(57)【要約】【課題】発光効率、発光寿命、及び製造性の改善された有機エレクトロルミネッセンス装置を提供する。【解決手段】本発明の有機エレクトロルミネッセンス装置１０は、ホールブロック層６と発光層５とを含む機能層７と、前記機能層７に電圧を印加する第１電極３及び第２電極８とを備え、前記ホールブロック層６が、ビニルピリジンモノマーと、前記発光層に含まれる電子輸送ユニットを含むビニルモノマーとの共重合体を含んでいることを特徴とする。【選択図】図１
2008227383.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ホールブロック層と発光層とを含む機能層と、前記機能層に電圧を印加する第１電極及び第２電極とを備え、
前記ホールブロック層が、ビニルピリジンモノマーと、前記発光層に含まれる電子輸送ユニットを含むビニルモノマーとの共重合体を含んでいることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス装置。
【請求項２】
前記共重合体が化１の式（１）又は式（２）で表されるポリマーであり、
式（１）及び式（２）におけるビニルピリジンモノマーとビニルモノマーとの比率をｍ：ｎとしたとき、
前記ｍ、ｎが、ｍ≧ｎとなる関係を満たすことを特徴とする請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
【化１】
2008227383.tif 000016
【請求項３】
前記ｍ、ｎが、ｍ≧３ｎとなる関係を満たすことを特徴とする請求項２に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
【請求項４】
前記ビニルモノマーの前記電子輸送ユニットが、電子輸送性を有する芳香環又は電子輸送性を有する複素環を含むことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
【請求項５】
前記共重合体の側鎖に導入されている前記電子輸送ユニットと主鎖との間にスペーサ基が導入されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
【請求項６】
前記スペーサ基がアルキル基又はアリール基であることを特徴とする請求項５に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
【請求項７】
前記ビニルモノマーが、化２の式（３）〜式（６）のいずれかに示す特性基を有するコモノマーであることを特徴とする請求項６に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
【化２】
2008227383.tif 000017
【請求項８】
ホールブロック層と発光層とを含む機能層と、前記機能層に電圧を印加する第１電極及び第２電極とを備え、
前記ホールブロック層が、ビニルピリジンモノマーと、電子輸送性を有する芳香環又は電子輸送性を有する複素環を含む電子輸送ユニットを備えたビニルモノマーとの共重合体を含んでいることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス装置。
【請求項９】
ホールブロック層と発光層とを含む機能層と、前記機能層に電圧を印加する第１電極及び第２電極とを備えた有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法であって、
ビニルピリジンモノマーと、前記発光層に含まれる電子輸送ユニットを含むビニルモノマーとの共重合体を含む液体材料を用いて、前記ホールブロック層を成膜することを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法。
【請求項１０】
前記ホールブロック層を、液相法を用いて形成することを特徴とする請求項９に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法。
【請求項１１】
請求項１から８のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置を備えたことを特徴とする電子機器。
【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装置とその製造方法、電子機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１、２には、有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）装置において、発光層と陰極との間、及び発光層と陽極との間に、それぞれホールブロック層、電子ブロック層を設けることで、キャリア再結合に寄与せず抜けてしまうキャリアを減少させ、発光効率及び発光寿命の向上を図ることが記載されている。
【特許文献１】特開２００６−０５９８７８号公報
【特許文献２】特開２００６−０５９８７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１、２では、ホールブロック層として、ポリ（２−ビニルピリジン）、ポリ（４−ビニルピリジン）、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、ポリ（Ｎ，Ｎ−ジメチルアクリルアミド）、ポリ（エチレングリコール）、ポリプロピレングリコール、ポリ（２−エチル−２−オキサゾリン）、ポリ（２−ヒドロキシエチルアクリレート）、ポリ（２−ヒドロキシエチルメタクリレート）、ポリ（テトラメチレンエーテル）グリコール、ポリビニル酢酸、ポリビニルブチラ−ル、置換ポリスチレン、ポリ−Ｎ−ビニルピロリドンが好ましいとされ、主にポリ（２−ビニルピリジン）が用いられている。
【０００４】
ところで、ポリ（２−ビニルピリジン）はそもそも絶縁体であり、キャリアブロック性はあるものの導電性は少ない。そのため特許文献１、２では、絶縁性を無視出来るほどの膜厚で成膜している。しかしながら、このようにホールブロック層を薄膜化すると電流リークが起きるおそれがある。また液層法では１〜５ｎｍ程度の膜厚制御は非常に難しく、５ｎｍを超える厚さに積層するとホール（正孔）だけでなく電子すらブロックし、ホールブロック兼電子輸送層としてほとんど機能しなくなる可能性がある。
【０００５】
本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み成されたものであって、上述した問題点を解決したホールブロック層を備え、発光効率、発光寿命、及び製造性の改善された有機エレクトロルミネッセンス装置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】
【０００６】
本発明の有機エレクトロルミネッセンス装置は、上記課題を解決するために、ホールブロック層と発光層とを含む機能層と、前記機能層に電圧を印加する第１電極及び第２電極とを備え、前記ホールブロック層が、ビニルピリジンモノマーと、前記発光層に含まれる電子輸送ユニットを含むビニルモノマーとの共重合体を含んでいることを特徴とする。
この構成によれば、ホールブロック層を構成するポリマーが、良好なホールブロック機能を奏するポリビニルピリジンの骨格構造を具備しており、さらに、ビニルピリジンモノマーと共重合されたビニルモノマーが発光層に含まれる電子輸送ユニットを含むものとなっていることで電子輸送性を付与されている。これにより、ホールブロック機能と電子輸送機能とを兼ね備えたホールブロック層を実現できる。そして、かかるホールブロック層により発光層へのホールの閉じこめを良好なものとすることができ、電流効率が高く、長寿命の有機エレクトロルミネッセンス装置を実現することができる。
【０００７】
前記共重合体が化１の式（１）又は式（２）で表されるポリマーであり、式（１）及び式（２）におけるビニルピリジンモノマーとビニルモノマーとの比率をｍ：ｎとしたとき、前記ｍ、ｎが、ｍ≧ｎとなる関係を満たすことが好ましい。
ポリビニルピリジン単体は、特定種の溶媒にしか溶解しないという特性を備えており、発光層の構成材料について特定の有機溶媒に溶解する材料を用いることで、液相法を用いて発光層上にホールブロック層を形成するための液体材料を塗布しても発光層を相溶解させないようにすることができる。
本発明に係るホールブロック層の共重合体についても、このようなポリビニルピリジンの溶解特性を具備したものとすることができるが、共重合させるビニルモノマーの比率が大きくなると上記溶解特性が失われることがある。
そこで、ビニルピリジンモノマーとビニルモノマーとの比率ｍ：ｎを、ｍ≧ｎとなるように調整することで、ポリビニルピリジンの溶解特性を具備した共重合体を得られ、発光層上に液相法を用いて簡便にホールブロック層を形成することが可能になる。
【０００８】
【化１】
2008227383.tif 000003
【０００９】
さらに、前記ｍ、ｎが、ｍ≧３ｎとなる関係を満たすことが好ましい。このような範囲とすれば、より確実に発光層の相溶解を回避できる。
なお、電子輸送ユニットを有するビニルモノマーの比率が小さくなると、ホールブロック層の電子輸送性が低下し、ホールブロック層を厚く形成したときにホールブロック層として機能しなくなるおそれがある。そこで、ビニルピリジンモノマーとビニルモノマーとの比率ｍ：ｎを、３：１〜５：１の範囲とすれば、ホールブロック層の電子輸送性についても十分に確保することができて好適である。
【００１０】
前記ビニルモノマーの前記電子輸送ユニットが、電子輸送性を有する芳香環又は電子輸送性を有する複素環を含む特性基である構成とすることが好ましい。これら芳香環又は複素環からなる特性基であれば、ビニルモノマーに容易に導入することができる。
【００１１】
前記共重合体の側鎖に導入されている前記電子輸送ユニットと主鎖との間にスペーサ基が導入されていることが好ましい。すなわち、ビニルモノマーのビニル基と電子輸送ユニットとの間にスペーサ基が導入されていることが好ましい。
このような構成とすることで、ビニルモノマーとビニルピリジンモノマーとを重合させて共重合体を得る際に、ビニルピリジンモノマーよりもサイズの大きい電子輸送ユニットが立体障害となるのを抑え、重合反応を促進させることができる。
【００１２】
前記スペーサ基がアルキル基又はアリール基であることが好ましい。スペーサ基としてはこれらの官能基が有効である。
【００１３】
前記ビニルモノマーが、化２の式（３）〜式（６）のいずれかに示す特性基を有するコモノマーであることが好ましい。
式（３）〜式（６）に示す有機化合物を含むホールブロック層を用いた場合の発光層を構成する発光材料は、それぞれ化３の式（７）〜式（１０）に示されるものである。このように本発明では、ホールブロック層として、発光材料の電子輸送ユニットと同一の電子輸送ユニットを含む特性基を有するビニルモノマーをビニルピリジンモノマーと重合させた共重合体を用いるようになっている。これにより、発光層の構成に合わせて適切な電子輸送性を有するホールブロック層を備えた有機エレクトロルミネッセンス装置となるので、ホールブロック層から発光層への電子輸送性が向上し、電流効率を高めることができる。
【００１４】
【化２】
2008227383.tif 000004
【００１５】
【化３】
2008227383.tif 000005
【００１６】
また本発明の有機エレクトロルミネッセンス装置は、ホールブロック層と発光層とを含む機能層と、前記機能層に電圧を印加する第１電極及び第２電極とを備え、前記ホールブロック層が、ビニルピリジンモノマーと、電子輸送性を有する芳香環又は電子輸送性を有する複素環を含む電子輸送ユニットを備えたビニルモノマーとの共重合体を含んでいることを特徴とする。
本発明において、ホールブロック層を構成するビニルモノマーは、少なくとも電子輸送ユニットを含むものであればよい。かかる電子輸送ユニットは発光層に含まれる電子輸送ユニットと同種のものであることが好ましいが、発光層の電子輸送ユニットと一致しない構成であっても、ホールブロック層に電子輸送性を付与する作用が得られる範囲で異なる種類の電子輸送ユニットを採用できる。
【００１７】
また本発明の有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法は、ホールブロック層と発光層とを含む機能層と、前記機能層に電圧を印加する第１電極及び第２電極とを備えた有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法であって、ビニルピリジンモノマーと、前記発光層に含まれる電子輸送ユニットを含むビニルモノマーとの共重合体を含む液体材料を用いて、前記ホールブロック層を成膜することを特徴とする。
このような製造方法とすることで、ホールブロック機能と電子輸送機能とを具備したホールブロック層を容易に形成することができる。
【００１８】
また前記ホールブロック層を、インクジェット法やスピンコート法などの液相法を用いて形成することが好ましい。
従来はホールブロック層の電子輸送性を確保するために１〜５ｎｍの厚さに形成する必要があり、このような薄い膜はインクジェット法やスピンコート法などの液相法では形成が困難であった。これに対して、本発明では、電子輸送性を有する材料によりホールブロック層を構成するので、液相法を用いて均一に形成可能な膜厚（例えば１０〜２０ｎｍ）にてホールブロック層を形成できる。
したがって、本発明の製造方法によれば、良好なホールブロック性と電子輸送性とを備えたホールブロック層を具備した有機エレクトロルミネッセンス装置を液相法により簡便かつ低コストに製造することができる。
【００１９】
次に、本発明の電子機器は、先に記載の本発明の有機エレクトロルミネッセンス装置を備えたことを特徴とする。この構成によれば、信頼性が高く、発光特性に優れた発光デバイスを具備した電子機器を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。かかる実施の形態は、本発明の一態様を示すものであり、この発明を限定するものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。また、以下の図面においては、各構成をわかりやすくするために、実際の構造と各構造における縮尺や数等が異なっている。
【００２１】
（有機ＥＬ装置）
図１は、本実施形態の有機ＥＬ装置１０の概略構成図である。有機ＥＬ装置１０は、ガラスや石英、プラスチック等からなる基体２を備えている。基体２上には、陽極（第１電極）３、正孔注入層４、発光層５、ホールブロック層６、及び陰極（第２電極）８が形成されている。正孔注入層４、発光層５、及びホールブロック層６はいずれも有機材料によって形成されており、正孔注入層４と発光層５とホールブロック層６とによって機能層７が形成されている。また、機能層７は、陽極３と陰極８との間に挟持されており、陽極３、機能層７及び陰極８によって、発光素子である有機ＥＬ素子９が形成されている。陽極３と陰極８には、図１に概念的に示すように駆動電圧を印加するための配線が接続される。
【００２２】
発光層５には、前記配線を介して陽極３から正孔が、陰極８から電子がそれぞれ注入されるようになっている。発光層５に注入された正孔及び電子は、発光層５中を移動して再結合する。この再結合の際に放出されたエネルギーにより、励起子が生成し、この励起子が基底状態に戻る際に蛍光や燐光という形でエネルギーを放出する。有機ＥＬ素子９から放出された光は、ガラス基板等からなる基体２から射出され、外部に取り出される（ボトムエミッション方式）。陰極８がＩＴＯ等の透明導電膜によって形成されていれば、有機ＥＬ素子９から放出された光を陰極８側から取り出すこともできる（トップエミッション方式）。なお、以下の説明では、発光層５に注入された電子及び正孔（ホール）をキャリアと呼ぶことがある。
【００２３】
正孔注入層４としては、アリールアミン誘導体、フタロシアニン誘導体、ポリアニリン誘導体＋有機酸、ポリチオフェン誘導体＋ポリマー酸等が用いられる。特に、ポリエチレンジオキシチオフェンとポリスチレンスルフォン酸との混合物（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）が好適である。
【００２４】
発光層５は、蛍光あるいは燐光を発光することが可能な公知の発光材料を含む。具体的には、（ポリ）フルオレン誘導体（ＰＦ）、（ポリ）パラフェニレンビニレン誘導体（ＰＰＶ）、ポリフェニレン誘導体（ＰＰ）、ポリパラフェニレン誘導体（ＰＰＰ）、ポリビニルカルバゾール（ＰＶＫ）、ポリチオフェン誘導体、ポリメチルフェニルシラン（ＰＭＰＳ）などのポリシラン系などが好適に用いられる。また、これらの高分子材料に、ペリレン系色素、クマリン系色素、ローダミン系色素などの高分子系材料や、ルブレン、ペリレン、９，１０−ジフェニルアントラセン、テトラフェニルブタジエン、ナイルレッド、クマリン６、キナクリドン等の低分子材料をドープして用いることもできる。またカルバゾール(ＣＢＰ)などの低分子材料にこれらの低分子色素をドープして発光層とすることもできる。
【００２５】
本実施形態では特に発光層５として、以下の化４の式（７）〜式（１０）に示される高分子発光材料が用いられている。
【００２６】
【化４】
2008227383.tif 000006
【００２７】
そして、本発明に係る有機ＥＬ装置１０は、発光層５と陰極８との間に形成されたホールブロック層６として、ビニルピリジンモノマーと、前記発光層に含まれる電子輸送ユニットを含むビニルモノマーとの共重合体からなる薄膜を用いている。具体的には、化５の式（１１）に示すビニルピリジンモノマーと、式（１２）に示す電子輸送ユニットＹを有するビニルモノマーとの共重合体（化６の式（１））、あるいは、式（１１）に示すビニルピリジンモノマーと式（１３）に示す電子輸送ユニットＹ及びスペーサ基Ｒを有するビニルモノマーとの共重合体（化６の式（２））を用いてホールブロック層６を形成している。共重合体を生成するための重合方法は特に限定されず、ラジカル重合、カチオン重合、アニオン重合のいずれを用いてもよい。
【００２８】
【化５】
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【００２９】
【化６】
2008227383.tif 000008
【００３０】
より詳細には、ホールブロック層６を構成する共重合体としては、化７の式（３）〜式（６）に示す特性基を含むビニルモノマーをビニルピリジンモノマーとともに重合した共重合体を挙げることができる。式（３）〜式（６）は、化６の式（２）における側鎖Ｒ−Ｙに相当するものであり、電子輸送ユニットＹと主鎖との間にスペーサ基Ｒとしてのフェニル基が導入されたものである。したがって、各特性基における電子輸送ユニットＹは、化７の式（３）〜式（６）において、図示上端のフェニル基を省略したものである。
【００３１】
【化７】
2008227383.tif 000009
【００３２】
式（３）〜式（６）では、スペーサ基Ｒとしてフェニル基を用いた場合について示しているが、スペーサ基Ｒとしては、その他のアリール基、あるいはアルキル基であってもよい。このようなスペーサ基Ｒを電子輸送ユニットＹとビニル基との間に導入することで、電子輸送ユニットＹとビニル基との距離を大きく取ることができ、ビニルピリジンモノマーに比してサイズの大きい電子輸送ユニットＹが重合時に立体障害となるのを抑え、重合反応を促進することができる。
【００３３】
式（３）〜式（６）に示した特性基が導入された共重合体は、発光層５を構成する発光材料の電子輸送ユニットの構成に応じて選択される。すなわち、ホールブロック層６を構成する共重合体は、発光層５の電子輸送ユニットと共通の電子輸送ユニットＹを備えたものが選択される。したがって、発光層５を構成する発光材料が化５の式（７）で示されるものである場合には、かかる式（７）の構成繰り返し単位と同一の電子輸送ユニットを有する式（３）に示す特性基、あるいは式（３）の特性基から図示上端のフェニル基を取り除いた電子輸送ユニットを備えた共重合体をホールブロック層６として用いる。同様に、式（８）〜式（１０）に示す発光材料に対しては、それぞれ式（４）〜式（６）に示す特性基、あるいはこれらの特性基においてフェニル基を省略したものがホールブロック層６に用いられる。
【００３４】
化４の式（７）〜式（１０）に示す発光材料を用いて発光層５を構成した場合、発光層５に対する陽極３及び陰極８からの注入障壁が大きく、またキャリア再結合に関与せずに抜けてしまうキャリアが多くなりやすく、さらには発光層５におけるキャリア移動度がホールと電子との間で大きく異なるためにキャリアバランスが崩れやすい。そこで本実施形態では、ホールブロック層６について、上述したように発光層５の電子輸送ユニットをビニルモノマーに有する共重合体を用いている。これにより、ホールブロック層６の電子輸送系が発光層５の電子輸送系と同様の構成となるため、ホールブロック層６から発光層５への電子輸送が円滑になり、電流効率を向上させることができる。
【００３５】
なお、電子輸送ユニットＹとしては、必ずしも化７の式（３）〜式（６）のように発光材料の構成繰り返し単位と同一のものでなくてもよい。例えば、化８に示すような電子輸送性を有する芳香環を１つ以上含んだ式（３）〜式（６）の特性基の誘導体を電子輸送ユニットＹとして用いてもよい。あるいは、化８に示す電子輸送性の芳香環を化６の電子輸送ユニットＹとして用いることもできる。
【００３６】
【化８】
2008227383.tif 000010
【００３７】
ところで、単体のポリビニルピリジンは、酢酸、ｔ−ブタノール、低級アルコール、ＤＭＦ（ジメチルホルムアミド）、ＤＭＳＯ（ジメチルスルホキシド）にのみ溶解する。そのため、発光層５の構成材料に含ハロゲン有機溶媒あるいは芳香族系有機溶媒に可溶な発光材料を用いることで、発光層５上にポリビニルピリジンを含む液体材料を塗布しても相溶解が生じないという利点がある。そこで、本実施形態に係る共重合体においてもこのようなポリビニルピリジンの有利な特性を得られるようにするには、電子輸送ユニットＹを含むビニルモノマーの比率がビニルピリジンモノマーの含有比率以下となるようにすればよい。
【００３８】
具体的には、化６の式（１）又は式（２）に示されているビニルピリジンモノマーとビニルモノマーとの比率ｍ、ｎが、ｍ≧ｎとなる関係を満たすように、ビニルピリジンモノマーとビニルモノマーとの混合比率を調整する。ポリビニルピリジンの溶解特性を発現させるには、ビニルモノマーの含有比率は小さい方が好ましいが、その一方でビニルモノマーの比率を下げると電子輸送性が低下するため、混合比率ｍ：ｎが、５：１〜３：１の範囲内となるように混合比率を調整するとよい。かかる範囲とすることで、電子輸送ユニットＹを含むビニルモノマーにより得られる電子輸送性を確保しつつ、ポリビニルピリジンと同様の溶解特性を有する共重合体を得られる。
【００３９】
以上説明したように、本実施形態でホールブロック層６の構成材料に用いられている共重合体は、ビニルピリジンモノマーを含んでいることで良好なホールブロック機能を備えており、さらには電子輸送ユニットＹを有するビニルモノマーを含んでいることで元来絶縁体であるポリビニルピリジンに電子輸送性が付与されたものとなっている。このような構成を具備していることで本実施形態のホールブロック層６は、優れたホールブロック機能と電子輸送性とを兼ね備えたものとなっている。
【００４０】
ここで図２は、ホールブロック層６を備えた有機ＥＬ装置１０の作用説明図である。図２（ａ）は本発明に係る有機ＥＬ装置１０における発光層５とホールブロック層６とを拡大して示す断面構成図であり、図２（ｂ）はポリビニルピリジンからなるホールブロック層６０を発光層５上に形成した従来構成における断面構成図である。
【００４１】
従来構成におけるホールブロック層６０は、絶縁体であるポリビニルピリジンからなるものであるため、厚く形成すると陰極から注入された電子まで遮断してしまい、ホールブロック層６０として機能しなくなる。そこで図２（ｂ）に示すように、厚さ１〜５ｎｍ程度のごく薄いポリビニルピリジン膜を形成することでホールを遮断しつつ電子を透過するようにホールブロック層６０を形成していた。
しかしながら、このように薄い膜ではホールの遮断が十分に成されないために意図した効果を得られないことがある。特に、インクジェット法やスピンコート法などの液相法を用いた場合には、図２（ｂ）に示すように発光層５表面の凹凸によって局所的にホールブロック層６０が薄くなった部位６０ｄが形成されやすい。また、液相法では厚さ５ｎｍ以下の薄膜を均一な厚さに形成するのは極めて困難であり、膜厚むらによる発光特性のばらつきが生じやすい。
【００４２】
これに対して本発明では、上述したように、電子輸送ユニットを含むビニルモノマーとビニルピリジンモノマーとの共重合体をホールブロック層６として発光層５上に形成している。そしてこのように電子輸送性を有する共重合体を用いていることで、ホールブロック層６を図２（ａ）に示すように厚く（例えば厚さ１０ｎｍ〜２０ｎｍ）形成することができる。これにより、図２（ｂ）に示した膜厚の薄い部位６０ｄが形成されることなく、均一な厚さで発光層５上に形成することができる。
またこのように厚く形成できることから、従来適用が困難であったインクジェット法やスピンコート法などの液相法を用いることによりホールブロック層６を形成することができるようになり、設備コストを抑えつつ簡便な工程でホールブロック層６を形成することができる。
また、ホールブロック層６を従来の２倍以上の厚さに形成できることから、ホールブロック層６のホールブロック機能も向上させることができ、ホールブロック機能と電子輸送性の双方に優れるホールブロック層６を実現することができる。
【００４３】
このように、本発明の有機ＥＬ装置では、ホールブロック機能と電子輸送性の双方に優れるホールブロック層６を備えたことで発光層５へのホールの閉じこめが良好に成され、これにより電流効率を向上させることができ、その結果、発光寿命も長くなる。さらに、簡便な液相工程で製造できることから製造コストの低減を図ることができる有機ＥＬ装置となっている。
【００４４】
また、発光層５に含まれる電子輸送ユニットとホールブロック層６に含まれる電子輸送ユニットとを共通の構成とすることで、発光層の構成に合わせて適切な電子輸送性を有するホールブロック層を備えた有機エレクトロルミネッセンス装置を構成することができるので、ホールブロック層から発光層への電子輸送性が向上し、電流効率を高めることができる。
【００４５】
なお、ホールブロック層６と陰極８との間に電子注入層を設けてもよい。かかる電子注入層としては、ポリフルオレン誘導体、ポリパラフェニレンビニレン誘導体、ポリパラフェニレン誘導体、ポリビニルカルバゾール、ポリチオフェン誘導体、ポリメチルフェニルシランなどのポリシラン系などの高分子有機材料が好適に用いられる。
【００４６】
次に、実施形態に係るホールブロック層６の形成材料として使用できる有機化合物の製造方法について簡単に説明する。以下では、化６の式（２）に示した共重合体を構成するビニルモノマーであって、化７の式（３）〜式（６）に示した特性基を有するビニルモノマー３Ａ〜６Ａの製造方法について、化９〜化１２を参照しつつ説明する。
なお、以下の製造方法によりビニルモノマー３Ａ〜６Ａを製造したならば、別途用意したビニルピリジンモノマーと共重合させることで、化６の式（２）に示す構造を有する共重合体が得られる。重合工程はラジカル重合、カチオン重合、アニオン重合のいずれを用いてもよい。
【００４７】
化７の式（３）に示した特性基を含むビニルモノマー３Ａは、以下の化９に示す反応過程により製造することができる。なお、化９の下欄には、反応式（i）〜（ii）における反応条件（触媒、反応環境、反応温度等）の要部を併記している。
【００４８】
【化９】
2008227383.tif 000011
【００４９】
化７の式（４）に示す特性基を含むビニルモノマー４Ａは、以下の化１０に示す反応過程を経て得られる。なお、化１０の下欄には、反応式（i）〜（ii）における反応条件（触媒、反応環境、反応温度等）の要部を併記している。
【００５０】
【化１０】
2008227383.tif 000012
【００５１】
化７の式（５）に示す特性基を含むビニルモノマー５Ａは、以下の化１１に示す反応過程を経て得られる。なお、化１１の下欄には、反応式（i）〜（ii）における反応条件（触媒、反応環境、反応温度等）の要部を併記している。
【００５２】
【化１１】
2008227383.tif 000013
【００５３】
化７の式（６）に示す特性基を含むビニルモノマー６Ａは、以下の化１２に示す反応過程を経て得られる。なお、化１２の下欄には、反応式（i）〜（v）における反応条件（触媒、反応環境、反応温度等）の要部を併記している。
【００５４】
【化１２】
2008227383.tif 000014
【実施例】
【００５５】
以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明する。なお、以下の説明においても、図１から図３に示した有機ＥＬ装置の構成及び製造工程を適宜参照することとする。
【００５６】
［実施例１］
本実施例では、化７の式（３）に示す特性基を有するビニルモノマーを含む共重合体からなるホールブロック層６を備えた有機ＥＬ装置１０を作製した。
まず、基体２上にＩＴＯ膜をパターン形成して陽極３とした。
次に、陽極３上に、正孔注入層形成材料を含む液体材料をスピンコート法により層厚５０〜６０ｎｍに塗布し、その後、液体材料を塗布された基体２を１５０℃で加熱焼成することで、陽極３上に正孔注入層４を形成した。正孔注入層形成材料には、ポリオレフィン誘導体である３，４−ポリエチレンジオキシチオフェン／ポリスチレンスルホン酸（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）を用いた。
【００５７】
次に、正孔注入層４上に、化４の式（７）に示した発光材料を１．８ｗｔ％キシレン溶液とした液体材料をスピンコート法により層厚６０〜８０ｎｍに塗布し、その後、液体材料を塗布された基体２に対して、窒素雰囲気下において１３０℃、３０分の焼成処理を施すことで、正孔注入層４上に発光層５を形成した。
【００５８】
次に、化７の式（３）に示す特性基を有するビニルモノマーをビニルピリジンモノマーと共重合して得られた化６の式（２）に示す共重合体（数平均分子量５００００）を、０．５ｗｔ％２−エトキシエタノール溶液とした液体材料を用意し、この液体材料をスピンコート法により発光層５上に１０〜２０ｎｍ塗布した。その後、液体材料を塗布された基体２に対して、窒素雰囲気下において２００℃、６０分の焼成処理を施すことで、発光層５上にホールブロック層６を形成した。
【００５９】
次に、真空度が１０−６Ｔｏｒｒ（１．３３×１０−４Ｐａ）の真空下において、真空蒸着法により、ホールブロック層６上に層厚４ｎｍのＬｉＦ層、層厚１０ｎｍのＣａ層、及び層厚２００ｎｍのＡｌ層を順次積層して陰極８を形成した。
【００６０】
［実施例２］
化４の式（８）に示した発光材料を用いて発光層５を形成し、化７の式（４）に示した特性基を有するビニルモノマーとビニルピリジンモノマーとを共重合して得られた化６の式（２）に示す共重合体を用いてホールブロック層６を形成した以外は、実施例１と同様として実施例２に係る有機ＥＬ装置を作製した。
【００６１】
［実施例３］
化４の式（９）に示した発光材料を用いて発光層５を形成し、化７の式（５）に示した特性基を有するビニルモノマーとビニルピリジンモノマーとを共重合して得られた化６の式（２）に示す共重合体を用いてホールブロック層６を形成した以外は、実施例１と同様として実施例３に係る有機ＥＬ装置を作製した。
【００６２】
［実施例４］
化４の式（１０）に示した発光材料を用いて発光層５を形成し、化７の式（６）に示した特性基を有するビニルモノマーとビニルピリジンモノマーとを共重合して得られた化６の式（２）に示す共重合体を用いてホールブロック層６を形成した以外は、実施例１と同様として実施例４に係る有機ＥＬ装置を作製した。
【００６３】
［比較例１］
比較例１に係る有機ＥＬ装置は、以下の手順で作製した。
比較例１の有機ＥＬ装置は、ホールブロック層６を備えない以外は図１に示した有機ＥＬ装置１０と同様の層構造を具備している。すなわち、基体２上に、陽極３と、正孔注入層４と、発光層５と、陰極８とを積層してなる構成を備えた有機ＥＬ装置である。
また、発光層５を構成する発光材料は、先の実施例１と同様、化４の式（７）に示したものである。
【００６４】
まず、基体２上にＩＴＯ膜をパターン形成して陽極３とした。
次に、陽極３上に、正孔注入層形成材料を含む液体材料をスピンコート法により層厚５０〜６０ｎｍに塗布し、その後、液体材料を塗布された基体２を１５０℃で加熱焼成することで、陽極３上に正孔注入層４を形成した。正孔注入層形成材料には、ポリオレフィン誘導体である３，４−ポリエチレンジオキシチオフェン／ポリスチレンスルホン酸（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）を用いた。
【００６５】
次に、正孔注入層４上に、化４の式（７）に示した発光材料（実施例１と同一の発光材料）を１．８ｗｔ％キシレン溶液とした液体材料をスピンコート法により層厚６０〜８０ｎｍに塗布し、その後、液体材料を塗布された基体２に対して、窒素雰囲気下において１３０℃、３０分の焼成処理を施すことで、正孔注入層４上に発光層５を形成した。
【００６６】
次に、ホールブロック層を形成することなく、陰極８を発光層５上に形成した。具体的には、真空度が１０−６Ｔｏｒｒ（１．３３×１０−４Ｐａ）の真空下において、真空蒸着法により、層厚４ｎｍのＬｉＦ層、層厚１０ｎｍのＣａ層、及び層厚２００ｎｍのＡｌ層を順次積層して陰極８を発光層５上に形成した。
【００６７】
［比較例２］
化４の式（８）に示した発光材料（実施例２と同一の発光材料）を用いて発光層５を形成した以外は、比較例１と同様として比較例２に係る有機ＥＬ装置を作製した。
【００６８】
［比較例３］
化４の式（９）に示した発光材料（実施例３と同一の発光材料）を用いて発光層５を形成した以外は、比較例１と同様として実施例３に係る有機ＥＬ装置を作製した。
【００６９】
［比較例４］
化４の式（１０）に示した発光材料（実施例４と同一の発光材料）を用いて発光層５を形成した以外は、実施例１と同様として比較例４に係る有機ＥＬ装置を作製した。
【００７０】
［評価結果］
以上のようにして作製した実施例１〜４及び比較例１〜４に係る有機ＥＬ装置について、初期輝度を８００ｃｄ／ｃｍ２として実施例１〜４の有機ＥＬ装置及び比較例１〜４の有機ＥＬ装置を定電流駆動し、各有機ＥＬ装置について、電流効率及び半減時間を測定した。表１に測定結果を示す。
なお、電流効率は輝度１ｃｄ／ｃｍ２当たりに要する電流値であり、半減時間は発光輝度が初期輝度の１／２となるまでの稼働時間である。また表１では、電流効率及び半減時間の値について、それぞれ比較対象となる比較例１〜４の電流効率及び半減時間を１とした相対値で表示している。
【００７１】
【表１】
2008227383.tif 000015
【００７２】
表１に結果を示すように、発光層５を構成する発光材料と同一の電子輸送ユニットを備えたビニルモノマーを含む共重合体からなるホールブロック層が形成された実施例１〜４の有機ＥＬ装置は、ホールブロック層を備えない比較例１〜４の有機ＥＬ装置に比して、電流効率、半減時間のいずれにおいても優位であるという結果が得られた。
【００７３】
このように、ホールブロック層６として、発光層５に含まれる電子輸送ユニットを含むビニルモノマーとビニルピリジンモノマーとの共重合体を含むものを備えることで、良好なホールブロック機能と電子輸送性とにより電流効率を向上することができ、発光寿命を延ばせることが確認された。また本例に係るホールブロック層６は良好な電子輸送性を有していることから１０〜２０ｎｍ程度に厚く形成することができ、これによりホールブロック層６のホールブロック機能をさらに向上させることができ、また、ホールブロック層が薄い場合のリーク電流等の問題も生じないものとなる。
【００７４】
［画像形成装置（電子機器）］
次に、本発明の有機ＥＬ装置を備えた電子機器の第１実施例である画像形成装置について説明する。
図４は、有機ＥＬ装置をラインヘッドとして備えた画像形成装置１００の要部を示す概略構成図である。
【００７５】
画像形成装置１００は、転写媒体２２の走行経路の近傍に、像担持体としての感光体ドラム１６を備えている。感光体ドラム１６の周囲には、感光体ドラム１６の回転方向（図中に矢印で示す）に沿って、露光装置１５、現像装置１８及び転写ローラ２１が順次配設されている。感光体ドラム１６は、回転軸１７の周りに回転可能に設けられており、その外周面には、回転軸方向中央部に感光面１６Ａが形成されている。露光装置１５及び現像装置１８は感光体ドラム１６の回転軸１７に沿って長軸状に配置されており、その長軸方向の幅は、感光面１６Ａの幅と概ね一致している。
【００７６】
画像形成装置１００では、まず、感光体ドラム１６が回転する過程において、露光装置１５の上流側に設けられた図示略の帯電装置により感光体ドラム１６の表面（感光面１６Ａ）が例えば正（＋）に帯電され、次いで露光装置１５により感光体ドラム１６の表面が露光されて表面に静電潜像ＬＡが形成される。さらに、現像装置１８の現像ローラ１９により、トナー（現像剤）２０が感光体ドラム１６の表面に付与され、静電潜像ＬＡの電気的吸着力によって静電潜像ＬＡに対応したトナー像が形成される。なお、トナー粒子は正（＋）に帯電されている。
【００７７】
現像装置１８によるトナー像の形成後は、感光体ドラム１６の更なる回転によりトナー像が転写媒体２２に接触し、転写ローラ２１により転写媒体２２の背面からトナー像のトナー粒子とは逆極性の電荷（ここでは負（−）の電荷）が付与され、これに応じて、トナー像を形成するトナー粒子が感光体ドラム１６の表面から転写媒体２２に吸引され、トナー像が転写媒体２２の表面に転写される。
【００７８】
露光装置１５は、複数の有機ＥＬ素子９を有するラインヘッド１と、該ラインヘッド１から放射された光Ｌを正立等倍結像させる複数のレンズ素子１３を有する結像光学素子１２とを備えている。ラインヘッド１と結像光学素子１２とは、互いにアライメントされた状態で図示略のヘッドケースによって保持され、感光体ドラム１６上に固定されている。
【００７９】
ラインヘッド１は、複数の有機ＥＬ素子９を感光体ドラム１６の回転軸１７に沿って配列してなる発光素子列１１０と、有機ＥＬ素子９を駆動させる図示略の駆動素子からなる駆動素子群と、これら駆動素子（駆動素子群）の駆動を制御する制御回路群１１とを備えている。有機ＥＬ素子９、駆動素子群及び制御回路群１１は長細い矩形の素子基板（基体）２上に一体形成されている。
【００８０】
結像光学素子１２は、日本板硝子株式会社製のセルフォック（登録商標）レンズ素子と同様の構成からなるレンズ素子１３を感光体ドラム１６の回転軸１７に沿って千鳥状に２列配列（配置）してなるレンズ素子列１４を備えている。
【００８１】
この画像形成装置１００は、ラインヘッド１に形成された有機ＥＬ素子９が、上述した本発明の発光素子の構造を備えている。そのため、電流効率が高く低消費電力であり、また長寿命の露光装置を具備した画像形成装置となる。
【００８２】
［有機ＥＬ表示装置（電子機器）］
次に、本発明の有機ＥＬ装置を備えた電子機器の第２実施形態である有機ＥＬ表示装置について説明する。図５は、有機ＥＬ素子を画素としてマトリクス状に備えた有機ＥＬ表示装置２００の概略構成図である。
【００８３】
有機ＥＬ表示装置２００は、基体２上に、回路素子としての薄膜トランジスタを含む回路素子部３０、陽極である画素電極（第１電極）３、発光層を含む有機機能層７、陰極である対向電極（第２電極）８、及び封止部３２等を備えている。
【００８４】
基体２としては、例えば、ガラス基板が用いられる。本発明における基板としては、ガラス基板の他に、シリコン基板、石英基板、セラミックス基板、金属基板、プラスチック基板、プラスチックフィルム基板等、電気光学装置や回路基板に用いられる公知の様々な基板が適用される。
【００８５】
基体２上には、発光領域としての複数の画素領域Ａがマトリクス状に配列されており、カラー表示を行う場合、例えば、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各色に対応する画素領域Ａが所定の配列で形成される。各画素領域Ａには、画素電極（陽極）３が配置され、その近傍には信号線４２、共通給電線４３、走査線４１及び図示しない他の画素電極用の走査線等が配置されている。画素領域Ａの平面形状は、図に示す矩形の他に、円形、長円形など任意の形状が適用可能である。
【００８６】
封止部３２は、水や酸素の侵入を防いで対向電極８あるいは有機機能層７の酸化を防止するものであり、基体２に貼り合わされる封止基板（又は封止缶）３４を含む。封止基板３４は、ガラスや金属等からなり、基体２と封止基板３４とはシール剤を介して貼り合わされている。基体２の内側には乾燥剤が配置されており、基板間に形成された空間には不活性ガスを充填した不活性ガス充填層３３が形成されている。
【００８７】
画素領域Ａには、走査線４１を介して走査信号がゲート電極に供給されるスイッチング用の第１の薄膜トランジスタ４４と、この薄膜トランジスタ４４を介して信号線４２から供給される画像信号を保持する保持容量ｃａｐと、保持容量ｃａｐによって保持された画像信号がゲート電極に供給される駆動用の第２の薄膜トランジスタ４５と、この薄膜トランジスタ４５を介して共通給電線４３に電気的に接続したときに共通給電線４３から駆動電流が流れ込む画素電極３と、画素電極３と対向電極（陰極）８との間に挟み込まれる機能層７とが設けられている。機能層７は発光層とホールブロック層とを含み、発光素子である有機ＥＬ素子９は、画素電極３、対向電極８、及び機能層７等を含んで構成される。
【００８８】
画素領域Ａでは、走査線４１が駆動されて第１の薄膜トランジスタ４４がオンになると、そのときの信号線４２の電位が保持容量ｃａｐに保持され、この保持容量ｃａｐの状態に応じて、第２の薄膜トランジスタ４５の導通状態が決まる。また、第２の薄膜トランジスタ４５のチャネルを介して共通給電線４３から画素電極３に電圧が印加され、かかる電位差により画素電極３と対向電極８との間に機能層７を通じて電流が流れる。そして、このときの電流量に応じて、機能層７（発光層）が発光する。
【００８９】
有機ＥＬ表示装置２００においては、機能層７から基体２側に発した光が、回路素子部３０及び基体２を透過して基体２の下側（観測者側）に射出されるとともに、機能層７から基体２の反対側に発した光が対向電極８により反射されて、その光が回路素子部３０及び基体２を透過して基体２の下側（観測者側）に射出される（ボトムエミッション型）。なお、対向電極８として、透明な材料を用いることにより対向電極側から発光する光を射出させることもできる（トップエミッション型）。この場合、対向電極用の透明な材料としては、ＩＴＯ等を用いることができる。
【００９０】
この有機ＥＬ表示装置２００は、画素領域Ａに形成された有機ＥＬ素子９が、上述した本発明の発光素子の構造を備えている。そのため、電流効率が高く低消費電力であり、また長寿命の明るい表示が可能な有機ＥＬ表示装置となる。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】本発明の有機ＥＬ装置を示す断面構成図。
【図２】本発明の有機ＥＬ装置の製造工程を示す図。
【図３】本発明の有機ＥＬ装置の作用説明図。
【図４】電子機器の一例である画像形成装置を示す図。
【図５】電子機器の一例である有機ＥＬ表示装置を示す図。
【符号の説明】
【００９２】
１０  有機ＥＬ装置、２  基体、３  陽極（第１電極）、４  正孔注入層、５  発光層、６  ホールブロック層、７  機能層、８  陰極、９  有機ＥＬ素子、６ａ  液体材料
【図１】
2008227383.tif 000018
【図２】
2008227383.tif 000019
【図３】
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【図４】
2008227383.tif 000021
【図５】
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