JP2005019228A - 有機ｅｌ装置とその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】イオン性不純物の発光層への移動を簡便に抑制し、これにより発光層での発光特性の低下を防止して長寿命化を図った、有機ＥＬ装置とその製造方法を提供する。
【解決手段】第１の電極３と第２の電極４との間に、少なくとも発光層９を有した機能層５を備えた有機ＥＬ装置１である。機能層５の少なくとも一部が、機能層５を構成する機能性材料に無機イオン交換材料が添加されて形成されている。
【選択図】 図１
【解決手段】第１の電極３と第２の電極４との間に、少なくとも発光層９を有した機能層５を備えた有機ＥＬ装置１である。機能層５の少なくとも一部が、機能層５を構成する機能性材料に無機イオン交換材料が添加されて形成されている。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、可動性のイオンを選択的に捕捉固定することにより、発光特性を向上した有機ＥＬ装置とその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、自発発光型ディスプレイとして、発光層に有機物を用いた有機エレクトロルミネセンス素子（以下、有機ＥＬ素子と称する）が提供されている。
このような有機ＥＬ素子を有する有機ＥＬ装置においては、特にその長寿命化が大きな課題となっており、したがって長寿命化を図った技術の提供が望まれている。
【０００３】
このような要望に応えるものとして、従来、陽極と陰極との間に電圧を印加する印加手段に、発光電界とは逆の方向に電圧を印加する手段を設けた電界発光素子（有機ＥＬ装置）が知られている（例えば、特許文献１参照）。このような手段を設けたことにより、例えば最初に発光させる前に逆の方向に電圧を印加することで、発光に際しての発光層を構成する有機化合物中の官能基の配向分極や、イオン性不純物のイオン分極を予め抑制し、イオン性不純物（可動性イオン）が移動して発光層中に拡散することを防止することができる。その結果、イオン性不純物に起因する発光層での発光特性の低下を防止し、電界発光素子（有機ＥＬ装置）の長寿命化を図ることができる。
【０００４】
【特許文献１】
特開平９−２９３５８８号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記の電界発光素子（有機ＥＬ装置）では、その駆動法によってイオン性不純物の移動を防止し、発光層での発光特性の低下を防止していることから、このような電界発光素子（有機ＥＬ装置）では当然駆動系が複雑になり、したがって装置そのものの構成が複雑になってしまうといった新たな課題が生じてしまう。
【０００６】
本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、イオン性不純物の発光層への移動を簡便に抑制し、これにより発光層での発光特性の低下を防止して長寿命化を図った、有機ＥＬ装置とその製造方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため本発明の有機ＥＬ装置では、第１の電極と第２の電極との間に、少なくとも発光層を有した機能層を備えた有機ＥＬ装置において、前記機能層の少なくとも一部が、該機能層を構成する機能性材料に無機イオン交換材料が添加されて形成されてなることを特徴としている。
この有機ＥＬ装置によれば、前記機能層の少なくとも一部が、該機能層を構成する機能性材料に無機イオン交換材料が添加されて形成されているので、この無機イオン交換材料が添加された機能層中にイオン性不純物が含まれている場合に、これが無機イオン交換材料に捕捉固定されることにより、このイオン性不純物が発光層中に拡散することによる発光特性の低下が防止される。また、各電極や他の機能層中に含まれるイオン性不純物が可動イオンとなって拡散した際、これが前記無機イオン交換材料に捕捉固定されることにより、前記イオン性不純物が発光層中に拡散することが防止される。
【０００８】
また、前記有機ＥＬ装置においては、前記機能層はキャリア注入／輸送層を有し、前記無機イオン交換材料が添加されて形成された機能層が、前記キャリア注入／輸送層としての正孔注入／輸送層であってもよい。
このようにすれば、特に正孔注入／輸送層の形成材料中に存在する可動イオン（イオン性不純物）が前記無機イオン交換材料に捕捉固定されることから、この可動イオンによる発光層の発光特性の低下が防止される。
【０００９】
なお、この場合に、前記無機イオン交換材料が五酸化アンチモンの水和物であるのが好ましい。
五酸化アンチモンの水和物は、Ｎａイオンに対する吸着選択性が高いことから、特に正孔注入／輸送層の形成材料中にＮａイオンが存在する場合に、このＮａイオンを良好に捕捉固定してその拡散を防止することができる。
【００１０】
また、前記有機ＥＬ装置においては、前記無機イオン交換材料が添加されて形成された機能層が、発光層であってもよい。
このようにすれば、可動イオン（イオン性不純物）が発光層に拡散してきても、これが前記無機イオン交換材料で捕捉固定されることから、この可動イオンによる発光層の発光特性の低下が防止される。
【００１１】
また、前記有機ＥＬ装置においては、前記機能層はキャリア注入／輸送層を有し、前記無機イオン交換材料が添加されて形成された機能層が、前記キャリア注入／輸送層としての電子注入／輸送層であってもよい。
このようにすれば、特に電子注入／輸送層の形成材料中に存在する可動イオン（イオン性不純物）が前記無機イオン交換材料に捕捉固定されることから、この可動イオンによる発光層の発光特性の低下が防止される。
【００１２】
本発明の別の有機ＥＬ装置は、第１の電極と第２の電極との間に、少なくとも発光層を有した機能層を備えた有機ＥＬ装置において、前記第１の電極と第２の電極との間に無機イオン交換材料からなる無機イオン交換層が設けられていることを特徴としている。
この有機ＥＬ装置によれば、第１の電極と第２の電極との間に無機イオン交換層が設けられているので、各電極や正孔注入／輸送層等の機能層中に含まれるイオン性不純物が可動イオンとなって拡散した際、これが前記無機イオン交換層に捕捉固定されることにより、前記イオン性不純物が発光層中に拡散することによる発光特性の低下が防止される。
【００１３】
また、前記有機ＥＬ装置においては、前記機能層が前記第１の電極と前記発光層との間に正孔注入／輸送層を有し、前記無機イオン交換層が、前記正孔注入／輸送層と前記発光層との間に設けられているのが好ましい。
このようにすれば、特に正孔注入／輸送層の形成材料中に存在する可動イオン（イオン性不純物）が前記無機イオン交換層で捕捉固定されることから、この可動イオンが発光層中に拡散することによる発光特性の低下が防止される。
【００１４】
また、前記有機ＥＬ装置においては、前記機能層が前記第２の電極と前記発光層との間に電子注入／輸送層を有し、前記無機イオン交換層が、前記電子注入／輸送層と前記発光層との間に設けられているのが好ましい。
このようにすれば、特に電子注入／輸送層の形成材料中に存在する可動イオン（イオン性不純物）が前記無機イオン交換層で捕捉固定されることから、この可動イオンが発光層中に拡散することによる発光特性の低下が防止される。
【００１５】
本発明の有機ＥＬ装置の製造方法は、第１の電極と第２の電極との間に、発光層とキャリア注入／輸送層とを有した機能層を備えた有機ＥＬ装置の製造方法において、前記機能層を構成する機能性材料に無機イオン交換材料を添加し、得られた機能性材料を用いて前記機能層の少なくとも一部を形成することを特徴としている。
この有機ＥＬ装置の製造方法によれば、前記機能層の少なくとも一部を、該機能層を構成する機能性材料に無機イオン交換材料を添加して得られた機能性材料を用いて形成するので、無機イオン交換材料が添加された機能層中にイオン性不純物が含まれている場合に、これが無機イオン交換材料に捕捉固定されることにより、このイオン性不純物が発光層中に拡散することによる発光特性の低下が防止される。また、各電極や他の機能層中に含まれるイオン性不純物が可動イオンとなって拡散した際、これが前記無機イオン交換材料に捕捉固定されることにより、前記イオン性不純物が発光層中に拡散することが防止される。
【００１６】
また、前記有機ＥＬ装置の製造方法においては、前記無機イオン交換材料を添加した機能性材料を、液滴吐出法によって配し、機能層を形成するのが好ましい。
このようにすれば、無機イオン交換材料を添加した機能性材料を所望位置に精度良く配することが可能となり、したがって、例えば発光層の色に対応して選択的に無機イオン交換材料を配することが可能になる。
【００１７】
本発明の別の有機ＥＬ装置の製造方法は、第１の電極と第２の電極との間に、少なくとも発光層を有した機能層を備えた有機ＥＬ装置の製造方法において、前記第１の電極と第２の電極との間に無機イオン交換材料を配して、無機イオン交換層を形成することを特徴としている。
この有機ＥＬ装置の製造方法によれば、第１の電極と第２の電極との間に無機イオン交換層を形成するので、各電極や正孔注入／輸送層等の機能層中に含まれるイオン性不純物が可動イオンとなって拡散した際、これが前記無機イオン交換層に捕捉固定されることにより、前記イオン性不純物が発光層中に拡散することによる発光特性の低下が防止される。
【００１８】
また、前記有機ＥＬ装置の製造方法においては、前記無機イオン交換材料を、液滴吐出法によって配し、無機イオン交換層を形成するのが好ましい。
このようにすれば、無機イオン交換材料を所望位置に精度良く配することが可能となり、したがって、例えば発光層の色に対応して選択的に無機イオン交換材料を配することが可能になる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳しく説明する。
（第１の実施形態）
図１は、本発明の有機ＥＬ装置の第１の実施形態を示す要部側断面図であり、図１中符号１は有機ＥＬ装置である。この有機ＥＬ装置１は、基体２上に透明電極（第１の電極）３と陰極（第２の電極）４とを有し、これら透明電極３と陰極４との間に機能層５を備えたもので、機能層５で発光した光を基体２側から出射する、いわゆるボトムエミッションと呼ばれるタイプのものである。
【００２０】
基体２は、ガラス基板等の透明基板（図示せず）上に、ＴＦＴ素子からなる駆動素子（図示せず）や各種配線等を形成して構成されたもので、これら駆動素子や各種配線の上に絶縁膜や平坦化膜を介して透明電極３を形成したものである。
透明電極３は、基体２上に形成される単一ドット領域毎にパターニングされて形成され、かつ、ＴＦＴ素子からなる前記駆動素子や前記各種配線等と接続されたもので、本実施形態ではＩＴＯ（インジウム錫酸化物：Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）によって形成されている。
【００２１】
この透明電極３の周囲には、単一ドット領域を区画する無機バンク６及び有機バンク７が形成されており、これら無機バンク６及び有機バンク７に囲まれた凹部には、前記機能層５が設けられている。
機能層５は、特に赤色、緑色の発光をなす各ドット領域においては、図１に示したように正孔注入／輸送層８と発光層９とを備えて構成されている。なお、青色の発光をなすドット領域においては、前記正孔注入／輸送層８、発光層９に加えて、該発光層９上に電子輸送／注入層（図示せず）が設けられる。
【００２２】
正孔注入／輸送層８は、本来の正孔注入／輸送層形成材料に無機イオン交換材料が添加されて得られた材料により、形成されたものである。すなわち、本来の正孔注入／輸送層形成材料としては、特に３，４−ポリエチレンジオシチオフェン／ポリスチレンスルフォン酸（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）［商品名；バイトロン−ｐ（Ｂｙｔｒｏｎ−ｐ）：バイエル社製］の分散液、すなわち、分散媒としてのポリスチレンスルフォン酸に３，４−ポリエチレンジオキシチオフェンを分散させ、さらにこれを水に分散させた分散液が好適に用いられる。ここで、この形成材料にはイオン性不純物としてＮａイオンが数百ｐｐｍに近い濃度で含有されており、このＮａイオンは可動イオンとして拡散する可能性がある。
【００２３】
そこで、本実施形態では、このような材料に無機イオン交換材料を添加して用いるようにしている。
無機イオン交換材料は、金属酸化物など金属塩からなるもので、陽イオンを吸着して捕捉固定するタイプと陰イオンを吸着して捕捉固定するタイプと、陽イオン、陰イオンを共に吸着して捕捉固定するタイプとがある。
陽イオンを捕捉固定するタイプの無機イオン交換材料としては、五酸化アンチモン（Ｓｂ２Ｏ５）の水和物（例えば、東亜合成株式会社製のＩＸＥ［登録商標］−３００）やリン酸チタン（例えば、東亜合成株式会社製のＩＸＥ［登録商標］−４００）、リン酸ジルコニウム（例えば、東亜合成株式会社製のＩＸＥ［登録商標］−１００）などがある。特に、五酸化アンチモンの水和物はＮａイオンに対する吸着選択性が高いことから、前述した本来の正孔注入／輸送層形成材料に添加する無機イオン交換材料として好適とされる。なぜなら、前述したように本来の正孔注入／輸送層形成材料にはイオン性不純物としてＮａイオンが多く含有されており、これが可動イオンとなって発光層９の発光特性を低下させてしまうからである。
【００２４】
また、陰イオンを捕捉固定するタイプの無機イオン交換材料としては、含水酸化ビスマス（例えば、東亜合成株式会社製のＩＸＥ［登録商標］−５００）や水酸化リン酸鉛（例えば、東亜合成株式会社製のＩＸＥ［登録商標］−１０００）などがある。特に含水酸化ビスマスは、硫酸イオン（ＳＯ４ ２−）に対する吸着選択性が高いことから、前述した本来の正孔注入／輸送層形成材料に添加する無機イオン交換材料として、前記五酸化アンチモンの水和物とともに好適に用いられる。すなわち、前述した本来の正孔注入／輸送層形成材料は、分散媒としてポリスチレンスルフォン酸を用いていることから、特にＮａイオンが前記五酸化アンチモンの水和物に捕捉固定されることで遊離した硫酸イオンが増加し、この硫酸イオンが可動イオンとなって拡散し、発光層９の発光特性を低下させてしまうおそれがある。そこで、前記含水酸化ビスマスを添加することで、この遊離した硫酸イオンを捕捉固定することにより、発光層９の発光特性の低下を防止することができる。
【００２５】
また、陽イオン、陰イオンを共に吸着して捕捉固定するタイプとしては、酸化ジルコニウムや含水酸化ジルコニウム、含水酸化チタン、さらにはアンチモン、ビスマス系のもの（例えば、東亜合成株式会社製のＩＸＥ［登録商標］−６００やＩＸＥ［登録商標］−６３３）などがある。このようなタイプのものを用いれば、前述した本来の正孔注入／輸送層形成材料中に含まれるＮａイオンを捕捉固定すると同時に、遊離した硫酸イオンを捕捉固定することも期待することができる。
なお、本実施形態では、無機イオン交換材料として五酸化アンチモンの水和物を用い、これを本来の正孔注入／輸送層形成材料に添加して正孔注入／輸送層８を形成している。
【００２６】
発光層９の形成材料としては、蛍光あるいは燐光を発光することが可能な公知の発光材料が用いられる。特に、本実施形態では、フルカラー表示を行うべく、前述したようにその発光波長帯域が光の三原色にそれぞれ対応したものが用いられる。すなわち、発光波長帯域が赤色に対応した発光層、緑色に対応した発光層、青色に対応した発光層の三つの発光層（ドット）により、１画素が構成され、これらが階調して発光することにより、有機ＥＬ装置１が全体としてフルカラー表示をなすようになっている。
【００２７】
この発光層９の形成材料として具体的には、（ポリ）フルオレン誘導体（ＰＦ）、（ポリ）パラフェニレンビニレン誘導体（ＰＰＶ）、ポリフェニレン誘導体（ＰＰ）、ポリパラフェニレン誘導体（ＰＰＰ）、ポリビニルカルバゾール（ＰＶＫ）、ポリチオフェン誘導体、ポリメチルフェニルシラン（ＰＭＰＳ）などのポリシラン系などの高分子系材料が好適に用いられる。
また、これらの高分子系材料に、ペリレン系色素、クマリン系色素、ローダミン系色素などの高分子系材料や、ルブレン、ペリレン、９，１０−ジフェニルアントラセン、テトラフェニルブタジエン、ナイルレッド、クマリン６、キナクリドン等の低分子材料をドープして用いることもできる。
【００２８】
陰極４は、全ての画素領域を覆うようにして形成されたもので、発光層９側から順にＣａ層とＡｌ層とが積層され、形成されたものである。
また、陰極４上には封止層１１が形成されている。この封止層１１は、保護層、接着層及び封止基板によって形成された公知の構成のものである。
【００２９】
このような構成の有機ＥＬ装置１を製造するには、まず、従来と同様にして透明基板上にＴＦＴ素子や各種配線等を形成し、さらに層間絶縁膜や平坦化膜を形成して基体２を得る。
次に、この基板２上に蒸着法等によってＩＴＯを成膜し、さらにパターニングすることによって透明電極３を形成する。
続いて、前記透明電極３の周囲を囲むようにして基体２上にＳｉＯ２からなる無機バンク６を形成し、さらにこの無機バンク６上に樹脂からなる有機バンク７を形成し、これにより図２に示すように透明電極３上に凹部１２を形成する。前記有機バンク７に用いられる材料としては、ポリイミド、アクリル樹脂などが挙げられる。これらの材料にあらかじめフッ素元素を含んだ構造のものを用いてもよい。
【００３０】
次いで、 図２に示したような、無機バンク６、有機バンク７で囲まれた凹部１２有する基体を酸素プラズマ−ＣＦ４プラズマ連続処理することにより基体上の濡れ性を制御し、この凹部１２内にインクジェット法等の液滴吐出法によって正孔注入／輸送層８を形成する。ここで、正孔注入／輸送層８を形成するための材料としては、前述したように本来の正孔注入／輸送層形成材料に無機イオン交換材料（五酸化アンチモンの水和物）を添加したものを用いる。ただし、この無機イオン交換材料は粉末状であるが、その粒度を十分小さくしなければ液滴吐出ヘッド（インクジェットヘッド）に目詰まりが生じてしまうことから、その粒度を所定値以下に調整しておき、用いるようにする。
【００３１】
具体的には、本来の正孔注入／輸送層形成材料（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳの分散液）に五酸化アンチモンの水和物（東亜合成株式会社製のＩＸＥ［登録商標］−３００）を例えば１ｗｔ％となるように添加し、所定時間（例えば１８時間）撹拌する。次いで、得られた液状物を目の大きさが１．０μｍのフィルターで濾過する。続いて、得られた濾液を目の大きさが０．５μｍのフィルターで再度濾過し、これにより粒径が０．５μｍ以上の粉末を材料中から除去する。
そして、このようにして作製した材料を用い、図３（ａ）に示すように液滴吐出ヘッド（インクジェットヘッド）１３から前記材料を液滴８ａとして前記凹部１２内に選択的に吐出し、続いてこれベイクすることにより、図３（ｂ）に示すように前記透明電極３上に正孔注入／輸送層８を形成する。
【００３２】
次いで、図３（ｃ）に示すように前記凹部１２内の正孔注入／輸送層８上に発光層９を形成する。この発光層９の形成にも、前記の液滴吐出法（インクジェット法）が好適に採用される。すなわち、この発光層９の形成にあたっては、赤色の発光層、緑色の発光層、青色の発光層をそれぞれ作り分ける必要があるが、液滴吐出法によれば、各発光層の形成材料をそれぞれ所望位置に打ち分けるだけで、容易に各発光層を形成することができるからである。
【００３３】
次いで、従来と同様に蒸着法等によって発光層９および有機バンク７を覆った状態にＣａ（カルシウム）を成膜し、さらにこの上にＡｌ（アルミニウム）を成膜することにより、Ｃａ／Ａｌの積層構造からなる陰極４を形成する。なお、ここでは詳述しないものの、特に青色の発光層に対しては、マスク等を用いてこれの上にＬｉＦを選択的に蒸着することにより、電子注入／輸送層を形成しておく。
その後、陰極４上に保護層、接着層を形成し、さらに封止基板を貼設することにより、図１に示した有機ＥＬ装置１を得る。
【００３４】
このようにして得られた有機ＥＬ装置１にあっては、正孔注入／輸送層８に無機イオン交換材料を添加してこれを形成しているので、正孔注入／輸送層形成材料中のＮａイオンや硫酸イオンなどの可動イオンを無機イオン交換材料で捕捉固定して正孔注入／輸送層８中に閉じ込めておくことにより、可動イオンが発光層９中に拡散して寿命が短くなるのを抑え、結果として長寿命化を図ることができる。
また、Ｎａイオンを無機イオン交換材料で捕捉固定して正孔注入／輸送層８中に閉じ込めておくことにより、これが基体２のＴＦＴ素子側に拡散し、ＴＦＴ素子特性が損なわれてしまうことも防止することができる。
さらに、例えば透明電極３中のＩｎイオンやＳｎイオンが拡散してきた場合にも、これを正孔注入／輸送層３１中の無機イオン交換材料で捕捉固定し、発光層９への拡散を防止することにより、発光特性の低下、すなわち寿命が短くなるのを防止することができる。
【００３５】
（実験例）
基体２上にＩＴＯからなる透明電極を形成し、さらにこれの上に、前記の正孔注入／輸送層８の形成に用いた材料（２度の濾過によって無機イオン交換材料の粒径を調整した材料）を用いてこれをスピンコート法で成膜し、正孔注入／輸送層を形成した。
次いで、この正孔注入／輸送層の上に緑色を発光する発光材料を液滴吐出法で塗布し、発光層を形成した。
その後、発光層の上に蒸着法でＣａとＡｌをこの順にそれぞれ成膜してＣａ／Ａｌの積層構造からなる陰極を形成し、さらに封止を行って、本発明の実施例となる有機ＥＬ装置を得た。
【００３６】
また、比較のため前記正孔注入／輸送層を、無機イオン交換材料を添加しない本来の形成材料で形成し、その他は全て前記の実施例と同様にして製造し、比較例となる有機ＥＬ装置を得た。
このようにして形成した有機ＥＬ装置の寿命をそれぞれ測定したところ、実施例は比較例に対して１．６倍の寿命を有しており、したがって無機イオン交換材料を添加することにより、発光の長寿命化が達成されることが確認された。なお、ここでの寿命は、輝度が初期輝度に対して半減するまでの時間とした。
また、この輝度が半減するまでの間の駆動電圧の上昇についても調べたところ、実施例は比較例の０．６８倍に抑えられていた。
【００３７】
（第２の実施形態）
図４は、本発明の有機ＥＬ装置の第２の実施形態を示す要部側断面図であり、図４中符号２０は有機ＥＬ装置である。図４に示した有機ＥＬ装置２０が図１に示した有機ＥＬ装置１と主に異なるところは、図４に示した有機ＥＬ装置２０では正孔注入／輸送層２１と発光層９との間に無機イオン交換層２２が形成されている点である。
【００３８】
すなわち、図４に示した有機ＥＬ装置２０では、その正孔注入／輸送層２１は図１に示した正孔注入／輸送層８と異なり、前述した本来の正孔注入／輸送層形成材料のみから形成されている。したがって、特にこれから形成された正孔注入／輸送層２１は、前述したようにイオン性不純物としてＮａイオンを多く含有しており、そのためこのＮａイオンを可動イオンとして拡散し易くなっている。
【００３９】
そこで、本実施形態では、この正孔注入／輸送層２１と発光層９との間に無機イオン交換層２２を形成している。この無機イオン交換層２２は、前述した無機イオン交換材料からなるもので、例えばこの無機イオン交換材料を導電性の樹脂に混合し、これを液滴吐出法等で前記正孔注入／輸送層２１上に配し、成膜することにより、形成されたものである。また、無機イオン交換材料の種類によっては、蒸着法等法を用いて成膜することもできる。
【００４０】
この無機イオン交換層２２の上には発光層９が形成され、さらに発光層９上には陰極４が形成されている。なお、前記第１の実施形態と同様に、特に青色の発光層上には電子注入／輸送層（図示せず）が形成されている。さらに、陰極４上には封止層１１が形成されており、これによって有機ＥＬ装置２０が構成されている。
【００４１】
このような構成の有機ＥＬ装置２０にあっては、正孔注入／輸送層２１と発光層９との間に無機イオン交換層２２が設けられているので、特に正孔注入／輸送層２１中に存在する、イオン性不純物であるＮａイオンが可動イオンとして拡散した際、これを前記無機イオン交換層２２で捕捉固定することができ、したがって前記Ｎａイオンが発光層９中に拡散することによる発光特性の低下、例えばその寿命が短くなるのを、防止することができる。
また、例えば透明電極３中のＳｎイオンが拡散してきた場合にも、これを捕捉固定して発光層９への拡散を防止することにより、発光特性が低下するのを防止することができる。
【００４２】
（第３の実施形態）
図５は、本発明の有機ＥＬ装置の第３の実施形態を示す要部側断面図であり、図５中符号３０は有機ＥＬ装置である。図５に示した有機ＥＬ装置３０が図４に示した有機ＥＬ装置２０と主に異なるところは、図５に示した有機ＥＬ装置２０では発光層９と電子注入／輸送層３１との間に無機イオン交換層３２が形成されている点である。
【００４３】
この無機イオン交換層３２は、図４に示した無機イオン交換層２２と同様に、前記第１の実施形態で説明した無機イオン交換材料からなるものである。すなわち、例えばこの無機イオン交換材料を導電性の樹脂に混合してこれを液滴吐出法等で前記正孔注入／輸送層２１上に配し、成膜することにより、形成されたものである。また、無機イオン交換材料の種類によっては、蒸着法等法を用いて成膜することもできる。
【００４４】
電子注入／輸送層３１は、青色発光層が特に高分子系材料によって形成されている場合に設けられるもので、ＬｉＦがマスク等によって発光層（青色発光層）９上に選択的に蒸着されることにより、形成されたものである。このＬｉＦからなる電子注入／輸送層３１は、これの上に形成されたＣａ／Ａｌからなる陰極４からの電子を発光層９に効率良く注入／輸送するためのものである。
【００４５】
なお、この電子注入／輸送層３１中のＬｉイオンは、電子注入／輸送層３１が従来のように発光層９に直接接している場合に、可動イオンとなって発光層９中に拡散する。すると、このＬｉイオンは、発光層９の表面、すなわち電子注入／輸送層３１との界面に留まっている間には陰極４からの電子を発光層９側に引っ張るように作用し、これによって電子の注入／輸送性を向上させるものとなる。ところが、ある程度の時間を経過すると、Ｌｉイオンは発光層９の中心側に拡散していき、これによって電子を引っ張る作用が減少し、逆に発光層９の発光効率やその輝度の低下をもたらし、結果として寿命を短くするように作用してしまう。
【００４６】
そこで、本実施形態では、前述したように発光層９と電子注入／輸送層３１との間に、無機イオン交換層３２を形成しているのである。このように無機イオン交換層３２を形成することで、電子注入／輸送層３１からのＬｉイオンを無機イオン交換層３２で捕捉固定し、これによりＬｉイオンが発光層９中に拡散することによる発光特性の低下、例えばその寿命が短くなるのを、防止することができる。また、特に陰極４中のＣａイオン等が拡散してきた場合にも、これを捕捉固定して発光層９への拡散を防止することにより、発光特性が低下するのを防止することができる。
【００４７】
また、本実施形態では、特に無機イオン交換層３２の形成を液滴吐出法（インクジェット法）によって行うのが好ましい。液滴吐出法を採用することにより、特に青色発光層の上にのみ前記無機イオン交換材料を選択的にかつ精度良く配することができ、したがって青色発光層における寿命等の特性の信頼性を良好に確保することができる。なお、液滴吐出法を採用する場合には、前述したように無機イオン交換材料を導電性の樹脂に混合し、これを適宜な溶媒に溶解させ、あるいは適宜な分散媒に分散させることで行う。
【００４８】
このような構成の有機ＥＬ装置３０にあっては、発光層９と電子注入／輸送層３１との間に無機イオン交換層３２を形成しているので、電子注入／輸送層３１からのＬｉイオンを無機イオン交換層３２で捕捉固定し、これによりＬｉイオンが発光層９中に拡散することによる発光特性の低下、例えばその寿命が短くなるのを、防止することができる。また、特に陰極４中のＣａイオン等が拡散してきた場合にも、これを捕獲して発光層９への拡散を防止することにより、発光特性が低下するのを防止することができる。
【００４９】
なお、本発明は前記第１、第２、第３の実施形態に限定されることなく、本発明を逸脱しないかぎり種々の変更が可能である。
例えば、第１の実施形態では、キャリア注入／輸送層としての正孔注入／輸送層８に、前記無機イオン交換材料を添加して形成したが、特に電子注入／輸送層を高分子材料で形成する場合などでは、この電子注入／輸送層材料中に前記金属イオントラップ材料を添加し、電子注入／輸送層を形成するようにしてもよい。このようにすれば、陰極４側からの金属イオン（イオン性不純物）や、電子注入／輸送層材料中に存在する金属イオン（イオン性不純物）を無機イオン交換材料で捕捉固定して電子注入／輸送層中に閉じ込めておくことにより、金属イオン（イオン性不純物）が発光層９中に拡散して寿命等の発光特性が低下するのを防止することができる。
【００５０】
また、前記無機イオン交換材料を直接発光層形成材料に添加し、これを用いて発光層を形成するようにしてもよい。このようにすれば、キャリア注入／輸送層である正孔注入／輸送層や電子注入／輸送層、さらには透明電極３や陰極４から金属イオンが拡散してきても、これを無機イオン交換材料によって捕捉固定することにより、この金属イオンによって発光層の発光特性が低下するのを防止することができる。
【００５１】
また、第２の実施形態や第３の実施形態では、無機イオン交換層２２（３２）を正孔注入／輸送層２１と発光層９との間、あるいは発光層９と電子注入／輸送層３１との間のいずれかに設けたが、これら両方にそれぞれ無機イオン交換層２２と無機イオン交換層３２とを設けるようにしてもよい。
また、前記実施形態では発光層９の形成材料として高分子材料を用いたが、低分子材料を用いて発光層９を形成してもよい。その場合には、電子注入／輸送層を青色発光層上のみでなく全ての発光層上に設け、かつ、これら発光層と電子注入／輸送層と間全てに、無機イオン交換層を設けるのが好ましい。
さらに、前記実施形態では本発明をボトムエミッションタイプの有機ＥＬ装置に適用した場合について説明したが、本発明はこれに限定されることなく、基体とは反対の側から発光光を出射する、いわゆるトップエミッションと呼ばれるタイプのものにも適用することができる。
【００５２】
このような本発明の有機ＥＬ装置は、例えばワープロ、パソコン等の携帯型情報処理装置や、携帯電話、腕時計型電子機器など、各種の電子機器における表示部として好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の有機ＥＬ装置の要部側断面図である。
【図２】有機ＥＬ装置の製造方法を説明するための工程図である。
【図３】（ａ）〜（ｃ）は図２に続く工程の説明図である。
【図４】本発明の別の有機ＥＬ装置の要部側断面図である。
【図５】本発明のさらに別の有機ＥＬ装置の要部側断面図である。
【符号の説明】
１、２０、３０…有機ＥＬ装置、２…基体、３…透明電極（第１の電極）、
４…陰極（第２の電極）、５…機能層、８、２１…正孔注入／輸送層、
９…発光層、２２、３２…無機イオン交換層、３１…電子注入／輸送層
【発明の属する技術分野】
本発明は、可動性のイオンを選択的に捕捉固定することにより、発光特性を向上した有機ＥＬ装置とその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、自発発光型ディスプレイとして、発光層に有機物を用いた有機エレクトロルミネセンス素子（以下、有機ＥＬ素子と称する）が提供されている。
このような有機ＥＬ素子を有する有機ＥＬ装置においては、特にその長寿命化が大きな課題となっており、したがって長寿命化を図った技術の提供が望まれている。
【０００３】
このような要望に応えるものとして、従来、陽極と陰極との間に電圧を印加する印加手段に、発光電界とは逆の方向に電圧を印加する手段を設けた電界発光素子（有機ＥＬ装置）が知られている（例えば、特許文献１参照）。このような手段を設けたことにより、例えば最初に発光させる前に逆の方向に電圧を印加することで、発光に際しての発光層を構成する有機化合物中の官能基の配向分極や、イオン性不純物のイオン分極を予め抑制し、イオン性不純物（可動性イオン）が移動して発光層中に拡散することを防止することができる。その結果、イオン性不純物に起因する発光層での発光特性の低下を防止し、電界発光素子（有機ＥＬ装置）の長寿命化を図ることができる。
【０００４】
【特許文献１】
特開平９−２９３５８８号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記の電界発光素子（有機ＥＬ装置）では、その駆動法によってイオン性不純物の移動を防止し、発光層での発光特性の低下を防止していることから、このような電界発光素子（有機ＥＬ装置）では当然駆動系が複雑になり、したがって装置そのものの構成が複雑になってしまうといった新たな課題が生じてしまう。
【０００６】
本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、イオン性不純物の発光層への移動を簡便に抑制し、これにより発光層での発光特性の低下を防止して長寿命化を図った、有機ＥＬ装置とその製造方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため本発明の有機ＥＬ装置では、第１の電極と第２の電極との間に、少なくとも発光層を有した機能層を備えた有機ＥＬ装置において、前記機能層の少なくとも一部が、該機能層を構成する機能性材料に無機イオン交換材料が添加されて形成されてなることを特徴としている。
この有機ＥＬ装置によれば、前記機能層の少なくとも一部が、該機能層を構成する機能性材料に無機イオン交換材料が添加されて形成されているので、この無機イオン交換材料が添加された機能層中にイオン性不純物が含まれている場合に、これが無機イオン交換材料に捕捉固定されることにより、このイオン性不純物が発光層中に拡散することによる発光特性の低下が防止される。また、各電極や他の機能層中に含まれるイオン性不純物が可動イオンとなって拡散した際、これが前記無機イオン交換材料に捕捉固定されることにより、前記イオン性不純物が発光層中に拡散することが防止される。
【０００８】
また、前記有機ＥＬ装置においては、前記機能層はキャリア注入／輸送層を有し、前記無機イオン交換材料が添加されて形成された機能層が、前記キャリア注入／輸送層としての正孔注入／輸送層であってもよい。
このようにすれば、特に正孔注入／輸送層の形成材料中に存在する可動イオン（イオン性不純物）が前記無機イオン交換材料に捕捉固定されることから、この可動イオンによる発光層の発光特性の低下が防止される。
【０００９】
なお、この場合に、前記無機イオン交換材料が五酸化アンチモンの水和物であるのが好ましい。
五酸化アンチモンの水和物は、Ｎａイオンに対する吸着選択性が高いことから、特に正孔注入／輸送層の形成材料中にＮａイオンが存在する場合に、このＮａイオンを良好に捕捉固定してその拡散を防止することができる。
【００１０】
また、前記有機ＥＬ装置においては、前記無機イオン交換材料が添加されて形成された機能層が、発光層であってもよい。
このようにすれば、可動イオン（イオン性不純物）が発光層に拡散してきても、これが前記無機イオン交換材料で捕捉固定されることから、この可動イオンによる発光層の発光特性の低下が防止される。
【００１１】
また、前記有機ＥＬ装置においては、前記機能層はキャリア注入／輸送層を有し、前記無機イオン交換材料が添加されて形成された機能層が、前記キャリア注入／輸送層としての電子注入／輸送層であってもよい。
このようにすれば、特に電子注入／輸送層の形成材料中に存在する可動イオン（イオン性不純物）が前記無機イオン交換材料に捕捉固定されることから、この可動イオンによる発光層の発光特性の低下が防止される。
【００１２】
本発明の別の有機ＥＬ装置は、第１の電極と第２の電極との間に、少なくとも発光層を有した機能層を備えた有機ＥＬ装置において、前記第１の電極と第２の電極との間に無機イオン交換材料からなる無機イオン交換層が設けられていることを特徴としている。
この有機ＥＬ装置によれば、第１の電極と第２の電極との間に無機イオン交換層が設けられているので、各電極や正孔注入／輸送層等の機能層中に含まれるイオン性不純物が可動イオンとなって拡散した際、これが前記無機イオン交換層に捕捉固定されることにより、前記イオン性不純物が発光層中に拡散することによる発光特性の低下が防止される。
【００１３】
また、前記有機ＥＬ装置においては、前記機能層が前記第１の電極と前記発光層との間に正孔注入／輸送層を有し、前記無機イオン交換層が、前記正孔注入／輸送層と前記発光層との間に設けられているのが好ましい。
このようにすれば、特に正孔注入／輸送層の形成材料中に存在する可動イオン（イオン性不純物）が前記無機イオン交換層で捕捉固定されることから、この可動イオンが発光層中に拡散することによる発光特性の低下が防止される。
【００１４】
また、前記有機ＥＬ装置においては、前記機能層が前記第２の電極と前記発光層との間に電子注入／輸送層を有し、前記無機イオン交換層が、前記電子注入／輸送層と前記発光層との間に設けられているのが好ましい。
このようにすれば、特に電子注入／輸送層の形成材料中に存在する可動イオン（イオン性不純物）が前記無機イオン交換層で捕捉固定されることから、この可動イオンが発光層中に拡散することによる発光特性の低下が防止される。
【００１５】
本発明の有機ＥＬ装置の製造方法は、第１の電極と第２の電極との間に、発光層とキャリア注入／輸送層とを有した機能層を備えた有機ＥＬ装置の製造方法において、前記機能層を構成する機能性材料に無機イオン交換材料を添加し、得られた機能性材料を用いて前記機能層の少なくとも一部を形成することを特徴としている。
この有機ＥＬ装置の製造方法によれば、前記機能層の少なくとも一部を、該機能層を構成する機能性材料に無機イオン交換材料を添加して得られた機能性材料を用いて形成するので、無機イオン交換材料が添加された機能層中にイオン性不純物が含まれている場合に、これが無機イオン交換材料に捕捉固定されることにより、このイオン性不純物が発光層中に拡散することによる発光特性の低下が防止される。また、各電極や他の機能層中に含まれるイオン性不純物が可動イオンとなって拡散した際、これが前記無機イオン交換材料に捕捉固定されることにより、前記イオン性不純物が発光層中に拡散することが防止される。
【００１６】
また、前記有機ＥＬ装置の製造方法においては、前記無機イオン交換材料を添加した機能性材料を、液滴吐出法によって配し、機能層を形成するのが好ましい。
このようにすれば、無機イオン交換材料を添加した機能性材料を所望位置に精度良く配することが可能となり、したがって、例えば発光層の色に対応して選択的に無機イオン交換材料を配することが可能になる。
【００１７】
本発明の別の有機ＥＬ装置の製造方法は、第１の電極と第２の電極との間に、少なくとも発光層を有した機能層を備えた有機ＥＬ装置の製造方法において、前記第１の電極と第２の電極との間に無機イオン交換材料を配して、無機イオン交換層を形成することを特徴としている。
この有機ＥＬ装置の製造方法によれば、第１の電極と第２の電極との間に無機イオン交換層を形成するので、各電極や正孔注入／輸送層等の機能層中に含まれるイオン性不純物が可動イオンとなって拡散した際、これが前記無機イオン交換層に捕捉固定されることにより、前記イオン性不純物が発光層中に拡散することによる発光特性の低下が防止される。
【００１８】
また、前記有機ＥＬ装置の製造方法においては、前記無機イオン交換材料を、液滴吐出法によって配し、無機イオン交換層を形成するのが好ましい。
このようにすれば、無機イオン交換材料を所望位置に精度良く配することが可能となり、したがって、例えば発光層の色に対応して選択的に無機イオン交換材料を配することが可能になる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳しく説明する。
（第１の実施形態）
図１は、本発明の有機ＥＬ装置の第１の実施形態を示す要部側断面図であり、図１中符号１は有機ＥＬ装置である。この有機ＥＬ装置１は、基体２上に透明電極（第１の電極）３と陰極（第２の電極）４とを有し、これら透明電極３と陰極４との間に機能層５を備えたもので、機能層５で発光した光を基体２側から出射する、いわゆるボトムエミッションと呼ばれるタイプのものである。
【００２０】
基体２は、ガラス基板等の透明基板（図示せず）上に、ＴＦＴ素子からなる駆動素子（図示せず）や各種配線等を形成して構成されたもので、これら駆動素子や各種配線の上に絶縁膜や平坦化膜を介して透明電極３を形成したものである。
透明電極３は、基体２上に形成される単一ドット領域毎にパターニングされて形成され、かつ、ＴＦＴ素子からなる前記駆動素子や前記各種配線等と接続されたもので、本実施形態ではＩＴＯ（インジウム錫酸化物：Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）によって形成されている。
【００２１】
この透明電極３の周囲には、単一ドット領域を区画する無機バンク６及び有機バンク７が形成されており、これら無機バンク６及び有機バンク７に囲まれた凹部には、前記機能層５が設けられている。
機能層５は、特に赤色、緑色の発光をなす各ドット領域においては、図１に示したように正孔注入／輸送層８と発光層９とを備えて構成されている。なお、青色の発光をなすドット領域においては、前記正孔注入／輸送層８、発光層９に加えて、該発光層９上に電子輸送／注入層（図示せず）が設けられる。
【００２２】
正孔注入／輸送層８は、本来の正孔注入／輸送層形成材料に無機イオン交換材料が添加されて得られた材料により、形成されたものである。すなわち、本来の正孔注入／輸送層形成材料としては、特に３，４−ポリエチレンジオシチオフェン／ポリスチレンスルフォン酸（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）［商品名；バイトロン−ｐ（Ｂｙｔｒｏｎ−ｐ）：バイエル社製］の分散液、すなわち、分散媒としてのポリスチレンスルフォン酸に３，４−ポリエチレンジオキシチオフェンを分散させ、さらにこれを水に分散させた分散液が好適に用いられる。ここで、この形成材料にはイオン性不純物としてＮａイオンが数百ｐｐｍに近い濃度で含有されており、このＮａイオンは可動イオンとして拡散する可能性がある。
【００２３】
そこで、本実施形態では、このような材料に無機イオン交換材料を添加して用いるようにしている。
無機イオン交換材料は、金属酸化物など金属塩からなるもので、陽イオンを吸着して捕捉固定するタイプと陰イオンを吸着して捕捉固定するタイプと、陽イオン、陰イオンを共に吸着して捕捉固定するタイプとがある。
陽イオンを捕捉固定するタイプの無機イオン交換材料としては、五酸化アンチモン（Ｓｂ２Ｏ５）の水和物（例えば、東亜合成株式会社製のＩＸＥ［登録商標］−３００）やリン酸チタン（例えば、東亜合成株式会社製のＩＸＥ［登録商標］−４００）、リン酸ジルコニウム（例えば、東亜合成株式会社製のＩＸＥ［登録商標］−１００）などがある。特に、五酸化アンチモンの水和物はＮａイオンに対する吸着選択性が高いことから、前述した本来の正孔注入／輸送層形成材料に添加する無機イオン交換材料として好適とされる。なぜなら、前述したように本来の正孔注入／輸送層形成材料にはイオン性不純物としてＮａイオンが多く含有されており、これが可動イオンとなって発光層９の発光特性を低下させてしまうからである。
【００２４】
また、陰イオンを捕捉固定するタイプの無機イオン交換材料としては、含水酸化ビスマス（例えば、東亜合成株式会社製のＩＸＥ［登録商標］−５００）や水酸化リン酸鉛（例えば、東亜合成株式会社製のＩＸＥ［登録商標］−１０００）などがある。特に含水酸化ビスマスは、硫酸イオン（ＳＯ４ ２−）に対する吸着選択性が高いことから、前述した本来の正孔注入／輸送層形成材料に添加する無機イオン交換材料として、前記五酸化アンチモンの水和物とともに好適に用いられる。すなわち、前述した本来の正孔注入／輸送層形成材料は、分散媒としてポリスチレンスルフォン酸を用いていることから、特にＮａイオンが前記五酸化アンチモンの水和物に捕捉固定されることで遊離した硫酸イオンが増加し、この硫酸イオンが可動イオンとなって拡散し、発光層９の発光特性を低下させてしまうおそれがある。そこで、前記含水酸化ビスマスを添加することで、この遊離した硫酸イオンを捕捉固定することにより、発光層９の発光特性の低下を防止することができる。
【００２５】
また、陽イオン、陰イオンを共に吸着して捕捉固定するタイプとしては、酸化ジルコニウムや含水酸化ジルコニウム、含水酸化チタン、さらにはアンチモン、ビスマス系のもの（例えば、東亜合成株式会社製のＩＸＥ［登録商標］−６００やＩＸＥ［登録商標］−６３３）などがある。このようなタイプのものを用いれば、前述した本来の正孔注入／輸送層形成材料中に含まれるＮａイオンを捕捉固定すると同時に、遊離した硫酸イオンを捕捉固定することも期待することができる。
なお、本実施形態では、無機イオン交換材料として五酸化アンチモンの水和物を用い、これを本来の正孔注入／輸送層形成材料に添加して正孔注入／輸送層８を形成している。
【００２６】
発光層９の形成材料としては、蛍光あるいは燐光を発光することが可能な公知の発光材料が用いられる。特に、本実施形態では、フルカラー表示を行うべく、前述したようにその発光波長帯域が光の三原色にそれぞれ対応したものが用いられる。すなわち、発光波長帯域が赤色に対応した発光層、緑色に対応した発光層、青色に対応した発光層の三つの発光層（ドット）により、１画素が構成され、これらが階調して発光することにより、有機ＥＬ装置１が全体としてフルカラー表示をなすようになっている。
【００２７】
この発光層９の形成材料として具体的には、（ポリ）フルオレン誘導体（ＰＦ）、（ポリ）パラフェニレンビニレン誘導体（ＰＰＶ）、ポリフェニレン誘導体（ＰＰ）、ポリパラフェニレン誘導体（ＰＰＰ）、ポリビニルカルバゾール（ＰＶＫ）、ポリチオフェン誘導体、ポリメチルフェニルシラン（ＰＭＰＳ）などのポリシラン系などの高分子系材料が好適に用いられる。
また、これらの高分子系材料に、ペリレン系色素、クマリン系色素、ローダミン系色素などの高分子系材料や、ルブレン、ペリレン、９，１０−ジフェニルアントラセン、テトラフェニルブタジエン、ナイルレッド、クマリン６、キナクリドン等の低分子材料をドープして用いることもできる。
【００２８】
陰極４は、全ての画素領域を覆うようにして形成されたもので、発光層９側から順にＣａ層とＡｌ層とが積層され、形成されたものである。
また、陰極４上には封止層１１が形成されている。この封止層１１は、保護層、接着層及び封止基板によって形成された公知の構成のものである。
【００２９】
このような構成の有機ＥＬ装置１を製造するには、まず、従来と同様にして透明基板上にＴＦＴ素子や各種配線等を形成し、さらに層間絶縁膜や平坦化膜を形成して基体２を得る。
次に、この基板２上に蒸着法等によってＩＴＯを成膜し、さらにパターニングすることによって透明電極３を形成する。
続いて、前記透明電極３の周囲を囲むようにして基体２上にＳｉＯ２からなる無機バンク６を形成し、さらにこの無機バンク６上に樹脂からなる有機バンク７を形成し、これにより図２に示すように透明電極３上に凹部１２を形成する。前記有機バンク７に用いられる材料としては、ポリイミド、アクリル樹脂などが挙げられる。これらの材料にあらかじめフッ素元素を含んだ構造のものを用いてもよい。
【００３０】
次いで、 図２に示したような、無機バンク６、有機バンク７で囲まれた凹部１２有する基体を酸素プラズマ−ＣＦ４プラズマ連続処理することにより基体上の濡れ性を制御し、この凹部１２内にインクジェット法等の液滴吐出法によって正孔注入／輸送層８を形成する。ここで、正孔注入／輸送層８を形成するための材料としては、前述したように本来の正孔注入／輸送層形成材料に無機イオン交換材料（五酸化アンチモンの水和物）を添加したものを用いる。ただし、この無機イオン交換材料は粉末状であるが、その粒度を十分小さくしなければ液滴吐出ヘッド（インクジェットヘッド）に目詰まりが生じてしまうことから、その粒度を所定値以下に調整しておき、用いるようにする。
【００３１】
具体的には、本来の正孔注入／輸送層形成材料（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳの分散液）に五酸化アンチモンの水和物（東亜合成株式会社製のＩＸＥ［登録商標］−３００）を例えば１ｗｔ％となるように添加し、所定時間（例えば１８時間）撹拌する。次いで、得られた液状物を目の大きさが１．０μｍのフィルターで濾過する。続いて、得られた濾液を目の大きさが０．５μｍのフィルターで再度濾過し、これにより粒径が０．５μｍ以上の粉末を材料中から除去する。
そして、このようにして作製した材料を用い、図３（ａ）に示すように液滴吐出ヘッド（インクジェットヘッド）１３から前記材料を液滴８ａとして前記凹部１２内に選択的に吐出し、続いてこれベイクすることにより、図３（ｂ）に示すように前記透明電極３上に正孔注入／輸送層８を形成する。
【００３２】
次いで、図３（ｃ）に示すように前記凹部１２内の正孔注入／輸送層８上に発光層９を形成する。この発光層９の形成にも、前記の液滴吐出法（インクジェット法）が好適に採用される。すなわち、この発光層９の形成にあたっては、赤色の発光層、緑色の発光層、青色の発光層をそれぞれ作り分ける必要があるが、液滴吐出法によれば、各発光層の形成材料をそれぞれ所望位置に打ち分けるだけで、容易に各発光層を形成することができるからである。
【００３３】
次いで、従来と同様に蒸着法等によって発光層９および有機バンク７を覆った状態にＣａ（カルシウム）を成膜し、さらにこの上にＡｌ（アルミニウム）を成膜することにより、Ｃａ／Ａｌの積層構造からなる陰極４を形成する。なお、ここでは詳述しないものの、特に青色の発光層に対しては、マスク等を用いてこれの上にＬｉＦを選択的に蒸着することにより、電子注入／輸送層を形成しておく。
その後、陰極４上に保護層、接着層を形成し、さらに封止基板を貼設することにより、図１に示した有機ＥＬ装置１を得る。
【００３４】
このようにして得られた有機ＥＬ装置１にあっては、正孔注入／輸送層８に無機イオン交換材料を添加してこれを形成しているので、正孔注入／輸送層形成材料中のＮａイオンや硫酸イオンなどの可動イオンを無機イオン交換材料で捕捉固定して正孔注入／輸送層８中に閉じ込めておくことにより、可動イオンが発光層９中に拡散して寿命が短くなるのを抑え、結果として長寿命化を図ることができる。
また、Ｎａイオンを無機イオン交換材料で捕捉固定して正孔注入／輸送層８中に閉じ込めておくことにより、これが基体２のＴＦＴ素子側に拡散し、ＴＦＴ素子特性が損なわれてしまうことも防止することができる。
さらに、例えば透明電極３中のＩｎイオンやＳｎイオンが拡散してきた場合にも、これを正孔注入／輸送層３１中の無機イオン交換材料で捕捉固定し、発光層９への拡散を防止することにより、発光特性の低下、すなわち寿命が短くなるのを防止することができる。
【００３５】
（実験例）
基体２上にＩＴＯからなる透明電極を形成し、さらにこれの上に、前記の正孔注入／輸送層８の形成に用いた材料（２度の濾過によって無機イオン交換材料の粒径を調整した材料）を用いてこれをスピンコート法で成膜し、正孔注入／輸送層を形成した。
次いで、この正孔注入／輸送層の上に緑色を発光する発光材料を液滴吐出法で塗布し、発光層を形成した。
その後、発光層の上に蒸着法でＣａとＡｌをこの順にそれぞれ成膜してＣａ／Ａｌの積層構造からなる陰極を形成し、さらに封止を行って、本発明の実施例となる有機ＥＬ装置を得た。
【００３６】
また、比較のため前記正孔注入／輸送層を、無機イオン交換材料を添加しない本来の形成材料で形成し、その他は全て前記の実施例と同様にして製造し、比較例となる有機ＥＬ装置を得た。
このようにして形成した有機ＥＬ装置の寿命をそれぞれ測定したところ、実施例は比較例に対して１．６倍の寿命を有しており、したがって無機イオン交換材料を添加することにより、発光の長寿命化が達成されることが確認された。なお、ここでの寿命は、輝度が初期輝度に対して半減するまでの時間とした。
また、この輝度が半減するまでの間の駆動電圧の上昇についても調べたところ、実施例は比較例の０．６８倍に抑えられていた。
【００３７】
（第２の実施形態）
図４は、本発明の有機ＥＬ装置の第２の実施形態を示す要部側断面図であり、図４中符号２０は有機ＥＬ装置である。図４に示した有機ＥＬ装置２０が図１に示した有機ＥＬ装置１と主に異なるところは、図４に示した有機ＥＬ装置２０では正孔注入／輸送層２１と発光層９との間に無機イオン交換層２２が形成されている点である。
【００３８】
すなわち、図４に示した有機ＥＬ装置２０では、その正孔注入／輸送層２１は図１に示した正孔注入／輸送層８と異なり、前述した本来の正孔注入／輸送層形成材料のみから形成されている。したがって、特にこれから形成された正孔注入／輸送層２１は、前述したようにイオン性不純物としてＮａイオンを多く含有しており、そのためこのＮａイオンを可動イオンとして拡散し易くなっている。
【００３９】
そこで、本実施形態では、この正孔注入／輸送層２１と発光層９との間に無機イオン交換層２２を形成している。この無機イオン交換層２２は、前述した無機イオン交換材料からなるもので、例えばこの無機イオン交換材料を導電性の樹脂に混合し、これを液滴吐出法等で前記正孔注入／輸送層２１上に配し、成膜することにより、形成されたものである。また、無機イオン交換材料の種類によっては、蒸着法等法を用いて成膜することもできる。
【００４０】
この無機イオン交換層２２の上には発光層９が形成され、さらに発光層９上には陰極４が形成されている。なお、前記第１の実施形態と同様に、特に青色の発光層上には電子注入／輸送層（図示せず）が形成されている。さらに、陰極４上には封止層１１が形成されており、これによって有機ＥＬ装置２０が構成されている。
【００４１】
このような構成の有機ＥＬ装置２０にあっては、正孔注入／輸送層２１と発光層９との間に無機イオン交換層２２が設けられているので、特に正孔注入／輸送層２１中に存在する、イオン性不純物であるＮａイオンが可動イオンとして拡散した際、これを前記無機イオン交換層２２で捕捉固定することができ、したがって前記Ｎａイオンが発光層９中に拡散することによる発光特性の低下、例えばその寿命が短くなるのを、防止することができる。
また、例えば透明電極３中のＳｎイオンが拡散してきた場合にも、これを捕捉固定して発光層９への拡散を防止することにより、発光特性が低下するのを防止することができる。
【００４２】
（第３の実施形態）
図５は、本発明の有機ＥＬ装置の第３の実施形態を示す要部側断面図であり、図５中符号３０は有機ＥＬ装置である。図５に示した有機ＥＬ装置３０が図４に示した有機ＥＬ装置２０と主に異なるところは、図５に示した有機ＥＬ装置２０では発光層９と電子注入／輸送層３１との間に無機イオン交換層３２が形成されている点である。
【００４３】
この無機イオン交換層３２は、図４に示した無機イオン交換層２２と同様に、前記第１の実施形態で説明した無機イオン交換材料からなるものである。すなわち、例えばこの無機イオン交換材料を導電性の樹脂に混合してこれを液滴吐出法等で前記正孔注入／輸送層２１上に配し、成膜することにより、形成されたものである。また、無機イオン交換材料の種類によっては、蒸着法等法を用いて成膜することもできる。
【００４４】
電子注入／輸送層３１は、青色発光層が特に高分子系材料によって形成されている場合に設けられるもので、ＬｉＦがマスク等によって発光層（青色発光層）９上に選択的に蒸着されることにより、形成されたものである。このＬｉＦからなる電子注入／輸送層３１は、これの上に形成されたＣａ／Ａｌからなる陰極４からの電子を発光層９に効率良く注入／輸送するためのものである。
【００４５】
なお、この電子注入／輸送層３１中のＬｉイオンは、電子注入／輸送層３１が従来のように発光層９に直接接している場合に、可動イオンとなって発光層９中に拡散する。すると、このＬｉイオンは、発光層９の表面、すなわち電子注入／輸送層３１との界面に留まっている間には陰極４からの電子を発光層９側に引っ張るように作用し、これによって電子の注入／輸送性を向上させるものとなる。ところが、ある程度の時間を経過すると、Ｌｉイオンは発光層９の中心側に拡散していき、これによって電子を引っ張る作用が減少し、逆に発光層９の発光効率やその輝度の低下をもたらし、結果として寿命を短くするように作用してしまう。
【００４６】
そこで、本実施形態では、前述したように発光層９と電子注入／輸送層３１との間に、無機イオン交換層３２を形成しているのである。このように無機イオン交換層３２を形成することで、電子注入／輸送層３１からのＬｉイオンを無機イオン交換層３２で捕捉固定し、これによりＬｉイオンが発光層９中に拡散することによる発光特性の低下、例えばその寿命が短くなるのを、防止することができる。また、特に陰極４中のＣａイオン等が拡散してきた場合にも、これを捕捉固定して発光層９への拡散を防止することにより、発光特性が低下するのを防止することができる。
【００４７】
また、本実施形態では、特に無機イオン交換層３２の形成を液滴吐出法（インクジェット法）によって行うのが好ましい。液滴吐出法を採用することにより、特に青色発光層の上にのみ前記無機イオン交換材料を選択的にかつ精度良く配することができ、したがって青色発光層における寿命等の特性の信頼性を良好に確保することができる。なお、液滴吐出法を採用する場合には、前述したように無機イオン交換材料を導電性の樹脂に混合し、これを適宜な溶媒に溶解させ、あるいは適宜な分散媒に分散させることで行う。
【００４８】
このような構成の有機ＥＬ装置３０にあっては、発光層９と電子注入／輸送層３１との間に無機イオン交換層３２を形成しているので、電子注入／輸送層３１からのＬｉイオンを無機イオン交換層３２で捕捉固定し、これによりＬｉイオンが発光層９中に拡散することによる発光特性の低下、例えばその寿命が短くなるのを、防止することができる。また、特に陰極４中のＣａイオン等が拡散してきた場合にも、これを捕獲して発光層９への拡散を防止することにより、発光特性が低下するのを防止することができる。
【００４９】
なお、本発明は前記第１、第２、第３の実施形態に限定されることなく、本発明を逸脱しないかぎり種々の変更が可能である。
例えば、第１の実施形態では、キャリア注入／輸送層としての正孔注入／輸送層８に、前記無機イオン交換材料を添加して形成したが、特に電子注入／輸送層を高分子材料で形成する場合などでは、この電子注入／輸送層材料中に前記金属イオントラップ材料を添加し、電子注入／輸送層を形成するようにしてもよい。このようにすれば、陰極４側からの金属イオン（イオン性不純物）や、電子注入／輸送層材料中に存在する金属イオン（イオン性不純物）を無機イオン交換材料で捕捉固定して電子注入／輸送層中に閉じ込めておくことにより、金属イオン（イオン性不純物）が発光層９中に拡散して寿命等の発光特性が低下するのを防止することができる。
【００５０】
また、前記無機イオン交換材料を直接発光層形成材料に添加し、これを用いて発光層を形成するようにしてもよい。このようにすれば、キャリア注入／輸送層である正孔注入／輸送層や電子注入／輸送層、さらには透明電極３や陰極４から金属イオンが拡散してきても、これを無機イオン交換材料によって捕捉固定することにより、この金属イオンによって発光層の発光特性が低下するのを防止することができる。
【００５１】
また、第２の実施形態や第３の実施形態では、無機イオン交換層２２（３２）を正孔注入／輸送層２１と発光層９との間、あるいは発光層９と電子注入／輸送層３１との間のいずれかに設けたが、これら両方にそれぞれ無機イオン交換層２２と無機イオン交換層３２とを設けるようにしてもよい。
また、前記実施形態では発光層９の形成材料として高分子材料を用いたが、低分子材料を用いて発光層９を形成してもよい。その場合には、電子注入／輸送層を青色発光層上のみでなく全ての発光層上に設け、かつ、これら発光層と電子注入／輸送層と間全てに、無機イオン交換層を設けるのが好ましい。
さらに、前記実施形態では本発明をボトムエミッションタイプの有機ＥＬ装置に適用した場合について説明したが、本発明はこれに限定されることなく、基体とは反対の側から発光光を出射する、いわゆるトップエミッションと呼ばれるタイプのものにも適用することができる。
【００５２】
このような本発明の有機ＥＬ装置は、例えばワープロ、パソコン等の携帯型情報処理装置や、携帯電話、腕時計型電子機器など、各種の電子機器における表示部として好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の有機ＥＬ装置の要部側断面図である。
【図２】有機ＥＬ装置の製造方法を説明するための工程図である。
【図３】（ａ）〜（ｃ）は図２に続く工程の説明図である。
【図４】本発明の別の有機ＥＬ装置の要部側断面図である。
【図５】本発明のさらに別の有機ＥＬ装置の要部側断面図である。
【符号の説明】
１、２０、３０…有機ＥＬ装置、２…基体、３…透明電極（第１の電極）、
４…陰極（第２の電極）、５…機能層、８、２１…正孔注入／輸送層、
９…発光層、２２、３２…無機イオン交換層、３１…電子注入／輸送層
Claims (12)
- 第１の電極と第２の電極との間に、少なくとも発光層を有した機能層を備えた有機ＥＬ装置において、
前記機能層の少なくとも一部が、該機能層を構成する機能性材料に無機イオン交換材料が添加されて形成されてなることを特徴とする有機ＥＬ装置。 - 前記機能層はキャリア注入／輸送層を有し、前記無機イオン交換材料が添加されて形成された機能層が、前記キャリア注入／輸送層としての正孔注入／輸送層であることを特徴とする請求項１記載の有機ＥＬ装置。
- 前記無機イオン交換材料が五酸化アンチモンの水和物であることを特徴とする請求項１又は２記載の有機ＥＬ装置。
- 前記無機イオン交換材料が添加されて形成された機能層が、発光層であることを特徴とする請求項１記載の有機ＥＬ装置。
- 前記機能層はキャリア注入／輸送層を有し、前記無機イオン交換材料が添加されて形成された機能層が、前記キャリア注入／輸送層としての電子注入／輸送層であることを特徴とする請求項１記載の有機ＥＬ装置。
- 第１の電極と第２の電極との間に、少なくとも発光層を有した機能層を備えた有機ＥＬ装置において、
前記第１の電極と第２の電極との間に無機イオン交換材料からなる無機イオン交換層が設けられていることを特徴とする有機ＥＬ装置。 - 前記機能層が前記第１の電極と前記発光層との間に正孔注入／輸送層を有し、前記無機イオン交換層が、前記正孔注入／輸送層と前記発光層との間に設けられていることを特徴とする請求項６記載の有機ＥＬ装置。
- 前記機能層が前記第２の電極と前記発光層との間に電子注入／輸送層を有し、前記無機イオン交換層が、前記電子注入／輸送層と前記発光層との間に設けられていることを特徴とする請求項６記載の有機ＥＬ装置。
- 第１の電極と第２の電極との間に、発光層とキャリア注入／輸送層とを有した機能層を備えた有機ＥＬ装置の製造方法において、
前記機能層を構成する機能性材料に無機イオン交換材料を添加し、得られた機能性材料を用いて前記機能層の少なくとも一部を形成することを特徴とする有機ＥＬ装置の製造方法。 - 前記無機イオン交換材料を添加した機能性材料を、液滴吐出法によって配し、機能層を形成することを特徴とする請求項９記載の有機ＥＬ装置の製造方法。
- 第１の電極と第２の電極との間に、少なくとも発光層を有した機能層を備えた有機ＥＬ装置の製造方法において、
前記第１の電極と第２の電極との間に無機イオン交換材料を配して、無機イオン交換層を形成することを特徴とする有機ＥＬ装置の製造方法。 - 前記無機イオン交換材料を、液滴吐出法によって配し、無機イオン交換層を形成することを特徴とする請求項１１記載の有機ＥＬ装置の製造方法。
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