WO2013136667A1

WO2013136667A1 - 有機エレクトロルミネセンスデバイス及びその製造方法

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Description

有機エレクトロルミネセンスデバイス及びその製造方法

　本発明はエレクトロルミネセンス（以下、ＥＬ）を利用した有機ＥＬデバイス及びその製造方法に関するものである。

　有機ＥＬデバイスは、二つの対向する電極の間に有機発光材料からなる有機発光層が形成され、有機発光層に電流を流すことで発光させるものである。
　図３に一般的な有機エレクトロルミネセンスディスプレイデバイス３００の模式図を示した。一つのピクセル（画素）３０１は、３原色のＲ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）それぞれのサブピクセル３０２からなる。サブピクセル３０２にはそれぞれの発光色の有機ＥＬデバイスが形成されており、アクティブ駆動の場合には更に薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴとも呼ぶ）が形成されている。

　一般的に、ディスプレイ用の基板として、パターニングされた感光性ポリイミド等の絶縁物がサブピクセル３０２を区画するように隔壁状に形成されているものを用いる。その際、隔壁パターンは陽極として成膜されている透明電極のエッジ部を覆うように形成され、隔壁パターンがサブピクセル３０２領域を規定している。

　そして、透明電極及び隔壁パターン上に正孔注入層を形成する。正孔キャリアを注入するための正孔注入層を成膜する方法として、ドライ成膜とウェット成膜法の２種類がある。ウェット成膜法を用いる場合一般的に水に分散されたポリチオフェンの誘導体等が用いられる。正孔注入層の上に正孔輸送層を形成する場合もある。
　有機発光層を形成する方法も同様にドライ成膜とウェット成膜法の２種類があるが、均一な成膜が容易なドライ成膜である真空蒸着法を用いる場合、微細パターンのマスクを用いてパターニングする必要があり、大型基板や微細パターニングが非常に困難である。

　それに対して高分子材料又は低分子材料を溶剤に溶かして塗工液にし、これをウェット成膜法で薄膜形成する方法が可能である。高分子材料又は低分子材料の塗液を用いてウェット成膜法で有機発光層を含む発光媒体層を形成する場合の層構成は、陽極側から正孔輸送層、有機発光層と積層する２層構成が一般的である。このとき、有機発光層はカラーデバイス化するために赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のそれぞれの発光色をもつ有機発光材料を溶剤中に溶解又は安定して分散してなる有機発光インキを用いて塗り分けることができる（特許文献１、２）。

　有機層を真空蒸着によって形成する場合、上記のように大面積、高精細が難しく、また装置コストが高いのに対して、ウェット成膜法では真空設備を用いないため装置コストが比較的低く、マスクを用いないため大面積化においてもメリットがある。
　ウェット成膜法によるパターニング成膜には、インクジェット法、印刷法、ノズルプリント法によるパターン形成が提案されている。インクジェット法は、インクジェットノズルから溶剤に溶かした発光層材料を基板上に噴出させ、基板上で乾燥させることで所望のパターンを得る方法である（特許文献３）。

　有機ＥＬデバイスは積層構造にして機能分離することで高効率、長寿命化が図られているが、ウェット成膜法では有機膜の積層化が難しいという課題がある。有機膜の上に更に別の有機膜を塗布するときに、下層の有機膜が溶けてしまうからである。下層の有機膜が溶けない溶媒を選択することが一つの方法であるが、下層の材料、及びその上に塗布する有機材料の組合せは限られたものとなり、有機材料の選択幅が狭くなってしまうためにデバイス特性が低いものとなってしまう（特許文献４、５）。

　また、下層に架橋性の材料を用い、成膜後に架橋させることで不溶化することもできる。この場合、反応性の高い架橋基を導入することでデバイス特性への悪影響が懸念され、また、材料合成が難しく高価になってしまう。
　これに対して、良溶媒と貧溶媒とからなる混合溶媒を用いた湿式法で形成することで積層構造にする方法が開示されている。しかし、この方法では良溶媒が下層を溶解してしまい、また、良溶媒比率を小さくすることでインキの溶解度が低くなるために薄い膜厚でしか形成できないという問題があった（特許文献６）。

　また、塗布時に成膜面の温度を溶媒の沸点以上に上昇させることで下層の溶解を防ぐ方法が開示されている。しかし、この方法では溶媒が極めて速く乾燥するために塗布膜に不均一な析出が起きやすく、またレベリングがされないために基板内での膜厚分布が大きくなってしまうという問題があった（特許文献７）。

特開２００１－９３６６８号公報特開２００１－１５５８５８号公報特開平１０－１２３７７号公報特開２００２－２９９０６１号公報特開２００２－３１９４８８号公報特開２００５－２５９５２３号公報特開２００６－１７２９８７号公報

　本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、有機ＥＬデバイスの製造方法において、塗布方式は生産性に優れているが、下層を塗液が溶かすという問題があり、効率や安定性に欠ける。これを解決し発光層を塗布形成しても、塗工面に位置する正孔輸送層を溶かすことなく、高効率で長寿命の有機ＥＬデバイスを製造する方法を提供することである。

　上記の課題を解決するための手段として、本発明の第１の態様は、基板上に形成された第一電極と、少なくとも有機発光層を含む発光媒体層と、前記発光媒体層を挟むように前記第一電極と対向して形成された第二電極を少なくとも備える有機エレクトロルミネセンスデバイスであって、
前記発光媒体層の中に少なくとも有機発光層と前記有機発光層に隣接する正孔輸送層とを有し、前記正孔輸送層に少なくとも低分子正孔輸送材料と重量平均分子量が２０万以上５０００万以下の絶縁性マトリクスポリマーとを含むことを特徴とする有機エレクトロルミネセンスデバイスである。

　また、本発明の第２の態様は、発光領域を区画するように隔壁が形成されていることを特徴とする本発明の第１の態様の有機エレクトロルミネセンスデバイスである。
　また、本発明の第３の態様は、前記絶縁性マトリクスポリマーの重量平均分子量が１００万以上５０００万以下であることを特徴とする本発明の第１又は２の態様の有機エレクトロルミネセンスデバイスである。

　また、本発明の第４の態様は、前記有機発光層に、少なくとも低分子発光材料と重量平均分子量が２０万以上５０００万以下の絶縁性マトリクスポリマーとを含むことを特徴とする本発明の第１～３のいずれかの態様の有機エレクトロルミネセンスデバイスである。
　また、本発明の第５の態様は、前記有機発光層に、少なくとも低分子発光材料と重量平均分子量が１００万以上５０００万以下の絶縁性マトリクスポリマーとを含むことを特徴とする本発明の第４の態様の有機エレクトロルミネセンスデバイスである。

　また、本発明の第６の態様は、前記正孔輸送層と前記有機発光層に同じ絶縁性マトリクスポリマーを含むことを特徴とする本発明の第１～５のいずれかの態様の有機エレクトロルミネセンスデバイスである。
　また、本発明の第７の態様は、前記正孔輸送層及び前記有機発光層を塗布法により形成することを特徴とする本発明の第１～６のいずれかの態様の有機エレクトロルミネセンスデバイスの製造方法である。

　また、本発明の第８の態様は、前記有機発光層を塗布する工程において基板を加熱することを特徴とする本発明の第７の態様の有機エレクトロルミネセンスデバイスの製造方法である。
　また、本発明の第９の態様は、基板を加熱する温度が前記有機発光層を形成するインキの溶媒の沸点以下であることを特徴とする本発明の第８の態様の有機エレクトロルミネセンスデバイスの製造方法である。

　また、本発明の第１０の態様は、前記有機発光層を塗布する工程がノズルプリント法であることを特徴とする本発明の第１～９のいずれかの態様の有機エレクトロルミネセンスデバイスの製造方法である。
　また、本発明の第１１の態様は、前記有機発光層を塗布する工程が凸版印刷法であることを特徴とする本発明の第１～９のいずれかの態様の有機エレクトロルミネセンスデバイスの製造方法である。

　本発明の、低分子正孔輸送材料と巨大分子量絶縁性高分子との組合せにより、ＥＬデバイスを構成する正孔輸送層上に発光層を塗布形成しても、正孔輸送層が犯されることなく、性能を維持できるため、簡便で、生産性の高い塗布方式を用いることができ、高効率で、長寿命の有機ＥＬデバイスを得ることができる。

本発明の有機ＥＬデバイスの一実施形態例を示した概念図である。本発明に用いることができる隔壁付きＴＦＴ基板の一実施形態例を示した概念図である。一般的な有機ＥＬデバイスを示した概念図である。

　以下本発明を実施するための形態を、図面を用いて詳細に説明する。本発明の有機ＥＬデバイスの実施形態の一例を図１に示す。まず、ａ）基板１００上に第一電極１０１を形成する。次に、ｂ）第一電極１０１上に正孔注入層１０２を形成する。次に、ｃ）正孔注入層１０２上に正孔輸送層１０３を塗布法にて形成する。正孔輸送層１０３には少なくとも正孔輸送材料と重量平均分子量が２０万以上のマトリクスポリマーとを含んでいる。次に、ｄ）正孔輸送層１０３上に有機発光層１０４を塗布法にて形成する。

　有機ＥＬデバイスにおいて、正孔輸送層１０３、有機発光層１０４、電子輸送層１０５等に適用される有機材料のほとんどは溶媒に対する溶解性が似通っている。このため、例えば正孔輸送層１０２を形成した後に有機発光層１０４を塗布にて形成するときに有機発光層材料のインキの溶媒に対して正孔輸送層１０３が溶出してしまう。このため、正孔輸送層１０３が溶解、膜減りしてしまうという問題が起こる。

　本発明では、正孔輸送層１０３にマトリクスポリマーを含むことにより正孔輸送層１０３に含まれる有機材料の流動性を低下させることで、正孔輸送層１０３の上に有機発光層１０４を塗布したときの正孔輸送層１０３と有機発光層１０４との混合を抑制している。　溶液状態での流動性を十分に低下させるためにマトリクスポリマーは重量平均分子量が２０万以上５０００万以下であることが必須である。更にマトリクスポリマーの重量平均分子量が１００万以上であれば好ましい。マトリクスポリマーを正孔輸送層１０３に混合することにより一般に正孔移動度は低下するが、マトリクスポリマーの重量平均分子量が１００万以上であると、マトリクスポリマーの混合比率が低くても流動性低下の効果を得ることができるため移動度の低下を抑制することができる。マトリクスポリマーの重量平均分子量が５０００万より大きいと溶媒に溶解しなくなる。

　正孔輸送層１０３に含むマトリクスポリマーは絶縁性であることが必須である。絶縁性とは導電性も電荷輸送性もないことである。マトリクスポリマーが導電性又は電荷輸送性であるとキャリアが低分子正孔輸送材料だけでなくマトリクスポリマーにも注入してしまって特性低下の要因になる。
　正孔輸送層１０３には、低分子正孔輸送材料が含まれる。低分子正孔輸送材料は高分子正孔輸送材料よりも材料設計の自由度が高く、バンドギャップを大きくしやすいため励起子ブロック性、電子ブロック性が高くデバイス効率が高くなり、また耐久性も高い。

　正孔輸送層１０３に含むマトリクスポリマーの混合比は５％～７０％が好ましく、１０％～５０％がより好ましい。混合比が低すぎると流動性低下の効果を十分に得ることができず、混合比が高すぎると正孔輸送層の正孔輸送能が大きく低下してしまうためである。また、有機発光層１０４に少なくとも低分子発光材料と重量平均分子量が２０万以上のマトリクスポリマーとを含むことが好ましい。マトリクスポリマーを含むことで有機発光層に含まれる材料の流動性を低下させ、正孔輸送層１０３の上に有機発光層１０４を塗布したときの正孔輸送層１０３と有機発光層１０４との混合を抑制できる。

　更にマトリクスポリマーの重量平均分子量が１００万以上であれば好ましい。マトリクスポリマーを有機発光層に混合することにより一般に正孔移動度、電子移動度は低下するが、マトリクスポリマーの重量平均分子量が１００万以上であると、マトリクスポリマーの混合比率が低くても流動性低下の効果を得ることができるため移動度の低下を抑制することができる。また、正孔輸送層１０３と有機発光層１０４とで同じマトリクスポリマーを含むことが好ましい。正孔輸送層１０３と有機発光層１０４とに同じマトリクスポリマーを含むことで正孔輸送層１０３と有機発光層１０４との界面の接合が良くなりキャリア注入が良好になる。

　有機発光層１０４に含むマトリクスポリマーの混合比は５％～７０％が好ましく、１０％～５０％がより好ましい。混合比が低すぎると流動性低下の効果を十分に得ることができず、混合比が高すぎると有機発光層の電荷輸送能が大きく低下し、さらに発光効率が低下してしまうためである。また、有機発光層１０４を塗布する工程において基板を加熱することが好ましい。基板を加熱することで溶媒の乾燥を促進し、有機発光層１０４を塗布したときの正孔輸送層１０３と有機発光層１０４との混合を抑制できる。この時の基板加熱温度は、有機発光層１０４を形成するインキの溶媒の沸点以下であることが好ましい。沸点以上で加熱すると、溶媒が極めて速く乾燥するために塗布膜に不均一な析出が起きやすく、またレベリングがされないために基板内での膜厚分布が大きくなってしまうからである。

　次に、ｅ）有機発光層１０４上に電子輸送層１０５を例えば真空蒸着法にて形成する。次に、ｆ）電子輸送層１０５上に第二電極１０６を形成する。以上の工程で有機エレクトロルミネセンスデバイスが形成される。
　有機ＥＬデバイスは発光領域を区画するように隔壁が形成されていることが好ましい。隔壁を形成することによって有機発光層塗布時の基板面方向の溶液の流動を抑制することができ、より均一に有機発光層１０４を形成できる。
　本発明における有機ＥＬデバイスはパッシブ駆動、アクティブ駆動のいずれにも適用することができる。
　また、本発明はデバイス３００、及び照明デバイス、等に適用が可能である。

　以下、本発明の詳細な構成について説明する。
　＜基板＞
　本発明の実施の形態に用いられる基板２００としては、有機ＥＬデバイスを担持できるものであればよいが、アクティブマトリクス方式の場合には薄膜トランジスタを形成したＴＦＴ基板を用いる。図２は本発明に用いることができる隔壁付きＴＦＴ基板の例である。ＴＦＴと有機ＥＬ表示装置の画素電極（第一電極）２０７が設けられており、かつ、ＴＦＴと第一電極２０７とが電気接続している。
　ＴＦＴや、その上方に構成されるアクティブマトリクス駆動型有機ＥＬデバイスは支持体で支持される。支持体としては機械的強度、絶縁性を有し寸法安定性に優れた支持体であれば如何なる材料も使用することができる。

　例えば、ガラスや石英、ポリプロピレン、ポリエーテルサルフォン、ポリカーボネート、シクロオレフィンポリマー、ポリアリレート、ポリアミド、ポリメチルメタクリレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等のプラスチックフィルムやシート、又は、これらプラスチックフィルムやシートに酸化珪素、酸化アルミニウム等の金属酸化物や、弗化アルミニウム、弗化マグネシウム等の金属弗化物、窒化珪素、窒化アルミニウムなどの金属窒化物、酸窒化珪素などの金属酸窒化物、アクリル樹脂やエポキシ樹脂、シリコン樹脂、ポリエステル樹脂などの高分子樹脂膜を単層もしくは積層させた透光性基材や、アルミニウムやステンレスなどの金属箔、シート、板や、前記プラスチックフィルムやシートにアルミニウム、銅、ニッケル、ステンレスなどの金属膜を積層させた非透光性基材などを用いることができる。

　光取出しをどちらの面から行うかに応じて支持体の透光性を選択すればよい。これらの材料からなる支持体は、有機ＥＬでデバイス装置内への水分の侵入を避けるために、無機膜を形成したり、フッ素樹脂を塗布したりして、防湿処理や疎水性処理を施してあることが好ましい。特に、有機発光層への水分の侵入を避けるために、支持体における含水率及びガス透過係数を小さくすることが好ましい。

　支持体上に設ける薄膜トランジスタは、公知の薄膜トランジスタを用いることができる。具体的には、主として、ソース／ドレイン領域及びチャネル領域が形成される活性層２０１、ゲート絶縁膜２０２及びゲート電極２０５から構成される薄膜トランジスタが挙げられる。薄膜トランジスタの構造としては、特に限定されるものではなく、例えば、スタガ型、逆スタガ型、トップゲート型、コプレーナ型等が挙げられる。

　活性層２０１は、特に限定されるものではなく、例えば、非晶質シリコン、多結晶シリコン、微結晶シリコン、セレン化カドミウム等の無機半導体材料、ＺｎＯ、ＩＧＺＯ等の金属酸化物半導体材料、又はチオフエンオリゴマー、ポリ（ｐ－フェリレンビニレン）等の有機半導体材料により形成することができる。
　これらの活性層は、例えば、
アモルファスシリコンをプラズマＣＶＤ法により積層し、
イオンドーピングする方法；ＳｉＨ_４ガスを用いてＬＰＣＶＤ法によりアモルファスシリコンを形成し、固相成長法によりアモルファスシリコンを結晶化してポリシリコンを得た後、
イオン打ち込み法によりイオンドーピングする方法；Ｓｉ_２Ｈ_６ガスを用いてＬＰＣＶＤ法により、また、ＳｉＨ_４ガスを用いてＰＥＣＶＤ法によりアモルファスシリコンを形成し、エキシマレーザー等のレーザーによりアニールし、アモルファスシリコンを結晶化してポリシリコンを得た後、
イオンドーピング法によりイオンドーピングする方法（低温プロセス）；減圧ＣＶＤ法又はＬＰＣＶＤ法によりポリシリコンを積層し、１０００℃以上で熱酸化してゲート絶縁膜を形成し、その上にｎ＋ポリシリコンのゲート電極を形成し、その後、イオン打ち込み法によりイオンドーピングする方法（高温プロセス）等が挙げられる。

　ゲート絶縁膜２０２としては、通常、ゲート絶縁膜として使用されているものを用いることができ、例えば、ＰＥＣＶＤ法、ＬＰＣＶＤ法等により形成されたＳｉＯ_２や、ポリシリコン膜を熱酸化して得られるＳｉＯ_２等を用いることができる。
　ゲート電極２０５としては、通常、ゲート電極として使用されているものを用いることができ、例えば、アルミ、銅等の金属；チタン、タンタル、タングステン等の高融点金属；ポリシリコン；高融点金属のシリサイド；ポリサイド；等が挙げられる。

　薄膜トランジスタは、シングルゲート構造、ダブルゲート構造、ゲート電極が３つ以上のマルチゲート構造であってもよい。また、ＬＤＤ（Ｌｉｇｈｔｌｙ　Ｄｏｐｅｄ　Ｄｒａｉｎ)構造、オフセット構造を有していてもよい。更に、１つの画素中に２つ以上の薄膜トランジスタが配置されていてもよい。
　本発明の表示デバイスは薄膜トランジスタが有機ＥＬデバイスのスイッチングデバイスとして機能するように接続されている必要があり、トランジスタのドレイン電極２０４と有機ＥＬ表示装置の画素電極が電気的に接続されている。

　＜画素電極＞
　基板の上に画素電極（第一電極）２０７を成膜し、必要に応じてパターニングを行う。画素電極の材料としては、ＩＴＯ（インジウムスズ複合酸化物）やインジウム亜鉛複合酸化物、亜鉛アルミニウム複合酸化物などの金属複合酸化物や、金、白金などの金属材料や、これら金属酸化物や金属材料の微粒子をエポキシ樹脂やアクリル樹脂などに分散した微粒子分散膜を、単層もしくは積層したものをいずれも使用することができる。

　画素電極２０７を陽極とする場合にはＩＴＯなど仕事関数の高い材料を選択することが好ましい。下方から光を取り出す、いわゆるボトムエミッション構造の場合は透光性のある材料を選択する必要がある。画素電極の形成方法としては、材料に応じて、抵抗加熱蒸着法、電子ビーム蒸着法、反応性蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタリング法などの乾式成膜法や、グラビア印刷法、スクリーン印刷法などの湿式成膜法などを用いることができる。画素電極のパターニング方法としては、材料や成膜方法に応じて、マスク蒸着法、フォトリソグラフィー法、ウェットエッチング法、ドライエッチング法などの既存のパターニング法を用いることができる。本発明においては、フォトリソグラフィー法が好ましい。

　＜隔壁＞
　隔壁２０８は画素に対応した発光領域を区画するように形成する。塗布法により有機層を形成する際に有機材料を溶かした溶液を入れるための開口を形成するために隔壁は形成される。
　隔壁２０８の形成方法としては、基体上に無機膜を一様に形成し、レジストでマスキングした後、ドライエッチングを行う方法や、基体上に感光性樹脂を積層し、フォトリソ法により所定のパターンとする方法が挙げられる。隔壁の好ましい高さは０．１μｍ～１０．０μｍであり、より好ましくは０．５μｍ～４．０μｍ程度である。高すぎると対向電極の形成及び封止を妨げ、低すぎると発光媒体層形成時に隣接する画素と混色してしまうからである。隔壁としては、感光性樹脂が好適に用いることができる。感光性樹脂としてはポジ型レジスト、ネガ型レジストのどちらでもよく、具体的にはポリイミド系、アクリル樹脂系、ノボラック樹脂系の感光性樹脂が挙げられる。必要に応じて撥水剤を添加したり、プラズマやＵＶを照射して形成後にインクに対する撥液性を付与することもできる。

　＜有機ＥＬデバイス＞
　有機ＥＬデバイスの一例として、第一電極１０１上に、発光媒体層として正孔注入層１０２、正孔輸送層１０３、有機発光層１０４、電子輸送層１０５が順次設けられ、更に第二電極１０６が形成された構成が挙げられる。電極間に挟まれたこれらの層は一部省略することも可能であり、また、更に正孔ブロック層等の層を追加することも可能であり、公知のものから適宜選択される。

　＜正孔注入層＞
　正孔注入層１０２は第一電極から正孔を注入する機能を有する。正孔注入層１０２の物性値としては、画素電極２０７の仕事関数と同等以上の仕事関数を有することが好ましい。これは画素電極から効率的に正孔注入を行うためである。画素電極２０７の材料により異なるが４．５ｅＶ以上６．５ｅＶ以下を用いることができ、画素電極がＩＴＯやＩＺＯの場合、５．０ｅＶ以上６．０ｅＶ以下が好適に用いることが可能である。正孔注入層の比抵抗に関しては、膜厚３０ｎｍ以上の状態で、１×１０３～２×１０６Ω・ｍであることが好ましく、より好ましくは５×１０３～１×１０６Ω・ｍである。また、ボトムエミッション構造では画素電極側から放出光を取り出すため、光透過性が低いと取り出し効率が低下してしまうため、可視光波長領域の全平均で７５％以上が好ましく、８５％以上ならば好適に用いることが可能である。

　正孔注入層１０２を構成する材料としては、例えば、ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリビニルカルバゾール、ポリ（３，４－エチレンジオキシチオフェン）とポリスチレンスルホン酸との混合物等の高分子材料を用いることができる。この他にも、導電率が１０^－２Ｓ／ｃｍ以上１０^－６Ｓ／ｃｍ以下である導電性高分子を好ましく用いることができる。高分子材料は、湿式法による成膜工程に使用可能である。このため、正孔注入層を形成する際に高分子材料を用いることが好ましい。このような高分子材料は、水又は溶剤によって分散あるいは溶解され、分散液又は溶液として使用される。

　また、正孔輸送材料１０３として無機材料を用いる場合、Ｃｕ_２Ｏ、Ｃｒ_２Ｏ_３、Ｍｎ_２Ｏ_３、ＦｅＯ_Ｘ（Ｘ～０．１）、ＮｉＯ、ＣｏＯ、Ｂｉ_２Ｏ_３、ＳｎＯ_２、ＴｈＯ_２、Ｎｂ_２Ｏ_５、Ｐｒ_２Ｏ_３、Ａｇ_２Ｏ、ＭｏＯ_２、ＺｎＯ、ＴｉＯ_２、Ｖ_２Ｏ_５、Ｎｂ_２Ｏ_５、Ｔａ_２Ｏ_５、ＭｏＯ_３、ＷＯ_３、ＭｎＯ_２等を用いることができる。
　正孔注入層１０２を形成する方法としては、画素電極２０７上の表示領域全面にスリットコート法、スピンコート法、ダイコート法、ディッピング法、ブレードコート法、又はスプレー法等の簡便な方法で一括形成することもできるが、凸版印刷法、グラビア印刷法、スクリーン印刷法などの湿式成膜法など既存の成膜法を用いることもできる。

　正孔注入層１０２を形成する際には、上記正孔輸送材料が水、有機溶剤、あるいはこれらの混合溶剤に溶解されたインキ（液体材料）が用いられる。有機溶剤としては、トルエン、キシレン、アニソール、メシチレン、テトラリン、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、酢酸エチル、酢酸ブチル等が使用できる。また、インキには、界面活性剤、酸化防止剤、粘度調整剤、紫外線吸収剤等を添加してもよい。
　正孔注入層１０２が無機材料である場合には抵抗加熱蒸着法、電子ビーム蒸着法、反応性蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタリング法等のドライプロセスを用いて形成することができる。

　＜正孔輸送層＞
　上記正孔輸送層１０３は、有機発光層１０４と正孔注入層１０２の間に積層することで、デバイスの発光寿命を向上させる機能を有する。
　正孔輸送層１０３の材料としては、低分子正孔輸送材料が好適に用いることができ、例例えば、芳香族アミン、（トリフェニルアミン）ダイマー誘導体（ＴＰＤ）、（α－ナフチルジフェニルアミン）ダイマー（α－ＮＰＤ）、［（トリフェニルアミン）ダイマー]スピロダイマー（Ｓｐｉｒｏ－ＴＡＤ）、化式１に示すＴＰＴＥ、化式２に示すＴＰＴ１等のトリアリールアミン類、４,４',４''－トリス［３－メチルフェニル（フェニル）アミノ]トリフェニルアミン（ｍ－ＭＴＤＡＴＡ）、４,４',４''－トリス［１-ナフチル（フェニル）アミノ]トリフェニルアミン（１－ＴＮＡＴＡ）等のスターバーストアミン類及び５,５'－α－ビス－｛４－［ビス（４－メチルフェニル）アミノ]フェニル｝－２,２':５'，２'－αターチオフェン（ＢＭＡ－３Ｔ）等のオリゴチオフェン類、等が挙げられるが本発明ではこれらに限定されるわけではない。

　正孔輸送層１０３には、重量平均分子量が２０万以上５０００万以下のマトリクスポリマーを含む。マトリクスポリマーとしては、例えば、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリプロピレン、ポリエーテルサルフォン、シクロオレフィンポリマー、ポリアリレート、ポリアミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等を好適に用いることができる。

　これらの有機材料は、溶媒に溶解又は安定に分散させ有機正孔輸送層１０３のインキとなる。有機正孔輸送層材料を溶解又は分散する溶媒としては、トルエン、キシレン、アセトン、アニソール、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノンなどの単独又はこれらの混合溶媒が上げられる。中でもトルエン、キシレン、アニソールといった芳香族有機溶媒が有機正孔輸送層材料の溶解性の面から好適である。また、有機正孔輸送層インキには必要に応じて、界面活性剤、酸化防止剤、粘度調整剤、紫外線吸収剤等が添加されてもよい。

　これら正孔輸送層材料としては、正孔注入層１０３よりも仕事関数が同等以上の材料を選択することが好ましく、更に有機発光層１０４よりも仕事関数が同等以下であることがより好ましい。これは正孔注入層１０３から有機発光層１０４へのキャリア注入時に不必要な注入障壁を形成しないためである。また有機発光層１０４から発光に寄与できなかった電荷を閉じ込める効果を得るため、バンドギャップが３．０ｅＶ以上であることが好ましく、より好ましくは３．５ｅＶ以上であると好適に用いることができる。

　正孔輸送層１０３の形成法としては、画素電極２０７上の表示領域全面にスリットコート法、スピンコート法、ダイコート法、ディッピング法、ブレードコート法、又はスプレー法等の簡便な方法で一括形成することもできるが、凸版印刷法、インクジェット法、ノズルプリント法、グラビア印刷法、スクリーン印刷法などの湿式成膜法など既存の成膜法を用いることもできる。

　＜有機発光層＞
　正孔輸送層形成後、有機発光層１０４を形成する。有機発光層１０４は電流を通すことにより発光する層であり、有機発光層１０４から放出される表示光が単色の場合、正孔輸送層１０３を被覆するように形成するが、多色の表示光を得るには必要に応じてパターニングを行うことにより好適に用いることができる。

　有機発光層１０４を形成する有機発光材料は、例えば、９，１０－ジアリールアントラセン誘導体、ピレン、コロネン、ルブレン、１，１，４，４－テトラフェニルブタジエン、トリス（８－キノラート）アルミニウム錯体、トリス（４－メチル－８－キノラート）アルミニウム錯体、ビス（８－キノラート）亜鉛錯体、トリス（４－メチル－５－トリフルオロメチル－８－キノラート）アルミニウム錯体、トリス（４－メチル－５－シアノ－８－キノラート）アルミニウム錯体、ビス（２－メチル－５－トリフルオロメチル－８－キノリノラート）［４－（４－シアノフェニル）フェノラート］アルミニウム錯体、ビス（２－メチル－５－シアノ－８－キノリノラート）［４－（４－シアノフェニル）フェノラート］アルミニウム錯体、トリス（８－キノリノラート）スカンジウム錯体、ビス［８－（パラ－トシル）アミノキノリン］亜鉛錯体及びカドミウム錯体、１，２，３，４－テトラフェニルシクロペンタジエン、クマリン系、ペリレン系、ピラン系、アンスロン系、ポルフィレン系、キナクリドン系、Ｎ，Ｎ’－ジアルキル置換キナクリドン系、ナフタルイミド系、Ｎ，Ｎ’－ジアリール置換ピロロピロール系、イリジウム錯体系などの低分子系発光材料が使用できるが、本発明ではこれらに限定されるわけではない。

　また、ポリアリーレン系、ポリアリーレンビニレン系やポリフルオレン系の高分子材料が挙げることができる。
　有機発光層１０４には、マトリクスポリマーを含むことができる。マトリクスポリマーとしては、例えば、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリプロピレン、ポリエーテルサルフォン、シクロオレフィンポリマー、ポリアリレート、ポリアミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等を好適に用いることができる。

　これらの有機発光材料は溶媒に溶解又は安定に分散させ有機発光インキとなる。有機発光材料を溶解又は分散する溶媒としては、トルエン、キシレン、アセトン、アニソール、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノンなどの単独又はこれらの混合溶媒が上げられる。中でもトルエン、キシレン、アニソールといった芳香族有機溶媒が有機発光材料の溶解性の面から好適である。また、有機発光インキには必要に応じて、界面活性剤、酸化防止剤、粘度調整剤、紫外線吸収剤等が添加されてもよい。

　有機発光層１０４の形成法としては、ウェット成膜法が好ましく、パターニング成膜にはインクジェット法、ノズルプリント法、凸版印刷法、グラビア印刷法、スクリーン印刷法などのウェット成膜法など既存の成膜法を用いることができる。特に、ノズルプリント法、又は凸版印刷法が好ましい。
　また、単色の有機ＥＬデバイスや照明デバイス等で有機発光層１０４のパターニング成膜が必要ない場合は、画素電極２０７上の表示領域全面にスリットコート法、スピンコート法、ダイコート法、ディッピング法、ブレードコート法、又はスプレー法等の簡便な方法で一括形成することができる。

　＜電子注入層＞
　有機発光層を形成した後、正孔ブロック層や電子注入層等を形成することができる。正孔ブロック層及び電子注入層に用いる材料としては、一般に電子輸送材料として用いられているものであれば良く、トリアゾール系、オキサゾール系、オキサジアゾール系、シロール系、ボロン系等の低分子系材料、フッ化リチウムや酸化リチウム等のアルカリ金属やアルカリ土類金属の塩や酸化物等を用いて真空蒸着法による成膜が可能である。

　また、これらの電子輸送材料又はこれら電子輸送材料をポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリビニルカルバゾール等の高分子中に混合したものをトルエン、キシレン、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、酢酸エチル、酢酸ブチル、水等の単独又は混合溶媒に溶解又は分散させて電子注入塗布液とし、印刷法により成膜できる。

　＜対向電極＞
　次に、対向電極（第二電極）１０６を形成する。対向電極を陰極とする場合には、有機発光層への電子注入効率の高い、仕事関数の低い物質を用いる。具体的にはＭｇ、Ａｌ、Ｙｂ等の金属単体を用いたり、発光媒体層と接する界面にＬｉや酸化Ｌｉ、ＬｉＦ等の化合物を１ｎｍ程度挟んで、安定性・導電性の高いＡｌやＣｕを積層して用いてもよい。又は電子注入効率と安定性を両立させるため、仕事関数が低いＬｉ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｅｒ、Ｅｕ、Ｓｃ、Ｙ、Ｙｂ等の金属１種以上と、安定なＡｇ、Ａｌ、Ｃｕ等の金属元素との合金系を用いてもよい。具体的にはＭｇＡｇ、ＡｌＬｉ、ＣｕＬｉ等の合金が使用できる。
　対向電極１０６の形成方法は、材料に応じて、抵抗加熱蒸着法、電子ビーム蒸着法、反応性蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタリング法を用いることができる。

　＜封止＞
　有機ＥＬ表示装置としては電極間に発光材料を挟み、電流を流すことで発光させることが可能であるが、有機発光材料は大気中の水分や酸素によって容易に劣化してしまうため通常は外部と遮断するための封止をする。
　＜缶封止＞
　封止は例えば封止缶を基板上に接着しても良い。封止缶としては、ガスの透過性の低いものである必要があり、その材質は、ガラス、あるいはステンレス等の金属、等を用いることができる。接着剤としては、ＵＶ硬化性の接着剤が好ましい。

　＜パッシベーション層＞
　有機ＥＬデバイスを外部からの酸素や水分から保護するために、対向電極上にパッシベーション層を形成しても良い。パッシベーション層としては、酸化珪素、酸化アルミニウム等の金属酸化物、弗化アルミニウム、弗化マグネシウム等の金属弗化物、窒化珪素、窒化アルミニウム、窒化炭素などの金属窒化物、酸窒化珪素などの金属酸窒化物、炭化ケイ素などの金属炭化物、必要に応じて、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、シリコン樹脂、ポリエステル樹脂などの高分子樹脂膜との積層膜を用いてもよいが、特に、バリア性と透明性の面から、酸化ケイ素、酸窒化ケイ素、窒化ケイ素を用いることが好ましく、更には、膜密度を可変した積層膜や勾配膜を使用することにより、段差被覆性とバリア性を両立する膜となる。

　パッシベーション層の形成方法としては、材料に応じて、抵抗加熱蒸着法、電子ビーム蒸着法、反応性蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタリング法、ＣＶＤ法を用いることができるが、特に、バリア性や段差被覆性の面、更には成膜条件により膜密度や膜組成を容易に可変できることから、ＣＶＤ法を用いることが好ましい。ＣＶＤ法としては、熱ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法、触媒ＣＶＤ法、ＶＵＶ－ＣＶＤ法などを用いることができる。また、ＣＶＤ法における反応ガスとしては、モノシランや、ヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳ）やテトラエトキシシランなどの有機シリコン化合物に、Ｎ_２、Ｏ_２、ＮＨ_３、Ｈ_２、Ｎ_２Ｏなどのガスを必要に応じて添加してもよく、必要に応じて、シランなどのガス流量や、プラズマ電力を変えることにより膜密度を変化させてもよく、使用する反応性ガスにより膜中に水素や炭素が含有させることもできる。
　パッシベーション層の膜厚としては、５μｍ以下、より好ましくは１μｍ以下とすることが好ましい。

　＜封止体＞
　封止のために、封止材上に樹脂層を設けてこれを貼り合わせることもできる。
　封止材としては、水分や酸素の透過性が低い基材である必要がある。また、材料の一例として、アルミナ、窒化ケイ素、窒化ホウ素等のセラミックス、無アルカリガラス、アルカリガラス等のガラス、石英、耐湿性フィルムなどを挙げることができる。耐湿性フィルムの例として、プラスチック基材の両面にＳｉＯ_ＸをＣＶＤ法で形成したフィルムや、透過性の小さいフィルムと吸水性のあるフィルム又は吸水剤を塗布した重合体フィルムなどがあり、耐湿性フィルムの水蒸気透過率は、１０^－６ｇ／ｍ^２／ｄａｙ以下であることが好ましい。

　樹脂層の材料の一例として、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、シリコン樹脂などからなる光硬化型接着性樹脂、熱硬化型接着性樹脂、２液硬化型接着性樹脂や、エチレンエチルアクリレート（ＥＥＡ）ポリマー等のアクリル系樹脂、エチレンビニルアセテート（ＥＶＡ）等のビニル系樹脂、ポリアミド、合成ゴム等の熱可塑性樹脂や、ポリエチレンやポリプロピレンの酸変性物などの熱可塑性接着性樹脂を挙げることができる。

　樹脂層を封止材の上に形成する方法の一例として、溶剤溶液法、押出ラミ法、溶融・ホットメルト法、カレンダー法、ノズル塗布法、スクリーン印刷法、真空ラミネート法、熱ロールラミネート法などを挙げることができる。必要に応じて吸湿性や吸酸素性を有する材料を含有させることもできる。封止材上に形成する樹脂層の厚みは、封止する有機ＥＬ表示装置の大きさや形状により任意に決定されるが、５～５００μｍ程度が望ましい。なお、ここでは封止材上に樹脂層として形成したが直接有機ＥＬデバイス側に形成することもできる。

　最後に、有機ＥＬ表示装置と封止体との貼り合わせを封止室で行う。封止体を、封止材と樹脂層の２層構造とし、樹脂層に熱可塑性樹脂を使用した場合は、加熱したロールで圧着のみ行うことが好ましい。熱硬化型接着樹脂を使用した場合は、加熱したロールで圧着した後、更に硬化温度で加熱硬化を行うことが好ましい。光硬化性接着樹脂を使用した場合は、ロールで圧着した後、更に光を照射することで硬化を行うことができる。

　以下、本発明の実施例について説明する。
　基板１００として厚さが０．７ｍｍ、一辺が４０ｍｍ四方のガラスを用いた。この上に、第一電極（陽極）１０１としてＩＴＯを膜厚１５０ｎｍでスパッタリングにより形成し、ライン状にパターニングした。次にＩＴＯライン上に２ｍｍ角の開口を有する形状で隔壁パターンを形成した。

　次に正孔注入層１０２としてポリ（３，４－エチレンジオキシチオフェン）とポリスチレンスルホン酸との混合物をスピンコート法により６０ｎｍの膜厚で形成した。
　次に、正孔輸送層１０３を形成した。正孔輸送材料である化式２に示すＴＰＴ１を重量平均分子量２０万のポリスチレンと７：３の比率で混合してトルエンに溶解させたインキを用いスピンコート法により塗布した。溶媒を乾燥させた後の膜厚は２０ｎｍであった。

　次に、有機発光層を形成した。ホスト材として２，２′，２″‐（１，３，５‐ベンゼントリイル）トリス（１-フェニル‐１Ｈ‐ベンゾイミダゾール）（ＴＰＢｉ）、ドープ材としてトリス（２‐（ｐ‐トリル）ピリジン）イリジウムIII（Ｉｒ（ｍｐｐｙ）３）を９４：６の比率で混合してトルエンに溶解させたインキを用いブレードコート法により塗布した。塗布時に基板を７０℃に加熱した。溶媒を乾燥させた後の膜厚は６０ｎｍであった。

　次に、電子輸送層１０５として、ＴＰＢｉを真空蒸着法により２０ｎｍの膜厚で形成した。次に、第二電極（陰極）１０６として真空蒸着法でＬｉＦを０．５ｎｍ成膜し、その後アルミニウム膜を１５０ｎｍ成膜した。ＩＴＯライン上の隔壁パターンの開口部分に成膜されるようなライン状のメタルマスクを用い、このメタルマスクをＩＴＯラインと直交するように設置して成膜した。こうして隔壁パターンの開口部分には有機ＥＬ発光領域が形成された。

　その後、これらの有機ＥＬ構成体を、外部の酸素や水分から保護するために、ガラスキャップと接着剤を用いて密閉封止した。こうして得られた有機ＥＬデバイスを駆動したところ、緑色発光が得られた。最大発光効率は３２ｃｄ／Ａであった。

　正孔輸送層に重量平均分子量が５０万のポリスチレンを用い、他の条件は実施例１と同様にして有機ＥＬデバイスを作製した。得られた有機ＥＬデバイスを駆動したところ、緑色発光が得られ、最大発光効率は３３ｃｄ／Ａであった。

　正孔輸送層に重量平均分子量が１００万のポリスチレンを用い、他の条件は実施例１と同様にして有機ＥＬデバイスを作製した。得られた有機ＥＬデバイスを駆動したところ、緑色発光が得られ、最大発光効率は３９ｃｄ／Ａであった。

　正孔輸送層に重量平均分子量が２００万のポリスチレンを用い、他の条件は実施例１と同様にして有機ＥＬデバイスを作製した。得られた有機ＥＬデバイスを駆動したところ、緑色発光が得られ、最大発光効率は４１ｃｄ／Ａであった。

　有機発光層の形成に、ホスト材として２，２′，２″-（１，３，５-ベンゼントリイル）トリス（１-フェニル-１Ｈ-ベンゾイミダゾール）（ＴＰＢｉ）、ドープ材としてトリス（２－（ｐ－トリル）ピリジン）イリジウムIII（Ｉｒ（ｍｐｐｙ）３）と、重量平均分子量１００万のポリスチレンを７５．２：４．８：２０の比率で混合してトルエンに溶解させたインキを用いた以外は、実施例３と同様にして有機ＥＬデバイスを作製した。得られた有機ＥＬデバイスを駆動したところ、緑色発光が得られた。最大発光効率は４５ｃｄ／Ａであった。

　有機発光層を塗布するときに基板を加熱しなかった以外は、実施例３と同様にして有機ＥＬデバイスを作製した。得られた有機ＥＬデバイスを駆動したところ、緑色発光が得られた。最大発光効率は２９ｃｄ／Ａであった。

　正孔輸送層に重量平均分子量が７００万のポリスチレンを用い、他の条件は実施例１と同様にして有機ＥＬデバイスを作製した。得られた有機ＥＬデバイスを駆動したところ、緑色発光が得られ、最大発光効率は４１ｃｄ／Ａであった。

　正孔輸送層に重量平均分子量が２０００万のポリスチレンを用い、他の条件は実施例１と同様にして有機ＥＬデバイスを作製した。得られた有機ＥＬデバイスを駆動したところ、緑色発光が得られ、最大発光効率は３８ｃｄ／Ａであった。

　正孔輸送層に重量平均分子量が３０００万のポリスチレンを用い、他の条件は実施例１と同様にして有機ＥＬデバイスを作製した。得られた有機ＥＬデバイスを駆動したところ、緑色発光が得られ、最大発光効率は３９ｃｄ／Ａであった。

　＜比較例１＞
　正孔輸送層として正孔輸送材料であるＴＰＴ１をトルエンに溶解させたインキを用いて塗布した以外は実施例１と同様にして有機ＥＬデバイスを作製した。得られた有機ＥＬデバイスを駆動したところ、緑色発光が得られたが、最大発光効率は１７ｃｄ／Ａと低いものであった。
　＜比較例２＞
　正孔輸送層に重量平均分子量が１万のポリスチレンを用い、他の条件は実施例１と同様にして有機ＥＬデバイスを作製した。得られた有機ＥＬデバイスを駆動したところ、緑色発光が得られたが、最大発光効率は１７ｃｄ／Ａと低いものであった。

　＜比較例３＞
　正孔輸送層に重量平均分子量が１０万のポリスチレンを用い、他の条件は実施例１と同様にして有機ＥＬデバイスを作製した。得られた有機ＥＬデバイスを駆動したところ、緑色発光が得られたが、最大発光効率は２２ｃｄ／Ａと低いものであった。
　＜比較例４＞
　正孔輸送層に重量平均分子量が１５万のポリスチレンを用い、他の条件は実施例１と同様にして有機ＥＬデバイスを作製した。得られた有機ＥＬデバイスを駆動したところ、緑色発光が得られたが、最大発光効率は２２ｃｄ／Ａと低いものであった。

　＜比較例５＞
　有機発光層を塗布するときに基板を、有機発光層を形成するインキに使用されている溶媒であるトルエンの沸点、１１０℃より高い１３０℃に加熱した以外は、実施例３と同様にして有機ＥＬデバイスを作製した。得られた有機ＥＬデバイスを駆動したところ、緑色発光が得られた。最大発光効率は２５ｃｄ／Ａであった。発光は不均一であった。有機発光層が不均一な膜になったためと考えられる。
　それぞれの最大発光効率を表１に示した。

　正孔輸送層に重量平均分子量が２０万以上のポリスチレンを用いたものは３２ｃｄ／Ａ以上の発光効率が得られ、更にその重量平均分子量を上げていくと発光効率が高くなった。

１００・・・基板
１０１・・・画素電極（第一電極）
１０２・・・正孔注入層
１０３・・・正孔輸送層
１０４・・・有機発光層
１０５・・・電子輸送層
１０６・・・対向電極（第二電極）
２００・・・基板
２０１・・・活性層
２０２・・・ゲート絶縁膜
２０３・・・ソース電極
２０４・・・ドレイン電極
２０５・・・ゲート電極
２０６・・・絶縁膜
２０７・・・画素電極（第一電極）
２０８・・・隔壁
２０９・・・走査線
３００・・・有機ＥＬディスプレイデバイス
３０１・・・ピクセル
３０２・・・サブピクセル

Claims

　基板上に形成された第一電極と、少なくとも有機発光層を含む発光媒体層と、前記発光媒体層を挟むように前記第一電極と対向して形成された第二電極を少なくとも備える有機エレクトロルミネセンスデバイスであって、
前記発光媒体層の中に少なくとも有機発光層と前記有機発光層に隣接する正孔輸送層とを有し、前記正孔輸送層に少なくとも低分子正孔輸送材料と重量平均分子量が２０万以上５０００万以下の絶縁性マトリクスポリマーとを含むことを特徴とする有機エレクトロルミネセンスデバイス。
　発光領域を区画するように隔壁が形成されている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センスデバイス。
　前記絶縁性マトリクスポリマーの重量平均分子量が１００万以上５０００万以下であ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センスデバイス。
　前記有機発光層に、少なくとも低分子発光材料と重量平均分子量が２０万以上５０００万以下の絶縁性マトリクスポリマーとを含むことを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネセンスデバイス。
　前記有機発光層に、少なくとも低分子発光材料と重量平均分子量が１００万以上５０００万以下の絶縁性マトリクスポリマーとを含むことを特徴とする請求項４に記載の有機エレクトロルミネセンスデバイス。
　前記正孔輸送層と前記有機発光層に同じ絶縁性マトリクスポリマーを含むことを特徴とする請求項１～５のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネセンスデバイス。
　前記正孔輸送層及び前記有機発光層を塗布法により形成することを特徴とする請求項１～６のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネセンスデバイスの製造方法。
　前記有機発光層を塗布する工程において基板を加熱することを特徴とする請求項７に記載の有機エレクトロルミネセンスデバイスの製造方法。
　基板を加熱する温度が前記有機発光層を形成するインキの溶媒の沸点以下であることを特徴とする請求項８に記載の有機エレクトロルミネセンスデバイスの製造方法。
　前記有機発光層を塗布する工程がノズルプリント法であることを特徴とする請求項７～９のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネセンスデバイスの製造方法。
　前記有機発光層を塗布する工程が凸版印刷法であることを特徴とする請求項７～９のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネセンスデバイスの製造方法。