(57)【要約】【課題】表示用途等に用いられる低輝度から光源用途等の高輝度まで幅広い範囲で駆動可能であって、幅広い輝度の範囲にわたって安定に動作し、画素ばらつきが少なく、発光効率が高くかつ寿命特性に優れた、発光部を複数備えた有機エレクトロルミネッセント発光装置を提供する。【解決手段】１対の電極間に、少なくとも一層の機能層を挟んだ有機エレクトロルミネッセント素子において、前記機能層は、少なくとも発光機能を有した発光層と、この発光層と前記電極の少なくとも一方との間に、遷移金属酸化物の粒子を含有する塗布膜を配している。遷移金属酸化物層として、遷移金属酸化物の粒子を含有する塗布膜を用いているため、蒸着膜とほぼ同等の特性を有する遷移金属酸化物含有膜を、大面積に対して一気に成膜することができることから、大型の設備を要することなく、短時間で信頼性の高い膜を形成することが可能となる。【選択図】 図１
2008041894.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１対の電極間に、少なくとも一層の機能層を挟んだ有機エレクトロルミネッセント素子において、
前記機能層は、少なくとも発光機能を有した発光層と、この発光層と前記電極の少なくとも一方との間に、遷移金属酸化物の粒子を含有する層を配した有機エレクトロルミネッセント素子。
【請求項２】
請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセント素子であって、
前記粒子を含有する層は、高分子中に遷移金属酸化物の粒子を分散した塗布膜である有機エレクトロルミネッセント素子。
【請求項３】
請求項２に記載の有機エレクトロルミネッセント素子であって、
前記塗布膜は、高分子中に、酸化インジウムと遷移金属酸化物の粒子を分散した膜である有機エレクトロルミネッセント素子。
【請求項４】
陽極と、
陰極とで、少なくとも一層の機能層を挟んだ有機エレクトロルミネッセント素子において、
前記機能層は、少なくとも発光機能を有した発光層と、この発光層と前記陽極との間に配置された遷移金属酸化物の粒子を含有する層とを含む有機エレクトロルミネッセント素子。
【請求項５】
請求項４に記載の有機エレクトロルミネッセント素子であって、
前記陽極は、透光性の基板上に形成された酸化インジウム錫層であり、
前記酸化インジウム錫層上に遷移金属酸化物の粒子を含有する塗布膜が形成された有機エレクトロルミネッセント素子。
【請求項６】
請求項５に記載の有機エレクトロルミネッセント素子であって、
前記機能層はすべて塗布膜で構成された有機エレクトロルミネッセント素子。
【請求項７】
少なくとも一組の電極と、前記電極間に形成された少なくとも１つの機能層とを具備した複数の発光部を基板上に形成した有機エレクトロルミネッセント発光装置であって、
前記機能層は少なくとも１種類の有機半導体からなる発光層と、
前記一組の電極のうち少なくとも一方の電極と前記機能層との間に配された遷移金属酸化物層の粒子を含有する層とを含み、
前記遷移金属酸化物層の粒子を含有する層は、複数の発光部に跨って連続的に形成された有機エレクトロルミネッセント発光装置。
【請求項８】
請求項７に記載の有機エレクトロルミネッセント発光装置であって、
前記遷移金属酸化物の粒子を含有する層は、
前記基板上に形成された電極上を覆うように一体的に形成された塗布膜である有機エレクトロルミネッセント発光装置。
【請求項９】
請求項７または８のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセント発光装置であって、
前記発光機能を有した層は、高分子層である有機エレクトロルミネッセント発光装置。
【請求項１０】
請求項８または９に記載の有機エレクトロルミネッセント発光装置であって、
前記遷移金属の酸化物を含む塗布膜が、モリブデン酸化物を含む電荷注入層である有機エレクトロルミネッセント発光装置。
【請求項１１】
１対の電極間に、少なくとも発光機能を有した発光層と、この発光層と前記電極の少なくとも一方との間に、遷移金属酸化物を含有する層を配した有機エレクトロルミネッセント素子の製造方法であって、
前記遷移金属酸化物を含有する層を形成する工程は、
遷移金属酸化物の粒子を含有するスラリーを塗布し、塗布膜を形成する工程と、
前記塗布膜をベークする工程とを含む有機エレクトロルミネッセント素子の製造方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の有機エレクトロルミネッセント素子の製造方法であって、
前記ベークする工程は、３００℃に加熱する工程を含む有機エレクトロルミネッセント素子の製造方法。
【請求項１３】
請求項１１に記載の有機エレクトロルミネッセント素子の製造方法であって、
前記塗布膜を形成する工程は、溶媒中に、遷移金属酸化物の粒子と、高分子材料とを分散し、スラリーを調整する工程と、
スピンコートにより前記スラリーを塗布する工程とを含む有機エレクトロルミネッセント素子の製造方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の有機エレクトロルミネッセント素子の製造方法であって、
前記スラリーを調整する工程は、前記遷移金属酸化物の粒子を、平均粒径２０ｎｍ程度となるように整粒する工程を含む有機エレクトロルミネッセント素子の製造方法。
【請求項１５】
請求項１３に記載の有機エレクトロルミネッセント素子の製造方法であって、
前記スラリーを調整する工程は、前記遷移金属酸化物の粒子を、酸化インジウムの微粒子と混合し、溶媒中に分散する工程を含む有機エレクトロルミネッセント素子の製造方法。
【請求項１６】
請求項１１乃至１５のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセント素子の製造方法であって、
前記遷移金属酸化物を含有する膜を形成する工程は、電極の形成された基板上に遷移金属の粒子を含む塗布膜を形成する工程を含む有機エレクトロルミネッセント素子の製造方法。
【請求項１７】
１対の電極間に、少なくとも発光機能を有した発光層と、この発光層と前記電極の少なくとも一方との間に、遷移金属酸化物を含有する層を配した有機エレクトロルミネッセント素子の製造方法であって、
前記遷移金属酸化物を含有する層を形成する工程は、
遷移金属酸化物の粒子を前記電極または発光層上に供給し、固定する工程を含む有機エレクトロルミネッセント素子の製造方法。
【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ト素子およびその製造方法にかかり、特に携帯電話用のディスプレイや表示素子、各種光源などに用いられ、低輝度から光源用途等の高輝度まで幅広い輝度範囲で駆動される電界発光素子である有機エレクトロルミネッセント素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機エレクトロルミネッセント素子は固体蛍光性物質の電界発光現象を利用した発光デバイスであり、小型のディスプレイとして一部で実用化されている。
【０００３】
高分子有機エレクトロルミネッセント素子は各機能層を構成する材料を溶解した溶液を用いることでスピンコート法やインクジェット法、印刷法等による成膜が可能であり、その簡便なプロセスから低コスト化や大面積化が期待できる技術として注目されている。
【０００４】
典型的な高分子有機エレクトロルミネッセント素子は陽極および陰極の間に電荷注入層、発光層等の複数の機能層を積層することで作製される。本出願人は、従来より電荷注入層として用いられてきたＰＥＤＯＴに代えて、酸化モリブデンなどの遷移金属酸化物層を用いるという提案をした（特許文献１）。この有機エレクトロルミネッセント素子によれば、電荷注入性能が向上し、高輝度で長寿命の有機エレクトロルミネッセント素子を得ることができる。これらの有機エレクトロルミネッセント素子では、遷移金属酸化物層は真空蒸着などのドライプロセスで形成されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２０３３３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
近年、有機エレクトロルミネッセント素子を用いた発光装置の大面積化への要求が高まっている。真空蒸着法の場合、真空装置などの設備が必要であり、現状では４０ｃｍ×４０ｃｍ程度が一度に成膜できるサイズの限界である上、真空引きおよび昇温の時間、成膜の時間、降温のための時間および常圧に戻すための時間が必要であり、これらが製造時間短縮のためのネックになっていた。
【０００７】
本発明は、前記実情に鑑みてなされたもので、大面積化が可能で、容易にかつ短時間で製造でき、製造作業性の良好な有機エレクトロルミネッセント素子を提供することを目的とする。
また、本発明は、表示用途等に用いられる低輝度から光源用途等の高輝度まで幅広い範囲で駆動可能であって、幅広い輝度の範囲にわたって安定に動作し、発光効率が高くかつ寿命特性に優れた有機エレクトロルミネッセント発光装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明は、１対の電極間に、少なくとも一層の機能層を挟んだ有機エレクトロルミネッセント素子において、前記機能層は、少なくとも発光機能を有した発光層と、この発光層と前記電極の少なくとも一方との間に、遷移金属酸化物を含有する層を配したことを特徴とする。
この構成によれば、例えば遷移金属酸化物の粒子を含有する塗布膜など遷移金属酸化物を含有する層を用いているため、蒸着膜とほぼ同等の特性を有する遷移金属酸化物含有膜を、大面積に対して一気に成膜することができることから、大型の設備を要することなく、短時間で信頼性の高い膜を形成することが可能となる。
また、本発明者らは、種々の実験の結果、酸化モリブデンなどの遷移金属の酸化物は、非晶質膜では、酸素が定量比より少なく、複数のエネルギー準位を持ち複数の導電パスを持ち得ると共に、十分に大きな仕事関数を持つ一方で、金属との間でオーミック接触を形成し、良好なホール注入特性を有することを発見した。このため、陽極側にはＩＴＯあるいはＩＴＯよりも仕事関数の大きい電極材料しか用いることができないとされていたのに対し、電荷注入層として酸化モリブデンなどの遷移金属の酸化物を介在させることにより、陽極側の電極材料として、仕事関数の大小を考慮することなく、所望の材料望ましくは反射性金属材料を用いることができ、良好なホール注入特性を得ることが可能となる。この構成によれば、電荷注入層として遷移金属の酸化物を用いることにより、発光強度が極めて大きく特性の安定な有機エレクトロルミネッセント素子を得ることができる。また、２種類の高分子材料のクーロン相互作用による緩やかな結合が外れ易いＰＥＤＯＴのように電流密度の増大に際しても、不安定となったりすることなく、安定な特性を維持することができ、発光強度を増大することができる。このように遷移金属酸化物からなる電荷注入層を基板側に備えることで、トップエミッション型の有機エレクトロルミネッセント素子において広範囲の電流密度に亘って素子の発光強度および、発光効率を高レベルに維持することができ、また、寿命も向上する。従って、高輝度に至るまで、幅広い輝度範囲にわたって安定に動作し、かつ寿命特性に優れた有機エレクトロルミネッセント素子を実現することができる。
【０００９】
また本発明は、上記有機エレクトロルミネッセント素子において、前記遷移金属酸化物を含有する層は、高分子中に遷移金属酸化物の粒子を分散した塗布膜であるものを含む。
この構成によれば、発光層として、高分子膜を用いる場合に、密着性の高い膜構造を得ることができ、剥離を生じたりすることなく、信頼性の有機エレクトロルミネッセント素子を得る事が可能となる。
【００１０】
また本発明は、上記有機エレクトロルミネッセント素子において、前記塗布膜は、高分子中に、酸化インジウムと遷移金属酸化物の粒子を分散した膜であるものを含む。
この構成によれば、発光層として、高分子膜を用いるとともに、電極として酸化インジウムあるいは酸化インジウム錫を用いる場合に、電極および発光層に対して密着性の高い膜構造を得ることができ、剥離を生じたりすることなく、信頼性の高い有機エレクトロルミネッセント素子を得る事が可能となる。
【００１１】
また本発明は、上記有機エレクトロルミネッセント素子において、陽極と、陰極とで、少なくとも一層の機能層を挟んだ有機エレクトロルミネッセント素子において、前記機能層は、少なくとも発光機能を有した発光層と、この発光層と前記陽極との間に配置された遷移金属酸化物を含有する層とを含むものを含む。
上記構成によれば、発光層の両側に遷移金属酸化物の粒子を含有する塗布膜などの層を配することにより、作業性を大幅に低下することなく、電荷注入特性をさらに向上することができる。なお発光層の上層に遷移金属酸化物を含む膜を形成する場合には、このような塗布法を用いることによって、遷移金属酸化物を含む膜自体の成膜時に発光層にダメージを与えるのを回避することができる。
【００１２】
また本発明は、上記有機エレクトロルミネッセント素子において、前記陽極は、透光性の基板上に形成された酸化インジウム錫層であり、前記酸化インジウム錫層上に前記塗布膜が形成されたものを含む。
【００１３】
また本発明は、上記有機エレクトロルミネッセント素子において、前記機能層はすべて塗布膜で構成されたものを含む。
この構成により、機能層をすべて塗布膜で構成することにより、大型基板に対して作業性よく高速で有機エレクトロルミネッセント素子を形成することが可能となる。また可撓性の基板を用いることにより、基板を巻き取りながら連続的に順次機能層を成膜することができ、特別な装置を用いることなく、大面積の有機エレクトロルミネッセント素子を作業性よく形成することが可能となる。
【００１４】
また本発明は、少なくとも一組の電極と、前記電極間に形成された少なくとも１つの機能層とを具備した複数の発光部を基板上に形成した有機エレクトロルミネッセント発光装置であって、前記機能層は少なくとも１種類の有機半導体からなる発光層と、前記一組の電極のうち少なくとも一方の電極と前記機能層との間に配された、遷移金属酸化物を含有する層とを含み、前記遷移金属酸化物を含有する層は、複数の発光部に跨って連続的に形成された塗布膜を含む。
この構成によれば、遷移金属酸化物層の粒子を含有する塗布膜が複数の発光部に跨って連続的に形成されているため、パターニングが不要であり、製造作業性が良好であるという利点をもつ。また、遷移金属の酸化物層は、膜厚方向に対して垂直方向すなわち横方向の抵抗が高くクロストークのおそれが無い事を発見した。このことから、発光層の形成に際し、パターニング工程を必要とする場合にも下地を保護しつつパターニングを行うことが可能となる上、クロストークを回避することができるため、電荷注入特性を向上しつつ、発光層についても一体形成することが可能となる。さらに平坦面上に発光層を形成することになり、クロストークを招くことなく表面の平坦化を図ることができる。また、本発明に用いられる酸化物は可視光領域で実質的に透明であり膜厚が多少のバラツキを持っていたとしても電荷注入特性が大きく変化しないと言う大きな特徴を持っている。
【００１５】
また本発明は、上記有機エレクトロルミネッセント発光装置において、前記塗布膜は、前記基板上に形成された電極上を覆うように一体的に形成されたものを含む。
この構成によれば、電極によって形成される段差を緩和しつつ、信頼性の向上を図ることが出来る。
【００１６】
また本発明は、上記有機エレクトロルミネッセント装置において、前記発光機能を有した層は、高分子層であるものを含む。
この構成によれば、発光層も塗布膜で形成することができる。
【００１７】
また本発明は、上記有機エレクトロルミネッセント装置において、前記遷移金属の酸化物を含む塗布膜が、モリブデン酸化物を含む電荷注入層であるものを含む。
この構成により、電荷注入特性が極めて良好となる。
【００１８】
また本発明は、１対の電極間に、少なくとも発光機能を有した発光層と、この発光層と前記電極の少なくとも一方との間に、遷移金属酸化物の粒子を含有する膜を配した有機エレクトロルミネッセント素子の製造方法であって、電極の形成された基板上に、遷移金属酸化物の粒子を含有するスラリーを塗布し、塗布膜を形成する工程と、前記塗布膜をベークする工程とを含むものを含む。
この構成によれば、容易に信頼性の高い遷移金属酸化物を含有する層を特別な設備を必要とすることなく、大面積下に高速で形成することができる。
【００１９】
また本発明は、上記有機エレクトロルミネッセント素子の製造方法において、前記ベークする工程は、３００℃に加熱する工程を含む。
この構成によれば、バインダーを蒸発させ、信頼性の高い膜形成が可能となる。
【００２０】
また本発明は、上記有機エレクトロルミネッセント素子の製造方法において、前記塗布膜を形成する工程は、溶媒中に、遷移金属酸化物の粒子と、高分子材料とを分散し、スラリーを調整する工程と、スピンコートにより前記スラリーを塗布する工程とを含む。
この構成によれば、極めて容易に表面の平坦な膜を形成することが可能となる。
【００２１】
また本発明は、上記有機エレクトロルミネッセント素子の製造方法において、前記スラリーを調整する工程は、前記遷移金属酸化物の粒子を、平均粒径２０ｎｍとなるように整粒する工程を含む。
この構成により、粒径を小さくしているため、膜質の良好な膜形成が可能となる。さらにまたこの遷移金属酸化物の粒子の粒径は１０から５０ｎｍの範囲にあるように整粒することが望ましい。
【００２２】
また本発明は、上記有機エレクトロルミネッセント素子の製造方法において、前記スラリーを調整する工程は、前記遷移金属酸化物の粒子を、酸化インジウム、微粒子と混合し、溶媒中に分散する工程を含む。
【００２３】
また本発明は、上記有機エレクトロルミネッセント素子の製造方法において、前記遷移金属酸化物を含有する膜を形成する工程は、電極の形成された基板上に遷移金属の粒子を含む塗布膜を形成する工程を含む。
【００２４】
さらにまた、遷移金属の粒子を含む塗布膜としては、スピンコートだけでなくインクジェット法、スリットコーティング法、スクリーン印刷法、グラビア印刷法等によって成膜するものも含むことはいうまでもない。
【００２５】
また本発明は、１対の電極間に、少なくとも発光機能を有した発光層と、この発光層と前記電極の少なくとも一方との間に、遷移金属酸化物を含有する層を配した有機エレクトロルミネッセント素子の製造方法であって、前記遷移金属酸化物を含有する層を形成する工程は、遷移金属酸化物の粒子を前記電極または発光層上に供給し、固定する工程を含む。
この構成によれば、たとえば電極または発光層上に電荷を供給しておき、この電荷に対して遷移金属酸化物粒子が、クーロン力などによって付着するようにし、その後加熱などにより、定着させるようにすることもできる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の有機エレクトロルミネッセント素子によれば、一対の電極のうちの少なくとも一方発光層との間に遷移金属酸化物を含有する塗布膜あるいは粒子を含有する層を配するようにしているため、大面積下に、特別の装置を必要とすることなく、高速で形成することができ、大型で、長寿命を有しかつ発光特性の良好な有機エレクトロルミネッセント素子を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００２８】
（実施の形態１）
図１に本発明の実施の形態１の高分子有機エレクトロルミネッセント素子の基本的構造について説明する。
【００２９】
本実施の形態では、酸化モリブデンの粒子を含むスラリーを用いてスピンコート法によって電荷注入層３を形成したことを特徴とするものである。すなわち、ボトムエミッション型の有機エレクトロルミネッセント素子を構成するもので、透光性のガラス基板１上に形成されたアルミニウム層からなる陽極２上に、電荷注入層３として酸化モリブデンを含む塗布膜、発光層４としての高分子材料を順次積層し、この上にさらに、陰極５としてのバリウム／アルミニウム層を順次積層したことを特徴とするものである。なお、本実施の形態では、陽極２および陰極５以外は、すべてスピンコート法あるいはスクリーン印刷法などの塗布法で形成することにより、大面積基板上に極めて作業性よく有機エレクトロルミネッセント素子を形成するようにしたものである。
【００３０】
すなわち、本実施の形態の有機エレクトロルミネッセント素子は、図１に示すように、透光性のガラス材料からなる基板１と、この基板１上に形成された陽極２としての酸化インジウム錫（ＩＴＯ）薄膜と、更にこの上層に形成された電荷注入層３としての金属酸化物薄膜と、高分子材料からなる発光層４と、バリウムとアルミニウムの２層膜で形成された陰極５とで構成される。
そしてこのエレクトロルミネッセンス素子の全体を覆うように、例えばガラス基板等を接着性樹脂で貼着することによって封止がなされる。本実施の形態では発光層として耐熱性に優れる高分子材料を用いており、更に電荷注入層として、熱の影響を受けない無機物である、遷移金属酸化物を用いており、エレクトロルミネッセント素子自体の耐熱性が高められているゆえ、封止には光硬化性樹脂と比較してガスバリア性に格段に優れる熱硬化性樹脂を用いることが可能となる。
【００３１】
上記有機エレクトロルミネッセント素子の陽極２をプラス極として、また陰極５をマイナス極として直流電圧または直流電流を印加すると、塗布法で形成された高分子膜からなる発光層４には、陽極２から電荷注入層３を介してホールが注入されるとともに陰極５から電子が注入される。発光層４では、このようにして注入されたホールと電子とが再結合し、これに伴って生成される励起子が励起状態から基底状態へ移行する際に発光現象が起る。
【００３２】
本実施の形態の有機エレクトロルミネッセント素子によれば、電荷注入層を酸化モリブデンの粒子を含む塗布膜で構成しているため、特別な真空設備などの装置を必要とすることなく、高速で大面積下に遷移金属酸化物層を形成することができる。
また、この構成によれば、発光特性の向上および長寿命化を図ることが可能となり、信頼性の高いボトムエミッション型の有機エレクトロルミネッセント素子を構成することができる。
【実施例１】
【００３３】
次に本発明の実施例について説明する。
構造としては図１に示したものと同様であり、図１を参照しつつ説明する。
本実施例１の有機エレクトロルミネッセント発光装置は、厚さ１ｍｍのコーニング７０２９＃と指称されているガラス製の基板１と、この上層に形成された厚さ８０ｎｍのＩＴＯ薄膜からなる陽極２と、この陽極２の上層に形成された厚さ５０ｎｍの酸化モリブデンを含む塗布膜からなる電荷注入層３と、電荷注入層３上に形成された、ＰＰＶ系の材料である厚さ８０ｎｍのポリ[2-メトキシ-5-(2-エチルヘキシロキシ)-1,4-フェニレンビニレン]Poly[2-methoxy-5-(2-ethylhexyloxy)-1,4-phenylenevinylene]からなる発光層４と、発光層４上に形成された厚さ２０ｎｍのバリウム層と厚さ８０ｎｍのアルミニウム層とからなる陰極５とで構成されている。このようにして作製した試料を試料１０１とした。なおこの塗布膜はスピンコート法で形成されるが、インクジェット法など他の方法で形成してもよい。
【００３４】
このようにして形成された電荷注入層として酸化モリブデンを用いた有機エレクトロルミネッセント素子（図１（試料１０２））を形成するととともに、また電荷注入層３上にバッファ層を形成し後は同様に形成したもの、比較例として試料１０１の酸化モリブデン（電荷注入層）をＰＥＤＴとしたもの（試料１０３）、試料１０２の酸化モリブデン（電荷注入層）をＰＥＤＴとしたもの（試料１０４）を同様にして作成した。
【００３５】
これらの有機エレクトロルミネッセント発光装置の半減寿命はそれぞれ、７０ｈｒ、１００ｈｒ、１０ｈｒ、２０ｈｒであった。ここで半減寿命は初期輝度１００００ｃｄとし、定電流駆動下で輝度変化を測定した。
【００３６】
この結果からも酸化モリブデン塗布膜を形成した場合寿命が大幅に向上していることがわかる。
【００３７】
（実施の形態２）
次に、図２に本発明の実施の形態における高分子有機エレクトロルミネッセント素子をマトリックス状に配列した構造の有機エレクトロルミネッセント発光装置の構成図を示す断面図、図３（ａ）はこの有機エレクトロルミネッセント発光装置の発光層形成前の状態を示す平面説明図、図３（ｂ）は図３（ａ）のＡ−Ａ断面図、図３（ｃ）は図３（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。
【００３８】
本実施の形態では、酸化モリブデンの粒子を含むスラリーをインクとして用いてスクリーン印刷法によって電荷注入層１３およびバッファ層１６を形成したことを特徴とするものである。すなわち、トップエミッション型の有機エレクトロルミネッセント素子を構成するもので、透光性のガラス基板１１上に形成された反射性の金属としてストライプ状に形成されたアルミニウム層からなる陽極１２上に、電荷注入層１３として酸化モリブデンを含む塗布膜を、前記ストライプ状の陽極１２に直交する方向にストライプ状をなすように形成するとともに、この上に電子ブロック機能を持つ有機バッファ層としての高分子材料層（図示せず）と、発光層１４としての高分子材料を順次積層し、この上にさらに、バッファ層１６としての遷移金属酸化物（酸化モリブデン）層と、陰極１５とを順次積層したことを特徴とするものである。ストライプ状に形成された陽極１２および陰極１５の交差領域が発光部を構成している。１７はレジストで形成された隔壁すなわち、画素規制層としての断面台形状の突起部である。なお、本実施の形態では、陽極１２および陰極１５以外は、すべてインクジェット法、スクリーン印刷法あるいはスピンコート法などの塗布法で形成することにより、大面積基板上に極めて作業性よく有機エレクトロルミネッセント素子を形成するようにしたものである。
【００３９】
すなわち、本実施の形態の有機エレクトロルミネッセント素子は、図２に示すように、透光性のガラス材料からなる基板１と、この基板１上に形成された陽極１２としてのアルミニウム（Ａｌ）薄膜と、更にこの上層に形成された電荷注入層１３としての金属酸化物薄膜と、バッファ層としての高分子材料からなる電子ブロック層（図示せず）と、高分子材料からなる発光層１４と、遷移金属酸化物層としての酸化モリブデン層１６と、透光性材料である酸化インジウム錫で形成された陰極１５とで構成される。
【００４０】
上記有機エレクトロルミネッセント素子の陽極１２をプラス極として、また陰極１５をマイナス極として直流電圧または直流電流を印加すると、塗布法で形成された高分子膜からなる発光層１４には、陽極１２から電荷注入層１３、有機バッファ層Ｂを介してホールが注入されるとともに陰極１５からバッファ層１６を介して電子が注入される。発光層１４では、このようにして注入されたホールと電子とが再結合し、これに伴って生成される励起子が励起状態から基底状態へ移行する際に発光現象が起こる。
【００４１】
本実施の形態の有機エレクトロルミネッセント素子によれば、電荷注入層およびバッファ層を酸化モリブデンの粒子を含む塗布膜で構成しているため、特別な真空設備などの装置を必要とすることなく、高速で大面積下に遷移金属酸化物層を形成することができる。また、この有機エレクトロルミネッセント素子は、基板上に反射性の金属材料であるアルミニウム層を形成しこれを陽極１２とするとともに、この陽極と発光層との間、および上層側の陰極１５と発光層１４との間に酸化モリブデンを含む塗布膜からなるバッファ層１６を介在させている。このため、陽極１２を構成するストライプ状パターンはこの上層にこのストライプ状パターンと直交する方向にストライプ状に形成された電荷注入層１３によって平坦化され、この上層に発光層１４が形成されている。そしてこの発光層上を覆うように酸化モリブデン層からなるバッファ層１６が形成され、さらに表面の平坦化をはかったうえで、さらにこの上層に陰極１５が形成されている。
この構成によれば、発光層１４が複数の発光部（複数画素）にわたりストライプ状をなして一体的に形成された酸化モリブデンを含む塗布膜１６上に形成されているため、平坦化された表面に形成され、さらにこの発光層１４の上層に一体的に形成されたバッファ層１６を介して陰極が形成されており、発光層が均一な膜厚となるように構成されている。したがって、電界集中を回避することができ、発光特性の向上および長寿命化を図ることが可能となる。
【００４２】
さらにまた、陰極１５の形成に先立ち、発光層１４の表面は酸化モリブデンを含む塗布膜からなるバッファ層１６で覆われており、発光層１４にダメージを与えることなく、スクリーン印刷などの塗布法によって形成することができる上、陰極１５の成膜時のスパッタリング粒子による発光層のダメージは回避され、良好な表面状態を維持することができる。この構成によれば信頼性の高いトップエミッション型の有機エレクトロルミネッセント素子を構成することができ、酸化モリブデンを含む塗布膜からなるバッファ層１６が陰極と発光層との間に形成されており良好な電子注入特性を発揮し得る上、電荷注入層１３が酸化モリブデンを含む塗布膜で構成されており、ホールを容易に注入することができるとともに、有機バッファ層（図示せず）によって電子の抜けをブロックすることができ、ホールおよび電子が発光機能を有した層内で有効に発光に寄与するようにすることができる。従って、良好な発光特性を得ることができ、高温下でも信頼性の高い素子を得ることができる。また、ここで用いられる酸化モリブデンは可視光領域で実質的に透明であり膜厚が多少のバラツキを持っていたとしても電荷注入特性が大きく変化しないと言う大きな特徴を持っている。
【００４３】
また、下地に駆動用の薄膜トランジスタを形成したり、光量検出用の薄膜トランジスタを形成したりした場合にも、有機エレクトロルミネッセント発光装置の発光を妨げることなく、良好に外部取り出しを行うことが可能となる。
【００４４】
次に本発明の有機エレクトロルミネッセント発光装置の製造工程について説明する。
まず、ガラス基板１１上にスパッタリング法によりＡｌ薄膜を形成し、これらをフォトリソグラフィによりパターニングすることにより、陽極１２を形成する。そしてこの上層にレジストを塗布し、図４（ａ）に示すようにフォトリソグラフィにより、画素規制層１７として断面台形状の突起部を形成する。このとき、断面台形状となるように、フォトリソグラフィにおける露光光量を調整する。
【００４５】
この後、図４（ｂ）に示すように、この上層に、スクリーン印刷法により、酸化モリブデンの粒子を含む塗布膜のパターンを形成し、電荷注入層１３を形成する。ここでインクとしては、平均粒径２０ｎｍ、最小粒径１０ｎｍ、最大粒径５０ｎｍに整粒された酸化モリブデン粒子を、濃度０．１％から２０％となるように調整したスラリーを用いる。
【００４６】
ここでスラリーとしては、スラリーは、水、エタノール、IPA、キシレン、トルエン、等の溶媒に酸化モリブデン粒子を分散して作製することが出来る。粒子の濃度は限定されないが０．１％から２０％で用いられる。
【００４７】
また、粒子を高分子に分散することによりさらに均一性の向上した膜を得ることが可能である。この場合、高分子を溶媒に溶解させた後に、粒子を添加し混合することで凝集のない良好な分散液を得ることが出来る。この場合、高分子の濃度は0.1-10%、粒子は、高分子の1%から100%で用いるのが一般的であるがこれに限定されない。
【００４８】
ここで高分子としては、MDOPPVのほか、ポリ(ｐ−フェニレンビニレン）（Poly(p-phenylene vinylene：PPV)とその誘導体（ポリ(２−メトキシ−５−ドデシロキシ−ｐ−フェニレンビニレン）（Poly(2-methoxy-5-(2'-ethylhexyloxy)-p-phenylene vinylene)）、 ポリ(２，５−ジオクチロキシ−ｐ−フェニレンビニレン）（Poly(2,5-dioctyloxy-p-phenylene vinylene)）、ポリ(２，５−ジノニロキシ−ｐ−フェニレンビニレン）（Poly(2,5-dinonyloxy-p-phenylene vinylene)）、ポリ(２，５−ジデシロキシ−ｐ−フェニレンビニレン）（Poly(2,5-didecyloxy-p-phenylene vinylene)））をはじめ、ポリチオフェン（Polythiophene）とその誘導体（ポリ（３−ヘキシルチオフェン）（Poly(3-hexylthiophene) 、 ポリ（３−ヘプチルチオフェン）（Poly(3-heptylthiophene) ）、 ポリ（３−オクチルチオフェン）（Poly(3-ocylthiophene)）、ポリ（３−ノニルチオフェン）（Poly(3-nonylthiophene)）、 ポリ（３−デシルチオフェン）（Poly(3-decylthiophene) ）、 ポリ（３−ウンデシルチオフェン）（Poly(3-undecylthiophene)）、ポリ（３−ドデシルチオフェン）（Poly(3-dodecylthiophene)）、ポリ［３−（ｐ−ドデシルフェニル）チオフェン］（Poly[3-(p-dodecylphenyl) thiophene)]）等）、ポリフルオレン（Polyfluorene）とその誘導体（ポリ（９，９−ジヘキシルフルオレン）（Poly(9,9-dihexylfluorene)）、ポリ（９，９−ジヘプチルフルオレン）（Poly(9,9-diheptylfluorene)）、ポリ（９，９−ジオクチルフルオレン）（Poly(9,9-dioctylfluorene)）、 ポリ（９，９−ジデシルフルオレン）（Poly(9,9-didecylfluorene)）、ポリ［９，９−ビス（ｐ−ヘキシルフェニル）フルオレン］（Poly[9,9-bis(p-hexylphenyl)fluorene]）、ポリ［９，９−ビス（ｐ−ヘプチルフェニル）フルオレン］（Poly[9,9-bis(p-heptylphenyl)fluorene]）、ポリ［９，９−ビス（ｐ−オクチルフェニル）フルオレン］（Poly[9,9-bis(p-octylphenyl)fluorene]）等）、ポリアセチレン（Polyacetylene）誘導体(ポリ（１，２−ジフェニルアセチレン）（Poly(1,2-diphenylacetylene)）、ポリ［１−フェニルー２−（ｐ−ブチルフェニル）アセチレン］（Poly[1-phenyl-2-(p-butylphenyl)acetylene]）、ポリ（１−フェニル−２−メチルアセチレン）（Poly(1-methyl-2-phenylacetylene)）、 ポリ（１−フェニル−２−エチルアセチレン）（Poly(1-ethyl-2-phenylacetylene)）、 ポリ（１−フェニル−２−ヘキシルアセチレン）（Poly(1-hexyl-2-phenylacetylene)）、ポリ（フェニルアセチレン）（Poly(phenylacetylene)）等、ポリピリジン（Polypyridine）、ポリ（ピリジルビニレン） Poly(pyridyl vinylene)、ポリフェニレン（Polyphenylene）、ポリフラン（Polyfurane）、ポリ（セレノフェン）（Polyselenophene）、ポリ（フェニレン−ｃｏ−チエニレン）（Poly(phenylene-co-thienylene)）、 ポリ［１，４−ビス（２−チエニル）フェニレン］（Poly[1,4-bis(2-thienyl)phenylene]）、ポリ（フェニレンエチニレン）（Poly(phenyleneethynylene)）とこれらの誘導体等の、主鎖が炭素同士の飽和（１重）結合と不飽和（２重または３重）結合の連続した繰り返し構造を持つ、いわゆる共役系高分子はいうまでもなく、トリス（８−ハイドロキシキノリン）アルミニウム（Tris(8-hydroxyquinoline)aluminum ）(Alq)、クマリン６（Coumarin6, 3-(2-Benzothiazolyl)-7-(diethylamino)coumarin)、クマリン7（Coumarin7,3-(2-Benzoimidazolyl)-7-(diethylamino)coumarin)）、４−（ジシアノメチレン）−２−メチル−６−（４−ジメチルアミノスチリル）−４Ｈ−ピラン（4-(Dicyanomethylene)-2-methyl-6-(4-dimethylaminostyryl)-4H-pyran ）(DCM)、ナイルレッド（Nile Red）、１，１，４，４−テトラフェニル−１，３−ブタジエン（1,1,4,4-Tetraphenyl-1,3-butadiene）、Ｎ，Ｎ’−ジメチルキナクリドン（ N,N-Dimethylquinacrydone）(DMQA)、１，２，３，４，５−ペンタフェニルシクロペンタジエン（1,2,3,4,5-Pentaphenylcyclopentadiene） (PPCP)、 Ｎ．Ｎ’−ジフェニルーＮ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−１，１’−ビフェニルー４，４’−ジアミン（N, N'-Diphenyl-N,N'-bis(3-methylphenyl)-1,1'-biphenyl-4,4'-diamine）(TPD)、 ２−４−（ビフェニルー５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキシジアゾール（2-(4-Biphenyl)-5-(4-tert-butylphenyl)-1,3,4-oxidiazole） (PBD) 、ｐ−ターフェニル（p-Terphenyl）、ｐ−クォーターフェニル（ p-Quaterphenyl）、２,２’−ビチオフェン（ 2,2'-Bithiophene）、２,２’：５,５’−ターチオフェン（ 2,2':5',2''-Terthiophene）、 αーヘキサチオフェン（a-Hexathiophene）、アントラセン（ anthracene）、テトラセン（ tetracene）、フタロシアニン（ phthalocyanene）、ポルフィリン（ porphyrin）等の蛍光色素及びこれらの蛍光色素を分子構造中に含む高分子、さらに上記の高分子及び蛍光色素をポリ（Ｎ−ビニルカルバゾール）（Poly(N-vinylcarbazole)） (PVK)、 ポリ（メチルメタクリレート）（Poly(methylmethacrylate)）(PMMA)、ポリカーボネート（ Polycarbonate）、ポリスチレン（Polystyrene）、ポリ（メチルフェニルシラン）（Poly(methylphenylsilane)）、ポリ（ジフェニルシラン）（Poly(diphenylsilane)）等の絶縁性高分子などが用いられるが、これらに限定されるものではない。
また、スラリーに用いられる溶媒としては、IPAのほか、水、エタノール、キシレン、トルエン、等の溶媒が適用可能である。
【００４９】
この後塗布法により図４（ｃ）に示すように、高分子材料からなる有機バッファ層（図示せず）および発光層１４を塗布形成する。
この後、図４（ｄ）に示すように、スクリーン印刷法によりバッファ層１６として酸化モリブデンを含む塗布膜を形成する。
そして最後に、スパッタリング法によりスパッタ粒子を照射し、陰極１５としてのＩＴＯ薄膜を形成する）。
【００５０】
このようにして図２に示した有機エレクトロルミネッセント発光装置が形成される。本発明の方法によれば、電荷注入層１３およびバッファ層１６はスクリーン印刷法で形成されるため、真空装置を必要とすることなく、高速で大面積領域に作業性よく形成することができる。また、陰極１５の形成工程における発光層のスパッタリングダメージはバッファ層１６により良好に回避され、良好な表面状態を維持することができる。また有機バッファ層および発光層１４が高分子材料を塗布することにより形成されるため、製造が容易でかつ大面積化が可能である。
【００５１】
なお、この電荷注入層１３はスクリーン印刷法で形成したが、スピンコートで形成してフォトリソグラフィによりパターニングしてもよい。また、このとき有機バッファ層および発光層をインクジェット法で形成してもよい。また、これら高分子に分散された超微粒子酸化物粒子スラリーは塗布後に乾燥、ベーキング工程を経ることが必要である。この工程は、１５０℃から２００℃で行うのが一般的であるがこれに限定されるものではない。また、発光材料等の有機材料を塗布する前の工程で本発明の超微粒子酸化物を用いる場合は、バインダーとして用いた高分子材料を３００℃以上のベーキング工程を通すことにより蒸発除去して用いることも可能である。
【実施例２】
【００５２】
次に本発明の実施例について説明する。
構造としては図２に示したものと同様であり、図２を参照しつつ説明する。
本実施例２の有機エレクトロルミネッセント発光装置は、厚さ１ｍｍのコーニング７０２９＃と指称されているガラス製の基板１１と、この上層に形成された厚さ１００ｎｍのＡｌ薄膜からなる陽極１２と、この陽極１２の上層に形成された厚さ５０ｎｍの酸化モリブデンを含む塗布膜からなる電荷注入層１３と、電荷注入層１３上に形成された、厚さ２０ｎｍのポリフルオレン系化合物である有機バッファ層としてのポリ[(9,9-ジオクチルフルオレニル-2,7-ジイル)-アルト-コ-(N,N'-ジフェニル)-N,N’ジ(p-ブチル-オキシフェニル)-1,4-ジアミノベンゼン)]と、ＰＰＶ系の材料である厚さ８０ｎｍのポリ[2-メトキシ-5-(2-エチルヘキシロキシ)-1,4-フェニレンビニレン]Poly[2-methoxy-5-(2-ethylhexyloxy)-1,4-phenylenevinylene]からなる発光層１４と、発光層１４上に形成された厚さ１０ｎｍの酸化モリブデンを含む塗布膜からなるバッファ層１６と、厚さ１００ｎｍの酸化インジウム錫（ＩＴＯ）層とからなる陰極１５とで構成されている。このようにして作製した試料を試料２０１とした。
【００５３】
ここでスクリーン印刷に際しては、平均粒径２０ｎｍ、最小粒径１０ｎｍ、最大粒径５０ｎｍに整粒された酸化モリブデン粒子を、濃度０．１％から２０％となるように調整したスラリーを用いた。
【００５４】
このようにして形成された電荷注入層として酸化モリブデンを用いた有機エレクトロルミネッセント素子（図２）を以降「モリブデン酸化物発光装置」と呼称する。
また表１に示すように、電荷注入層を酸化バナジウムとしたもの（試料２０２）、電荷注入層を酸化タングステンとしたもの（試料２０３）を同様にして作成した。
【００５５】
【表１】
2008041894.tif 000003
また比較のために、図２の発光装置の酸化モリブデンを含む塗布膜に代えて陽極上に形成する電荷注入層（ホール注入層）をＰＥＤＯＴで形成し、発光層と陰極との間にバッファ層として銅ヅタロシアニンを形成した有機エレクトロルミネッセント素子を作成した（比較例）。
【００５６】
これらの有機エレクトロルミネッセント発光装置を直流電源に接続し、電圧をあげながら６Ｖになったときの発光輝度を測定した。その結果、本発明実施例２に示した試料１のモリブデン酸化物発光装置および試料２、試料３の発光装置はクロストークもなく、３０００ｃｄ／ｍ２、２６００ｃｄ／ｍ２、３０００ｃｄ／ｍ２程度であった。これに対し比較例の装置は輝度むらが大きかった。３２００ｃｄ／ｍ２であった。また比較例のように３２００ｃｄ／ｍ２程度と輝度が大きいものでも半減寿命が４０時間程度と短いことがわかった。
【００５７】
陰極を構成するＩＴＯをスパッタリングにより形成する場合、スパッタダメージにより、発光層の劣化を免れ得なかったが、このように、陰極側にも酸化モリブデン層を介在させることにより、スパッタリングダメージを回避し、発光層の表面状態を良好に維持することができる上、酸化モリブデンは発光層とオーミック接触を形成するため、陰極を構成する電極材料の仕事関数に依存することなく、電子の注入特性を向上するとともにホールのブロック性能を向上することが可能となる。
特に、この有機エレクトロルミネッセント素子において、前記第２の電極と発光機能を有した層との間に形成された遷移金属の酸化物を含む塗布膜または第２の遷移金属の酸化物層は、前記発光機能を有した層を覆うように形成するのが望ましい。
この構成によれば、発光層上に遷移金属の酸化物を含む塗布膜の成膜に際しては発光層はダメージを受けることなく良好に維持される。また、第２の電極の成膜時、あるいは第２の電極のパターニング時においては、発光層は遷移金属の酸化物層で覆われているため、発光層は、スパッタダメージあるいはプラズマダメージから保護され、信頼性の高い膜形成が可能となる。
【００５８】
また、比較のために、陽極上に形成する電荷注入層（ホール注入層）をＰＥＤＯＴで形成し、発光層と陰極との間にバッファ層として銅ヅタロシアニンを形成した場合、輝度は３２００Ｃｄ／ｃｍ２ではあるがむらが大きく、輝度半減寿命が１５０時間から４０時間へと半分以下に低下した。
【００５９】
なお、以上の説明において、有機エレクトロルミネッセント素子は直流駆動となっているが、交流電圧または交流電流、あるいはパルス波で駆動してもよい。
【００６０】
なお、遷移金属酸化物の厚み、特にＭｏＯ３の膜厚は素子特性に対して非常に鈍感であり、厚さに大きく依存することなく均一な発光特性で安定に動作する有機エレクトロルミネッセント素子を提供することが可能となる。また、安定であるため、この上層に蒸着法などにより発光機能を有する層を成膜することができ、発光層を低分子層で構成することも可能である。さらにまた少なくとも膜厚３０ｎｍ以上望ましくは４０ｎｍ以上の遷移金属酸化物層を含むことにより、ＩＴＯなどの透光性電極のパターニング時にレジストが残留していたり、ＩＴＯ上にパーティクルが付着したりした場合にも、膜厚３０ｎｍ以上望ましくは４０ｎｍ以上の遷移金属酸化物層を含む塗布膜を形成した上に、この上層に形成される発光機能を有した層は膜厚分布を生じることなく、均一に形成される。また、このように酸化モリブデンを含む塗布膜を用いることにより、厚い膜を形成する場合にも高速形成が可能となる。したがって、非発光領域を形成したりすることもなく、また画素ショートを生じたりすることもなく、均一な発光機能を有した層を短時間で形成することができ、良好な発光スペクトルを得ることができる。また、ＭｏＯ３のような遷移金属酸化物を成膜する際、条件を選ぶことにより、積層方向の比抵抗の小さい遷移金属酸化物を得ることができ、厚膜化しても、大きな電圧降下を生じることなく発光機能を有する層に電界を与えることができる。ここで遷移金属酸化物としては、酸化モリブデン、酸化バナジウム、酸化タングステンなどが適用可能であるが、酸化モリブデン（ＭＯｘ）はＭＯ３に限定されることなく、価数の異なるものも有効である。酸化バナジウム、酸化タングステンについても価数の異なるものも有効である。また、複数の元素を含む酸化物も適用可能である。
【００６１】
また、ここで用いられる遷移金属の酸化物としては、酸化モリブデンのほか、クロム（Cr）、タングステン（W）、バナジウム（V）、ニオブ（Nb）、タンタル（Ta）、チタン（Ti）、ジルコニウム（Zr）、ハフニウム（Hf）、スカンジウム（Sc）、イットリウム（Y）、トリウム（Tr）、マンガン（Mn）、鉄（Fe）、ルテニウム（Ru）、オスミウム（Os）、コバルト（Co）、ニッケル（Ni）、銅（Cu）、亜鉛（Zn）、カドミウム（Cd）、アルミニウム（Al）、ガリウム（Ga）、インジウム（In）、シリコン（Si）、ゲルマニウム（Ge）、錫（Sn）、鉛（Pb）、アンチモン（Sb）、ビスマス（Bi）あるいは、ランタン（La）からルテチウム（Lu）までのいわゆる希土類元素などの酸化物を挙げることができる。なかでも酸化アルミニウム（AlO）、酸化銅（CuO)、酸化シリコン（SiO）は、特に長寿命化に有効である。
【００６２】
また、陽極を構成する電極材料としては、前記実施例２に示した、アルミニウムの他、銀、銅、銅合金、クロムなど、仕事関数が発光層よりも小さい電極材料を用いて、十分な反射性を維持しつつ、発光特性に優れ、信頼性の高い有機エレクトロルミネッセント素子を提供することが可能となる。
【００６３】
銀は、低抵抗でかつ塗布膜として形成することができ、かつ反射性を有することから、配線パターンなどと同一工程で形成でき、集積化に際しては特に、極めて有効な材料でありながら、仕事関数が４．７３ｅＶ程度と小さく、従来の有機エレクトロルミネッセント素子では陽極としては使用されていない。しかしながら本実施の形態のように、酸化モリブデンなどの遷移金属酸化物層を電荷注入層として用いた場合には、良好な発光特性を得ることができ、トップエミッション型の有機エレクトロルミネッセント素子を形成することができることがわかった。上記構成によれば、陽極として低抵抗でかつ反射性を有する銀または銀合金層を用いることができるため、発光特性の良好な有機エレクトロルミネッセント素子を形成することが可能となる。
【００６４】
また銅は、極めて低抵抗でかつ塗布膜として形成することができ、かつ反射性を有することから、集積化に際しては特に配線パターンなどと同一工程で形成でき、極めて有効な材料でありながら、仕事関数が４．１乃至４．５ｅＶ程度と小さく、従来の有機エレクトロルミネッセント素子では陽極としては使用されていない。しかしながら、酸化モリブデンなどの遷移金属酸化物層を電荷注入層として用いた場合には、良好な発光特性を得ることができ、トップエミッション型の有機エレクトロルミネッセント素子を形成することができる。
【００６５】
発光層のイオン化ポテンシャルによって、使用する陽極材料は異なってくるが、発光層のイオン化ポテンシャルよりも仕事関数の小さい材料を使用でき、このほか、金（４．３ｅＶ）、モリブデン（４．６ｅＶ）、ニッケル（５．２ｅＶ）、タングステン（４．６ｅＶ）、インジウム（４．１ｅＶ）、イリジウムなど、比抵抗、隣接層との密着性、成膜の容易性などのみを考慮して選択することができる。
【００６６】
また、本発明において、発光層としては実施例２で説明したＰＰＶ（ポリフェニレンビニレン）のみならず、デンドリマ構造を有する高分子材料、ポリフルオレン系化合物群およびそれらの誘導体、ポリスピロ化合物群およびそれらの誘導体また低分子系の発光材料を高分子骨格に化学的に結合したいわゆるペンダントタイプの高分子化合物、高分子有機ＥＬ材料と低分子有機ＥＬ材料との混合物、さらにはそれらをブレンドして用いる等適宜変更可能である。また、塗布型の低分子化合物等を適用することも可能であり、発光層の材料は特に限定されない。
【００６７】
すなわち、発光層１４を構成する高分子系の有機発光材料としては、可視領域で蛍光または燐光特性を有しかつ成膜性の良いものが望ましく、例えば、ポリスピロ環を骨格とする高分子発光材料も好ましく用いることが出来、またポリパラフェニレンビニレン（ＰＰＶ）、ポリフルオレン等のポリマー発光材料等も用いることができる。
【００６８】
式（Ｉ）にポリフルオレンおよびその誘導体（Ｒ１、Ｒ２はそれぞれ置換基を表す）を示す。
【化１】
2008041894.tif 000004
【００６９】
また、式（ＩＩ）にポリフェニレンビニレンおよびその誘導体（Ｒ３、Ｒ４はそれぞれ置換基を表す）を示す。
【化２】
2008041894.tif 000005
【００７０】
また、発光層１４を構成する低分子系の有機発光材料としては、Ａｌｑ3やＢｅ−ベンゾキノリノール（ＢｅＢｑ２）の他に、２，５−ビス（５，７−ジ−ｔ−ペンチル−２−ベンゾオキサゾリル）−１，３，４−チアジアゾール、４，４'−ビス（５，７−ベンチル−２−ベンゾオキサゾリル）スチルベン、４，４'−ビス〔５，７−ジ−（２−メチル−２−ブチル）−２−ベンゾオキサゾリル〕スチルベン、２，５−ビス（５，７−ジ−ｔ−ベンチル−２−ベンゾオキサゾリル）チオフィン、２，５−ビス（〔５−α，α−ジメチルベンジル〕−２−ベンゾオキサゾリル）チオフェン、２，５−ビス〔５，７−ジ−（２−メチル−２−ブチル）−２−ベンゾオキサゾリル〕−３，４−ジフェニルチオフェン、２，５−ビス（５−メチル−２−ベンゾオキサゾリル）チオフェン、４，４'−ビス（２−ベンゾオキサイゾリル）ビフェニル、５−メチル−２−〔２−〔４−（５−メチル−２−ベンゾオキサイゾリル）フェニル〕ビニル〕ベンゾオキサイゾリル、２−〔２−（４−クロロフェニル）ビニル〕ナフト〔１，２−ｄ〕オキサゾール等のベンゾオキサゾール系、２，２'−（ｐ−フェニレンジビニレン）−ビスベンゾチアゾール等のベンゾチアゾール系、２−〔２−〔４−（２−ベンゾイミダゾリル）フェニル〕ビニル〕ベンゾイミダゾール、２−〔２−（４−カルボキシフェニル）ビニル〕ベンゾイミダゾール等のベンゾイミダゾール系等の蛍光増白剤や、トリス（８−キノリノール）アルミニウム、ビス（８−キノリノール）マグネシウム、ビス（ベンゾ〔ｆ〕−８−キノリノール）亜鉛、ビス（２−メチル−８−キノリノラート）アルミニウムオキシド、トリス（８−キノリノール）インジウム、トリス（５−メチル−８−キノリノール）アルミニウム、８−キノリノールリチウム、トリス（５−クロロ−８−キノリノール）ガリウム、ビス（５−クロロ−８−キノリノール）カルシウム、ポリ〔亜鉛−ビス（８−ヒドロキシ−５−キノリノニル）メタン〕等の８−ヒドロキシキノリン系金属錯体やジリチウムエピンドリジオン等の金属キレート化オキシノイド化合物や、１，４−ビス（２−メチルスチリル）ベンゼン、１，４−（３−メチルスチリル）ベンゼン、１，４−ビス（４−メチルスチリル）ベンゼン、ジスチリルベンゼン、１，４−ビス（２−エチルスチリル）ベンゼン、１，４−ビス（３−エチルスチリル）ベンゼン、１，４−ビス（２−メチルスチリル）２−メチルベンゼン等のスチリルベンゼン系化合物や、２，５−ビス（４−メチルスチリル）ピラジン、２，５−ビス（４−エチルスチリル）ピラジン、２，５−ビス〔２−（１−ナフチル）ビニル〕ピラジン、２，５−ビス（４−メトキシスチリル）ピラジン、２，５−ビス〔２−（４−ビフェニル）ビニル〕ピラジン、２，５−ビス〔２−（１−ピレニル）ビニル〕ピラジン等のジスチルピラジン誘導体や、ナフタルイミド誘導体や、ペリレン誘導体や、オキサジアゾール誘導体や、アルダジン誘導体や、シクロペンタジエン誘導体や、スチリルアミン誘導体や、クマリン系誘導体や、芳香族ジメチリディン誘導体等が用いられる。さらに、アントラセン、サリチル酸塩、ピレン、コロネン等も用いられる。あるいは、ファク−トリス（２−フェニルピリジン）イリジウム等の燐光発光材料を用いることもできる。ここで、高分子系材料、低分子系材料から成る発光層１４は、材料をトルエン、キシレン等の溶媒に溶解したものをスピンコート法で層状に成形し、溶解液中の溶媒を揮発させることで得られる。
【００７１】
また、発光層として、デンドリマを用いるようにしてもよい。特に中心部にIr等の重金属元素を有するデンドリマは燐光発光し、高い発光効率を与える。配位子のデンドロン部の構造で赤、緑、青など所望の色を得ることが出来る。同様に電子輸送部、ホール輸送部を有する構造設計で電荷輸送能の調整をすることができる。
【００７２】
例えば緑色のりん光を発するデンドリマとしては次式に示すようにイリジウムデンドリマ錯体がある。
【化３】
2008041894.tif 000006
例えば赤色のりん光を発するデンドリマとしては次式に示すようにイリジウムデンドリマ錯体がある。
【化４】
2008041894.tif 000007
例えば青色のりん光を発するデンドリマとしては次式に示すようにイリジウムデンドリマ錯体がある。このデンドリマは深青色の光を発するデンドリマＡと青緑色の光を発するデンドリマＢとの混合物で構成された錯体である。
【化５】
2008041894.tif 000008
【００７３】
なお、発光層を高分子材料（ポリマー材料）で構成することにより、大面積でも均一な膜厚で成膜できることから大面積の有機エレクトロルミネッセント素子の作成が可能となる。また、発光層の熱に対する安定性が高くなるとともに、層間の界面における欠陥やピンホールの発生を抑制することができるため、安定性の高い有機エレクトロルミネッセント素子を形成することができる。
【００７４】
また、上述した機能層における正孔輸送層としては、正孔移動度が高く、成膜性の良いものが望ましくＴＰＤの他に、ポルフィン、テトラフェニルポルフィン銅、フタロシアニン、銅フタロシアニン、チタニウムフタロシアニンオキサイド等のポリフィリン化合物や、１，１−ビス｛４−（ジ−Ｐ−トリルアミノ）フェニル｝シクロヘキサン、４，４'，４''−トリメチルトリフェニルアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ'，Ｎ'−テトラキス（Ｐ−トリル）−Ｐ−フェニレンジアミン、１−（Ｎ，Ｎ−ジ−Ｐ−トリルアミノ）ナフタレン、４，４'−ビス（ジメチルアミノ）−２−２'−ジメチルトリフェニルメタン、Ｎ，Ｎ，Ｎ'，Ｎ'−テトラフェニル−４，４'−ジアミノビフェニル、Ｎ、Ｎ'−ジフェニル−Ｎ、Ｎ'−ジ−ｍ−トリル−４、４'−ジアミノビフェニル、Ｎ−フェニルカルバゾ−ル等の芳香族第三級アミンや、４−ジ−Ｐ−トリルアミノスチルベン、４−（ジ−Ｐ−トリルアミノ）−４'−〔４−（ジ−Ｐ−トリルアミノ）スチリル〕スチルベン等のスチルベン化合物や、トリアゾール誘導体や、オキサジザゾール誘導体や、イミダゾール誘導体や、ポリアリールアルカン誘導体や、ピラゾリン誘導体や、ピラゾロン誘導体や、フェニレンジアミン誘導体や、アニールアミン誘導体や、アミノ置換カルコン誘導体や、オキサゾール誘導体や、スチリルアントラセン誘導体や、フルオレノン誘導体や、ヒドラゾン誘導体や、シラザン誘導体や、ポリシラン系アニリン系共重合体や、高分子オリゴマーや、スチリルアミン化合物や、芳香族ジメチリディン系化合物や、ポリ−３，４エチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ）、テトラジヘクシルフルオレニルビフェニル（ＴＦＢ）あるいはポリ３−メチルチオフェン（ＰＭｅＴ）といったポリチオフェン誘導体等の有機材料が用いられる。また、ポリカーボネート等の高分子中に低分子の正孔輸送層用の有機材料を分散させた、高分子分散系の正孔輸送層も用いられる。またこれらの正孔輸送材料は電子ブロック材料として用いることもできる。
【００７５】
上述した機能層における電子輸送層としては、１，３−ビス（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル−１，３，４−オキサジアゾリル）フェニレン（ＯＸＤ−７）等のオキサジアゾール誘導体、アントラキノジメタン誘導体、ジフェニルキノン誘導体、シロール誘導体からなるポリマー材料等、あるいは、ビス（２−メチル−８−キノリノレート）−（パラ−フェニルフェノレート）アルミニウム（ＢＡｌｑ）、バソフプロイン（ＢＣＰ）等が用いられる。またこれらの電子輸送層を構成可能な材料は正孔ブロック材料として用いることもできる。
【００７６】
なお、これらの機能層（発光層、或いは、必要に応じて形成される正孔注入層、電子注入層）を高分子材料で形成する場合、スピンコーティング法や、キャスティング法や、ディッピング法や、バーコート法や、ロールを用いた印刷法、インクジェット法等の湿式成膜（塗布）法であってもよい。これにより、大規模な真空装置が不要であるため、安価な設備で成膜が可能となるとともに、容易に大面積の有機エレクトロルミネッセント素子の作成が可能となるとともに、有機エレクトロルミネッセント素子の各層間の密着性が向上するため、素子における短絡を抑制することができ、安定性の高い有機エレクトロルミネッセント素子を形成することができる。
【００７７】
また、カラーの表示装置などに用いる場合にはＲＧＢの各色の発光を実現する発光層の塗り分けが必要となるが、公知の印刷法、インクジェット法などを用いることにより、容易に塗り分けを実現することができる。
【００７８】
また、有機エレクトロルミネッセンス素子の陰極１５としては、仕事関数の小さい金属もしくは合金が用いられるが、トップエミッション構造の有機エレクトロルミネッセント素子を構成するために、本実施例では、仕事関数の小さい金属を用いた光透過性の高い超薄膜を形成し、その上部にITO，IZOなどの透光性材料からなる導電膜を積層することで、透明陰極を形成している。この仕事関数の低い材料からなる超薄膜としては、Ba-Alの２層構造に限定されることなく、Ca-Alの２層構造、あるいはCa、Ba、In、Mg、Ti等の金属や、Mg−Ag合金、Mg−In合金等のMg合金や、Al−Li合金、Al−Sr合金、Al−Ba合金等のAl合金等が用いられる。あるいはLiO2／AlやLiF／Al等の積層構造の超薄膜と、透光性導電膜との積層構造も陰極材料として好適である。
【００７９】
また実施の形態２では、発光層１４を便宜上単一の層として記述しているが、発光層１４を陽極１２の側から順に正孔輸送層／電子ブロック層／上述した有機発光材料層（ともに図示せず）の三層構造としてもよいし、発光層１４を陰極１５の側から順に電子輸送層／有機発光材料層（ともに図示せず）の二層構造、あるいは陽極１２の側から順に正孔輸送層／有機発光材料層の２層構造（ともに図示せず）、あるいは陽極１２の側から順に正孔注入層／正孔輸送層／電子ブロック層／有機発光材料層／正孔ブロック層／電子輸送層／電子注入層のごとく７層構造（ともに図示せず）としてもよい。またはより単純に発光層１４が上述した有機発光材料のみからなる単層構造であってもよい。このように実施の形態において発光層１４と呼称する場合は、発光層１４が正孔輸送層、電子ブロック層、電子輸送層などの機能層を有する多層構造である場合も含むものとする。後に説明する他の実施の形態についても同様である。
【００８０】
また、本発明の有機エレクトロルミネッセント素子を構成する機能層のうち、遷移金属酸化物層の成膜については上記方法に限定されるものではなく、真空蒸着法、電子ビーム蒸着法、分子線エピタキシー法、スパッタリング法、反応性スパッタリング法、イオンプレーティング法、レーザーアブレーション法、熱CVD法、プラズマCVD法、MOCVD法などのドライプロセスが望ましい。また、このほか有機エレクトロルミネッセント素子を構成する各機能層の成膜については、ゾルゲル法、ラングミュア・ブロジェット法（LB法）、レイヤーバイレイヤー法、スピンコート法、インクジェット法、ディップコーティング法、スプレー法などの湿式法などからも適宜選択可能であり、結果的に本発明の効果を奏効し得るように形成可能な方法であれば、いかなるものでもよいことはいうまでもない。
【００８１】
なお、ガラス基板１は無色透明なガラスの一枚板である。ガラス基板１としては、例えば透明または半透明のソーダ石灰ガラス、バリウム・ストロンチウム含有ガラス、鉛ガラス、アルミノケイ酸ガラス、ホウケイ酸ガラス、バリウムホウケイ酸ガラス、石英ガラス等の遷移金属酸化物ガラス、無機フッ化物ガラス等の無機ガラスを用いることができる。
【００８２】
その他の材料をガラス基板１に代えて採用することも可能であり、例えば透明または半透明のポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、ポリエーテルスルフォン、ポリフッ化ビニル、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリアクリレート、非晶質ポリオレフィン、フッ素系樹脂ポリシロキサン、ポリシラン等のポリマー材料を用いた高分子フィルム等、あるいは透明または半透明のＡｓ2Ｓ3、Ａｓ40Ｓ10、Ｓ40Ｇｅ10等のカルコゲノイドガラス、ＺｎＯ、Ｎｂ2Ｏ、Ｔａ2Ｏ5、ＳｉＯ、Ｓｉ3Ｎ4、ＨｆＯ2、ＴｉＯ2等の金属酸化物および窒化物等の材料、或いは発光領域から出射される光を、基板を介さずに取り出す場合には、不透明のシリコン、ゲルマニウム、炭化シリコン、ガリウム砒素、窒化ガリウム等の半導体材料、或いは顔料等を含んだ前述の透明基板材料、表面に絶縁処理を施した金属材料等から適宜選択して用いることができ、複数の基板材料を積層した積層基板を用いることもできる。
【００８３】
またガラス基板１などの基板の表面あるいは基板内部には、後述するようにエレクトロルミネッセント素子を駆動するための抵抗・コンデンサ・インダクタ・ダイオード・トランジスタ等からなる回路を集積化して形成しても良い。
【００８４】
さらに用途によっては特定波長のみを透過する材料、光−光変換機能をもった特定の波長の光へ変換する材料などであってもよい。また基板は絶縁性であることが望ましいが、特に限定されるものではなく、エレクトロルミネッセント素子の駆動を妨げない範囲或いは用途によって導電性を有していても良い。
【００８５】
本実施の形態では、トップエミッション型の有機エレクトロルミネッセント素子を構成したが、このようにトップエミッション型を得るためには、少なくとも表面が反射性の金属で構成されていればよく、金属基板を用い、例えばこれを接地端子として用いるようにしてもよい。この場合は、所定の領域にスルーホールをもつ絶縁膜を介して、陽極としてアルミニウムなどの所望の導体パターンを形成する。この上層は、遷移金属酸化物層、発光層、陽極の順で、前記実施の形態と同様に形成する。
【００８６】
このように、基板上に形成した陽極上に電荷注入層として遷移金属酸化物の粒子を含有する塗布膜を有する高分子有機エレクトロルミネッセント素子は、電流密度の広い範囲に亘って素子の発光強度、発光効率が高いレベルで維持され、また、良好な寿命特性を示す。従って、幅広い輝度の範囲にわたって安定に動作し、かつ寿命特性に優れた有機エレクトロルミネッセント素子を実現することができる。
【００８７】
（実施の形態３）
次に、有機エレクトロルミネッセント発光装置を用いた表示装置について説明する。本実施の形態の表示装置は、基本的には、機能層として、陽極側に酸化モリブデン含有する塗布膜で構成した酸化モリブデン層を介在させた図２に示した実施の形態２の有機エレクトロルミネッセント発光装置と同様の発光装置を用いてアクティブマトリックス型の表示装置を構成したものである。この表示装置は、図５にこのアクティブマトリックス型の表示装置の等価回路図、図６にレイアウト説明図、図７に断面図、図８に上面説明図を示すように、各画素に駆動回路を形成したアクティブマトリックス型の表示装置を構成するものである。
【００８８】
この表示装置１４０は、図５に等価回路図、図６に画素のレイアウト説明図を示すように、画素を形成する有機エレクトロルミネッセント素子（エレクトロルミネッセント）１１０およびスイッチングトランジスタ１３０、光検出素子としてのカレントトランジスタ１２０とからなる２つのＴＦＴ（Ｔ１，Ｔ２）とコンデンサＣとからなる駆動回路を上下左右に複数個配列し、左右方向に並んだ各駆動回路の第１のＴＦＴ（Ｔ１）のゲート電極を走査線１４３に接続して走査信号を与え、また上下方向に並んだ各駆動回路の第１のＴＦＴのドレイン電極をデータ線に接続し、発光信号を供給するように構成されている。エレクトロルミネッセント素子（エレクトロルミネッセント）の一端には駆動用電源（図示せず）が接続され、コンデンサＣの一端は接地されている。１４３は走査線、１４４は信号線、１４５は共通給電線、１４７は走査線ドライバ、１４８は信号線ドライバ、１４９は共通給電線ドライバである。
【００８９】
図７は有機エレクトロルミネッセント素子の断面説明図（図７は図６のＡ−Ａ断面図である）、図８はこの表示装置の上面説明図であり、駆動用の薄膜トランジスタ（図示せず）を形成したガラス基板１００に、陽極（Al）１１２、酸化モリブデン酸化モリブデンを含む塗布膜で構成した酸化モリブデン層（遷移金属酸化物層）１１３、有機バッファ層（電荷ブロック層）（図示せず）、発光層１１４（赤色発光層１１４Ｒ，緑色発光層１１４Ｇ，青色発光層１１４Ｂ）、酸化モリブデンを含む塗布膜で構成した酸化モリブデン層１１６、陰極１１５を形成してトップエミッション型の有機エレクトロルミネッセント素子を形成している。構造としては、陽極および電荷注入層は個別に形成され、発光層は画素規制層１１７としての酸化シリコン層からなる突出部で開口面積を規定され、陰極１１５は、陽極に直交する方向に走行するストライプ状に形成されている。なおこの駆動用の薄膜トランジスタは、例えばガラス基板１００上に有機半導体層（高分子層）を形成し、これを、ゲート絶縁膜で被覆しこの上にゲート電極を形成すると共にゲート絶縁膜に形成したスルーホールを介してソース・ドレイン電極を形成してなるものである。そして、この上にポリイミド膜などを塗布して絶縁層（平坦層）を形成し、その上部に陽極（ＩＴＯ）１１２、酸化モリブデン層、電子ブロック層、発光層などの有機半導体層、酸化モリブデン層からなるバッファ層１１６、２層構造の陰極１１５（Ba-Al超薄膜、ＩＴＯ）を形成して有機エレクトロルミネッセント素子を形成した構造を有している。なお、図８では、コンデンサや配線については省略したが、これらも同じガラス基板上に形成されている。このようなＴＦＴと有機エレクトロルミネッセント素子からなる画素が同一基板上に複数個マトリクス状に形成されてアクティブマトリクス型の表示装置を構成している。
【００９０】
製造に際しては図６に示すように、酸化シリコン層（絶縁層）で構成した画素規制層１１７によって形成され、表面を一体的に形成された塗布膜からなる酸化モリブデン層１１３で被覆された開口部１５３にインクジェット法により、発光層が形成される。
【００９１】
すなわち、製造に際しては、ガラス基板１００上に形成された走査線１４３、信号線１４４、スイッチングＴＦＴ１３０、画素電極を構成するアルミニウムのパターンからなる電極１１２などの上に画素規制層１１７を形成し、その後開口部を設ける。
そしてこの上層に、全面に遷移金属酸化物層１１３を塗布法によって形成する。
この後、インクジェット法によって必要に応じてバッファ層としてＴＦＢを塗布する。このＴＦＢ層は遷移金属酸化物層と同様に全面に塗布してもよいし、開口部に対応する部分だけに塗布してもよい。
そして、乾燥工程を経て、開口部に対応する位置にインクジェット法によって所望の色（ＲＧＢのいずれか）に対応する高分子有機ＥＬ材料を塗布し、発光層１１４（１１４Ｒ，１１４Ｇ，１１４Ｂ）を形成する。
さらに、塗布法によってバッファ層１１６を成膜し、最後に、表示画素１４１が配置されている領域に対して図示しない陰極１１５を形成する。
【００９２】
この構成によれば、高速駆動が可能で信頼性の高い表示装置を提供することができる。発光層と陽極との間に、一体的に形成された遷移金属の酸化物である酸化モリブデン層が介在しているため、クロストークがなく、発光層は酸化モリブデン層により平滑化され、高精度にサイズが制御された、内表面を持つ凹部に充填されている。このためインクジェット法により、位置ずれも無く確実に発光層を形成することができ、膜厚およびサイズが高精度に制御された発光層を得ることができる。また、発光層の上層にも一体形成された酸化モリブデン層が、形成されているため、陰極を形成する際にスパッタダメージを受けたり、パターニング工程におけるプラズマダメージを受けたりすることもない。
従って、発光層が均一に形成された表面に形成されると共に、表面も平滑な状態を維持できることになり、発光層が均一に形成され、電界集中もなく、陽極および陰極によって印加される電界が均一に発光層に付与され、良好な発光特性を得ることができる。また各発光層が均一に形成されることになり、発光特性のばらつきもなく良好な発光特性を得ることができる。
また、陰極１１５の成膜時あるいはパターニング時においては、発光層は、少なくとも酸化モリブデン層からなるバッファ層１１６で覆われているため、スパッタダメージあるいはプラズマダメージから保護され、信頼性の高い膜形成が可能となる。また酸化モリブデン層は塗布膜で構成されているため、酸化モリブデン層自体の成膜時に発光層などにダメージを与えることもない。ここでは図７に示すようにバッファ層１１６および下層側の酸化モリブデン層（電荷注入層）１１３は発光層１１４を覆うように発光層１１４のパターンよりも大きく一体的に形成されている。
【００９３】
次にエレクトロルミネッセント素子を２次元的に複数配置した発光装置を用いた照明装置の例を、図８を援用して説明する。２次元的に配置されたエレクトロルミネッセント素子１１０について、例えば全てのエレクトロルミネッセント素子１を一斉に点灯／消灯するような構成は極めて容易に実現できる。ただしこのように一斉に点灯／消灯するような構成であっても、少なくとも一方の電極（例えばAlで構成される画素電極（図８の陽極１１２参照））は個々のエレクトロルミネッセント素子１単位に分離した構成とすることが望ましい。これは何らかの要因によって表示画素１４１に欠陥があったとしても、欠陥が当該表示画素１４１に留まるため、照明装置全体の製造歩留まりを向上させることができるからである。このような構成を有する照明装置は、例えば家庭における一般的な照明器具に応用することができる。この場合に照明装置を極めて薄く構成することができるから、天井のみならず壁面にも容易に設置することができるようになる。
【００９４】
また、２次元的に配置されたエレクトロルミネッセント素子は任意のデータを供給することで、その発光パターンを簡単に制御することができ、かつ本発明に係るエレクトロルミネッセント素子は、その発光領域を例えば４０μｍ角程度のサイズで構成できるから、照明装置にデータを供給してパネル型の表示装置と兼用するようなアプリケーションを構成できる。もちろんこの場合には表示画素１４１は位置に応じて赤色、緑色、青色に塗り分けられている必要があるが、インクジェット法を用いることにより、極めて容易に多色化が可能となる。
【００９５】
従来は照明装置と表示装置を比較したときに、その発光輝度は照明装置の方が大きいものであった。しかしながら本発明に係るエレクトロルミネッセント素子１１０は十分に大きく面積をとることができ、極めて高い発光輝度を有しているため、照明装置と表示装置を兼用できるのである。この場合、照明装置と表示装置ではその機能の違い（すなわち使用モード）に起因して発光輝度を調整する機構が必要となるが、この機構は例えば前記実施の形態３に示した構成を採用し駆動電流を制御して各エレクトロルミネッセント素子の発光輝度を調整することで実現できる。即ち照明装置として使用する場合は全てのエレクトロルミネッセント素子をより大きな電流で駆動し、表示装置として使用する場合は小電流でかつ階調に応じて制御された電流値で（すなわち画像データに応じて）各エレクトロルミネッセント素子を駆動すればよい。このようなアプリケーションにおいて、照明装置として機能する場合の電源と、表示装置として機能する場合の電源は単一のものとしてもよいが、駆動電流を制御する、例えばディジタル−アナログ変換器のダイナミックレンジが大きく、表示装置として使用する際の階調数が不足するような場合には、図５および図６に示す共通給電線１４５に接続された電源（図示せず）を使用モードに応じて切り替えるような構成とすることが望ましい。もちろん照明装置としての使用モードにおいても、明るさの制御が必要な態様（すなわち調光機能を有する照明装置）にあっては、先に説明した階調に応じた電流値制御によって容易に対応することができる。また本発明のエレクトロルミネッセント素子は、ガラス基板１００の上のみならず例えばＰＥＴなどの樹脂基板上にも形成できることから、様々なイルミネーション用の照明装置としても応用することができる。
【００９６】
なお、薄膜トランジスタを有機トランジスタで構成してもよい。また薄膜トランジスタ上に有機エレクトロルミネッセント素子を積層した構造、あるいは有機エレクトロルミネッセント素子上に薄膜トランジスタを積層した構造なども有効である。
【００９７】
加えて、高画質のエレクトロルミネッセント表示装置を得るために、有機エレクトロルミネッセント素子を形成したエレクトロルミネッセント基板と、ＴＦＴ、コンデンサ、配線などを形成したＴＦＴ基板とを、エレクトロルミネッセント基板の電極とＴＦＴ基板の電極とが接続バンクを用いて接続されるように貼り合わせるようにしてもよい。
【００９８】
（実施の形態４）
次に本発明の実施の形態４について説明する。
本実施の形態では、本発明の有機エレクトロルミネッセント発光装置を用いた画像形成装置の露光部を構成する光ヘッドについて説明する。
本実施の形態の有機エレクトロルミネッセント発光装置を用いた光ヘッドは、図９に断面概要図、図１０に上面図を示すように、表面に平坦化のためのベースコート層（図示せず）を形成したガラス基板１００上に、駆動トランジスタ１２０としての薄膜トランジスタと、エレクトロルミネッセント発光装置１１０とを順次積層したものである。この駆動トランジスタは、光検出素子（図示せず）の出力に応じて、駆動電流または駆動時間を補正しつつ前記エレクトロルミネッセント発光装置を駆動するためのスイッチングトランジスタであり、さらにこのガラス基板１００上に、有機エレクトロルミネッセント発光装置の下層に位置するように、この薄膜トランジスタに接続されたチップICとしての駆動回路（１４０）を搭載したものである。１０１は絶縁膜である。そして、駆動トランジスタ１２０はベースコート層表面に形成された多結晶シリコン層からなる島領域ARを帯状のｉ層からなるチャネル領域を隔てて所望の濃度にドープすることによりソース領域１２１Ｓ、ドレイン領域１２１Ｄを形成し、この上層に形成される酸化シリコン膜からなる第１の絶縁膜１２２、第２の絶縁膜１２３を貫通するようにスルーホールを介して形成された多結晶シリコン層からなるソースおよびドレイン電極１２５Ｓ，１２５Ｄで構成される。また、この上層に保護層１２４としての窒化シリコン膜を介して、エレクトロルミネッセント発光装置１１０が形成されており、保護膜１２４、陽極１１２となるAl層、発光層１１４、陰極１１５の順に各層が積層形成されている。１０６は実際の光出射領域ＡＬＥの内側に第２の光出射領域ＡＬＥ１として、光出射領域を規定するための開口を有する遮光膜である。
【００９９】
一方、光検出素子を構成する各層は、駆動トランジスタとしての選択トランジスタ１３０と同一の製造工程で形成される。
これら各層は、ＣＶＤ法による半導体薄膜の形成、フォトリソグラフィによるパターニング、不純物イオンの注入、絶縁膜の形成、など通例の半導体プロセスを経て形成される。ここでMoO3薄膜のシート抵抗を通常の４端子法で測定したところ、１２MΩcmであった。
【０１００】
有機エレクトロルミネッセント発光装置は、図９に断面概要図を示すように、素子構造としては前記実施の形態３で説明した、陰極側にも遷移金属酸化物層１１６としての膜厚４０ｎｍのＭｏＯ３層を形成したものを用いた。このエレクトロルミネッセント発光装置は、透光性のガラス基板１００上に第１の電極１１２としてCr層からなる陽極と、ITOからなる第２の電極１１５としての陰極と、これら電極間に形成された機能層とを備え、この機能層は、有機半導体高分子層からなる発光機能を有した層すなわち発光層１１４と、前記第１の電極１１２と前記発光層１１４との間に遷移金属酸化物層１１３としての膜厚４０ｎｍのＭｏＯ３層を形成するとともに、このＭｏＯ３層の下層に膜厚５０ｎｍの窒化シリコン膜からなる画素規制層１１７とを備えたもので、遷移金属酸化物層１１３，１１６としてのＭｏＯ３層を第１の電極と発光層との間および発光層と第２の電極との間に配したことを特徴とする。またこの遷移金属酸化物層１１３，１１６はスクリーン印刷法によって成膜されるが、ＣＶＤ法の場合は、成膜に際し、原料ガスの組成比、圧力および温度を制御し積層される。ここでは上層側の第２の電極の形成に先立ち、発光層の表面は遷移金属酸化物層１１６としてのＭｏＯ３層を有しているため、第２の電極としてのITOをスパッタリングによって形成するに際しても、発光層がスパッタダメージを受けることはない。また、この遷移金属酸化物層１１６は、電子注入層としても作用するため、電子の注入効率も向上する。
【０１０１】
またこの遷移金属酸化物層は、積層方向の比抵抗が、面方向の比抵抗の３分の１程度となるように成膜される。また、膜厚を従来では考えられなかった厚さである膜厚４０ｎｍとすることにより、厚膜のＭｏＯ３層によって表面の平坦化および平滑化をはかった上で、良好に発光領域の面積を規制するように構成している。
【０１０２】
ここでは遷移金属酸化物層１１６としての厚いＭｏＯ３層と、陽極であるAl層からなる第１の電極１１２との間にＴＦＢからなるバッファ層（電子ブロック層）を介在させるようにしたが、このバッファ層はなくてもよい。
【０１０３】
この構成によれば、注入効率が良好で、信頼性の高い有機エレクトロルミネッセント発光装置を形成することが可能となる。これに対し、遷移金属酸化物層に代えて、ＰＥＤＴ層を用いた場合、注入効率が十分ではなかった。また、遷移金属酸化物層を、膜厚４０ｎｍとすることにより、厚膜のＭｏＯ３層によって表面の平坦化および平滑化をはかった上で、良好に発光領域の面積を規制することができる。また、画素規制層の下地を平滑化することができ、その分画素規制層の膜厚を薄くしても、十分な絶縁性を維持することができることになり、画素規制層に起因する段差の低減を図ることが可能となる結果、発光機能を有した層の膜厚分布をより均一化することが可能となる。また画素の短絡を生じることもなかった。
【０１０４】
また、前記実施の形態では、基板側が陽極である場合について説明したが、基板側が陰極である場合にも適用可能であることはいうまでもない。
【０１０５】
更にまた、前記実施の形態では塗布膜について説明したが、塗布膜に限定されることなく、気相から粒子を供給するようにしてもよい。たとえば電極または発光層上に電荷を供給しておき、この電荷に対して遷移金属酸化物粒子が、クーロン力などによって付着するようにし、その後加熱などにより、定着させるようにすることもできる。
【産業上の利用可能性】
【０１０６】
本発明にかかる有機エレクトロルミネッセント発光装置は、幅広い輝度の範囲にわたって安定に動作し、かつ寿命特性に優れているのでフラットパネルディスプレイや表示発光装置、光源などを含む広範な応用において有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１０７】
【図１】本発明の実施の形態１の有機エレクトロルミネッセント発光装置の断面概要図
【図２】本発明の実施の形態２の有機エレクトロルミネッセント発光装置の断面概要図
【図３】本発明の実施の形態２の有機エレクトロルミネッセント発光装置の説明図
【図４】本発明の実施の形態２の有機エレクトロルミネッセント発光装置の製造工程図
【図５】本発明の実施の形態３のアクティブマトリックス型の表示装置の等価回路図
【図６】本発明の実施の形態３の表示装置のレイアウト説明図
【図７】本発明の実施の形態３の表示装置の断面図
【図８】本発明の実施の形態３の表示装置の上面説明図
【図９】本発明の実施の形態４の光ヘッドの断面概要図
【図１０】本発明の実施の形態４の光ヘッドの断面概要図
【符号の説明】
【０１０８】
１０    ガラス基板
１１    反射層
１２    陽極
１３    電荷注入層
１４    発光層
１５    電荷注入層
１６    陰極
【図１】
2008041894.tif 000009
【図２】
2008041894.tif 000010
【図３】
2008041894.tif 000011
【図４】
2008041894.tif 000012
【図５】
2008041894.tif 000013
【図６】
2008041894.tif 000014
【図７】
2008041894.tif 000015
【図８】
2008041894.tif 000016
【図９】
2008041894.tif 000017
【図１０】
2008041894.tif 000018