JP2003092185A

JP2003092185A - 発光装置及びその作製方法

Info

Publication number: JP2003092185A
Application number: JP2002234079A
Authority: JP
Inventors: Tetsushi Seo; 哲史瀬尾; Tomoko Shimogaki; 智子下垣
Original assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Current assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date: 2001-07-13
Filing date: 2002-08-09
Publication date: 2003-03-28
Anticipated expiration: 2022-07-09
Also published as: JP4118630B2

Abstract

(57)【要約】【課題】高分子系材料を用いた有機化合物層を有する
発光素子の作製において、蛍燐光体を部分的に含む領域
（発光領域）を形成することにより発光特性の優れた発
光素子を提供することを目的とする。【解決手段】本発明において、重合度が５０以上の高
重合体を溶媒に溶解させた溶液をスピンコート法により
形成した後で、高重合体と同一の繰り返し単位からな
り、その重合度が２〜５である低重合体と蛍燐光体とを
共蒸着させて発光領域１０５を形成し、さらに発光領域
上に低重合体のみを蒸着して有機化合物層１０３を形成
することにより発光領域１０５を部分的に形成すること
ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高分子系の有機化
合物（高分子系材料）を用いた発光素子を有する発光装
置に関する。特に同一の繰り返し単位からなる有機化合
物（重合体）に蛍燐光体を部分的に含む発光装置及びそ
の作製方法に関する。なお、本明細書中における発光装
置とは、画像表示デバイス、発光デバイス、もしくは光
源を指す。また、発光素子にコネクター、例えばFPC（F
lexible printed circuit）もしくはTAB（Tape Automat
ed Bonding）テープもしくはTCP（Tape Carrier Packag
e）が取り付けられたモジュール、TABテープやTCPの先
にプリント配線板が設けられたモジュール、または発光
素子にCOG（Chip On Glass）方式によりIC（集積回路）
が直接実装されたモジュールも全て発光装置に含むもの
とする。

【０００２】

【従来の技術】本発明でいう発光素子とは、電界を加え
ることにより発光する素子である。その発光機構は、電
極間に有機化合物層を挟んで電圧を印加することによ
り、陰極から注入された電子および陽極から注入された
正孔が有機化合物層中で再結合して、励起状態の分子
（以下、「分子励起子」と記す）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
ると言われている。

【０００３】なお、有機化合物が形成する分子励起子の
種類としては、一重項励起状態と三重項励起状態が可能
であると考えられるが、本明細書中ではどちらの励起状
態が発光に寄与する場合も含むこととする。

【０００４】このような発光素子において、通常、有機
化合物層は1μmを下回るほどの薄膜で形成される。ま
た、発光素子は、有機化合物層そのものが光を放出する
自発光型の素子であるため、従来の液晶ディスプレイに
用いられているようなバックライトも必要ない。したが
って、発光素子は極めて薄型軽量に作製できることが大
きな利点である。

【０００５】また、例えば１００〜２００ｎｍ程度の有
機化合物層において、キャリアを注入してから再結合に
至るまでの時間は、有機化合物層のキャリア移動度を考
えると数十ナノ秒程度であり、キャリアの再結合から発
光までの過程を含めてもマイクロ秒以内のオーダーで発
光に至る。したがって、非常に応答速度が速いことも特
長の一つである。

【０００６】さらに、発光素子はキャリア注入型の発光
素子であるため、直流電圧での駆動が可能であり、ノイ
ズが生じにくい。駆動電圧に関しては、まず有機化合物
層の厚みを１００ｎｍ程度の均一な超薄膜とし、また、
有機化合物層に対するキャリア注入障壁を小さくするよ
うな電極材料を選択し、さらにはヘテロ構造（二層構
造）を導入することによって、５．５Ｖで１００ｃｄ／
ｍ²の十分な輝度が達成された（文献１：C. W. Tang an
d S. A. VanSlyke, "Organic electroluminescent
diodes", Applied Physics Letters, vol. 51, N
o.12, 913-915 (1987)）。

【０００７】こういった薄型軽量・高速応答性・直流低
電圧駆動などの特性から、発光素子は次世代のフラット
パネルディスプレイ素子として注目されている。また、
自発光型であり視野角が広いことから、視認性も比較的
良好であり、携帯機器の表示画面に用いる素子として有
効と考えられている。

【０００８】ところで、有機化合物層を構成する材料と
しては、大きく二つに分けて低分子系材料と高分子系材
料とがある。

【０００９】成膜面から比較すると、低分子系材料が真
空蒸着法により基板上に薄膜として形成されるのに対
し、高分子系材料は有機溶剤の溶液からスピンコーティ
ングなどの湿式法により基板上に形成されるといった点
で異なる。なお、真空蒸着法で成膜する場合には、従来
のシャドウマスク技術を用いたパターニングが可能であ
り、また、真空中のドライプロセスであるため、材料の
純度を保てるという利点がある。これに対し、スピンコ
ーティング法では、大面積基板上への成膜が容易であ
り、短時間で安価に成膜ができるといった利点があり、
それぞれの特性を生かした素子の開発が進められてい
る。

【００１０】しかしながら、材料の観点から考えると機
械的強度が強く、凝集や結晶化が起こりにくいという物
性を有する高分子系材料を用いる方が有利である。高分
子系材料が機械的に強いということは引っ張りや曲げが
可能であるフレキシブルな素子が作製できるということ
であり、凝集や結晶化が起こりにくいということは、高
温条件下での使用が期待できるということである。つま
り、高分子系材料を用いることにより素子作製における
条件が緩和され、また、その用途の多様化が期待でき
る。

【００１１】また、有機化合物層において、有機化合物
層の一部に蛍燐光体を含む発光領域を形成することでキ
ャリアの再結合領域を設定し、キャリアの拡散を防ぐと
共に再結合領域を電極から離すことができ、さらに発光
特性が２倍に向上した（文献２：C. W. Tang, S. A. Va
nSlyke, and C.H.Chen; Electro luminescence of dope
d organic thin films; J.Appl.Phys., vol. 55, No.9,
3510-3515 (1987)）。

【００１２】また、高分子系材料を用いた発光素子の有
機化合物層において、蛍燐光体をその一部に含め発光領
域を形成するのとは異なるが、図１１に示すような積層
構造が良く知られている。

【００１３】図１１において、基板１１０１上には、陽
極１１０２、有機化合物層１１０３及び陰極１１０４が
形成されており、有機化合物層１１０３は、正孔輸送層
１１０５及び発光層１１０６の積層構造となっている。
ここで、正孔輸送層１１０５は、ＰＥＤＯＴ（poly(3,4
‐ethylene dioxythiophene)）とアクセプター材料であ
るポリスチレンスルホン酸（ＰＳＳ）とからなり、発光
層１１０６は、ポリパラフェニレンビニレンのコポリマ
ーで形成されている。なお、これらは、それぞれ溶媒に
対する溶解性の異なる材料を用いているので、積層構造
を形成することが可能となっている。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、有機化合物層
の一部に蛍燐光体を含む発光領域を形成することでキャ
リアの再結合領域を設定するという報告は、低分子系材
料を用いた場合であり、高分子系材料を用いた場合には
その材料特性から蛍燐光体を部分的に含む発光領域を形
成することが難しいという問題があった。

【００１５】また、図１１に示すような積層構造の場合
には、高分子系材料を用いた積層構造による機能分離が
可能となるが、その一方で、正孔輸送層１１０５及び発
光層１１０６を形成する材料が異なるためにその積層界
面において、エネルギー移動による消光が起こりやすい
といった問題も生じる。

【００１６】そこで、本発明では、上記問題点を解決す
べく高分子系材料を用いた有機化合物層を有する発光素
子の作製において、有機化合物層に異なる高分子系材料
を用いることなく蛍燐光体を部分的に含む領域（発光領
域）を形成することにより発光特性の優れた発光素子を
形成することを目的とする。

【００１７】また、このような発光素子を用いることに
より、従来よりも素子特性の優れた発光装置を提供す
る。さらに、前記発光装置を用いて作製した電気器具を
提供する。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明は、高分子系材料
からなる有機化合物層の一部に蛍燐光体が含まれる領
域、すなわち発光領域を形成することを特徴としてい
る。なお、本発明における高分子系材料において、同一
（主鎖の構造が同一であればよい）の繰り返し単位で形
成された重合度が２〜５の重合体を低重合体とよび、重
合度が５０以上の重合体を高重合体とよぶ。

【００１９】従来では、高分子系材料を溶媒に溶かして
溶液を作製し、インクジェット法やスピンコート法によ
り膜形成を行っていた。そのため、有機化合物層の一部
分に発光領域を形成することは不可能であり、また、高
分子系材料の溶解特性を利用した積層構造の形成にも限
界があった。

【００２０】本発明は、その重合度が５０以上の高重合
体を溶媒に溶解させた溶液をスピンコート法により形成
した後で、高重合体と同一の繰り返し単位からなり、そ
の重合度が２〜５である低重合体と蛍燐光体とを共蒸着
させて発光領域を形成し、さらに発光領域上に低重合体
のみを蒸着して有機化合物層を形成することを特徴とす
る。なお、本発明では、高重合体及び低重合体は、いず
れも同一の繰り返し単位で形成されるので積層界面にお
ける注入障壁を最小限にとどめることができる。

【００２１】さらに、有機化合物層の一部分に形成され
た発光領域は、陽極及び陰極のそれぞれと接することな
く離れて形成することができるので、両電極へのエネル
ギー移動による消光を防ぐことができる。

【００２２】本明細書で開示する発明の構成は、陽極
と、有機化合物層と、陰極とからなる発光素子を有する
発光装置において、有機化合物層は、高分子系材料から
なり、かつ低重合体及び蛍燐光体を含む発光領域をその
一部に有することを特徴とする発光装置である。

【００２３】また、他の発明の構成は、陽極と、有機化
合物層と、陰極とからなる発光素子を有する発光装置に
おいて、有機化合物層は、同一の繰り返し単位を有する
高分子系材料からなり、かつ蛍燐光体を含む発光領域を
その一部に有することを特徴とする発光装置である。

【００２４】また、他の発明の構成は、基板の絶縁表面
に設けられたＴＦＴと、ＴＦＴと電気的に接続され、陽
極と、有機化合物層と、陰極とからなる発光素子とを有
する発光装置において、有機化合物層は、高分子系材料
からなり、かつ低重合体及び蛍燐光体を含む発光領域を
その一部に有することを特徴とする発光装置である。

【００２５】また、他の発明の構成は、基板の絶縁表面
に設けられたＴＦＴと、ＴＦＴと電気的に接続され、陽
極と、有機化合物層と、陰極とからなる発光素子とを有
する発光装置において、有機化合物層は、同一の繰り返
し単位を有する高分子系材料からなり、かつ蛍燐光体を
含む発光領域をその一部に有することを特徴とする発光
装置である。

【００２６】また、本発明の発光装置においては、有機
化合物層の一部に低分子系材料を用いても良く、他の発
明の構成は、陽極と、有機化合物層と、陰極とからなる
発光素子を有する発光装置において、有機化合物層は、
陽極と陰極との間に挟まれて形成され、かつ高分子系材
料からなる第１の有機化合物層と、低分子系材料からな
る第２の有機化合物層とを有し、第１の有機化合物層
は、低重合体及び蛍燐光体を含む発光領域をその一部に
有し、第２の有機化合物層は前記陰極と接して形成され
ることを特徴とする発光装置である。

【００２７】また、他の発明の構成は、陽極と、有機化
合物層と、陰極とからなる発光素子を有する発光装置に
おいて、有機化合物層は、陽極と陰極との間に挟まれて
形成され、かつ高分子系材料からなる第１の有機化合物
層と、低分子系材料からなる第２の有機化合物層とを有
し、第１の有機化合物層は、同一の繰り返し単位を有す
る高分子系材料で形成され、かつ蛍燐光体を含む発光領
域をその一部に有し、第２の有機化合物層は陰極と接し
て形成されることを特徴とする発光装置である。

【００２８】また、上記各構成において、前記高分子系
材料は、同一の繰り返し単位からなり、重合度が２〜５
である低重合体、または重合度が５０以上である高重合
体からなる。

【００２９】また、上記各構成において、前記高分子系
材料は、Ｎ−ビニルカルバゾールもしくはフルオレンを
繰り返し単位とすることを特徴としている。

【００３０】また、上記各構成において、前記蛍燐光体
は、蛍光もしくは燐光を発する物質であり、１，１，
４，４−テトラフェニル−１，３−ブタジエン（以下、
「ＴＰＢ」と示す）、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）、ペリレン、クマリン６、４−
ジシアノメチレン−２−メチル−６−（ｐ−ジメチルア
ミノ−スチリル）−４Ｈ−ピラン（以下、「ＤＣＭ１」
と示す）、４−ジシアノメチレン−２−メチル−６−
（ジュロリジン−４−イル−ビニル）−４Ｈ−ピラン
（以下、「ＤＣＭ２」と示す）、ルブレン、ナイルレッ
ド、Ｎ，Ｎ’−ジメチル−キナクリドン（以下、ジメチ
ルキナクリドンと示す）、アントラセン、ピレン、９，
１０−ジフェニルアントラセン、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）から選ばれた一種もしくは
複数種であることを特徴としている。

【００３１】また、上記各構成において、前記第２の有
機化合物層は電子輸送性又は正孔阻止性を有する低分子
系材料からなることを特徴としている。

【００３２】また、上記各構成において、第２の有機化
合物層は、電子輸送性を有するキノリン骨格を有するア
ルミニウム錯体、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、「Ａｌｍｑ」と示す）、ビス（２−メチル−８
−キノリノラト）−（４−フェニル−フェノラト）−ア
ルミニウム（以下、「ＢＡｌｑ」と示す）の他、ベンゾ
オキサゾール骨格またはベンゾチアゾール骨格を有する
亜鉛錯体、具体的にはビス（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
（ＰＢＯ）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
（ＰＢＴ）₂」と示す）からなることを特徴としてい
る。

【００３３】また、上記各構成において、第２の有機化
合物層は、正孔阻止性を有する材料として、１，３，４
−オキサジアゾール誘導体である（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(以下、「ＰＢＤ」と示す)、バソキ
ュプロイン（以下、ＢＣＰと示す）、バソフェナントロ
リンまたは１，２，４−トリアゾール誘導体である５−
（４−ビフェニリル）−３−（４−tert−ブチルフェニ
ル）−４−フェニル−１，２，４−トリアゾール（以
下、「ＴＡＺ」と示す）からなることを特徴としてい
る。

【００３４】また、上記各構成における有機化合物層
は、先に説明した有機材料のみで形成されることはな
く、公知の無機材料をその一部に組み合わせて形成する
こともできる。すなわち、本発明の有機化合物層には、
無機材料をその一部に有するものも含めるものとする。

【００３５】従来、高分子系材料を用いた場合には、発
光領域を部分的に設定することはできなかったが、上記
に示した本発明の構成とすることによって、高分子系材
料からなる有機化合物層に部分的に発光領域を形成する
ことができるためエネルギー移動による消光を防ぐこと
ができるため発光素子の素子特性を向上させることがで
きる。

【００３６】尚、本発明の発光装置から得られる発光
は、一重項励起状態又は三重項励起状態のいずれか一
方、またはその両者による発光を含むものとする。

【００３７】また、本明細書で開示する発光装置の作製
方法に関する構成は、塗布法により高重合体を陽極上に
塗布して第１の有機化合物層を形成した後、共蒸着法に
より第１の有機化合物層上に低重合体及び蛍燐光体を蒸
着して発光領域を形成し、さらに蒸着法により発光領域
上に低重合体を蒸着して第２の有機化合物層を形成し
て、第１の有機化合物層、発光領域及び第２の有機化合
物層からなる有機化合物層を形成することを特徴とする
発光装置の作製方法である。

【００３８】また、本発明の発光装置の作製において
は、有機化合物層の一部に低分子系材料を用いても良
く、他の発明の構成は、塗布法により高重合体を陽極上
に塗布して第１の有機化合物層を形成した後、共蒸着法
により前記第１の有機化合物層上に低重合体及び蛍燐光
体を蒸着して発光領域を形成し、さらに蒸着法により発
光領域上に低分子系材料を蒸着して第２の有機化合物層
を形成して、第１の有機化合物層、発光領域及び第２の
有機化合物層からなる有機化合物層を形成することを特
徴とする発光装置の作製方法である。

【００３９】なお、上記各構成において、前記塗布法は
スピンコート法、印刷法、またはインクジェット法であ
ることを特徴としている。

【００４０】なお、上記各構成において、前記高重合体
は有機溶媒に対する溶解性を有し、前記低重合体及び低
分子系材料は、蒸着法による成膜が可能であることを特
徴としている。

【００４１】また、上記各構成において、前記高分子系
材料として同一の繰り返し単位からなり、重合度が２〜
５である低重合体、及び重合度が５０以上である高重合
体を用いたことを特徴とする発光装置の作製方法であ
る。

【００４２】また、上記各構成において、高分子系材料
としてＮ−ビニルカルバゾールもしくはフルオレンを繰
り返し単位とする材料を用いたことを特徴としている。

【００４３】また、上記各構成において、蛍燐光体とし
て、ＴＰＢ、α−ＮＰＤ、ペリレン、クマリン６、ＤＣ
Ｍ１、ＤＣＭ２、ルブレン、ナイルレッド、ジメチルキ
ナクリドン、アントラセン、ピレン、９，１０−ジフェ
ニルアントラセン、Ｉｒ（ｐｐｙ）₃、ＰｔＯＥＰから
選ばれた一種もしくは複数種を用いたことを特徴として
いる。

【００４４】また、上記各構成において、有機溶媒と
は、トルエン、ベンゼン、クロロベンゼン、ジクロロベ
ンゼン、クロロホルム、テトラリン、キシレン、ジクロ
ロメタン、シクロヘキサン、ＮＭＰ（Ｎ−メチル−２−
ピロリドン）、ジメチルスルホキシド、シクロヘキサノ
ン、ジオキサン、ＴＨＦ（テトラヒドロフラン）から選
ばれた１種または複数種を用いたことを特徴としてい
る。

【００４５】また、上記各構成において、低分子系材料
として電子輸送性又は正孔阻止性を有する材料を用いた
ことを特徴としている。

【００４６】また、上記構成において、電子輸送性を有
する材料として、Ａｌｑ₃、Ａｌｍｑ、ＢＡｌｑ、Ｚｎ
（ＰＢＯ）₂、またはＺｎ（ＰＢＴ）₂を用いたことを特
徴としている。

【００４７】また、上記構成において、正孔阻止性を有
する材料として、ＰＢＤ、ＢＣＰ、バソフェナントロリ
ンまたはＴＡＺを用いたことを特徴としている。

【００４８】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について、図
１、図２を用いて説明する。本発明の発光装置は、図１
に示す素子構造の発光素子を有する。

【００４９】図１に示すように基板１０１上に陽極１０
２が形成されており、陽極１０２と陰極１０４とに挟ま
れて有機化合物層１０３が形成されている。なお、本実
施の形態において、有機化合物層１０３は、同一の繰り
返し単位が複数重合した重合体により形成されている。

【００５０】また、有機化合物層１０３の一部には、発
光中心となりうる蛍燐光体が部分的に含まれており、発
光領域１０５が形成されている。

【００５１】次に、図１に示す発光素子の作製方法につ
いて図２を用いて説明する。図２（Ａ）に示すように基
板２０１上に陽極２０２が形成されている。なお、本発
明では、基板２０１には、透光性を有するガラスや石英
を用い、陽極２０２には透光性の導電性材料を用いる。

【００５２】また、陽極２０２上に絶縁性の材料からな
る絶縁膜が形成される。なお、陽極２０２上に形成され
た絶縁膜を部分的にエッチングすることにより陽極２０
２の端部を覆うように絶縁層２０３を形成することがで
きる。

【００５３】次に、図２（Ｂ）に示すように陽極２０２
及び絶縁層２０３上に第１の有機化合物層２０４を形成
する。なお、本実施の形態において第１の有機化合物層
２０４を形成する高分子系材料としては、仕事関数が大
きく、正孔輸送性の性質を有するものが好ましく、ま
た、重合度（ｎ）が５０以上である高重合体を用いる。

【００５４】なお、ここでは高重合体を有機溶媒に溶解
させた溶液をスピンコート法により塗布し、さらにこれ
を６０〜８０℃で２０〜３０分間加熱して有機溶媒を除
去し、第１の有機化合物層２０４が得られる。なお、こ
の時の処理雰囲気を真空としても良い。

【００５５】そして、第１の有機化合物層２０４上に発
光領域２０５を形成する。なお、発光領域２０５の形成
には、第１の有機化合物層２０４の材料として用いた高
重合体と同一の繰り返し単位からなり、その重合度
（ｎ）が２〜５である低重合体と、発光中心となる蛍燐
光体を共蒸着することにより形成する。

【００５６】なお、発光領域２０５を形成する際には、
図３に示すような蒸着室において成膜を行う。図３に示
すように基板３０１は、ホルダ３０２に固定されてお
り、さらにその下方には、蒸発源３０３（３０３ａ、３
０３ｂ）が設けられている。蒸発源３０３（３０３ａ、
３０３ｂ）には、有機化合物３０４（３０４ａ、３０４
ｂ）が備えられており、本実施の形態においては、具体
的に蒸発源３０３ａには、低重合体が備えられており、
蒸発源３０３ｂには、蛍燐光体が備えられている。ま
た、蒸発源３０３（３０３ａ、３０３ｂ）のそれぞれに
は、シャッター３０６（３０６ａ、３０６ｂ）が形成さ
れている。なお、成膜室３１０において膜が均一に成膜
されるように、蒸発源３０３（３０３ａ、３０３ｂ）、
または、蒸着される基板３０１が移動（回転）するよう
にしておくと良い。

【００５７】また、蒸発源３０３（３０３ａ、３０３
ｂ）は、導電性の金属材料からなり、ここに電圧が印加
された際に生じる抵抗により内部の有機化合物３０４
（３０４ａ、３０４ｂ）が加熱されると、気化して基板
３０１の表面へ蒸着される。なお、基板３０１の表面と
は本明細書中では、基板とその上に形成された薄膜も含
むこととし、ここでは、基板３０１上に陽極が形成され
ている。

【００５８】なお、シャッター３０６（３０６ａ、３０
６ｂ）は、気化した有機化合物３０４（３０４ａ、３０
４ｂ）の蒸着を制御する。つまり、シャッターが開いて
いるとき、加熱により気化した有機化合物３０４（３０
４ａ、３０４ｂ）を蒸着することができる。

【００５９】また、成膜室３１０には、防着シールド３
０７が設けられており、蒸着時に基板上に蒸着されなか
った有機化合物を付着させることができる。そして、防
着シールド３０７の周囲に設けられている電熱線３０８
で防着シールド３０７全体を加熱することができるの
で、付着した有機化合物を気化させることができるため
蒸着されなかった有機化合物を再び回収することができ
る。

【００６０】なお、第１の蒸発源３０３ａに備えられて
いる低重合体と、第２の蒸発源３０３ｂに備えられてい
る蛍燐光体を同時に基板上へ蒸着（共蒸着）することに
より図２に示した発光領域２０５が形成される。

【００６１】次に、第２の蒸発源３０３ｂのシャッター
３０６ｂのみを閉じることにより第１の蒸発源３０３ａ
から低重合体のみで形成される第２の有機化合物層２０
６が形成される（図２（Ｃ））。なお、ここでの成膜を
連続的に行うことにより、界面における不純物汚染を防
ぐことができる。

【００６２】そして、最後に第２の有機化合物層２０６
の上に導電性の材料を用いて陰極２０７を形成すること
により、発光素子２０８が形成される。

【００６３】以上により、図１に示すような有機化合物
層１０３の一部に発光領域１０５を有する発光素子を形
成することができる。

【００６４】本発明では同一の繰り返し単位からなる有
機化合物層１０３の一部に蛍燐光体を含む発光領域１０
５を形成し、有機化合物層１０３において発光する領域
を設定することができるため、発光素子における発光効
率を向上させることができる。さらに、発光領域１０５
を電極（陽極及び陰極）から離して形成することができ
るので、発光領域１０５と電極（陽極及び陰極）間での
エネルギー移動による消光を防ぐことができる。

【００６５】さらに、本発明では、図１で示した素子構
造だけでなく、図４に示す様な構造を形成することもで
きる。図４において、基板４０１上に陽極４０２が形成
され、陽極４０２上に有機化合物層４０５（第１の有機
化合物層４０５ａ、第２の有機化合物層４０５ｂ）が形
成され、第２の有機化合物層４０５ｂ上に陰極４０３が
形成されている。なお、図１の構造に対して、第１の有
機化合物層４０５ａ、および第２の有機化合物層４０５
ｂにおける積層構造が異なっている。

【００６６】図４において、高分子系材料の高重合体を
スピンコート法により成膜し、低重合体及び蛍燐光体を
共蒸着して発光領域４０４をその一部に含む第１の有機
化合物層４０５ａを形成した後、低分子系材料からなる
第２の有機化合物層４０５ｂを蒸着法により形成する。
なお、低分子系材料としては、電子輸送性、又は正孔阻
止性（正孔ブロッキング性ともいう）を有する材料を用
いることができる。

【００６７】なお、図４に示す発光素子における第２の
有機化合物層４０５ｂは、第１の有機化合物層４０５ａ
を形成する材料と同一の繰り返し単位からなる有機化合
物で形成されているわけではないが、図１と同様に発光
領域を電極から離すことができると共にキャリアの輸送
性を高めたり、選択的に阻止したりすることができるた
め、キャリアの再結合性を高めることができ、より素子
特性を向上させることができる。

【００６８】

【実施例】（実施例１）本実施例では、図１において説
明した構造の発光素子について、図５を用いて説明す
る。

【００６９】図５（ａ）に示すように、本実施例におけ
る発光素子の素子構造は、陽極５０１上に有機化合物層
５０２が形成され、有機化合物層５０２上に陰極５０３
が形成され、有機化合物層５０２の一部には蛍燐光体５
０８が含まれた発光領域５０４が形成されている。

【００７０】また、図５（ｂ）には、有機化合物層５０
２を形成する材料構成の詳細について示す。なお、本実
施例において、Ｎ−ビニルカルバゾールを繰り返し単位
５０５とする高分子系材料を用いる。また、本実施例に
おいては、Ｎ−ビニルカルバゾールを繰り返し単位５０
５とし、その重合度（ｎ）が５０以上であるものを高重
合体５０６とよび、その重合度（ｎ）が２〜５であるも
のを低重合体５０７と呼ぶことにする。

【００７１】また、本実施例において高重合体５０６
は、有機溶媒に溶解させることができ、低重合体５０７
は、昇華性のある材料である。

【００７２】また、本実施例における高重合体を溶解さ
せる有機溶媒としては、トルエン、ベンゼン、クロロベ
ンゼン、ジクロロベンゼン、クロロホルム、テトラリ
ン、キシレン、ジクロロメタン、シクロヘキサン、ＮＭ
Ｐ（Ｎ−メチル−２−ピロリドン）、ジメチルスルホキ
シド、シクロヘキサノン、ジオキサン、ＴＨＦ（テトラ
ヒドロフラン）等を用いることができる。

【００７３】また、本実施例で用いる蛍燐光体５０８と
しては、蛍光性の材料及び燐光性の材料を用いることが
できる。

【００７４】蛍光性の材料としては、青色発光が得られ
る１，１，４，４−テトラフェニル−１，３−ブタジエ
ン（ＴＰＢ）、α−ＮＰＤ、ペリレンや、緑色発光が得
られるクマリン６、赤色（橙赤色）発光が得られるＤＣ
Ｍ１、ルブレン、ナイルレッドの他、黄緑色発光が得ら
れるジメチルキナクリドン等を用いることができる。そ
の他にも、縮合多環系の蛍光物質である、アントラセ
ン、ピレン、９，１０−ジフェニルアントラセン等を用
いることができる。

【００７５】また、燐光性材料としては、緑色発光が得
られるＩｒ（ｐｐｙ）₃や赤色発光が得られるＰｔＯＥ
Ｐ、希土類金属錯体であるＥｕ（ＴＴＡ）₃ｐｈｅｎを
用いることができる。また、Ｉｒ（ｐｐｙ）₃とＤＣＭ
２を一緒に共蒸着することにより赤色発光を得ることも
できる。

【００７６】以下に、本実施例における発光素子の作製
方法について説明する。まず、陽極５０１上に高分子系
材料を有機溶媒に溶解させた溶液をスピンコート法によ
り成膜する。なお、ここでは、Ｎ−ビニルカルバゾール
を繰り返し単位とする高重合体を用い、トルエンに溶解
させた溶液を用いる。また、本実施例においてフルオレ
ン系の化合物を繰り返し単位とした高重合体を用いるこ
ともできる。

【００７７】スピンコート法による成膜が終了したとこ
ろで、さらにこれを８０℃で３分間加熱してトルエンを
除去し、高重合体５０６からなる膜を形成する。

【００７８】次にＮ−ビニルカルバゾールを繰り返し単
位とする低重合体５０７と蛍燐光体５０８を同時に共蒸
着して発光領域５０４を形成する。

【００７９】発光領域５０４を形成したところで、Ｎ−
ビニルカルバゾールの低重合体５０７（重合度（ｎ）＝
２〜５）のみを蒸着法により成膜し、低重合体５０７か
らなる膜を形成する。なお、この時形成される膜厚は、
３０〜５０ｎｍであれば良く、本実施例では、４０ｎｍ
の膜厚で形成する。さらに、本実施例では、Ｎ−ビニル
カルバゾールの低重合体とＰＢＤを共蒸着することによ
り電子輸送性を高めることもできる。

【００８０】以上により、陽極５０１上に形成され、か
つその一部に発光領域５０４を有する有機化合物層５０
２を形成することができる。

【００８１】次に有機化合物層５０２の上に陰極５０３
を形成する。なお、陰極５０３を形成する材料としては
アルミニウムの他、マグネシウムと銀の合金（以下、Ｍ
ｇ：Ａｇと示す）、マグネシウムとインジウムの合金
（以下、Ｍｇ：Ｉｎと示す）、マグネシウムと銅の合金
（以下、Ｍｇ：Ｃｕと示す）、また、マグネシウムの他
にアルカリ金属であるカルシウムを用いた合金を用いる
ことも可能である。さらに、アルミニウムとリチウムと
の合金（以下、Ａｌ：Ｌｉと示す）等を用いることも可
能である。

【００８２】また、陰極５０３と有機化合物層５０２と
の界面に金属酸化物や金属フッ化物のような極薄膜絶縁
層を形成することもできる。金属酸化物としては、Ｌｉ
₂Ｏ、ＭｇＯ、Ａｌ₂Ｏ₃などを用いることができ、金属
フッ化物としては、ＬｉＦ、ＭｇＦ₂、ＳｒＦ₂等の材料
からなる膜を０．５〜１．５ｎｍの膜厚で形成すればよ
い。

【００８３】以上により、同一の繰り返し単位からなる
高分子系材料で形成された有機化合物層５０２におい
て、蛍燐光体５０８を所望の位置に含む発光領域５０４
を形成することができるので、有機化合物層５０２にお
ける発光領域５０４を特定の位置に設定することができ
る。また、本実施例において発光領域５０４を電極から
離して形成することができるので、エネルギー移動によ
る消光を防ぐことができる。

【００８４】（実施例２）本実施例では、実施例１で示
したのとは有機化合物層の構造が異なる場合について図
６を用いて説明する。

【００８５】図６（ａ）に示すように、本実施例におけ
る発光素子の素子構造は、陽極６０１上に有機化合物層
６０２が形成され、有機化合物層６０２上に陰極６０３
が形成され、有機化合物層６０２の一部には蛍燐光体６
１０を含む発光領域６０５が形成されている。さらに本
実施例においては、発光領域６０５上に電子輸送性を有
する低分子系材料により電子輸送層６０６が形成されて
いる。

【００８６】また、図６（ｂ）には、有機化合物層６０
２を形成する材料構成の詳細について示す。なお、本実
施例において、Ｎ−ビニルカルバゾールを繰り返し単位
６０７とする高分子系材料６１１を用いる。また、本実
施例においては、Ｎ−ビニルカルバゾールを繰り返し単
位６０７とし、その重合度（ｎ）が５０以上であるもの
を高重合体６０８とよび、その重合度（ｎ）が２〜５で
あるものを低重合体６０９と呼ぶことにする

【００８７】また、本実施例において高重合体６０８
は、有機溶媒に溶解させることができ、低重合体６０９
は、昇華性のある材料である。

【００８８】さらに、本実施例における高重合体を溶解
させる有機溶媒としては、トルエン、ベンゼン、クロロ
ベンゼン、ジクロロベンゼン、クロロホルム、テトラリ
ン、キシレン、ジクロロメタン、シクロヘキサン、ＮＭ
Ｐ（Ｎ−メチル−２−ピロリドン）、ジメチルスルホキ
シド、シクロヘキサノン、ジオキサン、ＴＨＦ（テトラ
ヒドロフラン）等を用いることができる。

【００８９】また、本実施例で用いる蛍燐光体６１０と
しては、実施例１に示したものと同様の蛍光性の材料及
び燐光性の材料を用いることができるが、ここでは、三
重項発光材料であるＩｒ（ｐｐｙ）₃を用いる。

【００９０】以下に、本実施例における発光素子の作製
方法について説明する。まず、陽極６０１上に高分子系
材料を有機溶媒に溶解させた溶液をスピンコート法によ
り成膜する。なお、ここでは、Ｎ−ビニルカルバゾール
を繰り返し単位とする高重合体を用い、トルエンに溶解
させた溶液を用いる。また、本実施例においてフルオレ
ン系の化合物を繰り返し単位とした高重合体を用いるこ
ともできる。

【００９１】スピンコート法による成膜が終了したとこ
ろで、さらにこれを８０℃で３０分間加熱してトルエン
を除去し、高重合体６０８からなる膜を形成する。

【００９２】次にＮ−ビニルカルバゾールを繰り返し単
位とする低重合体６０９と蛍燐光体６１０であるＩｒ
（ｐｐｙ）₃を同時に共蒸着して発光領域６０５を形成
する。

【００９３】発光領域６０５を形成したところで、低分
子系材料６１３を用いて蒸着法により電子輸送層６０６
を形成する。なお、ここで形成される電子輸送層６０６
は、３０〜５０ｎｍの膜厚とする。

【００９４】なお、本実施例において形成される電子輸
送層６０６には、正孔阻止層も含めるものとする。電子
輸送層６０６を形成する電子輸送性の有機化合物として
は、Ａｌｑ₃、Ａｌｍｑ、ＢＡｌｑ、Ｚｎ（ＰＢＯ）₂、
またはＺｎ（ＰＢＴ）₂等を用いることができ、また正
孔阻止層としてＢＣＰ、バソフェナントロリン、ＰＢ
Ｄ、ＴＡＺからなる層を発光領域と電子輸送層の間に挟
んで形成することもできる。

【００９５】本実施例では、ＢＣＰ及びＡｌｑ₃を積層
することにより低分子系材料６１３からなる電子輸送層
６０６を形成する。

【００９６】以上により、陽極６０１上に形成され、高
分子系材料と低分子系材料からなり、その一部に発光領
域６０５を有する有機化合物層６０２を形成したところ
で、陰極６０３を形成する。なお、陰極６０３を形成す
る材料としてはアルミニウムの他、マグネシウムと銀の
合金（以下、Ｍｇ：Ａｇと示す）、マグネシウムとイン
ジウムの合金（以下、Ｍｇ：Ｉｎと示す）、マグネシウ
ムと銅の合金（以下、Ｍｇ：Ｃｕと示す）、また、マグ
ネシウムの他にアルカリ金属であるカルシウムを用いた
合金を用いることも可能である。

【００９７】さらに、アルミニウムとリチウムとの合金
（以下、Ａｌ：Ｌｉと示す）等を用いることも可能であ
る。

【００９８】また、陰極６０３と有機化合物層６０２と
の界面に金属酸化物や金属フッ化物のような極薄膜絶縁
層を形成することもできる。金属酸化物としては、Ｌｉ
₂Ｏ、ＭｇＯ、Ａｌ₂Ｏ₃などを用いることができ、金属
フッ化物としては、ＬｉＦ、ＭｇＦ₂、ＳｒＦ₂等の材料
からなる膜を０．５〜１．５ｎｍの膜厚で形成すればよ
い。

【００９９】以上により、高分子系材料と低分子系材料
で形成された有機化合物層６０２において、同一の繰り
返し単位からなる高分子系材料６１１の所望の位置に蛍
燐光体６１０を含む発光領域６０５を形成することがで
きるので、有機化合物層６０２における発光領域６０５
を特定の位置に設定することができる。また、低分子系
材料６１３を用いた機能領域を形成することができるの
で発光素子の素子特性をより向上させることができる。
また、本実施例において発光領域６０５を電極から離し
て形成することができるので、エネルギー移動による消
光を防ぐことができる。

【０１００】（実施例３）ここで、本発明を用いて形成
される実施例１で説明した発光装置の画素部の詳細な上
面構造を図７（Ａ）に示し、回路図を図７（Ｂ）に示
す。図７（Ａ）及び図７（Ｂ）は共通の符号を用いるの
で互いに参照すればよい。

【０１０１】本実施例において、７０２の領域で示され
ているＴＦＴをスイッチング用ＴＦＴと呼び、７０６の
領域で示されているＴＦＴを電流制御用ＴＦＴとよび、
いずれも本発明の有機ＴＦＴで形成されている。なお、
スイッチング用ＴＦＴ７００のソースはソース信号線７
０３に接続され、ドレインはドレイン配線７０４に接続
される。また、ドレイン配線７０４は電流制御用ＴＦＴ
７０５のゲート電極７０６に電気的に接続される。

【０１０２】また、スイッチング用ＴＦＴ７００のチャ
ネル領域は、ソースおよびドレインと接して形成され、
また、ゲート信号線７０２と電気的に接続されたゲート
電極７０１（７０１ａ、７０１ｂ）と重なっている。

【０１０３】また、電流制御用ＴＦＴ７０５のソースは
電流供給線７０７に電気的に接続され、ドレインはドレ
イン配線７０８に電気的に接続される。また、ドレイン
配線は点線で示される陽極（画素電極）７０９に電気的
に接続される。

【０１０４】なお、本実施例の構成は、実施例１または
実施例２の構成と自由に組み合わせて実施することが可
能である。

【０１０５】（実施例４）本実施例では、本発明の作製
方法により作製されたアクティブマトリクス型の発光装
置の外観図について図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、８０
３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
た内側は、空間８０７になっている。

【０１０６】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からビデオ信号やク
ロック信号を受け取る。なお、ここではＦＰＣ８０９し
か図示されていないが、このＦＰＣ８０９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ＦＰＣ８０９もしくはＰＷＢが取り付けられた状
態をも含むものとする。

【０１０７】次に、断面構造について図８（Ｂ）を用い
て説明する。基板８１０上には駆動回路及び画素部が形
成されているが、ここでは、駆動回路としてソース側駆
動回路８０１と画素部８０２が示されている。

【０１０８】なお、ソース側駆動回路８０１はｎチャネ
ル型ＴＦＴ８１３とｐチャネル型ＴＦＴ８１４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
例では、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。

【０１０９】また、画素部８０２は電流制御用ＴＦＴ８
１１とそのドレインに電気的に接続された陽極８１２を
含む複数の画素により形成される。

【０１１０】また、陽極８１２の両端には絶縁層８１３
が形成され、陽極８１２上には第１の有機化合物層８１
４、発光領域８１５及び第２の有機化合物層８１６が形
成される。さらに、第２の有機化合物層８１６上には陰
極８１７が形成される。これにより、陽極８１２、有機
化合物層、及び陰極８１７からなる発光素子８１８が形
成される。

【０１１１】陰極８１７は全画素に共通の配線としても
機能し、接続配線８０８を経由してＦＰＣ８０９に電気
的に接続されている。

【０１１２】また、基板８１０上に形成された発光素子
８１８を封止するためにシール剤８０５により封止基板
８０４を貼り合わせる。なお、封止基板８０４と発光素
子８１８との間隔を確保するために樹脂膜からなるスペ
ーサを設けても良い。そして、シール剤８０５の内側の
空間８０７には窒素等の不活性気体が充填されている。
なお、シール剤８０５としてはエポキシ系樹脂を用いる
のが好ましい。また、シール剤８０５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。さら
に、空間８０７の内部に吸湿効果をもつ物質や酸化を防
止する効果をもつ物質を含有させても良い。

【０１１３】また、本実施例では封止基板８０４を構成
する材料としてガラス基板や石英基板の他、ＦＲＰ（Fi
berglass-Reinforced Plastics）、ＰＶＦ（ポリビニル
フロライド）、マイラー、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。ま
た、シール剤８０５を用いて封止基板８０４を接着した
後、さらに側面（露呈面）を覆うようにシール剤で封止
することも可能である。

【０１１４】以上のようにして発光素子を空間８０７に
封入することにより、発光素子を外部から完全に遮断す
ることができ、外部から水分や酸素といった有機化合物
層の劣化を促す物質が侵入することを防ぐことができ
る。従って、信頼性の高い発光装置を得ることができ
る。

【０１１５】なお、本実施例の構成は、実施例１〜実施
例３のいずれの構成と自由に組み合わせて実施すること
が可能である。

【０１１６】（実施例５）本実施例では本発明の素子構
造を有するパッシブ型（単純マトリクス型）の発光装置
を作製した場合について説明する。説明には図９を用い
る。図９において、９０１はガラス基板、９０２は透明
導電膜からなる陽極である。本実施例では、透明導電膜
として酸化インジウムと酸化亜鉛との化合物を蒸着法に
より形成する。なお、図９では図示されていないが、複
数本の陽極が紙面と平行にストライプ状に配列されてい
る。

【０１１７】また、ストライプ状に配列された陽極９０
２と交差するように絶縁材料からなるバンク９０３が形
成される。バンク９０３は陽極９０２と接して紙面に垂
直な方向に形成されている。

【０１１８】次に、有機化合物層９０４が形成される。
本実施例においては、まず、重合度（ｎ）が５０以上の
Ｎ−ビニルカルバゾールの高重合体をトルエンに溶解さ
せた溶液をスピンコート法により塗布し、８０℃で３分
間加熱して溶媒を揮発させることにより５０〜１５０ｎ
ｍの膜厚で第１の有機化合物層９０５を形成する。

【０１１９】次に重合度（ｎ）が２〜５であるＮ−ビニ
ルカルバゾールの低重合体と発光中心となりうる蛍燐光
体とを共蒸着して、膜厚が２０〜４０ｎｍとなる発光領
域９０６を形成する。なお、本実施例において高重合体
６０８は、有機溶媒に溶解させることができ、低重合体
６０９は、昇華性のある材料である。

【０１２０】また、本実施例で用いる蛍燐光体として
は、実施例１に示したものと同様の蛍光性の材料、及び
燐光性の材料を用いることができる。

【０１２１】さらに、発光領域９０６上に重合度（ｎ）
が２〜５であるＮ−ビニルカルバゾールの低重合体を蒸
着することにより第２の有機化合物層９０７を形成する
ことができる。これにより、第１の有機化合物層９０
５、発光領域９０６及び第２の有機化合物層９０７から
なる有機化合物層９０４を形成することができる。ま
た、これらの有機化合物層９０４はバンク９０３で形成
された溝に沿って形成されるため、紙面に垂直な方向に
ストライプ状に配列される。

【０１２２】次に、陰極９０８が形成される。なお陰極
９０８は、有機化合物層９０４上にメタルマスクを用い
て蒸着法により形成する。

【０１２３】なお、本実施例では下側の電極が透光性の
陽極９０２で形成されているため、有機化合物層で発生
した光は下側（基板９０１側）に放射される。

【０１２４】次に、封止基板９１０としてセラミックス
基板を用意する。本実施例の構造では遮光性で良いので
セラミックス基板を用いたが、プラスチックやガラスか
らなる基板を用いることもできる。

【０１２５】こうして用意した封止基板９１０は、紫外
線硬化樹脂からなるシール剤９１１により貼り合わされ
る。なお、シール剤９１１の内側９０９は密閉された空
間になっており、窒素やアルゴンなどの不活性ガスが充
填されている。また、この密閉された空間９０９の中に
酸化バリウムに代表される吸湿材を設けることも有効で
ある。最後にＦＰＣ９１２を取り付けてパッシブ型の発
光装置が完成する。なお、本実施例は、実施例１または
実施例２に示した材料を自由に組み合わせて有機化合物
層を形成することが可能である。

【０１２６】（実施例６）実施例４ではトップゲート型
ＴＦＴを有するアクティブマトリクス型の発光装置につ
いて説明したが、本発明はＴＦＴ構造に限定されるもの
ではないので、図１２に示すようにボトムゲート型ＴＦ
Ｔ（代表的には逆スタガ型ＴＦＴ）を用いて実施しても
構わない。また、逆スタガ型ＴＦＴは如何なる手段で形
成されたものでも良い。さらに、実施例４では、陽極側
（基板側）発光素子で得られた光を放出する構造（下方
出射型）としたが、本実施例で示すように陰極側から光
を放出させる構造（上方出射型）としても良い。

【０１２７】なお、図１２（Ａ）は、ボトムゲート型Ｔ
ＦＴを用いた発光装置の上面図である。ただし、封止基
板による封止は、まだ行われていない。ソース側駆動回
路１２０１、ゲート側駆動回路１２０２及び画素部１２
０３が形成されている。また、図１２（Ａ）において、
ｘ−ｘ’で発光装置を切ったときの画素部１２０３にお
ける領域ａ１２０４の断面図を図１２（Ｂ）に示す。

【０１２８】図１２（Ｂ）では、画素部１２０３に形成
されるＴＦＴのうち電流制御用ＴＦＴについてのみ説明
する。１２１１は基板であり、１２１２は下地となる絶
縁膜（以下、下地膜という）である。基板１２１１とし
ては透光性基板、代表的にはガラス基板、石英基板、ガ
ラスセラミックス基板、又は結晶化ガラス基板を用いる
ことができる。但し、作製プロセス中の最高処理温度に
耐えるものでなくてはならない。

【０１２９】また、下地膜１２１２は特に可動イオンを
含む基板や導電性を有する基板を用いる場合に有効であ
るが、石英基板には設けなくても構わない。下地膜１２
１２としては、珪素（シリコン）を含む絶縁膜を用いれ
ば良い。なお、本明細書において「珪素を含む絶縁膜」
とは、具体的には酸化珪素膜、窒化珪素膜若しくは窒化
酸化珪素膜（ＳｉＯｘＮｙ：ｘ、ｙは任意の整数、で示
される）など珪素に対して酸素若しくは窒素を所定の割
合で含ませた絶縁膜を指す。

【０１３０】１２１３は電流制御用ＴＦＴであり、ｐチ
ャネル型ＴＦＴで形成されている。なお、本実施例にお
いて、発光素子の陽極は電流制御用ＴＦＴ１２１３と接
続されているためｐチャネル型ＴＦＴで形成されるのが
望ましいが、これに限られることはなくｎチャネル型Ｔ
ＦＴで形成しても良い。

【０１３１】電流制御用ＴＦＴ１２１３は、ソース領域
１２１４、ドレイン領域１２１５及びチャネル形成領域
１２１６を含む活性層と、ゲート絶縁膜１２１７と、ゲ
ート電極１２１８と、層間絶縁膜１２１９と、ソース配
線１２２０並びにドレイン配線１２２１を有して形成さ
れる。本実施例において電流制御用ＴＦＴ１２１３はｐ
チャネル型ＴＦＴである。

【０１３２】また、スイッチング用ＴＦＴのドレイン領
域は電流制御用ＴＦＴ１２１３のゲート電極１２１８に
接続されている。図示してはいないが、具体的には電流
制御用ＴＦＴ１２１３のゲート電極１２１８はスイッチ
ング用ＴＦＴのドレイン領域（図示せず）とドレイン配
線（図示せず）を介して電気的に接続されている。な
お、ゲート電極１２１８はシングルゲート構造となって
いるが、マルチゲート構造であっても良い。また、電流
制御用ＴＦＴ１２１３のソース配線１２２０は電流供給
線（図示せず）に接続される。

【０１３３】電流制御用ＴＦＴ１２１３は発光素子に注
入される電流量を制御するための素子であり、比較的多
くの電流が流れる。そのため、チャネル幅（Ｗ）はスイ
ッチング用ＴＦＴのチャネル幅よりも大きく設計するこ
とが好ましい。また、電流制御用ＴＦＴ１２１３に過剰
な電流が流れないように、チャネル長（Ｌ）は長めに設
計することが好ましい。望ましくは一画素あたり０．５
〜２μＡ（好ましくは１〜１．５μＡ）となるようにす
る。

【０１３４】また、電流制御用ＴＦＴ１２１３の活性層
（特にチャネル形成領域）の膜厚を厚くする（好ましく
は５０〜１００ｎｍ、さらに好ましくは６０〜８０ｎ
ｍ）ことによって、ＴＦＴの劣化を抑えてもよい。

【０１３５】そして、電流制御用ＴＦＴ１２１３の形成
後、層間絶縁膜１２１９が形成され、電流制御用ＴＦＴ
１２１３と電気的に接続された陽極１２２３が形成され
る。なお、本実施例においては、電流制御用ＴＦＴ１２
１３と陽極１２２３を電気的に接続する配線及び陽極１
２２３は同じ材料で同時に形成される。また、陽極１２
２３を形成する材料としては、仕事関数がより大きい導
電性材料を用いることが好ましい。その代表例として、
ニッケル、パラジウム、タングステン、金、銀などの金
属が挙げられる。なお、本実施例では、陽極１２２３は
光を透過しないことが好ましいが、それに加えて、光の
反射性の高い材料を用いることがさらに好ましい。

【０１３６】陽極１２２３が形成された後に、絶縁層１
２２４が形成される。なお、この絶縁層１２２４は、バ
ンクともよばれる。

【０１３７】つぎに有機化合物層が形成される。なお、
本実施例における有機化合物層は、実施例１で説明した
のと同じ構造を有する。すなわち高重合体からなる第１
の有機化合物層１２２５、低重合体と蛍燐光体との共蒸
着により形成される発光領域１２２６、及び低重合体か
らなる第２の有機化合物層１２２７で形成される。な
お、これらの有機化合物層を形成する材料としては、実
施例１に示したものを用いればよい。

【０１３８】次に有機化合物層の上には、陰極１２２８
が形成される。陰極１２２８の材料としては、仕事関数
が2.5〜3.5eVの導電性材料を用いることが望ましい。代
表的には、アルカリ金属元素もしくはアルカリ土類金属
元素を含む導電膜、アルミニウムを含む導電膜、あるい
はその導電膜にアルミニウムや銀などを積層したもの、
を用いればよい。ただし、本実施例は上方出射であるた
め、陰極１２２８が光透過性であることが大前提であ
る。したがって、これらの金属を用いる場合は、２０ｎ
ｍ程度の超薄膜であることが好ましい。

【０１３９】以上により、逆スタガ型のＴＦＴを有する
発光装置を形成することができる。なお、本実施例によ
り作製した発光装置は、図１２（Ｂ）の矢印の方向（上
面）に光を出射させることができる。

【０１４０】逆スタガ型ＴＦＴは工程数がトップゲート
型ＴＦＴよりも少なくし易い構造であるため、本発明の
課題である製造コストの低減には非常に有利である。

【０１４１】なお、本実施例の構成は、逆スタガ型ＴＦ
Ｔを有し、発光素子の陰極側から光を放出するという素
子構造の発光装置について示したが、実施例４で示すト
ップゲート型ＴＦＴに本実施例で示した発光素子の陽極
側から光を放出するという素子構造を組み合わせること
も可能であり、また、本実施例の逆スタガ型ＴＦＴに実
施例４で示す発光素子の陰極側から光を放出するという
素子構造を組み合わせることも可能である。さらに、実
施例１または実施例２に示した材料を自由に組み合わせ
て有機化合物層を形成することも可能である。

【０１４２】（実施例７）発光素子を用いた発光装置は
自発光型であるため、液晶表示装置に比べ、明るい場所
での視認性に優れ、視野角が広い。従って、様々な電気
器具の表示部に用いることができる。

【０１４３】本発明により作製した発光装置を用いた電
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（具体的にはデジタルビ
デオディスク（ＤＶＤ）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。特に、斜め方向から画面を見る機会が多い携帯情報
端末は、視野角の広さが重要視されるため、発光素子を
有する発光装置を用いることが好ましい。それら電気器
具の具体例を図１０に示す。

【０１４４】図１０（Ａ）は表示装置であり、筐体２０
０１、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。本発明に
より作製した発光装置は、表示部２００３に用いること
ができる。発光素子を有する発光装置は自発光型である
ためバックライトが必要なく、液晶表示装置よりも薄い
表示部とすることができる。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
示用表示装置が含まれる。

【０１４５】図１０（Ｂ）はデジタルスチルカメラであ
り、本体２１０１、表示部２１０２、受像部２１０３、
操作キー２１０４、外部接続ポート２１０５、シャッタ
ー２１０６等を含む。本発明により作製した発光装置は
表示部２１０２に用いることができる。

【０１４６】図１０（Ｃ）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２
２０３、キーボード２２０４、外部接続ポート２２０
５、ポインティングマウス２２０６等を含む。本発明に
より作製した発光装置は表示部２２０３に用いることが
できる。

【０１４７】図１０（Ｄ）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２３０
３、操作キー２３０４、赤外線ポート２３０５等を含
む。本発明により作製した発光装置は表示部２３０２に
用いることができる。

【０１４８】図１０（Ｅ）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２４０
５、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
明により作製した発光装置はこれら表示部Ａ、Ｂ２４０
３、２４０４に用いることができる。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。

【０１４９】図１０（Ｆ）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２５０
１、表示部２５０２、アーム部２５０３を含む。本発明
により作製した発光装置は表示部２５０２に用いること
ができる。

【０１５０】図１０（Ｇ）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２６０
６、バッテリー２６０７、音声入力部２６０８、操作キ
ー２６０９等を含む。本発明により作製した発光装置は
表示部２６０２に用いることができる。

【０１５１】ここで図１０（Ｈ）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。
本発明により作製した発光装置は、表示部２７０３に用
いることができる。なお、表示部２７０３は黒色の背景
に白色の文字を表示することで携帯電話の消費電力を抑
えることができる。

【０１５２】なお、将来的に有機材料の発光輝度が高く
なれば、出力した画像情報を含む光をレンズ等で拡大投
影してフロント型若しくはリア型のプロジェクターに用
いることも可能となる。

【０１５３】また、上記電気器具はインターネットやＣ
ＡＴＶ（ケーブルテレビ）などの電子通信回線を通じて
配信された情報を表示することが多くなり、特に動画情
報を表示する機会が増してきている。有機材料の応答速
度は非常に高いため、発光装置は動画表示に好ましい。

【０１５４】また、発光装置は発光している部分が電力
を消費するため、発光部分が極力少なくなるように情報
を表示することが好ましい。従って、携帯情報端末、特
に携帯電話や音響再生装置のような文字情報を主とする
表示部に発光装置を用いる場合には、非発光部分を背景
として文字情報を発光部分で形成するように駆動するこ
とが好ましい。

【０１５５】以上の様に、本発明の作製方法を用いて作
製された発光装置の適用範囲は極めて広く、あらゆる分
野の電気器具に用いることが可能である。また、本実施
例の電気器具は実施例１〜実施例６を実施することによ
り作製された発光装置をその表示部に用いることができ
る。

【０１５６】（実施例８）通常、高分子系材料の溶解特
性を利用した積層構造の形成は難しいとされているが、
本実施例では、本発明における高重合体と低重合体に対
する溶解性の異なる溶媒を見いだし、それぞれ別の溶媒
に溶解させ、これをスピンコート法により積層形成する
場合について示す。

【０１５７】まず、陽極であるＩＴＯを１００ｎｍ程度
成膜したガラス基板上に、スピンコート法によりポリエ
チレンジオキシチオフェン／ポリスチレンスルホン酸
（略称：ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）の混合水溶液を塗布し、
水分を蒸発させることで、正孔注入層を３０ｎｍ成膜す
る。次に、高重合体である２，５−ジアルコキシ−ポリ
（パラフェニレン）（略称：ＲＯ−ＰＰＰ）（下記式
（１））をトルエンに溶解し、スピンコート法で５０ｎ
ｍ成膜することで正孔輸送層を形成する。

【０１５８】

【式１】

【０１５９】次に、ＲＯ−ＰＰＰの低重合体（オリゴマ
ー）であるＲＯ−５Ｐ（下記式（２））およびドーパン
トであるルブレンをケトン系の溶媒（シクロヘキサノン
等）に溶解し、発光領域として２０ｎｍ程度成膜する。
ＲＯ−ＰＰＰはケトン系の溶媒に対し溶解しにくいの
で、正孔輸送層と発光領域が混合してしまうことはな
い。なお、この時の発光領域は、層状ではなくクラスタ
ー状となっても良い。

【０１６０】

【式２】

【０１６１】なお、本実施例においては、上記に説明し
たスピンコート法のみで積層形成されたものを有機化合
物層として用いることもできるが、この場合には、発光
領域が、次に形成される陰極と接して形成される構造と
なるため、消光を招きやすい。そこで、本実施例におい
て、さらに効率的に発光を得るためには発光領域と陰極
との間に蒸着法により、電子輸送層を形成することが好
ましい。なお電子輸送層を形成する材料としては、トリ
アゾール誘導体（ＴＡＺ）等を用いることができる。最
後に陰極としてＡｌ：Ｌｉ合金を１５０ｎｍ蒸着し、本
発明の発光素子が得られる。

【０１６２】

【発明の効果】本発明を実施することにより、有機化合
物層に高分子系材料を用いた発光装置において、その発
光領域を所望の位置に設定することが可能となるため、
発光素子における素子特性を向上させることができる。
また、発光領域を陽極及び陰極から離した構造を形成す
ることができるので、発光領域からのエネルギー移動に
よる消光を防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の発光装置の素子構造を説明する
図。

【図２】本発明の発光装置の作製工程を説明する
図。

【図３】蒸着室について説明する図。

【図４】本発明の発光装置の素子構造を説明する
図。

【図５】本発明の発光装置の素子構造を説明する
図。

【図６】本発明の発光装置の素子構造を説明する
図。

【図７】発光装置の画素部の上面図。

【図８】アクティブマトリクス型の発光装置を説明
する図。

【図９】パッシブマトリクス型の発光装置を説明す
る図。

【図１０】電気器具の一例を示す図。

【図１１】発光装置の従来例を説明する図。

【図１２】逆スタガ型ＴＦＴの構造を説明する図。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｃ０９Ｋ 11/06 ６２０Ｃ０９Ｋ 11/06 ６２０６３５６３５６５０６５０６５５６５５６６０６６０

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】発光素子を有する発光装置において、前記発光素子は、陽極と、有機化合物層と、陰極とを有
し、前記有機化合物層は、高分子系材料からなり、低重合体
及び蛍燐光体を含む発光領域をその一部に有することを
特徴とする発光装置。
【請求項２】基板の絶縁表面に設けられたＴＦＴと、前
記ＴＦＴと電気的に接続された発光素子とを有する発光
装置において、前記発光素子は、陽極と、有機化合物層と、陰極とを有
し、前記有機化合物層は、高分子系材料からなり、低重合体
及び蛍燐光体を含む発光領域をその一部に有することを
特徴とする発光装置。
【請求項３】発光素子を有する発光装置において、前記発光素子は、陽極と、有機化合物層と、陰極とを有
し、前記有機化合物層は、前記陽極と前記陰極とに挟まれて
形成され、かつ高分子系材料からなる第１の有機化合物
層および第２の有機化合物層とを有し、前記第１の有機化合物層は、低重合体及び蛍燐光体を含
む発光領域をその一部に有し、前記第２の有機化合物層は低重合体からなり、かつ前記
陰極と接して形成されることを特徴とする発光装置。
【請求項４】発光素子を有する発光装置において、前記発光素子は、陽極と、有機化合物層と、陰極とを有
し、前記有機化合物層は、前記陽極と前記陰極とに挟まれて
形成され、かつ高分子系材料からなる第１の有機化合物
層と、低分子系材料からなる第２の有機化合物層とを有
し、前記第１の有機化合物層は、低重合体及び蛍燐光体を含
む発光領域をその一部に有し、前記第２の有機化合物層は前記陰極と接して形成される
ことを特徴とする発光装置。
【請求項５】請求項４において、前記第２の有機化合物層は電子輸送性または正孔阻止性
を有する低分子系材料からなることを特徴とする発光装
置。
【請求項６】請求項５において、前記電子輸送性を有する低分子系材料はキノリン骨格を
有するアルミニウム錯体、ベンゾチアゾール骨格または
ベンゾオキサゾール骨格を有する亜鉛錯体、もしくは
１，３，４−オキサジアゾール誘導体からなることを特
徴とする発光装置。
【請求項７】請求項５または請求項６において、前記正孔阻止性を有する低分子系材料は１，３，４−オ
キサジアゾール誘導体、１，２，４−トリアゾール誘導
体、またはフェナントロリン誘導体からなることを特徴
とする発光装置。
【請求項８】請求項３乃至請求項７のいずれか一におい
て、前記発光領域および前記第２の有機化合物層が接して形
成されることを特徴とする発光装置。
【請求項９】請求項１乃至請求項８のいずれか一におい
て、前記高分子系材料は、重合度が２〜５である低重合体ま
たは重合度が５０以上である高重合体からなることを特
徴とする発光装置。
【請求項１０】請求項１乃至請求項９のいずれか一にお
いて、前記高分子系材料は、Ｎ−ビニルカルバゾールもしくは
フルオレンを繰り返し単位とすることを特徴とする発光
装置。
【請求項１１】請求項１乃至請求項１０のいずれか一に
おいて、前記蛍燐光体は、１，１，４，４−テトラフェニル−
１，３−ブタジエン、４，４’−ビス（N−（１−ナフ
チル）−N−フェニル−アミノ）−ビフェニル、ペリレ
ン、クマリン６、４−ジシアノメチレン−２−メチル−
６−（ｐ−ジメチルアミノ−スチリル）−４Ｈ−ピラ
ン、４−ジシアノメチレン−２−メチル−６−（ジュロ
リジン−４−イル−ビニル）−４Ｈ−ピラン、ルブレ
ン、ナイルレッド、Ｎ，Ｎ’−ジメチル−キナクリド
ン、アントラセン、ピレン、９，１０−ジフェニルアン
トラセン、トリス（２−フェニルピリジン）イリジウ
ム、２，３，７，８，１２，１３，１７，１８−オクタ
エチル−２１Ｈ，２３Ｈ−ポルフィリン−白金から選ば
れた一種もしくは複数種であることを特徴とする発光装
置。
【請求項１２】請求項１乃至請求項１１のいずれか一に
おいて、前記発光装置は、表示装置、デジタルスチルカメラ、ノ
ート型パーソナルコンピュータ、モバイルコンピュー
タ、記録媒体を備えた携帯型の画像再生装置、ゴーグル
型ディスプレイ、ビデオカメラ、携帯電話から選ばれた
一種であることを特徴とする発光装置。
【請求項１３】塗布法により高重合体を陽極上に塗布し
て第１の有機化合物層を形成し、共蒸着法により前記第１の有機化合物層上に低重合体及
び蛍燐光体を蒸着して発光領域を形成し、蒸着法により前記発光領域上に低重合体を蒸着して第２
の有機化合物層を形成することを特徴とする発光装置の
作製方法。
【請求項１４】塗布法により高重合体を陽極上に塗布し
て第１の有機化合物層を形成し、共蒸着法により前記第１の有機化合物層上に低重合体及
び蛍燐光体を蒸着して発光領域を形成し、蒸着法により前記発光領域上に低分子系材料を蒸着して
前記第２の有機化合物層を形成することを特徴とする発
光装置の作製方法。
【請求項１５】請求項１４において、前記低分子系材料として電子輸送性又は正孔阻止性を有
する材料を用いたことを特徴とする発光装置の作製方
法。
【請求項１６】請求項１５において、前記電子輸送性を有する材料として、キノリン骨格を有
するアルミニウム錯体、ベンゾチアゾール骨格またはベ
ンゾオキサゾール骨格を有する亜鉛錯体、もしくは１，
３，４−オキサジアゾール誘導体を用いたことを特徴と
する発光装置の作製方法。
【請求項１７】請求項１５または請求項１６において、前記正孔阻止性を有する材料として、１，３，４−オキ
サジアゾール誘導体、１，２，４−トリアゾール誘導
体、またはフェナントロリン誘導体を用いたことを特徴
とする発光装置の作製方法。
【請求項１８】請求項１３乃至請求項１７のいずれか一
において、前記高分子系材料として重合度が２〜５である低重合
体、または重合度が５０以上である高重合体を用いたこ
とを特徴とする発光装置の作製方法。
【請求項１９】請求項１３乃至請求項１８のいずれか一
において、前記高分子系材料としてＮ−ビニルカルバゾールもしく
はフルオレンを繰り返し単位とする材料を用いたことを
特徴とする発光装置の作製方法。
【請求項２０】請求項１３乃至請求項１９のいずれか一
において、前記蛍燐光体として、１，１，４，４−テトラフェニル
−１，３−ブタジエン、ペリレン、クマリン６、４−ジ
シアノメチレン−２−メチル−６−（ｐ−ジメチルアミ
ノ−スチリル）−４Ｈ−ピラン、４−ジシアノメチレン
−２−メチル−６−（ジュロリジン−４−イル−ビニ
ル）−４Ｈ−ピラン、ルブレン、ナイルレッド、Ｎ，
Ｎ’−ジメチル−キナクリドン、アントラセン、ピレ
ン、９，１０−ジフェニルアントラセン、トリス（２−
フェニルピリジン）イリジウム、２，３，７，８，１
２，１３，１７，１８−オクタエチル−２１Ｈ，２３Ｈ
−ポルフィリン−白金から選ばれた一種もしくは複数種
を用いたことを特徴とする発光装置の作製方法。