(57)【要約】【課題】塗り分けが可能で、低コストで大面積のパターニングが可能であり、簡便に有機化合物層の作成と多層化を行うことができる有機ＥＬ素子の製造方法を提供する。【解決手段】対向する一対の電極間に少なくとも発光層を有する有機化合物層を備えた有機ＥＬ素子の製造方法であって、有機化合物層のうちの少なくとも１層が塗工液が塗布された膜であり、塗布膜の形成にロットリング法を用いる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向する一対の電極間に少なくとも発光層を有する有機化合物層を備えた有機ＥＬ素子の製造方法において、
前記有機化合物層のうちの少なくとも１層が塗工液が塗布された膜であり、該塗布膜の形成にロットリング法が用いられることを特徴とする有機ＥＬ素子の製造方法。
【請求項２】
前記塗布が、塗工液をワイヤ表面に液流させて、該塗工液をワイヤ先端から基板上に移す手法で行われ、基板上に移した塗工液を乾燥して膜を形成することを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ素子の製造方法。
【請求項３】
前記塗布が、塗工液をワイヤ表面に液流させて、該塗工液をワイヤ先端から基板上に移す手法で行われ、基板上に移した塗工液に光を照射した後に乾燥して膜を形成することを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ素子の製造方法。
【請求項４】
前記ロットリング法による膜形成を不活性ガス中で行うことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の有機ＥＬ素子の製造方法。
【請求項５】
前記塗布がライン状またはドット状であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の有機ＥＬ素子の製造方法。
【請求項６】
基板に移送される塗工液の領域周辺に壁を設けて、その壁内において塗布膜を形成することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の有機ＥＬ素子の製造方法。
【請求項７】
前記塗工液が、正孔注入材料、正孔輸送材料、電子ブロック材料、発光材料、正孔ブロック材料、電子輸送材料および電子注入材料から選ばれる材料を一種以上含有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の有機ＥＬ素子の製造方法。
【請求項８】
前記正孔注入材料、正孔輸送材料、電子ブロック材料、発光材料、正孔ブロック材料、電子輸送材料および電子注入材料がポリマーであることを特徴とする請求項７に記載の有機ＥＬ素子の製造方法。
【請求項９】
前記塗工液の粘度が、１０-4Ｐａ・ｓ以上１０Ｐａ・ｓ以下の範囲内であることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の有機ＥＬ素子の製造方法。
【請求項１０】
前記有機化合物層の多層膜を形成する際、相隣接する層を構成する塗工液中の溶剤の溶解度パラメーター差が２（ｃａｌ／ｃｍ3）1/2以上であることを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の有機ＥＬ素子の製造方法。
【請求項１１】
前記塗布膜中の含水量が１ｐｐｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の有機ＥＬ素子の製造方法。
【請求項１２】
対向する一対の電極間に少なくとも発光層を有する有機化合物層を備えた有機ＥＬ素子の有機化合物層のうちの少なくとも１層をロットリング法により塗布膜として形成する有機ＥＬ素子の製造装置であって、
塗工液を表面に液流させて、該塗工液を先端から基板上に移すワイヤを備え、
該ワイヤは金属または高分子により形成され、
該ワイヤと基板とを接触または非接触した状態で相対的に移動可能な手段を備え、
該ワイヤの上部に塗工液の供給部およびポンプを有し、
前記ワイヤの高さの位置調節機または圧調節機を有することを特徴とする有機ＥＬ素子の製造装置。
【請求項１３】
前記ワイヤの一部がポッドまたはニードルによって覆われていることを特徴とする請求項１２に記載の有機ＥＬ素子の製造装置。
【請求項１４】
前記ワイヤを覆うポッドにキャリアガスが流れ、塗工液の固形分量を高めて塗布することを特徴とする請求項１３に記載の有機ＥＬ素子の製造装置。
【請求項１５】
前記ワイヤを覆うポッドに加温機器または冷却機器が設けられていることを特徴とする請求項１３または１４に記載の有機ＥＬ素子の製造装置。
【請求項１６】
前記ワイヤの一部がニードルによって覆われたロットリングペン構造を有することを特徴とする請求項１３に記載の有機ＥＬ素子の製造装置。
【請求項１７】
前記ワイヤが複数本配置されていることを特徴とする請求項１２乃至１６のいずれかに記載の有機ＥＬ素子の製造装置。
【請求項１８】
装置またはワイヤの配置を規定する直線が、基板のＸ軸またはＹ軸方向に対して斜めに交わる状態で装置もしくはワイヤ、または基板を走査して塗布することを特徴とする請求項１７に記載の有機ＥＬ素子の製造装置。
【請求項１９】
基板上の凹凸を感知してワイヤの基板への接触または非接触を制御するための装置を有し、かつ塗布が凹部では塗工液を移送して凸部では塗工液を移送しないことを特徴とする請求項１２乃至１８のいずれかに記載の有機ＥＬ素子の製造装置。
【請求項２０】
前記塗工液の供給部中にフィルターが設けられていることを特徴とする請求項１２乃至１９のいずれかに記載の有機ＥＬ素子の製造装置。
【請求項２１】
前記ワイヤの基板に対する角度が２０度以上９０度以下であることを特徴とする請求項１２乃至２０のいずれかに記載の有機ＥＬ素子の製造装置。
【請求項２２】
基板加熱制御機器または基板冷却制御機器が備えられていることを特徴とする請求項１２乃至２１のいずれかに記載の有機ＥＬ素子の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対向する一対の電極間に少なくとも発光層を含む有機化合物層を備えた有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）素子の製造方法および有機ＥＬ素子の製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機ＥＬ素子の製造においては、電極層や有機化合物層のパターニングがなされている。このパターニングを行う方法として、シャドウマスクを介して有機化合物を蒸着する方法（蒸着法）がある。例えば、性質の異なるの有機化合物を順に重ねた構造の素子が試作されており、現在では実用化の段階を迎えつつある（非特許文献１参照）。
【０００３】
しかしながら、蒸着法は適応する有機材料が低分子（分子量が１０００程度）に限られてしまい、低分子材料の結晶化や熱安定性などの問題が素子性能や信頼性の低下に関わる大きな因子であった。さらに、蒸着法はシャドウマスクが必須であるため、有機材料の使用効率が非常に小さかった。また、例えば１ｍ2程度の大面積のパターン形成を行う場合には、マスクの自重、マスクの張りの均一性、マスク−基板間の距離などに課題があった。
【０００４】
一方、これらの問題を解決すべく、液状塗布材（低分子乃至高分子材料を溶剤に溶かしたもの）を塗布してパターニングする方法が盛んに行われている。塗布法によるパターニングは用いる材料の分子量に制約を受けず、また蒸着法に比べて材料使用効率の大幅な改善、製造プロセスの簡略化が可能となる。
【０００５】
有機薄膜の塗布法としては、スクリーン印刷法、スタンプ法、インクジェットプリント法、グラビア印刷（マイクログラビア）法またはフォトリソグラフィー法等が報告されている。
【０００６】
スクリーン印刷法による有機ＥＬ素子の有機薄膜の形成については、４８００ｃｄ／ｍ2の輝度を有する有機薄膜の例が報告されており、発光自身も実用化に足り、１０μｍ程度の微細パターンから大面積に対応可能な方法である（非特許文献２参照）。
【０００７】
スタンプ法の例としては、イオン化した高分子材料を溶剤に溶かして基板にスタンプする方法が知られており、有機ＥＬ素子にも応用されている（非特許文献３参照）。
【０００８】
インクジェット法による有機薄膜の作成は古くから行われている。近年では、インクジェット法によるパターニングとスピンコートを組み合わせたマルチインクジェット法（非特許文献４参照）や、発光、正孔輸送、電子輸送材料を混合した液状材料を用いて単層素子を作成する方法が報告されている（非特許文献５参照）。インクジェット法は、２０μｍ程度の精細なパターニングが可能であること、材料を必要部に塗り分けできるため、高価な有機材料の使用量も最小とできるなどの利点がある。また、インクジェットプリンタを考えると、１０ｍ2程度の大面積にも対応できることから、大面積対応の塗布法として注目されている。
【０００９】
グラビア印刷法については、基本的にロール・ツー・ロール方式であるため、大面積で高速な製造が可能であり、有機ＥＬ素子に応用した場合にも発光させることができることが報告されている（非特許文献６参照）。
【００１０】
また、フォトリソグラフィー法を用いて有機膜を形成する場合は、処理液を用いて現像、洗浄することによりパターニングを行っている。
【００１１】
【非特許文献１】Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ，第５１巻（ｖｏｌ．５１），ｐ９１３（１９８７）
【非特許文献２】森ら、応用物理学会欧文誌レター、第３９巻、ｐ９４２（２０００）
【非特許文献３】Ｎｕｅｓｃｈ，Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｉｓｉｃｓ  ｌｅｔｔｅｒ，第７５巻，ｐ１７９９（１９９９）
【非特許文献４】Ｂｈａｒａｔｈａｎ，Ｙａｎｇ，Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｉｓｉｃｓ  ｌｅｔｔｅｒ，第７２巻、ｐ２６６０（１９９８）
【非特許文献５】吉森ら，第１８回国際ディスプレイ研究会議（アジアディスプレイ’９８）アブストラクト，ｐ２１３（１９９８）
【非特許文献６】甲斐ら，第１８回応用物理学関係連合講演会，２９ｐ−ＺＮ−１１（２００１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、スクリーン印刷法による有機薄膜の形成では、高精細化にはスクリーンマスクが必要であるという欠点がある。
【００１３】
スタンプ法では、スタンプによって形成された膜の均一性が悪いことの他に、高分子中のイオンにより有機ＥＬ素子が不安定化すると言う報告もあることから、実用化が困難である。
【００１４】
インクジェット法では、ノズルからインクを液滴または吐出させて塗布を行うため、ノズルエッジ部の微小なインクの付着や、静電気、およびインクに含有される気泡等の影響がある。すなわち、わずかな確率で起こる飛行曲がり（塗工液をノズルの吐出口から吐出させた際、塗工液が着弾した位置が目標位置に対して、５０μｍ以上ずれていることをいう）による混色を防止することが困難であった。また、揮発性の高いインクを用いた場合、ノズル先端におけるノズル詰まりが発生するため、これを防止するためのさまざまな工夫がなされているが根本的な解決策はなかった。このような問題を解決するために、基板上に高い隔壁を設置したり、撥液処理を施す等の基板の前処理を行ったり、ノズル先端を加温したり、インク組成やインク粘度の厳密な調整を行う等の対策が試みられた。しかしながら、このような対策によっても完全に問題を払拭することは困難であった。さらには、パターニングに時間がかかること、ドット周辺で膜厚が高くなること（膜厚ムラ）等の問題があった。
【００１５】
グラビア印刷法では、塗り分けが困難であり、インクの使用量が多い等の問題があった。
【００１６】
フォトリソグラフィー法では、パターニング工程の際に生じる廃液の問題や、処理液と有機ＥＬ層以外の層との相溶性等の問題を考慮する必要があった。さらに製造工程に手間を要することから、コスト的にも不利であった。
【００１７】
本発明は、上記課題に鑑み、塗り分けが可能で、低コストで大面積のパターニングが可能であり、簡便に有機化合物層の作成と多層化を行うことができる有機ＥＬ素子の製造方法および有機ＥＬ素子の製造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】
【００１８】
上記の目的を達成すべく、本発明に係る有機ＥＬ素子の製造方法は、対向する一対の電極間に少なくとも発光層を有する有機化合物層を備えた有機ＥＬ素子の製造方法において、
前記有機化合物層のうちの少なくとも１層が塗工液が塗布された膜であり、該塗布膜の形成にロットリング法が用いられることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、ロットリング法を用いて基板上に塗工液を塗布することにより、有機化合物層のうちの少なくとも１層を塗布膜で形成する。そのため、塗り分けが可能で、低コストで大面積のパターニングが可能であり、簡便に有機化合物層の作成と多層化を行うことができる。したがって、低コストで有機ＥＬ素子を製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明するが、本発明は本実施形態に限定されるものではない。
【００２１】
図１から図３は本発明に係る有機ＥＬ素子の製造装置を例示する概略図である。図１と図２の違いは、塗工液（液状材料）を先端部２のワイヤ３から基板１に移す際に、ワイヤ３と基板１とが接していない（図１参照）か、あるいは接している（図２参照）かである。図２と図３の違いは、塗工液が基板１に移されたときのパターン形状の違いであり、図２はライン状であり、図３はドット状である。なお、図１から図３において、１は基板、２は先端部、３はワイヤ、４はポッドまたはニードル、５は供給部、６はフィルタ、７は緩衝部、８はポンプ、９はタンク、１０は制御部、１１は基板移動装置、１２は圧調節機、１３は高さ位置調節機である。
【００２２】
上記製造装置を用いて本発明に係る有機ＥＬ素子の製造方法が実施されるが、基板１上に、該基板１と接触または非接触した状態で相対的に移動可能な装置を用いて有機化合物を基板１上に移すことにより、有機薄膜を形成する。図１に基づいて具体的に記述すれば、基板１上に、先端部２と塗工液の供給部５を有する製造装置（塗布装置）を用いて、塗工液を先端部２のワイヤ３の先端から基板１上に移し、乾燥または光照射によって有機薄膜を形成する方法である。
【００２３】
また、本発明では蒸着法で必須だったシャドウマスク等を用いることなく、塗工液を目的とするエリアのみに塗布することができる。また、特別な装置（真空ラインなど）を必要としないことから、大面積の基板１上にも比較的容易にパターニングができ、さらに高濃度の塗工液であっても、既存の塗布法で見られるようなノズル詰まりや版詰まり等がない。よって、安価に効率よく様々な種類の有機ＥＬ素子を製造することができる。
【００２４】
本発明に係る有機ＥＬ素子の製造方法は、上記製造装置を用いて実施され、塗布およびパターニング法、膜の形成法の要素からなっている。
【００２５】
まず、図１を用いて、本発明に係る有機ＥＬ素子の製造方法に用いられる製造装置を説明する。この製造装置（塗布装置）は、基板１と接触または非接触した状態で相対的に移動させることにより塗工液を基板１上に移す先端部２を有するものであり、先端部２にはワイヤ３が具備されている。また、本発明に係る製造装置には、図１に示すように、塗工液を収容するタンク９、ポンプ８、緩衝部７およびフィルタ６等を有する塗工液の供給部５が設けられている。さらに、基板移動装置１１、圧調節機１２、高さ位置調整機１２、１３およびそれらをマルチ制御するための制御部１０が設けられている。これにより、より効率的に先端部２に塗工液を供給することができ、より簡便に塗工液を基板１上に移すことができ、パターニングをより正確に効率よく行うことが可能になる。
【００２６】
以下、上記先端部２および塗工液の供給部５についてより詳しく説明する。
【００２７】
＜先端部２＞
まず、本発明に係る製造装置に含まれる先端部２について、図１を例に説明する。該先端部２は、基板１と接触または非接触した状態で相対的に移動させることが可能であり、先端部２の先端はワイヤ３である。このワイヤ３の基板１に対する角度は、２０度以上９０度以下である。上記ワイヤ３は一本あるいは複数の金属または高分子から構成されるが、金属や高分子の素材等は特に限定されない。該金属の一例を挙げれば、金、ステンレス鋼、イリドスミン（イリジウム、オスミウムおよびルテニウムなどの合金）等であり、金属表面を金属メッキ処理や高分子（例えば、ポリテトラフルオロエチレンなどのフッ素樹脂）で被覆してもよい。いずれにせよ、耐薬品性および耐久性が確保できる金属または金属複合物を適宜選ぶことができる。
【００２８】
金属の他に高分子をワイヤ３の素材として用いることも可能であり、例えばスーパーエンジニアリングプラスチックにより形成してもよい。スーパーエンジニアリングプラスチックは優れた力学的性質と耐熱、耐久性を持ち、機械部品を中心に電気部品、住宅用材などで強度維持が必要な部分に使用されるプラスチックである。例えば、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルサルホン、ポリエーテルエーテルケトンなどの芳香族系ポリマーも含まれる。また、スーパーエンジニアリングプラスチックから作られたワイヤ表面を、さらに金属メッキ処理や高分子被服処理を施して耐薬品性および耐久性を向上させることも可能である。
【００２９】
次に、図４はワイヤ３の形状を例示し、図５はワイヤ３の横断面形状を例示しているが、これらに限定されるものではない。ワイヤ３の形状は図４中（１）の様に、塗工液が液流する距離ｈ1が比較的大きいもの（数ｍｍ）でも、図４中（２）のように塗工液が液流する距離ｈ2が比較的小さい（数μｍ）ものでも構わない。また、図４中（８）や（１１）のように先端に凹凸があっても構わないし、図４中（４）のようにループ状でも良い。さらに、図４中（１４）のように、ワイヤ自体に凹凸があっても良い。
【００３０】
また、ワイヤ３の断面は図５中（１６）乃至（２３）のように、円、三角形、多角形などであり、それらに凹凸があっても構わない。ワイヤ３の断面の直径（最も長い部分）は１０μｍ以上５００μｍ以下の範囲であり、好ましくは２０μｍ以上２００μｍ以下である。断面の直径が５００μｍより大きい場合には、有機ＥＬ素子の高解像度化に伴いドットの幅が狭くなっているという現状にそぐわない。一方、１０μｍよりも小さい場合はワイヤ３の製造が困難である。
【００３１】
＜ポッドまたはニードル４＞
本発明に係る製造装置では、図１に示すようにワイヤ３を覆うポッドまたはニードル４を設けても構わない。ワイヤ３を覆うポッド４は、ワイヤ３の表面を液流する塗工液の溶剤除去（塗工液の固形分量を大きくする）のために設けてもよい。溶媒除去法はポッド４の一部から排気して行われ、窒素などの不活性ガス気流下で濃縮することも可能である。また、ポッド設置の効果として、塗工液の溶媒が揮発してポッド４中が溶媒雰囲気中に置かれることによりワイヤ３上で塗工液が固化することを防止することが挙げられる。
【００３２】
ポッド４に加温機器または冷却機器を付けることも可能である。加温機器によってポッド４内（またはワイヤ３）を加熱した場合には、塗工液の溶媒が揮発してポッド４内またはワイヤ３が溶媒雰囲気中に置かれることによりワイヤ３上で塗工液が固化することを防止できる。一方、ポッド４内（またはワイヤ３）の温度が上昇しないように冷却機器を設けることもできる。例えば、ポッド４内に冷却水や冷却油あるいは液体窒素等の低温気体を循環させるチラー設備を設けるなどして温度を調整することが可能になる。
【００３３】
さらに、上記ワイヤ３をニードル４で覆ってもよい。ニードル４で覆うことにより、ワイヤ３の表面を液流する塗工液からの溶媒揮発を調整することができる他に、下記の効果を与えるために好適に用いられる。
【００３４】
ワイヤ３をニードルで覆った形状はロットリング社製のロットリングペン（「ロットリング」はロットリング社の登録商標）の先端の形状と同じである。ロットリングペンは針状のペン先の内部に細いワイヤ３が入っていて、これが紙面などに接するとインクが流れ出てくる構造である。また、単に管から塗工液が出るのとは異なり、上記構造にすることによりワイヤ３の先端からボタ落ちや漏れを伴わずに一定に塗工液を出すことが可能になる。本発明はロットリング法を有機ＥＬ素子の製造に応用した初めての試みである。
【００３５】
＜塗工液の供給部５＞
次に、本発明に係る製造装置に含まれる塗工液の供給部５について説明する。塗工液の供給部５とは、上記先端部２に、有機薄膜を形成するための塗工液を供給するものである。本発明に係る製造装置に塗工液の供給部５を設けることにより、効率的に塗工液を塗布することが可能となり、効率よく有機ＥＬ素子を製造することができる。
【００３６】
上記塗工液の供給部５の構造は特に限定されるものではなく、図１から図３に示すように、先端部２上に、塗工液のタンク９、ポンプ８、緩衝部７およびフィルタ６を有する塗工液供給部５であってもよい。塗工液のタンク９は、塗工液を溜めておくものであり、ポンプ８は塗工液を押し出したり戻したりするものである。また、緩衝部７とは先端部２に一時に多くの塗工液が流出しないように先端部２への塗工液の供給量をコントロールする役割を果たすものである（緩衝部７に関しては後に詳細に説明する）。さらに、フィルタ６は基板１上に移したくないものを除くためのものであり、塗工液中のごみや未溶解物を除去する目的や、塗工液が微粒子の場合には任意の粒径のもののみ通過させる目的で設置される。塗工液の供給部５により液だれ等を伴わずに、目的とする均一な膜厚の有機薄膜を形成することが可能となる。
【００３７】
＜緩衝部７＞
塗工液を基板１に均一に塗布するためには、ワイヤ３上に液流する塗工液の量をコントロールし、ワイヤ３の先端から塗工液を一定量で移すことが必要になる。上記のことを行う手段としては、一定圧力を塗工液に加えてワイヤ３上の液流量をコントロールする方法が考えられる。図１を使って説明すれば、緩衝部７はポンプ８と連動してワイヤ３上の液流量を管理・調整するものである。また、流量管理だけでなくポンプ８を使用して機械的に塗工液を加圧するとともに圧力を検出してポンプ８にフィードバックする方法で行うこともできる。上記のような方法の他に、例えば注射器のようにシリンダ内でピストンを一定速度で押し出す方法を用いることや、一定圧力に調整した窒素などの気体を介して塗工液を加圧する方法を用いることも可能である。この場合には図１の塗工液の供給部５内にピストンや気体導入装置が加わることになる。
【００３８】
＜圧調節機１２および高さ位置調節機１３＞
次に、基板１と先端部２の接触圧力の調整および位置調整について説明する。
【００３９】
本発明において、基板１と先端部２は接触した状態でも接触しない状態でも塗布が可能であるが、接触した状態においては接触圧力を調整することが好ましい。接触圧力の調整方法としては特に限定されないが、圧力調整機１２を用いることができる。該圧力調整機１２としては、バネやオイルダンパー（油圧機構）を備えたものがある。具体的な制御法としては、先端部２に圧力センサを設け、この圧力センサによって検出された接触圧力（押圧力）を電気信号に変えて制御部１０に送り、該制御部１０からの信号を受け取ってバネの弾性力や油圧力を調整することができる。
【００４０】
一方、基板１と先端部２が接触しない状態においては、基板１の凹凸を感知して基板１と先端部２との位置（距離）を調整できることが好ましい。先端部２の高さ位置の調整方法としては特に限定されないが、例えば製造装置内に高さ位置調節機１３を設けることが考えられる。
【００４１】
先端部２の高さ位置を調整する手段の一例として、走査トンネル顕微鏡（Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｔｕｎｎｅｌｉｎｇ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ，ＳＴＭ）を設けて先端部２の高さや位置を調整することが可能である。先端部２に導電性を持つプローブ（一般に探針と呼ばれる）を設け、基板１との間にバイアス電圧をかけて、プローブと基板１間の距離を流れるトンネル電流を制御部１０に送り、該制御部１０からの信号を受け取って高さや位置を決定することができる。このときトンネル電流を一定に保つようにすれば先端部２と基板１との間の距離を一定に保つこともできる。
【００４２】
また上記以外に、原子間力顕微鏡（Ａｔｏｍｉｃ  Ｆｏｒｃｅ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ，ＡＦＭ）を設けて先端部２の高さや位置を調整することが可能である。ＡＦＭ法はプローブと基板１との間に働く力を検出することを基本原理にしており、プローブは柔らかいバネの先端に鋭い探針を備えた形状である。プローブと基板１との間に働く力（バネの撓み）はレーザ光を使って検出し、電気信号に変えて制御部１０に送り、該制御部１０からの信号を受け取って先端部２の高さや位置を調整することができる。プローブと基板１との間に働く力を一定に保てば、プローブと基板１との間を一定に保つことも可能である。このときプローブと基板１との間に働く力を一定に保つために圧電素子に加えた制御電圧を記録・画像化することによりＡＦＭ像が得られ、先端部２の位置を観察することもできる。ＡＦＭはレーザ光などを使用して「力」を検出するので、基板１の導電性であっても絶縁性であっても構わないことが特徴であり、好適に使用できる。
【００４３】
上記ＳＴＭやＡＦＭなどを使用したの走査プローブ顕微鏡は先端部２に直接設置されていても、先端部２の移動方向前方に設置されていてもよい。また、基板１上の凹凸を感知して高さ位置が調整できるのと同時に、塗工液の液流量を調整すれば、凹部では塗工液を移送して凸部では塗工液を移送しないようにもできる。
【００４４】
先端部２と基板１との距離は１０ｍｍ以下であり、５０００μｍ以下であることが好ましく、より好ましくは５００μｍ以下である。先端部２と基板との距離が１０ｍｍより大きい場合は、塗工液を基板１に移す際に先端部２からの液滴（吐出）を伴い、塗工液の飛散や膜質悪化の原因になるために好ましくない。
【００４５】
＜製造装置の動作＞
本発明に係る有機ＥＬ素子の製造装置の動作は、基板１と先端部２とが接触または非接触した状態で相対的に移動するのであれば特に制限はない。例えば、図６を使って説明すれば、先端部２のＸ方向移動と基盤１のＹ方向移動との組み合わせ、先端部２のＸ方向移動と基盤１のＸ方向移動の組み合わせ、先端部２のＹ1方向移動と基板１のＹ2方向移動との組み合わせなど種々の動作が可能である。また、基板１の動きを固定して、先端部２の動きのみによってＸ、Ｙ方向の移動を行うこともできる。
【００４６】
＜基板１＞
次に、本発明に係る有機ＥＬ素子の製造方法に用いられる基板１について説明する。本発明に用いられる基板１は、有機ＥＬ素子の用途に応じて適宜選択されるものであり、塗工液が接する部材、即ち、塗工液が接する直下の基材である電極までの構成要素すべてである。
【００４７】
基板１の最も下部の部材（以下、基材と呼ぶ）に関しては特に限定されるものではなく、具体的にはガラス等の無機材料や、透明樹脂等を用いることができる。上記透明樹脂としては、フィルム状に成形が可能であれば特に限定されるものではないが、透明性が高く、耐溶媒性、耐熱性の比較的高い高分子材料が好ましい。具体的には、例えば以下のものが挙げられる。
【００４８】
ポリエーテルスルホン、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリフッ化ビニル（ＰＦＶ）、ポリアクリレート（ＰＡ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、非晶質ポリオレフィン、フッ素系樹脂等である。
【００４９】
また、このような基材を洗浄することが好ましく、その洗浄方法としては、酸素、オゾン等による紫外光照射処理や、プラズマ処理、アルゴンスパッタ処理等を行うことが好ましい。これにより、水分や酸素の吸着のない状態とすることができる。
【００５０】
本発明の基板１はＴＦＴ駆動回路を含むことが好ましい。例えば、図７は、ＴＦＴ駆動回路を備えたアクティブマトリックス方式の有機ＥＬ素子アレイの一例を模式的に示す断面図である。アレイには、走査信号ドライバ１４、情報信号ドライバ１５、電流供給源１６が配置され、それぞれゲート選択線、情報信号線、電流供給線が配置される。また、ゲート選択線と情報信号線の交点には画素回路が配置される。走査信号ドライバは、ゲート選択線Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３・・・Ｇｎを順次選択し、これに同期して情報信号ドライバから画像信号が印加されることになる。該画素回路においては、ゲート選択線に選択信号が印加されると、ＴＦＴがＯＮとなりＣａｄｄに画像信号が供給され、ＴＦＴのゲート電位が決定される。有機ＥＬ素子の電極には、ＴＦＴのゲート電位に応じて電流供給線より電流が供給される。ＴＦＴのゲート電位は、次に走査選択されるまでＣａｄｄに保持されるため、有機ＥＬ素子には次の走査が行われるまで流れつづける。これにより一定期間常に発光させることが可能となる。
【００５１】
本発明の基材に含まれる駆動回路としては、例えば以下に示すデジタル階調駆動回路が考えられ、これらのどの回路を備えていてもよい。
【００５２】
ＴＦＴ駆動回路の数を更に多くしたもの「Ｙｕｍｏｔｏらの『Ｐｉｘｅｌ−Ｄｒｉｖｉｎｇ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｆｏｒ  Ｌａｒｇｅ−Ｓｉｚｅｄ  Ｐｏｌｙ−Ｓｉ  ＡＭ−ＯＬＥＤ  Ｄｉｓｐｌａｙｓ』  Ａｓｉａ  Ｄｉｓｐｌａｙ／ＩＤＷ’０１Ｐ．１３９５‐１３９８」
【００５３】
時分割階調回路「Ｍｉｚｕｋａｍｉらの『６‐ｂｉｔ  Ｄｉｇｉｔａｌ  ＶＧＡ  ＯＬＥＤ』  ＳＩＤ’００  Ｐ．９１２‐９１５」
【００５４】
面積分割階調回路「ｍｉｙａｓｈｉｔａらの『Ｆｕｌｌ  Ｃｏｌｏｒ  Ｄｉｓｐｌａｙｓ  Ｆａｂｒｉｃａｔｅｄ  ｂｙ  Ｉｎｋ‐Ｊｅｔ  Ｐｒｉｎｔｉｎｇ』  Ａｓｉａ  Ｄｉｓｐｌａｙ／ＩＤＷ’０１  Ｐ．１３９９‐１４０２」など
【００５５】
上記ＴＦＴ駆動回路を備えた基板１は、例えば以下のように製造される。基材（最も下部の部材を意味する）としてガラス基板を使用し、該ガラス基板上にバッファ層を設ける。バッファ層上の一部に、単結晶シリコン、ａ−Ｓｉ（アモルファスシリコン）膜、ｐ−Ｓｉ（ポリシリコン）膜または連続粒界シリコン（ＣＧシリコン）膜等から選ばれる膜を積層する。ｐ−Ｓｉ膜や連続粒界シリコン膜は、ａ−Ｓｉ膜よりも電荷移動度が高いので、ＴＦＴの大電流処理が可能であり、電流駆動素子である有機ＥＬの駆動に適していることから好ましい材料である。シリコン膜には、チャネルと、該チャンネルの両サイドにドレインまたはソースを設け、この上にゲート絶縁膜を介してゲート電極を形成する。さらに、ゲート絶縁膜およびゲート電極上に、例えばＳｉＯ2膜／ＳｉＮｘ膜／ＳｉＯ2膜のように積層された絶縁膜を設ける。上記絶縁膜のソースに対応した位置にコンタクトホールを作り、これに金属を充填して、正電源電圧は供給される電源線とする。一方、絶縁膜のドレインに対応した位置にもコンタクトホールを作り、金属を充填して基板の最上部に形成される有機ＥＬ素子の電極（以下に説明する）とコンタクトさせることによって基板ができあがる。
【００５６】
＜電極＞
本発明に係る有機ＥＬ素子に用いられる基板１において、塗工液と接する部分は電極であり、該電極が陽極である場合と陰極である場合の２通りが考えられる。即ち、上記電極の一つ（陽極または陰極）の他に、有機ＥＬ素子の有機層を形成した後に、対応するもう一つの電極（陰極または陽極）が設けられることになる。
【００５７】
基板側の電極が陽極の場合、正孔が注入し易いように仕事関数の大きい導電性材料が好ましい。一方、基板側の電極が陰極である場合、電子が注入しやすいように仕事関数の小さな導電性材料であることが好ましい。また、複数の材料を混合させてもよい。いずれにせよ電極の抵抗はできるだけ小さいものが好ましく、一般には、金属材料が用いられるが、有機物あるいは無機化合物を用いてもよい。
【００５８】
さらに、基板側の電極が陽極である場合（ボトムエミッション型の有機ＥＬ素子を製造したい場合）には、安定な透明電極層であり、かつ表面が平坦であることが好ましい。具体的には、仕事関数４．５ｅＶ以上５．５ｅＶ以下の物質が好ましい。例えば、錫ドープ酸化インジウム（ＩＴＯ）、亜鉛ドープ酸化インジウム（ＩＺＯ）、酸化インジウム（Ｉｎ2Ｏ3）、酸化スズ（ＳｎＯ2）および酸化亜鉛（ＺｎＯ）のいずれかを主組成としたものを適宜用いることができる。これらの酸化物はその化学量論組成から多少偏倚していてもよい。Ｉｎ2Ｏ3に対するＳｎＯ2の混合比は、１％以上２０％以下（質量百分率）、さらには５％以上１２％以下（質量百分率）が好ましい。また、ＩＺＯでのＩｎ2Ｏ3に対するＺｎＯの混合比は、通常、１２％以上３２％以下（質量百分率）程度である。また、仕事関数を調整するため、酸化シリコン（ＳｉＯ2）を含有していてもよい。酸化シリコン（ＳｉＯ2）の含有量は、ＩＴＯに対するＳｉＯ2のモル比で０．５％以上１０％以下程度が好ましい。ＳｉＯ2を含有することにより、ＩＴＯの仕事関数が増大する。具体的な例としては、酸化錫膜、酸化インジウムと酸化錫との複合酸化物膜（ＩＴＯ膜）、酸化インジウムと酸化亜鉛との複合酸化物膜（ＩＺＯ膜）等が挙げられる。
【００５９】
一方、基板側の電極が陰極である場合（トップエミッション型の有機ＥＬ素子を製造したい場合）には、可視光を反射する性質を有し、かつ表面が平坦であり、酸化しにくく安定なものであれば特に制限されず、通常の金属を用いることができる。中でも、導電率や扱い易さの点で、Ａｌ，Ａｇ，Ｉｎ，Ｔｉ，Ｃｕ，Ａｕ，Ｍｏ，Ｗ，Ｐｔ，ＰｄおよびＮｉ、特にＡｌ，Ａｇから選択される１種または２種等の金属元素が好適に使用できる。また、Ｋ、Ｃｓ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｍｇ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｚｒ等の金属元素単体、または安定性を向上させるためにそれらを含む２成分、３成分の合金電極や積層電極を使用しても構わない。合金電極としては、例えば以下のものが挙げられる。
【００６０】
Ａｇ・Ｍｇ合金（Ａｇ量０．１％以上５０％以下（原子比））、Ａｌ・Ｌｉ合金（Ｌｉ量０．０１％以上１４％以下（原子比））、Ｉｎ・Ｍｇ合金（Ｍｇ：５０％以上８０％以下（原子比））、Ａｌ・Ｃａ合金（Ｃａ量０．０１％以上２０％以下（原子比））、Ｃｓ・Ｔｅ等である。
【００６１】
積層電極としては、例えばＣａ／Ａｌ、ＭｇＡｌ、Ｌｉ／Ａｌ、Ｃｓ／Ａｌ、Ｃｓ2Ｏ／Ａｌ、ＬｉＦ／Ａｌ、ＥｒＦ3／Ａｌ等が挙げられる。
【００６２】
＜その他＞
本発明においては、基板１を構成する電極が形成された後に、電極のエッジ部を覆うように、絶縁性薄膜を形成してもよい。このような絶縁性膜としては、通常、有機ＥＬ素子に絶縁性膜として用いられているものを用いることが可能である。例えば、以下に示すような、ガスバリア性、密着性、耐熱性、および柔軟性を兼ね備える材料であることが好ましい。
【００６３】
ポリ（Ｎ−ビニルカルバゾール）、ポリスチレン、ナイロン、ポリアセタール、ポリカーボネート、ポリメタクリル酸メタクリレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリフェニレンオキシド、ポリアリレート、ポリスルフォン、ポリフェニレンスルフィド、ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、フッ素樹脂等が挙げられる。
【００６４】
本発明に係る有機ＥＬ素子は上記基板（ＴＦＴ駆動回路や電極を具備する）１の上に多層あるいは単層の有機ＥＬ層／陰極層を順次積層して得られる。
【００６５】
＜塗布およびパターニング法＞
次に、本発明に係る製造装置を用いた塗布およびパターニング法について説明する。
【００６６】
＜塗工液＞
本発明の塗工液は有機材料と溶剤から成り、有機ＥＬ素子の用途に応じて適宜選択される。また、上記製造装置により基板１に対して移送可能なものであり、かつ移送後に、例えば乾燥や光硬化させることにより有機薄膜を形成できるものであれば、その材料等は特に限定されるものではない。また、有機材料は溶剤に完全に溶けていても、溶けずに微粒子が分散された液でも構わない。
【００６７】
塗工液の粘度としては、１０-4Ｐａ・ｓ以上１０Ｐａ・ｓ以下の範囲内であることが好ましい。これにより、例えば図１の先端部２から容易に塗工液を基板上に移すことが可能となる。
【００６８】
＜有機材料＞
有機材料は塗工液を構成する材料の一つである。一般には、有機ＥＬ素子に用いられる材料、正孔注入材料、正孔輸送材料、電子ブロック材料（インターレイヤー材料）、発光材料（ホストとドーパント）、正孔ブロック材料、電子輸送材用、電子注入材料などから選ばれる。
【００６９】
本発明に係る有機ＥＬ素子に用いられる発光材料は、通常、有機ＥＬ素子の発光層に用いることが可能な材料であれば、特に限定されるものではなく、例えば色素系材料、金属錯体系材料、および高分子系材料が挙げられる。
【００７０】
色素系材料として、具体的には例えば以下に示すものが挙げられる。
【００７１】
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、トリフェニルアミン誘導体、オキサジアゾ−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、シロール誘導体、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、トリフマニルアミン誘導体、オキサジアゾールダイマー、ピラゾリンダイマー等である。
【００７２】
金属錯体系材料として、具体的には例えば以下に示すものが挙げられる。
【００７３】
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、ベンゾオキサゾール亜鉛錯体、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、ユーロピウム錯体等、イリジウム錯体または白金錯体等のように、中心金属にＡｌ、Ｚｎ、Ｂｅ、Ｔｂ、Ｅｕ、Ｄｙ等のアルカリ金属、アルカリ土類金属または希土類金属から選ばれる金属原子を有し、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、ジフルオロフェニルピリジン、フェニルイソキノリン、フルオレノピリジン、フルオレノキノリン、フェニルベンゾイミダゾール、アセチルアセトン誘導体およびキノリン構造等を有する金属錯体等である。
【００７４】
高分子系の材料として、具体的には例えば以下に示すものが挙げられる。
【００７５】
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等、ポリフルオレン誘導体、ポリビニルカルバゾール誘導体、上記色素体、金属錯体系発光材料を高分子化したもの等である。
【００７６】
本発明においては、これらの材料を単独で用いてもよく、また組み合わせて用いてもよい。
【００７７】
また、本発明においては、リン光を有する有機発光材料も用いることができる。燐光を有する有機発光材料として、具体的には、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、ＡｕおよびＣｕ等のスピン軌道相互作用が大きい重金属を中心金属とする金属錯体等を用いることができる。代表例としては、フェニルピリジン、チエニルピリジン、ジフルオロフェニルピリジン、フェニルイソキノリン、フルオレノピリジン、フルオレノキノリンおよびアセチルアセトン誘導体などを配位子とするイリジウム錯体や白金錯体等が挙げられる。
【００７８】
また、上記発光の性質を有する材料を、発光効率の向上、発光波長を変える目的でドーピング材料として使用することもできる。また、上記以外のドーピング材料として、例えば以下に示すものを適宜使用することもできる。
【００７９】
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、ポルフィレン誘導体、スチリル系色素、テトラセン誘導体、ピラゾリン誘導体、ピラン系化合物、デカシクレン、フェノキサゾン等である。
【００８０】
上記ドーパントと一緒に用いられるホスト材料は、キャリア（正孔と電子）を輸送する材料であれば特に限定されず、正孔または電子輸送の性質を有する材料を単独または混合してホスト材料としても構わない。上記キャリアを輸送する材料としては、例えば、４，４’−ビス（９−カルバゾール）−ビフェニル（ＣＢＰ）等が挙げられる。
【００８１】
正孔注入材料または正孔輸送材料とは、電極から正孔を注入したり、注入された正孔を運ぶものであり、場合によっては何れかの材料１つで注入と輸送を司る正孔注入輸送材料として用いることができる。本発明においては、通常の有機ＥＬ素子の製造に用いられている材料を適宜使用できる。
【００８２】
上記材料としては、トリフェニルメタン、ヒドラゾリン、アリールアミン、ヒドラゾン、スチルベン、トリフェニルアミン、チオフェン、オキサジアゾール、オキサゾール、フェニルカルボン酸またはフェニルスルホン酸のユニットを有する有機材料が挙げられる。また、これらのユニットを含んでいれば高分子でも低分子でも構わない。高分子の有機材料として、具体的には、ポリビニルカルバゾール（ＰＶＣｚ）、ポリエチレンジオキシチオフェン／ポリスチレンスルホネート（ＰＤＯＴ／ＰＳＳ）等が挙げられる。
【００８３】
また、低分子の有機材料としては、ＴＰＤや、ＰＤＡ、ＴＰＡＣ、ｍ−ＭＴＤＡＴＡ等の芳香族アミン誘導体等でよく、上記材料を単独で用いてもよく、また二種類以上の材料を組み合わせて用いてもよい。
【００８４】
次に、本発明に係る有機ＥＬ素子に用いられる電子注入材料または電子輸送材料について説明する。電子注入材料または電子輸送材料とは、陰極からの電子授受や、発光材料まで電子輸送を担う材料である。該材料としては、通常有機ＥＬ素子に用いられる材料を用いることができ、例えば、オキサジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、フェナントロリン誘導体、アルミニウム錯体等が挙げられる。具体的には、２，５−ビスｓ（１−ナフチル）−１，３，４−オキサジアゾール（ＢＮＤ）および２，５−ビス（６’−（２’，２’’−ビピリジル））−１，１−ジメチル−３，４−ジフェニルシロール（ＰｙＰｙＳＰｙＰｙ）等が挙げられる。本発明においては、上記材料を単独で用いてもよく、また組み合わせて用いてもよい。
【００８５】
本発明の電子ブロック材料（インターレイヤー材料ともいう）とは、正孔輸送層と発光層の間に設けられる層を構成する材料であり、電子ブロック機能を有する材料である。材料の最低非占有軌道準位（ＬＵＭＯ）の絶対値が小さい低分子乃至高分子材料を用いることができ、例えば、ポリピリジン、ポリアニリン、ポリビニルカルバゾール（ＰＶＣｚ）等が挙げられる。該材料は、電子が陽極に流れ出てしまうことを抑制する性質があり、発光層中で正孔と電子の衝突確率を高め、有機ＥＬ素子を高輝度化および高効率化する。
【００８６】
次に、本発明に係る有機ＥＬ素子に用いられる正孔ブロック材料（正孔阻止材料ともいう）について説明する。正孔ブロック材料の機能は、正孔が陰極に流れてしまうことを抑制することである。正孔ブロック材料としては、通常有機ＥＬ素子に用いられる電子輸送の性質を有する材料を用いることができ、例えば例えば以下に示すものが挙げられる。
【００８７】
バソフェナントロリン（ＢＰｈｅｎ）や、２，９−ジメチル−４，７−ジフェニル−１，１０−フェナントロリン（ＢＣＰ、バソクプロイン）、２−（４−ビフェニリル）−５−（ｐ−ター−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール（ｔＢｕ−ＰＢＤ）等である。
【００８８】
本発明に係る有機ＥＬ素子は、上述した正孔輸送、電子輸送、および発光のそれぞれの性質を有する各材料を混合して使用してもよいが、正孔輸送、電子輸送および発光の全ての性質を兼備する材料を用いてもよい。これらの正孔輸送、電子輸送および発光の性質を有する材料として、例えば以下に示すものが挙げられる。
【００８９】
ポリ（パラ−フェニレンビニレン）（ＰＰＶ）系、ポリ（２−メソキシ、５−（２’−エチル−ヘキリキシ）−１，４−（フェニレン−ビニレン））（ＭＥＨ−ＰＰＶ）系、ポリフルオレン系などの共役高分子等であり、デンドリマー系材料も利用することが可能である。
【００９０】
（溶媒）
本発明の塗工液は、上述した少なくとも発光の性質、正孔輸送の性質、および電子輸送の性質を有する材料を溶媒に溶解または分散させたものである。溶媒としては、上述した材料を溶解もしくは分散するのみならず、所定の粘度を与えることが可能な溶媒であれば、特に限定されるものではない。
【００９１】
具体的には例えば以下に示すものが挙げられる。
【００９２】
キシレンやトルエンなどの炭化水素系、ハロゲン炭化水素系、エタノールやイソプロピルアルコールなどのアルコール系、ケトン、アルデヒド、酢酸ブチル、ドデシルベンゼン、ジクロロエタン、ジクロロメタン、エチレングリコール、プロピレングリコール、エチレングリコールモノエチルエーテル、Ｎ−メチル−２−ピロリドン等である。
【００９３】
上記溶剤の中で比較的低沸点（キシレンは約１４０℃、トルエンは１１０．６℃）の溶媒を使用する際、微小なノズル孔からの液滴（吐出）を伴うパターニング（例えば、インクジェット法）においては、ノズル先端で溶媒の蒸発が進む。そのため、開口面積が低下し、最終的に目詰まりを起こすことになる。しかし、本発明に係る製造装置では先端部の形状がノズルでないため上記のような問題は起こらない。また、ノズル開口部の目詰まり防止の観点から溶媒として同じ芳香族系のテトラリンやシクロヘキシルベンゼンなどの高沸点（テトラリンは２０７．２℃、シクロヘキシルベンゼンは２４０℃）の溶媒を使用することが考えられる。しかしながら、これらの溶媒は高沸点であるとともに高粘度（テトラリンは０．００２Ｐａ・ｓ、シクロヘキシルベンゼンは０．００３７Ｐａ・ｓ）でもある。そのため、微小なノズル孔から吐出する場合には十分な流量を得るのが困難であるという問題が生じる場合がある。しかし、本発明に係る製造装置を使用したパターニングにおいては上記のような問題は起こりにくい。
【００９４】
上記塗工液の粘度は、１０-4Ｐａ・ｓ以上１０Ｐａ・ｓ以下の範囲内であることが好ましい。これにより、本発明の製造装置を用いて容易にパターニングすることが可能となるからである。
【００９５】
本発明の製造方法で積層構造を有する有機化合物層を成膜する際、積層工程で下層の膜にダメージを与えないようにする場合には溶剤を適宜選択することが好ましい。即ち、下層の有機材料から成る膜が犯されない溶剤を選択することもできる。
【００９６】
溶剤は固有の溶解度パラメーターをもつが、該溶解度パラメーターは正則溶液理論における凝集エネルギー密度（凝集エネルギーを物質のモル体積で割ったもの）の平方根で、単位は（ｃａｌ／ｃｍ３）1/2またはＭＰａである。溶解度パラメーターは、ある分子集団の集まる強さ、すなわち分子間力の強さを表わす。したがって、溶解度パラメーターが似ているということは、分子間力の強さも似ており、近接して互いの分子が入れ替わっても何ら問題が生じないということになる。その結果、溶解度パラメーターの近いものほど、互いに良好に混合し、良好に濡れ、良好に接合することになる。高分子の分野では溶剤に溶かす際、高分子の溶解度パラメーターと溶媒の溶解度パラメーターを近づけることが行われており、溶解度パラメーターは溶解性を予測するときに用いられる高分子の特性を意味する場合もある。各種溶剤の溶解度パラメーターは、例えば、「溶剤ポケットブック」、ｐ１１乃至１３、（株）オーム社発行、（社）有機合成化学協会編者に記載されている。
【００９７】
上記溶解度パラメーターに注目すると、下層で用いた溶剤は下層を構成する有機材料を良好に溶解しているため、該有機材料の溶解度パラメーターは用いた溶剤の溶解度パラメーターに近似する。したがって、上層で選択する有機溶剤は、下層で使用した有機溶剤の溶解度パラメーターとの差が大きくなる溶剤を選択する。好ましくは、下層に使用した溶剤と上層で使用する溶剤の溶解度パラメーターの差が２（ｃａｌ／ｃｍ3）1/2以上に設定することで、下層にダメージを与えることなく積層することが可能になる。例えば、以下の組み合わせが考えられる。
【００９８】
下層の溶剤が水（水の溶解度パラメーター：２３．４（ｃａｌ／ｃｍ3）1/2）で上層の溶剤がトルエン（トルエンの溶解度パラメーター：８．９（ｃａｌ／ｃｍ3）1/2、
【００９９】
下層の溶剤がメタノール（メタノールの溶解度パラメーター：１４．５（ｃａｌ／ｃｍ3）1/2）で上層の溶剤がヘキサン（ヘキサンの溶解度パラメーター：７．４（ｃａｌ／ｃｍ3）1/2等である。
【０１００】
なお、上記の目的とは異なり下層膜に浸透させる場合や、上層の一部を下層の一部と混合させたい場合は上記の手段は必要ない。
【０１０１】
次に、本発明に係る有機ＥＬ素子の製造方法における塗布法およびパターニング法について説明する。
【０１０２】
本発明の塗布法は、上記製造装置を用いてロットリング法により塗工液を基板上に移す手法である。図１を用いて説明すれば、塗工液の供給部５から先端部２に塗工液が供給され、先端部２を構成するワイヤ３の表面を液流し、その後ワイヤ３の先端から基板に移される。ワイヤ３の先端と基板１は接触しても接触しなくても構わないが、インクジェット法のように先端部からの液滴（吐出）現象は伴わない。また、上述したようにワイヤ３上に液流させる過程で、塗工液を濃縮して固形分量を大きくした後に、ワイヤ３の先端から基板に移送する手法を用いてパターニングすることもできる。
【０１０３】
さらに本発明においては、予めダミー部に塗工液を移した後、目的とする有機薄膜を形成する位置に塗工液を移しても構わない。ダミー部とは、例えば、基板１の端部等、有機薄膜を形成する以外の部分であり、塗工液を移した場合であっても有機ＥＬ素子の性能に影響を与えない部分をいう。このダミー部に最初に塗工液を塗布することにより、塗布初期部分のかすれ等を防ぐことができ、有機薄膜の膜厚均一化を図ることも可能である。このダミー部の位置等については特に限定されないが、例えば有機薄膜を形成する位置の手前とすることが考えられる。
【０１０４】
図８はＲＧＢドット式のパターニングの模式図、図９はＲＧＢライン式のパターニングの模式図を例示しており、本発明はこれらに限定されるものではない。
【０１０５】
図８では、複数の画素ＳがＸ方向とＹ方向に所定ピッチを存して分布した状態で形成されている。それぞれの画素Ｓは、Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の三色に対応する複数のドットから構成される。図８または図９のパターニングは、基板に対して本発明の先端部２を相対的に変位させる方向と交わる直線上に配置されるよう横方向に並べたが、これに限定されるものではなく、例えばＲＧＢの各ドットを正方配列するようにしてもよい。
【０１０６】
＜膜の形成＞
本発明においては、塗工液を塗布した後、乾燥または硬化させることにより、有機薄膜とすることができる。これらの乾燥または硬化の方法は、通常用いられている方法により行うことができ、具体的には、加熱減圧乾燥、ホットプレート焼成や、ガスフローによる乾燥等が挙げられる。
【０１０７】
本発明では、図１０に示すように、先端部２の進行方向の後方に光照射ユニットＵを設けることもできる。照射される光は特に限定しないが、紫外線でもよく、例えば、先端部２ともに基板１に対して相対的に移動しつつ紫外線を照射できる。該光照射ユニットにより、基板に移送された液状材料に対する紫外線照射が可能となり、塗工液中に含まれる光硬化成分を紫外線吸収によって硬化させることが可能になる。
【０１０８】
以下に、上記製造装置を用いて本発明に係る製造方法により製造される有機ＥＬ素子について説明する。
【０１０９】
本発明に係る有機ＥＬ素子は、本発明に係る製造方法により製造されれば、特に限定されることはなく、例えば図１１（ａ）（ｂ）（ｃ）の有機ＥＬ素子を作成することが可能である。
【０１１０】
図１１（ａ）では、有機化合物層がホール注入輸送層２２、発光層２３、電子注入輸送層２４とからなる有機ＥＬ素子を例示した。透明電極２１としては、仕事関数が大きなＩＴＯを用い、透明電極２１から正孔注入輸送層２２へ正孔が注入し易くしている。電極２５には、アルミニウム、マグネシウム、或いはそれらの合金など、仕事関数の小さな金属材料を用い、有機層への電子注入をし易くしている。
【０１１１】
発光層２３には、例えば、リン光性金属錯体が含まれ、正孔注入輸送層２２には、例えばポリエチレンジオキシチオフェン／ポリスチレンスルホネート（ＰＤＯＴ／ＰＳＳ）などが使用できる。このように構成した素子は電気的整流性を示し、電極２５を陰極に透明電極２１を陽極になるように電界を印加すると電子と正孔が発光層２３に注入される。そして、発光層２３内で再結合して励起子が生じ、発光する。このとき、正孔注入輸送層２２は電子ブロッキングの役割も担い、発光層２３おける電子と正孔の再結合効率が上がり、発光効率が上がる。
【０１１２】
さらに図１１（ｂ）では、図１１（ａ）の発光層２３と正孔注入輸送層２２の間に、電子ブロック層２６（インターレイヤー層ともいう）が設けられている。電子ブロッキング能力を高める効果の他に、正孔注入輸送層２２に用いた材料（例えば、上記ＰＤＯＴ／ＰＳＳ）による発光層２３への経時的なダメージを緩和することもできる。これにより、発光効率を上げ、且つ耐久性を改善することができる。電子ブロック層２６の材料としては、例えばポリビニルカルバゾール（ＰＶＫ）およびその誘導体などを用いることができる。
【０１１３】
また図１１（ｃ）は、陽極である透明電極２１側から、ホール注入輸送層２２、発光層２３、正孔ブロック層２７、電子注入輸送層２４および電極２５からなる４層構成であり、発光層２３の中で励起子を閉じ込めて発光効率の向上を図ることも可能である。
【０１１４】
図１１（ａ）、（ｂ）および（ｃ）において、有機化合物層は２層以上の積層構造であるが、少なくとも１層が本発明の製造法で作成されていればよい。残りの層の作成は、既知の膜作成法により行うことが可能であり、例えばスピンコート法や蒸着法またはインクジェット法等でも構わない。
【０１１５】
上記のような有機ＥＬ素子を製造する際、ちりやほこりを介在させないためにクリンブース内で行うことが好ましい。また、本発明の塗布装置のみならず、乾燥工程または光照射工程で使用される機器全てをボックス内に格納して、窒素などの不活性ガス中で全ての製造工程を行えば、ちりやほこりだけでなく、空気中の水などが限りなく少ない環境下で有機ＥＬ素子が製造できる。一般に有機ＥＬ素子の性能や信頼性に関しては、ちり、ほこりまたは水などの外的環境要因を如何に除くかが課題とされており、上記環境下で製造することが好ましい。
【０１１６】
本発明によれば、本発明の装置を用いて有機ＥＬ素子の有機層を作成することにより、蒸着系で必須のシャドウマスク等を用いることなく、目的とする部分のみに、塗工液を移送して製膜することが可能となる。例えば、発光の性質を有する層の塗りわけ等を容易に行うことが可能となる。また、大面積の基板であっても、有機ＥＬ層を安価に効率よく形成することが可能である。
【０１１７】
上記実施形態は例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【実施例】
【０１１８】
以下に本発明の実施例を例示するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【０１１９】
＜実施例１＞
（基板）
ガラス基板（コーニング社製，７０５９番）上に厚み１００ｎｍのＩＴＯを電極面積が３．１４ｍｍ2になるようにパターニングする。該ＩＴＯ付きガラス基板をアルカリ洗剤、純水、エタノール、アセトンにて超音波洗浄し、最後にＵＶ／Ｏ3処理を施した。
【０１２０】
（ワイヤ）
ワイヤがニードルによって覆われた形状を有するロットリングペン（直径０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下，断面形状：円，ロットリング社製）を購入した。
【０１２１】
（製造装置）
上記のように処置された基板と購入したロットリングペンのペン先を図１のように先端部２にセットして製造装置（塗布装置）とした。
【０１２２】
（有機ＥＬ素子の作成）
本実施例１では素子構成として、図９に示す有機化合物層が３層の素子を作成する。
【０１２３】
水に分散した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（Ｂａｙｔｒｏｎ社製，ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ  ＡＩ  ４０８３）を液状材料タンクに充填した。直径０．５ｍｍのロットリングペンをセットした製造装置で、基板上に一直線に塗布して２００℃にて５分間乾燥した。製膜された部分はライン状であり、ライン幅は０．５５ｍｍであり、膜厚は５５０Åであった。
【０１２４】
次に、発光層の積層を行った。テトラフルオレン（４ＦＬ）にクロロホルムを加えて０．３ｗｔ％濃度とし、これを製造装置の液状材料タンクに充填した。このとき、ロットリングペンに変えて直径０．１ｍｍのロットリングペンを製造装置の先端部にセットし、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ層上に一直腺に塗布した。これを８０℃にて減圧乾燥（２０分間）したところ、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ層上にライン幅が約０．２ｍｍの有機化合物層が積層され、該有機化合物層の厚さは６００Åであった。
【０１２５】
さらに、電子注入輸送層と電極の形成を蒸着法で行った。まず、Ｂｐｈｅｎ（Ａｌｄｒｉｃｈ社製）を使用して２００Å積層し、電子注入輸送層を形成した。最後にＬｉＦとＡｌを使用してそれぞれ１０Å、１２００Å積層し、積層タイプの電極を形成した。
【０１２６】
（素子評価）
ＩＴＯ部分を陽極に、Ａｌ部分を陰極につなぎ６Ｖの電圧をかけたところ、直線状の青色発光（輝度５００ｃｄ／ｍ2）が観察され、ロットリングペンを使用した本製造装置において、有機ＥＬ素子の製造が可能であることが実証できた。
【０１２７】
＜実施例２＞
実施例２では、発光層にホスト−ゲスト系を用いた有機ＥＬ素子を作成した。発光層を積層する工程で、テトラフルオレン（４ＦＬ）の替わりに、１０ｗｔ％のトリス（フェニル−イソキノリン）イリジウム錯体（Ｉｒ（ｐｉｑ）3）が含有したテトラフルオレン（４ＦＬ）を用いた。これ以外は、実施例１と同様の製造方法で有機ＥＬ素子を作成した。
【０１２８】
（素子評価）
ＩＴＯ部分を陽極に、Ａｌ部分を陰極につなぎ９Ｖの電圧をかけたところ、直線状の赤色発光（輝度４００ｃｄ／ｍ2）が観察され、ロットリングペンを使用した本製造装置において、ホスト−ゲスト系の有機ＥＬ素子の製造が可能であることが実証できた。
【０１２９】
＜実施例３＞
実施例３では、ドット状で発光する有機ＥＬ素子を作成した。
【０１３０】
水に分散した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（Ｂａｙｔｒｏｎ社製，ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ  ＡＩ  ４０８３）を液状材料タンクに充填し、直径０．５ｍｍ（断面形状：円）のロットリングペンをセットした製造装置を用いた。この製造装置により、基板上（ＩＴＯ上）に１回接触させて液状材料を移して２００℃にて５分間乾燥した。成膜された部分は円であり、円直径は０．６ｍｍであり、膜厚は５００Åであった。
【０１３１】
次に、発光層の積層を行った。テトラフルオレン（４ＦＬ）にクロロホルムを加えて０．３ｗｔ％濃度とし、これを製造装置の塗工液に充填した。このとき、ロットリングペンに変えて直径０．１ｍｍのロットリングペンを製造装置の先端部にセットし、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ層上に一回接触させて液状材料を移した。これを８０℃にて減圧乾燥（２０分間）したところ、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ層上に円直径が約０．２ｍｍの有機化合物層が積層され、該有機化合物層の厚さは５８０Åだった。
【０１３２】
これより先の工程は実施例１と同様に行い、電子注入輸送層と電極を積層した。
【０１３３】
（素子評価）
ＩＴＯ部分を陽極に、Ａｌ部分を陰極につなぎ６Ｖの電圧をかけたところ、直線状の青色発光（輝度７００ｃｄ／ｍ2）が観察された。
【図面の簡単な説明】
【０１３４】
【図１】本発明に係る有機ＥＬ素子の製造装置を例示する概略図である。
【図２】本発明に係る有機ＥＬ素子の製造装置を例示する概略図である。
【図３】本発明に係る有機ＥＬ素子の製造装置を例示する概略図である。
【図４】本発明のワイヤ形状を示す概略図である。
【図５】本発明のワイヤの横断面形状を示す概略図である。
【図６】本発明に係る有機ＥＬ素子の製造装置の動作を示す概略図である。
【図７】本発明のＴＦＴ駆動回路を備えた基板を示す概略図である。
【図８】本発明のドット状パターニングを示す概略図である。
【図９】本発明のライン状パターニングを示す概略図である
【図１０】本発明の光照射機器を備えた製造装置を示す概略図である。
【図１１】本発明に係る有機ＥＬ素子の層構成を例示する概略図である。
【符号の説明】
【０１３５】
１  基板
２  先端部
３  ワイヤ
４  ポッド、ニードル
５  供給部
６  フィルタ
７  緩衝部
８  ポンプ
９  タンク
１０  制御部
１１  基板移動装置
１２  圧調節機
１３  高さ位置調節機
１４  走査信号ドライバ
１５  情報信号ドライバ
１６  電流供給源
２１  透明電極
２２  ホール注入輸送層
２３  発光層
２４  電子注入輸送層
２５  電極
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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