(57)【要約】【課題】塗布法で形成することができる透明な陽極を用いた電流効率および電力効率が高い有機ＥＬ素子を提供することである。【解決手段】有機エレクトロルミネッセンス素子は、陰極と、塗布法により基板上に形成されて成る陽極と、前記陽極および陰極間に配置される発光層とを有し、前記陽極が、ポリアニリン、ポリアニリンの誘導体、または、ポリアニリンとポリアニリンの誘導体との混合物を含む。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
陰極と、
塗布法により基板上に形成されて成る陽極と、
前記陽極および陰極間に配置される発光層とを有し、
前記陽極が、ポリアニリン、ポリアニリンの誘導体、または、ポリアニリンとポリアニリンの誘導体との混合物を含む、有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項２】
前記発光層および前記陽極に接するように前記発光層と前記陽極との間に配置され、ｐＨが５〜９の溶液を用いる塗布法により形成されて成る機能層をさらに含む、請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項３】
前記発光層が、塗布法により形成されて成る、請求項１または２に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項４】
陽極と、陰極と、前記陽極および陰極間に配置される発光層とを有する有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法であって、
ポリアニリン、ポリアニリンの誘導体、または、ポリアニリンとポリアニリンの誘導体との混合物を含む塗布液を用いて、塗布法により基板上に陽極を形成する工程と、
塗布法により発光層を形成する工程と、
陰極を形成する工程とを含む、有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれか１つに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を備える面状光源。
【請求項６】
請求項１〜３のいずれか１つに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を備える照明装置。
【請求項７】
請求項１〜３のいずれか１つに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を備える表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機エレクトロルミネッセンス素子、およびその製造方法、面状光源、照明装置、並びに表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、エレクトロニクス分野において、シリコン等の無機半導体材料の替わりとして有機半導体材料を用いた有機機能デバイスの研究開発が活発化している。この有機機能デバイスの１つとして有機エレクトロルミネッセンス素子（以下、有機ＥＬ素子という場合がある。）が挙げられる。有機ＥＬ素子は、陽極と発光層と陰極とを含んで構成される。有機ＥＬ素子の陽極には、インジウムスズ酸化物（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ：略称ＩＴＯ）からなる透明薄膜が通常用いられている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００３】
ＩＴＯから成る薄膜は、通常スパッタ法により基板上に作製されるが、真空装置を必要とする為、生産性が低い。そこで生産性の観点からは、より簡便な塗布法により透明電極を作製することが好ましく、高導電性のＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ（（３，４−エチレンジオキシチオフェン）（ＰＥＤＯＴ）とポリ（４−スチレンスルホン酸）（ＰＳＳ））を用いて、塗布法により形成された透明陽極を備える有機ＥＬ素子が提案されている（非特許文献２参照）。具体的にはＰＥＤＯＴ／ＰＳＳの懸濁液にジメチルスルホキシド（dimethylsulfoxide：略称ＤＭＳＯ）を加えた塗布液を用いて、塗布法により透明な陽極を形成している。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】Advanced Materials Volume 12, Issue 23  p.1737-1750 (2000)
【非特許文献２】Advanced Materials Volume 19, Issue 3  p.441-444 (2007)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳを用いて形成された陽極を備える有機ＥＬ素子では電流効率および電力効率が十分ではないという問題がある。
【０００６】
従って本発明の目的は、塗布法で形成することができる透明な陽極を用いた、電流効率および電力効率が高い有機ＥＬ素子を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、陰極と、
塗布法により基板上に形成されて成る陽極と、
前記陽極および陰極間に配置される発光層とを有し、
前記陽極が、ポリアニリン、ポリアニリンの誘導体、または、ポリアニリンとポリアニリンの誘導体との混合物を含む、有機エレクトロルミネッセンス素子に関する。
【０００８】
また本発明は、前記発光層および前記陽極に接するように前記発光層と前記陽極との間に配置され、ｐＨが５〜９の溶液を用いる塗布法により形成されて成る機能層をさらに含む、有機エレクトロルミネッセンス素子に関する。
【０００９】
また本発明は、前記発光層が、塗布法により形成されて成る、有機エレクトロルミネッセンス素子に関する。
【００１０】
また本発明は、陽極と、陰極と、前記陽極および陰極間に配置される発光層とを有する有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法であって、
ポリアニリン、ポリアニリンの誘導体、または、ポリアニリンとポリアニリンの誘導体との混合物を含む塗布液を用いて、塗布法により基板上に陽極を形成する工程と、
塗布法により発光層を形成する工程と、
陰極を形成する工程とを含む、有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法に関する。
【００１１】
また本発明は、前記有機エレクトロルミネッセンス素子を備える面状光源に関する。
【００１２】
また本発明は、前記有機エレクトロルミネッセンス素子を備える照明装置に関する。
【００１３】
また本発明は、前記有機エレクトロルミネッセンス素子を備える表示装置。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の有機ＥＬ素子は、ポリアニリン、ポリアニリンの誘導体、または、ポリアニリンとポリアニリンの誘導体との混合物を含む陽極が塗布法により形成されて成るので、電流効率および電力効率が高い素子を簡易な工程で製造することができる。またこのような有機ＥＬ素子を備える面状光源、照明装置および表示装置は、有機ＥＬ素子と同様に電流効率および電力効率が高い素子を備える装置を簡易な工程で製造することができる。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明を詳細に説明する。
【００１６】
＜有機ＥＬ素子＞
本発明の有機ＥＬ素子は、陰極と、塗布法により基板上に形成されて成る陽極と、前記陽極および陰極間に配置される発光層とを有する。有機ＥＬ素子は、通常、基板上に設けられ、陽極、発光層、陰極が基板側からこの順に積層されて構成される。
【００１７】
本実施の形態の有機ＥＬ素子は、陽極が透明な電極によって構成され、発光層において生じた光が、透明な陽極を通って基板側から取出されるボトムエミッション型の素子である。なお陰極を透明な電極によって構成し、例えば陽極と基板との間に反射層を設けることによって、陰極側から光を取出すトップエミッション型の有機ＥＬ素子を構成してもよい。また陰極を透明な電極によって構成することにより、陽極および陰極の両電極から光を取出す両面発光型の有機ＥＬ素子を構成してもよい。本明細書において、透明な部材としては、光透過率が必ずしも１００％である必要はなく、入射する光の一部が少なくとも透過するものであればよく、半透明な部材も含まれる。
【００１８】
（基板）
前述したように有機ＥＬ素子は、通常、基板上に形成される。この基板は、有機ＥＬ素子を作製する際に変化しないものであればよい。基板の材料としては、例えば、ガラス、プラスチック、シリコン等が挙げられる。本実施の形態の有機ＥＬ素子は、ボトムエミッション型であるので、基板としては光透過率の高いものが好適に用いられる。なお前述したトップエミッション型の有機ＥＬ素子では、基板は不透明のものでもよい。
【００１９】
（陽極）
陽極は、ポリアニリン及び／又はポリアニリンの誘導体を含んで構成され、塗布法により基板上に形成される。なお基板と陽極との間には、例えば配線および所定の平坦化膜などが配置されていてもよい。陽極におけるポリアニリン及び／又はポリアニリンの誘導体の割合は、モル比で２０％以上が好ましく、５０％以上がさらに好ましく、陽極が、実質的にポリアニリン及び／又はポリアニリンの誘導体からなることが好ましい。陽極を塗布法により形成する際に用いられる溶液は、陽極となる材料と溶媒とを含む。陽極となる材料とは、ポリアニリン及び／又はポリアニリンの誘導体であり、これらは溶解性の観点から高分子化合物であることが好ましい。なお本明細書において、高分子化合物とは、ポリスチレン換算の数平均分子量として５００以上の化合物を意味する。ポリアニリン及びその誘導体の具体例としては、以下に示す複数の構造式のうちの１つ以上を繰り返し単位として含む化合物が挙げられる。
2010073678.tif 000002
（式中、ｎは、２以上の整数を表す。）
ポリアニリン、ポリアニリンの誘導体、または、ポリアニリンとポリアニリンの誘導体との混合物は、後述する溶媒に溶解し易いので、塗布法に用いられる塗布液の溶質として好適に用いられる。またこれらは導電性が高く、電極材料として好適に用いられる。さらにこれらは、ＨＯＭＯエネルギーが５．０ｅＶ程度であり、通常の有機発光層のＨＯＭＯエネルギーとの差が１ｅＶ以下程度と低く、発光層に正孔を効率的に注入することができるので、陽極の材料として好適に用いることができる。
【００２０】
（機能層）
陽極と発光層との間には、発光効率および素子寿命などの素子特性の向上を目的として、所定の層が設けられる場合がある。陽極と発光層との間には、発光層および陽極に接する機能層が設けられることが好ましく、この機能層は、ｐＨが５〜９の溶液を用いる塗布法により形成されて成ることが好ましい。本発明において、上記ｐＨの測定は、ｐＨ試験紙を用いて行われる。
【００２１】
機能層は、いわゆる正孔（ホール）輸送層、正孔注入層、電子ブロック層等として設けられる。機能層の有する機能としては、陽極からの正孔の注入効率を高める機能、発光層からの電子の注入を防ぐ機能、正孔の輸送能を高める機能、発光層の劣化を抑制する機能等があげられる。
【００２２】
機能層の構成材料としては、チオフェンジイル基を含む高分子化合物、アニリンジイル基を含む高分子化合物、ピロールジイル基を含む高分子化合物等が挙げられる。機能層を塗布形成する際に用いられる溶液は、これら機能層の構成材料および溶媒を含む。陽極および発光層に接して設けられる機能層を、例えば強い酸性の溶液を用いて塗布形成した場合には、発光層や陽極に損傷を与えるおそれがあるが、機能層は、ｐＨが５〜９の溶液を用いる塗布法により形成されて成るので、信頼性の高い有機ＥＬ素子を作製することができる。さらに、強い酸性の溶液を用いる場合、塗布装置などを傷めるおそれがあるが、機能層をｐＨが５〜９の溶液を用いる塗布法により形成するので、酸性の溶液に耐性のある塗布装置などを特別に用いる必要がないので、容易に有機ＥＬ素子を作製することができ、素子作製に要するコストを抑制することができる。
【００２３】
また機能層を陽極に接して設けることによって、陽極との密着性を高めるとともに、陽極から発光層へのホール（正孔）注入効率を高めることができる。このような機能層を設けることによって、信頼性が高い有機ＥＬ素子を実現することができる。
【００２４】
なお陽極と機能層との間、及び／又は機能層と発光層との間に所定の層が介在していてもよい。
【００２５】
機能層の膜厚は、通常、１ｎｍ〜１０００ｎｍであり、好ましくは２ｎｍ〜５００ｎｍであり、より好ましくは５ｎｍ〜２００ｎｍである。
【００２６】
（発光層）
発光層は、通常、主として蛍光及び／又はりん光を発光する有機物、または該有機物とこれを補助するドーパントとから形成される。発光層は、塗布法により形成されることが好ましい。また発光層は、高分子化合物を含むことが好ましく、高分子化合物を一種単独で含んでいても二種以上を組み合わせて含んでいてもよく、共役系高分子化合物を含んで構成されることがさらに好ましい。また、前記発光層の電荷輸送性を高めるために、前記発光層中に電子輸送性化合物及び／又はホール輸送性化合物を混合して用いることもできる。発光層を構成する発光材料としては、例えば以下の色素系材料、金属錯体系材料、高分子系材料、ドーパント材料を挙げることができる。
【００２７】
色素系材料
色素系材料としては、例えば、シクロペンダミン誘導体、テトラフェニルブタジエン誘導体化合物、トリフェニルアミン誘導体、オキサジアゾール誘導体、ピラゾロキノリン誘導体、ジスチリルベンゼン誘導体、ジスチリルアリーレン誘導体、ピロール誘導体、チオフェン環化合物、ピリジン環化合物、ペリノン誘導体、ペリレン誘導体、オリゴチオフェン誘導体、オキサジアゾールダイマー、ピラゾリンダイマー、キナクリドン誘導体、クマリン誘導体などを挙げることができる。
【００２８】
金属錯体系材料
金属錯体系材料としては、例えば中心金属に、Ａｌ、Ｚｎ、Ｂｅなど、またはＴｂ、Ｅｕ、Ｄｙなどの希土類金属を有し、配位子にオキサジアゾール、チアジアゾール、フェニルピリジン、フェニルベンゾイミダゾール、キノリン構造などを有する金属錯体を挙げることができ、例えばイリジウム錯体、白金錯体などの三重項励起状態からの発光を有する金属錯体、アルミキノリノール錯体、ベンゾキノリノールベリリウム錯体、ベンゾオキサゾリル亜鉛錯体、ベンゾチアゾール亜鉛錯体、アゾメチル亜鉛錯体、ポルフィリン亜鉛錯体、ユーロピウム錯体などを挙げることができる。
【００２９】
高分子系材料
高分子系材料としては、ポリパラフェニレンビニレン誘導体、ポリチオフェン誘導体、ポリパラフェニレン誘導体、ポリシラン誘導体、ポリアセチレン誘導体、ポリフルオレン誘導体、ポリビニルカルバゾール誘導体、上記色素系材料や金属錯体系発光材料を高分子化したものなどを挙げることができる。
【００３０】
上記発光性材料のうち、青色に発光する材料としては、ジスチリルアリーレン誘導体、オキサジアゾール誘導体、およびそれらの重合体、ポリビニルカルバゾール誘導体、ポリパラフェニレン誘導体、ポリフルオレン誘導体などを挙げることができる。なかでも高分子材料のポリビニルカルバゾール誘導体、ポリパラフェニレン誘導体やポリフルオレン誘導体などが好ましい。
【００３１】
また、緑色に発光する材料としては、キナクリドン誘導体、クマリン誘導体、およびそれらの重合体、ポリパラフェニレンビニレン誘導体、ポリフルオレン誘導体などを挙げることができる。なかでも高分子材料のポリパラフェニレンビニレン誘導体、ポリフルオレン誘導体などが好ましい。
【００３２】
また、赤色に発光する材料としては、クマリン誘導体、チオフェン環化合物、およびそれらの重合体、ポリパラフェニレンビニレン誘導体、ポリチオフェン誘導体、ポリフルオレン誘導体などを挙げることができる。なかでも高分子材料のポリパラフェニレンビニレン誘導体、ポリチオフェン誘導体、ポリフルオレン誘導体などが好ましい。
【００３３】
ドーパント材料
ドーパント材料としては、例えばペリレン誘導体、クマリン誘導体、ルブレン誘導体、キナクリドン誘導体、スクアリウム誘導体、ポルフィリン誘導体、スチリル系色素、テトラセン誘導体、ピラゾロン誘導体、デカシクレン、フェノキサゾンなどを挙げることができる。なお、このような発光層の厚さは、通常約２ｎｍ〜２００ｎｍである。
【００３４】
発光層の膜厚は、通常、１ｎｍ〜１００μｍであり、好ましくは２ｎｍ〜１０００ｎｍであり、より好ましくは５ｎｍ〜５００ｎｍであり、さらに好ましくは２０ｎｍ〜２００ｎｍである。
【００３５】
（陰極）
陰極は、陽極を基準にして基板から遠い側に配置される。本実施の形態のボトムエミッション型の有機ＥＬ素子では、陰極は不透明であってもよく、光を反射する電極であることが好ましい。このような陰極としては、仕事関数が小さく、発光層への電子注入が容易で、電気伝導度の高い材料が好ましい。例えばアルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属および１３族金属などを用いることができる。このような陰極の材料としては、例えばリチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、ベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、アルミニウム、スカンジウム、バナジウム、亜鉛、イットリウム、インジウム、セリウム、サマリウム、ユーロピウム、テルビウム、イッテルビウムなどの金属、前記金属のうちの２種以上の合金、前記金属のうちの１種以上と、金、銀、白金、銅、マンガン、チタン、コバルト、ニッケル、タングステン、錫のうちの１種以上との合金、またはグラファイト若しくはグラファイト層間化合物などが用いられる。
【００３６】
なお前述したトップエミッション型の有機ＥＬ素子では、陰極は透明な電極で構成されることが好ましい。透明な電極には、導電性の金属酸化物膜、半透明の金属薄膜、有機物を含む透明導電膜等が用いられる。具体的には、酸化インジウム、酸化亜鉛、酸化スズ、インジウムスズ酸化物（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ：略称ＩＴＯ）、インジウム亜鉛酸化物（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ：略称ＩＺＯ）、金、白金、銀、銅、アルミニウム、ポリアニリン及びその誘導体、並びにポリチオフェン及びその誘導体等の薄膜が用いられ、これらのなかでも、ＩＴＯ、ＩＺＯ、酸化スズの薄膜が好適に用いられる。
【００３７】
陰極の膜厚は、通常、１ｎｍ〜１ｍｍであり、好ましくは１０ｎｍ〜１００μｍであり、より好ましくは２０ｎｍ〜１０μｍである。
【００３８】
なお陰極と発光層との間には、発光効率および素子寿命などの素子特性の向上を目的として、所定の層がさらに設けられる場合があり、例えば電子を輸送する機能を有する電子輸送層、電子注入効率を改善する機能を有する電子注入層、および表面の平坦化や電子注入を促進する機能を有するバッファ層、正孔の移動を阻害する正孔ブロック層などが設けられる。このバッファ層は陰極に接して設けられる。また陽極と発光層との間には、前述した機能層の他に、正孔注入効率を改善する機能を有する正孔注入層、正孔を輸送する機能を有する正孔輸送層、および電子の移動を阻害する機能を有する電子ブロック層などが設けられる場合がある。
【００３９】
以下に、有機ＥＬ素子のとりうる層構成の一例を示す。
ａ）陽極／発光層／陰極
ｂ）陽極／正孔注入層／発光層／陰極
ｃ）陽極／正孔注入層／発光層／電子注入層／陰極
ｄ）陽極／正孔注入層／発光層／電子輸送層／陰極
ｅ）陽極／正孔注入層／発光層／電子輸送層／電子注入層／陰極
ｆ）陽極／正孔輸送層／発光層／陰極
ｇ）陽極／正孔輸送層／発光層／電子注入層／陰極
ｈ）陽極／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／陰極
ｉ）陽極／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／電子注入層／陰極
ｊ）陽極／正孔注入層／正孔輸送層／発光層／陰極
ｋ）陽極／正孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子注入層／陰極
ｌ）陽極／正孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／陰極
ｍ）陽極／正孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／電子注入層／陰極
ｎ）陽極／発光層／電子注入層／陰極
ｏ）陽極／発光層／電子輸送層／陰極
ｐ）陽極／発光層／電子輸送層／電子注入層／陰極
（ここで、記号「／」は、記号「／」を挟む各層が隣接して積層されていることを示す。
以下同じ。）
本実施の形態の有機ＥＬ素子は、２層以上の発光層を有していてもよく、２層の発光層を有する有機ＥＬ素子としては、上記ａ）〜ｐ）の層構成のうちのいずれか１つにおいて、陽極と陰極とに挟持された積層体を「繰り返し単位Ａ」とすると、以下のｑ）に示す層構成を挙げることができる。
ｑ）陽極／（繰り返し単位Ａ）／電荷注入層／（繰り返し単位Ａ）／陰極
また、３層以上の発光層を有する有機ＥＬ素子としては、「（繰り返し単位Ａ）／電荷注入層」を「繰り返し単位Ｂ」とすると、以下のｒ）に示す層構成を挙げることができる。
ｒ）陽極／（繰り返し単位Ｂ）ｘ／（繰り返し単位Ａ）／陰極
なお記号「ｘ」は、２以上の整数を表し、（繰り返し単位Ｂ）ｘは、繰り返し単位Ｂがｘ段積層された積層体を表す。
【００４０】
ここで、電荷注入層とは電界を印加することにより、正孔と電子を発生する層である。
電荷発生層としては、例えば酸化バナジウム、インジウムスズ酸化物（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ：略称ＩＴＯ）、酸化モリブデンなどから成る薄膜を挙げることができる。
【００４１】
以上の構成において、ｂ）〜ｉ）の構成のように、発光層と陽極の間に正孔注入層および正孔輸送層のうちのいずれか１層が設けられる素子構成の場合、該発光層と陽極の間に設けられる１層を前述した機能層によって構成することが好ましい。また発光層と陽極の間に２層以上の層が形成されている場合であっても、このうちの１層を前述した機能層で構成するようにしてもよい。
【００４２】
以下、正孔注入層、正孔輸送層、電子注入層、電子輸送層、バッファ層について説明する。
【００４３】
（正孔注入層）
正孔注入層として前述した機能層とは異なる層を設ける場合、該正孔注入層を構成する材料としては、酸化バナジウム、酸化モリブデン、酸化ルテニウム、および酸化アルミニウムなどの酸化物や、フェニルアミン系、スターバースト型アミン系、フタロシアニン系、アモルファスカーボン、ポリアニリン、およびポリチオフェン誘導体などを挙げることができる。
【００４４】
（正孔輸送層）
正孔輸送層として前述した機能層とは異なる層を設ける場合、該正孔輸送層を構成する材料としては、ポリビニルカルバゾール若しくはその誘導体、ポリシラン若しくはその誘導体、側鎖若しくは主鎖に芳香族アミンを有するポリシロキサン誘導体、ピラゾリン誘導体、アリールアミン誘導体、スチルベン誘導体、トリフェニルジアミン誘導体、ポリアニリン若しくはその誘導体、ポリチオフェン若しくはその誘導体、ポリアリールアミン若しくはその誘導体、ポリピロール若しくはその誘導体、ポリ（ｐ−フェニレンビニレン）若しくはその誘導体、又はポリ（２，５−チエニレンビニレン）若しくはその誘導体などを挙げることができる。
【００４５】
（電子輸送層）
電子輸送層を構成する電子輸送材料としては、公知のものを使用でき、オキサジアゾール誘導体、アントラキノジメタン若しくはその誘導体、ベンゾキノン若しくはその誘導体、ナフトキノン若しくはその誘導体、アントラキノン若しくはその誘導体、テトラシアノアンスラキノジメタン若しくはその誘導体、フルオレノン誘導体、ジフェニルジシアノエチレン若しくはその誘導体、ジフェノキノン誘導体、又は８−ヒドロキシキノリン若しくはその誘導体の金属錯体、ポリキノリン若しくはその誘導体、ポリキノキサリン若しくはその誘導体、ポリフルオレン若しくはその誘導体などを挙げることができる。
【００４６】
（電子注入層）
電子注入層を構成する材料としては、発光層の種類に応じて最適な材料が適宜選択され、アルカリ金属、アルカリ土類金属、アルカリ金属およびアルカリ土類金属のうちの１種類以上含む合金、アルカリ金属若しくはアルカリ土類金属の酸化物、ハロゲン化物、炭酸化物、またはこれらの物質の混合物などを挙げることができる。
【００４７】
（バッファ層）
バッファ層を構成する材料としては、フッ化リチウム等のアルカリ金属のフッ化物、アルカリ土類金属のハロゲン化物、酸化物等を用いることができる。また、酸化チタン等無機半導体の微粒子を用いて電荷輸送層を形成することもできる。
【００４８】
＜有機ＥＬ素子の製造方法＞
本発明の有機ＥＬ素子の製造方法は、塗布法により基板上に陽極を形成する工程と、塗布法により発光層を形成する工程と、陰極を形成する工程とを含む。具体的には、有機ＥＬ素子は、前述した有機ＥＬ素子を構成する各層を、陽極から順番に積層することによって形成することができる。
【００４９】
（塗布法により基板上に陽極を形成する工程）
陽極は塗布法により形成される。具体的には陽極は、前述した陽極の構成材料（ポリアニリン、ポリアニリンの誘導体、または、ポリアニリンとポリアニリンの誘導体との混合物を）と溶媒とを含む溶液を基板の表面上に塗布することによって形成される。
【００５０】
陽極を形成する際に用いられる溶液の溶媒としては、例えば、トルエン、キシレン、メシチレン、テトラリン、デカリン、ビシクロヘキシル、ｎ−ブチルベンゼン、ｓ−ブチルベンゼン、ｔ−ブチルベンゼン等の炭化水素系溶媒、四塩化炭素、クロロホルム、ジクロロメタン、ジクロロエタン、クロロブタン、ブロモブタン、クロロペンタン、ブロモペンタン、クロロヘキサン、ブロモヘキサン、クロロシクロヘキサン、ブロモシクロヘキサン等のハロゲン化飽和炭化水素系溶媒、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン、トリクロロベンゼン等のハロゲン化不飽和炭化水素系溶媒、テトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン等のエーテル類系溶媒、水、アルコール等があげられる。アルコールの具体例としては、メタノール、エタノール、イソプロパノール、ブタノール、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブトキシエタノール、メトキシブタノール等があげられる。また本発明に用いられる溶液は、２種類以上の溶媒を含んでいてもよく、上記で例示した溶媒を２種類以上含んでいてもよい。
【００５１】
塗布法としては、スピンコート法、キャスティング法、マイクログラビアコート法、グラビアコート法、バーコート法、ロールコート法、ワイアーバーコート法、ディップコート法、スプレーコート法、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などを挙げることができる。
【００５２】
（発光層形成工程）
活性層に用いられる有機薄膜は、前述した発光層の構成材料と溶媒とを含む溶液を用いる塗布法により形成することができ、例えば共役高分子化合物と、溶媒とを含む溶液を用いる塗布法により形成することができる。
【００５３】
溶媒としては、例えば、トルエン、キシレン、メシチレン、テトラリン、デカリン、ビシクロヘキシル、ｎ−ブチルベンゼン、ｓ−ブチルベンゼン、ｔ−ブチルベンゼン等の炭化水素系溶媒、四塩化炭素、クロロホルム、ジクロロメタン、ジクロロエタン、クロロブタン、ブロモブタン、クロロペンタン、ブロモペンタン、クロロヘキサン、ブロモヘキサン、クロロシクロヘキサン、ブロモシクロヘキサン等のハロゲン化飽和炭化水素系溶媒、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン、トリクロロベンゼン等のハロゲン化不飽和炭化水素系溶媒、テトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン等のエーテル類系溶媒等が挙げられる。また本発明に用いられる溶液は、２種類以上の溶媒を含んでいてもよく、上記で例示した溶媒を２種類以上含んでいてもよい。
【００５４】
前記発光層の構成材料を含む溶液を塗布する方法としては、スピンコート法、キャスティング法、マイクログラビアコート法、グラビアコート法、バーコート法、ロールコート法、ワイアーバーコート法、ディップコート法、スプレーコート法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、インクジェット印刷法、ディスペンサー印刷法、ノズルコート法、キャピラリーコート法等の塗布法を挙げることができ、これらのなかでもスピンコート法、フレキソ印刷法、インクジェット印刷法、ディスペンサー印刷法が好ましい。
【００５５】
（陰極を形成する工程）
前述した陰極の材料を真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、メッキ法等によって成膜することにより陰極を形成する。またポリアニリン及びその誘導体、ポリチオフェン及びその誘導体等の有機材料を含む溶液、金属インク、金属ペースト、溶融状態の低融点金属等を用いて、塗布法によって陰極を形成することもできる。
【００５６】
本実施の形態では、有機ＥＬ素子を構成する要素のうちの陰極を除く残余の構成要素を塗布法によって形成することが好ましい。このように工程として簡易な塗布法によって各要素を形成することによって、簡易に有機ＥＬ素子を形成することができ、生産性が向上するとともに、素子製造のコストを低減することができる。また陰極も加えて有機ＥＬ素子を構成する全ての構成要素を塗布法によって形成することがさらに好ましい。このように工程として簡易な塗布法によって全ての要素を形成することによって、簡易に有機ＥＬ素子を形成することができ、生産性が向上するとともに、素子製造のコストを低減することができる。
【００５７】
（発光層と陽極との間の層）
発光層と陽極との間には、前述したように、例えば正孔輸送層及び／又は正孔注入層として機能する機能層などが必要に応じて設けられる。
【００５８】
機能層は、機能層は、陽極を形成した後に、ｐＨが５〜９の溶液を用いる塗布法により形成される。この溶液は、機能層の構成材料と溶媒とを含む。機能層が陽極に接して設けられる場合には、ｐＨが５〜９の前記溶液を陽極の表面上に塗布することによって機能層が形成される。なお溶液が塗布される陽極に与える損傷が少ない溶液を用いて機能層を形成することが好ましく、具体的には陽極を溶解し難い溶液を用いて機能層を形成することが好ましい。このように機能層を形成することによって、発光層や正孔輸送層を塗布形成する際の保護層として機能層が機能するので、信頼性の高い有機ＥＬ素子を形成することができる。
【００５９】
機能層を塗布形成する際に用いる溶液は、溶媒と、前述した機能層の構成材料とを含む。前記溶液の溶媒としては、水、アルコール等があげられ、アルコールの具体例としては、メタノール、エタノール、イソプロパノール、ブタノール、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブトキシエタノール、メトキシブタノール等があげられる。また本発明に用いられる溶液は、２種類以上の溶媒を含んでいてもよく、上記で例示した溶媒を２種類以上含んでいてもよい。
【００６０】
また、また機能層に加えて正孔輸送層、正孔注入層等を設ける場合には、これらの層は、設けられる層となる材料と溶媒とを含む溶液を用いる塗布法によって形成することが好ましい。
【００６１】
（陰極と発光層との間の層）
陰極と発光層との間には、前述したようにバッファ層、電子注入層、電子輸送層などが必要に応じて設けられる。これらの層は、該層となる材料と溶媒とを含む溶液を用いる塗布法によって形成することが好ましい。なお蒸着法などを用いてバッファ層、電子注入層、電子輸送層、および正孔ブロック層などを形成してもよい。
【００６２】
以上説明した有機ＥＬ素子は、ポリアニリン、ポリアニリンの誘導体、または、ポリアニリンとポリアニリンの誘導体との混合物を含む陽極が塗布法により形成されて成るので、効率が高い素子を簡易な工程で製造することができる。
【００６３】
以上説明した有機ＥＬ素子は、曲面状や平面状の照明装置、例えばスキャナの光源として用いられる面状光源、および表示装置に好適に用いることができる。前述したように簡易な工程で効率が高い素子を製造可能な有機ＥＬ素子を備える装置は、有機ＥＬ素子と同様に電流効率および電力効率が高い素子を備える装置を簡易な工程で安価に製造することができる。
【００６４】
有機ＥＬ素子を備える表示装置としては、セグメント表示装置、ドットマトリックス表示装置などを挙げることができる。ドットマトリックス表示装置には、アクティブマトリックス表示装置およびパッシブマトリックス表示装置などがある。有機ＥＬ素子は、アクティブマトリックス表示装置、パッシブマトリックス表示装置において、各画素を構成する発光素子として用いられる。また有機ＥＬ素子は、セグメント表示装置において、各セグメントを構成する発光素子として用いられ、液晶表示装置において、バックライトとして用いられる。
【実施例】
【００６５】
以下、本発明をさらに詳細に説明するために実施例を示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００６６】
実施例１
（有機ＥＬ素子の作製）
ガラス基板に、ポリアニリン溶液（日産化学製  ＯＲＭＥＣＯＮ  Ｄ１０３３Ｗ（水溶媒））を塗布した後、大気中で１００℃／１０分間の条件で加熱することによりポリアニリンから成る陽極を形成した。ポリアニリンの膜厚は、約１３０ｎｍであった。ポリアニリンから成る陽極は透明であった。
【００６７】
次に青色発光有機材料(サメイション製、ＢＰ３７１)の１．５重量％キシレン溶液をスピンコートにより塗布し、発光層（膜厚約１００ｎｍ）を得た。その後、減圧下で１時間乾燥させ、陰極バッファ層としてフッ化リチウムを４ｎｍ、陰極としてカルシウムを５ｎｍ、次いでアルミニウムを１００ｎｍ蒸着して、高分子発光素子を作製した。蒸着のときの真空度は、すべて１×１０-4Ｐａ〜９×１０-4Ｐａであった。得られた有機ＥＬ素子の形状は、２ｍｍ×５ｍｍの長方形であった。
【００６８】
比較例１
（変性ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ溶液の作製）
エイチ・シー・スタルク社製  ＣＬＥＶＩＯＳ  ＰＨ５００とＤＭＳＯと界面活性剤（エアープロダクツ社製  サーフィノール１０４ＰＡ(５０％イソプロパノール溶液)）とを、ＰＨ５００／ＤＭＳＯ／サーフィノール１０４ＰＡ＝９５／５／０．８の重量割合で混合させた後、０．２μｍのフィルターで濾過して変性ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ溶液を作製した。
（有機ＥＬ素子の作製）
ガラス基板に、上記で作製した変性ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ溶液を塗布した後、大気中で１３０℃／１０分間の条件で加熱することにより変性ＰＥＤＯＴから成る陽極を形成した。
変性ＰＥＤＯＴの膜厚は、約１３０ｎｍであった。ポリアニリンから成る陽極は透明であった。
【００６９】
次に青色発光有機材料(サメイション製、ＢＰ３７１)の１．５重量％キシレン溶液をスピンコートにより塗布し、発光層（膜厚約１００ｎｍ）を得た。その後、減圧下で１時間乾燥させ、陰極バッファ層としてフッ化リチウムを４ｎｍ、陰極としてカルシウムを５ｎｍ、次いでアルミニウムを１００ｎｍ蒸着して、高分子発光素子を作製した。蒸着のときの真空度は、すべて１×１０-4Ｐａ〜９×１０-4Ｐａであった。得られた有機ＥＬ素子の形状は、２ｍｍ×５ｍｍの長方形であった。
−評価−
有機ＥＬ素子に印加する電圧を段階的に変化させ、有機ＥＬ素子から放射されるＥＬ発光の正面輝度を測定した。実施例１、比較例１で作製した２つの素子は、それぞれピーク波長が４７０ｎｍの青色で発光することを確認した。印加電圧１０Ｖの時の、電流効率、電力効率を表１に示した。
【００７０】
【表１】
2010073678.tif 000003
表１に示すように、ポリアニリン溶液を用いて塗布形成した陽極を備える有機ＥＬ素子は、変性ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ溶液を用いて塗布形成した陽極を備える有機ＥＬ素子よりも高い電流効率、電力効率を示すことを確認した。
【００７１】
実施例２
（有機ＥＬ素子の作製）
ガラス基板に、ポリアニリン溶液（日産化学製  ＯＲＭＥＣＯＮ  Ｄ１０３３Ｗ（水溶媒））を塗布した後、大気中で１００℃／１０分間の条件で加熱することによりポリアニリンから成る陽極を形成した。ポリアニリンの膜厚は、約１３０ｎｍであった。ポリアニリンから成る陽極は透明であった。その後、ＨＩＬ６９１溶液（Ｐｌｅｘｔｒｏｎｉｃｓ社製、商品名Ｐｌｅｘｃｏｒｅ  ＨＩＬ６９１）をスピンコートにより塗布し機能層であるホール輸送層（膜厚約１００ｎｍ）を得た。ＨＩＬ６９１溶液のｐＨをｐＨ試験紙（アドバンテック東洋社製、商品名「ＵＮＩＶ  ユニバーサル」、型番「０７０１１０３０」）で測定したところ、ｐＨは７であった。
【００７２】
次に青色発光有機材料(サメイション製、ＢＰ３７１)の１．５重量％キシレン溶液をスピンコートにより塗布し、発光層（膜厚約１００ｎｍ）を得た。その後、減圧下で１時間乾燥させ、陰極バッファ層としてフッ化リチウムを４ｎｍ、陰極としてカルシウムを５ｎｍ、次いでアルミニウムを１００ｎｍ蒸着して、高分子発光素子を作製した。蒸着のときの真空度は、すべて１×１０-4Ｐａ〜９×１０-4Ｐａであった。得られた有機ＥＬ素子の形状は、２ｍｍ×５ｍｍの長方形であった。
【００７３】
比較例２
（有機ＥＬ素子の作製、評価）
ガラス基板に、上記で作製した変性ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ溶液を塗布した後、大気中で１３０℃／１０分間の条件で加熱することにより変性ＰＥＤＯＴから成る陽極を形成した。
変性ＰＥＤＯＴの膜厚は、約１３０ｎｍであった。ポリアニリンから成る陽極は透明であった。その後、ＨＩＬ６９１溶液（Ｐｌｅｘｔｒｏｎｉｃｓ社製、商品名Ｐｌｅｘｃｏｒｅ  ＨＩＬ６９１）をスピンコートにより塗布し機能層であるホール輸送層（膜厚約１００ｎｍ）を得た。ＨＩＬ６９１溶液のｐＨをｐＨ試験紙（アドバンテック東洋社製、商品名「ＵＮＩＶ  ユニバーサル」、型番「０７０１１０３０」）で測定したところ、ｐＨは７であった。
【００７４】
次に青色発光有機材料(サメイション製、ＢＰ３７１)の１．５重量％キシレン溶液をスピンコートにより塗布し、発光層（膜厚約１００ｎｍ）を得た。その後、減圧下で１時間乾燥させ、陰極バッファ層としてフッ化リチウムを４ｎｍ、陰極としてカルシウムを５ｎｍ、次いでアルミニウムを１００ｎｍ蒸着して、高分子発光素子を作製した。蒸着のときの真空度は、すべて１×１０-4Ｐａ〜９×１０-4Ｐａであった。得られた有機ＥＬ素子の形状は、２ｍｍ×５ｍｍの長方形であった。
−評価−
有機ＥＬ素子に印加する電圧を段階的に変化させ、有機ＥＬ素子から放射されるＥＬ発光の正面輝度を測定した。実施例２、比較例２で作製した２つの素子は、それぞれピーク波長が４７０ｎｍの青色で発光することを確認した。印加電圧１０Ｖの時の、電流効率、電力効率を表１に示した。
【００７５】
【表２】
2010073678.tif 000004
表２に示すように、ポリアニリン溶液を用いて塗布形成した陽極を備える有機ＥＬ素子は、変性ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ溶液を用いて塗布形成した陽極を備える有機ＥＬ素子よりも高い電流効率、電力効率を示すことを確認した。