JP5151196B2

JP5151196B2 - 有機エレクトロルミネッセンス装置とその製造方法、電子機器

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Publication number: JP5151196B2
Application number: JP2007066842A
Authority: JP
Inventors: 昭太朗渡辺; 徹司藤田
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2007-03-15
Filing date: 2007-03-15
Publication date: 2013-02-27
Anticipated expiration: 2027-03-15
Also published as: JP2008227382A

Description

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

特許文献１、２には、有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）装置において、発光層と陰極との間、及び発光層と陽極との間に、それぞれホールブロック層、電子ブロック層を設けることで、キャリア再結合に寄与せず抜けてしまうキャリアを減少させ、発光効率及び発光寿命の向上を図ることが記載されている。
特開２００６−０５９８７８号公報特開２００６−０５９８７９号公報

特許文献１、２では、ホールブロック層として、ポリ（２−ビニルピリジン）、ポリ（４−ビニルピリジン）、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、ポリ（Ｎ，Ｎ−ジメチルアクリルアミド）、ポリ（エチレングリコール）、ポリプロピレングリコール、ポリ（２−エチル−２−オキサゾリン）、ポリ（２−ヒドロキシエチルアクリレート）、ポリ（２−ヒドロキシエチルメタクリレート）、ポリ（テトラメチレンエーテル）グリコール、ポリビニル酢酸、ポリビニルブチラ−ル、置換ポリスチレン、ポリ−Ｎ−ビニルピロリドンが好ましいとされ、主にポリ（２−ビニルピリジン）が用いられている。

ところで、ポリ（２−ビニルピリジン）は、そもそも絶縁体でありキャリアブロック性はあるものの導電性は少ない。そのため特許文献１、２では、絶縁性を無視出来るほどの膜厚で成膜している。しかしながら、このようにホールブロック層を薄膜化すると電流リークが起きるおそれがある。また塗布法では１〜５ｎｍ程度の膜厚制御は非常に難しく、５ｎｍを超える厚さに積層するとホール（正孔）だけでなく電子すらブロックし、ホールブロック兼電子輸送層としてほとんど機能しなくなる可能性がある。

本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み成されたものであって、上述した問題点を解決したホールブロック層を備え、発光効率、発光寿命、及び製造性の改善された有機エレクトロルミネッセンス装置を提供することを目的としている。

本発明の有機エレクトロルミネッセンス装置は、ホールブロック層を含む機能層と、前記機能層に電圧を印加する第１電極及び第２電極とを備え、前記ホールブロック層が、電子輸送性を有する芳香環又は電子輸送性を有する複素環を含む置換基をポリビニルピリジンの側鎖ピリジル基に導入してなる有機化合物を含んでおり、前記ホールブロック層が、以下の（１）〜（４）に示す有機化合物のいずれか１種以上を含み、かつ厚さが１０ｎｍ以上２０ｎｍ以下であることを特徴とする。
本発明の有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法は、ホールブロック層を含む機能層と、前記機能層に電圧を印加する一対の電極とを備えた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、電子輸送性を有する芳香環又は電子輸送性を有する複素環を含む置換基をポリビニルピリジンの側鎖ピリジル基に導入してなる、以下の（１）〜（４）に示す有機化合物のいずれか１種以上を含む液体材料を用いて、前記ホールブロック層を１０ｎｍ以上２０ｎｍ以下の厚さに成膜することを特徴とする。
本発明の有機エレクトロルミネッセンス装置は、上記課題を解決するために、ホールブロック層を含む機能層と、前記機能層に電圧を印加する一対の電極とを備え、前記ホールブロック層が、電子輸送性を有する芳香環又は電子輸送性を有する複素環を含む置換基をポリビニルピリジンの側鎖ピリジル基に導入してなる有機化合物を含んでいることを特徴とする。

前記ホールブロック層が、以下の（１）〜（４）に示す有機化合物のいずれか１種以上を含んでいることが好ましい。これらの有機化合物を用いることで、電流効率が高く、長寿命の有機エレクトロルミネッセンス装置を実現できる。

基体上に複数の前記第１電極が配列形成されており、前記機能層と前記第２電極とが、複数の前記第１電極にわたる平面形状に形成されていることが好ましい。かかる構成では、機能層が複数の発光素子で共通の平面ベタ状であることから、スピンコート法などの液相法を用いた機能層の形成に好適な構成となっている。そして、本発明では、特にホールブロック層を従来に比して厚く形成できることから、従来は液相法による形成が困難であったホールブロック層についても低コストの液相法で形成でき、有機エレクトロルミネッセンス装置の製造コストを低減するとともに製造性を向上させることができる。
また、上記構成において、複数の前記第１電極の間の領域に絶縁膜が形成されていることが好ましく、前記絶縁膜の一部が前記第１電極上に配置されていることが好ましい。このように第１電極間の領域に絶縁膜を形成することで、機能層を平面ベタ状に形成した場合の第１電極間の短絡を効果的に防止することができ、絶縁膜の一部が第１電極上に乗り上げている構成とすれば、さらに確実に短絡を防止することができる。

本発明の有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法は、ホールブロック層を含む機能層と、前記機能層に電圧を印加する一対の電極とを備えた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、電子輸送性を有する芳香環又は電子輸送性を有する複素環を含む置換基をポリビニルピリジンの側鎖ピリジル基に導入してなる有機化合物を含む液体材料を用いて、前記ホールブロック層を成膜することを特徴とする。

前記ホールブロック層を、インクジェット法やスピンコート法などの液相法を用いて形成することが好ましい。このような製造方法とすることで、キャリアブロック機能と電子輸送機能とを具備したホールブロック層を容易に形成することができる。
従来はホールブロック層の電子輸送性を確保するために１〜５ｎｍの厚さに形成する必要があり、このような薄い膜はインクジェット法やスピンコート法などの液層法では形成が困難であった。これに対して、本発明では、電子輸送性を有する材料によりホールブロック層を構成するので、例えばスピンコート法を用いて均一に形成可能な膜厚（例えば１０〜２０ｎｍ）にてホールブロック層を形成できる。したがって、本発明の製造方法によれば、良好なホールブロック性と電子輸送性とを備えたホールブロック層を具備した有機エレクトロルミネッセンス装置を液相法により簡便かつ低コストに製造することができる。

本発明の電子機器は、先に記載の本発明の有機エレクトロルミネッセンス装置を備えたことを特徴とする。この構成によれば、信頼性が高く、発光特性に優れた発光デバイスを具備した電子機器を提供できる。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。かかる実施の形態は、本発明の一態様を示すものであり、この発明を限定するものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。また、以下の図面においては、各構成をわかりやすくするために、実際の構造と各構造における縮尺や数等が異なっている。

（有機ＥＬ装置）
図１は、本実施形態の有機ＥＬ装置１０の概略構成図である。有機ＥＬ装置１０は、ガラスや石英、プラスチック等からなる基体２を備えている。基体２上には、陽極（第１電極）３、正孔注入層４、発光層５、ホールブロック層６、及び陰極（第２電極）８が形成されている。正孔注入層４、発光層５、及びホールブロック層６はいずれも有機材料によって形成されており、正孔注入層４と発光層５とホールブロック層６とによって機能層７が形成されている。また、機能層７は、陽極３と陰極８との間に挟持されており、陽極３、機能層７及び陰極８によって、発光素子である有機ＥＬ素子９が形成されている。陽極３と陰極８には、図１に概念的に示すように駆動電圧を印加するための配線が接続される。

発光層５には、前記配線を介して陽極３から正孔が、陰極８から電子がそれぞれ注入されるようになっている。発光層５に注入された正孔及び電子は、発光層５中を移動して再結合する。この再結合の際に放出されたエネルギーにより、励起子が生成し、この励起子が基底状態に戻る際に蛍光や燐光という形でエネルギーを放出する。有機ＥＬ素子９から放出された光は、ガラス基板等からなる基体２から射出され、外部に取り出される（ボトムエミッション方式）。陰極８がＩＴＯ等の透明導電膜によって形成されていれば、有機ＥＬ素子９から放出された光を陰極８側から取り出すこともできる（トップエミッション方式）。なお、以下の説明では、発光層５に注入された電子及び正孔（ホール）をキャリアと呼ぶことがある。

正孔注入層４としては、アリールアミン誘導体、フタロシアニン誘導体、ポリアニリン誘導体＋有機酸、ポリチオフェン誘導体＋ポリマー酸等が用いられる。特に、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）が好適である。

発光層５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を含む。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が好適に用いられる。また、これらの高分子材料に、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。またカルバゾール(ＣＢＰ)などの低分子材料にこれらの低分子色素をドープして発光層とすることもできる。

なお、ホールブロック層６と陰極８との間に電子注入層を設けてもよい。かかる電子注入層としては、ポリフルオレン誘導体、ポリパラフェニレンビニレン誘導体、ポリパラフェニレン誘導体、ポリビニルカルバゾール、ポリチオフェン誘導体、ポリメチルフェニルシランなどのポリシラン系などの高分子有機材料が好適に用いられる。

そして、本発明に係る有機ＥＬ装置１０は、発光層５と陰極８との間に形成されたホールブロック層６として、ポリビニルピリジンの側鎖ピリジル基に電子輸送性を有する芳香環又は電子輸送性を有する複素環を備えた置換基が導入された有機化合物を用いている。具体的には、以下の化２に示すポリビニルピリジンの側鎖ピリジル基におけるＲ（Ｒは水素又はアルキル基あるいは芳香環又は複素環）が、化３〜化７に例示する電子輸送材料の骨格を有する置換基のいずれか又は複数により置換された有機化合物、あるいは、側鎖ピリジル基のＲが、化８に示す芳香環ないし複素環のいずれか１種又は複数種により置換された有機化合物を用いてホールブロック層６を形成している。より詳細には、ホールブロック層６を構成する有機化合物としては、化９の（１）〜（４）に示すポリビニルピリジン誘導体を挙げることができる。

本実施形態では、ホールブロック層６を構成する有機化合物が良好なホールブロック機能を奏するポリビニルピリジンの骨格構造を具備しており、かつ、側鎖ピリジル基に導入された化３〜化８に例示される置換基によって絶縁体であるポリビニルピリジンに電子輸送性が付与されていることで、ホールブロック機能と電子輸送機能とを兼ね備えたホールブロック層６を実現している。

ここで図２は、ホールブロック層６を備えた有機ＥＬ装置１０の作用説明図である。図２（ａ）は本発明に係る有機ＥＬ装置１０における発光層５とホールブロック層６とを拡大して示す断面構成図であり、図２
（ｂ）はポリビニルピリジンからなるホールブロック層６０を発光層５上に形成した従来構成における断面構成図である。
従来構成におけるホールブロック層６０は、絶縁体であるポリビニルピリジンからなるものであるため、厚く形成すると陰極から注入された電子まで遮断してしまい、ホールブロック層６０として機能しなくなる。そこで図２（ｂ）に示すように、厚さ１〜５ｎｍ程度のごく薄いポリビニルピリジン膜を形成することでホールを遮断しつつ電子を透過するようにホールブロック層６０を形成していた。しかしながら、このように薄い膜では、ホールの遮断が十分に成されないために意図した効果を得られないことがある。特に、スピンコート法などの液相法を用いた場合には、図２（ｂ）に示すように発光層５表面の凹凸によって局所的にホールブロック層６０が薄くなった部位６０ｄが形成されやすい。また、液相法では厚さ５ｎｍ以下の薄膜を均一な厚さに形成するのは極めて困難であり、膜厚むらによる発光特性のばらつきが生じやすい。

これに対して本発明では、上述したように、絶縁体であるポリビニルピリジンの側鎖ピリジル基に置換基を導入して電子輸送性を付与した有機化合物からなるホールブロック層６が発光層５上に形成されている。このように電子輸送性を付与されていることで、ホールブロック層６を図２（ａ）に示すように厚く（例えば厚さ１０ｎｍ〜２０ｎｍ）形成することができる。これにより、図２（ｂ）に示した膜厚の薄い部位６０ｄが形成されることなく、均一な厚さで発光層５上に形成することができる。またこのように厚く形成できることから従来適用が困難であったスピンコート法などの液相法によりホールブロック層６を形成することができるようになり、設備コストを抑えつつ簡便な工程でホールブロック層６を形成することができる。
また、ホールブロック層６を従来の２倍以上の厚さに形成できることから、ホールブロック層６のホールブロック機能も向上させることができ、ホールブロック機能と電子輸送性の双方に優れるホールブロック層６を実現することができる。

このように、本発明の有機ＥＬ装置では、ホールブロック機能と電子輸送性の双方に優れるホールブロック層６を備えたことで発光層５へのホールの閉じこめが良好に成され、これにより電流効率を向上させることができ、その結果、発光寿命も長くなる。さらに、簡便な液相工程で製造できることから製造コストの低減を図ることができる有機ＥＬ装置となっている。

次に、図３を参照しつつ有機ＥＬ装置１０の製造方法を説明する。
まず、図３（ａ）に示すように、陽極３が形成された基体２上に、先に示した有機材料を用いて正孔注入層４を形成し、正孔注入層４上に発光層５を形成する。これら正孔注入層４及び発光層５の形成工程には公知の成膜工程を用いることができる。例えば、正孔注入層形成材料を含む液体材料をインクジェット法やスピンコート法等を用いて陽極３上に塗布し、これを乾燥固化させることで正孔注入層４を形成することができる。その後、発光層形成材料を含む液体材料を正孔注入層４上に塗布し、乾燥固化させることで発光層５を形成することができる。

次に、発光層５上にホールブロック層６を形成する。より詳細には、ホールブロック層６の構成材料である、ポリビニルピリジンの側鎖ピリジル基に電子輸送性を有する芳香環又は電子輸送性を有する複素環を備えた置換基が導入された有機化合物を溶解ないし分散させた液体材料６ａを用意する。そして、図３（ｂ）に示すように、インクジェット法やスピンコート法などの液相法を用いて発光層５上に液体材料６ａを塗布する。そして、かかる液体材料６ａを乾燥、焼成することで、図３（ｃ）に示すように発光層５上にホールブロック層６を形成する。これにより、基体２上に機能層７が形成される。

ホールブロック層６を形成したならば、図３（ｄ）に示すように、ホールブロック層６上に陰極８を形成することで、有機ＥＬ素子９を備えた有機ＥＬ装置１０を製造することができる。

本発明に係る有機ＥＬ装置１０のホールブロック層６は、先に記載のように、ポリビニルピリジンに電子輸送性を付与した有機化合物からなるものであるので、図２（ａ）を参照して説明したように、１０ｎｍ〜２０ｎｍ程度にまで厚くしても発光層５への電子輸送性を損なうことがない。そのため、簡便な工程で成膜が可能である一方、ごく薄い膜の形成には不適であるスピンコート法を用いて比較的厚く成膜することが可能になっている。したがって本発明の製造方法によれば、液相法を採用することで簡便に低コストでホールブロック層６を形成することができる。

次に、実施形態に係るホールブロック層６の形成材料として使用できる化９に示した有機化合物について、その製造方法を簡単に説明する。

化９（１）に示す有機化合物は、以下の化１０に示す反応過程を経て得られるビニル化合物１Ａを重合反応させて製造することができる。重合方法は特に限定されず、ラジカル重合、カチオン重合、アニオン重合のいずれを用いても良い。かかるビニル化合物１Ａの製造工程については、下記参考文献にも記載されている。
なお、化１０の下欄には、反応式（i）〜（vi）における反応条件（触媒、反応環境、反応温度、反応時間等）の要部を併記している。

（参考文献） Org. Lett. 2000, 2, 433. , Org. Lett. 2004, 6, 4125, Macromolecules.2002, 35, 2529

化９（２）に示す有機化合物は、以下の化１１に示す反応過程を経て得られるビニル化合物（２Ａ）を重合反応させて製造することができる。重合方法は特に限定されず、ラジカル重合、カチオン重合、アニオン重合のいずれを用いても良い。
なお、化１１中、「１」で示されている物質は、化１０の物質「１」と同一のものである。また、化１１の下欄には、反応式（i）〜（iii）における反応条件（触媒、反応環境、反応温度、反応時間等）の要部を併記している。

化９（３）に示す有機化合物は、以下の化１２に示す反応過程を経て得られるビニル化合物（３Ａ）を重合反応させて製造することができる。重合方法は特に限定されず、ラジカル重合、カチオン重合、アニオン重合のいずれを用いても良い。
なお、化１２中、「１」で示される物質は化１０に「１」で示した物質と同一である。また、化１２の下欄には、反応式（i）における反応条件（触媒、反応環境、反応温度、反応時間等）の要部を併記している。

化９（４）に示す有機化合物は、以下の化１３に示す反応過程を経て得られるビニル化合物（４Ａ）を重合反応させて製造することができる。重合方法は特に限定されず、ラジカル重合、カチオン重合、アニオン重合のいずれを用いても良い。
なお、化１３中、「１」で示される物質は化１０に「１」で示した物質と同一である。また、化１３の下欄には、反応式（i）〜（iii）における反応条件（触媒、反応環境、反応温度、反応時間等）の要部を併記している。

以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明する。なお、以下の説明においても、図１から図３に示した有機ＥＬ装置の構成及び製造工程を適宜参照することとする。

［実施例１］
本実施例では、化９（１）に示す有機化合物からなるホールブロック層６を備えた有機ＥＬ装置１０を作製した。
まず、基体２上にＩＴＯ膜をパターン形成して陽極３とした。
次に、陽極３上に、正孔注入層形成材料を含む液体材料をスピンコート法により層厚５０〜６０ｎｍに塗布し、その後、液体材料を塗布された基体２を１５０℃で加熱焼成することで、陽極３上に正孔注入層４を形成した。正孔注入層形成材料には、ポリオレフィン誘導体である３，４−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（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）を用いた。

次に、正孔注入層４上に、ポリ（９，９−ジオクチルフルオレン−２，７−ジイル）を１．８ｗｔ％キシレン溶液とした液体材料をスピンコート法により層厚６０〜８０ｎｍに塗布し、その後、液体材料を塗布された基体２に対して、窒素雰囲気下において１３０℃、３０分の焼成処理を施すことで、正孔注入層４上に発光層５を形成した。

次に、化９（１）に示した有機化合物（数平均分子量５００００）を０．５ｗｔ％ＤＭＦ溶液（ＤＭＦ：ジメチルホルムアミド）とした液体材料を用意し、この液体材料をスピンコート法により発光層５上に１０〜２０ｎｍ塗布した。その後、液体材料を塗布された基体２に対して、窒素雰囲気下において２００℃、６０分の焼成処理を施すことで、発光層５上にホールブロック層６を形成した。

次に、真空度が１０^−６Ｔｏｒｒ（１．３３×１０^−４Ｐａ）の真空下において、真空蒸着法により、ホールブロック層６上に層厚４ｎｍのＬｉＦ層、層厚１０ｎｍのＣａ層、及び層厚２００ｎｍのＡｌ層を順次積層して陰極８を形成した。

［実施例２］
化９（２）に示した有機化合物からなるホールブロック層６を形成した以外は、実施例１と同様として第２実施例に係る有機ＥＬ装置を作製した。

［実施例３］
化９（３）に示した有機化合物からなるホールブロック層６を形成した以外は、実施例１と同様として第２実施例に係る有機ＥＬ装置を作製した。

［実施例４］
化９（４）に示した有機化合物からなるホールブロック層６を形成した以外は、実施例１と同様として第２実施例に係る有機ＥＬ装置を作製した。

［比較例］
比較例に係る有機ＥＬ装置は、以下の手順で作製した。比較例に係る有機ＥＬ装置は、ホールブロック層６を備えない以外は図１に示した有機ＥＬ装置１０と同様の構成である。すなわち、基体２上に、陽極３と、正孔注入層４と、発光層５と、陰極８とを積層してなる構成を備えた有機ＥＬ装置である。

まず、まず、基体２上にＩＴＯ膜をパターン形成して陽極３とした。
次に、陽極３上に、正孔注入層形成材料を含む液体材料をスピンコート法により層厚５０〜６０ｎｍに塗布し、その後、液体材料を塗布された基体２を１５０℃で加熱焼成することで、陽極３上に正孔注入層４を形成した。正孔注入層形成材料には、ポリオレフィン誘導体である３，４−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（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）を用いた。

次に、ホールブロック層を形成することなく、陰極８を発光層５上に形成した。具体的には、真空度が１０^−６Ｔｏｒｒ（１．３３×１０^−４Ｐａ）の真空下において、真空蒸着法により、層厚４ｎｍのＬｉＦ層、層厚１０ｎｍのＣａ層、及び層厚２００ｎｍのＡｌ層を順次積層して陰極８を発光層５上に形成した。

［評価結果］
以上のようにして作製した実施例１〜４及び比較例に係る有機ＥＬ装置について、発光スペクトルを測定した。その結果、実施例１〜４の有機ＥＬ装置においては、メインピーク約４６０ｎｍのポリ（９，９−ジオクチルフルオレン−２，７−ジイル）由来の発光スペクトルが得られた。一方、比較例の有機ＥＬ装置では、やや青色側にシフトした約４４０ｎｍにピークを有する発光スペクトルが得られた。

次に、初期輝度を８００ｃｄ／ｃｍ^２として実施例１〜４の有機ＥＬ装置及び比較例の有機ＥＬ装置を低電流駆動し、各有機ＥＬ装置について、電流効率及び半減時間を測定した。表１に測定結果を示す。
なお、電流効率は輝度１ｃｄ／ｃｍ^２当たりに要する電流値であり、半減時間は発光輝度が初期輝度の１／２となるまでの稼働時間である。また表１では、電流効率及び半減時間の値について、それぞれ比較例の電流効率及び半減時間を１とした相対値で表示している。

表１に結果を示すように、化９（１）〜（４）のいずれかの有機化合物からなるホールブロック層を具備した実施例１〜４の有機ＥＬ装置は、ホールブロック層を備えない比較例の有機ＥＬ装置に比して、電流効率、半減時間のいずれにおいても優位であるという結果が得られた。特に、化９（１）及び化９（４）の有機化合物をホールブロック層６に用いることで、さらに顕著な効果を得られることがわかる。

このように、ホールブロック層６として、電子輸送性を有する芳香環又は電子輸送性を有する複素環を含む置換基をポリビニルピリジンの側鎖ピリジル基に導入してなる有機化合物を含むものを用いることで、良好なホールブロック機能と電子輸送性とにより電流効率を向上することができ、発光寿命を延ばせることが確認された。また本例に係るホールブロック層６は良好な電子輸送性を有していることから１０〜２０ｎｍ程度に厚く形成することができ、これによりホールブロック層６のホールブロック機能をさらに向上させることができ、また、薄く形成することによって生じるリーク電流等の問題も解決できるものとなる。

［画像形成装置（電子機器）］
次に、本発明の有機ＥＬ装置を備えた電子機器の第１実施例である画像形成装置について説明する。図４は、有機ＥＬ装置をラインヘッドとして備えた画像形成装置１００の要部を示す概略構成図である。

画像形成装置１００は、転写媒体２２の走行経路の近傍に、像担持体としての感光体ドラム１６を備えている。感光体ドラム１６の周囲には、感光体ドラム１６の回転方向（図中に矢印で示す）に沿って、露光装置１５、現像装置１８及び転写ローラ２１が順次配設されている。感光体ドラム１６は、回転軸１７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１６Ａが形成されている。露光装置１５及び現像装置１８は感光体ドラム１６の回転軸１７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１６Ａの幅と概ね一致している。

画像形成装置１００では、まず、感光体ドラム１６が回転する過程において、露光装置１５の上流側に設けられた図示略の帯電装置により感光体ドラム１６の表面（感光面１６Ａ）が例えば正（＋）に帯電され、次いで露光装置１５により感光体ドラム１６の表面が露光されて表面に静電潜像ＬＡが形成される。さらに、現像装置１８の現像ローラ１９により、トナー（現像剤）２０が感光体ドラム１６の表面に付与され、静電潜像ＬＡの電気的吸着力によって静電潜像ＬＡに対応したトナー像が形成される。なお、トナー粒子は正（＋）に帯電されている。

現像装置１８によるトナー像の形成後は、感光体ドラム１６の更なる回転によりトナー像が転写媒体２２に接触し、転写ローラ２１により転写媒体２２の背面からトナー像のトナー粒子とは逆極性の電荷（ここでは負（−）の電荷）が付与され、これに応じて、トナー像を形成するトナー粒子が感光体ドラム１６の表面から転写媒体２２に吸引され、トナー像が転写媒体２２の表面に転写される。

露光装置１５は、複数の有機ＥＬ素子９を有するラインヘッド１と、該ラインヘッド１から放射された光Ｌを正立等倍結像させる複数のレンズ素子１３を有する結像光学素子１２とを備えている。ラインヘッド１と結像光学素子１２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１６上に固定されている。

ラインヘッド１は、複数の有機ＥＬ素子９を感光体ドラム１６の回転軸１７に沿って配列してなる発光素子列１１０と、有機ＥＬ素子９を駆動させる図示略の駆動素子からなる駆動素子群と、これら駆動素子（駆動素子群）の駆動を制御する制御回路群１１とを備えている。有機ＥＬ素子９、駆動素子群及び制御回路群１１は長細い矩形の素子基板（基体）２上に一体形成されている。

結像光学素子１２は、日本板硝子株式会社製のセルフォック（登録商標）レンズ素子と同様の構成からなるレンズ素子１３を感光体ドラム１６の回転軸１７に沿って千鳥状に２列配列（配置）してなるレンズ素子列１４を備えている。

この画像形成装置１００は、ラインヘッド１に形成された有機ＥＬ素子９が、上述した本発明の発光素子の構造を備えている。そのため、電流効率が高く低消費電力であり、また長寿命の露光装置を具備した画像形成装置となる。

［有機ＥＬ表示装置（電子機器）］
次に、本発明の有機ＥＬ装置を備えた電子機器の第２実施形態である有機ＥＬ表示装置について説明する。図５は、有機ＥＬ素子を画素としてマトリクス状に備えた有機ＥＬ表示装置２００の概略構成図である。

有機ＥＬ表示装置２００は、基体２上に、回路素子としての薄膜トランジスタを含む回路素子部３０、陽極である画素電極（第１電極）３、発光層を含む有機機能層７、陰極である対向電極（第２電極）８、及び封止部３２等を備えている。

基体２としては、例えば、ガラス基板が用いられる。本発明における基板としては、ガラス基板の他に、シリコン基板、石英基板、セラミックス基板、金属基板、プラスチック基板、プラスチックフィルム基板等、電気光学装置や回路基板に用いられる公知の様々な基板が適用される。

基体２上には、発光領域としての複数の画素領域Ａがマトリクス状に配列されており、カラー表示を行う場合、例えば、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各色に対応する画素領域Ａが所定の配列で形成される。各画素領域Ａには、画素電極（陽極）３が配置され、その近傍には信号線４２、共通給電線４３、走査線４１及び図示しない他の画素電極用の走査線等が配置されている。画素領域Ａの平面形状は、図に示す矩形の他に、円形、長円形など任意の形状が適用可能である。

封止部３２は、水や酸素の侵入を防いで対向電極８あるいは有機機能層７の酸化を防止するものであり、基体２に貼り合わされる封止基板（又は封止缶）３４を含む。封止基板３４は、ガラスや金属等からなり、基体２と封止基板３４とはシール剤を介して貼り合わされている。基体２の内側には乾燥剤が配置されており、基板間に形成された空間には不活性ガスを充填した不活性ガス充填層３３が形成されている。

画素領域Ａには、走査線４１を介して走査信号がゲート電極に供給されるスイッチング用の第１の薄膜トランジスタ４４と、この薄膜トランジスタ４４を介して信号線４２から供給される画像信号を保持する保持容量ｃａｐと、保持容量ｃａｐによって保持された画像信号がゲート電極に供給される駆動用の第２の薄膜トランジスタ４５と、この薄膜トランジスタ４５を介して共通給電線４３に電気的に接続したときに共通給電線４３から駆動電流が流れ込む画素電極３と、画素電極３と対向電極（陰極）８との間に挟み込まれる機能層７とが設けられている。機能層７は発光層とホールブロック層とを含み、発光素子である有機ＥＬ素子９は、画素電極３、対向電極８、及び機能層７等を含んで構成される。

画素領域Ａでは、走査線４１が駆動されて第１の薄膜トランジスタ４４がオンになると、そのときの信号線４２の電位が保持容量ｃａｐに保持され、この保持容量ｃａｐの状態に応じて、第２の薄膜トランジスタ４５の導通状態が決まる。また、第２の薄膜トランジスタ４５のチャネルを介して共通給電線４３から画素電極３に電圧が印加され、かかる電位差により画素電極３と対向電極８との間に機能層７を通じて電流が流れる。そして、このときの電流量に応じて、機能層７（発光層）が発光する。

有機ＥＬ表示装置２００においては、機能層７から基体２側に発した光が、回路素子部３０及び基体２を透過して基体２の下側（観測者側）に射出されるとともに、機能層７から基体２の反対側に発した光が対向電極８により反射されて、その光が回路素子部３０及び基体２を透過して基体２の下側（観測者側）に射出される（ボトムエミッション型）。なお、対向電極８として、透明な材料を用いることにより対向電極側から発光する光を射出させることもできる（トップエミッション型）。この場合、対向電極用の透明な材料としては、ＩＴＯ、Ｐｔ、Ｉｒ、Ｎｉ、もしくはＰｄを用いることができる。

この有機ＥＬ表示装置２００は、画素領域Ａに形成された有機ＥＬ素子９が、上述した本発明の発光素子の構造を備えている。そのため、電流効率が高く低消費電力であり、また長寿命の明るい表示が可能な有機ＥＬ表示装置となる。

本発明の有機ＥＬ装置を示す断面構成図。本発明の有機ＥＬ装置の製造工程を示す図。本発明の有機ＥＬ装置の作用説明図。電子機器の一例である画像形成装置を示す図。電子機器の一例である有機ＥＬ表示装置を示す図。

符号の説明

１０有機ＥＬ装置、２基体、３陽極（第１電極）、４正孔注入層、５発光層、６ホールブロック層、７機能層、８陰極、９有機ＥＬ素子、６ａ液体材料

Claims

ホールブロック層を含む機能層と、前記機能層に電圧を印加する第１電極及び第２電極とを備え、
前記ホールブロック層が、電子輸送性を有する芳香環又は電子輸送性を有する複素環を含む置換基をポリビニルピリジンの側鎖ピリジル基に導入してなる有機化合物を含んでおり、
前記ホールブロック層が、以下の（１）〜（４）に示す有機化合物のいずれか１種以上を含み、かつ厚さが１０ｎｍ以上２０ｎｍ以下であ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。
基体上に複数の前記第１電極が配列形成されており、
前記機能層と前記第２電極とが、複数の前記第１電極にわたる平面形状に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ッセンス装置。
ホールブロック層を含む機能層と、前記機能層に電圧を印加する一対の電極とを備えた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、
電子輸送性を有する芳香環又は電子輸送性を有する複素環を含む置換基をポリビニルピリジンの側鎖ピリジル基に導入してなる、以下の（１）〜（４）に示す有機化合物のいずれか１種以上を含む液体材料を用いて、前記ホールブロック層を１０ｎｍ以上２０ｎｍ以下の厚さに成膜す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。
前記ホールブロック層を、液相法を用いて形成することを特徴とする請求項３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。
請求項１又は２に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置を備えたことを特徴とする電子機器。