JP2009135053A - 電子デバイス、表示装置および電子デバイスの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】画素周辺部での機能層の膜厚不均一性に起因する、発光領域の狭小化、周辺部でのリーク電流の増加または機能層の剥がれ等の膜厚不均一性への対策を提供する。
【解決手段】基板と、基板の上に形成された機能層と、機能層の端部を覆う端部被覆層とを備え、機能層は、端部被覆層で覆われない機能領域を有する電子デバイスを提供する。当該機能層は、端部被覆層で覆うことにより非機能化された非機能領域をさらに有して、端部被覆層は、基板と機能層との間の接着力より大きい接着力で基板に接着する。
【選択図】図２

Description

本発明は、電子デバイス、表示装置および電子デバイスの製造方法に関する。本発明は、特に、電子デバイス等に備える機能性層の層厚不均一性に主に起因する不具合に対処した電子デバイス、表示装置および電子デバイスの製造方法に関する。

機能性層を有する電子デバイスは、表示装置に用いることができる。基板上の所定の箇所に形成した機能性層を有する電子デバイスとしては、吐出液のはみ出しを防止するバンク層を予め基板上に形成した後、バンク層で囲まれた領域内に機能性層の形成用の溶液をインクジェット法により吐出して、当該溶液を乾燥して得られた機能性層を（その端部に特に処理を施さずに）用いてなる電子デバイスが知られている（たとえば、特許文献１参照。）。

また、基板上にバンク層を形成しないで、基板上の所定の箇所に形成した機能性層を有する電子デバイスとしては、基板の上に一様に形成された機能性層材料の膜を、フォトリソグラフ法によるパターニングにより機能性層を形成して、得られた機能性層を（その端部に特に処理を施さずに）用いてなる電子デバイスが知られている（たとえば、特許文献２参照。）。

国際公開ＷＯ９９／０１０８６２号（再公表９９／０１０８６２号公報） 特開２００５−３２７３５号公報

しかしながら、従来技術においては、電子デバイスの機能層の均一性には問題がある。たとえば機能層が有機ＥＬ素子の発光層である場合は、特に発光層の周縁部における輝度低下、発行領域の狭小化、周縁部におけるリーク電流の増加が生じる場合があり、機能層の均一性の高い電子デバイスが求められていた。本発明の目的は、機能層の均一性の高い電子デバイスを提供することにある。

そこで本発明者らは、上記課題を解決することを目的に、機能層の均一性が高い電子デバイスの構造について鋭意検討した。その結果、機能層を、基板の上に隔壁を形成することなく、前記基板の上に一様に形成された膜をパターニングすることにより、または、前記基板の上に隔壁を形成することなく、前記基板の上に選択的に膜を形成することにより、前記基板の素子形成領域に形成し、前記機能層を有する電子デバイスについて、さらに特定の層を備えたものとすることにより、機能層の均一性の高い電子デバイスとなることを見出し、本発明を完成させるに至った。

すなわち、本発明の第１の形態においては、機能層の均一性が高くなる電子デバイスの構造について鋭意検討した結果、基板と、前記基板の上に隔壁を形成することなく、前記基板の上に一様に形成された膜をパターニングすることにより、または、前記基板の上に隔壁を形成することなく、前記基板の上に選択的に膜を形成することにより、前記基板の素子形成領域に形成される機能層と、前記機能層の端部を覆う端部被覆層とを備え、前記機能層は、前記端部被覆層で覆われない機能領域を有することを特徴とする電子デバイスを提供する。本発明の第２の形態においては、基板と、前記基板の上に形成された隔壁部と、前記隔壁部で画定される素子形成領域に形成され、前記素子形成領域の中心領域において膜厚が均一に形成される機能層と、前記機能層の端部を覆う端部被覆層とを備え、前記機能層は、前記端部被覆層で覆われない機能領域を有することを特徴とする電子デバイスを提供する。本発明の第３の形態においては、基板と、前記基板の上に形成された隔壁部と、前記隔壁部で画定される素子形成領域に形成された機能層と、前記機能層の端部を覆う端部被覆層とを備え、前記機能層は、前記端部被覆層で覆われない領域を有し、前記端部被覆層は、前記機能層を覆う感光性樹脂を含む溶液を塗布した後、前記端部被覆層で覆われない機能領域を覆う前記感光性樹脂を除去することにより形成されることを特徴とする電子デバイスを提供する。なお、上記した電子デバイスは、表示素子を備えた場合には表示装置として提供でき、前記各部材を製造する製造方法として提供することもできる。

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

図１は、本実施形態の表示装置１０１を示す。表示装置１０１は、マトリックス状に配置された有機ＥＬ素子２０１を備える。各有機ＥＬ素子２０１は、バンク３００によって区切られている。なお、有機ＥＬ素子２０１は電子デバイスの一例であってよく、バンク３００は隔壁部の一例であってよい。

また、本実施形態の表示装置１０１では、表示素子の一例として発光素子である有機ＥＬ素子２０１を例示する。ただし、表示素子は有機ＥＬ素子２０１等の発光素子に限らず、電界を印加する電極等を機能層として含む液晶表示素子に適用してもよい。

表示装置１０１は、行方向および列方向に配列されたバンク３００によって有機ＥＬ素子２０１の素子形成領域がマトリックス状に配列されている。すなわち基板の上にバンク３００が行方向および列方向に配列されることにより、基板上に素子形成領域がマトリックス状に配列される。有機ＥＬ素子２０１の素子形成領域は、バンク３００で隔たれ、当該素子形成領域には、有機ＥＬ素子２０１の機能を発現する機能層が形成されている。そして、機能層は、端部被覆層によってその端部が覆われている。機能層には、端部被覆層で覆われた非機能領域と、端部被覆層で覆われない機能領域とを有する。

ここでは、有機ＥＬ素子２０１の素子形成領域を区画する部材としてバンク３００を例示しているが、他の方法によって素子形成領域が区画されてもよい。たとえば、基板の上にバンク３００を形成することなく、基板の上に一様に成膜された膜をパターニングすることにより、または、基板の上に選択的に膜を塗布することにより機能層を形成して、基板の上にマトリックス状に配列された素子形成領域を区画できる。すなわち、基板の上に一様に機能層となる膜を形成した後、エッチング法によるパターニングによって素子形成領域を区画してもよい。あるいは機能層となる材料を基板の一領域に選択的に塗布することにより、素子形成領域を区画してもよい。

このような区画により、基板の上にマトリックス状に素子形成領域を配列できる。なお、これらバンク３００によらない方法で有機ＥＬ素子２０１の素子形成領域を区画した場合であっても、当該素子形成領域の機能層は、その端部が端部被覆層で覆われる。よって、この場合の機能層においても端部被覆層で覆われた非機能領域と、端部被覆層で覆われない機能領域とを有する。

図２は、有機ＥＬ素子２０１の断面例を示す。図２において二つ分の有機ＥＬ素子２０１を示す。有機ＥＬ素子２０１は、基板２０２、陽極２０４、正孔注入層２０６、青色発光層２０８または赤色発光層２１０、端部被覆層２１２、陰極２１４およびバンク３００を備える。

同図では青色発光層２０８および赤色発光層２１０を示すが、青色発光層２０８を備える有機ＥＬ素子２０１が青色画素に対応して、赤色発光層２１０備える有機ＥＬ素子２０１が赤色画素に対応する。緑色画素に対応する有機ＥＬ素子２０１を備えてよいことは言うまでもない。３色以上の多色を表示するよう有機ＥＬ素子２０１が形成されてもよい。三原色としてシアン、マゼンダ、イエローが発光されてもよい。

基板２０２は、その表面に陽極２０４およびバンク３００を有する。陽極２０４は下部電極の一例であってよく、バンク３００は隔壁部の一例であってよい。バンク３００は、前記した通り有機ＥＬ素子２０１の素子形成領域を区画する隔壁となるから有機ＥＬ素子２０１の機能層の隔壁となる。バンク３００は、たとえば絶縁体であり、感光性樹脂であってよい。バンク３００が感光性樹脂である場合、フォトリソグラフィ法を用いて容易に作成できる。

陽極２０４は、基板２０２の表面に形成される。また、陽極２０４の上に正孔注入層２０６が形成される。ただし、陽極２０４の周辺部はバンク３００で覆われるから、正孔注入層２０６は、陽極２０４の一部領域上に形成される。陽極２０４は、下部電極の一例であってよい。

正孔注入層２０６は、陽極２０４の一部領域の上に形成される。陽極２０４は基板２０２の上に形成されるので、正孔注入層２０６も基板２０２の上に形成されることになる。正孔注入層２０６は、機能層の一例であってよい。

青色発光層２０８および赤色発光層２１０は、正孔注入層２０６の上に形成される。正孔注入層２０６および陽極２０４は基板２０２の上に形成されるので、青色発光層２０８および赤色発光層２１０も基板２０２の上に形成されることになる。青色発光層２０８および赤色発光層２１０は、機能層の一例であってよい。なお、青色発光層２０８および赤色発光層２１０を区別しない場合は、単に発光層という場合がある。青色発光層２０８および赤色発光層２１０は、有機発光層であることが好ましい。

正孔注入層２０６、青色発光層２０８および赤色発光層２１０は前記した通り機能層の一例である。以下の説明において単に機能層という場合には、正孔注入層２０６、青色発光層２０８または赤色発光層２１０の何れかを指標する。また、正孔注入層２０６および青色発光層２０８を単に機能層という場合があり、正孔注入層２０６および赤色発光層２１０を単に機能層という場合もある。正孔注入層２０６は有機物であることが好ましい。正孔注入層２０６は、有機キャリア注入層の一例であってよい。

端部被覆層２１２は、バンク３００を覆って形成され、正孔注入層２０６および青色発光層２０８、または正孔注入層２０６および赤色発光層２１０の端部を覆う。端部被覆層２１２は、基板２０２と機能層との間の接着力より大きい接着力で基板２０２もしくはバンク３００に接着する。この結果、機能層の端部における剥がれを防止できる。また、端部被覆層２１２は、絶縁体であってよい。

機能層は、その端部においてバンク３００または基板２０２と端部被覆層２１２との間に形成される。よって、端部被覆層２１２が絶縁体であることにより、端部における上部の電極とのショートを防止できる。

機能層は、バンク３００で画定される素子形成領域に形成される。また機能層は、素子形成領域の中心領域において膜厚が均一に形成される。ここで、端部被覆層で覆われない素子形成領域を素子形成領域の中心領域と定義することができる。素子形成領域の中心領域において膜厚が均一に形成されるから、機能層の発光ムラが抑制され、発光を均一にできる。なお、膜厚が均一とは、平均膜厚に対する偏差あるいは最大膜厚および最小膜厚が、機能層の発現する機能上問題とならない程度の数値幅の範囲内にあることをいい、たとえば最大膜厚および最小膜厚が平均膜厚のプラスマイナス１０％以内にあることが例示できる。

端部被覆層２１２は、たとえばコート法あるいは塗布法を用いて機能層の上に成膜できる。コート法としては、たとえばスピンコート法、キャスティング法、マイクログラビアコート法、グラビアコート法、バーコート法、ロールコート法、ワイアバーコート法、ディップコート法、スリットコート法、キャピラリコート法、スプレーコート法、ノズルコート法が例示できる。塗布法としては、たとえばグラビア印刷法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、反転印刷法、インクジェットプリント法等を用いることができる。

端部被覆層２１２は、感光性樹脂であってよい。端部被覆層２１２が感光性樹脂である場合、フォトリソグラフィ法を用いて、容易に機能層を覆わない領域すなわち機能層の機能領域を形成できる。すなわち、端部被覆層２１２は、機能層を覆う感光性樹脂を塗布した後、機能領域の感光性樹脂を除去することにより形成されてよい。

なお、端部被覆層２１２の膜厚は、１０ｎｍ〜１０μｍが例示できる。好ましくは１００ｎｍ〜５μｍ、さらに好ましくは１０００ｎｍ〜３μｍが例示できる。端部被覆層２１２が正孔注入層２０６および青色発光層２０８または正孔注入層２０６および赤色発光層２１０を覆う距離は、素子形成領域の周縁部から内側にかけて、２μｍ〜２０μｍ、好ましくは５μｍ〜１５μｍが例示できる。

陰極２１４は、青色発光層２０８、赤色発光層２１０および端部被覆層２１２を覆う。陰極２１４は上部電極の一例であってよい。前記した通り、機能層の端部は端部被覆層２１２で覆われるから、機能層端部におけるリークを防止できる。特に、陰極２１４と正孔注入層２０６との間のリークを防止できる。

青色発光層２０８および赤色発光層２１０は、端部被覆層２１２によってその端部が覆われるから、青色発光層２０８および赤色発光層２１０には、端部被覆層２１２で覆われない機能領域を有する。機能領域は青色発光層２０８または赤色発光層２１０がその機能を発現する領域であり、具体的には発光領域が例示できる。一方、青色発光層２０８または赤色発光層２１０を端部被覆層２１２で覆うことにより、青色発光層２０８または赤色発光層２１０が非機能化された非機能領域が形成される。具体的には非発光領域が例示できる。

正孔注入層２０６および青色発光層２０８、正孔注入層２０６および赤色発光層２１０は、何れも端部において、バンク３００の一部に乗り上げて形成された乗り上げ領域を有する。端部被覆層２１２は、機能層の当該乗り上げ領域を覆う。また、正孔注入層２０６および青色発光層２０８、正孔注入層２０６および赤色発光層２１０は、何れも端部において、機能領域における平均膜厚より小さい膜厚を有する薄膜領域を有する。端部被覆層２１２は、機能層の当該薄膜領域を更に覆うことができる。

図３から図９は、有機ＥＬ素子２０１の製造方法例における断面例を示す。図３に示すように、基板２０２を準備して、基板２０２上にたとえばＩＴＯ（インジウム・スズ・オキサイド）等の透明導電膜を堆積する。その後、堆積した導電膜を、フォトリソグラフィおよびエッチングを用いてパターニングして、陽極２０４を形成する。

なお、基板２０２には、たとえばシリコン等をキャリア層とする薄膜トランジスタを形成しておいてよい。薄膜トランジスタ等を既に基板２０２に形成したものも本実施形態においては基板２０２とする。

図４に示すように、陽極２０４を形成した基板２０２の全面に、たとえば感光性の樹脂を塗布して、プリベークした後、適切なマスクを配置して露光処理を実行する。その後現像処理、ポストベーク処理を実行して、バンク３００を形成する。

図５に示すように、たとえば塗布法により、正孔注入層２０６を形成する。正孔注入層２０６は、たとえば、正孔注入材料を含有する有機溶媒を滴下および塗布した後、たとえば窒素雰囲気、２００℃、３０分の条件でベークすることにより形成できる。

図６に示すように、正孔注入層２０６を形成した基板２０２の上に、青色発光層２０８を形成する。青色発光層２０８は、たとえば以下の方法により形成できる。たとえば、発光材料を含有する有機溶媒を滴下およびスピンコート塗布した後、たとえば１３０℃の条件でベークすることにより発光層を形成する。

発光層上にポジレジストをスピンコート塗布、プリベーク、マスク露光、現像およびポストベークによりレジストマスクを形成する。その後、たとえばドライエッチング法によりレジストマスクで被覆されていない発光層の領域をエッチングして除去する。さらにレジストを剥離して青色発光層２０８が形成できる。

図７に示すように、図６と同様の手法により、赤色発光層２１０を形成する。なお、さらに多色の発光層を形成するには、同様の発光層塗布およびパターニングを繰り返せばよい。

図８に示すように、青色発光層２０８および赤色発光層２１０を形成した基板２０２の上に、たとえばエポキシ樹脂ベースのネガレジスト２３０を塗布する。プリベーク処理の後、フォトマスク２３２を配置してネガレジスト２３０を露光する。

図９に示すように、ネガレジスト２３０の露光領域を現像して端部被覆層２１２を形成する。その後、たとえば蒸着法等により金属膜を堆積して陰極２１４を形成すれば、図２に示す有機ＥＬ素子２０１が形成できる。

図１０は、図９の２４０部を拡大して示す。正孔注入層２０６および赤色発光層２１０は、端部において、バンク３００の一部に乗り上げて形成された乗り上げ領域Ｒｏを有する。また正孔注入層２０６および赤色発光層２１０は、端部において、機能領域における平均膜厚より小さい膜厚を有する薄膜領域Ｒｔを有する。端部被覆層２１２は、乗り上げ領域Ｒｏ、薄膜領域Ｒｔを覆っている。

以下、上記において説明した各部材をさらに詳しく説明する。基板２０２は、電極あるいは素子を形成して、有機物の層を形成する場合に変化しないものであればよく、たとえばガラス、プラスチック、高分子フィルム、シリコン基板、これらを積層したものなどが用いられる。基板２０２としては、市販のものが入手可能であり、または公知の方法により製造することができる。

プラッスチック基板として、例えばＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＴＡＣ（トリアセチルセルロース）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＥＳ（ポリエーテルサルホン）等を用いることができる。発光素子としてトップエミッションタイプの有機ＥＬ素子を形成する場合には、基板２０２は不透光性のものでよく、例えば、ステンレス基板、単結晶性半導体基板等を適用してもよい。

陽極２０４として、透明または半透明の電極を用いることが、陽極２０４を通して発光する素子を構成しうるから好ましい。透明電極または半透明電極としては、高電気伝導度の金属酸化物、金属硫化物あるいは金属の薄膜を用いることができる。陽極２０４として高透過率のものが好適に利用でき、用いる有機層により、適宜選択して用いることができる。

具体的には、酸化インジウム、酸化亜鉛、酸化スズ、およびこれらの複合体であるインジウム・スズ・オキサイド（ＩＴＯ）、インジウム・亜鉛・オキサイド等を含む導電性ガラスを用いて作成された膜（ＮＥＳＡなど）、金、白金、銀、銅等が用いられる。ＩＴＯ、インジウム・亜鉛・オキサイド、酸化スズが好ましい。作製方法としては、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、メッキ法等が挙げられる。陽極２０４として、ポリアニリンもしくはその誘導体、ポリチオフェンもしくはその誘導体などの有機透明導電膜を用いてもよい。

陽極２０４には、光を反射させる材料を用いてもよく、該材料としては、仕事関数３．０ｅＶ以上の金属、金属酸化物、金属硫化物が好ましい。陽極２０４の膜厚は、光の透過性と電気伝導度とを考慮して、適宜選択することができるが、たとえば１０ｎｍ〜１０μｍであり、好ましくは２０ｎｍ〜１μｍであり、さらに好ましくは５０ｎｍ〜５００ｎｍである。

陽極２０４上に、電荷注入を容易にすることを目的として、フタロシアニン誘導体、導電性高分子、カーボンなどを含む層、あるいは金属酸化物、金属フッ化物、有機絶縁材料等を含む平均膜厚２ｎｍ以下の層を設けてもよい。発光素子としてトップエミッションタイプの有機ＥＬ素子を形成する場合には、陽極２０４は不透光性材料または透光性材料と不透光性材料との積層構造であってもよい。

正孔注入層２０６は、陽極２０４からの正孔注入効率を改善する機能を有する。正孔注入層２０６と発光層との間に正孔輸送層を設けてもよい。正孔輸送層は、陽極、正孔注入層２０６または陽極２０４により近い正孔輸送層からの正孔注入を改善する機能を有する。正孔注入層２０６または正孔輸送層が電子の輸送を堰き止める機能を有する場合には、これらの層が電子ブロック層を兼ねることがある。

電子の輸送を堰き止める機能を有することは、たとえば、電子電流を流してホール電流を流さない素子を作製して、その電流値の減少で堰き止める効果を確認することができる。正孔注入層を形成する材料としては、フェニルアミン系、スターバースト型アミン系、フタロシアニン系、酸化バナジウム、酸化モリブデン、酸化ルテニウム、酸化アルミニウム等の酸化物、アモルファスカーボン、ポリアニリン、ポリチオフェン誘導体等が挙げられる。

青色発光層２０８または赤色発光層２１０は、有機発光層であることが好ましく、主として蛍光またはりん光を発光する有機物（低分子化合物および高分子化合物）を含む。青色発光層２０８または赤色発光層２１０にはドーパント材料を含んでもよい。青色発光層２０８または赤色発光層２１０は、電流を流すことで、または電圧を印加することで発光することが可能な材料を含有する。このような発光層に用いられる発光層材料として、例えば、ジスチリルビフェニル系材料、ジメシチルボリル系材料、スチルベン系材料、ジピリリルジシアノベンゼン材料、ベンズオキサゾール系材料、ジスチリル系材料、カルバゾール系材料、ジベンゾクリセン系材料が挙げられる。その他、アリールアミン系材料、ピレン置換オリゴチオフェン系材料、ＰＰＶオリゴマー系材料、カルバゾール系材料、ポリフルオレン系材料が挙げられる。

青色発光層２０８または赤色発光層２１０の膜厚は特に制限されず、目的の設計に応じて適宜変更することができる。たとえば、１０〜２００ｎｍ程度であることが好ましい。このような厚みが前記下限未満では、電子と正孔の再結合が十分に起こらない、または輝度が十分に取れない、または製造が困難になるなどの傾向にあり、他方、前記上限を超えると印加する電圧が高くなる傾向にある。

青色発光層２０８または赤色発光層２１０の発光性材料として、上記に挙げた以外に以下のものが例示できる。色素系材料としては、たとえば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化合物、トリフェニルアミン誘導体、オキサジアゾール誘導体、ピラゾロキノリン誘導体、ジスチリルベンゼン誘導体などが挙げられる。その他、ジスチリルアリーレン誘導体、ピロール誘導体、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などが挙げられる。

金属錯体系材料としては、たとえば、中心金属に、Ａｌ、Ｚｎ、ＢｅなどまたはＴｂ、Ｅｕ、Ｄｙなどの希土類金属を有するとともに、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、フェニルベンゾイミダゾール、キノリン構造などを有する金属錯体などを挙げることができる。たとえば、イリジウム錯体、白金錯体等の三重項励起状態からの発光を有する金属錯体、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、ベンゾオキサゾリル亜鉛錯体、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、ユーロピウム錯体などが挙げられる。

高分子系材料としては、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、ポリシラン誘導体などが挙げられる。その他、ポリアセチレン誘導体、ポリフルオレン誘導体、ポリビニルカルバゾール誘導体、上記色素体あるいは金属錯体系発光材料を高分子化したものなどが挙げられる。

上記発光性材料のうち、青色に発光する材料としては、ジスチリルアリーレン誘導体、オキサジアゾール誘導体、およびそれらの重合体、ポリビニルカルバゾール誘導体、ポリパラフェニレン誘導体、ポリフルオレン誘導体などを挙げることができる。なかでも高分子材料のポリビニルカルバゾール誘導体、ポリパラフェニレン誘導体、ポリフルオレン誘導体などが好ましい。

また、緑色に発光する材料としては、キナクリドン誘導体、クマリン誘導体、およびそれらの重合体、ポリパラフェニレンビニレン誘導体、ポリフルオレン誘導体などを挙げることができる。なかでも高分子材料のポリパラフェニレンビニレン誘導体、ポリフルオレン誘導体などが好ましい。

また、赤色に発光する材料としては、クマリン誘導体、チオフェン環化合物、およびそれらの重合体、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、ポリフルオレン誘導体などを挙げることができる。なかでも高分子材料の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、ポリフルオレン誘導体などが好ましい。

青色発光層２０８または赤色発光層２１０中に発光効率の向上あるいは発光波長を変化させるなどの目的で、ドーパントを添加することができる。このようなドーパントとしては、たとえば、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、ポルフィリン誘導体、スチリル系色素、テトラセン誘導体、ピラゾロン誘導体、デカシクレン、フェノキサゾンなどを挙げることができる。なお、このような青色発光層２０８または赤色発光層２１０の厚さは、２〜２００ｎｍとすることができる。

有機物を含む青色発光層２０８または赤色発光層２１０の成膜方法としては、発光材料を含む溶液を基体の上または上方に塗布する方法、真空蒸着法、転写法などを用いることができる。溶液からの成膜に用いる溶媒の具体例としては、前述の溶液から正孔輸送層を成膜する場合に正孔輸送材料を溶解させる溶媒と同様の溶媒が挙げられる。

発光材料のうち、有機溶媒に可溶であるものは、塗布法により成膜できるから、製造上有利であって好ましい。有機ＥＬ素子２０１の作製においては、有機溶媒可溶性の高分子発光性材料を用いて有利に製造を実施できる。すなわち、発光性材料を溶かせた溶液を塗布後乾燥して溶媒を除去するという簡単な製造方法で青色発光層２０８または赤色発光層２１０が形成できる。なお電荷輸送材料あるいは発光材料を混合した場合も、同様な手法が適用できるから、製造上有利になる。

青色発光層２０８または赤色発光層２１０の膜厚としては、用いる材料によって最適値が異なり、駆動電圧と発光効率が適度な値となるように選択すればよい。例えば１ｎｍ〜１μｍが例示でき、２ｎｍ〜５００ｎｍが好ましい。さらに好ましくは５ｎｍ〜２００ｎｍが例示できる。

発光材料を含む溶液を基体の上または上方に塗布する方法としては、コート法を用いることができる。コート法として、スピンコート法、キャスティング法、マイクログラビアコート法、グラビアコート法、バーコート法、ロールコート法、ワイアバーコート法、ディップコート法、スリットコート法、キャピラリコート法、スプレーコート法、ノズルコート法が例示できる。その他、グラビア印刷法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、反転印刷法、インクジェットプリント法等の塗布法を用いることができる。

パターン形成あるいは多色の塗分けが容易であるという点で、グラビア印刷法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、反転印刷法、インクジェットプリント法等の印刷法が好ましい。また、昇華性の低分子化合物の場合は、真空蒸着法を用いることができる。さらには、レーザによる転写あるいは熱転写により、所定の領域に発光層を形成する方法も用いることができる。

溶液を用いて薄膜を積層する場合には、溶液に接する層が、用いる溶液により溶解しないことが好ましい。溶液から積層する場合には、薄膜形成に用いる溶液が、溶液の接する層を溶かさないように適当な溶媒種を選ぶこと、光架橋あるいは熱架橋により溶液が接する層を不溶化させた後に、溶液により積層することなどが例として挙げられる。

印刷法等で用いる溶液（インク組成物）としては、少なくとも１種類の高分子蛍光体（高分子発光性材料）が含有されていればよい。高分子蛍光体以外に正孔輸送材料、電子輸送材料、発光材料、溶媒、安定剤などの添加剤を含んでいてもよい。

インク組成物の粘度は、印刷法によって異なる。インクジェットプリント法などインク組成物が吐出装置を経由するものは、吐出時の目詰まりあるいは飛行曲がりを防止することを目的として、粘度が２５℃において１〜２０ｍＰａ・ｓの範囲であることが好ましい。５〜２０ｍＰａ・ｓの範囲であることがより好ましく、７〜２０ｍＰａ・ｓの範囲であることがさらに好ましい。

印刷法等で用いる溶液（インク組成物）は、高分子化合物の他に、粘度及び／又は表面張力を調節することを目的とする添加剤を含有してもよい。該添加剤としては、粘度を高めることを目的とする高分子量の高分子化合物（増粘剤）あるいは貧溶媒、粘度を下げることを目的とする低分子量の化合物、表面張力を下げることを目的とする界面活性剤などを適宜組み合わせて使用できる。

高分子量の高分子化合物としては、高分子蛍光体と同じ溶媒に可溶で、発光あるいは電荷輸送を阻害しないものであればよい。例えば、高分子量のポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、又は高分子蛍光体のうち高分子量のものを用いることができる。ポリスチレン換算の重量平均分子量が５０万以上であることが好ましく、１００万以上であることがより好ましい。

貧溶媒を増粘剤として用いることもできる。すなわち、溶液中の固形分に対する貧溶媒を少量添加することで、粘度を高めることができる。この目的で貧溶媒を添加する場合、溶液中の固形分が析出しない範囲で、溶媒の種類と添加量を選択できる。保存時の安定性を考慮すると、貧溶媒の量は、溶液全体に対して５０ｗｔ％以下であることが好ましく、３０ｗｔ％以下であることがさらに好ましい。

溶液は、保存安定性を改善することを目的に、酸化防止剤を含有していてもよい。酸化防止剤としては、高分子蛍光体と同じ溶媒に可溶で、発光あるいは電荷輸送を阻害しないものであればよく、フェノール系酸化防止剤、リン系酸化防止剤などが例示される。

溶媒として特に制限はないが、インク組成物を構成する溶媒以外の材料を溶解又は均一に分散できるものが好ましい。たとえば、塩素系溶媒、エーテル系溶媒芳香族炭化水素系溶媒、脂肪族炭化水素系溶媒、ケトン系溶媒、エステル系溶媒、多価アルコール及びその誘導体、アルコール系溶媒、スルホキシド系溶媒、アミド系溶媒が例示できる。以下、具体的な溶媒を以下に列記する。

クロロホルム、塩化メチレン、１，２−ジクロロエタン、１，１，２−トリクロロエタン、クロロベンゼン、ｏ−ジクロロベンゼン等の塩素系溶媒。テトラヒドロフラン、ジオキサン、アニソール等のエーテル系溶媒。トルエン、キシレン、エチルベンゼン、ジエチルベンゼン、トリメチルベンゼン、ｎ−プロピルベンゼン、イソプロピルベンゼン、ｎ−ブチルベンゼン、イソブチルベンゼン、ｓ−ブチルベンゼン、エトキシベンゼン、シクロヘキシルベンゼン、１−メチルナフタレン、等の芳香族炭化水素系溶媒。

シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、ｎ−ペンタン、ｎ−ヘキサン、ｎ−へプタン、ｎ−オクタン、ｎ−ノナン、ｎ−デカン、ビシクロヘキシル、ｎ−ヘプチルシクロヘキサン、ｎ−ヘキシルシクロヘキサン、ビシクロヘキシル等の脂肪族炭化水素系溶媒。アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、ベンゾフェノン、アセトフェノン、シクロヘキセニルシクロヘキサノン、２−プロピルシクロヘキサノン、２−ヘプタノン、３−ヘプタノン、４−ヘプタノン、２−オクタノン、２−ノナノン、２−デカノン、ジシクロヘキシルケトンビシクロヘキシル等のケトン系溶媒。酢酸エチル、酢酸ブチル、エチルセルソルブアセテート、安息香酸メチル、酢酸フェニル等のエステル系溶媒。

エチレングリコール、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテル、ジメトキシエタン、プロピレングリコール、ジエトキシメタン、トリエチレングリコールモノエチルエーテル、グリセリン、１，２−ヘキサンジオール等の多価アルコール及びその誘導体。メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、シクロヘキサノール等のアルコール系溶媒。ジメチルスルホキシド等のスルホキシド系溶媒。Ｎ−メチル−２−ピロリドン、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド等のアミド系溶媒。これらの有機溶媒は、単独で、又は複数組み合わせて用いることができる。

これらのうち、高分子化合物等の溶解性、成膜時の均一性、粘度特性等の観点から、芳香族炭化水素系溶媒、脂肪族炭化水素系溶媒、エステル系溶媒、ケトン系溶媒が好ましい。より好ましいものとして、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、ジエチルベンゼン、トリメチルベンゼン、ｎ−プロピルベンゼン、イソプロピルベンゼン、ｎ−ブチルベンゼン、イソブチルベンゼン、ｓ−ブチルベンゼン、アニソール、エトキシベンゼン、１−メチルナフタレン、シクロヘキサンが挙げられる。その他、シクロヘキサノン、シクロヘキシルベンゼン、ビシクロヘキシル、シクロヘキセニルシクロヘキサノン、ｎ−ヘプチルシクロヘキサン、ｎ−ヘキシルシクロヘキサン、２−プロピルシクロヘキサノン、２−ヘプタノン、３−ヘプタノン、４−ヘプタノンが挙げられる。さらに、２−オクタノン、２−ノナノン、２−デカノン、ジシクロヘキシルケトン、アセトフェノン、ベンゾフェノンが挙げられる。

溶液中の溶媒の種類は、成膜性の観点あるいは素子特性等の観点から、２種類以上であることが好ましく、２〜３種類であることがより好ましく、２種類であることがさらに好ましい。溶液中に２種類の溶媒が含まれる場合、このうち１種類の溶媒は２５℃において固体状態でもよい。成膜性の観点から、１種類の溶媒は沸点が１８０℃以上の溶媒であることが好ましく、２００℃以上の溶媒であることがより好ましい。また、粘度の観点から、２種類の溶媒ともに、６０℃において１ｗｔ％以上の芳香族重合体が溶解することが好ましく、２種類の溶媒のうち１種類は、２５℃において１ｗｔ％以上の芳香族重合体が溶解することが好ましい。

溶液中に２種類以上の溶媒が含まれる場合、粘度及び成膜性の観点から、最高沸点を持つ溶媒の重量が、全溶媒のうち４０〜９０ｗｔ％であることが好ましい。５０〜９０ｗｔ％であることがより好ましく、６５〜８５ｗｔ％であることがさらに好ましい。

陰極２１４の材料としては、仕事関数の小さく発光層への電子注入が容易な材料かつ／もしくは高電気伝導度の材料かつ／もしくは可視光高反射率の材料が好ましい。金属では、アルカリ金属あるいはアルカリ土類金属、遷移金属あるいはＩＩＩ−Ｂ族金属を用いることができる。たとえば、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、ベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、アルミニウム、スカンジウムなどの金属が例示できる。またバナジウム、亜鉛、イットリウム、インジウム、セリウム、サマリウム、ユーロピウム、テルビウム、イッテルビウムなどの金属であってよい。これら金属、または上記金属のうち２つ以上の合金、またはそれらのうち１つ以上と、金、銀、白金、銅、マンガン、チタン、コバルト、ニッケル、タングステン、錫のうち１つ以上との合金、またはグラファイトもしくはグラファイト層間化合物等が用いられる。

合金の例としては、マグネシウム−銀合金、マグネシウム−インジウム合金、マグネシウム−アルミニウム合金、インジウム−銀合金、リチウム−アルミニウム合金、リチウム−マグネシウム合金、リチウム−インジウム合金、カルシウム−アルミニウム合金などが挙げられる。また、陰極として透明導電性電極を用いることができ、たとえば、導電性金属酸化物あるいは導電性有機物などを用いることができる。具体的には、導電性金属酸化物として酸化インジウム、酸化亜鉛、酸化スズ、およびそれらの複合体であるインジウム・スズ・オキサイド（ＩＴＯ）あるいはインジウム・亜鉛・オキサイド（ＩＺＯ）、導電性有機物としてポリアニリンもしくはその誘導体、ポリチオフェンもしくはその誘導体などの有機の透明導電膜を用いてもよい。なお、陰極を２層以上の積層構造としてもよい。なお、電子注入層が陰極として用いられる場合もある。

陰極の膜厚は、電気伝導度あるいは耐久性を考慮して、適宜選択することができるが、たとえば１０ｎｍ〜１０μｍであり、好ましくは２０ｎｍ〜１μｍであり、さらに好ましくは５０ｎｍ〜５００ｎｍである。陰極の作製方法としては、真空蒸着法、スパッタリング法、また金属薄膜を熱圧着するラミネート法等が用いられる。

有機ＥＬ素子を長期安定的に用いるには、素子を外部から保護することを目的に、保護層及び／又は保護カバーを装着することが好ましい。保護層として、高分子化合物、金属酸化物、金属フッ化物、金属ホウ化物などを用いることができる。保護カバーとして、ガラス板、表面に低透水率処理を施したプラスチック板などを用いることができる。カバーを熱効果樹脂あるいは光硬化樹脂で素子基体と貼り合わせて密閉する方法が好適に用いられる。

スペーサーを用いて空間を維持すれば、素子が傷付くのを防ぐことが容易になる。空間に窒素またはアルゴンのような不活性なガスを封入すれば、陰極の酸化を防止することができる。酸化バリウム等の乾燥剤を当該空間内に設置することにより、製造工程で吸着した水分が素子にダメージを与えることを抑制できる。これらのうち、いずれか一つまたは複数の方策を任意に採用できる。

封止の方法としては、公知の方法を適用すればよい。例えば、封止基板としてメタル基板あるいはガラス基板を用いる方法では、本実施形態の有機ＥＬ素子２０１が形成された基板２０２の端部にシール接着材を塗布して、水分あるいは酸素分圧を極力排除できる。高真空中または不活性ガス雰囲気中で、これら基板どうしを張り合わせて、ＵＶ照射あるいは加熱によりシール接着剤を硬化できる。また、封止基板には内部に吸湿材を配置することを目的に、中空構造の加工品が用いられることもある。

また、他の封止方法としては、本実施形態の有機ＥＬ素子２０１が形成された基板２０２の上に封止膜を形成する方法がある。有機膜、ＳｉＯｘ、ＳｉＮｘ等の無機多層膜、有機膜と無機膜の多層積層膜等を成膜して水分あるいは酸素に対するガスバリア層とする方法が例示できる。

本実施形態によれば、端部被覆層２１２が、青色発光層２０８、赤色発光層２１０および端部被覆層２１２の端部を覆っているので、リーク電流を少なくできる。また、端部被覆層２１２がこれら機能層の端部を覆うので、端部における剥離を防止できる。これらリーク電流の減少、剥離の防止は、有機ＥＬ素子２０１の信頼性を高めることができ、長寿命化を図ることができる。

さらに、膜厚が不均一な端部を端部被覆層２１２で覆うことにより、機能層の端部を非機能化できる。よって発光むらを少なくして、発光均一性を向上できる。高生産性の塗布法を用いることができるので、有機ＥＬ素子２０１の製造コストを低減することもできる。また、複雑なプロセス条件を調整しなくてもよいから、プロセスマージンが大きくなり、プロセス再現性が高くなる。

図１１は、有機ＥＬ素子の他の例である有機ＥＬ素子４０１の断面例を示す。図１１において二つ分の有機ＥＬ素子４０１を示す。有機ＥＬ素子４０１は、基板４０２、陽極４０４、正孔注入層４０６、青色発光層４０８または赤色発光層４１０、端部被覆層４１２、陰極４１４を備える。本例では前記した例と相違してバンクを備えない。なお、さらに多数、多色の有機ＥＬ素子４０１が備えられてよいことは前記例と同様であってよい。

基板４０２、陽極４０４は、前記例と同様であってよい。ただし、基板４０２にバンクを備えない点は前記例と相違する。図示した正孔注入層４０６は、陽極４０４が形成された基板４０２の上の全面に形成されているが、正孔注入層４０６は、陽極４０４の上に限って形成されてもよい。正孔注入層４０６は、機能層の一例であってよい。

青色発光層４０８および赤色発光層４１０は、前記例と同様であってよい。ただし、本例における素子形成領域は、バンクが備えられないのでバンクによって区画されない。本例の場合、青色発光層４０８および赤色発光層４１０が、基板４０２の上に一様に膜形成された後のエッチング法によるパターニング、または、基板４０２に青色発光材料を含む溶液または赤色発光材料を含む溶液を部分的に塗布することにより形成され、当該パターニングまたは部分的な塗布により素子形成領域が区画される。

正孔注入層４０６、青色発光層４０８および赤色発光層４１０は、機能層の一例である。以下の説明において単に機能層という場合がある。正孔注入層４０６および青色発光層４０８を単に機能層という場合があり、正孔注入層４０６および赤色発光層４１０を単に機能層という場合もある。正孔注入層４０６は有機物であることが好ましい。正孔注入層４０６は、有機キャリア注入層の一例であってよい。

端部被覆層４１２は、正孔注入層４０６および青色発光層４０８、または正孔注入層４０６および赤色発光層４１０の端部を覆う。端部被覆層４１２は、基板４０２と機能層との間の接着力より大きい接着力で基板４０２に接着する。この結果、機能層の端部における剥がれを防止できる。

また、端部被覆層４１２は、絶縁体であってよい。機能層は、その端部において基板４０２と端部被覆層４１２との間に形成されるから、端部被覆層４１２が絶縁体であることにより、端部における上部の電極とのショートを防止できる。端部被覆層４１２は、感光性樹脂であってよい。端部被覆層４１２が感光性樹脂である場合、フォトリソグラフィ法を用いて、容易に機能層を覆わない領域すなわち機能層の機能領域を形成できる。

なお、端部被覆層４１２の膜厚は、１０ｎｍ〜１０μｍが例示できる。好ましくは１００ｎｍ〜５μｍ、さらに好ましくは１０００ｎｍ〜３μｍが例示できる。端部被覆層４１２が青色発光層４０８および赤色発光層４１０を覆う距離は、素子形成領域の周縁部から内側にかけて、２μｍ〜２０μｍ、好ましくは５μｍ〜１５μｍが例示できる。

陰極４１４は、前記例と同様であってよい。青色発光層４０８および赤色発光層４１０は、端部被覆層４１２によってその端部が覆われるから、青色発光層４０８および赤色発光層４１０には、端部被覆層４１２で覆われない機能領域を有する。機能領域は青色発光層４０８または赤色発光層４１０がその機能を発現する領域であり、具体的には発光領域が例示できる。一方、青色発光層４０８または赤色発光層４１０を端部被覆層４１２で覆うことにより、青色発光層４０８または赤色発光層４１０が非機能化された非機能領域が形成される。具体的には非発光領域が例示できる。

青色発光層４０８および赤色発光層４１０は、端部において、機能領域における平均膜厚より大きい膜厚を有する薄膜領域を有する。端部被覆層４１２は、機能層の当該薄膜領域を更に覆うことができる。

図１２から図１７は、有機ＥＬ素子４０１の製造方法例における断面例を示す。図１２に示すように、基板４０２を準備して、基板４０２上に陽極４０４を形成する。陽極４０４の形成は前記例と同様であってよい。

図１３に示すように、たとえば塗布法により、正孔注入層４０６を形成する。正孔注入層４０６は、たとえば、正孔注入材料を含有する有機溶媒を滴下および塗布した後、たとえば窒素雰囲気、４００℃、３０分の条件でベークすることにより形成できる。

図１４に示すように、正孔注入層４０６を形成した基板４０２の上に、青色発光層４０８を形成する。青色発光層４０８の形成は、前記例と同様であってよい。さらに図１５に示すように、図１４と同様の手法により、赤色発光層４１０を形成する。なお、さらに多色の発光層を形成するには、同様の発光層塗布およびパターニングを繰り返せばよい。

図１６に示すように、青色発光層４０８および赤色発光層４１０を形成した基板４０２の上に、たとえばエポキシ樹脂ベースのネガレジストを含む溶液を塗布する。プリベーク処理の後、フォトマスク４３２を配置してネガレジスト４３０を露光する。

図１７に示すように、ネガレジスト４３０の露光領域を現像して端部被覆層４１２を形成する。その後、たとえば蒸着法等により金属膜を堆積して陰極４１４を形成すれば、図１１に示す有機ＥＬ素子４０１が形成できる。

図１８は、図１７の４４０部を拡大して示す。正孔注入層４０６および赤色発光層４１０は、端部において、機能領域における平均膜厚より大きい膜厚を有する薄膜領域Ｒｓを有する。端部被覆層４１２は、薄膜領域Ｒｓを覆っている。

本実施形態によれば、端部被覆層４１２が、青色発光層４０８、赤色発光層４１０および端部被覆層４１２の端部を覆っているので、リーク電流を少なくできる。また、端部被覆層４１２がこれら機能層の端部を覆うので、端部における剥離を防止できる。これらリーク電流の減少、剥離の防止は、有機ＥＬ素子４０１の信頼性を高めることができ、長寿命化を図ることができる。

さらに、膜厚が不均一な端部を端部被覆層４１２で覆うことにより、機能層の端部を非機能化できる。よって発光むらを少なくして、発光均一性を向上できる。高生産性の塗布法を用いることができるので、有機ＥＬ素子４０１の製造コストを低減することもできる。また、複雑なプロセス条件を調整しなくてもよいから、プロセスマージンが大きくなり、プロセス再現性が高くなる。

上記実施形態で説明しなかった有機ＥＬ素子２０１または有機ＥＬ素子４０１に適用できる構成の一例を示す。以下有機エレクトロルミネッセンス素子を有機ＥＬ素子ということがある。

本実施形態の有機ＥＬ素子は、陽極、発光層および陰極を有するのに加えて、前記陽極と前記発光層との間、および／または前記発光層と前記陰極との間にさらに他の層を有することができる。陰極と発光層との間に設けうる層としては、電子注入層、電子輸送層、正孔ブロック層等が挙げられる。電子注入層および電子輸送層の両方が設けられる場合、陰極に近い層が電子注入層となり、発光層に近い層が電子輸送層となる。

電子注入層は、陰極からの電子注入効率を改善する機能を有する。電子輸送層は、陰極、電子注入層または陰極により近い電子輸送層からの電子注入を改善する機能を有する。電子注入層または電子輸送層が正孔の輸送を堰き止める機能を有する場合には、これらの層が正孔ブロック層を兼ねることがある。正孔の輸送を堰き止める機能を有することは、たとえば、ホール電流を流して電子電流を流さない素子を作製して、その電流値の減少で堰き止める効果を確認することができる。

陽極と発光層の間に設けるものとしては、正孔注入層、正孔輸送層、電子ブロック層等が挙げられる。正孔注入層および正孔輸送層の両方が設けられる場合、陽極に近い層が正孔注入層となり、発光層の近い層が正孔輸送層となる。

正孔注入層は、陽極からの正孔注入効率を改善する機能を有する。正孔輸送層は、陽極、正孔注入層または陽極により近い正孔輸送層からの正孔注入を改善する機能を有する。正孔注入層または正孔輸送層が電子の輸送を堰き止める機能を有する場合には、これらの層が電子ブロック層を兼ねることがある。電子の輸送を堰き止める機能を有することは、たとえば、電子電流を流してホール電流を流さない素子を作製して、その電流値の減少で堰き止める効果を確認することができる。

本実施形態の有機ＥＬ素子において、発光層は１層設けられるが、これに限らず２層以上の発光層を設けることもできる。なお、電子注入層および正孔注入層を総称して電荷注入層と呼ぶことがあり、電子輸送層および正孔輸送層を総称して電荷輸送層と呼ぶことがある。さらに具体的には、本実施形態の有機ＥＬ素子は、下記の層構成の何れかを有することができる。

ａ）陽極／正孔輸送層／発光層／陰極、
ｂ）陽極／発光層／電子輸送層／陰極、
ｃ）陽極／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／陰極、
ｄ）陽極／電荷注入層／発光層／陰極、
ｅ）陽極／発光層／電荷注入層／陰極、
ｆ）陽極／電荷注入層／発光層／電荷注入層／陰極、
ｇ）陽極／電荷注入層／正孔輸送層／発光層／陰極、
ｈ）陽極／正孔輸送層／発光層／電荷注入層／陰極、
ｉ）陽極／電荷注入層／正孔輸送層／発光層／電荷注入層／陰極、
ｊ）陽極／電荷注入層／発光層／電荷輸送層／陰極、
ｋ）陽極／発光層／電子輸送層／電荷注入層／陰極、
ｌ）陽極／電荷注入層／発光層／電子輸送層／電荷注入層／陰極、
ｍ）陽極／電荷注入層／正孔輸送層／発光層／電荷輸送層／陰極、
ｎ）陽極／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／電荷注入層／陰極、
ｏ）陽極／電荷注入層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／電荷注入層／陰極、
（ここで／は各層が隣接して積層されていることを示す。以下同じ。）

本実施形態の有機ＥＬ素子は、２層以上の発光層を有していてもよい。２層の発光層を有する有機ＥＬ素子としては、具体的には、
ｐ）陽極／電荷注入層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／電荷注入層／電極／電荷注入層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／電荷注入層／陰極、
の層構成を有するものが挙げられる。

３層以上の発光層を有する有機ＥＬ素子としては、具体的には、電極／電荷注入層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／電荷注入層を一つの繰り返し単位として、
ｑ）陽極／電荷注入層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／電荷注入層／繰り返し単位／繰り返し単位・・・／陰極、
と、２層以上の該繰り返し単位を含む層構成を有するものが挙げられる。

上記層構成ｐおよびｑにおいて、陽極、電極、陰極、発光層以外の各層は削除することができる。ここで、電極は、電界を印加することにより、正孔と電子を発生する。たとえば、酸化バナジウム、インジウム・スズ・オキサイド、酸化モリブデンなどが挙げられる。

本実施形態の有機ＥＬ素子は、さらに基板を有することができ、当該基板の上に前記各層を設けることができる。本実施形態の有機ＥＬ素子はさらに、前記各層を挟んで基板と反対側に、封止を目的とする部材を有することができる。基板および前記層構成を有する有機ＥＬ素子は、陽極側に基板を有するが、本実施形態においてはこれに限られず、陽極および陰極のどちら側に基板を有していてもよい。

本実施形態の有機ＥＬ素子は、発光層からの光を放出することを目的に、発光層の何れか一方側の層を全て透明なものとする。具体的にはたとえば、基板／陽極／電荷注入層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／電荷注入層／陰極／封止部材という構成を有する有機ＥＬ素子の場合、基板、陽極、電荷注入層および正孔輸送層の全てを透明なものとして、謂ボトムエミッション型の素子とすることができる。または電子輸送層、電荷注入層、陰極および封止部材の全てを透明なものとして所謂トップエミッション型の素子とすることができる。

また、基板／陰極／電荷注入層／電子輸送層／発光層／正孔輸送層／電荷注入層／陽極／封止部材という構成を有する有機ＥＬ素子の場合、基板、陰極、電荷注入層および電子輸送層の全てを透明なものとして所謂ボトムエミッション型の素子とすることができる。または正孔輸送層、電荷注入層、陽極および封止部材の全てを透明なものとして所謂トップエミッション型の素子とすることができる。ここで透明とは、発光層から光を放出する層までの可視光透過率が４０％以上のものが好ましい。紫外領域または赤外領域の発光が求められる素子の場合は、当該領域において４０％以上の透過率を有するものが好ましい。

本実施形態の有機ＥＬ素子は、さらに電極との密着性向上あるいは電極からの電荷の注入を改善することを目的に、電極に隣接して前記の電荷注入層または膜厚２ｎｍ以下の絶縁層を設けてもよく、また、界面の密着性向上あるいは混合の防止等を目的として電荷輸送層あるいは発光層の界面に薄いバッファ層を挿入してもよい。積層する層の順番、数および各層の厚さについては、発光効率あるいは素子寿命を勘案して適宜用いることができる。

正孔輸送層を構成する材料としては、ポリビニルカルバゾールもしくはその誘導体、ポリシランもしくはその誘導体、側鎖もしくは主鎖に芳香族アミンを有するポリシロキサン誘導体、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が例示できる。その他、ポリアニリンもしくはその誘導体、ポリチオフェンもしくはその誘導体、ポリアリールアミンもしくはその誘導体、ポリピロールもしくはその誘導体、ポリ（ｐ−フェニレンビニレン）もしくはその誘導体、またはポリ（２，５−チエニレンビニレン）もしくはその誘導体などが例示される。具体的には、該正孔輸送材料として、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。

これらの中で、正孔輸送層に用いる正孔輸送材料として、ポリビニルカルバゾールもしくはその誘導体、ポリシランもしくはその誘導体、側鎖もしくは主鎖に芳香族アミンを有するポリシロキサン誘導体、ポリアニリンもしくはその誘導体、ポリチオフェンもしくはその誘導体が好ましい。その他、ポリアリールアミンもしくはその誘導体、ポリ（ｐ−フェニレンビニレン）もしくはその誘導体、またはポリ（２，５−チエニレンビニレン）もしくはその誘導体等の高分子正孔輸送材料が好ましい。さらに好ましくはポリビニルカルバゾールもしくはその誘導体、ポリシランもしくはその誘導体、側鎖もしくは主鎖に芳香族アミンを有するポリシロキサン誘導体である。低分子の正孔輸送材料の場合には、高分子のバインダに分散させて用いることが好ましい。

ポリビニルカルバゾール若しくはその誘導体は、例えばビニルモノマーからカチオン重合又はラジカル重合によって得られる。ポリシラン若しくはその誘導体としては、ケミカル・レビュー（Ｃｈｅｍ．Ｒｅｖ．）第８９巻、１３５９頁（１９８９年）、英国特許ＧＢ２３００１９６号公開明細書に記載の化合物等が例示される。合成方法もこれらに記載の方法を用いることができるが、特にキッピング法が好適に用いられる。ポリシロキサン若しくはその誘導体は、シロキサン骨格構造には正孔輸送性がほとんどないので、側鎖又は主鎖に上記低分子正孔輸送材料の構造を有するものが好適に用いられる。特に正孔輸送性の芳香族アミンを側鎖又は主鎖に有するものが例示される。

正孔輸送層の成膜方法に制限はないが、低分子正孔輸送材料では、高分子バインダとの混合溶液からの成膜による方法が例示される。また、高分子正孔輸送材料では、溶液からの成膜による方法が例示される。溶液からの成膜に用いる溶媒としては、正孔輸送材料を溶解させるものであれば特に制限はない。該溶媒として、クロロホルム、塩化メチレン、ジクロロエタン等の塩素系溶媒、テトラヒドロフラン等のエーテル系溶媒、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素系溶媒、アセトン、メチルエチルケトン等のケトン系溶媒、酢酸エチル、酢酸ブチル、エチルセルソルブアセテート等のエステル系溶媒が例示される。

溶液からの成膜方法としては、溶液からのスピンコート法、キャスティング法、マイクログラビアコート法、グラビアコート法、バーコート法、ロールコート法、ワイアバーコート法、ディップコート法を用いることができる。その他、スプレーコート法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、インクジェットプリント法等の塗布法を用いることができる。

混合する高分子バインダとしては、電荷輸送を極度に阻害しないものが好ましく、また、可視光に対する吸収が強くないものが好適に用いられる。該高分子バインダとして、ポリカーボネート、ポリアクリレート、ポリメチルアクリレート、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリシロキサン等が例示できる。

正孔輸送層の膜厚としては、用いる材料によって最適値が異なり、駆動電圧と発光効率が適度な値となるように選択すればよい。少なくともピンホールが発生しないような厚さの条件から最低膜厚が決定できる。あまり厚いと素子の駆動電圧が高くなり好ましくない観点から最高膜厚が決定できる。従って該正孔輸送層の膜厚としては、たとえば１ｎｍ〜１μｍであり、好ましくは２ｎｍ〜５００ｎｍであり、さらに好ましくは５ｎｍ〜２００ｎｍである。

電子輸送層としては、公知のものが使用でき、オキサジアゾール誘導体、アントラキノジメタンもしくはその誘導体、ベンゾキノンもしくはその誘導体、ナフトキノンもしくはその誘導体、アントラキノンもしくはその誘導体、テトラシアノアンスラキノジメタンもしくはその誘導体、フルオレノン誘導体が例示される。その他、ジフェニルジシアノエチレンもしくはその誘導体、ジフェノキノン誘導体、または８−ヒドロキシキノリンもしくはその誘導体の金属錯体、ポリキノリンもしくはその誘導体、ポリキノキサリンもしくはその誘導体、ポリフルオレンもしくはその誘導体が例示される。

これらのうち、オキサジアゾール誘導体、ベンゾキノンもしくはその誘導体、アントラキノンもしくはその誘導体、または８−ヒドロキシキノリンもしくはその誘導体の金属錯体、ポリキノリンもしくはその誘導体、ポリキノキサリンもしくはその誘導体、ポリフルオレンもしくはその誘導体が好ましい。２−（４−ビフェニリル）−５−（４−ｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール、ベンゾキノン、アントラキノン、トリス（８−キノリノール）アルミニウム、ポリキノリンがさらに好ましい。

電子輸送層の成膜法としては特に制限はないが、低分子電子輸送材料では、粉末からの真空蒸着法、または溶液もしくは溶融状態からの成膜による方法が、高分子電子輸送材料では、溶液または溶融状態からの成膜による方法がそれぞれ例示される。溶液または溶融状態からの成膜時には、高分子バインダを併用してもよい。溶液から電子輸送層を成膜する方法としては、前述の溶液から正孔輸送層を成膜する方法と同様の成膜法が挙げられる。

電子輸送層の膜厚としては、用いる材料によって最適値が異なり、駆動電圧と発光効率が適度な値となるように選択すればよい。少なくともピンホールが発生しないような厚さの条件から最低膜厚が決定できる。あまり厚いと素子の駆動電圧が高くなり好ましくない観点から最高膜厚が決定できる。従って該電子輸送層の膜厚としては、たとえば１ｎｍ〜１μｍであり、好ましくは２ｎｍ〜５００ｎｍであり、さらに好ましくは５ｎｍ〜２００ｎｍである。

電子注入層は、電子輸送層と陰極との間、または発光層と陰極との間に設けられる。電子注入層としては、発光層の種類に応じて、アルカリ金属、アルカリ土類金属、あるいは前記金属を１種類以上含む合金、あるいは前記金属の酸化物、ハロゲン化物および炭酸化物、あるいは前記物質の混合物などが挙げられる。アルカリ金属またはその酸化物、ハロゲン化物、炭酸化物の例としては、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、酸化リチウム、フッ化リチウム等が挙げられる。その他、酸化ナトリウム、フッ化ナトリウム、酸化カリウム、フッ化カリウム、酸化ルビジウム、フッ化ルビジウム、酸化セシウム、フッ化セシウム、炭酸リチウム等が挙げられる。

また、アルカリ土類金属またはその酸化物、ハロゲン化物、炭酸化物の例としては、マグネシウム、カルシウム、バリウム、ストロンチウム、酸化マグネシウム、フッ化マグネシウム、酸化カルシウム、フッ化カルシウム等が挙げられる。その他、酸化バリウム、フッ化バリウム、酸化ストロンチウム、フッ化ストロンチウム、炭酸マグネシウム等が挙げられる。

電子注入層は、２層以上を積層したものであってもよい。具体的には、ＬｉＦ／Ｃａなどが挙げられる。電子注入層は、蒸着法、スパッタリング法、印刷法等により形成される。電子注入層の膜厚としては、１ｎｍ〜１μｍ程度が好ましい。

本実施形態の有機ＥＬ素子が任意に有しうる、膜厚２ｎｍ以下の絶縁層は電荷注入を容易にする機能を有する。上記絶縁層の材料としては、金属フッ化物、金属酸化物、有機絶縁材料等が挙げられる。膜厚２ｎｍ以下の絶縁層を設けた有機ＥＬ素子としては、陰極に隣接して膜厚２ｎｍ以下の絶縁層を設けたもの、陽極に隣接して膜厚２ｎｍ以下の絶縁層を設けたものが挙げられる。

本実施形態の有機ＥＬ素子は面状光源、セグメント表示装置、ドットマトリックス表示装置、液晶表示装置のバックライトとして用いることができる。本実施形態の有機ＥＬ素子を用いて面状の光源を得るには、面状の陽極と陰極が重なり合うように配置すればよい。

また、パターン状の光源を得るには、前記面状の発光素子の表面にパターン状の窓を設けたマスクを配置する方法、非発光部の有機物層を極端に厚く形成し実質的に非発光とする方法、陽極または陰極の何れか一方、または両方の電極をパターン条に形成する方法がある。これらの何れかの方法でパターンを形成して、いくつかの電極を独立にＯＮ／ＯＦＦできるように配置することにより、数字、文字、簡単な記号などを表示できるセグメントタイプの表示素子が得られる。

さらに、ドットマトリックス素子とするには、陽極と陰極をともにストライプ状に形成して直交するように配置すればよい。複数種類の発光色の異なる発光材料を塗分ける方法、あるいは、カラーフィルタまたは蛍光変換フィルタを用いる方法により、部分カラー表示、マルチカラー表示が可能となる。ドットマトリックス素子は、パッシブ駆動もでき、ＴＦＴなどと組み合わせてアクティブ駆動してもよい。これらの表示素子は、コンピュータ、テレビ、携帯端末、携帯電話、カーナビゲーションシステム、ビデオカメラのビューファインダーなどの表示装置として用いることができる。

なお、本実施形態の有機エレクトロルミネッセンス素子（有機ＥＬ素子）を基板上に多数個配列することでパッシブマトリックス駆動の画像表示装置とすることができる。また、１ピクセルあたり少なくとも１個の発光素子と２つのトランジスタ素子と組み合わせることでアクティブマトリックス駆動の画像表示装置とすることもできる。本実施形態の発光装置は、例えば、電子写真方式の感光部と組み合わせることで、複写機、ファクシミリ、プリンタ、スキャナーなどに用いることができる。また、ＣＣＤなどと組み合わせることで、画像を電子情報に置き換えて、記録することもできる。

本実施形態の有機ＥＬ素子は、画素の面に相対して、該画素が発した光を受光して機能する素子を更に配置することで、画像形成装置として作動する。受光して機能する素子としては、電子写真方式の感光部（光を受けることにより、電荷の移動、電荷の消失などが起こる）、ＣＣＤなどが例示される。例えば、電子写真方式の感光部と組み合わせることで、複写機、ファクシミリ、プリンタ、スキャナーなどに用いることができる。また、ＣＣＤなどと組み合わせることで、画像を電子情報に置き換えて、記録することもできる。

さらに、本実施形態の発光装置の発光部は、一次元に並んだ画素からなっていてもよい。平面に二次元に配置した画素からなっていてもよい。相対する受光部に対して、間隔を一定に保ったままで移動する機構を有していれば、二次元の画像情報を順次描画することができる。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

本実施形態の表示装置１０１を示す。 有機ＥＬ素子２０１の断面例を示す。 有機ＥＬ素子２０１の製造方法例における断面例を示す。 有機ＥＬ素子２０１の製造方法例における断面例を示す。 有機ＥＬ素子２０１の製造方法例における断面例を示す。 有機ＥＬ素子２０１の製造方法例における断面例を示す。 有機ＥＬ素子２０１の製造方法例における断面例を示す。 有機ＥＬ素子２０１の製造方法例における断面例を示す。 有機ＥＬ素子２０１の製造方法例における断面例を示す。 図９の２４０部を拡大して示す。 有機ＥＬ素子の他の例である有機ＥＬ素子４０１の断面例を示す。 有機ＥＬ素子４０１の製造方法例における断面例を示す。 有機ＥＬ素子４０１の製造方法例における断面例を示す。 有機ＥＬ素子４０１の製造方法例における断面例を示す。 有機ＥＬ素子４０１の製造方法例における断面例を示す。 有機ＥＬ素子４０１の製造方法例における断面例を示す。 有機ＥＬ素子４０１の製造方法例における断面例を示す。 図１７の４４０部を拡大して示す。

符号の説明

１０１ 表示装置
２０１ 有機ＥＬ素子
２０２ 基板
２０４ 陽極
２０６ 正孔注入層
２０８ 青色発光層
２１０ 赤色発光層
２１２ 端部被覆層
２１４ 陰極
２３０ ネガレジスト
２３２ フォトマスク
３００ バンク
４０１ 有機ＥＬ素子
４０２ 基板
４０４ 陽極
４０６ 正孔注入層
４０８ 青色発光層
４１０ 赤色発光層
４１２ 端部被覆層
４１４ 陰極
４３０ ネガレジスト
４３２ フォトマスク
Ｒｏ 乗り上げ領域
Ｒｓ 薄膜領域
Ｒｔ 薄膜領域

Claims (18)

1. 基板と、
   前記基板の上に隔壁部を形成することなく、前記基板の上に一様に成膜された膜をパターニングすることにより、または、前記基板の上に隔壁部を形成することなく、前記基板の上に選択的に膜を形成することにより、前記基板の素子形成領域に形成される機能層と、
   前記機能層の端部を覆う端部被覆層と、
   を備え、
   前記機能層は、前記端部被覆層で覆われない機能領域、
   を有する電子デバイス。
2. 基板と、
   前記基板の上に形成された隔壁部と、
   前記隔壁部で画定される素子形成領域に形成され、前記素子形成領域の中心領域において膜厚が均一に形成される機能層と、
   前記機能層の端部を覆う端部被覆層と、
   を備え、
   前記機能層は、前記端部被覆層で覆われない機能領域、
   を有する電子デバイス。
3. 前記端部被覆層は、前記機能層を覆う感光性樹脂を含む溶液を塗布した後、前記端部被覆層で覆われない機能領域を覆う前記感光性樹脂を除去することにより形成される、
   請求項１または請求項２に記載の電子デバイス。
4. 基板と、
   前記基板の上に形成された隔壁部と、
   前記隔壁部で画定される素子形成領域に形成された機能層と、
   前記機能層の端部を覆う端部被覆層と、
   を備え、
   前記機能層は、前記端部被覆層で覆われない機能領域を有し、
   前記端部被覆層は、前記機能層を覆う感光性樹脂を含む溶液を塗布した後、前記端部被覆層で覆われない機能領域を覆う前記感光性樹脂を除去することにより形成される電子デバイス。
5. 前記機能層は、前記機能層の前記端部において、前記機能領域における平均膜厚より大きい膜厚を有する薄膜領域を有し、
   前記端部被覆層は、前記機能層の前記薄膜領域を覆う、
   請求項１に記載の電子デバイス。
6. 前記機能層は、前記機能層の前記端部において、前記隔壁部の一部に乗り上げて形成される乗り上げ領域を有し、
   前記端部被覆層は、前記機能層の前記乗り上げ領域を覆う、
   請求項２または請求項４に記載の電子デバイス。
7. 前記機能層は、前記機能層の前記端部において、前記機能領域における平均膜厚より小さい膜厚を有する薄膜領域を有し、
   前記端部被覆層は、前記機能層の前記薄膜領域を更に覆う、
   請求項６に記載の電子デバイス。
8. 前記機能層は、前記端部被覆層で覆うことにより非機能化される非機能領域、
   をさらに有する請求項１から請求項７までの何れか一項に記載の電子デバイス。
9. 前記端部被覆層は、前記基板と前記機能層との間の接着力より大きい接着力で前記基板または前記隔壁部に接着する、
   請求項１から請求項８までの何れか一項に記載の電子デバイス。
10. 前記機能層が、発光層である、
    請求項１から請求項９までの何れか一項に記載の電子デバイス。
11. 前記発光層は、有機発光層であり、
    前記機能層と前記基板との間に有機キャリア注入層をさらに有する、
    請求項１０に記載の電子デバイス。
12. 前記機能層が塗布法により形成される、
    請求項１から請求項１１の何れか一項に記載の電子デバイス。
13. 基板と、
    前記基板の上に隔壁部を形成することなく、前記基板の上に一様に成膜された膜をパターニングすることにより、または、前記基板の上に隔壁部を形成することなく、前記基板の上に選択的に膜を形成することにより、前記基板の上のマトリックス状に配列された素子形成領域に形成された機能層、および、前記機能層の端部を覆う端部被覆層、を有する表示素子と、
    を備え、
    前記機能層は、前記端部被覆層で覆われない機能領域、
    を有する、表示装置。
14. 基板の上に隔壁部が行方向および列方向に配列されることにより、素子形成領域がマトリックス状に配列された基板と、
    前記素子形成領域に形成され、前記素子形成領域の中心部分において膜厚が均一に形成された機能層、および、前記機能層の端部を覆う端部被覆層、を有する表示素子と、
    を備え、
    前記機能層は、前記端部被覆層で覆われない機能領域、
    を有する、表示装置。
15. 基板の上に隔壁部が行方向および列方向に配列されることにより、素子形成領域がマトリックス状に配列された基板と、
    前記素子形成領域に形成された機能層および前記機能層の端部を覆う端部被覆層を有する表示素子と、を備え、
    前記機能層は、前記端部被覆層で覆われない機能領域を有し、
    前記端部被覆層は、前記機能層を覆う感光性樹脂を含む溶液を塗布した後、前記端部被覆層で覆われない機能領域を覆う前記感光性樹脂を除去することにより形成される表示装置。
16. 基板の上に一様に成膜された膜をパターニングすることにより、または、前記基板の上に選択的に膜を形成することにより、機能層を形成する段階と、
    前記機能層を覆う被覆層を形成する段階と、
    前記機能層の中心領域上の前記被覆層を除去することにより、前記機能層の端部を覆う端部被覆層を形成する段階と、
    を備える電子デバイスの製造方法。
17. 基板の表面に隔壁部を形成する段階と、
    前記隔壁部が形成された前記基板の上に前記隔壁部で隔たれた機能層を形成する段階と、
    前記隔壁部および前記機能層を覆う被覆層を形成する段階と、
    前記機能層の中心領域上の前記被覆層を除去することにより、前記機能層の端部を覆う端部被覆層を形成する段階と、
    を備える電子デバイスの製造方法。
18. 前記被覆層を形成する段階は、感光性被覆層を塗布法により形成し、
    前記端部被覆層を形成する段階は、前記感光性被覆層にフォトリソグラフィ法を適用して、前記機能層の中心領域上の前記感光性被覆層を除去する、
    請求項１６または請求項１７に記載の電子デバイスの製造方法。

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