(57)【要約】【課題】  特別な添加剤を含有させずとも、発光層固有の発光波長を変化させることが可能な発光素子の製造方法を提供する。【解決手段】  本発明の発光素子の製造方法は、発光層８を構成する発光材料を溶媒に溶解した溶液を塗布する工程と、前記溶液を乾燥させて前記溶媒の残留量を調整することにより、当該発光材料からなる前記発光層８の発光波長を調整する工程と、を有することを特徴とする。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光層を構成する発光材料を溶媒に溶解または分散した溶液を塗布する工程と、
前記溶液を乾燥させる際に前記溶媒の残留量を調整することにより、当該発光材料からなる前記発光層の発光波長を調整する工程と、を有することを特徴とする発光素子の製造方法。
【請求項２】
前記溶媒は、その双極子モーメントが０．５Ｄ以上であることを特徴とする請求項１に記載の発光素子の製造方法。
【請求項３】
前記溶媒の乾燥は加熱を伴って行うものであり、前記溶媒の残留量は、加熱温度の度合いにより調製するものであることを特徴とする請求項１又は２に記載の発光素子の製造方法。
【請求項４】
前記溶媒の乾燥は真空乾燥により行うものであり、前記溶媒の残留量は、到達真空度の度合いにより調製するものであることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の発光素子の製造方法。
【請求項５】
前記溶媒の残留量は、前記発光材料を溶解または分散させる溶媒の量により調整することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の発光素子の製造方法。
【請求項６】
第１の電極層と第２の電極層との間に、少なくとも発光層を含む機能層を具備してなる発光素子であって、
前記発光層が、発光材料と、前記発光材料を溶解または分散させるための溶媒とを含み、該溶媒の含有量により当該発光層の発光波長が調整されてなることを特徴とする発光素子。
【請求項７】
前記溶媒は、その双極子モーメントが０．５Ｄ以上であることを特徴とする請求項６に記載の発光素子。
【請求項８】
前記溶媒は、前記発光材料を成膜させる際に用いる溶媒であることを特徴とする請求項６又は７に記載の発光素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光素子の製造方法、及び発光素子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
有機エレクトロルミネッセンス（以下、ＥＬと略す）素子に代表される発光素子として、陰極と陽極との間に発光層等の機能層を有してなるものがある。このような構成の発光素子では、各電極から発光層に電子及び正孔を注入することで、蛍光性化合物の励起子を生成し、この励起子が基底状態に戻る際に放出する光を利用するものである。ここで、発光素子から出射される光について、発光層が有する固有の発光波長を変化させることで発光色を調整し、所望の色光を出射可能にする技術が例えば特許文献１に開示されている。
【特許文献１】特開２００３−２９７５７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記特許文献１では、発光波長を変化させるために、発光波長変化剤を含有させているが、このような発光波長変化剤の添加はコストが掛かり、扱いが不便である。本発明は、特許文献１のような特別な添加剤を含有させずとも、発光層固有の発光波長を変化させることが可能な発光素子の製造方法と、発光素子とを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記課題を解決するために、本発明の発光素子の製造方法は、発光層を構成する発光材料を溶媒に溶解した溶液を塗布する工程と、前記溶液を乾燥させる際に前記溶媒の残留量を調整することにより、当該発光材料からなる前記発光層の発光波長を調整する工程と、を有することを特徴とする。
【０００５】
このような製造方法によれば、従来のように発光波長変化剤等を添加しなくても、簡便に発光波長を変化させることが可能となる。つまり、発光層を構成する発光材料（特に高分子発光材料）を成膜する際には液相法によるのが最適であるが、この場合に用いる溶媒を積極的に発光層に残存させ、乾燥時に該残存量を調整することで、好適に発光層の発光波長を調整することを実現しているのである。
【０００６】
ここで、用いる溶媒としては、その双極子モーメントが０．５Ｄ以上であることが好ましい。このような溶媒は、発光材料との間で相互作用が生じ易いため、発光材料に対する溶解性が高く、成膜時の扱いが簡便で、成膜後において発光層に残存した際には、発光材料との間で相互作用を生じさせるため、該発光材料の発光波長を好適に変化させることが可能となる。
【０００７】
次に、上記課題を解決するために、本発明の発光素子は、第１の電極層と第２の電極層との間に、少なくとも発光層を含む機能層を具備してなる発光素子であって、前記発光層が、発光材料と、前記発光材料を溶解させるための溶媒とを含み、該溶媒の含有量により当該発光層の発光波長が調整されてなることを特徴とする。
【０００８】
このような発光素子によると、発光層に含有させる溶媒の量をコントロールすることで、従来のように発光波長変化剤等を添加しなくても、簡便に発光波長を変化させることが可能となる。つまり、発光層を構成する発光材料を成膜する際には液相法によるのが最適であるが、この場合に用いる溶媒を積極的に発光層に残存させ、乾燥時に該残存量を調整することで、簡便に発光層の発光波長を調整することができるのである。
【０００９】
ここで、含有する溶媒としては、その双極子モーメントが０．５Ｄ以上であることが好ましい。このような溶媒は、発光材料との間で相互作用が生じ易いため、該発光材料の発光波長を好適に変化させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
（有機ＥＬ素子）
以下、本発明の発光素子たる有機ＥＬ素子の第１実施形態を、図面を参照して説明する。図１は、本実施形態の有機ＥＬ素子の断面構成図である。図１において、有機ＥＬ素子１０は、基板２と、基板２の一方の面側に設けられた陽極（第１の電極）４、陰極（第２の電極）７と、これらの電極４、７間に狭持された有機ＥＬ層（有機機能層）３とを備えて構成されている。また、前記陽極４と陰極７とには、素子制御部ｃｏｎが接続され、両電極に任意の電圧を印加可能になっている。有機ＥＬ層３は、正孔注入／輸送層５と、発光層８とを主体として構成されている。
【００１１】
ここで、図１に示す有機ＥＬ素子１０は、発光層８からの出力光を基板２側から装置外部に取り出す形態であり、基板２が光を透過可能な透明あるいは半透明材料から構成されている。そのような材料としては、例えば、透明なガラス、石英、サファイア、あるいはポリエステル、ポリアクリレート、ポリカーボネート、ポリエーテルケトンなどの透明な合成樹脂などが挙げられる。特に、基板２の形成材料としては、安価なソーダガラスが好適に用いられる。なお、本実施形態では図示を省略したが、基板２上には、配線や薄膜トランジスタ等の素子を形成することができる。
【００１２】
また、陽極４についても同様に、光を透過可能な透明あるいは半透明の導電材料から構成されている。具体的には、インジウム錫酸化物（Indium Tin Oxide：ＩＴＯ）からなるものを採用している。
【００１３】
一方、基板２とは反対の側から発光光を取り出す形態の場合には、基板２を構成する材料は不透明であってもよく、その場合、アルミナ等のセラミック、ステンレス等の金属シートに表面酸化などの絶縁処理を施したもの、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂などを用いることができる。この場合、陽極４は遮光性や光反射性の材料で形成することができる。
【００１４】
正孔注入／輸送層５は、発光層８の発光効率、寿命などの素子特性を向上させる機能を提供する。つまり、正孔注入／輸送層５を設けることで、発光層８内を移動する電子が効率よくブロッキングされ、発光層８内での正孔と電子との再結合確率を高める効果を得られる。正孔注入／輸送層を形成するための材料（形成材料）としては、例えば、チオフェン系化合物（ポリチオフェン（ＰＥＤＯＴ）等）、ピロール系化合物（ポリピロール等）、アニリン系化合物（ポリアニリン等）、アセチレン系化合物（ポリアセチレン等）や、それらの誘導体などを用いることができる。
【００１５】
発光層８の形成材料としては、低分子の有機発光色素や高分子発光体、即ち、各種の蛍光物質や燐光物質などの発光物質、Ａｌｑ３（アルミキレート錯体）などの有機エレクトロルミネッセンス材料が使用可能である。発光物質となる共役系高分子の中ではアリーレンビニレン又はポリフルオレン構造を含むものなどが特に好ましい。低分子発光体では、例えばナフタレン誘導体、アントラセン誘導体、ペリレン誘導体、ポリメチン系、キサテン系、クマリン系、シアニン系などの色素類、８−ヒドロキノリンおよびその誘導体の金属錯体、芳香族アミン、テトラフェニルシクロペンタジエン誘導体等、又は特開昭５７−５１７８１、同５９−１９４３９３号公報等に記載されている公知のものが使用可能である。本実施形態では、ポリ（９，９−ジオクチルフローレン−２，７−ジイル）−（１，４−ビニレンフェニレン）共重合体（分子量Ｍｗ＝１１０，０００（ポリスチレン換算））を用いている。
【００１６】
ここで、発光層８には、当該発光層８を構成する発光材料を溶解させるための溶媒が含まれている。具体的には、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミドが含有されてなり、当該溶媒の作用により、発光層８の発光波長が調整されている。つまり、発光層８を構成する発光材料が有する固有の発光波長が変化しており、その溶媒の含有量によって変化量が調整されているのである。なお、溶媒としては、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミドの他、例えばジクロロベンゼン等、双極子モーメントが０．５Ｄ以上のものを用いることができる。
【００１７】
陰極７はアルミニウム（Ａｌ）やマグネシウム（Ｍｇ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）等からなる金属電極である。なお、有機ＥＬ素子１０では、陰極７を覆う封止部材を設けることが好ましく、さらには、陽極４と基板２との間に、基板２側から陽極４、陰極７を含む有機ＥＬ層３に対して大気が侵入するのを遮断するための封止層を設けることもできる。光取り出し側に設ける封止層は、例えばセラミックや窒化珪素、酸化窒化珪素、酸化珪素などの透明な材料により形成し、この中でも酸化窒化珪素が透明性、ガスバリア性の観点から好ましい。なお、封止層の厚さは発光層８から射出される光の波長より小さくすることが好ましい（例えば０．１μｍ）。
【００１８】
本実施形態の有機ＥＬ素子１０は、その駆動方式として、アクティブマトリクス型、パッシブマトリクス型のいずれも適用可能であり、電極４，７を介して有機ＥＬ層３に電流を供給することで発光層８を発光させ、基板２の外面側に光を放射できるようになっている。
【００１９】
（有機ＥＬ素子の製造方法）
次に、図１の有機ＥＬ素子１０の製造方法について説明する。
まず、ガラス等からなる透光性の基板２を用意し、該基板２上にＩＴＯからなる陽極４を形成する。続いて、正孔注入／輸送層形成用材料を含む液状体組成物を用いて、スピンコート法により正孔注入／輸送層５を形成する。
【００２０】
続いて、形成した正孔注入／輸送層５上に、発光層８を形成する。ここでは、発光層形成用材料たる発光材料（高分子発光材料）を含む液状組成物を用いて、スピンコート法により形成するものとしている。ここでは、発光材料としてのポリ（９，９−ジオクチルフローレン−２，７−ジイル）−（１，４−ビニレンフェニレン）共重合体（分子量Ｍｗ＝１１０，０００（ポリスチレン換算））を、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミドに溶解させた液状組成物（３ｗｔ％）をスピンコート法により塗布し、その後、真空乾燥（１０−４Ｔｏｒｒで３０ｍｉｎ）を行い、１００℃のホットプレート上で６０ｍｉｎアニールすることで目的の発光層８を得るものとしている。
【００２１】
ここで、塗布した液状組成物を乾燥する際、溶媒の残留量を調整することにより、形成する発光層８の発光波長を調整するものとしている。つまり、乾燥時間、乾燥温度、気圧等を制御することで、乾燥後に発光層８に残存する溶媒の量を制御して、発光波長を変化させ、該変化量を調整している。
【００２２】
続いて、形成した発光層８上にアルミニウムを成膜して、陰極７を得る。その後、素子制御部ｃｏｎ等との所定の配線形成を行って、図１に示す有機ＥＬ素子１０を得るものとしている。
【実施例】
【００２３】
本発明の効果を確認するために、以下の実施例を行った。
【００２４】
（実施例１）
陽極４を含む基板２上に正孔注入／輸送層５を３０ｎｍで形成した後、発光材料としてのポリ（９，９−ジオクチルフローレン−２，７−ジイル）−（１，４−ビニレンフェニレン）共重合体をＮ，Ｎ−ジメチルアセトアミド（沸点１６６．１℃）に溶解させた液状組成物を、スピンコート法により塗布した（厚さ５０ｎｍ）。その上に、陰極材料を蒸着形成して実施例１の有機ＥＬ素子を作製した。この素子の初期特性と定電流駆動させたときの輝度半減寿命を測定した。その結果を表１に示す。
【００２５】
（実施例２）
陽極４を含む基板２上に正孔注入／輸送層５を３０ｎｍで形成した後、発光材料としてのポリ（９，９−ジオクチルフローレン−２，７−ジイル）−（１，４−ビニレンフェニレン）共重合体をＮ，Ｎ−ジメチルアセトアミド（沸点１６６．１℃）に溶解させた液状組成物を、スピンコート法により塗布した（厚さ５０ｎｍ）。その後、真空乾燥（１０−１Ｔｏｒｒで３０ｍｉｎ）を行い、その上に、陰極材料を蒸着形成して実施例２の有機ＥＬ素子を作製した。この素子の初期特性と定電流駆動させたときの輝度半減寿命を測定した。その結果を表１に示す。
【００２６】
（実施例３）
陽極４を含む基板２上に正孔注入／輸送層５を３０ｎｍで形成した後、発光材料としてのポリ（９，９−ジオクチルフローレン−２，７−ジイル）−（１，４−ビニレンフェニレン）共重合体をＮ，Ｎ−ジメチルアセトアミド（沸点１６６．１℃）に溶解させた液状組成物を、スピンコート法により塗布した（厚さ５０ｎｍ）。その後、真空乾燥（１０−４Ｔｏｒｒで３０ｍｉｎ）を行い、その上に、陰極材料を蒸着形成して実施例３の有機ＥＬ素子を作製した。この素子の初期特性と定電流駆動させたときの輝度半減寿命を測定した。その結果を表１に示す。
【００２７】
（実施例４）
陽極４を含む基板２上に正孔注入／輸送層５を３０ｎｍで形成した後、発光材料としてのポリ（９，９−ジオクチルフローレン−２，７−ジイル）−（１，４−ビニレンフェニレン）共重合体をＮ，Ｎ−ジメチルアセトアミド（沸点１６６．１℃）に溶解させた液状組成物を、スピンコート法により塗布した（厚さ５０ｎｍ）。その後、真空乾燥（１０−４Ｔｏｒｒで３０ｍｉｎ）を行い、１００℃のホットプレート上で６０ｍｉｎアニールし、その上に、陰極材料を蒸着形成して実施例４の有機ＥＬ素子を作製した。この素子の初期特性と定電流駆動させたときの輝度半減寿命を測定した。その結果を表１に示す。
【００２８】
（実施例５）
陽極４を含む基板２上に正孔注入／輸送層５を３０ｎｍで形成した後、発光材料としてのポリ（９，９−ジオクチルフローレン−２，７−ジイル）−（１，４−ビニレンフェニレン）共重合体をＮ，Ｎ−ジメチルアセトアミド（沸点１６６．１℃）に溶解させた液状組成物を、スピンコート法により塗布した（厚さ５０ｎｍ）。その後、真空乾燥（１０−６Ｔｏｒｒで３０ｍｉｎ）を行い、１３０℃のホットプレート上で６０ｍｉｎアニールし、その上に、陰極材料を蒸着形成して実施例５の有機ＥＬ素子を作製した。この素子の初期特性と定電流駆動させたときの輝度半減寿命を測定した。その結果を表１に示す。
【００２９】
（比較例１）
陽極４を含む基板２上に正孔注入／輸送層５を３０ｎｍで形成した後、発光材料としてのポリ（９，９−ジオクチルフローレン−２，７−ジイル）−（１，４−ビニレンフェニレン）共重合体をトルエンに溶解させた液状組成物を、スピンコート法により塗布した（厚さ５０ｎｍ）。その後、真空乾燥（１０−４Ｔｏｒｒで３０ｍｉｎ）を行い、１００℃のホットプレート上で６０ｍｉｎアニールし、その上に、陰極材料を蒸着形成して比較例１の有機ＥＬ素子を作製した。この素子の初期特性と定電流駆動させたときの輝度半減寿命を測定した。その結果を表１に示す。
【００３０】
【表１】
2006236801.tif 000003
【００３１】
実施例１〜５では、発光材料を極性の高い溶媒に溶解させ、発光材料と溶媒との間で相互作用を生じさせた。このような素子では、短波長側に蛍光がシフトしており、電界発光時も同様に短波長側に発光がシフトしている。特に、実施例１〜５の順番で膜の乾燥条件を変えることで、残存する溶媒量を変化させ、シフト量を変化させることができた。また発光特性を損なわずに発光波長のみ短波長側にシフトできる条件を見出せた。これにより材料を変えずして色純度の良い発光を得ることができ、フルカラーパネルとして用いた場合、必要輝度を低減させることができ寿命を伸ばすことができる。
【００３２】
（実施例６）
陽極４を含む基板２上に正孔注入／輸送層５を３０ｎｍで形成した後、発光材料としてのポリ（９，９−ジオクチルフローレン−２，７−ジイル）−（１，４−ビニレンフェニレン）共重合体をジクロロベンゼン（沸点１８０℃、双極子モーメント２．２７Ｄ）に溶解させた液状組成物を、スピンコート法により塗布した（厚さ５０ｎｍ）。その後、真空乾燥（１０−４Ｔｏｒｒで３０ｍｉｎ）を行い、１００℃のホットプレート上で６０ｍｉｎアニールし、その上に、陰極材料を蒸着形成して実施例６の有機ＥＬ素子を作製した。この素子の初期特性と定電流駆動させたときの輝度半減寿命を測定した。その結果を表２に示す。
【００３３】
（比較例２）
陽極４を含む基板２上に正孔注入／輸送層５を３０ｎｍで形成した後、発光材料としてのポリ（９，９−ジオクチルフローレン−２，７−ジイル）−（１，４−ビニレンフェニレン）共重合体をジクロロベンゼン（沸点１８０℃、双極子モーメント２．２７Ｄ）に溶解させた液状組成物を、スピンコート法により塗布した（厚さ５０ｎｍ）。その後、真空乾燥（１０−６Ｔｏｒｒで３０ｍｉｎ）を行い、１３０℃のホットプレート上で６０ｍｉｎアニールし、その上に、陰極材料を蒸着形成して比較例２の有機ＥＬ素子を作製した。この素子の初期特性と定電流駆動させたときの輝度半減寿命を測定した。その結果を表２に示す。
【００３４】
【表２】
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【００３５】
表２には、比較例１及び実施例４の結果も示した。実施例６では、塗布した膜は長波長側に蛍光がシフトしており、電界発光時も同様に長波長側に発光がシフトしている。なお、比較例２では乾燥により残存溶媒量が殆どなく、シフト量も十分なものではなかった。
また発光特性を損なわずに発光波長のみ長波長側または短波長側にシフトできる条件を見出せた。これにより材料を変えずして多色化が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本実施形態の有機ＥＬ素子の断面構成図。
【符号の説明】
【００３７】
３…有機ＥＬ層（機能層）、４…陽極（第１の電極）、７…陰極（第２の電極）、８…発光層、１０…有機ＥＬ素子（発光素子）
【図１】
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