(57)【要約】【課題】  本発明では、制御性良く薄膜を形成することにより発光特性や寿命などの素子特性に優れた電界発光素子を作製する方法を提供する。【解決手段】  本発明では、電界重合の際に電極に印加される電流密度と電流を流す時間とを所定の範囲で制御することにより、特に薄膜化が要求される場合において、電解重合膜を電極表面に均一に成膜できることから、電界発光素子の第１の電極に印加される電流密度を０．４ｍＡ／ｃｍ2〜１．５ｍＡ／ｃｍ2とし、かつ電流を流す時間を０．８ｓｅｃ〜３．０ｓｅｃとして、第１の電極上に電界発光層を形成する。【選択図】  図１
2004342603.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の電極間に電気化学的方法を用いて電界発光層を作製する方法であって、
第１の電極に印加される電流密度を０．４ｍＡ／ｃｍ2〜１．５ｍＡ／ｃｍ2とし、かつ電流を流す時間を０．８ｓｅｃ〜３．０ｓｅｃとして、前記電界発光層を形成することを特徴とする電界発光素子の作製方法。
【請求項２】
一対の電極間に電気化学的方法を用いて電界発光層を作製する方法であって、
第１の電極における単位面積当たりの総電荷量を１．０ｍＣ／ｃｍ2〜１．２ｍＣ／ｃｍ2とし、印加される電流密度を０．４ｍＡ／ｃｍ2〜１．５ｍＡ／ｃｍ2、かつ電流を流す時間を０．８ｓｅｃ〜３．０ｓｅｃとして、前記電界発光層を形成することを特徴とする電界発光素子の作製方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、
前記電界発光層は、ピロール、インドール、チオフェン、３，４−エチレンジオキシチオフェン、ベンゼン、ナフタレン、アズレン、アニリン、またはフェニレンオキサイドのいずれか一を用いて形成することを特徴とする電界発光素子の作製方法。
【請求項４】
一対の電極間に積層構造を有する電界発光層を作製する方法であって、
第１の電極に印加される電流密度を０．４ｍＡ／ｃｍ2〜１．５ｍＡ／ｃｍ2とし、かつ電流を流す時間を０．８ｓｅｃ〜３．０ｓｅｃとして、第１の電界発光層を電気化学的方法により形成し、
第２の電界発光層を蒸着法により形成することを特徴とする電界発光素子の作製方法。
【請求項５】
一対の電極間に積層構造を有する電界発光層を作製する方法であって、
第１の電極における単位面積当たりの総電荷量を１．０ｍＣ／ｃｍ2〜１．２ｍＣ／ｃｍ2とし、印加される電流密度を０．４ｍＡ／ｃｍ2〜１．５ｍＡ／ｃｍ2、かつ電流を流す時間を０．８ｓｅｃ〜３．０ｓｅｃとして、第１の電界発光層を電気化学的方法により形成し、
第２の電界発光層を蒸着法により形成することを特徴とする電界発光素子の作製方法。
【請求項６】
一対の電極間に正孔注入層、正孔輸送層および発光層を有する電界発光素子を作製する方法であって、
第１の電極に印加される電流密度を０．４ｍＡ／ｃｍ2〜１．５ｍＡ／ｃｍ2とし、かつ電流を流す時間を０．８ｓｅｃ〜３．０ｓｅｃとして、前記正孔注入層を電気化学的方法により形成し、
前記正孔輸送層および前記発光層を蒸着法により形成することを特徴とする電界発光素子の作製方法。
【請求項７】
一対の電極間に正孔注入層、正孔輸送層および発光層を有する電界発光素子を作製する方法であって、
第１の電極における単位面積当たりの総電荷量を１．０ｍＣ／ｃｍ2〜１．２ｍＣ／ｃｍ2とし、印加される電流密度を０．４ｍＡ／ｃｍ2〜１．５ｍＡ／ｃｍ2、かつ電流を流す時間を０．８ｓｅｃ〜３．０ｓｅｃとして、前記正孔注入層を電気化学的方法により形成し、
前記正孔輸送層および前記発光層を蒸着法により形成することを特徴とする電界発光素子の作製方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一対の電極間に電界発光層を有する電界発光素子の作製方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電界発光素子は、一対の電極（陽極と陰極）間に電界発光層を挟んでなり、その発光機構は、両電極間に電圧を印加した際に陽極から注入される正孔（ホール）と、陰極から注入される電子が、電界発光層中の発光中心で再結合して分子励起子を形成し、その分子励起子が基底状態に戻る際にエネルギーを放出して発光するといわれている。
【０００３】
この電界発光素子における電界発光層には、低分子系材料や高分子系材料を用いることができ、その成膜方法には、蒸着法（真空蒸着法を含む）、スピンコート法、インクジェット法、ディップ法、電界重合法等が挙げられる。
【０００４】
これらの成膜方法は、材料の性質や形成される膜の形状により、適宜選択することができ、例えば、高分子系の材料からなる膜をパターン形成する場合に用いる成膜方法として、電解重合法が用いられている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
しかしながら、従来の電界重合法においては、成膜される膜表面の平坦性が充分に得られないというのが現状である。
【０００６】
通常、電界発光素子に用いる電界発光層は、１〜１００ｎｍ程度の膜厚で形成されるため、成膜される膜表面の平坦性は、電界発光素子の発光特性や寿命などの素子特性に大きく影響を与えてしまう。
【０００７】
【特許文献１】特開平９−９７６７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
そこで、本発明では、制御性良く薄膜を形成することにより発光特性や寿命などの素子特性に優れた電界発光素子を作製する方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、上記課題を解決するために電界重合の際に電極に印加される電流密度と電流を流す時間とを所定の範囲で制御することにより、電解重合膜の膜表面に印加される電流を均一にすることができるため、特に薄膜化が要求される場合において、電解重合膜を電極表面に均一に成膜できることを見出した。
【００１０】
そこで、本発明における構成は、
一対の電極間に電気化学的方法を用いて電界発光層を作製する方法であって、
第１の電極に印加される電流密度を０．４ｍＡ／ｃｍ2〜１．５ｍＡ／ｃｍ2とし、かつ電流を流す時間を０．８ｓｅｃ〜３．０ｓｅｃとして、前記電界発光層を形成することを特徴とする電界発光素子の作製方法である。
【００１１】
さらに、本発明では、電解重合膜を薄膜化する場合に特に成膜性が向上することから、第１の電極における単位面積当たりの総電荷量を制御することにより、成膜される電解重合膜の膜厚を制御することを特徴とする。すなわち、本発明では、上記構成に加えて、第１の電極における単位面積当たりの総電荷量を１．０ｍＣ／ｃｍ2〜１．２ｍＣ／ｃｍ2とすることにより、電解重合膜を薄膜化することを特徴とする。
【００１２】
また、上記各構成において、電気化学的方法により形成される電界発光層としては、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、正孔阻止層、電子輸送層のいずれを形成することもできるが、制御性良く薄膜化を実現する上では、特に正孔注入層を形成するのに適した方法である。
【００１３】
また、上記各構成において、電気化学的方法により電界発光層を形成する材料としては、ピロール、インドール、チオフェン、３，４−エチレンジオキシチオフェン、ベンゼン、ナフタレン、アズレン、アニリン、またはフェニレンオキサイドのいずれか一つを用いることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に示すように電解重合法を用いた電界発光層の形成において、その電流密度及び重合時間を所定の範囲で行うことにより、制御性良く薄膜を形成することができるので、従来よりも発光効率等の素子特性に優れた電界発光素子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】
【００１５】
本実施の形態では、図１（Ａ）（Ｂ）を用いることにより、本発明における電界発光素子の作製方法について説明する。なお、図１（Ａ）（Ｂ）は、共通の符号を用いることとする。
【００１６】
本発明では、図１（Ａ）に示すような装置を用いた電解重合法により、基板１０５上に形成された電極（第１の電極）１０６上に電界発光層の一部を形成する。なお、ここで基板１０５に用いる材料としては、例えば、ガラス、石英、透明プラスチック等を用いることができる。
【００１７】
また、第１の電極１０６は陽極として機能するものであってもよいし、陰極として機能するものであっても良い。さらに、基板１０５上に第１の電極１０６が複数、パターン形成されていても良い。
【００１８】
なお、第１の電極１０６が陽極として機能する電極である場合には、仕事関数の大きい（仕事関数４．０ｅＶ以上）金属、合金、電気伝導性化合物、およびこれらの混合物などの陽極材料を用いることができる。陽極材料の具体例としては、ＩＴＯ（ｉｎｄｉｕｍ  ｔｉｎ  ｏｘｉｄｅ）、酸化インジウムに２〜２０[％]の酸化亜鉛（ＺｎＯ）を混合したＩＺＯ（ｉｎｄｉｕｍ  ｚｉｎｃ  ｏｘｉｄｅ）の他、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、ニッケル（Ｎｉ）、タングステン（Ｗ）、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、銅（Ｃｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、または金属材料の窒化物（例えばＴｉＮ）等を用いることができる。
【００１９】
また、第１の電極１０６が陰極として機能する電極である場合には、仕事関数の小さい（仕事関数３．８ｅＶ以下）金属、合金、電気伝導性化合物、およびこれらの混合物などの陰極材料を用いることができる。陰極材料の具体例としては、元素周期律の１族または２族に属する元素、すなわちＬｉやＣｓ等のアルカリ金属、およびＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ等のアルカリ土類金属、およびこれらを含む合金（Ｍｇ：Ａｇ、Ａｌ：Ｌｉ）や化合物（ＬｉＦ、ＣｓＦ、ＣａＦ2）の他、希土類金属を含む遷移金属を用いて形成することができるが、Ａｌ、Ａｇ、ＩＴＯ等の金属（合金を含む）との積層により形成することもできる。
【００２０】
なお、上述した陽極材料及び陰極材料は、蒸着法、スパッタリング法等により薄膜を形成し、膜厚は１０〜５００ｎｍとするのが好ましい。
【００２１】
なお、本発明の電界発光素子において、第１の電極１０６が陽極である場合には、後で形成される第２の電極は陰極となる。
【００２２】
また、電界発光層でのキャリアの再結合により生じる光は、第１の電極１０６または第２の電極の一方、または両方から外部に出射される構成となる。すなわち、第１の電極１０６から光を出射させる場合には、第１の電極１０６を透光性の材料で形成することとし、第２の電極側から光を出射させる場合には、第２の電極を透光性の材料で形成することとする。本実施の形態では、第１の電極１０６が透光性の材料からなる陽極であり、第２の電極が遮光性を有する陰極である場合について説明する。
【００２３】
図１（Ａ）において、反応槽１０１に電解液１０２が備えられており、電解液１０２中には、配線１０３を介して電源１０４と電気的に接続された第１の電極１０６が形成された基板１０５、対向電極１０７、および参照電極１０８がそれぞれ備えられている。なお、基板１０５は、第１の電極１０６と配線１０３とを電気的に接続する支持体１０９により固定されている。
【００２４】
なお、電源１０４は、一定電位の印加が可能であるポテンショスタットと、通電電気量を測定するクーロンメーターとで構成されている。また、対向電極１０７は、白金により形成されている。さらに、参照電極１０８は、Ａｇ／ＡｇＣｌからなるものを用いている。
【００２５】
反応槽１０１はマグネチックスターラー１１０上に備えられており、マグネチックスターラー１１０により、電解液１０２中の回転子１１１が制御され、電解液１０２を絶えず攪拌している。
【００２６】
そして、電源１０４から所定の電流をそれぞれ対向電極１０７、および支持体１０９を介して基板１０５上の第１の電極１０６に流すと、電解液１０２中のモノマー（単量体）またはオリゴマー（低重合体）が、第１の電極１０６の表面で、電解重合により重合し、ポリマー（高重合体）を主成分とする第１の電界発光層（電解重合膜）１１２が形成される。なお、本発明では、第１の電極１０６の面積を０．０４ｃｍ2とし、電源１０４から流れる電流を０．０１６〜０．０６ｍＡとし、電流が流れる時間を０．８〜３．０ｓｅｃ．の範囲内とすることにより、表面粗さが６．０ｎｍ以下、好ましくは４．０〜５．０ｎｍの範囲である電解重合膜を形成することができるため、膜表面の平坦性が悪い場合に問題となる電解集中による発光効率の低下や素子の劣化を防ぐことができ、素子特性の向上や長寿命化を実現することができる。
【００２７】
本発明において、電解液１０２中に含まれる支持電解質としては、ナトリウムパークロレート（過塩素酸ナトリウム）、リチウムパークロレート、テトラブチルアンモニウムパークロレート（以下、ＴＢＡＰと示す）、テトラブチルアンモニウムテトラフルオロボレート等の塩、その他の塩基、酸などを用いることができる。また、電解液１０２に用いる溶媒としては、水、アセトニトリル、ベンゾニトリル、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、ジクロロメタン、テトラヒドロフラン、プロピオンカーボネート等のうちの１種、または複数種類を混合したものを用いることができる。
【００２８】
さらに、電解液１０２中に含まれるモノマーまたはオリゴマーとしては、チオフェン系（具体的にはチオフェン、３，４−エチレンジオキシチオフェン等）、ピロール系（具体的にはピロール、インドール等）、芳香族炭化水素系（具体的にはベンゼン、ナフタレン、アズレン等）の材料の他、アニリン、フェニレンオキサイド等を用いることができる。
【００２９】
次に、第１の電界発光層１１２上に第２の電界発光層１１３を形成する。なお、本発明において、第１の電界発光層１１２が単層で発光の得られる材料で形成される場合（発光層を含む場合）には第１の電界発光層１１２上に第２の電極を直接形成することができるが、本実施の形態では、第１の電界発光層１１２は電解重合膜からなる正孔注入層であるため、第１の電界発光層１１２の上に第２の電界発光層１１３（発光層を含む層）を積層形成する。この場合について、図２を用いて説明する。
【００３０】
本実施の形態において、第１の電界発光層１１２は正孔注入層であり、第２の電界発光層１１３は、少なくとも発光層を含む単層又は積層構造で形成することができる。なお、積層構造を形成する場合には、発光層の他に正孔輸送層、正孔阻止層（ホールブロッキング層ともいう）、電子輸送層等を組み合わせて用い、蒸着法、塗布法、インクジェット法等により形成することができる。
【００３１】
なお、電解重合膜からなる第１の電界発光層１１２が正孔注入層を形成する場合には、上述したモノマーまたはオリゴマーのうち、チオフェン系、ピロール系等の材料であるチオフェン、３，４−エチレンジオキシチオフェン、ピロール、インドールの他、アニリン、フェニレンオキサイド等を用いることができる。
【００３２】
なお、第２の電界発光層１１３に正孔輸送層が含まれる場合には、正孔輸送性材料としては、芳香族アミン系（すなわち、ベンゼン環−窒素の結合を有するもの）の化合物が好適である。広く用いられている材料として、例えば、４，４'−ビス［Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニル−アミノ］−ビフェニル（以下、ＴＰＤと示す）の他、その誘導体である４，４'−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニル−アミノ］−ビフェニル（以下、α−ＮＰＤと示す）や、４，４'，４''−トリス（Ｎ，Ｎ−ジフェニル−アミノ）−トリフェニルアミン（以下、ＴＤＡＴＡと示す）、４，４'，４''−トリス［Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニル−アミノ］−トリフェニルアミン（以下、ＭＴＤＡＴＡと示す）などのスターバースト型芳香族アミン化合物が挙げられる。
【００３３】
また、第２の電界発光層１１３に含まれる発光層を形成する発光材料としては、具体的には、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（以下、Ａｌｑ3と示す）、トリス（４−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム（以下、Ａｌｍｑ3と示す）、ビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］−キノリナト）ベリリウム（以下、ＢｅＢｑ2と示す）、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）−（４−ヒドロキシ−ビフェニリル）−アルミニウム（以下、ＢＡｌｑと示す）、ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）−ベンゾオキサゾラト］亜鉛（以下、Ｚｎ（ＢＯＸ）2と示す）、ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）−ベンゾチアゾラト］亜鉛（以下、Ｚｎ（ＢＴＺ）2と示す）などの金属錯体の他、各種蛍光色素が有効である。また、三重項発光材料も可能であり、白金ないしはイリジウムを中心金属とする錯体が主体である。三重項発光材料としては、トリス（２−フェニルピリジン）イリジウム（以下、Ｉｒ（ｐｐｙ）3と示す）、２，３，７，８，１２，１３，１７，１８−オクタエチル−２１Ｈ，２３Ｈ−ポルフィリン−白金（以下、ＰｔＯＥＰと示す）等を用いることができる。
【００３４】
また、第２の電界発光層１１３に正孔阻止層が含まれる場合には、正孔阻止材料として、ＢＡｌｑ、１，３−ビス［５−（ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル］ベンゼン（以下、ＯＸＤ−７と示す）、３−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−４−フェニル−５−（４−ビフェニリル）−１，２，４−トリアゾール（以下、ＴＡＺと示す）、３−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−４−（４−エチルフェニル）−５−（４−ビフェニリル）−１，２，４−トリアゾール（以下、ｐ−ＥｔＴＡＺと示す）などのトリアゾール誘導体、バソフェナントロリン（以下、ＢＰｈｅｎと示す）、バソキュプロイン（以下、ＢＣＰと示す）等を用いることができる。
【００３５】
また、第２の電界発光層１１３に電子輸送層が含まれる場合には、電子輸送性材料としては、Ａｌｑ3、Ａｌｍｑ3、ＢｅＢｑ2などのキノリン骨格またはベンゾキノリン骨格を有する金属錯体や、混合配位子錯体であるＢＡｌｑ2などが好適である。また、Ｚｎ（ＢＯＸ）2、Ｚｎ（ＢＴＺ）2などのオキサゾール系、チアゾール系配位子を有する金属錯体もある。さらに、金属錯体以外にも、２−（４−ビフェニリル）−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール（以下、ＰＢＤと示す）、ＯＸＤ−７などのオキサジアゾール誘導体、ＴＡＺ、ｐ−ＥｔＴＡＺなどのトリアゾール誘導体、バソフェナントロリン（ＢＰｈｅｎ）、バソキュプロイン（ＢＣＰ）などのフェナントロリン誘導体を用いることができる。
【００３６】
次に、第２の電界発光層１１３の上に陰極となる第２の電極１１４が形成される。なお、第２の電極を形成する陰極材料としては、上述した材料を用いればよい。
【００３７】
以上により、一対の電極である第１の電極１０６と第２の電極との間に電解重合により形成された電界発光層を含む電界発光素子を形成することができる。
【実施例１】
【００３８】
本実施例では、電解重合法により形成された電解重合膜を電界発光層に用いる電界発光素子について、図３により説明する。
【００３９】
基板３００上には、ＩＴＯにより第１の電極３０１が形成されている。なお、本実施例における第１の電極３０１の電極面積は、２×２ｍｍ2である。
【００４０】
そして、第１の電極３０１上には、第１の電界発光層３０２が、図１（Ａ）において説明した電解重合法により形成される。なお、反応槽中の電解液には、モノマーとしてチオフェンを１０ｍＭ、溶媒としてアセトニトリル、支持電解質としてＴＢＡＰを０．１Ｍ用いる。
【００４１】
上記基板３００を支持体に固定した後、上記電解液中に浸漬させる。次に、電源から、所定の電流を所定の時間流すことにより、第１の電極３０１上に第１の電界発光層３０２を形成する。なお、本実施例における第１の電極３０１の電極面積は、２×２ｍｍ2である。また、電解重合法の場合に成膜される膜の膜厚は、単位面積当たりの総電荷量（ｍＣ／ｃｍ2）で決まることから、ここでは、単位面積当たりの総電荷量が１．２（ｍＣ／ｃｍ2）となるように電流を流す時間を制御することにより、正孔注入層３１１として機能し、電解重合膜（ＰＥＤＯＴ：poly(3,4-ethylene dioxythiophene)）からなる第１の電界発光層３０２を形成する。
【００４２】
第１の電界発光層３０２を形成した後で、支持体と共に基板を電解液から取り出し、室温〜１５０℃で真空乾燥することにより、基板の乾燥処理を行うことができるが、本実施例では、１１０℃で基板を乾燥させる。
【００４３】
次に、第１の電界発光層３０２の上に第２の電界発光層３０３を形成する。本実施例では、第２の電界発光層３０３を正孔輸送層３１２と発光層３１３との積層構造とし、蒸着法により形成する。
【００４４】
ここでは、第１の電界発光層３０２が形成された基板３００を市販の真空蒸着装置の基板ホルダーに第１の電界発光層３０２が形成された面を下方にして固定し、真空蒸着装置の内部に備えられた蒸発源にα−ＮＰＤを入れ、抵抗加熱法を用いた蒸着法により３０ｎｍの膜厚で正孔輸送層３１２を形成する。
【００４５】
次に発光層３１３が形成される。なお、発光層３１３において正孔（ホール）と電子が再結合し、発光を生じる。ここでは、Ａｌｑ3を同様の方法により５０ｎｍの膜厚で形成する。
【００４６】
第１の電界発光層３０２と第２の電界発光層３０３とを積層形成した後、陰極として機能する第２の電極３０４をスパッタリング法または蒸着法により形成する。なお、本実施例では、第２の電界発光層３０３上にフッ化カルシウム（ＣａＦ）（２ｎｍ）からなる膜とアルミニウム（Ａｌ）（１００ｎｍ）からなる膜を蒸着法により順次積層形成することにより、第２の電極３０４を形成する。
【００４７】
ここで、電解重合法により形成される第１の電界発光層３０２の成膜時における電流密度に対する膜表面の平坦性について、原子間力顕微鏡(ＡＦＭ: Atomic Force Microscope)を用いて表面観察を行った。なお、測定条件は表１に示すとおりであり、結果を図１０、１１に示す。図１０の（ａ）は、ＩＴＯにより形成された第１の電極３０１上の表面状態を示し、図１０の（ｂ）〜（ｄ）および図１１の（Ａ）〜（Ｄ）は、第１の電極３０１上に印加される電流密度、および電流を流す時間をそれぞれ表１に示す条件で形成される第１の電界発光層３０２の表面状態を示す。
【００４８】
【表１】
2004342603.tif 000003
【００４９】
また、図１０、１１に示す表面観察から得られる膜表面の平坦性について、図４に示す。なお、膜表面の平坦性について平均面粗さ（Ｒａ）を用いる。また、ここでいう平均面粗さとは、ＪＩＳ  Ｂ０６０１（１９８２）で定義されている中心線平均粗さを面に対して適用できるよう三次元に拡張したものである。
【００５０】
図４では、電解重合の際に電源から流れる電流値を単位面積当たりの電流密度に変換した値を横軸に取り、成膜された膜表面の平均面粗さ（Ｒａ）を縦軸に取っている。
【００５１】
この結果から、電流密度が（０．４〜１．５ｍＡ／ｃｍ2）の範囲であって、電流を流す時間が（０．８〜３．０ｓｅｃ）の範囲にあるとき、平均面粗さ（Ｒａ）を特に小さくすることができ、平坦性に優れた膜を成膜できることがわかる。
【００５２】
さらに、図４に示したものと同じ条件で電解重合により形成された第１の電界発光層の上に第２の電界発光層および第２の電極を形成して、図３と同じ積層構造を有する電界発光素子の素子特性について、測定した結果を図５に示す。なお、電界発光素子の素子特性について電流効率（ｃｄ／Ａ）を用いる。
【００５３】
図５では、電解重合の際に第１の電極に与えられる電流密度を横軸に取り、電解重合法により形成された第１の電界発光層の膜表面における平均面粗さ（Ｒａ）を左側の縦軸に取り、さらに電界発光素子の電流効率を右側の縦軸に取っている。なお、この場合も電極面積は、２×２ｍｍ2であり、また、単位面積当たりの総電荷量が１．２（ｍＣ／ｃｍ2）となるように電流密度および電流を流す時間を制御している。すなわち、ここでは、電流密度をそれぞれ０．２０（ｍＡ／ｃｍ2）、０．４（ｍＡ／ｃｍ2）、０．６（ｍＡ／ｃｍ2）の場合であって、電流を流す時間を６（ｓｅｃ）、３（ｓｅｃ）、２（ｓｅｃ）として成膜したときの膜表面の平均面粗さ（Ｒａ）、および電流効率についての測定結果を示している。
【００５４】
この結果から、電流密度、平均面粗さ、電流効率において、電流密度を制御して平均面粗さを小さくすることにより、電流効率が向上するという結果が得られた。さらに、図４の結果と図５に示す結果から、電流密度を０．４（ｍＡ／ｃｍ2）〜１．５（ｍＡ／ｃｍ2）の範囲とし、また、電流を流す時間を０．８（ｓｅｃ）〜３．０（ｓｅｃ）の範囲とすることにより、成膜された膜表面の平均面粗さ（Ｒａ）を小さくすることができ、電流効率が向上することがわかる。
【００５５】
また、チオフェンが含有するＳ原子に着目し、二次イオン質量分析（Secondary Ion Mass Spectrometry：ＳＩＭＳ）による測定を行った。ここでは、図３に挙げたＥＬ素子を試料とし、第２の電極側から一次イオン（Ｃｓ+）を照射した。図１２に示すように、Ｃ+Ｎ、Ｃ及びＨの二次イオン強度が急激に下がり始め、Ｉｎ+Ｏの二次イオン強度が急激に上昇する部分において、Ｓの二次イオン強度のピークが見られた。したがって、Ｉｎが含まれる第１の電極上に電界重合膜からなる第１の電界発光層の形成が確認された。ここで用いたＳＩＭＳは、真空中で固体試料の表面にイオンビームを照射し、試料より飛び出してくる二次イオン（試料の構成原子）を質量／電荷比ごとに分離して質量分析する方法である。
【実施例２】
【００５６】
本実施例では、同一基板上に駆動回路部および画素部が形成され、画素部には、本発明における電解重合により形成された電界発光層を有する電界発光素子が複数形成されたアクティブマトリクス型のパネルを形成する場合について、図６および図７を用いて説明する。
【００５７】
図６（Ａ）に示す基板６０１上には、駆動回路部であるソース側駆動回路６０２、ゲート側駆動回路６０３、および画素部６０４が形成されており、画素部６０４には、信号線６０５、走査線６０６、および電流供給線６０７が形成されている。また、ソース側駆動回路６０２、ゲート側駆動回路６０３は、引き回し配線６０８により外部と接続されている。また、電流供給線６０７も同様に引き回し配線６０８により外部と接続される。
【００５８】
なお、引き回し配線６０８は、接続部６０９において、ＦＰＣ６１０と接続することにより、外部と電気的に接続することができる。
【００５９】
ここで、画素部６０４の拡大図を図６（Ｂ）に示す。画素部６０４には、複数の画素を構成する第１の電極６１１が複数形成されている。なお、ここでは示されていないが、第１の電極６１１は、基板上に先に形成されるＴＦＴと配線を介して、電気的に接続されている。
【００６０】
また、第１の電極６１１の周囲には、信号線６０５、走査線６０６、および電流供給線６０７が形成されているが、これらは、第１の電極６１１上を除いて形成される絶縁層６１２により覆われている。
【００６１】
本実施例では、このようにパネル上に形成された第１の電極６１１にＦＰＣ６１０を介して、電源から所定の電流を流し、第１の電極上に電界発光層の一部である第１の電界発光層を形成すべく、電解重合を行う。なお、電解重合の方法については、実施の形態において図１（Ａ）に示した装置を用いて同様に行うことができる。
【００６２】
なお、本実施例におけるパネルは、対角１．８９ｉｎｃｈのサイズであり、画素部の面積が、１１．５６ｃｍ2、画素数が１７６×３×１８４であり、各画素に形成される第１の電極６１１の露出部分の電極面積は、５４１２μｍ2である。ここでは、画素部の全ての第１の電極６１１上に同時に電解重合膜からなる第１の電界発光層が形成されるため、ここでの電極面積は、５．２６ｃｍ2となる。
【００６３】
なお、反応槽中の電解液には、モノマーとしてチオフェンを１０ｍＭ、溶媒としてアセトニトリル、支持電解質としてＴＢＡＰを０．１Ｍ用いる。
【００６４】
また、本実施例では、３．１５６ｍＡの電流を２秒間流すことにより、第１の電界発光層となる電界重合膜を形成することができる。
【００６５】
なお、電解重合膜を形成した後で、支持体と共に基板を電解液から取り出し、１１０℃で真空乾燥することにより、基板の乾燥処理を行う。
【００６６】
このように第１の電極６１１上に第１の電界発光層を形成した後、さらに別の層を積層形成することにより、図７に示すような電界発光素子を形成することができる。なお、第１の電界発光層を形成した後、図６（Ａ）に示したＦＰＣを一旦はずし、後の工程を行うことにより電界発光素子を作製することができる。図７は、図６（Ｂ）に示す画素部に形成される画素の一部の断面構造について示すものである。
【００６７】
なお、第１の電極６１１は、ソース領域６１４、ドレイン領域６１５、チャネル形成領域６１６、ゲート絶縁膜６１７、ゲート電極６１８で構成されるＴＦＴ６２０と配線６１９を介して電気的に接続されている。また、ＴＦＴ６２０や、第１の電極６１１の端部は、絶縁層６１２に覆われている。
【００６８】
第１の電界発光層６１３の上には、第２の電界発光層６２２が形成されている。なお、本実施例における第２の電界発光層６２２は、実施例１に示した構造と同様であり、正孔輸送層と発光層との積層構造とし、蒸着法により形成する。
【００６９】
さらに、第２の電界発光層６２２の上に第２の電極６２３を形成することにより、電界発光素子６２４が形成される。
【００７０】
以上のように、本実施例を実施することにより、同一基板上に駆動回路部および画素部を有するパネルであって、本発明の電解重合法を用いて形成された電界発光層を有する電界発光素子を有するパネルを形成することができる。
【実施例３】
【００７１】
本実施例では、画素部に本発明の電界発光素子を有する発光装置について図８を用いて説明する。なお、図８（Ａ）は、発光装置を示す上面図、図８（Ｂ）は図８（Ａ）をＡ−Ａ’で切断した断面図である。点線で示された８０１はソース側駆動回路、８０２は画素部、８０３はゲート側駆動回路である。また、８０４は封止基板、８０５はシール剤であり、シール剤８０５で囲まれた内側８０７は、空間になっている。
【００７２】
なお、８０８はソース側駆動回路８０１及びゲート側駆動回路８０３に入力される信号を伝送するための引き回し配線であり、外部入力端子となるＦＰＣ（フレキシブルプリントサーキット）８０９からビデオ信号、クロック信号、スタート信号、リセット信号等を受け取る。なお、ここではＦＰＣしか図示されていないが、このＦＰＣにはプリント配線基盤（ＰＷＢ）が取り付けられていても良い。本明細書における発光装置には、発光装置本体だけでなく、それにＦＰＣもしくはＰＷＢが取り付けられた状態をも含むものとする。
【００７３】
次に、断面構造について図８（Ｂ）を用いて説明する。基板８１０上には駆動回路部及び画素部が形成されているが、ここでは、駆動回路部であるソース側駆動回路８０１と、画素部８０２が示されている。
【００７４】
なお、ソース側駆動回路８０１はｎチャネル型ＴＦＴ８２３とｐチャネル型ＴＦＴ８２４とを組み合わせたＣＭＯＳ回路が形成される。また、駆動回路を形成するＴＦＴは、公知のＣＭＯＳ回路、ＰＭＯＳ回路もしくはＮＭＯＳ回路で形成しても良い。また、本実施の形態では、基板上に駆動回路を形成したドライバー一体型を示すが、必ずしもその必要はなく、基板上ではなく外部に形成することもできる。
【００７５】
また、画素部８０２はスイッチング用ＴＦＴ８１１と、電流制御用ＴＦＴ８１２とそのドレインに電気的に接続された第１の電極８１３とを含む複数の画素により形成される。なお、第１の電極８１３の端部を覆って絶縁物８１４が形成されている。ここでは、ポジ型の感光性アクリル樹脂膜を用いることにより形成する。
【００７６】
また、成膜性を良好なものとするため、絶縁物８１４の上端部または下端部に曲率を有する曲面が形成されるようにする。例えば、絶縁物８１４の材料としてポジ型の感光性アクリルを用いた場合、絶縁物８１４の上端部のみに曲率半径（０．２μｍ〜３μｍ）を有する曲面を持たせることが好ましい。また、絶縁物８１４として、感光性の光によってエッチャントに不溶解性となるネガ型、或いは光によってエッチャントに溶解性となるポジ型のいずれも使用することができる。
【００７７】
第１の電極８１３上には、電界発光層８１６、および第２の電極８１７がそれぞれ形成されている。ここで、陽極として機能する第１の電極８１３に用いる材料としては、仕事関数の大きい材料を用いることが望ましい。例えば、ＩＴＯ（インジウムスズ酸化物）膜、インジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）膜、窒化チタン膜、クロム膜、タングステン膜、Ｚｎ膜、Ｐｔ膜などの単層膜の他、窒化チタンとアルミニウムを主成分とする膜との積層、窒化チタン膜とアルミニウムを主成分とする膜と窒化チタン膜との３層構造等を用いることができる。なお、積層構造とすると、配線としての抵抗も低く、良好なオーミックコンタクトがとれ、さらに陽極として機能させることができる。
【００７８】
また、電界発光層８１６は、本発明の電解重合法を用いて形成されるが、積層構造とする場合には、電解重合膜で形成される電界発光層とその他の成膜方法で形成される電界発光層を積層することもできる。なお、電界発光層のその他の成膜方法としては、蒸着マスクを用いた蒸着法、塗布法、またはインクジェット法を用いることができる。
【００７９】
電界発光層８１６のうち、電解重合法により形成される膜は、オリゴマー（低重合体）または、ポリマー（高重合体）により形成されるが、他の方法により形成される電界発光層は、低分子系材料であっても高分子系材料であっても良い。さらに、有機化合物を単層もしくは積層で用いるだけでなく、有機化合物からなる膜の一部に無機化合物を用いることもできる。
【００８０】
さらに、電界発光層８１６上に形成される第２の電極（陰極）８１７に用いる材料としては、仕事関数の小さい材料（Ａｌ、Ａｇ、Ｌｉ、Ｃａ、またはこれらの合金ＭｇＡｇ、ＭｇＩｎ、ＡｌＬｉ、および無機化合物ＣａＦ2、またはＣａＮ）を用いればよい。なお、電界発光層８１６で生じた光が第２の電極８１７を透過する場合には、第２の電極（陰極）８１７として、膜厚を薄くした金属薄膜と、透明導電膜（ＩＴＯ（酸化インジウム酸化スズ合金）、酸化インジウム酸化亜鉛合金（Ｉｎ2Ｏ3―ＺｎＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）等）との積層を用いるのが良い。
【００８１】
さらにシール剤８０５で封止基板８０４を素子基板８１０と貼り合わせることにより、素子基板８１０、封止基板８０４、およびシール剤８０５で囲まれた空間８０７に電界発光素子８１８が備えられた構造になっている。なお、空間８０７には、不活性気体（窒素やアルゴン等）が充填される場合の他、シール剤８０５で充填される構成も含むものとする。
【００８２】
なお、シール剤８０５にはエポキシ系樹脂を用いるのが好ましい。また、これらの材料はできるだけ水分や酸素を透過しない材料であることが望ましい。また、封止基板８０４に用いる材料としてガラス基板や石英基板の他、ＦＲＰ（Fiberglass-Reinforced Plastics）、ＰＶＦ（ポリビニルフロライド）、ポリエステルまたはアクリル等からなるプラスチック基板を用いることができる。
【００８３】
以上のようにして、本発明の電界発光素子を有する発光装置を得ることができる。
【００８４】
なお、本実施例に示す発光装置は、実施例１または実施例２に示した電界発光素子の構成を自由に組み合わせて実施することが可能である。
【実施例４】
【００８５】
本実施例では、本発明の電界発光素子を有する発光装置を用いて完成させた様々な電気器具について説明する。
【００８６】
本発明の電界発光素子を有する発光装置を用いて作製された電気器具として、ビデオカメラ、デジタルカメラ、ゴーグル型ディスプレイ（ヘッドマウントディスプレイ）、ナビゲーションシステム、音響再生装置（カーオーディオ、オーディオコンポ等）、ノート型パーソナルコンピュータ、ゲーム機器、携帯情報端末（モバイルコンピュータ、携帯電話、携帯型ゲーム機または電子書籍等）、記録媒体を備えた画像再生装置（具体的にはＤＶＤ（DigitalVersatileDiscおよびDigital Video Disc））等の記録媒体を再生し、その画像を表示しうる表示装置を備えた装置）などが挙げられる。これらの電気器具の具体例を図９に示す。
【００８７】
図９（Ａ）は表示装置であり、筐体２００１、支持台２００２、表示部２００３、スピーカー部２００４、ビデオ入力端子２００５等を含む。本発明の電界発光素子を有する発光装置をその表示部２００３に用いることにより作製される。なお、表示装置は、パソコン用、ＴＶ放送受信用、広告表示用などの全ての情報表示用装置が含まれる。
【００８８】
図９（Ｂ）はノート型パーソナルコンピュータであり、本体２２０１、筐体２２０２、表示部２２０３、キーボード２２０４、外部接続ポート２２０５、ポインティングマウス２２０６等を含む。本発明の電界発光素子を有する発光装置をその表示部２２０３に用いることにより作製される。
【００８９】
図９（Ｃ）はモバイルコンピュータであり、本体２３０１、表示部２３０２、スイッチ２３０３、操作キー２３０４、赤外線ポート２３０５等を含む。本発明の電界発光素子を有する発光装置をその表示部２３０２に用いることにより作製される。
【００９０】
図９（Ｄ）は記録媒体を備えた携帯型の画像再生装置（具体的にはＤＶＤ再生装置）であり、本体２４０１、筐体２４０２、表示部Ａ２４０３、表示部Ｂ２４０４、記録媒体（ＤＶＤ等）読み込み部２４０５、操作キー２４０６、スピーカー部２４０７等を含む。表示部Ａ２４０３は主として画像情報を表示し、表示部Ｂ２４０４は主として文字情報を表示するが、本発明の電界発光素子を有する発光装置をこれら表示部Ａ、Ｂ２４０３、２４０４に用いることにより作製される。なお、記録媒体を備えた画像再生装置には家庭用ゲーム機器なども含まれる。
【００９１】
図９（Ｅ）はゴーグル型ディスプレイ（ヘッドマウントディスプレイ）であり、本体２５０１、表示部２５０２、アーム部２５０３を含む。本発明の電界発光素子を有する発光装置をその表示部２５０２に用いることにより作製される。
【００９２】
図９（Ｆ）はビデオカメラであり、本体２６０１、表示部２６０２、筐体２６０３、外部接続ポート２６０４、リモコン受信部２６０５、受像部２６０６、バッテリー２６０７、音声入力部２６０８、操作キー２６０９、接眼部２６１０等を含む。本発明の電界発光素子を有する発光装置をその表示部２６０２に用いることにより作製される。
【００９３】
ここで図９（Ｇ）は携帯電話であり、本体２７０１、筐体２７０２、表示部２７０３、音声入力部２７０４、音声出力部２７０５、操作キー２７０６、外部接続ポート２７０７、アンテナ２７０８等を含む。本発明の電界発光素子を有する発光装置をその表示部２７０３に用いることにより作製される。
【００９４】
以上の様に、本発明の電界発光素子を有する発光装置の適用範囲は極めて広く、また本発明の電界発光素子は、発光効率等の素子特性に優れていることから、この電界発光素子を含む発光装置をあらゆる分野の電気器具に適用することにより、低消費電力化、長寿命化を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９５】
【図１】電解重合法について説明する図。
【図２】電界発光素子の素子構造について説明する図。
【図３】電界発光素子の素子構造について説明する図。
【図４】電流密度と平均面粗さの関係について示すグラフ。
【図５】平均面粗さと電流効率の関係について示すグラフ。
【図６】アクティブマトリクス型のパネルについて説明する図。
【図７】ＴＦＴと接続された電界発光素子について説明する断面図。
【図８】発光装置について説明する図。
【図９】電気器具について説明する図。
【図１０】表面状態のＡＦＭ写真。
【図１１】表面状態のＡＦＭ写真。
【図１２】図３の電界発光素子についてのＳＩＭＳ測定の結果。
【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１２】
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【図１０】
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【図１１】
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