(57)【要約】【課題】  従来よりも高効率に電荷を輸送できる電荷輸送材料を有する発光素子、発光素子の製造方法、有機ＥＬ装置および電子機器を提供する。【解決手段】  対向する２つの電極（ＩＴＯ電極１２とＡｌ電極１７）の間に、液晶相を有する有機電荷輸送材料からなる液晶性電子注入層１５を含有し、液晶性電子注入層１５の液晶相の分子長軸は、前記電極の平面に対して略平行に配列されていることを特徴とする。【選択図】    図１
2005251414.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向する２つの電極の間に、液晶相を有する有機電荷輸送材料を含有し、
前記有機電荷輸送材料の液晶相の分子長軸は、前記電極の平面に対して略平行に配列されていることを特徴とする発光素子。
【請求項２】
前記２つの電極における一方は、ホールを注入する電極材料からなり、
前記２つの電極における他方は、前記一方の電極と比較して仕事関数の小さい電極材料であって、電子を注入する電極材料からなることを特徴とする請求項１に記載の発光素子。
【請求項３】
前記有機電荷輸送材料の液晶相は、スメクティック相であることを特徴とする請求項１又は２に記載の発光素子。
【請求項４】
前記有機電荷輸送材料の液晶相は、ディスコティック相であることを特徴とする請求項１又は２に記載の発光素子。
【請求項５】
前記有機電荷輸送材料は、発光層としての機能を有することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の発光素子。
【請求項６】
前記有機電荷輸送材料は、ホール注入層又はホール輸送層としての機能を有することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の発光素子。
【請求項７】
前記有機電荷輸送材料は、電子注入層としての機能を有することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の発光素子。
【請求項８】
透明な基板と、
前記２つの電極の一方であって前記基板の上層に配置された透明な第１電極と、
前記第１電極の上層に配置されたホール注入層と、
前記ホール注入層の上層に配置された発光層と、
前記有機電荷輸送材料からなるものであって前記発光層の上層に配置された電子注入層と、
前記２つの電極の他方であって前記電子注入層の上層に配置された第２電極とを有してなることを特徴とする請求項７に記載の発光素子。
【請求項９】
透明な基板と、
前記２つの電極の一方であって前記基板の上層に配置された透明な第１電極と、
前記第１電極の上層に配置されたホール注入層と、
前記有機電荷輸送材料からなるものであって前記ホール注入層の上層に配置されたホール輸送層と、
前記ホール輸送層の上層に配置された電子注入・発光層と、
前記２つの電極の他方であって前記電子注入・発光層の上層に配置された第２電極とを有してなることを特徴とする請求項６に記載の発光素子。
【請求項１０】
透明な基板と、
前記２つの電極の一方であって前記基板の上層に配置された透明な第１電極と、
前記第１電極の上層に積層された電荷輸送材料と、
前記有機電荷輸送材料からなるものであって前記電荷輸送材料の上層に配置された電荷輸送機能も有する発光層と、
前記２つの電極の他方であって前記発光層の上層に配置された第２電極とを有してなることを特徴とする請求項５に記載の発光素子。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれか一項に記載の発光素子を備えたことを特徴とする有機ＥＬ装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の有機ＥＬ装置を備えたことを特徴とする電子機器。
【請求項１３】
液晶相を有する有機電荷輸送材料を電極の上層に積層した後、前記液晶相の液晶が等方相になるまで該有機電荷輸送材料を加熱し、
次いで、該有機電荷輸送材料を除冷してスメクティック相又はディスコティック相に転移させ、
次いで、温度を保持して、前記スメクティック相又はディスコティック相の分子長軸を前記電極の平面に対して略平行に配列させることを特徴とする発光素子の製造方法。
【請求項１４】
前記分子長軸を前記電極の平面に対して略平行に配列させた後に、前記有機電荷輸送材料を室温まで急冷して該有機電荷輸送材料の配向を固定化することを特徴とする請求項１３に記載の発光素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光素子、発光素子の製造方法、有機ＥＬ装置および電子機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
有機エレクトロルミネッセンス（以下、有機ＥＬと称する。）装置は薄膜を積層した構造を有する自発光型の高速応答性表示素子である。すなわち有機ＥＬ装置は、対向する２つの電極（例えば正孔注入電極と電子注入電極）の間に発光層を配置した構成を有する。このような構成により、有機ＥＬ装置は、軽くて動画対応に優れた表示ができるため、近年ではＦＰＤ（Flat Panel Display）テレビなどの表示パネルとして非常に注目されている。
【０００３】
また、従来の有機ＥＬ装置の構成材料としては、スメクティック相の液晶性を有する電荷輸送材料が考え出されている。その電荷輸送材料は、高品位の電荷輸送性、成膜性、各種耐久性などの向上を図っている（例えば、特許文献１参照）。また、従来においては、発光層として発光性ディスコチィック液晶層を用いた有機ＥＬ素子も考え出されている。その有機ＥＬ素子は、ディスコティック液晶の光軸を電極に対して垂直に配置することにより、発光の指向性を改善し、正面指向性の大きな光源の実現を図っている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平９−３１６４４２号公報
【特許文献２】特開平１０−３２１３７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１又は２に記載されている従来の有機ＥＬ装置では、液晶性を有する電荷輸送材料を用いているが、その電荷輸送性能の効率は十分に高いとはいえず、高品位な表示などを効率よく実行する有機ＥＬ装置を実現するためには更なる改良が望まれている。
【０００５】
また、従来の有機ＥＬ装置では、対向する２つの電極の間に電荷輸送材料及び発光層などを配置する構成となっているが、その電荷輸送材料及び発光層では電極面に対して垂直に移動する電荷と該電極面に対して平行に移動する電荷とが生じてしまう。ここで、電極面に対して平行に移動する電荷は、本来の発光（設計通りの発光）を生じさせるものではなく、予定外の発光を生じさせ、画素毎にリング状の発光ムラを生じさせるなど、不都合なものとなり得る。また、前記電極面に対して平行に移動する電荷は、発光に寄与しない電荷となる場合があり、有機ＥＬ装置全体としての電荷輸送効率を悪化させてしまう場合がある。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、従来よりも高効率に電荷を輸送できる電荷輸送材料を有する発光素子、発光素子の製造方法、有機ＥＬ装置および電子機器を提供することを目的とする。
また、本発明は、素子全体又は装置全体として高効率に発光することができ、さらに発光ムラなどを低減することができる発光素子、発光素子の製造方法、有機ＥＬ装置および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】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の発光素子は、対向する２つの電極の間に、液晶相を有する有機電荷輸送材料を含有し、前記有機電荷輸送材料の液晶相の分子長軸は、前記電極の平面に対して略平行に配列されていることを特徴とする。
本発明によれば、有機電荷輸送材料の液晶相の分子長軸が電極平面に対して略平行に配列されているので、その液晶相における電荷が電極平面に対して垂直方向に移動し易くなり、その電荷は電極平面に対して平行方向に移動し難くなる。そこで、本発明の発光素子の有機電荷輸送材料は、電極平面に対して垂直方向に移動する電荷の割合を従来の電荷輸送材料よりも高めることができるので、従来よりも高効率に電荷を輸送することができる。したがって、本発明の発光素子は、素子全体又は装置全体として高効率に発光することができ、さらに発光ムラなどを低減することができる。
【０００８】
また、本発明の発光素子は、前記２つの電極における一方がホールを注入する電極材料からなり、前記２つの電極における他方が前記一方の電極と比較して仕事関数の小さい電極材料であって、電子を注入する電極材料からなることが好ましい。
本発明によれば、２つの電極で挟持される発光層に対して、ホール又は電子の輸送効率を高めることができ、素子全体又は装置全体として高効率に発光することができ、さらに発光ムラなどを低減することができる。
【０００９】
また、本発明の発光素子は、前記有機電荷輸送材料の液晶相がスメクティック相であることが好ましい。
本発明によれば、有機電荷輸送材料としてスメクティック液晶を用いることにより、液晶相の分子長軸を電極平面に対して略平行に配列することでの電荷輸送性能の向上効果をさらに高めることができる。
【００１０】
また、本発明の発光素子は、前記有機電荷輸送材料の液晶相がディスコティック相であることが好ましい。
本発明によれば、有機電荷輸送材料としてディスコティック液晶を用いることにより、液晶相の分子長軸（円板面）を電極平面に対して略平行に配列することでの電荷輸送性能の向上効果をさらに高めることができる。
【００１１】
また、本発明の発光素子は、前記有機電荷輸送材料が発光層としての機能を有することが好ましい。
本発明によれば、発光層において、電極平面に対して垂直方向に移動する電荷の割合を従来よりも高めることができるので、従来よりも高効率に電荷を輸送でき、高効率に発光することができ、発光ムラなどを低減させることもできる。
【００１２】
また、本発明の発光素子は、前記有機電荷輸送材料がホール注入層又はホール輸送層としての機能を有することが好ましい。
本発明によれば、ホール注入層又はホール輸送層において、電極平面に対して垂直方向に移動するホールの割合を従来よりも高めることができるので、従来よりも高効率にホールを輸送することができる。したがって、本発明の発光素子は、素子全体又は装置全体として高効率に発光することができ、さらに発光ムラなどを低減することができる。
【００１３】
また、本発明の発光素子は、前記有機電荷輸送材料が電子注入層としての機能を有することが好ましい。
本発明によれば、電子注入層において、電極平面に対して垂直方向に移動する電子の割合を従来よりも高めることができるので、従来よりも高効率に電子を輸送することができる。したがって、本発明の発光素子は、素子全体又は装置全体として高効率に発光することができ、さらに発光ムラなどを低減することができる。
【００１４】
また、本発明の発光素子は、透明な基板と、前記２つの電極の一方であって前記基板の上層に配置された透明な第１電極と、前記第１電極の上層に配置されたホール注入層と、前記ホール注入層の上層に配置された発光層と、前記有機電荷輸送材料からなるものであって前記発光層の上層に配置された電子注入層と、前記２つの電極の他方であって前記電子注入層の上層に配置された第２電極とを有してなることが好ましい。
本発明によれば、電子注入層において、従来よりも高効率に電子を注入することができる。したがって、本発明の発光素子は、素子全体又は装置全体として高効率に発光することができ、さらに発光ムラなどを低減することができる。
【００１５】
また、本発明の発光素子は、透明な基板と、前記２つの電極の一方であって前記基板の上層に配置された透明な第１電極と、前記第１電極の上層に配置されたホール注入層と、前記有機電荷輸送材料からなるものであって前記ホール注入層の上層に配置されたホール輸送層と、前記ホール輸送層の上層に配置された電子注入・発光層と、前記２つの電極の他方であって前記電子注入・発光層の上層に配置された第２電極とを有してなることが好ましい。
本発明によれば、ホール輸送相において、従来よりも高効率にホールを輸送することができる。したがって、本発明の発光素子は、素子全体又は装置全体として高効率に発光することができ、さらに発光ムラなどを低減することができる。
【００１６】
また、本発明の発光素子は、透明な基板と、前記２つの電極の一方であって前記基板の上層に配置された透明な第１電極と、前記第１電極の上層に積層された電荷輸送材料（例えばＰＥＤＯＴ）と、前記有機電荷輸送材料からなるものであって前記電荷輸送材料の上層に配置された電荷輸送機能も有する発光層と、前記２つの電極の他方であって前記発光層の上層に配置された第２電極とを有してなることが好ましい。
本発明によれば、発光層において、従来よりも高効率に電荷を輸送することができる。したがって、本発明の発光素子は、素子全体又は装置全体として高効率に発光することができ、さらに発光ムラなどを低減することができる。
【００１７】
上記目的を達成するために、本発明の有機ＥＬ装置は、前記発光素子を備えたことを特徴とする。
本発明によれば、装置全体として高効率に発光することができ、さらに発光ムラなどを低減できる有機ＥＬ装置を提供することができる。
【００１８】
上記目的を達成するために、本発明の電子機器は、前記有機ＥＬ装置を備えたことを特徴とする。
本発明によれば、高品位な画像をエネルギー的に効率よく表示できる電子機器を提供することができる。
【００１９】
上記目的を達成するために、本発明の発光素子の製造方法は、液晶相を有する有機電荷輸送材料を電極の上層に積層した後、前記液晶相の液晶が等方相になるまで該有機電荷輸送材料を加熱し、次いで、該有機電荷輸送材料を除冷してスメクティック相又はディスコティック相に転移させ、次いで、温度を保持して、前記スメクティック相又はディスコティック相の分子長軸を前記電極の平面に対して略平行に配列させることを特徴とする。そして、前記分子長軸を前記電極の平面に対して略平行に配列させた後に、前記有機電荷輸送材料を室温まで急冷して該有機電荷輸送材料の配向を固定化することが好ましい。
本発明によれば、スメクティック相又はディスコティック相の分子長軸が電極平面に対して略平行に配列された有機電荷輸送材料を、簡便に製造することができる。したがって本発明によれば、従来よりも高効率に電荷を輸送できる有機電荷輸送材料を備えた発光素子を簡便に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、本発明の実施形態に係る発光素子及び発光素子の製造方法について、図面を参照して説明する。本実施形態の発光素子は、対向する２つの電極の間に有機エレクトロルミネッセンス材料からなる発光層を配置した構成を有する有機ＥＬ素子（有機ＥＬ装置）からなる。
【００２１】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る発光素子の構造例を示す模式断面図である。本実施形態の発光素子１０は、ガラス基板１１と、ＩＴＯ電極１２と、ホール注入層１３と、発光層１４と、液晶性電子注入層１５と、Ａｌ−Ｌｉ合金１６と、Ａｌ電極１７とを順次積層した構成を有している。
【００２２】
本実施形態の発光素子１０は、発光層１４からの発光をガラス基板１１側から素子の外部に取り出す形態である。ガラス基板１１は、光を透過可能な基板又は光透過層であればよく、ガラス以外の材料を用いてもよい。例えば、ガラス基板１１の代わりとなる材料としては、石英、サファイア、あるいはポリエステル、ポリアクリレート、ポリカーボネート、ポリエーテルケトンなどの透明な合成樹脂などが挙げられる。特に、ガラス基板１１の形成材料としては、安価なソーダガラスが好適に用いられる。一方、ガラス基板１１と反対側から発光を取り出す形態の場合には、ガラス基板１１は不透明であってもよく、その場合、アルミナ等のセラミック、ステンレス等の金属シートに表面酸化などの絶縁処理を施したもの、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂などを用いることができる。
【００２３】
ＩＴＯ電極１２は、ガラス基板１１の一方面（上層）に形成されており、発光層１４を挟む２つの電極における陽極（第１電極）をなすものである。また、ＩＴＯ電極１２は、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ：Indium Tin Oxide）からなる透明電極であって光を透過可能である。ＩＴＯ電極１２の厚さは、例えば５０ｎｍとする。
【００２４】
ホール注入層１３は、ＩＴＯ電極１２の上層に形成されており、例えば厚さ５０ｎｍのトリフェニルジアミン誘導体（ＴＰＤ）からなる。ホール注入層１３は、ピラゾリン誘導体、アリールアミン誘導体、スチルベン誘導体、トリフェニルジアミン誘導体などで構成してもよい。具体的には、特開昭６３−７０２５７号公報、同６３−１７５８６０号公報、特開平２−１３５３５９号公報、同２−１３５３６１号公報、同２−２０９９８８号公報、同３−３７９９２号公報、同３−１５２１８４号公報に記載されているもの等が例示されるが、トリフェニルジアミン誘導体が好ましく、中でも４，４’−ビス（Ｎ（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ）ビフェニルが好適とされる。なお、ホール注入層１３に代えてホール輸送層を形成するようにしてもよく、さらにホール注入層とホール輸送層とを両方形成するようにしてもよい。
【００２５】
発光層１４は、ホール注入層１３の上層に形成されており、例えば厚さ５０ｎｍのＡｌｑ（アルミキノリノール錯体誘導体）などの有機エレクトロルミネッセンス材料からなる。発光層１４の構成材料としては、低分子の有機発光色素や高分子発光体、すなわち各種の蛍光物質や燐光物質などの発光物質が適用可能である。発光物質となる共役系高分子の中ではアリーレンビニレン又はポリフルオレン構造を含むものなどが特に好ましい。低分子発光体では、例えばナフタレン誘導体、アントラセン誘導体、ペリレン誘導体、ポリメチン系、キサテン系、クマリン系、シアニン系などの色素類、８−ヒドロキノリンおよびその誘導体の金属錯体、芳香族アミン、テトラフェニルシクロペンタジエン誘導体等、または特開昭５７−５１７８１号公報、同５９−１９４３９３号公報等に記載されている公知のものが使用可能である。
【００２６】
液晶性電子注入層１５は、本発明に係る有機電荷輸送材料からなる電子注入層であって発光層１４の上層に形成されており、例えば厚さ５０ｎｍとする。すなわち、液晶性電子注入層１５は、対向する２つの電極（ＩＴＯ電極１２とＡｌ電極１７）の間に配置され、液晶相を有する有機電荷輸送材料からなるものである。そして、液晶性電子注入層１５における液晶相の分子長軸は、前記電極（ＩＴＯ電極１２とＡｌ電極１７）の平面に対して略平行に配列されている。液晶性電子注入層１５の具体的な構成材料については後で詳細に説明する。
【００２７】
Ａｌ−Ｌｉ合金１６は、液晶性電子注入層１５の上層に形成されており、例えば厚さ１０ｎｍとする。Ａｌ電極１７は、Ａｌ−Ｌｉ合金１６の上層に形成されており、発光層１４を挟む２つの電極における陰極（第２電極）をなすものである。Ａｌ電極１７の厚さは例えば１５０ｎｍとする。Ａｌ−Ｌｉ合金１６及びＡｌ電極１７の代わりに、マグネシウム（Ｍｇ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）等からなる金属電極を適用することもできる。
本実施形態において、ＩＴＯ電極１２はホールを発光層１４に対して注入するための電極として機能し、Ａｌ電極１７は電子を発光層１４に対して注入するための電極として機能する。そこで、Ａｌ電極１７は、ＩＴＯ電極１２と比較して仕事関数の小さい電極材料である。
【００２８】
本実施形態の発光素子１０において、電源Ｅにより、Ａｌ電極１７にマイナス側電位を印加し、ＩＴＯ電極１２にプラス側電位を印加する。すると、Ａｌ電極１７側から発光層１４に向かって電子が移動し、ＩＴＯ電極１２側から発光層１４に向かってホールが移動する。これらにより、ＩＴＯ電極１２とＡｌ電極１７との間に電流が流れ、発光層１４が緑色に発光してその光がガラス基板１１の外面側から出射する。
【００２９】
（液晶性電子注入層の例）
次に、本実施形態に係る発光素子１０の特徴の一つである液晶性電子注入層１５などの構成材料について、具体的に示す。液晶性電子注入層１５は、液晶相を有する有機電荷輸送材料からなり、その液晶相の分子長軸がＩＴＯ電極１２及びＡｌ電極１７の平面に対して略平行に配列されているものからなる。液晶性電子注入層１５をなす上記有機電荷輸送材料としては、例えば下記の化合物「化１」，「化２」を挙げることができる。化合物「化１」〜「化２」は、スメクティック相を有する液晶性の有機電荷輸送材料の例である。
【００３０】
【化１】
2005251414.tif 000003
【００３１】
化合物「化１」の相転移系列は、「Cryst.(79)SmB(101)SmA(121)Iso.」である。ここで（）内は相転移温度「/℃」である。この化合物「化１」は、ホール及び電子の両極性の電荷を輸送する機能を有する。
【００３２】
【化２】
2005251414.tif 000004
【００３３】
化合物「化２」の相転移系列は、「Cryst.(61)SmA(123)Iso.」である。ここで（）内は相転移温度「/℃」である。この化合物「化２」は、電子を輸送する機能を有する。
【００３４】
液晶性電子注入層１５としては、上記化合物「化１」，「化２」のようなスメクティック相を有する液晶性の有機電荷輸送材料に限らず、ディスコティック相を有する液晶性の有機電荷輸送材料を適用することができる。この場合、ディスコティック液晶相の分子長軸（円板面）を電極平面に対して略平行に配列することでの電荷輸送性能を向上させることができる。
【００３５】
次に、非液晶性の電荷輸送材料について、下記の化合物「化３」，「化４」に示す。化合物「化３」は、本実施形態の発光素子１０におけるホール注入層１３の構成材料として好適な、トリフェニルジアミン誘導体（ＴＰＤ）である。トリフェニルジアミン誘導体はホールを輸送する機能を有する。
【００３６】
【化３】
2005251414.tif 000005
【００３７】
下記の化合物「化４」は、本実施形態の発光素子１０における発光層１４の構成材料として好適な、アルミキノリノール錯体誘導体（Ａｌｑ）である。アルミキノリノール錯体誘導体は、電子輸送機能と発光機能とを有する。
【００３８】
【化４】
2005251414.tif 000006
【００３９】
（配向処理「製造方法」）
次に、本実施形態に係る発光素子１０の製造工程の特徴となる液晶性電子注入層１５の配向処理について説明する。先ず、ガラス基板１１の一方面側に、ＩＴＯ電極１２、ホール注入層１３、発光層１４及び液晶性電子注入層１５を順次積層する。その後、液晶性電子注入層１５の液晶が等方相になるまで、その液晶性電子注入層１５について加熱する。その後、液晶性電子注入層１５について、除冷することにより、スメクティック相（又はディスコティック相）に転移させる。その後、液晶性電子注入層１５について、温度を保持して水平配向（液晶相の分子長軸がＩＴＯ電極１２の平面に対して略平行に配列されること）を成長させる。そして液晶性電子注入層１５の全面に上記水平配向のスメクティック相（又はディスコティック相）が成長したら、室温までその液晶性電子注入層１５について急冷して、配向を固定化する。
【００４０】
これらにより、液晶性電子注入層１５の液晶相の分子長軸は、ＩＴＯ電極１２の平面に対して略平行に配列される。ここで、各分子の長軸は、同一方向に向いている必要はなく、ＩＴＯ電極１２の平面に対して略平行であればよい。
【００４１】
上記のような構成とすることにより、本実施形態の発光素子１０は、ＩＴＯ電極１２とＡｌ電極１７との間に電圧を印加することで、発光層１４から緑色の発光を得ることができる。この発光時における発光層１４などでの電流密度は、上記配向処理（液晶相の分子長軸がＩＴＯ電極１２の平面に対して略平行に配列されること）を施していない発光素子と比較して大幅に高くなっている。したがって、本実施形態の発光素子１０は、従来の発光素子と比較してキャリア輸送効率が改善されていることがわかる。すなわち、本実施形態の発光素子１０では、液晶性電子注入層１５において電荷が電極平面に対して垂直方向に移動し易くなり、その電荷は電極平面に対して平行方向に移動し難くなるので、従来よりも高効率に電荷を輸送できると想定される。したがって、本実施形態の発光素子１０は、素子全体又は装置全体として高効率に発光することができ、さらに発光ムラなどを低減することができる。
【００４２】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について図２を参照して説明する。図２は本発明の第２実施形態に係る発光素子の構造例を示す模式断面図である。本実施形態の発光素子２０は、ガラス基板２１と、ＩＴＯ電極２２と、ホール注入層２３と、液晶性ホール輸送層２４と、電子注入・発光層２５と、Ａｌ−Ｌｉ合金２６と、Ａｌ電極２７とを順次積層した構成を有している。
【００４３】
本実施形態の発光素子２０は、第１実施形態と同様に、電子注入・発光層２５からの発光をガラス基板２１側から素子の外部に取り出す形態である。ガラス基板２１，ＩＴＯ電極２２，Ａｌ−Ｌｉ合金２６，Ａｌ電極２７は、第１実施形態のガラス基板１１，ＩＴＯ電極１２，Ａｌ−Ｌｉ合金１６，Ａｌ電極１７と、それぞれ同一材料で構成することができる。
【００４４】
ホール注入層２３は、ＩＴＯ電極２２の上層に形成されており、例えば厚さ１５ｎｍの銅フタロシアニン（ＣｕＰＣ）からなる。ホール注入層２３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）アルミニウムなどで構成してもよいが、特に銅フタロシアニン（ＣｕＰＣ）を用いるのが好ましい。
【００４５】
液晶性ホール輸送層２４は、本発明に係る有機電荷輸送材料からなるホール輸送層であって、ホール注入層２３の上層に形成されており、例えば厚さ５０ｎｍとする。すなわち、液晶性ホール輸送層２４は、対向する２つの電極（ＩＴＯ電極２２とＡｌ電極２７）の間に配置され、液晶相を有する有機電荷輸送材料からなるものである。そして、液晶性ホール輸送層２４における液晶相の分子長軸は、前記電極（ＩＴＯ電極２２とＡｌ電極２７）の平面に対して略平行に配列されている。液晶性ホール輸送層２４の具体的な構成材料については後で詳細に説明する。
【００４６】
電子注入・発光層２５は、液晶性ホール輸送層２４の上層に形成されており、例えば厚さ５０ｎｍのＡｌｑ（アルミキノリノール錯体誘導体）などの有機エレクトロルミネッセンス材料からなる。電子注入・発光層２５は、第１実施形態の発光層１４と同一材料で構成することができる。
【００４７】
本実施形態の発光素子２０において、電源Ｅにより、Ａｌ電極２７にマイナス側電位を印加し、ＩＴＯ電極２２にプラス側電位を印加する。すると、Ａｌ電極２７側から電子注入・発光層２５に向かって電子が移動し、ＩＴＯ電極２２側から電子注入・発光層２５に向かってホールが移動する。これらにより、ＩＴＯ電極２２とＡｌ電極２７との間に電流が流れ、電子注入・発光層２５が緑色に発光してその光がガラス基板２１の外面側から出射する。
【００４８】
（液晶性ホール輸送層の例）
次に、本実施形態に係る発光素子２０の特徴の一つである液晶性ホール輸送層２４などの構成材料について、具体的に示す。液晶性ホール輸送層２４は、液晶相を有する有機電荷輸送材料からなり、その液晶相の分子長軸がＩＴＯ電極２２及びＡｌ電極２７の平面に対して略平行に配列されているものからなる。液晶性ホール輸送層２４をなす上記有機電荷輸送材料としては、例えば下記の化合物「化５」を挙げることができる。化合物「化５」は、スメクティック相を有する液晶性の有機電荷輸送材料の例である。この有機電荷輸送材料はホール注入層として用いることもできる。
【００４９】
【化５】
2005251414.tif 000007
【００５０】
化合物「化５」の相転移系列は、「Cryst.(90)SmA(100)Iso.」である。ここで（）内は相転移温度「/℃」である。この化合物「化５」は、ホールを輸送する機能を有する。
液晶性ホール輸送層２４としては、上記化合物「化５」のようなスメクティック相を有する液晶性の有機電荷輸送材料に限らず、ディスコティック相を有する液晶性の有機電荷輸送材料を適用することができる。この場合、ディスコティック液晶相の分子長軸（円板面）を電極平面に対して略平行に配列することでの電荷輸送性能を向上させることができる。
【００５１】
次に、非液晶性の電荷輸送材料について、下記の化合物「化６」に示す。化合物「化６」は、本実施形態の発光素子２０におけるホール注入層２３の構成材料として好適な、銅フタロシアニン（ＣｕＰＣ）である。銅フタロシアニンはホール注入層としての機能を有する。
【００５２】
【化６】
2005251414.tif 000008
【００５３】
これらにより、液晶性ホール輸送層２４の液晶相の分子長軸は、ＩＴＯ電極２２の平面に対して略平行に配列される。ここで、各分子の長軸は、同一方向に向いている必要はなく、ＩＴＯ電極２２の平面に対して略平行であればよい。
【００５４】
上記のような構成とすることにより、本実施形態の発光素子２０は、ＩＴＯ電極２２とＡｌ電極２７との間に電圧を印加することで、電子注入・発光層２５から緑色の発光を得ることができる。この発光時における電子注入・発光層２５などでの電流密度は、上記配向処理（液晶相の分子長軸がＩＴＯ電極２２の平面に対して略平行に配列されること）を施していない発光素子と比較して大幅に高くなっている。したがって、本実施形態の発光素子２０は、従来の発光素子と比較してキャリア輸送効率が改善されていることがわかる。すなわち、本実施形態の発光素子２０では、液晶性ホール輸送層２４において電荷が電極平面に対して垂直方向に移動し易くなり、その電荷は電極平面に対して平行方向に移動し難くなるので、従来よりも高効率に電荷を輸送できると想定される。したがって、本実施形態の発光素子２０は、素子全体又は装置全体として高効率に発光することができ、さらに発光ムラなどを低減することができる。
【００５５】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について図３を参照して説明する。図３は本発明の第３実施形態に係る発光素子の構造例を示す模式断面図である。本実施形態の発光素子３０は、ガラス基板３１と、ＩＴＯ電極３２と、ＰＥＤＯＴ３３と、電荷輸送兼発光層３４と、Ａｌ−Ｌｉ合金３５と、Ａｌ電極３６とを順次積層した構成を有している。
【００５６】
本実施形態の発光素子３０は、第１実施形態と同様に、電荷輸送兼発光層３４からの発光をガラス基板３１側から素子の外部に取り出す形態である。ガラス基板３１，ＩＴＯ電極３２，Ａｌ−Ｌｉ合金３５，Ａｌ電極３６は、第１実施形態のガラス基板１１，ＩＴＯ電極１２，Ａｌ−Ｌｉ合金１６，Ａｌ電極１７と、それぞれ同一材料で構成することができる。
【００５７】
ＰＥＤＯＴ３３は、ポリチオフェン誘導体であってポリエチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ）である。そして、ＰＥＤＯＴ３３は、ホール注入機能及びホール輸送機能を有する。ＰＥＤＯＴ３３の代わりに、ＰＥＤＯＴと、ポリスチレンスルフォン酸（ＰＳＳ）との混合物（ＰＥＤＯＴ/ＰＳＳ）を用いることもできる。具体的には、ＰＥＤＯＴとＰＳＳとの混合物が、水を主成分とする分散媒に分散され、ＰＥＤＯＴ３３に代わるホール注入（輸送）層形成用の液状材料とされる。そして、この液状材料がＩＴＯ電極３２上に塗布されて、そのホール注入（輸送）層が形成される。
【００５８】
電荷輸送兼発光層３４は、本発明に係る有機電荷輸送材料からなる発光層であって、ＰＥＤＯＴ３３の上層に形成されており、例えば厚さ１０００ｎｍとする。すなわち、電荷輸送兼発光層３４は、対向する２つの電極（ＩＴＯ電極３２とＡｌ電極３６）の間に配置され、液晶相を有する有機電荷輸送材料からなるものであって、電荷輸送機能と発光機能とを有する。そして、電荷輸送兼発光層３４における液晶相の分子長軸は、前記電極（ＩＴＯ電極３２とＡｌ電極３６）の平面に対して略平行に配列されている。
【００５９】
本実施形態の発光素子３０において、電源Ｅにより、Ａｌ電極３６にマイナス側電位を印加し、ＩＴＯ電極３２にプラス側電位を印加する。すると、Ａｌ電極３６側から電荷輸送兼発光層３４に向かって電子が移動し、ＩＴＯ電極３２側から電荷輸送兼発光層３４に向かってホールが移動する。これらにより、ＩＴＯ電極３２とＡｌ電極３６との間に電流が流れ、電荷輸送兼発光層３４が蛍光色素クマリンの緑色に発光してその光がガラス基板２１の外面側から出射する。
【００６０】
（電荷輸送兼発光層の例）
次に、本実施形態に係る発光素子３０の特徴の一つである電荷輸送兼発光層３４などの構成材料について、具体的に示す。電荷輸送兼発光層３４は、液晶相を有する有機電荷輸送材料からなり、その液晶相の分子長軸がＩＴＯ電極３２及びＡｌ電極３６の平面に対して略平行に配列されているものからなる。電荷輸送兼発光層３４をなす上記有機電荷輸送材料としては、例えば下記の化合物「化７」を挙げる「クマリン６」を、第１又は第２実施形態に示した液晶性の電荷輸送材料に混合したものが適用できる。
例えば、本実施形態の電荷輸送兼発光層３４は、第１実施形態の化合物「化１」に化合物「化７」を１「ｍｏｌ％」添加した物で構成する。
【００６１】
【化７】
2005251414.tif 000009
【００６２】
化合物「化７」は、蛍光色素材料の「クマリン６」であり、液晶性の電荷輸送材料に混合されることにより、発光層として機能する。
【００６３】
次に、本実施形態の発光素子３０におけるＰＥＤＯＴ３３の構成材料例について、下記の化合物「化８」に示す。
【化８】
2005251414.tif 000010
化合物「化８」は、ＰＥＤＯＴとポリスチレンスルフォン酸（ＰＳＳ）との混合物（ＰＥＤＯＴ/ＰＳＳ「Poly(3,4-ethylenedioxythiophene)/Poly(styrenesulfonate)」）であり、導電性高分子である。そして、化合物「化８」は電荷輸送材料として機能する。
【００６４】
（配向処理「製造方法」）
次に、本実施形態に係る発光素子３０の製造工程の特徴となる電荷輸送兼発光層３４の配向処理について説明する。先ず、ガラス基板３１の一方面側に、ＩＴＯ電極３２、ＰＥＤＯＴ３３及び電荷輸送兼発光層３４を順次積層する。その後、電荷輸送兼発光層３４の液晶が等方相になるまで、その電荷輸送兼発光層３４について加熱する。その後、電荷輸送兼発光層３４について、除冷することにより、スメクティック相（又はディスコティック相）に転移させる。その後、電荷輸送兼発光層３４について、温度を保持して水平配向（液晶相の分子長軸がＩＴＯ電極３２の平面に対して略平行に配列されること）を成長させる。そして電荷輸送兼発光層３４の全面に上記水平配向のスメクティック相（又はディスコティック相）が成長したら、室温までその電荷輸送兼発光層３４について急冷して、配向を固定化する。
【００６５】
これらにより、電荷輸送兼発光層３４の液晶相の分子長軸は、ＩＴＯ電極３２の平面に対して略平行に配列される。ここで、各分子の長軸は、同一方向に向いている必要はなく、ＩＴＯ電極３２の平面に対して略平行であればよい。
【００６６】
上記のような構成とすることにより、本実施形態の発光素子３０は、ＩＴＯ電極３２とＡｌ電極３６との間に電圧を印加することで、電荷輸送兼発光層３４から蛍光色素クマリンの緑色の発光を得ることができる。この発光時における電荷輸送兼発光層３４などでの電流密度は、上記配向処理（液晶相の分子長軸がＩＴＯ電極３２の平面に対して略平行に配列されること）を施していない発光素子と比較して大幅に高くなっている。したがって、本実施形態の発光素子３０は、従来の発光素子と比較してキャリア輸送効率が改善されていることがわかる。すなわち、本実施形態の発光素子３０では、電荷輸送兼発光層３４において電荷が電極平面に対して垂直方向に移動し易くなり、その電荷は電極平面に対して平行方向に移動し難くなるので、従来よりも高効率に電荷を輸送できると想定される。したがって、本実施形態の発光素子３０は、素子全体又は装置全体として高効率に発光することができ、さらに発光ムラなどを低減することができる。
【００６７】
（有機ＥＬ装置）
次に、上記第１から第３実施形態の発光素子１０，２０，３０からなる有機ＥＬ装置の回路構成について図４および図５を参照して説明する。図４は、発光素子１０，２０，３０を構成要素として表示装置をなす有機ＥＬ装置の一部を示す回路図である。図５は図４に示す有機ＥＬ装置における画素領域の平面構造を示す拡大平面図である。
【００６８】
図４において、有機ＥＬ装置５０１はＥＬ発光素子（発光素子１０，２０，３０）を用いたアクティブマトリックス型の表示装置である。この有機ＥＬ装置５０１は、基板（ガラス基板１１，２１，３１）である透明の表示基板上に、複数の走査線５０３と、これら走査線５０３に対して交差する方向に延びる複数の信号線５０４と、これら信号線５０４に並列に延びる複数の共通給電線５０５とがそれぞれ配線された構成を有している。そして、走査線５０３と信号線５０４との各交点には、画素領域５０１Ａが設けられている。
【００６９】
信号線５０４に対しては、シフトレジスタ、レベルシフタ、ビデオライン、アナログスイッチを有したデータ側駆動回路５０７が設けられている。また、走査線５０３に対しては、シフトレジスタおよびレベルシフタを有した走査側駆動回路５０８が設けられている。そして、画素領域５０１Ａのそれぞれには、走査線５０３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薄膜トランジスタ５０９と、このスイッチング薄膜トランジスタ５０９を介して信号線５０４から供給される画像信号を蓄積して保持する蓄積容量ｃａｐと、この蓄積容量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カレント薄膜トランジスタ５１０と、このカレント薄膜トランジスタ５１０を介して共通給電線５０５に電気的に接続したときに共通給電線５０５から駆動電流が流れ込む画素電極５１１と、この画素電極５１１および反射電極５１２間に挟み込まれる発光素子５１３とが設けられている。ここで、画素電極５１１は上記実施形態のＩＴＯ電極１２，２２，３２に相当し、反射電極５１２は上記実施形態のＡｌ電極１７，２７，３６に相当する。そして、発光素子５１３は、上記実施形態の発光層１４，電子注入・発光層２５，電荷輸送兼発光層３４などに相当する。
【００７０】
この構成により、走査線５０３が駆動されてスイッチング薄膜トランジスタ５０９がオンすると、その時の信号線５０４の電位が蓄積容量ｃａｐに保持される。この蓄積容量ｃａｐの状態に応じて、カレント薄膜トランジスタ５１０のオン・オフ状態が決まる。そして、カレント薄膜トランジスタ５１０のチャネルを介して、共通給電線５０５から画素電極５１１に電流が流れ、さらに発光素子５１３を通じて反射電極５１２に電流が流れる。このことにより、発光素子５１３は、これを流れる電流量に応じて発光する。
【００７１】
ここで、画素領域５０１Ａは、反射電極５１２および発光素子５１３を取り除いた状態の有機ＥＬ装置５０１の拡大平面図である図５に示すように、平面状態が長方形の画素電極５１１の４辺が、信号線５０４、共通給電線５０５、走査線５０３および図示しない他の画素電極５１１用の走査線５０３によって囲まれた配置となっている。
【００７２】
このような構成の有機ＥＬ装置５０１は、上記実施形態の発光素子１０，２０，３０を構成要素としているので、装置全体として高効率に発光することができ、さらに発光ムラなどがない鮮明な画像表示を得ることができる。
【００７３】
（電子機器）
次に、上記実施形態の有機ＥＬ装置を備えた電子機器について説明する。
図６（ａ）は、携帯電話の一例を示した斜視図である。図６（ａ）において、符号１０００は携帯電話本体を示し、符号１００１は上記実施形態の有機ＥＬ装置からなる表示部を示している。図６（ｂ）は、腕時計型電子機器の一例を示した斜視図である。図６（ｂ）において、符号１１００は時計本体を示し、符号１１０１は上記実施形態の有機ＥＬ装置からなる表示部を示している。図６（ｃ）は、ワープロ、パソコンなどの携帯型情報処理装置の一例を示した斜視図である。図６（ｃ）において、符号１２００は情報処理装置、符号１２０２はキーボードなどの入力部、符号１２０４は情報処理装置本体、符号１２０６は上記実施形態の有機ＥＬ装置からなる表示部を示している。
【００７４】
図６に示す電子機器は、上記実施形態の発光素子１０，２０，３０を構成要素としているので、高品位な画像をエネルギー的に効率よく表示することができる。
【００７５】
なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能であり、実施形態で挙げた具体的な構成および材料などはほんの一例に過ぎず、適宜変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】本発明の第１実施形態に係る発光素子を示す模式断面図である。
【図２】本発明の第２実施形態に係る発光素子を示す模式断面図である。
【図３】本発明の第３実施形態に係る発光素子を示す模式断面図である。
【図４】第１から第３実施形態に係る発光素子を備えた有機ＥＬ装置の回路図である。
【図５】同上の有機ＥＬ装置における画素領域の平面構造を示す拡大平面図である。
【図６】同上の有機ＥＬ装置を備える電子機器の例を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００７７】
１０，２０，３０…発光素子、１１，２１，３１…ガラス基板、１２，２２，３２…ＩＴＯ電極、１３，２３…ホール注入層、１４…発光層、１５…液晶性電子注入層、１６，２６，３５…Ａｌ−Ｌｉ合金、１７，２７，３６…Ａｌ電極、２４…液晶性ホール輸送層、２５…電子注入・発光層、３３…ＰＥＤＯＴ、３４…電荷輸送兼発光層
【図１】
2005251414.tif 000011
【図２】
2005251414.tif 000012
【図３】
2005251414.tif 000013
【図４】
2005251414.tif 000014
【図５】
2005251414.tif 000015
【図６】
2005251414.tif 000016