(57)【要約】陽極層１２と、陽極層１２に対向して配される陰極層１４と、陽極層１２と陰極層１４に挟まれた空間に形成されるピラー１３と、ピラー１３が形成される箇所以外の箇所において形成される発光層１７と、を備え、ピラー１３は、以下の（１）〜（２）を９５％以上の割合で満たすように形成されることを特徴とするＥＬ素子１０。これにより、発光ムラや短絡等が生じにくく、高い耐久性を有するＥＬ素子等を提供する。  （１）陽極層１２の表面上の任意の位置を中心とする直径１０μｍの円形領域内に、ピラー１３の少なくとも一部が含まれる。  （２）陽極層１２の表面上の任意の位置を中心とする直径２０μｍの円形領域内に、発光層１７の少なくとも一部が含まれる。
2012029156.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の電極層と、
前記第１の電極層に対向して配される第２の電極層と、
前記第１の電極層と前記第２の電極層に挟まれた空間に形成されるピラーと、
前記ピラーが形成される箇所以外の箇所において形成される発光層と、
を備え、
前記ピラーは、以下の（１）〜（２）を９５％以上の割合で満たすように形成されることを特徴とするＥＬ素子。
（１）前記第１の電極層の表面上の任意の位置を中心とする直径１０μｍの円形領域内に、前記ピラーの少なくとも一部が含まれる。
（２）前記第１の電極層の表面上の任意の位置を中心とする直径２０μｍの円形領域内に、前記発光層の少なくとも一部が含まれる。
【請求項２】
前記第１の電極層は、前記ピラーが形成される側の面の表面粗さ（Ｒｍａｘ）が基準長さＬを５０μｍとしたときに１０ｎｍ以上であることを特徴とする請求項１に記載のＥＬ素子。
【請求項３】
前記ピラーは、高さが５０ｎｍ〜３００ｎｍであることを特徴とする請求項１または２に記載のＥＬ素子。
【請求項４】
前記ピラーは、略円柱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ＥＬ素子。
【請求項５】
前記発光層は、燐光発光する有機材料を含む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ＥＬ素子。
【請求項６】
支持体の上に第１の電極層を形成し、
前記第１の電極層上に、以下の（１）〜（２）を９５％以上の割合で満たすようにピラーを形成し、
前記ピラーが形成される箇所以外の箇所に発光層を塗布法で形成し、
前記ピラーおよび前記発光層の上に第２の電極層を形成することを特徴とするＥＬ素子の製造方法。
（１）前記第１の電極層の表面上の任意の位置を中心とする直径１０μｍの円形領域内に、前記ピラーの少なくとも一部が含まれる。
（２）前記第１の電極層の表面上の任意の位置を中心とする直径２０μｍの円形領域内に、前記発光層の少なくとも一部が含まれる。
【請求項７】
前記塗布法は、スピンコーティング法、インクジェット法、印刷法、スリットコーティング法のいずれかである請求項６に記載のＥＬ素子の製造方法。
【請求項８】
請求項１乃至５の何れか１項に記載のＥＬ素子を備えることを特徴とする表示装置。
【請求項９】
請求項１乃至５の何れか１項に記載のＥＬ素子を備えることを特徴とする照明装置。
【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ＥＬ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、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ＥＬ（Electro-Luminescence）素子（電界発光素子）が注目を集めている。このようなＥＬ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、ＥＬ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ＥＬ素子を表示装置として使用した場合、発光材料が自己発光であるため、表示装置としての応答速度が速く、視野角が広いという特徴を有する。更にＥＬ素子の構造上、表示装置の薄型化が容易になるという利点もある。また発光材料として例えば有機物質を利用した有機ＥＬ素子の場合は、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。
更に、ＥＬ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ＥＬ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】
特許文献１には、陽極、有機発光層を含み少なくとも一層からなる有機層、及び陰極を備えた有機エレクトロルミネセンス素子において、陽極の少なくとも有機層と接合する面は、日本工業規格（ＪＩＳ）で定められた表面粗さの定義と表示（ＪＩＳ Ｂ ０６０１−２００１）において定義される表面粗さの最大高さ（Ｒｍａｘ)が５０オングストローム以下で形成されることが開示されている。
また特許文献２には、透明なガラス支持体上に順に積層された、少なくとも１以上の陽極と、有機化合物層からなる正孔輸送層と発光層等と、陰極と、を有する有機薄膜ＥＬ素子であって、陽極の表面粗さの最大値Ｒｍａｘが５０ｎｍ未満又は陽極の表面粗さの平均値Ｒａが５ｎｍ未満で、及び／又は、陽極の表面の水に対する接触角が２０度未満である構成を有しているものが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平９−２４５９６５号公報
【特許文献２】特開平９−７７７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ここで一般に、ＥＬ素子の電極層に凹凸が存在すると微視的に見た場合に電極層と発光層の接触面積は増加する。そのため発光効率が向上しやすくなる。ところが、電極層の凹凸に起因して電流の集中や短絡を生ずる箇所が生じ、これによりＥＬ素子の耐久性が低下することがあった。これを抑制するため表面平滑度性の高い基板を用いる方法は、通常、電極層表面あるいはガラス基板表面を研磨する研磨工程が別途必要になる。そして研磨に際して使用する研磨剤が電極層表面に残留しやすいため、高アルカリ洗剤等による過酷な条件による精密洗浄工程が更に必要となる。そのためこれらの工程の追加によりＥＬ素子の製造費用が増大するとともに、精密洗浄工程により電極層が劣化する場合があった。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明は以下の手段を備える。
本発明のＥＬ素子は、第１の電極層と、第１の電極層に対向して配される第２の電極層と、第１の電極層と第２の電極層に挟まれた空間に形成されるピラーと、ピラーが形成される箇所以外の箇所において形成される発光層と、を備え、ピラーは、以下の（１）〜（２）を９５％以上の割合で満たすように形成されることを特徴とする。
（１）第１の電極層の表面上の任意の位置を中心とする直径１０μｍの円形領域内に、ピラーの少なくとも一部が含まれる。
（２）第１の電極層の表面上の任意の位置を中心とする直径２０μｍの円形領域内に、発光層の少なくとも一部が含まれる。【０００８】
ここで、第１の電極層は、ピラーが形成される側の面の表面粗さ（Ｒｍａｘ）が基準長さＬを５０μｍとしたときに１０ｎｍ以上であることが好ましい。
またピラーは、高さが５０ｎｍ〜３００ｎｍであることが好ましく、略円柱形状をなすことが更に好ましい。
更に発光層は、燐光発光する有機材料を含むことが好ましい。【０００９】
また本発明のＥＬ素子の製造方法は、支持体の上に第１の電極層を形成し、第１の電極層上に、以下の（１）〜（２）を９５％以上の割合で満たすようにピラーを形成し、ピラーが形成される箇所以外の箇所に発光層を塗布法で形成し、ピラーおよび発光層の上に第２の電極層を形成することを特徴とする。
（１）第１の電極層の表面上の任意の位置を中心とする直径１０μｍの円形領域内に、ピラーの少なくとも一部が含まれる。
（２）第１の電極層の表面上の任意の位置を中心とする直径２０μｍの円形領域内に、発光層の少なくとも一部が含まれる。【００１０】
ここで、塗布法は、スピンコーティング法、インクジェット法、印刷法、スリットコーティング法のいずれかであることが好ましい。【００１１】
また本発明の表示装置は、上記のＥＬ素子を備えることを特徴とする。【００１２】
また本発明の照明装置は、上記のＥＬ素子を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、発光ムラや短絡等が生じにくく、高い耐久性を有するＥＬ素子等を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】（ａ）は、本実施の形態が適用されるＥＬ素子の一例を説明した部分断面図である。（ｂ）は、（ａ）の一部を拡大した図である。
【図２】（ａ）〜（ｂ）は、図１のＩＩ方向からＥＬ素子を見た図であり、ピラーの分布の種々の形態について説明した図である。
【図３】（ａ）〜（ｆ）は、本実施の形態が適用されるＥＬ素子の製造方法について説明した図である。
【図４】本実施の形態におけるＥＬ素子を用いた表示装置の一例を説明した図である。
【図５】本実施の形態におけるＥＬ素子を備える照明装置の一例を説明した図である。
【図６】表面粗さ（Ｒｍａｘ）と短絡等の関係を示した図である。
【図７】（ａ）は、ピラーを設けなかった場合のＥＬ素子について説明した部分断面図である。また（ｂ）は、（ａ）の一部を拡大した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
（ＥＬ素子）
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（ａ）は、本実施の形態が適用されるＥＬ素子の一例を説明した部分断面図である。また図１（ｂ）は、図１（ａ）の一部を拡大した図である。
図１（ａ）に示したＥＬ素子１０は、支持体１１と、支持体１１側を下側とした場合に支持体１１上に形成され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、陽極層１２に対向して配され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、陽極層１２と陰極層１４に挟まれた空間に形成され、電圧を印加することで発光する発光材料を含む発光層１７とが積層した構造を採る。また発光層１７には、予め定められた分布で配される絶縁性のピラー１３が、発光層１７を貫通する形で形成されている。つまり発光層１７は、陽極層１２と陰極層１４の間のピラー１３が形成される箇所以外の箇所に形成されている。
【００１６】
支持体１１は、陽極層１２、ピラー１３、陰極層１４、発光層１７を形成する基板となるものである。支持体１１には、ＥＬ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。
【００１７】
支持体１１の材料としては、ＥＬ素子１０の支持体１１側から光を取り出したい場合は、発光する光の波長に対して透明な材料を用いる。具体的には、サファイアガラス、ライムソーダガラス、石英ガラスなどのガラス類；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樹脂；シリコン樹脂；窒化アルミ、アルミナなどの透明金属酸化物などが挙げられる。なお支持体１１として、上記透明樹脂からなる樹脂フィルム等を使用する場合は、水、酸素などのガスに対するガス透過性が低いことが好ましい。ガス透過性が高い樹脂フィルム等を使用する場合は、光の透過性を損なわない範囲でガスの透過を抑制するバリア性薄膜を形成することが好ましい。
【００１８】
ＥＬ素子１０の支持体１１側から光を取り出す必要がない場合は、支持体１１の材料としては、透明な材料に限られず、不透明な材料も使用できる。具体的には、上記材料に加えて、［i]シリコン（Ｓｉ）、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、[ii]ステンレス鋼、[iii]ＳｉＯ２やＡｌ２Ｏ３などの酸化物、及び、[iv]ｎ−Ｓｉなどの半導体、などから選ばれる材料も使用することができる。
支持体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。
【００１９】
陽極層１２は、陰極層１４との間で電圧を印加し、陽極層１２より発光層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、アルカリ性水溶液に対し、電気抵抗が顕著に変化しないことが好ましい。
【００２０】
このような条件を満たす材料として、金属、合金、または、金属酸化物が使用できる。ここで、金属酸化物としては、例えば、ＩＴＯ（酸化インジウムスズ）、ＩＺＯ（インジウム−亜鉛酸化物）が挙げられる。また金属としては、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）、ニオブ（Ｎｂ）等が挙げられる。そしてこれらの金属を含むステンレス等の合金も使用できる。陽極層１２の厚さは、例えば、２ｎｍ〜２μｍで形成することができる。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。
【００２１】
また陽極層１２の陰極層１４側の表面（以降、特に断りの無い限り、単に「陽極層１２の表面」という）には、微視的にある程度の範囲を見た場合、凹凸が存在し、更にその範囲内で最も凸な部分である突起部が存在する。詳しくは後述するが本実施の形態において、説明の都合上、図１（ｂ）において、この凹凸を強調して図示した。
【００２２】
ピラー１３は、陽極層１２と陰極層１４の間に設けられ、予め定められた分布で配される。そのためピラー１３が形成された箇所において、陽極層１２と陰極層１４とは、所定の間隔にて保たれる。
【００２３】
図７（ａ）は、ピラー１３を設けなかった場合のＥＬ素子について説明した部分断面図である。また図７（ｂ）は、図７（ａ）の一部を拡大した図である。
図７（ａ）〜（ｂ）に示したＥＬ素子５０は、図１（ａ）〜（ｂ）に示したＥＬ素子１０に比較して、ピラー１３を設けなかったことが異なる。即ち、支持体１１と、支持体１１上に形成される陽極層１２、発光層１７、陰極層１４の３つの層からなる。なお説明の便宜上、図７（ｂ）において陽極層１２の凹凸を強調して図示している。
【００２４】
ＥＬ素子５０に対し、陽極層１２と陰極層１４との間で電圧を印加すると、陽極層１２から正孔が注入され、陰極層１４から電子が注入される。そしてＥＬ素子５０は、正孔と電子が発光層１７において再結合することで発光を行なう。ここで、陽極層１２の突起部は、例えば、基準長さＬを５０μｍとしたときの表面粗さ（Ｒｍａｘ）で表すことができ、１０ｎｍ以上２００ｎｍ以下である。この程度の大きさの突起部が陽極層１２の表面に存在すると、この部分において、陰極層１４へと、電流がより流れやすくなる。つまり陽極層１２と陰極層１４との間の距離が突起部において、より接近するため、発光層１７による抵抗が小さくなる。そのためより大きな電流がこの箇所において流れることになる。図７（ｂ）では、このような箇所を領域Ｂとして例示している。そしてこの箇所では、他の領域より発光層１７を構成する発光材料が劣化しやすくなる。そのためＥＬ素子５０の寿命が短くなりやすい。つまりＥＬ素子５０の耐久性が低くなりやすい。また更に突起部が大きくなり、陽極層１２と陰極層１４との距離が更に接近すると、短絡が生ずる場合がある。図７（ｂ）では、このような箇所を領域Ｃとして例示している。この短絡が生じると、この箇所では発光が生じない。また短絡により電流漏れが生ずる。その結果、ＥＬ素子５０には発光を行なうために使用されない電流が流れることとなり、発光効率の低下が生ずる。なお以下、このような電流が大きくなる場合や短絡が生ずる場合を合わせて「短絡等」と言う場合がある。
本実施の形態のＥＬ素子１０を適用すれば、Ｒｍａｘが２００ｎｍ以下では、この短絡等が顕著にならない。なお、Ｒｍａｘの算出は、ＡＦＭあるいは触針平滑度計で陽極層１２表面を測定することで求めることができる。また、ピラー１３を形成した後においては、支持体１１を破断し、その断面をＳＥＭで観察し、これにより陽極層１２表面の形状を得ることができるので、これからＲｍａｘを算出することが可能である。
【００２５】
このような短絡等が生ずる問題を解決するため、本実施の形態では、予め定められた分布で配されるピラー１３を設けている。以下、図１（ａ）〜（ｂ）に戻り、ピラー１３を設けなかった場合と、設けた場合とで、陽極層１２と陰極層１４との距離の差異について更に説明を行なう。
【００２６】
図１（ｂ）において、ピラー１３を設けなかった場合は、この図１（ｂ）に示した断面領域において陽極層１２の凹凸の突起部と凹部の最大の距離としての表面粗さ（Ｒｍａｘ）は、ｈ０である。それに対し、ピラー１３を設けた場合、発光層１７ａが形成される断面領域での陽極層１２の表面粗さ（Ｒｍａｘ）は、ｈ１である。更に発光層１７ｂが形成される断面領域での陽極層１２の表面粗さ（Ｒｍａｘ）は、ｈ３である。本実施の形態の場合、ｈ１およびｈ３の方がｈ０より小さい（ｈ１＜ｈ０、ｈ３＜ｈ０）。つまりピラー１３を設けることにより、発光層１７（１７ａ，１７ｂ）における陽極層１２の表面粗さ（Ｒｍａｘ）は、小さくなりやすい。上述したような短絡等は、陽極層１２と陰極層１４との距離が接近した場合に、より生じやすくなる。そのため本実施の形態のようにピラー１３を設けると短絡等が生じにくくなる。そのためＥＬ素子１０の発光効率が向上しやすくなり、耐久性が高くなりやすい。また本実施の形態の場合、陽極層１２を研磨せずに使用することもできるため、研磨材の陽極層１２の表面への残留の問題も生じにくい。
【００２７】
もし、突起部が小さい陽極層１２を得るには、例えば、特許文献１に開示されるようにその下地である支持体１１の表面および／または陽極層１２表面を研磨する必要がある。但し、陽極層１２の表面全体を研磨するだけで、一様に表面粗さ（Ｒｍａｘ）の調整を行なうことは、実際には困難である。一方、本実施の形態では、ピラー１３の分布の調整を行なうことで表面粗さ（Ｒｍａｘ）の調整を行なえる。そして詳しくは後述するが、ピラー１３の分布の調整は、リソグラフィ等を行なう際のマスクのパターンの調整により容易に行なうことができる。そのため本実施の形態では、陽極層１２の突起部を小さくする工程を必須とせずに、短絡等が生ずる箇所を減少させることが容易にできる。
【００２８】
ピラー１３の分布を調整することにより、陽極層１２の表面の微視的に見たＲｍａｘを十分小さくすることができる。このためには、
（１）陽極層１２の表面上の任意の位置を中心とする直径１０μｍの円形領域内に、ピラー１３の少なくとも一部が含まれるように、ピラー１３を形成する。
またこの円形領域の直径は、３μｍであることがより好ましく、１μｍであることが更に好ましい。
また、ピラー１３は必ずしも発光に関与しないために、これが陽極層１２の表面に占める面積（“ピラー面積“）が大きいと発光層１７が占める面積（“発光層面積“）の割合が小さくなる。他方、この面積が小さすぎると、ピラー１３の十分な機械的強度が得られないために、特別な素子作製工程が必要となる。具体的には、全体（つまり、発光層１７の占める面積及びピラー１３の占める面積の合計）に対するピラー１３の占める面積は、３％〜８０％が好ましく、６％〜７０％がより好ましく、１０％〜６０％が最も好ましい。
【００２９】
さらに、ピラー１３の占める面積が高い部分が偏在すると、この部分でのＥＬ発光強度が他の部分より弱くなるために、ＥＬ発光ムラの原因となりやすい。従って、ピラー１３は、
（２）陽極層１２の表面上の任意の位置を中心とする直径２０μｍの円形領域内に、発光層１７の少なくとも一部が含まれるように形成する。
またこの円形領域の直径は、６μｍであることがより好ましく、２μｍであることが更に好ましい。
【００３０】
ピラー１３は、発光面全体に渡って、上の条件を満たすように複数のピラー１３が配置されていることが理想であるが、複数のピラー１３のうち、その一部に欠損、破損、肥大したピラー１３を含む場合において、これが発光面全体に対して占める割合が小さな場合であれば、問題なく使用できる。具体的には、ピラー１３は、上記（１）〜（２）を９５％以上の割合で満たすように形成される。またこの割合は、例えば、後述するピラー形状正常度により評価することができる。
【００３１】
なお、ピラー１３は、個々に独立していてもよいし、この構造の一部が隣り合うピラー１３と重なりあっていてもよい。
図２（ａ）〜（ｂ）は、図１のＩＩ方向からＥＬ素子１０を見た図であり、ピラー１３の分布の種々の形態について説明した図である。なお説明の便宜上、図２（ａ）〜（ｂ）では、陰極層１４を取り除いた状態について図示している。
【００３２】
ここで図２（ａ）に示したＥＬ素子１０は、ピラー１３が、図１（ａ）のＩＩ方向から見た場合に円形状になる場合を示している。つまり、ピラー１３は、この場合、略円柱形状となる。そしてピラー１３は、規則性を有して配列しており、いわゆる千鳥状の配列になっている。なお図１（ｂ）は、図２（ａ）におけるＩｂ−Ｉｂ断面図であると把握することができる。
【００３３】
また図２（ｂ）に示したＥＬ素子１０は、ピラー１３が、図１（ａ）のＩＩ方向から見た場合に円形状になるという点では、図２（ａ）に示したＥＬ素子１０と同様であるが、配列に規則性がないという点で異なる。
なお図２（ａ）〜（ｂ）では、ピラー１３は、図１（ａ）のＩＩ方向から見た場合に円形状となる場合について説明を行なったが、これに限られるものではなく、形状については、特に制限はない。例えば、図１（ａ）のＩＩ方向から見た場合に、ピラー１３が、楕円形状、四角形状、三角形状、不定形状になる等、種々の形状を採ることができる。
【００３４】
また発光層１７は、陰極層１４側の面が陽極層１２の凹凸に対応した傾斜面であることが好ましい。本実施の形態では、この傾斜面として、１つのピラー１３が陽極層１２および発光層１７と接触する箇所と、隣接するピラー１３の陽極層１２および発光層１７と接触する箇所とを結んだ線と平行になるような形態を採用している。図１（ｂ）においてこの線は、発光層１７ａの領域については、点線Ｔ１で、発光層１７ｂの領域については、点線Ｔ２で図示している。
【００３５】
このようにすることで、陽極層１２の表面粗さ（Ｒｍａｘ）を更に小さくすることができる。つまり、図１（ｂ）において、点線Ｔ１を基準とした表面粗さ（Ｒｍａｘ）は、ｈ２である。また点線Ｔ２を基準とした場合の陽極層１２の表面粗さ（Ｒｍａｘ）は、ｈ４となる。そしてｈ２は、ｈ１より小さい値を採り（ｈ２＜ｈ１）、同様にしてｈ４は、ｈ３より小さい値を採る（ｈ４＜ｈ３）。ここで発光層１７ａ，１７ｂの上面は、上述の通り点線Ｔ１，Ｔ２に対応して傾斜している、この場合、発光層１７ａの上面は、点線Ｔ１と、また発光層１７ｂの上面は、点線Ｔ２と平行である。発光層１７ａ，１７ｂ上に形成される陰極層１４の下面も同様に傾斜する傾斜面となる。その結果、陽極層１２と陰極層１４との距離は、微視的に見て、より均一化することになり、短絡等を更に生じにくくすることができる。
【００３６】
ピラー１３の高さとしては、ＥＬ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、この電圧に対し絶縁耐力が十分得られる限り、ピラー１３は低い方がより好ましい。ここで前記絶縁耐力を有するとみなせる指標としては、ピラー１３を経由して陽極層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。この電流密度は、例えば、対象となるＥＬ素子と同条件で作製されたピラー面積１００％の素子に流れる電流より推定できる。またＥＬ素子１０は、その駆動電圧より２Ｖ以上高い電圧に耐えることが好ましい。例えば、駆動電圧が５Ｖである場合は、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。これを満たすピラー１３の高さとしては、好ましくは、５０ｎｍ〜３００ｎｍ、更に好ましくは５０ｎｍ〜２００ｎｍで作製するのがよい。
【００３７】
ピラー１３を形成する材料としては、陽極層１２と陰極層１４との間に存在するために、発光層１７と同程度か、それより高電気抵抗を有するものであればよい。電気抵抗が発光層１７より低い場合、主な電流がピラー１３を通じて流れるために、発光層１７にはＥＬ発光を行なうために流れる電流がその分少なくなる。このため、高抵抗率材料であることが好ましく、絶縁材料であることがより好ましい。電気抵抗率としては、１０８Ωｃｍ以上、より好ましくは１０１２Ωｃｍ以上であることが好ましい。具体的な材料としては、窒化ケイ素、窒化ホウ素、窒化アルミニウム等の金属窒化物；酸化ケイ素（二酸化ケイ素）、酸化アルミニウム等の金属酸化物、フッ化ナトリウム、フッ化リチウム、フッ化マグネシウム、フッ化カルシウム、フッ化バリウムなどの金属フッ化物が挙げられるが、他にポリイミド、ポリフッ化ビニリデン、パリレン等の高分子化合物、ポリフェニルシルセスキオキサン（Poly(phenylsilsesquioxane)）等の塗布型シリコーンも使用可能である。
【００３８】
陰極層１４は、陽極層１２との間で電圧を印加し、発光層１７に電子を注入する。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。本実施の形態のＥＬ素子１０の場合は、支持体１１側から発光層１７から発した光を取り出す。そのため陰極層１４は、不透明材料により形成されていてもよい。なお本実施の形態のように陰極層１４がベタ膜として、発光層１７を覆っている形態において、支持体１１側からのみならず陰極層１４側からも光を取り出したい場合は、陰極層１４は、ＩＴＯ等の透明材料により形成する必要がある。
【００３９】
また、陰極層１４から発光層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層を、陰極層１４に隣接して設けてもよい。陰極バッファ層は、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が更に好ましい。
【００４０】
また陰極層１４から発光層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、陰極バッファ層と発光層１７との間に有機物からなる材料を含む有機半導体層としての電子輸送層（図示せず）を更に設けることもできる。
電子輸送層に用いることができる材料としては、キノリン誘導体、オキサジアゾール誘導体、ペリレン誘導体、ピリジン誘導体、ピリミジン誘導体、キノキサリン誘導体、ジフェニルキノン誘導体、ニトロ置換フルオレン誘導体などが挙げられる。
【００４１】
なお、正孔よりも電子の輸送性の高い物質であれば、上記以外の物質を電子輸送層として用いても構わない。また、電子輸送層は、単層のものだけでなく、上記物質からなる層が二層以上積層したものとしてもよい。電子輸送層の膜厚は、薄すぎる場合は電子注入効率を高める効果が発現しない。また、厚すぎる場合、電子輸送層に印加される電圧が高くなるために、素子全体としての駆動電圧が上昇し電力効率の低下となるため好ましくない。よってこれらの条件を満たす電子輸送層の膜厚は、具体的には０．５ｎｍ〜５０ｎｍであることが好ましく、１ｎｍ〜１０ｎｍであることがより好ましい。
電子輸送層を形成する手法としては、一般的に用いられる真空蒸着装置を用いた抵抗加熱方式により、真空下の蒸着方法を用いることができる。
【００４２】
発光層１７は、電圧を印加し、電流を供給することで光を発する発光材料を含む層である。発光層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。
【００４３】
発光層１７の材料としては、有機材料および無機材料の何れをも使用することができる。この場合、有機材料を用いたＥＬ素子１０は、有機ＥＬ素子として捉えることができる。
ここで有機材料を発光材料として用いる場合は、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。
【００４４】
本実施の形態ではピラー１３が存在するため、発光層１７はピラー１３の頭頂部に沿って成膜されやすい。そのため、成膜された発光層１７の表面は陽極層１２の凹凸が反映される。特にこの凹凸が反映される性質をより好ましく得るには、塗布法により発光層１７を形成し、その塗布材料は、ピラー１３を形成する材料に対しても濡れ性が良く、塗布性に優れた材料が好ましい。
このような材料を用いることにより、本実施の形態におけるＥＬ素子１０の構造では、発光層１７がピラー１３間に均一にかつ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により発光層１７がピラー１３間で安定に発光し、出射する光の輝度の均一性が高まる。また、ピラー１３の形成後にＵＶ−オゾン処理や酸素プラズマ処理等を行うことによっても、塗布表面の濡れ性が高まる結果、カバレッジ性を向上させることができる。
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で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。
また塗布法において使用する塗布溶液の粘度は、１０ｃｐｓ（センチポアズ）以下であることが好ましく、８ｃｐｓであることがより好ましく、５ｃｐｓであることが更に好ましい。この範囲の粘度を有する塗布溶液であれば、液流動性が高いため、選択的にピラー１３間に流れやすくなり成膜されやすい。１０ｃｐｓを超える粘度を有する塗布溶液の場合は、流動性低下によりピラー１３間以外にも発光材料が成膜されやすくなるので、注意を要する。
【００４５】
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、ＥＬ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。
【００４６】
本発明のＥＬ素子１０における発光層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（燐光発光する有機材料）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。
【００４７】
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。
【００４８】
本実施の形態におけるＥＬ素子１０の発光層１７は、好ましくは前述した燐光発光性化合物を含むが、発光層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。
【００４９】
また、発光層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、発光層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。
【００５０】
本実施の形態におけるＥＬ素子１０は、上述の通り発光体として無機材料を用いることもできる。無機材料を用いたＥＬ素子１０は、無機ＥＬ素子として捉えることができる。無機材料としては、例えば無機蛍光体を用いることができる。この無機蛍光体の具体例、およびＥＬ素子の構成、製造方法は、例えば特開２００８−２５１５３１号公報に記載されたものを公知の技術として挙げることができる。
【００５１】
（ＥＬ素子の製造方法）
次に、本実施の形態が適用されるＥＬ素子の製造方法について、図１で説明を行ったＥＬ素子１０の場合を例に取り説明を行う。
図３（ａ）〜（ｆ）は、本実施の形態が適用されるＥＬ素子１０の製造方法について説明した図である。
まず支持体１１上に、第１の電極層である陽極層１２、およびピラー１３を順に積層して形成する（図３（ａ）：積層工程）。本実施の形態では、支持体１１として、ガラス支持体を使用した。また陽極層１２を形成する材料としてＩＴＯを使用し、またピラー１３を形成する材料として二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）を使用した。
これらの層を支持体１１上に形成するには、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支持体１１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。
なお支持体１１に陽極層１２としてＩＴＯが既に形成されているいわゆる電極付き基板を用いることで、陽極層１２を形成する工程を省略することができる。
【００５２】
更に、陽極層１２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、陽極バッファ層を形成する処理（図示しない）をすることで表面処理と同様の効果を期待してもよい。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。
【００５３】
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と発光層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。
【００５４】
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。
【００５５】
次に、図３（ａ）の工程で形成したピラー１３の一部を除去する。このためには、例えば、リソグラフィを用いた方法が使用できる。これを行うには、まずピラー１３の上にレジスト液を塗布し、スピンコート等により余分なレジスト液を除去して、レジスト層７１を形成する（図３（ｂ））。
【００５６】
そして、所定のパターンが描画されたマスク（図示せず）をかぶせ、紫外線（ＵＶ：Ultra Violet）、電子線（ＥＢ：Electron Beam）等により露光を行うと、レジスト層７１に所定のパターンが露光される。そして現像液を用いてレジスト層７１の露光部分を除去すると、露光されたパターンの部分のレジスト層７１が除去される（図３（ｃ））。これにより露光されたパターンの部分に対応して、ピラー１３の表面が露出する。
【００５７】
次に、残存したレジスト層７１をマスクとして、露出したピラー１３の部分をエッチング除去する（図３（ｄ））。エッチング方法としては、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。またこの際に等方性エッチングと異方性エッチングを組合せることで、除去する箇所の形状の制御を行うことができる。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。このエッチングにより上記パターンに対応して、陽極層１２の表面が露出する。なお図３（ｂ）〜図３（ｄ）で説明した各工程は、ピラー１３間の間隙を形成する間隙部形成工程として捉えることができる。またこの際にマスクのパターンの調整によりピラー１３の分布の調整を行なうことができる。
【００５８】
次に、残存したレジスト層７１を除去し、発光層１７を形成する（図３（ｅ）：発光層形成工程）。発光層１７の形成には、前述の塗布法が用いられる。具体的には、まず発光層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発光材料溶液を塗布する。塗布を行う際にはスピンコーティング法、スプレーコーティング法、ディップコーティング法、インクジェット法、スリットコーティング法、ディスペンサー法、印刷法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発光材料溶液を乾燥させることで発光層１７が形成される。そしてこのとき塗布条件の設定によりピラー１３間の間隙部を埋める形で発光層１７を形成することができる。また併せてピラー１３の上端に合わせて発光層１７を形成することができるため、発光層１７は、これによりピラー１３間において傾斜面を有するように形成することも可能である。
【００５９】
そして、第２の電極層である陰極層１４を、発光層１７上に積層する形で形成する（図３（ｆ）：第２電極層形成工程）。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。
【００６０】
以上の工程により、ＥＬ素子１０を製造することができる。また、これら一連の工程後、ＥＬ素子１０を長期安定的に用い、ＥＬ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支持体１１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、ＥＬ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ＥＬ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ＥＬ素子１０にダメージを与えるのを抑制しやすくなる。
【００６１】
（表示装置）
次に、以上詳述したＥＬ素子を備える表示装置について説明を行う。
図４は、本実施の形態におけるＥＬ素子を用いた表示装置の一例を説明した図である。
図４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、表示装置支持体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、ＥＬ素子２１４、封止プレート２１６、シール材２１８とを備えている。
【００６２】
表示装置支持体２０２としては、例えば、矩形状のガラス支持体等の透明支持体を用いることができる。表示装置支持体２０２の厚みは、特に限定されないが、例えば０．１ｍｍ〜１ｍｍのものを用いることができる。
【００６３】
表示装置支持体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、表示装置支持体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。
【００６４】
また、ＥＬ素子２１４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。
【００６５】
表示装置支持体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ＥＬ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。
【００６６】
陽極配線２０４上の開口部２２０の位置に対応した箇所に、ＥＬ素子２１４が形成されている。なお、ここでＥＬ素子２１４は、陽極配線２０４が支持体１１の代わりとなるため、陽極配線２０４の上に直接、陽極層１２、ピラー１３、陰極層１４、発光層１７（図１参照）が形成されている。ＥＬ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、ＥＬ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。ＥＬ素子２１４の厚さは、例えば、１５０ｎｍ〜２００ｎｍとすることができる。
【００６７】
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。
【００６８】
表示装置支持体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、ＥＬ素子２１４が設けられた空間を封止することができ、ＥＬ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のガラスプレートを支持体として使用することができる。
【００６９】
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、ＥＬ素子２１４に電流を供給し、発光層１７を発光させ、各ピラー１３（図１参照）間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ＥＬ素子２１４の発光、非発光を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。
このような表示装置２００は、各画素が独立して、点滅することで画像や絵文字を表示するが、本実施の形態のＥＬ素子を用いない場合、各画素が短絡等により点灯しなくなりやすく、表示装置としての機能が損なわれる。このために、短絡等を抑制することができる本実施の形態のＥＬ素子は有用である。
【００７０】
（照明装置）
次に、ＥＬ素子１０を用いた照明装置について説明を行う。
図５は、本実施の形態におけるＥＬ素子を備える照明装置の一例を説明した図である。
図５に示した照明装置３００は、上述したＥＬ素子１０と、ＥＬ素子１０の支持体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、支持体１１（図１参照）に隣接して設置されＥＬ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ＥＬ素子１０を駆動するための点灯回路３０１とから構成される。
【００７１】
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、ＥＬ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、ＥＬ素子１０を駆動し、発光層１７（図１参照）を発光させて、支持体１１を通し、光を出射させ、照明光として利用する。発光層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ＥＬ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、各ピラー１３（図１参照）の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。
このような照明装置３００は、面積の大きな単一な素子を点灯させることにより明かりを提供するが、本実施の形態のＥＬ素子を用いない場合、発光面の一箇所が短絡等により点灯しなくなることにより、表示装置３００全体が点灯しなくなり、機能が損なわれる。このために、短絡等を抑制することができる本実施の形態のＥＬ素子は有用である。
【実施例】
【００７２】
［評価］
（短絡等の評価）
ＥＬ素子に、逆バイアスで電圧を印加（即ち、陰極層１４側にプラス、陽極層１２側にマイナスの電圧を印加する）し、そのときの電流値を測定する方法で短絡等の評価を行なった。つまり逆バイアスの状態では、通常はＥＬ素子には電流は流れないが、短絡等がある場合は、電流が流れる。そしてその電流値が大きいほど、より多くの短絡等が生じていることになる。本実施の形態では、発光面積が１０ｍｍ×１０ｍｍの面積を有するＥＬ素子に、１５Ｖの電圧を逆バイアスで印加し、その場合の電流値（短絡電流）を測定した。【００７３】
（耐久性の評価）
ＥＬ素子に、電流を流して発光させ、経時的に輝度を測定する。そして輝度が点灯初期の半分に到達したときの時間、または不点灯となったときの時間のどちらか短い方の時間をＥＬ素子の寿命とし、これにより耐久性を評価した。本実施の形態では１０ｍｍ×１０ｍｍの発光面を有するＥＬ素子に１０ｍＡの電流を流すことで評価を行なった。【００７４】
（ピラー形状正常度の算出）
ＥＬ素子をクロロホルム中に浸漬し、２４時間放置することで、支持体１１、陽極層１２、ピラー１３からなる試料を得た（即ち、発光層１７、陰極層１４は除去された）。この試料の表面をＡＦＭ（キーエンス製、ＶＮ８０１０）を用いて、一辺１００μｍの正方形で囲まれる部分のコンピューター画像を得た。そしてこの画像に対して、乱数表を用いて、任意のＸ、Ｙ座標を抽出し、ここに本来あるべきピラー１３間距離（このＥＬ素子の仕様上のピラー１３間距離）を直径（Ｓ）とする円を描画し、この円内のピラー１３の存在の有無を確認した（存在する場合は１、しない場合は０とカウント）。また、同じ点を中心とする直径２Ｓμｍの円を描画し、発光層１７の有無を確認した。それぞれ、３００点の測定を行った結果のカウント数Ａ（仕様上は６００）を算出し、Ａ／６００をピラー形状正常度とした。【００７５】
（実施例Ａ−１）
［燐光発光性高分子化合物の作製］
下記の式Ｅ−２で表される化合物（重合性置換基を有するイリジウム錯体）、式Ｅ−５４で表される化合物（正孔輸送性化合物）、および式Ｅ−６６で表される化合物（電子輸送性化合物）をＥ−２：Ｅ−５４：Ｅ−６６＝１：４：５（質量比）の割合で脱水トルエンに溶解させ、更に重合開始剤として、Ｖ−６０１（和光純薬工業株式会社製）を溶解させた。そして、凍結脱気操作を行った後に真空密閉し、７０℃で１００時間攪拌して重合反応を行なった。反応後、反応液をアセトン中に滴下して沈殿を生じさせ、更に、この脱水トルエン−アセトンでの再沈殿精製を３回繰り返して燐光発光性高分子化合物を精製した。ここで、脱水トルエンおよびアセトンとしては、和光純薬工業株式会社製の高純度グレードのものを更に蒸留したものを用いた。
３回目の再沈殿精製後の溶剤を高速液体クロマトグラフィーで分析したところ、溶剤中に４００ｎｍ以上での吸収を有する物質が検出されないことを確認した。即ち、このことは溶剤中に、不純物がほとんど含まれないということであり、燐光発光性高分子化合物を十分に精製できていることを意味する。そして、精製された燐光発光性高分子化合物を、室温で２日間かけて真空乾燥させた。その結果得られた燐光発光性高分子化合物（ＥＬＰ）は、純度が９９．９％を超えることを高速液体クロマトグラフィー（検出波長２５４ｎｍ）により確認した。【００７６】
【化１】
2012029156.tif 000003
【００７７】
［発光材料溶液の調製］
このように作製した発光性高分子化合物（重量平均分子量＝５２０００）３重量部を９７重量部のトルエンに溶解させ、発光材料溶液（以下、「溶液Ａ」ともいう。）を調製した。【００７８】
［ＥＬ素子の作製］
ＥＬ素子として、図１および図２（ａ）で示したＥＬ素子１０を、図３で説明した方法で作製した。
具体的には、まず支持体１１として、表面研磨を行った厚さ０．７ｍｍのソーダガラス板（Ｒｍａｘ＝３ｎｍ（基準長さＬは５０μｍ）、２５ｍｍ角）を用いた。そしてこのソーダガラス板上に、スパッタ装置（キヤノンアネルバ株式会社製Ｅ−４０１ｓ）により、陽極層１２として表面に膜厚５０ｎｍのＩＴＯ（Indium Tin Oxide）膜を形成した。このＩＴＯ膜表面のＲｍａｘを測定したところ、５０ｎｍであった。更にこのＩＴＯ膜上に、スパッタ装置（キヤノンアネルバ株式会社製Ｅ−４０１ｓ）を用いて、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）層を１００ｎｍ成膜した。【００７９】
次に、フォトレジスト（ＡＺエレクトロニックマテリアルズ株式会社製ＡＺ１５００）をスピンコート法により約１μｍ成膜した。紫外線による露光後、ＴＭＡＨ（Tetra methyl ammonium hydroxide：（ＣＨ３）４ＮＯＨ）１．２％液により現像し、レジスト層７１をパターン化した。【００８０】
次に反応性イオンエッチング装置（サムコ株式会社製ＲＩＥ−２００ｉＰ）を用いてドライエッチングすることで二酸化ケイ素層のパターン化を図２（ａ）のように行った。ここでエッチング条件としては、反応ガスとしてＣＨＦ３を使用し、圧力０．３Ｐａ、出力Ｂｉａｓ／ＩＣＰ＝６０／１００（Ｗ）で、１６分間反応させた。
以上のドライエッチング処理により、ピラー１３間に形成される間隙部が形成された。そして間隙部を形成することで、ピラー１３は、半径０．５μｍ、深さ１００ｎｍの円柱形状となった。また各ピラー１３間の距離（ピラー間距離）は０．５μｍであった（つまり、ピラー１３の中心位置は互いに１μｍ隔てた）。【００８１】
次に純水を吹きかけることにより洗浄を行ない、スピン乾燥装置を用いて乾燥させた。
次に、溶液Ａをスピンコート法（回転数：３０００ｒｐｍ）により塗布し、次いで窒素雰囲気下、１２０℃で１時間放置して、発光層１７を形成した。【００８２】
そして真空蒸着室に投入し、真空蒸着装置で発光層１７上に陰極バッファ層として厚さ２．０ｎｍのナトリウム（Ｎａ）膜を形成した。続いて陰極層１４として、厚さ１５０ｎｍのアルミニウム（Ａｌ）膜を形成した。以上の工程によりＥＬ素子１０を作製することができた。【００８３】
（実施例Ａ−２〜Ａ−６、比較例Ａ−１）
ピラー間距離を表１に示すように変更したこと以外は、実施例Ａ−１と同様にしてＥＬ素子１０を作製した。【００８４】
（比較例Ａ−２）
図７に示すＥＬ素子５０を作製した。ここでＥＬ素子５０は、支持体１１上に陽極層１２、発光層１７、および陰極層１４を順に積層することで製造することができる。またこのとき発光層１７および陰極層１４の材料や厚さは、実施例Ａ−１と同様とした。【００８５】
（実施例Ａ−７〜Ａ−８、比較例Ａ−３〜Ａ−４）
ピラー１３の高さを表１に示すように変更したこと以外は、実施例Ａ−１と同様にしてＥＬ素子１０を作製した。【００８６】
以上の評価結果を表１にまとめて示す。【００８７】
【表１】
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【００８８】
実施例Ａ−１〜Ａ−８および比較例Ａ−１を比較すると、短絡等の評価、耐久性の評価の何れに対してもピラー１３間の距離が小さいほど良好な結果となっている。また比較例Ａ−１のピラー１３間の距離が１０μｍを越えて、２０μｍとした場合、および比較例Ａ−２のピラー１３を設けなかった場合では、耐久性の評価において途中で不点灯となった。これによりピラー１３間の距離は、１０μｍ以下であることが必要であることがわかる。言い換えれば、ピラー１３は、陽極層１２と陰極層１４の間の任意の直径１０μｍの円形領域内に、少なくともその一部が含まれるように形成されることが必要である。【００８９】
実施例Ａ−２、Ａ−７、Ａ−８と比較例Ａ−３〜Ａ−４とを比較すると、ピラー１３の高さが、５０ｎｍを下回った場合、短絡等の抑制効果が低下した。また、３００ｎｍを上回った場合、短絡等は抑制でき、好ましいが、耐久性の上昇効果が小さかった。これは、ピラー１３が低すぎると、短絡等を抑制する効果が低下する一方、高すぎると、短絡等の抑制には有効であるが、陽極層１２と陰極層１４の間隔がＥＬ素子として機能するには広すぎたために、耐久性が低下したためと考えられる。【００９０】
（実施例Ｂ−１〜Ｂ−１０）
ピラー１３を直径１μｍとし、ピラー間距離を表２に示すように変化させることで、ピラー１３の占有面積率を変化させたＥＬ素子１０を作製した。ピラー１３の占有面積率は、ピラー１３の加工に用いたフォトマスクのパターンより算出した。なおその他は、実施例Ａ−１と同様とした。【００９１】
以上の評価結果を表２にまとめて示す。【００９２】
【表２】
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【００９３】
表２からわかるように、ピラー占有面積率が１０％〜６０％の範囲で短絡等の評価と耐久性の評価について共に非常に良好であった。またピラー占有面積率が５％〜１０％および６０％〜７０％の範囲でかなり良好であった。更にピラー占有面積率が３％〜５％および７０％〜８０％の範囲で良好であった。
一方、ピラー占有面積率が５％未満および８０％より大きいと短絡等の評価と耐久性の評価が共に悪くなる傾向にある。【００９４】
（実施例Ｃ−１〜Ｃ−３）
実施例Ａ−２の方法で作製したＥＬ素子１０を３０枚作製し、それぞれについて、ピラー形状正常度を測定し、この中から、最も数値の高いものと、平均なもの、最も数値が低いものを取り出した。それぞれ、１００％(実施例Ｃ−１)と９７％（実施例Ｃ−２）、９５％（実施例Ｃ−３）であった。【００９５】
以上の評価結果を表３にまとめて示す。【００９６】
【表３】
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【００９７】
表３からわかるように、ピラー１３に欠陥が存在しても、ピラー形状正常度が９５％までは短絡等、耐久性に与える変動はわずかである。【００９８】
（Ｒｍａｘと短絡等との関係）
陽極層１２の表面粗さ（Ｒｍａｘ）（基準長さＬは５０μｍ）が、表４に示すようなものを用意し、実施例Ａ−１の方法でＥＬ素子１０と比較例Ａ−２の方法でＥＬ素子５０をそれぞれ作製した。そして上述した方法で短絡等の評価を行なった。
ここで実施例Ａ−１に対し、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）膜の厚さは、３０ｎｍ〜１５０ｎｍの範囲に変更した。そしてこれと併せて、スパッタガスであるアルゴン（Ａｒ）の圧力、および流量、スパッタ電圧、ＩＴＯターゲットと支持体１１との距離、温度を調整することで、種々の表面粗さ（Ｒｍａｘ）を有するＩＴＯ膜が作製できる。【００９９】
結果を表４に示す。
また図６は、表面粗さ（Ｒｍａｘ）と短絡等の関係を示した図である。
図６に示すように比較例Ａ−２のＥＬ素子５０では、表面粗さ（Ｒｍａｘ）が大きくなるに従い、短絡等が顕著に増大する。一方、実施例Ａ−１のＥＬ素子１０では、あまり増大しない。このことから本実施の形態のＥＬ素子１０の構造を採ることで、短絡等を効果的に抑制できることがわかる。
ただし、陽極層１２の表面粗さ（Ｒｍａｘ）が１０ｎｍ未満では、比較例Ａ−２のＥＬ素子５０においても短絡等が小さく、実施例Ａ−１のＥＬ素子１０による短絡等の効果は比較的小さい。このことから陽極層１２の表面粗さ（Ｒｍａｘ）が１０ｎｍ以上で、短絡等の抑制を行ないたい場合に、本実施の形態のＥＬ素子１０の構造は、より効果的であることがわかる。【０１００】
【表４】
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【符号の説明】
【０１０１】
１０…ＥＬ素子、１１…支持体、１２…陽極層、１３…ピラー、１４…陰極層、１７…発光層、２００…表示装置、３００…照明装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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