(57)【要約】【課題】高い発光輝度を有し、且つ高い色純度も確保することのできる有機ＥＬ装置を提供する。【解決手段】本発明の有機ＥＬ装置１は、一対の電極３，８間に発光層６を有し、前記発光層６が、同一分子内に、発光機能を有する発光ユニット、正孔輸送機能を有する正孔輸送ユニット及び電子輸送機能を有する電子輸送ユニットを有する発光材料であるホスト材料６ａと、前記ホスト材料６ａの発光波長よりも短い発光波長を有する発光材料である発光ドーパント６ｂと、を含んでいる。【選択図】図１
2008034631.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の電極間に発光層を有してなる有機エレクトロルミネッセンス装置であって、
前記発光層が、同一分子内に、発光機能を有する発光ユニット、正孔輸送機能を有する正孔輸送ユニット及び電子輸送機能を有する電子輸送ユニットを有する発光材料であるホスト材料と、前記ホスト材料の発光波長よりも短い発光波長を有する発光材料である発光ドーパントと、を含んでな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】
前記ホスト材料は、赤色の発光機能を有する発光ユニットを含む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。
【請求項３】
前記発光ドーパントの発光スペクトルは、前記ホスト材料の吸収スペクトルと重なり合う波長領域を有することを特徴とする請求項１又は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】
前記ホスト材料と前記発光ドーパントによって発光層を形成した場合の発光スペクトルと、前記ホスト材料のみで発光層を形成した場合の発光スペクトルとは、９０％以上の重なりで一致することを特徴とする請求項３に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
【請求項５】
前記ホスト材料と前記発光ドーパントによって発光層を形成した場合の発光色度と、前記ホスト材料のみで発光層を形成した場合の発光色度とは、色度座標上で小数点２桁まで一致することを特徴とする請求項３に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
【請求項６】
前記ホスト材料のバンドギャップは、前記発光ドーパントのバンドギャップより狭いことを特徴とする請求項１〜５のいずれかの項に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
【請求項７】
前記ホスト材料のバンドギャップは、前記発光ドーパントのバンドギャップの内側に存在することを特徴とする請求項１〜６のいずれかの項に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
【請求項８】
前記発光ドーパントの蛍光量子効率は、前記ホスト材料の蛍光量子効率と同等かそれ以上の蛍光量子効率であることを特徴とする請求項１〜７のいずれかの項に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
【請求項９】
前記ホスト材料に対する前記発光ドーパントの濃度は、１重量％〜１０重量％の範囲であることを特徴とする請求項１〜８のいずれかの項に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
【請求項１０】
前記発光層は、湿式法を用いて形成されることを特徴とする請求項１〜９のいずれかの項に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
【請求項１１】
前記一対の電極のうちの一方の電極と前記発光層との間に正孔注入層が設けられ、前記正孔注入層と前記発光層との間に、前記発光層を溶解する溶媒に対して不溶な正孔輸送層が設けられていることを特徴とする請求項１０に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれかの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及び電子機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
エレクトロルミネッセンス素子（以下、「ＥＬ素子」という）は、自発光型の平面型表示素子としての用途が有望視されている。ＥＬ素子の中でも有機ＥＬ素子は、無機ＥＬ素子とは異なり、交流駆動かつ高電圧が必要といった制約が無く、また、有機化合物の多様性により多色化が比較的容易であると考えられることから、フルカラーディスプレイなどへの応用が期待され、盛んに研究開発が行なわれている。
【０００３】
カラーパネルの作製に必要な３原色を得る方法としては、白色発光素子にカラーフィルタを組み合わせる方法（カラーフィルタ方式；特許文献１参照）、３原色のうち最もエネルギーの高い青色発光素子を用いてこれを緑色又は赤色に色変換する方法（色変換方式）、３原色の発光素子を個別に塗り分ける方法（塗り分け方式；特許文献２参照）等が提案されている。そのうち、カラーフィルタ方式および色変換方式は、塗り分け方式に比べると、発光色の塗り分けが不要であり、白色あるいは青色発光面をパネル一面に形成することができることから、プロセス的には容易となる。しかしながら、カラーフィルタ方式および色変換方式は、発光エネルギーの取り出しのロスが大きく、全体の効率としては未だ十分とはいえない。
【０００４】
一方、塗り分け方式は、発光色の塗り分け技術が必要であるが、発光エネルギーの取り出しのロスは前二者に比べて少ない。したがって、ＲＧＢのいずれについても高特性の素子が得られれば、自発光というメリットを十分に生かすことができる合理的な方法といえる。この構造の有機ＥＬ素子に関しては、高輝度、高効率化を目指した材料開発がなされており、特に緑色に関しては、発光層をアルミニウムの８―キノリノール錯体にキナクリドン誘導体をドープしたものとすることで、優れた特性が得られている。また、青色に関しては、ジスチリルアリーレン誘導体を発光層に用いることで優れた特性が得られている。両者の特性は、いずれも最高輝度にして数万ｃｄ／ｍ２を超えており、実用化に耐えうるところまで来ている。
【特許文献１】特開平７−２２０８７１号公報
【特許文献２】特開２０００−１３６３７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、３原色のうち残りの赤色発光素子の開発については、前二色に比べ遅れており、実用化を目指し各方面で活発な研究開発がなされていにもかかわらず、未だ十分な特性を有する素子は得られていない。
【０００６】
赤色発光有機ＥＬ素子を得る方法として、ドープ型、アンドープ型の両面から、高色純度、高発光効率、高輝度を目指した研究開発が行われている。アンドープ型とは、一つの発光材料で発光層を形成する方法である。一方、ドープ型は、ホスト材料である発光材料中にゲスト材料である発光ドーパント（蛍光色素等）を添加して発光層を形成する方法である。
【０００７】
両者のうち、アンドープ型においては比較的色純度の良い発光材料が見出されているものの、輝度が低く、カラーパネルへの適用は困難である。一方、ドープ型は、比較的高輝度な特性が得られるが、高い色純度を保ちつつ高輝度化を図ることが困難である。ドープ型有機ＥＬ素子においては、ホスト材料に対するドーパントの割合が多いほど、色純度の良い赤色発光が得られるが、輝度は低下する。逆にドーパント濃度が少ないほど、色純度は悪くなるが、輝度は上昇する。色再現領域の広いディプレイパネルを作製するには、高輝度化を図る一方で、高色純度化にも十分に配慮しなければならない。
【０００８】
また、赤色有機ＥＬ素子に関しては、プリンタヘッド（ラインヘッド）への応用が検討されている。しかしながら、プリンタヘッドには、感光体ドラムに露光するための十分な発光輝度が必要とされており、ディスプレイパネルに要求されるものよりも高い発光輝度及び発光効率が求められている。
【０００９】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、高い発光輝度を有し、且つ高い色純度も確保することのできる有機ＥＬ装置を提供することを目的とする。また、このような有機ＥＬ装置を備えることにより、高輝度化、高色純度化を図ることのできる、有機ＥＬディスプレイ、光プリンタ等の電子機器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】
【００１０】
上記の課題を解決するため、本発明の有機エレクトロルミネッセンス装置は、一対の電極間に発光層を有してなる有機エレクトロルミネッセンス装置であって、前記発光層が、同一分子内に、発光機能を有する発光ユニット、正孔輸送機能を有する正孔輸送ユニット及び電子輸送機能を有する電子輸送ユニットを有する発光材料であるホスト材料と、前記ホスト材料の発光波長よりも短い発光波長を有する発光材料である発光ドーパントと、を含んでなることを特徴とする。
この構成によれば、発光層内にホスト材料よりも発光エネルギーの高い（波長の短い）光を放射する発光ドーパントがドープされているので、ホスト材料を次の２つの経路、すなわち、（１）発光層に注入した電子及び正孔によってホスト材料を発光させる経路（エレクトロルミネッセンス）と、（２）発光層に注入した電子及び正孔によって発光ドーパントを発光させ、この発光ドーパントから放出された光のエネルギーによってホスト材料を励起させ発光させる経路（フォトルミネッセンス）、の２つの経路によって発光させることができる。このため、ホスト材料を単独で用いる場合に比べて、発光効率の高い有機ＥＬ装置を提供することができる。また、発光ドーパントから放射された光は略全てホスト材料によって吸収されるため、発光層からはホスト材料に起因した波長の光のみが放射される。したがって、発光ドーパントをドープしたことによる混色等の問題が生じず、色純度の高い有機ＥＬ装置が提供される。
【００１１】
ここで、本発明においては、前記発光ドーパントとして、１種類又は２種類以上の発光材料を用いることができる。これらの発光材料は、低分子材料又は高分子材料のいずれを用いることもできる。低分子材料とした場合、１００％に近い蛍光量子効率を有するものが得られることから、高い発光効率の有機ＥＬ装置を実現することができる。一方、高分子材料とした場合には、低分子材料に比べて蛍光量子効率は劣るものの、湿式法で成膜できる等のプロセス上のメリットを有する。例えば、湿式法で形成する場合には、低分子材料に比べて溶媒中での分散性が高く、析出等の問題も生じにくい。
【００１２】
また、本発明において「ユニット」とは、所定の機能を発現する分子又はその分子の集合体をいい、高分子であるか低分子であるかは問わない。
【００１３】
本発明においては、前記ホスト材料は、赤色の発光機能を有する発光ユニットを含むことが望ましい。
前述のように、赤色の有機ＥＬ装置は、緑色及び青色の有機ＥＬ装置に比べて十分な発光輝度を有するものが得られていないが、本発明の構成を赤色の有機ＥＬ装置に適用すれば、赤、緑、青の全ての色について十分な発光輝度を確保することができ、フルカラーディスプレイへの適用が可能となる。また、赤色の有機ＥＬ装置はラインヘッドへの適用が検討されているが、本発明の有機ＥＬ装置によれば、十分な発光輝度を有するラインヘッドが提供でき、表示品質の高い画像形成装置（光プリンタ）が実現可能となる。
【００１４】
本発明においては、前記発光ドーパントの発光スペクトルは、前記ホスト材料の吸収スペクトルと重なり合う波長領域を有することが望ましい。
この構成によれば、発光ドーパントから放射された光をホスト材料を励起するためのエネルギーとして有効に活用することができる。すなわち、発光ドーパントの発光波長とホスト材料の吸収波長とが大きく離れている場合、ホスト材料を励起させずに外部に放射される光の割合が大きくなるが、本発明のように発光ドーパントの発光波長とホスト材料の吸収波長とが近い位置に配置されている場合、発光ドーパントから発光された光のエネルギーを略全てホスト材料の励起に利用することができ、ホスト材料の発光効率の向上及び発光層から発光される光の色純度の向上を図ることができる。
【００１５】
本発明においては、前記ホスト材料と前記発光ドーパントによって発光層を形成した場合の発光スペクトルと、前記ホスト材料のみで発光層を形成した場合の発光スペクトルとは、９０％以上の重なりで一致することが望ましい。或いは、前記ホスト材料と前記発光ドーパントによって発光層を形成した場合の発光色度と、前記ホスト材料のみで発光層を形成した場合の発光色度とは、色度座標上で小数点２桁まで一致することが望ましい。
この構成によれば、発光層から放射される光のスペクトル又は色度は、ホスト材料単体で発光層を形成した場合の光のスペクトル又は色度と実質的に同じものとなり、発光ドーパントをドープしたことによる色純度の低下は殆ど生じなくなる。
【００１６】
本発明においては、前記ホスト材料のバンドギャップは、前記発光ドーパントのバンドギャップより狭いことが望ましい。
この構成によれば、発光ドーパントの発光波長をホスト材料の発光波長よりも短い発光波長とすることができる。
【００１７】
本発明においては、前記ホスト材料のバンドギャップは、前記発光ドーパントのバンドギャップの内側に存在することが望ましい。
この構成によれば、発光層内に注入された電子及び正孔が発光ドーパントにトラップされ易くなり、高い発光効率が実現される。例えば、ホスト材料のＨＯＭＯ（最高占有分子軌道）又はＬＵＭＯ（最低非占有分子軌道）が発光ドーパントのＨＯＭＯ又はＬＵＭＯの外側に配置されている場合には、電子又は正孔はホスト材料にトラップされ易くなるが、ホスト材料は発光ドーパントに比べて蛍光量子効率が低いため、多くの電子及び正孔をトラップしても十分な発光効率を実現することはできない。一方、発光ドーパントのＨＯＭＯ及びＬＵＭＯをホスト材料のＨＯＭＯ及びＬＵＭＯの外側に配置して発光ドーパントに電子及び正孔をトラップさせ易くした場合、トラップした電子及び正孔は高い確率で発光に寄与するため、それによって生じた光エネルギーによってホスト材料の励起も促進される。したがって、ホスト材料に直接電子及び正孔をトラップさせて発光させる場合に比べて、高い発光効率を実現できる。
【００１８】
本発明においては、前記発光ドーパントの蛍光量子効率は、前記ホスト材料の蛍光量子効率と同等かそれ以上の蛍光量子効率であることが望ましい。
この構成によれば、高い発光効率を実現することができる。
【００１９】
本発明においては、前記ホスト材料に対する前記発光ドーパントの濃度は、１重量％〜１０重量％の範囲であることが望ましい。
発光ドーパントの濃度が１重量％よりも小さいと、電子及び正孔の注入によって励起されなかったホスト材料を十分に励起することができない。一方、発光ドーパントの濃度が１０重量％よりも大きいと、濃度消光によって発光ドーパントの発光強度が低下し、発光スペクトルも長波長側にシフトしてしまう。
【００２０】
本発明においては、前記発光層は、湿式法を用いて形成されることが望ましい。
この構成によれば、真空蒸着等により発光層を形成する場合に比べて、簡単な装置で発光層を形成することができる。なお、湿式法としては、スピンコート法、液滴吐出法、ディップコート法、ロールコート法等が適用可能であるが、中でも、液滴吐出法は、材料の使用に無駄が少なく、所望の位置に所望の量の材料を的確に配置できることから、好適である。
【００２１】
本発明においては、前記一対の電極のうちの一方の電極と前記発光層との間に正孔注入層が設けられ、前記正孔注入層と前記発光層との間に、前記発光層を溶解する溶媒に対して不溶な正孔輸送層が設けられていることが望ましい。
この構成によれば、発光層を湿式法で形成する際に、発光層を溶解する溶媒に対して正孔注入層が再溶解されることがなく、信頼性の高い有機ＥＬ装置が提供できる。また、正孔注入層と発光層との間に正孔輸送層を設けることで、発光層への正孔輸送効率を向上することができ、より発光効率の高い有機ＥＬ装置が提供できる。
【００２２】
本発明の電子機器は、前述した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、発光効率の高い電子機器を提供することができる。かかる電子機器としては、当該有機ＥＬ装置を表示部として備えた有機ＥＬ表示装置（有機ＥＬディスプレイ）や、当該有機ＥＬ装置をラインヘッドとして備えた画像形成装置（光プリンタ）等がある。また、当該有機ＥＬ装置を面光源として備えた照明装置（バックライト等）に本発明を適用することもできる。特に、有機ＥＬディスプレイに本発明の有機ＥＬ装置を適用した場合には、高輝度且つ高色純度の有機ＥＬディスプレイが提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明を図面を参照して説明する。なお、以下の全ての図面においては、図面を見やすくするため、各構成要素の膜厚や寸法の比率などは適宜異ならせてある。
【００２４】
［有機ＥＬ装置の構成］
図１は本発明の有機ＥＬ装置の一実施の形態を示す概略構成図である。この有機ＥＬ装置１は、基体２上に、第１電極としての陽極３、正孔注入層４、正孔輸送層５、発光層６、及び第２電極としての陰極８を備えている。正孔注入層４、正孔輸送層５及び発光層６は有機物材料によって形成されており、これら有機物層によって有機機能層７が形成されている。また、有機機能層７は第１電極３と第２電極８との間に挟持されており、これら第１電極３、有機機能層７及び第２電極８によって、有機ＥＬ素子９が形成されている。
【００２５】
第１電極３と第２電極８には、駆動電圧を印加するための配線が接続されている。そして、この配線を介して電極間に駆動電圧を印加すると、第２電極８より電子が、第１電極８より正孔が発光層６に注入され、印加された電場により発光層６中を移動し、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、例えば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）。なお、以下の説明では、発光層内に注入された電子及び正孔をキャリアと呼ぶことがある。
【００２６】
ここで、正孔注入層４としては、ポリテトラヒドロチオフェニルフェニレンであるポリフェニレンビニレン、１，１−ビス−（４−Ｎ，Ｎ−ジトリルアミノフェニル）シクロヘキサン、トリス（８−ヒドロキシキノリノール）アルミニウム、ポリスチレンスルフォン酸等が用いられる。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。
【００２７】
正孔輸送層５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、ポリアニリン誘導体、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。この正孔輸送層５は、正孔注入層４から注入された正孔を発光層６へ効率的に輸送するために、ＬＵＭＯ（最低非占有分子軌道）レベルが発光層６と正孔注入層４との間に配置されるものが好ましい。また、第２電極８から発光層６に注入された電子が発光層内で再結合せずにそのまま正孔注入層側に通過するのを阻止するために、ＨＯＭＯ（最高占有分子軌道）レベルが発光層６と正孔注入層４との間に配置されるものが好ましい。こうすることで、発光効率の向上を図ることができる。
【００２８】
発光層６は、ホスト材料である発光材料６ａと、該発光材料６中にドープされたゲスト材料である発光ドーパント６ｂとを含んでいる。
【００２９】
ホスト材料６ａは、同一分子内に、発光機能を有する発光ユニット、正孔輸送機能を有する正孔輸送ユニット及び電子輸送機能を有する電子輸送ユニットを有する発光材料からなる。このような発光材料としては、蛍光あるいは燐光を発光することが可能な公知の高分子発光材料である、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、ポリジアルキルフルオレン（ＰＤＡＦ）、ポリフルオレンベンゾチアジアゾール（ＰＦＢＴ）、ポリアルキルチオフェン（ＰＡＴ）や、ポリメチルフェニルシラン（ＰＭＰＳ）等のポリシラン系などを好適に用いることができる。
【００３０】
発光ドーパント６ｂは、ホスト材料６ａよりも波長の短い光を発光することが可能な１種類以上の発光材料からなる。このような発光材料としては、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である、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からなる色素、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系材料からなる色素、又はこれらの高分子系若しくは低分子系の発光材料を１種類以上混合したものを用いることができる。
【００３１】
発光ドーパント６ｂは、自身の発光によって生じた光エネルギーによってホスト材料６ａを励起（フォトルミネッセンス）させる。そして、これにより、キャリア注入によって励起されなかったホスト材料６ａを発光に寄与させる。この場合、発光ドーパント６ｂから放射された光は全てホスト材料６ａに吸収され、外部に放射されることはない。したがって、発光層６から放射される光は全てホスト材料６ａの発光波長域（バンドギャップエネルギー）に対応した波長の光となる。
【００３２】
なお、発光ドーパント６ｂは、ホスト材料６ａと同等かそれ以上の蛍光量子効率を有することが望ましい。例えば、８０％以上の蛍光量子効率を有することが望ましい。また、発光ドーパント６ｂの発光スペクトルはホスト材料６ａの吸収スペクトルと重なり合う波長領域を有することが望ましい。これにより、キャリア注入によって励起されなかったホスト材料６ａを確実に励起させ、発光に寄与させることができる。
【００３３】
また、発光ドーパント６ｂの濃度は、１重量％〜１０重量％の範囲が望ましい。１重量％よりも濃度が小さいと、キャリア注入によって励起されなかったホスト材料６ａを十分に励起することができず、１０重量％よりも濃度が大きいと、濃度消光によって発光ドーパント６ｂの発光強度が低下し、発光スペクトルも長波長側にシフトしてしまうからである。
【００３４】
図１の有機ＥＬ装置１では、ホスト材料６ａ及び発光ドーパント６ｂとして、例えば［化１］及び［化２］に示す発光材料が用いられる。［化１］は、ホスト材料６ａの一例である赤色発光機能を有する高分子発光材料であり、［化２］は、発光ドーパント６ｂの一例である黄色の蛍光色を有する蛍光色素である。発光ドーパント６ｂとしては、［化３］に示すような緑色の蛍光色素を用いることもできるが、発光光率や色純度を向上させる観点からは、ホスト材料６ａの吸収波長に近い発光波長を有する［化２］の発光材料を用いることが望ましい。発光ドーパント６ｂの発光波長とホスト材料６ａの吸収波長とが離れていると、ホスト材料６ａを励起させずに外部に放射される光の割合が大きくなるからである。
【００３５】
【化１】
2008034631.tif 000003
【００３６】
【化２】
2008034631.tif 000004
【００３７】
【化３】
2008034631.tif 000005
【００３８】
図２は、発光層６におけるホスト材料６ａと発光ドーパント６ｂのバンドダイアグラムを示す図である。図２に示すように、発光ドーパント６ｂはホスト材料６ａよりも大きなバンドギャップエネルギー（HOMO-LUMOギャップ）Ｅ２を有している。正孔輸送層５及び陰極８から輸送された正孔及び電子の一部は、発光ドーパント６ｂを発光させ、そのバンドギャップエネルギーＥ２に対応した光Ｌ１ＥＬを放射する。この光Ｌ１ＥＬはホスト材料６ａに全て吸収され、ホスト材料６ａを励起する。そして、ホスト材料６ａのバンドギャップエネルギーＥ１に対応した光Ｌ２ＰＬとして外部に取り出される。一方、正孔輸送層５及び陰極８から輸送された正孔及び電子は、ホスト材料６ａを発光させ、そのバンドギャップエネルギーＥ１に対応した光Ｌ２ＥＬを放射する。
【００３９】
これらの光Ｌ２ＰＬ、Ｌ２ＥＬはいずれもホスト材料６ａのバンドギャップエネルギーＥ１に対応した光であり、発光ドーパント６ｂをドープしなかった場合と同じ発光スペクトルを有する。例えば、ホスト材料６ａを［化１］、発光ドーパント６ｂを［化２］で構成した場合、発光層６から放射される光Ｌの発光スペクトルは、ホスト材料単体で発光層６を形成した場合と比較して９０％以上の重なりで一致する。色度座標でみた場合、両者の発光色度は、小数点２桁まで一致する。
【００４０】
［有機ＥＬ装置の製造方法］
次に、図３を用いて、有機ＥＬ装置１の製造方法について説明する。
まず、図３（ａ）に示すように、第１電極３が形成された基体２上に湿式法を用いて正孔注入層４を形成する。湿式法としては、スピンコート法、液滴吐出法、ディップコート法、ロールコート法等が適用可能である。中でも、液滴吐出法は、材料の使用に無駄が少なく、所望の位置に所望の量の材料を的確に配置できることから、好適である。
【００４１】
液滴吐出法（インクジェット法）としては、帯電制御方式、加圧振動方式、電気機械変換式、電気熱変換方式、静電吸引方式などが挙げられる。帯電制御方式は、材料に帯電電極で電荷を付与し、偏向電極で材料の飛翔方向を制御してノズルから吐出させるものである。また、加圧振動方式は、材料に超高圧を印加してノズル先端側に材料を吐出させるものであり、制御電圧をかけない場合には材料が直進してノズルから吐出され、制御電圧をかけると材料間に静電的な反発が起こり、材料が飛散してノズルから吐出されない。また、電気機械変換方式（ピエゾ方式）は、ピエゾ素子（圧電素子）がパルス的な電気信号を受けて変形する性質を利用したもので、ピエゾ素子が変形することによって材料を貯留した空間に可撓物質を介して圧力を与え、この空間から材料を押し出してノズルから吐出させるものである。また、電気熱変換方式は、材料を貯留した空間内に設けたヒータにより、材料を急激に気化させてバブル（泡）を発生させ、バブルの圧力によって空間内の材料を吐出させるものである。静電吸引方式は、材料を貯留した空間内に微小圧力を加え、ノズルに材料のメニスカスを形成し、この状態で静電引力を加えてから材料を引き出すものである。また、この他に、電場による流体の粘性変化を利用する方式や、放電火花で飛ばす方式などの技術も適用可能である。
【００４２】
正孔注入層４は、例えば、正孔注入層形成材料である３，４−ポリエチレンジオキシチオフェン／ポリスチレンスルフォン酸（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）を含む液体材料を第１電極３上に配置し、これを乾燥・焼成することにより形成する。正孔注入層形成材料の溶媒としては、イソプロピルアルコール、Ｎ−メチルピロリドン、１，３−ジメチル−イミダゾリノン等の極性溶媒を用いることができる。
【００４３】
次に、図３（ｂ）に示すように、正孔注入層４上に湿式法を用いて正孔輸送層５を形成する。正孔輸送層５は、例えば、正孔輸送層形成材料であるポリフルオレン誘導体等に架橋性官能基を付与したものを含む液体材料を正孔注入層４上に配置し、これを不活性ガス雰囲気で乾燥・焼成（加熱硬化）することにより形成する。正孔輸送層形成材料の溶媒としては、正孔注入層４の再溶解を防止するために、正孔注入層４に対して不溶な無極性溶媒を用いることができる。
【００４４】
基体２をホットプレート等に載せて不活性ガス雰囲気下で加熱すると、正孔注入層４の表面に、無極性溶媒に対して不溶な膜（正孔輸送層形成材料の膜）が形成される。そして、この膜の表面の可溶分をトルエン等の無極性溶媒で除去することにより、正孔輸送層５が得られる。また、正孔輸送層形成材料として、所定のＨＯＭＯレベル及びＬＵＭＯレベルの材料を用いることで、正孔輸送層５を電子ブロック層として機能させることができ、これにより有機ＥＬ装置１の高効率化、長寿命化を実現することができる。
【００４５】
次に、図３（ｃ）に示すように、正孔輸送層５上に湿式法を用いて発光層６を形成する。発光層６は、例えば、［化１］及び［化２］に示したホスト材料６ａ及び発光ドーパント６ｂを含む液体材料を正孔輸送層５上に配置し、これを乾燥・焼成することにより形成する。発光材料の溶媒としては、トルエン等の無極性溶媒が用いることができる。前述の処理によって正孔輸送層５は無極性溶媒に対して不溶な層となっているため、かかる液体材料を正孔輸送層５上に配置しても、正孔輸送層５及び正孔注入層４が溶媒に対して再溶解することはない。
【００４６】
次に、図３（ｄ）に示すように、発光層６上に第２電極８を形成する。第２電極８は、例えば、カルシウム、アルミニウムを真空蒸着法により順次積層させることにより形成することができる。カルシウム層はアルミニウム層から注入された電子を発光層６へ輸送する電子輸送層として機能する。以上により、基体２上に有機ＥＬ素子９が形成される。その後、必要に応じて封止工程を行い、有機ＥＬ装置１を完成する。
【００４７】
以上説明したように、本実施形態の有機ＥＬ装置１によれば、発光層６内にホスト材料６ａよりも発光エネルギーの高い（波長の短い）光を放射する発光ドーパント６ｂがドープされているので、ホスト材料６ａを次の２つの経路、すなわち、（１）発光層６に注入した電子及び正孔によってホスト材料を発光させる経路（エレクトロルミネッセンス）と、（２）発光層６に注入した電子及び正孔によって発光ドーパント６ｂを発光させ、この発光ドーパント６ｂから放出された光のエネルギーによってホスト材料６ａを励起させ発光させる経路（フォトルミネッセンス）、の２つの経路によって発光させることができる。このため、ホスト材料６ａを単独で用いる場合に比べて、発光効率の高い有機ＥＬ装置１を提供することができる。また、発光ドーパント６ｂから放射された光は略全てホスト材料６ａによって吸収されるため、発光層６からはホスト材料６ａに起因した波長の光のみが放射される。したがって、発光ドーパント６ｂをドープしたことによる混色等の問題が生じず、色純度の高い有機ＥＬ装置１が提供される。
【００４８】
また、本実施形態においては、ホスト材料６ａのバンドギャップが、発光ドーパント６ｂのバンドギャップの内側に存在するため、発光層６内に注入された電子及び正孔が発光ドーパント６ｂにトラップされ易くなり、高い発光効率が実現される。例えば、図４（ａ）又は図４（ｂ）のようにホスト材料６ａのＨＯＭＯ又はＬＵＭＯが発光ドーパントのＨＯＭＯ又はＬＵＭＯの外側に配置されている場合には、電子又は正孔はホスト材料６ａにトラップされ易くなるが、ホスト材料６ａは発光ドーパント６ｂに比べて蛍光量子効率が低いため、多くの電子及び正孔をトラップしても十分な発光効率を実現することはできない。一方、発光ドーパント６ｂのＨＯＭＯ及びＬＵＭＯをホスト材料６ａのＨＯＭＯ及びＬＵＭＯの外側に配置して発光ドーパント６ｂに電子及び正孔をトラップさせ易くした場合、トラップした電子及び正孔は高い確率で発光（Ｌ１ＥＬ）に寄与するため、それによって生じた光エネルギーによってホスト材料６ａの励起も促進される。したがって、ホスト材料６ａに直接電子及び正孔をトラップさせて発光させる場合に比べて、高い発光効率を実現できる。
【００４９】
［画像形成装置］
次に、本発明の有機ＥＬ装置を備えた電子機器の第１の実施形態である画像形成装置について説明する。図５は、上記有機ＥＬ装置１をラインヘッドとして備えた画像形成装置１００を示す概略構成図である。
【００５０】
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。
【００５１】
この画像形成装置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。
【００５２】
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図示略の転写媒体に接触し、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。
【００５３】
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。
【００５４】
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１０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。
【００５５】
有機ＥＬ素子９は、図１に示した素子構造を有しており、その発光層には、［化１］に示した赤色発光材料からなるホスト材料と、［化２］又は［化３］に示した黄色又は緑色の蛍光色素からなる発光ドーパントとが含まれている。そして、ホスト材料のバンドギャップエネルギーに対応した赤色の光Ｌを素子基板２側から放射し、感光ドラム１６上に結像するようになっている。
【００５６】
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。
【００５７】
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、図１に示したホスト材料と発光ドーパントとを含む発光層を備えているので、発光輝度が高く、露光不良の生じない画像形成装置となる。
【００５８】
［有機ＥＬ表示装置］
次に、本発明の有機ＥＬ装置を備えた電子機器の第２の実施形態である有機ＥＬ表示装置について説明する。図６は、図１に示した素子構造を有する有機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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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（Ｒｅｄ）、緑（Ｇｒｅｅｎ）、青（Ｂｌｕｅ）の各色に対応する画素領域Ａが所定の配列で並ぶ。各画素領域Ａには、画素電極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。
【００６２】
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。
【００６３】
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８との間に挟み込まれる有機機能層７とが設けられている。有機機能層７は発光層を含み、発光素子である有機ＥＬ素子９は、画素電極３、対向電極８、及び有機機能層７等を含んで構成される。
【００６４】
ここで、有機ＥＬ素子９のうち、赤色の画素領域Ａに対応する有機ＥＬ素子には、［化１］に示した赤色発光材料からなるホスト材料と、［化２］又は［化３］に示した黄色又は緑色の蛍光色素からなる発光ドーパントとを含む発光層が設けられている。このため、ホスト材料単体で発光層を形成した場合に比べて、発光輝度の高い有機ＥＬ素子となっている。
【００６５】
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に電流が流れ、さらに有機機能層７を通じて対向電極８に電流が流れる。そして、このときの電流量に応じて、有機機能層７が発光する。
【００６６】
有機ＥＬ表示装置２００においては、有機機能層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、有機機能層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、Ｐｔ、Ｉｒ、Ｎｉ、もしくはＰｄを用いることができる。
【００６７】
この有機ＥＬ表示装置２００は、赤色の画素領域Ａに形成された有機ＥＬ素子９が、図１に示したホスト材料と発光ドーパントとを含む発光層を備えているので、発光輝度が高く、色純度に優れた赤色画素を含む有機ＥＬ表示装置となる。
【００６８】
なお、本実施形態では、赤色の画素領域Ａに形成された有機ＥＬ素子９に対して本発明を適用したが、緑色又は青色の画素領域Ａの有機ＥＬ素子９に対して本発明を適用することもできる。
【００６９】
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施の形態例について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明の有機ＥＬ装置の概略構成図である。
【図２】発光層に含まれるホスト材料と発光ドーパントのバンドダイアグラムである。
【図３】有機ＥＬ装置の製造方法を説明する工程図である。
【図４】発光層に含まれるホスト材料と発光ドーパントのバンドダイアグラムである。
【図５】電子機器の一例である画像形成装置の概略構成図である。
【図６】電子機器の一例である有機ＥＬ表示装置の概略構成図である。
【符号の説明】
【００７１】
１…有機ＥＬ装置、２…基体、３…第１電極、４…正孔注入層、５…正孔輸送層、６…発光層、６ａ…ホスト材料、６ｂ…発光ドーパント、７…有機機能層、８…第２電極、９…有機ＥＬ素子、１００…画像形成装置（電子機器）、２００…有機ＥＬ表示装置（電子機器）、Ｅ１…ホスト材料のバンドギャップエネルギー、Ｅ２…発光ドーパントのバンドギャップエネルギー、Ｌ１ＥＬ…発光ドーパントから放射されたエレクトロルミネッセンス光、Ｌ２ＥＬ…ホスト材料から放射されたエレクトロルミネッセンス光、Ｌ２ＰＬ…ホスト材料から放射されたフォトルミネッセンス光
【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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