛍光色素を各色毎に相互に分離されるよう前記再結合領域層上に塗布展開するとともに、これら蛍光色素を各色毎に前記再結合領域層中に順次拡散せしめることを前記課題の解決手段とした。
【００１７】請求項４記載の電界発光素子では、透明電極と背面電極とからなるマトリックス電極と、透明電極側に設けられたホール輸送層と、背面電極側に設けられた電子輸送層とを有し、さらに前記ホール電子輸送と電子輸送層との間に両性輸送層を必要に応じて設けてなり、前記各輸送層のうち、電子とホールとの再結合領域となる層が、蛍光色素が拡散せしめられてなる発光層とされたことを前記課題の解決手段とした。
【００１８】請求項５記載の電界発光素子では、前記発光層が、異なる発光色を呈する複数種の蛍光色素がそれぞれ独立した領域に拡散せしめられて形成され、かつこれら独立した領域が、それぞれ前記マトリックス電極の各交差位置に対応して配置されてなることを前記課題の解決手段とした。請求項６記載の電界発光素子では、上記再結合領域となる層として高分子ゲルを用いたことを前記課題の解決手段とした。請求項７記載の電界発光素子では、上記再結合領域となる層として多孔質シリコンを用いたことを前記課題の解決手段とした。
【００１９】
【作用】請求項１記載の電界発光素子によれば、ホール輸送層、必要に応じて設けられる両性輸送層、電子輸送層のうち電子とホールとの再結合領域となる層の形成後、該再結合領域層の上に蛍光色素を塗布展開し、次いで該蛍光色素を加熱して前記再結合領域層中に拡散せしめるので、再結合領域層の形成に際し、該層を先に独立して形成することから、その形成材料を蛍光色素の物性に制約されることなく選択することができる。また、蛍光色素についても、再結合領域層形成後に該層中に拡散せしめることから、再結合領域層の形成材料の物性に制約されることなく任意のものを選択することができる。
【００２０】請求項２および３記載の電界発光素子の製造方法によれば、前記蛍光色素として異なる発光色を呈する複数種の蛍光色素を用いているので、蛍光色素の発光色に応じた複数色の発光をなす電界発光素子の製造が可能になる。
【００２１】請求項４記載の電界発光素子では、電子とホールとの再結合領域となる層が、蛍光色素が拡散せしめられてなる発光層とされているので、該発光層の形成に際してリソグラフィー、スクリーン印刷等のパターン加工が不要になる。
【００２２】請求項５記載の電界発光素子では、発光層が、異なる発光色を呈する複数種の蛍光色素がそれぞれ独立した領域に拡散せしめられて形成され、かつこれら独立した領域が、それぞれ前記マトリックス電極の各交差位置に対応して配置されてなるので、マトリックス電極の駆動により複数色による表示が可能になる。請求項６記載の電界発光素子では、再結合領域となる層、すなわち発光層が高分子ゲルとされており、高分子ゲルにおいては、蛍光色素の拡散が容易となる。また、高分子ゲルにおいては、蛍光色素以外の材料の拡散も容易であり、電荷輸送性の向上や、ホールもしくは電子注入障壁の低減などを目的としたドーパントの導入も容易となる。請求項７記載の電界発光素子では、再結合領域となる層、すなわち発光層が多孔質シリコンとされており、多孔質シリコン膜は、その形成に際し、厚み及び電子物性を均一にすることが可能であり、電界発光素子における輝度の均一化を図ることができる。
【００２３】
【実施例】以下、本発明を詳しく説明する。
【００２４】図１および図２は本発明における請求項５記載の電界発光素子をカラーマトリックス表示用の有機ＥＬ素子に適用した場合の一実施例を示す図であり、これらの図において符号１０は有機ＥＬ素子である。
【００２５】この有機ＥＬ素子１０は、透明基板１１上にＩＴＯ等からなる透明電極１２…をストライプ状に形成し、これら透明電極１２…上に発光層１３…をドット状に形成し、該発光層１３の上に電子輸送層１４を形成し、さらにその上にストライプ状の金属電極１５…を前記透明電極１２…と直交するようにして形成したものである。なお、透明電極１２…と金属電極１５…とは、互いに直交して形成配置されていることによってマトリックス電極を構成するものとなっている。
【００２６】ここで、発光層１３…は、例えばポリＮビニルカルバゾール（ＰＶＣz）等をホール輸送層として機能する分散媒膜（分散媒層）とし、後述するようにこの分散媒膜中に蛍光色素（分散色素）を拡散により分散させたものである。また、この例では、図１および図３に示すように発光層１３中に異なる色、具体的には赤、緑、青の三種の発光色をそれぞれ呈する蛍光色素が分散（拡散）せしめられ、これにより赤色発光部１３ａ、緑色発光部１３ｂ、青色発光部１３ｃが相互に分離し、すなわちそれぞれ独立して発光層１３中に形成されている。なお、蛍光色素としては、クマリン系（緑〜黄色）、ペリレン系（赤色）、オキサゾール系（緑〜黄色）、オキサジン系、ナフタレン系（青色）、キノロン系等のものが適宜選択され用いられている。
【００２７】また、電子輸送層１４は、例えばアルミオキシ錯体等からなるものである。なお、上記発光層（ホール輸送層）１３…、電子輸送層１４、または両性輸送層としては、上述以外の導電性高分子化合物を用いることもできる。例えば、上記発光層１３…、すなわち、上記再結合領域層としては、高分子ゲルを用いることができる。すなわち、高分子ゲルをホール輸送層として機能する分散媒膜（分散媒層）とすることができ、この場合前者（ＰＶＣｚ等）に比較し色素の分散が容易となる。さらに、この場合は色素以外の材料拡散もまた容易になるため、ホール輸送性の向上、アノードからのホール注入障壁の低減などを目的としたドーパントの導入も容易となる。従って、積極的な薄膜特性の改善が可能となる。また、上記発光層１３…、すなわち、上記再結合領域層としては、例えば多孔質シリコンを用いることができる。すなわち、多孔質シリコンをホール輸送層として機能する分散媒層とすることができる。この多孔質シリコン層は、例えばＩＴＯ電極上にＣＶＤ（chemical vapor deposition）法等によって堆積されたポリシリコン膜を陽極酸化により多孔質化したものである。この多孔質シリコン層は、ドライプロセスにより厚み、電子物性共に均一な膜として得ることができるため、輝度の均一化を実現することができる。
【００２８】また、金属電極１５…は背面電極となるもので、Ｉｎ、Ｍｇ、Ｃａ等の仕事関数の低い、すなわち電子注入性の高い金属から形成されたものである。このような金属から金属電極１５…を形成することにより、各電極（透明電極１２…、金属電極１５…）からのキャリア（ホール、電子）の注入および発光層１３…内での再結合が効率よく行われ、結果として得られた電界発光素子１０は発光性能の高いものとなる。
【００２９】なお、前記発光層１３…における各発光部１３ａ、１３ｂ、１３ｃは、それぞれ前記透明電極１２…と金属電極１５…とからなるマトリックス電極の各交差位置に対応して配置されたものとなっている。
【００３０】このような有機ＥＬ素子１０にあっては、金属電極１５から注入される電子が電子輸送層１４を通って発光層１３…内に至り、一方透明電極１２から注入されるホールがホール輸送層としても機能する発光層１３…内に至り、該発光層１３内で電子とホールとが再結合することにより、蛍光色素の種類に応じた色に発光する。
【００３１】ここで、この有機ＥＬ素子１０においてそのホール輸送層が発光層となり得るための機構、すなわち電子輸送層（ＥＴＬ）、ホール輸送層（ＨＴＬ）［発光層］となり得る薄膜材料の電子物性について図４を利用して説明する。図４はイオン化ポテンシャル及び電子親和力の絶対値をそれぞれＩｐ、Ｅａとし、仕事関数（Ｗｆ）の概念、すなわち電子を各薄膜層におけるクーロン力の束縛から無限遠に引き離すときの仕事量の形で表現したキャリアのエネルギーダイヤグラムである。なお、電子のポテンシャルはよりＷｆの大きな個体内部で小さくなり、これに対してホールのポテンシャルはよりＷｆの小さな個体内部で小さくなる。
【００３２】電子注入については、カソード（金属電極１５）ＷｆとＥＴＬ Ｅａ間の大きさをもったエネルギー障壁が存在するものの、この障壁は外部電界に対して十分に小さいことから、電子注入は容易に行われる。そして、ＥＴＬ内に注入された電子は、外部電界によりＨＴＬとの界面まで移動する。また、ＥＴＬからＨＴＬへの電子の移動は、より電子のポテンシャルが小さくなる方向にあるのでむしろ自発的に進行する。
【００３３】一方、ホール注入については、アノード（透明電極１２）ＷｆとＨＴＬ Ｉｐ間の大きさをもったエネルギー障壁が存在するものの、この障壁も外部電界に対し十分に小さいことから、ホール注入は容易に行われる。そして、ＨＴＬ内に注入されたホールは、外部電界によりＥＴＬとの界面まで移動する。また、ＨＴＬからＥＴＬへのホールの注入は、ＥＴＬ ＩｐとＨＴＬ Ｉｐ間のエネルギー障壁が外部電界に対し非常に大きいので困難になる。
【００３４】このため、アノードから注入されたホールはＨＴＬに閉じ込められ、これに対して電子はＥＴＬからＨＴＬに流れ込み、したがってホールと電子の再結合はＥＴＬ、ＨＴＬ界面のＨＴＬ側で生じる。このとき、ＨＴＬが単一の物質であれば再結合によって生じた励起子のエネルギーはＨＴＬ自身に遷移するが、より蛍光波長が長く、かつ、あるいは、蛍光収率の大きな色素がこの再結合部位に共存している場合には、エネルギー遷移がその蛍光色素分子に対して選択的に行われ、薄膜素子は蛍光色素分子の蛍光に起因した発光をなす。
【００３５】なお、図４ではホール輸送層（ＨＴＬ）が再結合領域層となり、したがってこの層中に蛍光色素が共存せしめられることによって該層が発光層として機能する例を示したが、電子輸送層（ＥＴＬ）、ホール輸送層（ＨＴＬ）を形成する薄膜材料の選択によっては電子輸送層を再結合領域層とし、したがってこの層を発光層とすることも可能であり、さらに電子輸送層（ＥＴＬ）とホール輸送層（ＨＴＬ）との間に両性輸送層を設けてこの層を再結合領域層とし、これにより該両性輸送層を発光層とすることも可能である。
【００３６】次に、このような有機ＥＬ発光素子１０の製造方法について説明する。
【００３７】まず、蒸着法やスパッタ法等によって予めＩＴＯ等の透明電極膜を形成した透明基板１１を用意し、透明電極膜をエッチング等によりストライプ状にパターン化して図５（ａ）、（ｂ）に示すように透明基板１１上に透明電極１２…を形成する。
【００３８】次に、ポリＮビニルカルバゾール（ＰＶＣｚ）等のホール輸送層を形成する材料を、図６（ａ）、（ｂ）に示すようにスピンコートやディッピングコート等の湿式法、あるいは蒸着法等により前記透明電極１２…上に成膜してホール輸送層１６を形成する。ここで、該ホール輸送層１６を形成する材料の成膜については、図２に示した金属電極１５…のうちの各３本ずつと透明電極１２…のうちの各１本との交差部を一つの単位（画素）とし、これら単位毎に成膜することによって全体がドット状となるように行う。なお、図５（ａ）、（ｂ）、図６（ａ）、（ｂ）および後記する図７（ａ）、（ｂ）〜図１０（ａ）、（ｂ）については、前記単位（画素）についてのみの平面図および側断面図を示したものである。
【００３９】次に、このようにして形成されたホール輸送層１６の上に、図７（ａ）、（ｂ）に示すように赤色の発光を呈する蛍光色素Ｒ、緑色の発光を呈する蛍光色素Ｇ、青色の発光を呈する蛍光色素Ｂを、スクリーン印刷法あるいはインクジェット法等によりそれぞれ相互に分離されるようにして塗布展開する。
【００４０】次いで、図８（ａ）、（ｂ）に示すように、赤外線ランプ１７を用いて前記蛍光色素Ｒ、Ｇ、Ｂを展開した側に赤外線を照射し、該蛍光色素Ｒ、Ｇ、Ｂおよびホール輸送層１６を加熱することにより、該蛍光色素Ｒ、Ｇ、Ｂをホール輸送層１６内に拡散せしめることによって赤色発光部１３ａ、緑色発光部１３ｂ、青色発光部１３ｃを形成すると同時に、発光層１３を形成する。
【００４１】なお、蛍光色素の加熱拡散については、該蛍光色素を展開した側からでなく、透明基板１１側から加熱してもよく、また、その場合に赤外線加熱でなくホットプレート等のヒータを用いて、熱伝導により加熱してもよい。このように透明基板１１側から加熱すると、蛍光色素の展開面は透明基板１１より温度が低くなるため、用いた蛍光色素が昇華性の高い場合に、昇華に起因した色素ロスを低減することができる。
【００４２】また、蛍光色素Ｒ、Ｇ、Ｂの展開については、固体状のままで展開してもよく、適宜な溶媒に溶解させて溶液状で展開させてもよい。
【００４３】次いで、アルミオキシ錯体等の電子輸送層を形成する材料を、図９（ａ）、（ｂ）に示すように蒸着法等によって発光層１３の上に成膜し、電子輸送層１３を形成する。
【００４４】その後、透明電極１２…と直交し、かつ発光層１３の各赤色発光部１３ａ…、緑色発光部１３ｂ…、青色発光部１３ｃ…のそれぞれに対応させてこれらの直上にスパッタ法等で金属電極１５…を形成し、図１R>１、図２に示した有機ＥＬ素子１０を得る。
【００４５】このような製造方法にあっては、再結合領域層となるホール輸送層１６を先に形成した後、その上に蛍光色素Ｒ、Ｇ、Ｂを展開し、さらにこれを加熱してホール輸送層１６中に拡散し、発光層１３を形成するので、ホール輸送層１６を形成する材料を蛍光色素Ｒ、Ｇ、Ｂの物性に制約されることなく選択することができ、また、蛍光色素Ｒ、Ｇ、Ｂについても、ホール輸送層（再結合領域層）１６形成後に該層中に拡散せしめることから、ホール輸送層１６の形成材料の物性に制約を受けることなく任意のものを選択することができる。
【００４６】また、このようにして得られた有機ＥＬ素子にあっては、発光層１３の形成にリソグラフィー、スクリーン印刷等のパターン加工が用いられていないため、その製造が容易になり、したがって歩留まりが高まるとともに製造コストも低減化されたものとなる。
【００４７】また、発光層１３が、それぞれ独立した領域に拡散せしめられて形成された赤色発光部１３ａ、緑色発光部１３ｂ、青色発光部１３ｃを有し、これら各発光部がそれぞれ透明電極１２…と金属電極１５…との交差位置に対応して配置されているので、これら透明電極１２…と金属電極１５…（マトリックス電極）の駆動によりフルカラー表示が可能になる。
【００４８】なお、前記実施例では、蛍光色素Ｒ、Ｇ、Ｂをそれぞれ塗布展開した後、これら蛍光色素Ｒ、Ｇ、Ｂを同時に加熱し拡散せしめた場合で説明したが、本発明はこの方法に限られるものではない。例えば、蛍光色素Ｒのみを塗布展開してこれを乾燥し、次いで蛍光色素Ｇを塗布展開してこれを乾燥し、その後蛍光色素Ｂを塗布展開してこれを乾燥した上、上述した加熱によりＲＧＢの各蛍光色素を同時に再結合領域層中に拡散してもよい。また、蛍光色素Ｒを塗布展開してこれを加熱拡散し、次いで蛍光色素Ｇを塗布展開してこれを加熱拡散し、その後蛍光色素Ｂを塗布展開してこれを加熱拡散するといったように、各蛍光色素毎に塗布展開および加熱拡散の工程を繰り返すようにしてもよい。
【００４９】また、蛍光色素として赤、緑、青の発光をなす三種のものを用い、それぞれの発光部を発光層１３に形成したが、いずれか一種あるいは二種の蛍光色素のみを用いてもよく、さらには前記の色以外の色に発光する蛍光色素を用いてもよい。また、前記実施例では発光層１３をドット状に形成したが、各発光部１３ａ、１３ｂ、１３ｃをストライプ状に形成したり、あるいは発光層１３全体を複数のストライプ状に形成してもよい。
【００５０】さらに、前記実施例ではホール輸送層１６が再結合領域となるようにして該ホール輸送層中に蛍光色素を拡散させ、発光層１３としたが、前述したごとく電子輸送層、ホール輸送層を形成する薄膜材料の選択によっては電子輸送層を再結合領域層とし、したがってこの層を発光層とすることもでき、さらに電子輸送層とホール輸送層との間に両性輸送層を設けてこの層を再結合領域層とし、これにより該両性輸送層を発光層とすることもできる。
【００５１】
【発明の効果】以上説明したように本発明における請求項１記載の電界発光素子の製造方法は、再結合領域層となる層の形成後、該再結合領域層の上に蛍光色素を塗布展開し、次いで該蛍光色素を加熱して前記再結合領域層中に拡散せしめるものであるから、再結合領域層の形成に際し、該層を先に独立して形成することによりその形成材料を蛍光色素の物性に制約されることなく選択することができる。また、蛍光色素についても、再結合領域層形成後に該層中に拡散せしめることから、再結合領域層の形成材料の物性に制約されることなく任意のものを選択することができる。したがって、材料選択上の自由度が高まることによってその製造条件が緩和され、これにより生産性を高めることができる。
【００５２】請求項２および３記載の電界発光素子の製造方法は、前記蛍光色素として異なる発光色を呈する複数種の蛍光色素を用いるものであるから、蛍光色素の発光色に応じた複数色の発光をなす電界発光素子を製造することができる。
【００５３】請求項４記載の電界発光素子は、電子とホールとの再結合領域となる層が、蛍光色素が拡散せしめられてなる発光層とされたものであるから、該発光層の形成に際してリソグラフィー、スクリーン印刷等のパターン加工が不要になるためその製造が容易になり、したがって歩留まりが高まるとともに製造コストも低減化されたものとなる。
【００５４】請求項５記載の電界発光素子は、発光層が、異なる発光色を呈する複数種の蛍光色素がそれぞれ独立した領域に拡散せしめられて形成され、かつこれら独立した領域が、それぞれ前記マトリックス電極の各交差位置に対応して配置されたものであるから、マトリックス電極の駆動により複数色による表示を行うことができる。
【００５５】請求項６記載の電界発光素子は、発光層となる再結合領域層を高分子ゲルとしたことにより、蛍光色素の分散を容易なものとすることができる。さらに、高分子ゲルは、色素以外の材料拡散もまた容易になるため、ホール輸送性の向上、アノードからのホール注入障壁の低減などを目的としたドーパントの導入も容易となる。従って、ドーパントの導入による積極的な薄膜特性の改善が可能となる。
【００５６】請求項７記載の電界発光素子は、発光層となる再結合領域層が多孔質シリコンとされており、多孔質シリコン膜は、例えば、ＩＴＯ電極上にＣＶＤ法等によって堆積されたポリシリコン膜を陽極酸化により多孔質化したものであり、そのドライプロセスにより厚み及び電子物性が均質な膜として得ることが可能である。従って、発光層として多孔質シリコンを用いることにより輝度の均一化を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電界発光素子を有機ＥＬ素子に適用した場合の一実施例を示す要部断面図。
【図２】図１に示した有機ＥＬ素子の平面図。
【図３】発光層の平面図。
【図４】キャリアのエネルギーダイヤグラムを示す図。
【図５】図１に示した有機ＥＬ素子の製造方法を説明するための図であり、（ａ）は要部平面図、（ｂ）は要部側断面図。
【図６】図５に示した次の工程を説明するための図であり、（ａ）は要部平面図、（ｂ）は要部側断面図。
【図７】図６に示した次の工程を説明するための図であり、（ａ）は要部平面図、（ｂ）は要部側断面図。
【図８】図７に示した次の工程を説明するための図であり、（ａ）は要部平面図、（ｂ）は要部側断面図。
【図９】図８に示した次の工程を説明するための図であり、（ａ）は要部平面図、（ｂ）は要部側断面図。
【図１０】従来の電解発光素子の一例を示す要部斜視図。
【符号の説明】
１０ 有機ＥＬ素子（電界発光素子）
１１ 透明基板
１２ 透明電極
１３ 発光層
１３ａ 赤色発光部
１３ｂ 緑色発光部
１３ｃ 青色発光部
１４ 電子輸送層
１５ 金属電極（背面電極）
１６ ホール輸送層
１７ 赤外線ランプ
Ｒ、Ｇ、Ｂ 蛍光色素
【特許請求の範囲】
【請求項１】 一方の面に透明電極を有する透明基板の透明電極側に、ホール輸送層と、必要に応じて設けられる両性輸送層と、電子輸送層とを順次形成し、さらに該電子輸送層上に電子注入型電極となる背面電極を設ける電界発光素子の製造方法において、前記各輸送層のうち電子とホールとの再結合領域となる層の形成後、該再結合領域層の上に蛍光色素を塗布展開し、次いで該蛍光色素を加熱して前記再結合領域層中に拡散せしめることを特徴とする電界発光素子の製造方法。
【請求項２】 請求項１記載の電界発光素子の製造方法において、前記蛍光色素として異なる発光色を呈する複数種の蛍光色素を用い、これら蛍光色素を相互に分離して前記再結合領域層上に塗布展開し、次いで前記再結合領域層を加熱して前記蛍光色素を同時に前記再結合領域層中に拡散せしめることを特徴とする電界発光素子の製造方法。
【請求項３】 請求項１記載の電界発光素子の製造方法において、前記蛍光色素として異なる発光色を呈する複数種の蛍光色素を用い、これら蛍光色素を各色毎に相互に分離されるよう前記再結合領域層上に塗布展開するとともに、これら蛍光色素を各色毎に前記再結合領域層中に順次拡散せしめることを特徴とする電界発光素子の製造方法。
【請求項４】 透明電極と背面電極とからなるマトリックス電極と、透明電極側に設けられたホール輸送層と、背面電極側に設けられた電子輸送層とを有し、さらに前記ホール電子輸送と電子輸送層との間に両性輸送層を必要に応じて設けてなり、前記各輸送層のうち、電子とホールとの再結合領域となる層が、蛍光色素が拡散せしめられてなる発光層とされたことを特徴とする電界発光素子。
【請求項５】 請求項４記載の電界発光素子において、前記発光層が、異なる発光色を呈する複数種の蛍光色素がそれぞれ独立した領域に拡散せしめられて形成され、かつこれら独立した領域が、それぞれ前記マトリックス電極の各交差位置に対応して配置されてなることを特徴とする電界発光素子。
【請求項６】 上記再結合領域となる層として高分子ゲルを用いたことを特徴とする請求項４または請求項５に記載の電界発光素子。
【請求項７】 上記再結合領域となる層として多孔質シリコンを用いたことを特徴とする請求項４または請求項５に記載の電界発光素子。
【請求項１】 一方の面に透明電極を有する透明基板の透明電極側に、ホール輸送層と、必要に応じて設けられる両性輸送層と、電子輸送層とを順次形成し、さらに該電子輸送層上に電子注入型電極となる背面電極を設ける電界発光素子の製造方法において、前記各輸送層のうち電子とホールとの再結合領域となる層の形成後、該再結合領域層の上に蛍光色素を塗布展開し、次いで該蛍光色素を加熱して前記再結合領域層中に拡散せしめることを特徴とする電界発光素子の製造方法。
【請求項２】 請求項１記載の電界発光素子の製造方法において、前記蛍光色素として異なる発光色を呈する複数種の蛍光色素を用い、これら蛍光色素を相互に分離して前記再結合領域層上に塗布展開し、次いで前記再結合領域層を加熱して前記蛍光色素を同時に前記再結合領域層中に拡散せしめることを特徴とする電界発光素子の製造方法。
【請求項３】 請求項１記載の電界発光素子の製造方法において、前記蛍光色素として異なる発光色を呈する複数種の蛍光色素を用い、これら蛍光色素を各色毎に相互に分離されるよう前記再結合領域層上に塗布展開するとともに、これら蛍光色素を各色毎に前記再結合領域層中に順次拡散せしめることを特徴とする電界発光素子の製造方法。
【請求項４】 透明電極と背面電極とからなるマトリックス電極と、透明電極側に設けられたホール輸送層と、背面電極側に設けられた電子輸送層とを有し、さらに前記ホール電子輸送と電子輸送層との間に両性輸送層を必要に応じて設けてなり、前記各輸送層のうち、電子とホールとの再結合領域となる層が、蛍光色素が拡散せしめられてなる発光層とされたことを特徴とする電界発光素子。
【請求項５】 請求項４記載の電界発光素子において、前記発光層が、異なる発光色を呈する複数種の蛍光色素がそれぞれ独立した領域に拡散せしめられて形成され、かつこれら独立した領域が、それぞれ前記マトリックス電極の各交差位置に対応して配置されてなることを特徴とする電界発光素子。
【請求項６】 上記再結合領域となる層として高分子ゲルを用いたことを特徴とする請求項４または請求項５に記載の電界発光素子。
【請求項７】 上記再結合領域となる層として多孔質シリコンを用いたことを特徴とする請求項４または請求項５に記載の電界発光素子。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
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【図４】
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【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開平７−２３５３７８
【公開日】平成７年（１９９５）９月５日
【国際特許分類】
【出願番号】特願平６−１９６０５７
【出願日】平成６年（１９９４）７月２７日
【出願人】（０００００１４４３）カシオ計算機株式会社 (8,748)
【公開日】平成７年（１９９５）９月５日
【国際特許分類】
【出願日】平成６年（１９９４）７月２７日
【出願人】（０００００１４４３）カシオ計算機株式会社 (8,748)
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