JP2009135057A - 有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法、有機エレクトロルミネッセンス装置および電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】湿式塗布法を用いて有機発光層を好適に形成することが可能な有機ＥＬ装置の製造方法を提供する。
【解決手段】第１の有機発光層３０Ａを形成する工程と、少なくとも第１の有機発光層３０Ａの表面全面を覆って、仕事関数が４．３ｅＶよりも大きい電子受容性の金属酸化物と、仕事関数が４．３ｅＶ以下の電子供与性の金属と、の混合物を主体とする中間電極層４０を形成する工程と、中間電極層４０の上に、第２の機能液を塗布し第２の有機発光層３０Ｂを形成する工程と、を備えることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法、有機エレクトロルミネッセンス装置および電子機器に関するものである。

近年、情報機器の多様化等に伴い、消費電力が少なく軽量化された表示装置のニーズが高まっている。この様な表示装置の一つとして、有機発光層を備えた有機エレクトロルミネッセンス（以下、有機ＥＬ）装置が知られている。

有機ＥＬ装置では、有機発光層に対し陽極から正孔が、また陰極から電子がそれぞれ送り込まれ、これらが有機発光層中で結合することによって発光する。そのため、同じ有機ＥＬ装置を用いて高輝度発光を得るためには、正孔と電子の結合量を増やすこと、換言すれば駆動電流量を増やすことが必要である。しかし、駆動電流量を増やすと配線等における電気抵抗により発生するジュール熱が増大し、有機発光層の温度が上昇するため、有機発光層の寿命が低下するという懸念がある。

そこで、有機発光層を直列に複数積層し輝度を高める、マルチフォトンと呼ばれる方式の有機ＥＬ装置が開発されている。マルチフォトン方式の有機ＥＬ装置では、複数の有機発光層がそれぞれ中間電極層と呼ばれる層を介して積層している。「中間電極層」は、一成分として電気抵抗の高い金属酸化物を備えており、配線が接続されていなくても電圧印加時に一方の面から電子を受容（正孔を注入）し、他方の面からは電子を供与（電子を注入）し、かつ、層内には略等電位を保つという性質を有している。そのため、電圧印加時には、隣接する有機発光層に対し両面から正孔または電子を注入することができ、この中間電極層の性質を利用することで、積層する有機発光層を効率的に発光させることができる（例えば、特許文献１から４参照）。

このようなマルチフォトン方式の有機ＥＬ装置では、単層構造に比べて高い電流でより高い輝度を示すことが可能となり、高い発光効率を実現することができる。また、同じ輝度を達成しようとする場合に、単層構造に比べて少ない電流で良いことになり、有機発光層の寿命を延ばすことが可能となる。
特開２００６−２４７９１号公報 特開２００６−２６９３５１号公報 特開２００６−３２３１５号公報 再表０５／０２０６４３号公報

ところで、有機ＥＬ素子は、有機発光層の形成材料に低分子材料を用いるか、又は高分子材料を用いるかによってその製造方法が異なる。低分子材料の場合には、剛直な骨格を有する分子が多く、有機溶媒に対する溶解性が低いものが多い。そのため、例えば真空蒸着法のような気相反応が用いられる。一方で、高分子材料の場合には、有機溶媒に対する溶解性が比較的高いものが多い。そのため、有機発光層の形成材料を含む液状体（機能液）を所定の位置に塗布・配置し、溶媒を蒸発させることで所望の形成材料の膜（機能膜）を成膜する、湿式塗布法が用いられる。

湿式塗布法を用いてマルチフォトン方式の有機ＥＬ装置を製造する場合には、有機発光層の成膜は大気中で実施される。そのため、有機発光層を蒸着法で形成する場合と異なり、中間電極層には良好な電子受容性や電子供与性といった電気的性質に加えて、大気中で取り扱っても品質が劣化しない大気安定性が必要となる。しかしながら、上記特許文献では、いずれも有機発光層に低分子材料を用い、蒸着により有機発光層を形成しているため、このような湿式塗布法に特有の課題についての対策は特に言及されていない。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、電子受容性（正孔注入性）及び電子供与性（電子注入性）に優れ、且つ大気に安定な中間電極層を形成し、湿式塗布法を用いて有機発光層を好適に形成することが可能な有機ＥＬ装置の製造方法を提供することを目的とする。また、大気に安定な中間電極層を備えた高品質な有機ＥＬ装置および該装置を備えた電子機器を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明は、第１電極と第２電極との間に挟持された複数の有機発光層を備える発光素子が、複数配設されてなる有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法であって、前記第１電極上に、第１の有機発光層を形成する工程と、少なくとも前記第１の有機発光層の表面全面を覆って、仕事関数が４．３ｅＶよりも大きい電子受容性の金属酸化物と、仕事関数が４．３ｅＶ以下の電子供与性の金属と、の混合物を主体とする中間電極層を形成する工程と、前記中間電極層の上に、有機発光層の形成材料を溶媒に溶解または分散させた機能液を塗布し、第２の有機発光層を形成する工程と、を備えることを特徴とする。
この方法によれば、中間電極層は、大気に安定な電子受容性の金属酸化物と、大気に不安定な電子供与性の金属との混合物となっている。中間電極層に含まれる金属酸化物は、同じく中間電極層に含まれる金属を大気から保護する被膜の役割を果たし、金属の大気による変質を防ぐことができる。したがって、湿式塗布法による機能液の塗布を大気中で良好に行うことができ、容易に高性能な有機ＥＬ装置を製造することができる。

本発明においては、前記中間電極層に含まれる前記金属酸化物の体積が、前記金属の体積以上であることが望ましい。更に、前記金属に対する前記金属酸化物の体積比が１以上２０以下であることがより望ましい。
この方法によれば、良好な大気安定性と良好な電子注入性を両立する中間電極層とすることができる。

本発明においては、前記電子受容性の金属酸化物は、酸化モリブデンであることが望ましい。
酸化モリブデンは、人体に対する危険性が少なく取り扱いが簡単であるため、大気中で行う湿式塗布法では取り扱いや操作が簡便になり、容易に有機ＥＬ装置を製造することができる。

本発明においては、前記電子供与性の金属は、アルカリ金属、アルカリ土類金属からなる群から選択されることが望ましい。
この方法によれば、上記の効果が得られるだけでなく、隣接する有機発光層に良好に電子を供与（電子を注入）することができる中間電極層を実現することができる。

本発明においては、前記中間電極層は、膜厚が１ｎｍ以上１００ｎｍ以下であることが望ましい。
この方法によれば、第２の有機発光層を形成する際に塗布する機能液から第１の有機発光層を確実に遮蔽し、両有機発光層が混在することなく良好な機能液の塗布ができると共に、透光性を損なわない良好な発光を両立して実現することができる。

本発明においては、前記第１の有機発光層を形成する工程に先立って、少なくとも前記第１電極を覆う無機正孔注入層を形成する工程を備え、前記無機正孔注入層は、仕事関数が４．３ｅＶよりも大きい電子受容性の金属酸化物を用いて形成することが望ましく、中でも、前記無機正孔注入層の形成材料が、前記中間電極層が備える前記金属酸化物と同じであることが望ましい。
この方法によれば、中間電極層の形成材料と共通する材料で無機正孔注入層を形成することができるため、必要な材料・設備を減らすことができる。そのため、上記の効果が得られるだけでなく、製造工程が簡便になる。

本発明においては、前記第２電極の形成材料が、前記中間電極層が備える前記金属と同じ材料を含むことが望ましい。
この方法によれば、中間電極層の形成材料と共通する材料で第２電極を形成することができるため、必要な材料・設備を減らすことができる。そのため、上記の効果が得られるだけでなく、製造工程が簡便になる。

また、本発明の有機エレクトロルミネッセンス装置は、一対の電極に挟持される電子受容性の金属酸化物と電子供与性の金属との混合物を主体として構成された中間電極層と、前記一対の電極のうちの一方の電極と前記中間電極層との間に配置された第１の有機発光層と、前記一対の電極のうちの他方の電極と前記中間電極層との間に湿式成膜法で形成された第２の有機発光層と、を備えることを特徴とする。
この構成によれば、中間電極層に含まれる金属酸化物が金属の保護膜として機能するため、大気中で行う湿式成膜法にて第２の有機発光層が容易に形成され、高い発光効率を実現した有機ＥＬ装置とすることができる。また、本構成によれば、中間電極層が、電子受容性の金属酸化物と電子供与性の金属との混合物で形成されており、１層で両方の性質を兼ね備えた層となっている。そのため、中間電極層内には複数の異なる材料が積層する際に生じる界面が存在しない。そのため、界面での反射・散乱による光の損失がなく、各有機発光層から射出される光を効率的に取り出すことができ、性能を保ったまま信頼性が高い有機ＥＬ装置を実現することができる。

本発明の電子機器は、上述の有機エレクトロルミネッセンス装置を備えていることを特徴とする。
この構成によれば、高い発光効率を実現し信頼性の高い有機ＥＬ装置を使用することで、小型化が可能で高性能な電子機器を提供することができる。

［第１実施形態］
以下、図１〜図３を参照しながら、本発明の第１実施形態に係る有機ＥＬ装置について説明する。ここで、図１は有機ＥＬ装置１を模式的に示す断面図であり、図２から図３は有機ＥＬ装置１の製造方法を示す工程図である。なお、以下の全ての図面においては、図面を見やすくするため、各構成要素の膜厚や寸法の比率などは適宜異ならせてある。

ここで、有機ＥＬ装置には、有機ＥＬ素子が放つ光を有機ＥＬ素子が形成された基板側とは反対側から取り出すトップエミッション方式と、有機ＥＬ素子が形成された基板側から基板を介して取り出すボトムエミッション方式の２種類の発光方式がある。本発明はこのどちらの方式に適用しても良好な結果が得られるため、以下の説明においては形成材料などに限定があるものを除き、発光方式に限定をせずに記載する。

図１に示すように、有機ＥＬ装置１は、基板本体２０Ａと、基板本体２０Ａ上に形成され配線や駆動素子等を備える素子層２０Ｂとを備える基板２０と、基板２０上に形成される画素電極（第１電極、陽極）１０と、画素電極１０と平面的に重なる開口部を備えた画素隔壁層２２と、画素隔壁層２２の上に形成された共通隔壁層２４とを備えている。また、共通隔壁層２４に囲まれた領域には、共通隔壁層２４の頂面２４ａおよび側壁２４ｂを覆って発光部３０が形成されており、更にその上には、共通隔壁層２４の頂面２４ａおよび側壁２４ｂを覆って発光部３０の上面の全面を覆う共通電極５０が形成されている。画素電極１０と発光部３０と共通電極５０とで有機ＥＬ素子（発光素子）７０を形成している。

発光部３０には、画素電極１０からの正孔の注入を容易にする正孔注入層３２と、第１の有機発光層３０Ａと、中間電極層４０と、第２の有機発光層３０Ｂを備えており、画素電極１０上にこの順に積層されている。中間電極層４０は、第１の有機発光層３０Ａと接する面から第１の有機発光層３０Ａに対して電子を注入し、第２の有機発光層３０Ｂと接する面から第２の有機発光層３０Ｂに対して正孔を注入する性質を備えている。

また、共通電極５０は、共通隔壁層２４の頂面２４ａ、側壁２４ｂ、を覆って第２の有機発光層３０Ｂの上面の全面を覆う電子注入陰極５０Ａと、電子注入陰極５０Ａの表面全面を覆う陰極５０Ｂを備えている。以下の説明においては、基板２０の配置している側を下側、共通電極５０が配置している側を上側として、各構成の上下関係、積層関係を示すこととする。以下、各構成要素について順に説明する。

基板本体２０Ａは、透明基板及び不透明基板のいずれも用いることができる。不透明基板としては、例えばアルミナ等のセラミックス、ステンレススチール等の金属シートに表面酸化などの絶縁処理を施したもの、また熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂、さらにはそのフィルム（プラスチックフィルム）などが挙げられる。透明基板としては、例えばガラス、石英ガラス、窒化ケイ素等の無機物や、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂等の有機高分子（樹脂）を用いることができる。また、光透過性を備えるならば、前記材料を積層または混合して形成された複合材料を用いることもできる。本実施形態では、基板本体２０の材料としてガラスを用いる。

素子層２０Ｂは、有機ＥＬ装置１を駆動させるための各種配線や駆動素子、及び無機物または有機物の絶縁膜などを備えている。各種配線や駆動素子はフォトリソグラフィによりパターニングした後エッチングすることにより、また、絶縁膜は蒸着法やスパッタ法など通常知られた方法により適宜形成することができる。

素子層２０Ｂの上には、画素電極１０が形成されている。画素電極１０の形成材料には、仕事関数が５ｅＶ以上の材料を用いることができる。このような材料は、正孔注入効果が高いため画素電極６０の形成材料として好ましい。このような材料としては、例えばＩＴＯ（Indium Thin Oxide:インジウム錫酸化物）等の金属酸化物を挙げることができる。本実施形態ではＩＴＯを用いる。

また、素子層２０Ｂの上には、画素電極１０の端部に一部が乗り上げるように、画素隔壁層２２が形成されている。画素隔壁層２２は画素電極１０に対応する開口部を備えており、該開口部内に画素電極１０が露出している。画素隔壁層２２は、酸化シリコン（ＳｉＯ_２）、窒化シリコン（ＳｉＮ）、酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）等の無機絶縁材料で形成されており、開口部の位置に対応するマスクを介したエッチング等の公知の方法で形成することができる。本実施形態では、ＳｉＯ_２を用いて形成する。

画素隔壁層２２上には、画素電極１０の周囲を囲むように共通隔壁層２４が形成されている。共通隔壁層２４は、断面形状が順テーパ状に形成されている。そのため、共通隔壁層２４で囲まれた空間は、下部よりも上部が広く開口している。共通隔壁層２４の頂面２４ａは、後述する有機発光層の形成材料を含む機能液に対して親液性を示すように形成されている。共通隔壁層２４は、例えば光硬化性のアクリル樹脂やポリイミド樹脂で形成することができる。本実施形態では、アクリル樹脂で共通隔壁層２４を形成した後に、Ｏ_２プラズマ処理による親液処理を施すこととしている。

画素電極１０、画素隔壁層２２、共通隔壁層２４の上には、これらの表面を覆って全面に、画素電極１０からの電子の受容（正孔の注入）を容易にする電荷移動層として正孔注入層３２が形成されている。正孔注入層３２は、正孔注入層の形成材料の溶液（機能液）を塗布し、溶媒を蒸発させて形成する。正孔注入層３２の形成材料は、ポリマー前駆体がポリテトラヒドロチオフェニルフェニレンであるポリフェニレンビニレン、１，１−ビス−（４−Ｎ，Ｎ−ジトリルアミノフェニル）シクロヘキサン、トリス（８−ヒドロキシキノリノール）アルミニウム、ポリスチレンスルフォン酸、ポリエチレンジオキシチオフェンとポリスチレンスルフォン酸との混合物（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）等の公知の材料を例示することができる。また、塗布時にこれらを溶かしておく溶媒としては、水、イソプロピルアルコール、Ｎ−メチルピロリドン、１，３−ジメチル−イミダゾリノン等の極性溶媒を例示することができる。本実施形態ではＰＥＤＯＴ／ＰＳＳを用いる。

正孔注入層３２の上には、正孔注入層３２の表面全面を覆って第１の有機発光層３０Ａが形成されている。有機発光層３０Ａも、有機発光層の形成材料の溶液（機能液）を塗布し、溶媒を蒸発させて形成する。第１の有機発光層３０Ａ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高分子発光材料を好適に用いることができる。このような材料としては、ポリフルオレン（ＰＦ）、ポリパラフェニレンビニレン（ＰＰＶ）、ポリフェニレン（ＰＰ）、ポリパラフェニレン（ＰＰＰ）、ポリビニルカルバゾール（ＰＶＫ）、ポリチオフェン、ポリジアルキルフルオレン（ＰＤＡＦ）、ポリフルオレンベンゾチアジアゾール（ＰＦＢＴ）、ポリアルキルチオフェン（ＰＡＴ）や、ポリメチルフェニルシラン（ＰＭＰＳ）等のポリシランなどの各誘導体を例示することができる。また、これらの発光材料に、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。

該溶媒には、水、メタノール、エタノール等の水と相溶性のあるアルコール、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、Ｎ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）、ジメチルイミダゾリン（ＤＭＩ）、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）、２，３−ジヒドロベンゾフラン、等が挙げられ、これらの溶媒を２種以上適宜混合したものであっても良い。また、これらの溶媒にシクロヘキシルベンゼン等を適宜加えて粘度を調整しても構わない。

第１の有機発光層３０Ａの上には、第１の有機発光層３０Ａの表面全面を覆って中間電極層４０が形成されている。中間電極層４０は、一方の面からは正孔を注入し、他方の面からは電子を注入する役割を備えた電気的絶縁層である。マルチフォトン方式の有機ＥＬ装置では、中間電極層が複数の有機発光層に挟持されて形成されており、透光性を備える程度に薄く形成されている。

本発明の有機ＥＬ装置では、この中間電極層４０の構造が特に特徴的なものとなっている。すなわち中間電極層４０は、仕事関数が４．３ｅＶよりも大きい電子受容性（正孔注入性）の金属酸化物と、仕事関数が４．３ｅＶ以下の電子供与性（電子注入性）の金属と、の混合物を主体として１層で構成されている。中間電極層内には複数の異なる材料が積層する際に生じる界面が存在しないため、中間電極層の内部で反射・散乱による光の損失がなく、各有機発光層から射出される光を効率的に取り出すことができる構成となっている。

中間電極層４０が含む金属酸化物は、電子を放出しにくく（仕事関数が大きく）、第２の有機発光層４０Ｂから電子を受容する（正孔を注入する）性質を備えた材料である。このような材料としては、例えば、ＭｏＯ_３（仕事関数：５．５ｅＶ），Ｖ_２Ｏ_５（同５．６ｅＶ），ＲｕＯ_２（同５．０ｅＶ）をあげることができる（仕事関数出典：宮田清蔵，『有機ＥＬ素子とその工業化最前線』（エヌティーエス出版）（４−９０−０８３０２９−１））。本実施形態ではＭｏＯ_３を用いる。

中間電極層４０が含む金属は、電子を放出しやすく（仕事関数が小さく）、第１の有機発光層３０Ａに電子を供与する（電子を注入する）性質を備えた材料である。このような材料としては、例えば、Ｌｉ（仕事関数：２．９ｅＶ），Ｃｓ（同１．９５ｅＶ）など周期律表で１族に属するアルカリ金属、Ｍｇ（同３．６ｅＶ），Ｃａ（同２．９ｅＶ），Ｂａ（同２．５ｅＶ），Ｓｒ（同２．６ｅＶ）など周期律表で２族に属するアルカリ土類金属が挙げられる（仕事関数出典：『化学便覧』改訂４版，基礎編II，II−４８９頁）。酸化物には、ＳｒＯｘ，ＣａＯなどが挙げられる。本実施形態ではＣａを用いる。

中間電極層４０に含まれる金属酸化物と金属との体積比は、１：１から２０：１の範囲に含まれる比となっている。例えば、金属酸化物と金属との体積比を０．５：１とし金属酸化物を少なくすると、中間電極層４０に含まれる金属が大気中で酸化されやすくなり、大気安定性が低下する。また、金属が多くなると中間電極層の透明性も低下するため好ましくない。一方で、金属酸化物と金属との体積比を３０：１とし金属酸化物を多くすると、第１の有機発光層３０Ａへの電子注入性が低く、発光効率が低下する。本実施形態では、金属酸化物と金属との体積比は１０：１である。

中間電極層４０は、１ｎｍ以上であり１００ｎｍ以下となるように形成している。１ｎｍより薄くなると成膜が困難となる。また、１００ｎｍより厚くなると中間電極層４０の透光性が不足する。

中間電極層４０の厚みは、より好ましくは５ｎｍ以上であり２０ｎｍ以下である。電子受容性の層と電子供与性の層を別々に設けて積層して中間電極層４０を形成する場合には、通常は２層合わせて５０ｎｍ以上の膜厚とすることが多い。マルチフォトン方式の有機ＥＬ装置では、有機ＥＬ素子で発光する光が中間電極層を介して射出されるため、中間電極層の透光性は高いほうが良い。中間電極層４０を薄くすると透光性が向上するため、高性能な有機ＥＬ装置を実現できることが分かっているが、各層の確実な成形や性質の異なる層同士の確実な密着を考慮すると、この程度の膜厚が必要となる。しかし本発明の構成では、１層で中間電極層４０を形成することができ、複数層の密着を考慮する必要がないため、複数層で構成される中間電極層４０では困難な２０ｎｍ以下の膜厚とすることができる。また、５ｎｍ以上の膜厚であると確実な成膜が行いやすく、また、後述する方法にて第２の有機発光層３０Ｂを形成する際に、第２の有機発光層３０Ｂを形成する機能液から第１の有機発光層３０Ａを確実に遮蔽することができる。本実施形態では１０ｎｍである。

中間電極層４０の上には、中間電極層４０の表面全面を覆って第２の有機発光層３０Ｂが形成されている。第２の有機発光層３０Ｂも、有機発光層の形成材料を含む機能液を塗布し、溶媒を蒸発させて形成する。第２の有機発光層３０Ｂは、設計に応じて形成材料を選択することができ、第１の有機発光層３０Ａと同じ材料で形成しても良く、異なっても良い。本実施形態では、第１の有機発光層３０Ａと同じ材料で形成する。

第２の有機発光層３０Ｂの上には、第２の有機発光層３０Ｂの表面全面を覆って電子注入陰極５０Ａが形成されている。電子注入陰極５０Ａは、上述した中間電極層４０に含まれる金属を用いて形成することができる。本実施形態ではＣａを材料として形成する。電子注入陰極５０Ａの厚みは５ｎｍである。

電子注入陰極層５０Ａの上には、電子注入陰極層５０Ａの表面全面を覆って陰極５０Ｂが形成されている。陰極５０Ｂは、ＡｌやＣｕなど導電性の良い金属材料で形成されている。陰極５０Ｂの厚みは２００ｎｍとなっている。このように、陰極５０Ｂを導電性の良い材料で厚く形成することで、薄く形成することが多い電子注入陰極層５０Ａの導通を補助する役割を担う。陰極５０Ｂは、不図示の陰極取り出し端子へとつながる陰極コンタクト部へ接続されている。

このような有機ＥＬ装置１に印加すると、中間電極層４０は第１の有機発光層３０Ａに電子を注入し、第２の有機発光層３０Ｂに正孔を注入する。これに加えて、画素電極１０からは第１の有機発光層３０Ａに正孔を注入し、電子注入性陰極５０Ａからは第２の有機発光層３０Ｂに電子を注入するため、各有機発光層３０Ａ，３０Ｂはそれぞれに発光するマルチフォトン方式の有機ＥＬ装置となる。

次いで、図２および図３を用い、有機ＥＬ装置１の製造方法を説明する。図２には第１の有機発光層３０Ａを形成するまでを、図３には第２の共通電極５０を形成し有機ＥＬ装置１を形成するまでをそれぞれ示す。

まず図２（ａ）に示すように、基板本体２０Ａ上に素子層２０Ｂを形成した基板２０に、画素電極１０を形成する。更に、画素電極１０の上に画素隔壁２２を形成した後、順テーパ状の断面形状を備えた共通隔壁層２４を形成する。これらはいずれも従来公知の方法を用いて形成することができる。共通隔壁２２を形成した後に、基板２０をＯ_２ガス下でプラズマによる表面処理を行う。このＯ_２プラズマ処理により、基板２０及び基板２０上に形成された各構成要素の表面は、表面の不純物が除去され親液化される。

次いで図２（ｂ）に示すように、共通隔壁層２４で囲まれた領域（開口部２６）に、スピンコート法を用いて不図示の機能液（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ分散液）を塗布し、乾燥および焼成することにより正孔注入層３２を形成する。開口部２６の底部は親液処理されているため、機能液は良好に濡れ広がり、開口部２６の底部では均一な膜の正孔注入層３２を形成することができる。また、スピンコート法を用いて機能液を塗布するため、共通隔壁層２４の頂面２４ａおよび側壁２４ｂにも正孔注入層３２の膜が形成される。

次いで図２（ｃ）に示すように、正孔注入層３２の上に第１の有機発光層３０Ａを形成する。第１の有機発光層３０Ａは、スピンコート法を用いて不図示の機能液（有機発光層の形成材料を含む機能液）を塗布し、乾燥およびアニール処理して形成する。スピンコート法を用いて機能液を塗布するため、第１の有機発光層３０Ａは正孔注入層３２の表面全面を覆って形成される。

次いで図３（ａ）に示すように、第１の有機発光層３０Ａの上に中間電極層４０を形成する。中間電極層４０は、先述した群から選ばれる金属酸化物と、同じく先述した群から選ばれる金属とを真空蒸着法を用いて同時に蒸着（共蒸着）することで形成する。この共蒸着を行う際に、金属酸化物と金属とをそれぞれ独立に温度を制御して加熱し、蒸着量を制御することで、成膜される中間電極層４０の金属酸化物と金属との混合比（体積比）を制御することが可能である。中間電極層４０は、金属酸化物にＭｏＯ_３を、金属にＣａを用い、これらの体積比が１０：１の混合層となっている。大気に安定な金属酸化物であるＭｏＯ_３が大気に不安定なＣａよりも多く（ここでは１０倍）含まれているため、形成される中間電極層４０は、全体として大気に安定な層となっている。このようにして形成する中間電極層４０は、第１の有機発光層３０Ａ上に積層され、第１の有機発光層３０Ａの表面を覆って全面に形成される。

次いで図３（ｂ）に示すように、中間電極層４０の上に第２の有機発光層３０Ｂを形成する。第２の有機発光層３０Ｂは、スピンコート法を用いて機能液を塗布し、乾燥およびアニール処理することで形成する。ここで、中間電極層４０が第１の有機発光層３０Ａの表面を覆って形成されているため、第２の有機発光層３０Ｂを形成するための機能液は、第１の有機発光層３０Ａに接触しない。そのため、機能液が第１の有機発光層３０Ａを溶解することなく、良好な機能液の塗布および第２の有機発光層３０Ｂの形成が可能となる。

次いで図３（ｃ）に示すように、真空蒸着法にて基板２０の上面全面に電子注入陰極５０Ａと陰極５０Ｂとをこの順に形成する。以上のようにして製造を行って有機ＥＬ素子７０を形成し、有機ＥＬ装置１が完成する。

以上のような構成の有機ＥＬ装置の製造方法によれば、中間電極層４０は、大気に安定な電子受容性の金属酸化物であるＭｏＯ_３と、大気に不安定な電子供与性の金属であるＣａとの混合物となっている。これらの混合比は体積比で１０：１となっており、金属酸化物よりも金属の方が少なくなっている。そのため、この中間電極層を大気中に曝しても、より多く含まれる金属酸化物が大気から中間電極層４０を保護する被膜の役割を果たし、中間電極層４０が備える金属の変質を防ぐことができる。このような、良好な大気安定性と良好な電子注入性を両立した中間電極層４０を備えることで、湿式塗布法による機能液の塗布を大気中で良好に行うことができ、容易に高性能な有機ＥＬ装置１を製造することが可能となる。

また、本実施形態では、中間電極層４０に含まれる電子供与性（正孔注入性）の金属酸化物としてＭｏＯ_３を用いている。ＭｏＯ_３は、人体に対する危険性が少なく取り扱いが簡単であるため、大気中で行う湿式塗布法では取り扱いや操作が簡便になり、容易に有機ＥＬ装置を製造することができる。

また、本実施形態では、中間電極層４０に含まれる電子供与性（電子注入性）の金属としてＣａを用いている。そのため、隣接する第２の有機発光層３０Ｂに良好に電子を注入することができ、高性能な有機ＥＬ装置を製造することができる。

また、本実施形態では、中間電極層４０が１０ｎｍとなっている。そのため、第２の有機発光層３０Ｂを形成する際に塗布する機能液から第１の有機発光層３０Ａを保護し、第１の有機発光層３０Ａが機能液に溶解することを防ぐことができ、同時に、透光性を損なわない良好な発光を実現することができる。

また、以上のような構成の有機ＥＬ装置１によれば、中間電極層４０が、電子受容性の金属酸化物と、電子供与性の金属との混合物で形成されており、１層で両方の性質を兼ね備えた層となっている。そのため、電子受容性の層と電子供与性の層を別々に設けて積層し中間電極層４０を形成する場合と比べて、性能を保ったまま信頼性の高い有機ＥＬ装置１を実現することができる。

なお、本実施形態においては、正孔注入層３２はＰＥＤＯＴ／ＰＳＳで形成することとしたが、仕事関数が４．３ｅＶよりも大きい電子受容性の金属酸化物を用いて形成することとしても構わない。
その場合は、中間電極層４０Ａが備える金属酸化物と同じ金属酸化物を用いることが望ましい。この方法によれば、共通する材料で正孔注入層を形成することができるため、必要な材料・設備を減らすことができ、製造工程が簡便になる。

また、本実施形態においては、電子注入性の金属としてアルカリ金属、アルカリ土類金属を用いることとし、それらの中からＣａを選択したが、電子注入性の金属としてアルミニウムを使用することもできる。アルミニウムの仕事関数は４．３ｅＶである。

また、本実施形態においては、中間電極層は１種の金属酸化物（ＭｏＯ_３）と１種の金属（Ｃａ）の混合物としたが、各々複数種の金属酸化物および／または金属を用いることとしても構わない。

また、本実施形態においては、共通隔壁層２４を形成した後に親液処理を行い、その後の各層の形成を行ったが、親液処理後にＣＦ_４ガス下でプラズマによる表面処理を行い、表面全体を撥液処理しても構わない。
その場合は、機能液は発光に関与しない共通隔壁層２４の頂面２４ａや側壁２４ｂに配置されず、良好に開口部２６に流れ込み、無駄なく塗布することができる

また、本実施形態においては、第１の有機発光層３０Ａと第２の有機発光層３０Ｂとを同じ材料で形成することとしたが、異なる材料で形成することとしても構わない。その様な場合には、例えば青色と黄色に発色する２層を形成することで全体として白色光を射出する有機ＥＬ装置とすることができる。

また、本実施形態においては、有機発光層は２層であったが、更に多数の有機発光層を備えることとしても良い。その場合には、各有機発光層の間には同様に中間電極層を形成することが望ましい。

また、画素電極１０と第１の有機発光層３０Ａとの間、または中間電極層４０と第２の有機発光層３０Ｂとの間に、有機発光層での発光効率を向上させる機能を備えたインターレイヤ層を形成することとしても良い。インターレイヤ層の形成材料には、例えばアミン系の導電性高分子を用いることができ、該形成材料を含む機能液を液滴吐出法で塗布して形成することができる。インターレイヤ層を設けると、画素電極１０と第１の有機発光層３０Ａとの界面、または中間電極層４０と第２の有機発光層３０Ｂとの界面での有機発光層の失活を防止でき、発光効率を上げ有機ＥＬ装置を長寿命化することができる。

また、本実施形態においては、スピンコート法を用いて機能液の塗布を行うこととしたが、他にも液滴吐出法、スクリーン印刷、グラビア印刷、フレキソ印刷、ディスペンサ法など、機能液を配置して機能膜を形成する他の湿式塗布法を用いることもできる。

［第２実施形態］
図４は、本発明の第２実施形態に係る有機ＥＬ装置２の説明図である。本実施形態の有機ＥＬ装置は、第１実施形態と一部共通している。異なるのは、共通隔壁層が囲む領域に複数の有機ＥＬ素子（図では３つ）が配置されていることである。したがって、本実施形態において第１実施形態と共通する構成要素については同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。

図に示すように、有機ＥＬ装置２は基板２０の上に形成された３つの画素電極１０の周囲を取り囲んで共通隔壁層２４が形成されている。そのため、共通隔壁部２４で囲まれる領域内には３つの有機ＥＬ素子７０が配置されている。共通隔壁層２４の配置以外は第１実施形態と違いは無く同様の製造方法で製造することができる。このような有機ＥＬ装置２では、画素開口率が上がるため高輝度化が可能となる。

本実施形態では、共通隔壁部２４で囲まれる領域内に有機ＥＬ素子７０が３つ配置されている例を示したが、更に多くの有機ＥＬ素子７０を配置することとしても良い。

［電子機器］
次に、本発明の製造方法で製造された有機ＥＬ装置を備える電子機器について、例を挙げて説明する。図５は、上記有機ＥＬ装置をラインヘッドとして備えた画像形成装置（光プリンタ）１０００を示す概略構成図である。

光プリンタ１０００は、転写媒体２２０の走行経路の近傍に、像担持体としての感光体ドラム１６０を備えている。感光体ドラム１６０の周囲には、感光体ドラム１６０の回転方向（図中の矢印方向）に沿って、露光装置１００Ｌ、現像装置１８０及び転写ローラ２１０が順次配設されている。感光体ドラム１６０は、回転軸１７０の周りに回転可能に設けられており、その外周面には、回転軸方向中央部に感光面１６０Ａが形成されている。露光装置１００Ｌ及び現像装置１８０は感光体ドラム１６０の回転軸１７０に沿って長軸状に配置されており、その長軸方向の幅は、感光面１６０Ａの幅と概ね一致している。

露光装置１００Ｌには、複数の有機ＥＬ素子１００Ａを有するラインヘッド（有機ＥＬ装置）１００と、該ラインヘッド１００から放射された光を正立等倍結像させる複数のレンズ素子１２０Ａを有する結像光学素子１２０とを備えている。ラインヘッド１００と結像光学素子１２０とは、互いにアライメントされた状態で図示略のヘッドケースによって保持され、感光体ドラム１６０上に固定されている。ここで、有機ＥＬ素子１００Ａは、上述した製造方法で製造され、マルチフォトン方式の構造を有している。そのため、この光プリンタ１０００は、ラインヘッド１００の小型化が可能であり、且つ発光輝度が高く露光不良の生じ難いものとなっている。

なお、電子機器としては、上述したものに限られることなく、種々のものに適用することができる。例えば、携帯電話、ディスクトップ型コンピュータ、マルチメディア対応のパーソナルコンピュータ（ＰＣ）及びエンジニアリング・ワークステーション（ＥＷＳ）、ページャ、ワードプロセッサ、テレビ、ビューファインダ型又はモニタ直視型のビデオテープレコーダ、電子手帳、電子卓上計算機、カーナビゲーション装置、ＰＯＳ端末、タッチパネルを備えた装置等の画像表示手段として好適に用いることができ、かかる構成とすることで、表示品質が高い表示部を備えた電子機器を提供することができる。

以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施の形態例について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。

本発明の第１実施形態の有機ＥＬ装置を示す断面図である。 本発明の第１実施形態の有機ＥＬ装置の製造方法を示す工程図である。 本発明の第１実施形態の有機ＥＬ装置の製造方法を示す工程図である。 本発明の第２実施形態の有機ＥＬ装置を示す断面図である。 本発明の製造方法で製造された有機ＥＬ装置を備える電子機器を示す図である。

符号の説明

１，２…有機エレクトロルミネッセンス装置、１０…画素電極（第１電極）、２０…基板、２４…共通隔壁層（隔壁層）、２４ａ…頂面、２４ｂ…側壁、３０Ａ，３０Ｂ…有機発光層、３４…無機正孔注入層、４０…中間電極層、５０…共通電極（第２電極）、７０…有機ＥＬ素子（発光素子）

Claims (11)

1. 第１電極と第２電極との間に挟持された複数の有機発光層を備える発光素子が、複数配設されてなる有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法であって、
   前記第１電極上に、第１の有機発光層を形成する工程と、
   少なくとも前記第１の有機発光層の表面全面を覆って、仕事関数が４．３ｅＶよりも大きい電子受容性の金属酸化物と、仕事関数が４．３ｅＶ以下の電子供与性の金属と、の混合物を主体とする中間電極層を形成する工程と、
   前記中間電極層の上に、有機発光層の形成材料を溶媒に溶解または分散させた機能液を塗布し、第２の有機発光層を形成する工程と、を備えることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法。
2. 前記中間電極層に含まれる前記金属酸化物の体積が、前記金属の体積以上であ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ッセンス装置の製造方法。
3. 前記中間電極層は、前記金属に対する前記金属酸化物の体積比が１以上２０以下であることを特徴とする請求項２に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法。
4. 前記電子受容性の金属酸化物は、酸化モリブデンであることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法。
5. 前記電子供与性の金属は、アルカリ金属、アルカリ土類金属からなる群から選択されることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法。
6. 前記中間電極層の膜厚が、１ｎｍ以上１００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法。
7. 前記第１の有機発光層を形成する工程に先立って、少なくとも前記第１電極を覆う無機正孔注入層を形成する工程を備え、
   前記無機正孔注入層は、仕事関数が４．３ｅＶよりも大きい電子受容性の金属酸化物を用いて形成す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ッセンス装置の製造方法。
8. 前記無機正孔注入層の形成材料が、前記中間電極層が備える前記金属酸化物と同じであ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ッセンス装置の製造方法。
9. 前記第２電極の形成材料が、前記中間電極層が備える前記金属と同じ材料を含む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ッセンス装置の製造方法。
10. 一対の電極に挟持される、電子受容性の金属酸化物と電子供与性の金属との混合物を主体として構成された中間電極層と、
    前記一対の電極のうちの一方の電極と前記中間電極層との間に配置された第１の有機発光層と、
    前記一対の電極のうちの他方の電極と前記中間電極層との間に湿式成膜法で形成された第２の有機発光層と、を備えることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス装置。
11. 請求項１０に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置を備えることを特徴とする電子機器。

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