JP2005116238A - 有機ｅｌ素子及び有機ｅｌディスプレイ - Google Patents

Abstract

【課題】 十分な輝度を示し、高水準の素子特性を実現可能な有機ＥＬ素子及び有機ＥＬディスプレイを提供すること。
【解決手段】 有機ＥＬ素子９の互いに対向して配置された２つの電極２、４間に、主鎖及び発光性化合物から誘導され主鎖に結合する２以上の側鎖官能基を有し、且つ下記式（１）で表される条件を満たすポリマーを含有する有機層３を設ける。
ｄ＜Ｌ （１）
［式中、ｄは側鎖官能基が主鎖との結合軸を中心として自由回転するときの回転半径を表し、Ｌは側鎖官能基が結合する主鎖構成原子のうち隣接する２つの原子間距離を表す。］
【選択図】 図１

Description

本発明は有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス、電界発光）素子及び有機ＥＬディスプレイに関する。

有機ＥＬディスプレイなどに用いられる有機ＥＬ素子の分野では、真空蒸着法により低分子化合物を用いて有機層を形成する技術（例えば非特許文献１参照）に基づいて各種デバイスが試作され、現在実用化の段階を迎えつつある。

その一方で、有機層の構成材料としてポリマー材料を用いた有機ＥＬ素子の開発が進められている。このような有機ＥＬ素子は、一般的には、π共役系ポリマーを用いたπ共役型のもの（例えば、特許文献１参照）と、非共役系ポリマー中に色素を分散した分子分散型のもの（例えば、非特許文献２、３参照）とに大別される。このうち、非共役型の有機ＥＬ素子は、所定のドーパントをホストポリマーに混ぜることにより、目的の色を高い色純度で得ることができるという利点を有している。
特開平１０−９２５７６号公報 Applied Physics Letters, vol.51, pp913 (1987) Polymer, vol.24, pp748 (1983) Applied Physics Letters, vol.75, No.1, pp4 (1999)

しかしながら、従来のポリマー材料を用いた有機ＥＬ素子の場合、素子特性が必ずしも十分とは言えない。特に、非π共役系ポリマーの場合、特に輝度の点で改善の余地がある。

本発明は、上記従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、十分な輝度を示し、高水準の素子特性を実現可能な有機ＥＬ素子及び有機ＥＬディスプレイを提供することを目的とする。

本発明者らは、上記目的を達成すべく、先ず、従来のポリマー材料を用いた有機ＥＬ素子において輝度が不十分となる原因について検討し、以下の知見を得た。例えば、主鎖としてのポリビニル鎖に発光性化合物から誘導される側鎖官能基を結合させたビニルポリマーの場合、隣接する側鎖官能基同士の結合位置が比較的近く、また、側鎖官能基自体が比較的嵩高い構造を有している。そのため、側鎖官能基の立体障害により、ポリマー分子が剛直となり、ドーパントとしての側鎖官能基がエキシマーを形成しやすくなる。

本発明者らは、上記知見に基づきさらに検討を重ねた結果、側鎖官能基が結合する主鎖構成原子のうち隣接する２個の原子間距離を、側鎖官能基が主鎖との結合軸を中心として自由回転するときの回転半径よりも大きくし、ポリマー分子における側鎖官能基の自由度を高めることによって、側鎖官能基によるエキシマーの形成を十分に抑制し、輝度を向上できることを見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明の有機ＥＬ素子（便宜上、「第１の有機ＥＬ素子」という）は、互いに対向して配置された２つの電極と、該電極間に配置されたポリマーを含有する有機層と、を備え、ポリマーが、主鎖及び発光性化合物から誘導され主鎖に結合する２以上の側鎖官能基を有し、且つ下記式（１）で表される条件を満たすことを特徴とする。

ｄ＜Ｌ （１）
［式中、ｄは側鎖官能基が主鎖との結合軸を中心として自由回転するときの回転半径を表し、Ｌは側鎖官能基が結合する主鎖構成原子のうち隣接する２つの原子間距離を表す。］
上記第１の有機ＥＬ素子においては、発光性化合物から誘導される側鎖官能基を、当該側鎖官能基の結合位置が上記式（１）で表される条件を満たすように、ポリマーの主鎖に結合せしめることで、側鎖官能基の自由度が高められるため、側鎖官能基によるエキシマーの形成を十分に抑制して発光の際の輝度を十分に向上させることができる。また、このように側鎖官能基の自由度が高められたポリマー分子においては、ドーパントとしての側鎖官能基が発光に有利な配向をとることができ、その分子状態が安定的に保持される。従って、かかるポリマーを有機層に含有せしめることで、耐熱性、寿命及び発光効率の全てを高水準で達成可能な有機ＥＬ素子が実現される。

ここで、式（１）中のｄ及びＬは、それぞれ下記（ｉ）〜（ｉｖ）に示す手順に従って求めることができる。式（２）〜（４）中の各パラメータについても同様である。
（ｉ）分子モデリング用ソフトウェア（例えばＣＡＣｈｅシステム Ｅｄｉｔｏｒ、ＣＡＣｈｅ Ｓｕｃｉｅｎｔｉｆｉｃ Ｉｎｃ．）を用いてポリマーの分子構造を描く。
（ｉｉ）（ｉ）で描いた分子構造について、簡単な最適化のためのソフトウェア（例えばＭｅｃａｎｉｃｓ（Ａｌｌｉｎｇｅｒ ＭＭ２力場））を用いて一度最適化を行う。
（ｉｉｉ）（ｉｉ）で最適化された分子構造について、最適化のためのソフトウェア（例えばＭＯＰＡＣ９４（ＰＭ３法））を用いてさらに最適化を行う。
（ｉｖ）（ｉｉｉ）で最適化された分子構造について、原子間距離を表示するソフトウェア（例えばＣＡＣｈｅシステム Ｅｄｉｔｏｒ、ＣＡＣｈｅ Ｓｕｃｉｅｎｔｉｆｉｃ Ｉｎｃ．）におけるｄ及びＬを測定する。

本発明にかかるポリマーは、分子全体として上記式（１）で表される条件を満たせば、１種類のモノマーからなるホモポリマーであってもよく、あるいは２種類以上のモノマーの共重合体であってもよい。すなわち、ポリマーが２種類以上のモノマーの共重合体である場合には、ｄ及びＬそれぞれの分子全体での平均値が式（１）で表される条件を満たせばよい。

また、本発明の有機ＥＬ素子（便宜上、「第２の有機ＥＬ素子」という）は、互いに対向して配置された２つの電極と、該電極間に配置されたポリマーを含有する有機層と、を備え、ポリマーが、重合性官能基を含む第１の主鎖及び発光性化合物から誘導され第１の主鎖に結合する第１の側鎖官能基を有し且つ下記式（２）で表される条件を満たす第１のモノマーを重合させて得られるポリマーであることを特徴としてもよい。

ｄ_１＜Ｌ_１ （２）
［式中、ｄ_１は第１の側鎖官能基が第１の主鎖との結合軸を中心として自由回転するときの回転半径を表し、Ｌ_１は第１の主鎖の長さを表す。］
上記第１のモノマーを重合させて得られるポリマーの原子間距離Ｌは重合性官能基間に結合が形成されたときの結合距離を含み、第１のモノマーの主鎖の長さＬ_１よりも長くなる。一方、ポリマーの側鎖官能基の回転半径ｄはモノマーの側鎖官能基の回転半径ｄ_１と実質的に等しい。そのため、当該ポリマーは式（１）で表される条件を満たし、その側鎖官能基の自由度は十分に高められる。従って、第２の有機ＥＬ素子においては、かかるポリマーを有機層に含有せしめることで、耐熱性、寿命及び発光効率の全てを高水準で達成することができる。なお、第１のモノマーはｄ_１及びＬ_１が式（１）を満たすものであれば１種類であっても２種類以上であってもよい。

また、本発明の有機ＥＬ素子（便宜上、「第３の有機ＥＬ素子」という）は、互いに対向して配置された２つの電極と、該電極間に配置されたポリマーを含有する有機層と、を備え、ポリマーが、重合性官能基を含む第２の主鎖及び発光性化合物から誘導され第２の主鎖に結合する第２の側鎖官能基を有し且つ下記式（３）で表される条件を満たす第２のモノマーと、重合性官能基を含む第３の主鎖を有し且つ前記第２のモノマーに対して下記式（４）で表される条件を満たす第３のモノマーと、を共重合させて得られるポリマーであることを特徴とする。

ｄ_２＞Ｌ_２ （３）
ｄ_２＜Ｌ_２＋Ｌ_３ （４）
［式中、ｄ_２は第２の側鎖官能基が第２の主鎖との結合軸を中心として自由回転するときの回転半径を表し、Ｌ_２及びＬ_３はそれぞれ第２及び第３の主鎖の長さを表す。］
上記第３の有機ＥＬ素子にかかるポリマーは、その構成モノマーとして、主鎖の長さＬ_２が側鎖官能基の回転半径ｄ_２よりも小さいモノマー（第２のモノマー）を含む。このようなモノマーを用いる場合であっても、第２のモノマーに対して式（４）で表される条件を満たす第３のモノマーを第２のモノマーと共重合させることによって、得られるポリマーにおいて式（１）で表される条件を満たすことができる。すなわち、得られるポリマーにおける原子間距離Ｌは重合性官能基間に結合が形成されたときの結合距離を含み、第２及び第３のモノマーの主鎖の長さの和Ｌ_３＋Ｌ_４よりも長くなる。一方、ポリマーの側鎖官能基の回転半径ｄは第２のモノマーの側鎖官能基ｄ_２と実質的に等しい。そのため、当該ポリマーは式（１）で表される条件を満たし、その側鎖官能基の自由度は十分に高められる。従って、第３の有機ＥＬ素子の場合も、かかるポリマーを有機層に含有せしめることで、耐熱性、寿命及び発光効率の全てを高水準で達成することができる。なお、第１及び第２のモノマーはそれぞれｄ_２、Ｌ_２、Ｌ_３の平均値が式（３）、（４）を満たせば１種類であっても２種類以上であってもよい。

また、本発明の第１の有機ＥＬ素子の製造方法は、主鎖及び発光性化合物から誘導され主鎖に結合する２以上の側鎖官能基を有し、且つ下記式（１）で表される条件を満たすポリマーを用意する第１工程と、第１工程で得られるポリマーを含有する有機層を、互いに対向して配置された２つの電極間に設ける第２工程と、を有することを特徴とする。

ｄ＜Ｌ （１）
［式中、ｄは側鎖官能基が主鎖との結合軸を中心として自由回転するときの回転半径を表し、Ｌは側鎖官能基が結合する主鎖構成原子のうち隣接する２つの原子間距離を表す。］
また、本発明の第２の有機ＥＬ素子の製造方法は、重合性官能基を含む第１の主鎖及び発光性化合物から誘導され第１の主鎖に結合する第１の側鎖官能基とを有し且つ下記式（２）で表される条件を満たすモノマーを重合させてポリマーを得る第３工程と、第３工程で得られるポリマーを含有する有機層を、互いに対向して配置された２つの電極間に設ける第４工程と、を有することを特徴とする。

ｄ_１＜Ｌ_１ （２）
［式中、ｄ_１は第１の側鎖官能基が第１の主鎖との結合軸を中心として自由回転するときの回転半径を表し、Ｌ_１は第１の主鎖の長さを表す。］
また、本発明の第３の有機ＥＬ素子の製造方法は、重合性官能基を含む第２の主鎖及び発光性化合物から誘導され第２の主鎖に結合する第２の側鎖官能基を有し且つ下記式（３）で表される条件を満たす第２のモノマーと、重合性官能基を含む第３の主鎖を有し且つ第２のモノマーに対して下記式（４）で表される条件を満たす第３のモノマーと、を共重合させてポリマーを得る第５工程と、第５工程で得られるポリマーを含有する有機層を、互いに対向して配置された２つの電極間に設ける第６工程と、を有することを特徴とする。

ｄ_２＞Ｌ_２ （３）
ｄ_２＜Ｌ_２＋Ｌ_３ （４）
［式中、ｄ_２は第２の側鎖官能基が第２の主鎖との結合軸を中心として自由回転するときの回転半径を表し、Ｌ_２及びＬ_３はそれぞれ第２及び第３の主鎖の長さを表す。］
上記の各製造方法によれば、第１、第２又は第３の有機ＥＬ素子を容易に且つ確実に得ることができる。

また、本発明の有機ＥＬディスプレイは、互いに対向して配置された２つの電極、並びに該電極間に配置され、主鎖及び発光性化合物から誘導され主鎖に結合する２以上の側鎖官能基を有し且つ下記式（１）で表される条件を満たすポリマーを含有する有機層を含んで構成される複数の有機ＥＬ素子が配列された表示部と、２つの電極それぞれに電気的に接続されており該電極に電圧又は電流を供給する電力供給部と、有機ＥＬ素子のそれぞれを点灯又は消灯するスイッチング部と、を備えることを特徴とする。

ｄ＜Ｌ （１）
［式中、ｄは側鎖官能基が主鎖との結合軸を中心として自由回転するときの回転半径を表し、Ｌは側鎖官能基が結合する主鎖構成原子のうち隣接する２つの原子間距離を表す。］
このように、表示部において上記本発明の有機ＥＬ素子を配列し、さらに電力供給部及びスイッチング部により当該表示部を駆動することによって、輝度や色表示機能に優れ、さらには、耐熱性が高く長寿命の有機ＥＬディスプレイが実現可能となる。

本発明によれば、十分な輝度を示し、高水準の素子特性を実現可能な有機ＥＬ素子及び有機ＥＬディスプレイが提供される。

以下、場合により図面を参照しつつ、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面中、同一要素には同一符号を付すこととし、重複する説明は省略する。また、上下左右等の位置関係は、特に断らない限り、図面に示す位置関係に基づくものとする。さらに、図面の寸法比率は図示の比率に限られるものではない。

先ず、本発明の有機ＥＬ素子において、有機層に含まれるポリマー（以下、場合により「本発明にかかるポリマー」という）について説明する。

本発明にかかるポリマーは、主鎖及び発光性化合物から誘導され主鎖に結合する２以上の側鎖官能基を有し、且つ下記式（１）で表される条件を満たす。

ｄ＜Ｌ （１）
［式中、ｄは側鎖官能基が主鎖との結合軸を中心として自由回転するときの回転半径を表し、Ｌは側鎖官能基が結合する主鎖構成原子のうち隣接する２つの原子間距離を表す。］
ここで、本発明にかかるポリマーの好適な一例を示し、式（１）で表される条件について詳述する。下記式（５）は本発明にかかるポリマーの好ましい一例を概念的に示すものである。式（５）には式（１）中のｄ及びＬを併せて示した。

式（５）に示すポリマーは、主鎖としてのメチレン鎖に、フルオランテン構造を有する側鎖官能基が結合した構造を有している。より具体的には、フルオランテン環の３位にベンゼン環が結合し、さらに当該ベンゼン環の４位（ｐ−位）炭素がメチレン鎖中のメチレン炭素と結合している。メチレン鎖に結合した側鎖官能基はメチレン鎖との結合軸を中心として自由回転することができる。また、式（５）中の主鎖を構成するメチレン炭素のうち、側鎖官能基が結合した炭素原子同士は６個のメチレン基を介して隣接している。なお、便宜上、式（５）にはメチレン鎖を直線状の主鎖として示したが、分子モデリングに基づく本発明者らの検討により、式（５）に示すポリマーのメチレン鎖はその伸長方向に沿った螺旋構造を有するものであることが確認されている。

上記（ｉ）〜（ｉｖ）に示した手順に従い、式（５）に示すポリマーにおけるｄ及びＬを求めると、ｄ＝０．４７ｎｍ（４．７Å）、Ｌ＝０．８４３ｎｍ（８．４３Å）となり、式（５）に示すポリマーが式（１）で表される条件を満たすことがわかる。このようなポリマーでは、側鎖官能基の自由度が高められているため、側鎖官能基によるエキシマーの形成を十分に抑制することができる。また、このように側鎖官能基の自由度が高められたポリマー分子においては、ドーパントとしての側鎖官能基が発光に有利な配向をとることができ、その分子状態が安定的に保持される。従って、かかるポリマーを有機層に含有せしめることで、耐熱性、寿命及び発光効率の全てを高水準で達成可能な有機ＥＬ素子が実現される。

本発明にかかるポリマーの主鎖は、発光性化合物から誘導される側鎖官能基が、式（１）で表される条件を満たすように結合可能であれば特に制限されない。例えば、ビニル基、エポキシ基等のように１種類で重合可能な重合性官能基同士の反応により形成されたものでもよく、エステル結合、エーテル結合等を形成可能な２種類の官能基の反応により形成されたものであってもよい。２種類の官能基の反応としては、水酸基とカルボン酸基との脱水反応、水酸基とエステル基とのエステル交換反応、水酸基とハロゲン基との脱酸反応等が挙げられる。また、主鎖は、炭素原子の他、窒素原子、酸素原子などを含んでいてもよい。

また、本発明にかかるポリマーの側鎖官能基は、発光性化合物から誘導され、ポリマー中で発光用ドーパントとして機能し得るものであれば特に制限されない。側鎖官能基としては、発光性化合物から誘導される炭素数１０以上の芳香族基（以下、場合により単に「芳香族基」という）が好ましく、より具体的には、ナフタレン環、アントラセン環、ナフタセン環、ピレン環、ペリレン環、フルオレン環、フルオランテン環、フェナントレン環、カルバゾール環、キノリン環、キノキサリン環、フェナントロリン環、並びにこれらの２種類以上が組み合わせられた構造を有する芳香族基が挙げられる。

本発明にかかるポリマーを合成する際には、ポリマーの主鎖に対応する主鎖及びその主鎖に結合する上記の側鎖官能基を有するモノマーが用いられる。かかるモノマーとしてはは、得られるポリマーのｄ及びＬが式（１）で表される条件を満たすものが適宜選定可能であり、主鎖に重合性官能基を含むモノマーが好適に使用される。

本発明で使用されるモノマーにおいては、得られるポリマーのｄ及びＬが式（１）を満たす限り、側鎖官能基の回転半径がモノマーの主鎖の長さより大きくてもよい。すなわち、ポリマーの主鎖はモノマーの重合性官能基間に結合が形成されたときの結合距離を含むため、側鎖官能基の回転半径がモノマーの主鎖の長さより大きいモノマーを用いるであっても、式（１）で表される条件を満たすモノマーを得ることは可能である。このようなモノマーを用いる場合には、予め重合性官能基同士の結合距離を見積もっておくことが望ましい。

また、後述するモノマー（ａ）、（ｂ）を用いることによって、重合性官能基同士の結合距離を考慮せずとも、ｄ及びＬが式（１）で表される条件を満たすポリマーを容易に且つ確実に得ることができる。

すなわち、本発明において好ましく用いられるモノマー（ａ）は、重合性官能基を含む主鎖（第１の主鎖）及び発光性化合物から誘導され第１の主鎖に結合する側鎖官能基（第１の側鎖官能基）を有し且つ下記式（２）で表される条件を満たすモノマーである。モノマー（ａ）を重合する場合は、１種類を単独重合してもよく、２種類以上を共重合してもよい。

ｄ_１＜Ｌ_１ （２）
［式中、ｄ_１は第１の側鎖官能基が第１の主鎖との結合軸を中心として自由回転するときの回転半径を表し、Ｌ_１は第１の主鎖の長さを表す。］
例えば、上記式（５）で表されるポリマーは、下記式（６）で表されるモノマーの単独重合により得ることができる。式（６）には、側鎖官能基がモノマーの主鎖との結合軸を中心として自由回転するときの回転半径ｄ_１、並びにモノマーの主鎖の長さＬ_１を併せて示した。式（６）で表されるモノマーの場合、ｄ_１＝０．４７ｎｍ（４．７Å）（＝ｄ）、Ｌ_１＝０．５８ｎｍ（５．８Å）であり、式（２）で表される条件を満たす。

また、本発明において好ましく用いられるモノマー（ｂ）は、重合性官能基を含む主鎖（第２の主鎖）及び発光性化合物から誘導され第２の主鎖に結合する第２の側鎖官能基を有し且つ下記式（３）で表される条件を満たす第２のモノマーと、重合性官能基を含む主鎖（第３の主鎖）を有し且つ第２のモノマーに対して下記式（４）で表される条件を満たす第３のモノマーと、の混合物である。

ｄ_２＞Ｌ_２ （３）
ｄ_２＜Ｌ_２＋Ｌ_３ （４）
［式中、ｄ_２は第２の側鎖官能基が第２の主鎖との結合軸を中心として自由回転するときの回転半径を表し、Ｌ_２及びＬ_３はそれぞれ第２及び第３の主鎖の長さを表す。］
このように、ポリマーの構成モノマーとして、主鎖の長さＬ_２が側鎖官能基の回転半径ｄ_２よりも小さいモノマー（第１のモノマー）が含まれる場合であっても、第１のモノマーに対して式（４）で表される条件を満たす第３のモノマーを第２のモノマーと共重合させることによって、ポリマー分子全体として式（１）で表される条件を満たすポリマーを容易に且つ確実に得ることができる。

例えば、第２のモノマーの重合により形成される主鎖の構成ユニットとしては、下記式（７）〜（９）で表されるものが挙げられる。式（７）に示すユニットはメチレン鎖に１個の側鎖官能基Ｒが結合したものである。また、式（８）及び（９）はそれぞれ式（７）に示したユニットにおける側鎖官能基Ｒが結合したメチレン炭素の隣のメチレン炭素が酸素及び窒素に置換されたものである。これらのユニットは、式中の主鎖の両末端がビニル基であるモノマーの重合により形成可能である。

一方、式（７）〜（９）中の側鎖官能基としては、式（５）中のフルオランテン構造を有する側鎖官能基の他、例えば下記式（１０）〜（１６）で表されるものが挙げられる。ここで、式（１０）〜（１６）で表される側鎖官能基の主鎖との結合軸を中心とする回転半径ｄ_２を表１に示す。

式（５）中の側鎖官能基や式（１０）〜（１６）で表される側鎖官能基はいずれも嵩高い構造を有しており、回転半径ｄが比較的大きいものである。従って、式（７）〜（９）で表されるユニットのみからなるポリマーにおいては、これらの側鎖官能基をＲとして導入した場合、隣接する側鎖官能基同士の距離が近いとエキシマーの形成が起こりやすくなる。

一方、モノマー（ｂ）は、第２のモノマーに加えて、上記式（４）で表される条件を満たす第３のモノマーをさらに含有する。これにより、式（１）で表される条件を満たすポリマーを容易に且つ確実に得ることができ、その側鎖官能基の自由度を十分に高めることができる。

第３のモノマーとしては、例えば下記一般式（１７）で表されるモノマーが好適に使用される。

式（１７）中、Ｘ及びＹはそれぞれ２価の基を表し、ｎは０又は１を表す。ｎが０の場合はビニル基がＸに直接結合する。Ｘ、Ｙで表される２価の基は炭素原子の他、窒素原子、酸素原子、ケイ素原子、リン原子、硫黄原子などを含んでいてもよい。また、Ｘ、Ｙで表される２価の基は直鎖状又は環状のいずれであってもよいが、Ｘ又はＹの少なくとも一方が発光性化合物又はキャリア輸送性化合物から誘導される２価の基であると、得られるポリマー（ｂ）に発光特性又はキャリア輸送性を付与できるので好ましい。同様に、Ｘ、Ｙで表される２価の基が発光性化合物又はキャリア輸送性化合物から誘導される側鎖官能基を有する場合にも、ポリマー（ｂ）に発光特性又はキャリア輸送することができる。なお、Ｘ、Ｙが側鎖官能基を有する場合、得られるポリマー（ｂ）には第２のモノマー由来の側鎖官能基と第３のモノマー由来の側鎖官能基とが存在するが、この場合はポリマー（ｂ）全体でのｄ及びＬの平均値が式（１）で表される条件を満たすことが望ましい。

式（１７）で表されるモノマーの具体例としては、下記式（１８）〜（２１）で表されるモノマーが挙げられる。ここで、式（１８）〜（２１）中の重合性官能基の長さＬ_４を表２に示す。

本発明にかかるポリマーを得るに際し、モノマーを重合する方法としては、重合性官能基の種類及び組み合わせに応じて、ラジカル重合法、カチオン重合法、アニオン重合法などから適宜選択することができる。また、得られるコポリマーの分子量は特に制限されないが、素子特性（耐熱性、寿命及び発光効率）と製造時の溶解性とをバランスよく両立できる点から、重量平均分子量が１０，０００〜２００，０００の範囲内であることが好ましい。

次に、本発明の有機ＥＬ素子及びその製造方法について説明する。

図１は本発明の有機ＥＬ素子の好適な一実施形態を示す模式断面図である。図１に示した有機ＥＬ素子９において、基板１上には陽極層２（第１の電極層）及び絶縁体層６がこの順で積層されており、絶縁体層６の発光領域に対応する部分には陽極層２が露出するように開口部が設けられている。そして、この露出した陽極層２上に、有機層３、陰極層４（第２の電極層）がこの順で積層され、基板１／陽極層２／有機層３／陰極層４の積層構造が形成されている。有機層３には、本発明にかかるコポリマーが含まれている。また、有機ＥＬ素子９の陰極層２側の面は、非発光領域の絶縁体層上に設けられたスペーサー７を介して、封止板５により封止されている。

（基板）
基板１としては、ガラス、石英などの非晶質基板、Ｓｉ、ＧａＡｓ、ＺｎＳｅ、ＺｎＳ、ＧａＰ、ＩｎＰなどの結晶基板、Ｍｏ、Ａｌ、Ｐｔ、Ｉｒ、Ａｕ、Ｐｄ、ＳＵＳなどの金属基板などを用いることができる。また、結晶質又は非晶質のセラミック、金属、有機物などの薄膜を所定基板上に形成したものを用いてもよい。

基板１の側を光取出し側とする場合には、基板１としてガラスや石英などの透明基板を用いることが好ましく、特に、安価なガラスの透明基板を用いることが好ましい。透明基板には、発色光の調整のために、色フィルター膜や蛍光物質を含む色変換膜、あるいは誘電体反射膜などを設けてもよい。

（陽極層）
陽極層２は、有機層３へのホール注入電極として機能する。そのため、陽極層２の材料としては、有機層にホールを効率よく注入できる材料が好ましく、より具体的には、仕事関数が４．５〜５．５ｅＶである材料が好ましい。

また、基板１の側を光取出し側とする場合、有機ＥＬ素子の発光波長領域である波長４００〜７００ｎｍにおける透過率、特にＲＧＢ各色の波長における透過率は、５０％以上であることが好ましく、８０％以上であることがより好ましく、９０％以上であることがさらに好ましい。陽極層２の透過率が５０％未満であると、は有機層３からの発光が減衰されて画像表示に必要な輝度が得られにくくなる。

光透過率の高い陽極層２は、各種類酸化物で構成される透明導電膜を用いて構成することができる。かかる材料としては、酸化インジウム（Ｉｎ_２Ｏ_３）、酸化スズ（ＳｎＯ_２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、錫ドープ酸化インジウム（ＩＴＯ）、亜鉛ドープ酸化インジウム（ＩＺＯ）などが好ましく、中でも、ＩＴＯは、面内の比抵抗が均一な薄膜が容易に得られる点で特に好ましい。ＩＴＯ中のＩｎ_２Ｏ_３に対するＳｎＯ_２の比は、１〜２０重量％が好ましく、５〜１２重量％がより好ましい。また、ＩＺＯ中のＩｎ_２Ｏ_３に対するＺｎＯの比は１２〜３２重量％が好ましい。上記材料は、１種類を単独で用いてもよく、２種類以上を組み合わせて用いてもよい。

なお、陽極層２を構成する酸化物の組成は化学量論組成から多少偏倚していてもよい。例えば、ＩＴＯは、通常、Ｉｎ_２Ｏ_３とＳｎＯ_２とを化学量論組成で含有するが、ＩＴＯの組成をＩｎＯ_ｘ・ＳｎＯ_ｙで表すとき、ｘは１．０〜２．０の範囲内、ｙは０．８〜１．２の範囲内であればよい。

また、陽極層２に酸化シリコン（ＳｉＯ_２）などの透明な誘電体を添加することにより、陽極層２の仕事関数を調整することができる。例えば、ＩＴＯに対して０．５〜１０ｍｏｌ％程度のＳｉＯ_２を添加することによりＩＴＯの仕事関数を増大させ、陽極層２の仕事関数を上述の好ましい範囲内とすることができる。

陽極層２の膜厚は、上述の光透過率を考慮して決定することが好ましい。例えば酸化物透明導電膜を用いる場合、その膜厚は、好ましくは５０〜５００ｎｍ、より好ましくは５０〜３００ｎｍであることが好ましい。陽極層２の膜厚が５００ｎｍを超えると、光透過率が不十分となると共に、基板１からの陽極層２の剥離が発生する場合がある。また、膜厚の減少に伴い光透過性は向上するが、膜厚が５０ｎｍ未満の場合、有機層３へのホール注入効率が低下すると共に膜の強度が低下してしまう。

なお、図１には基板１上に陽極層２を配置し、有機層３を介して基板１から遠い側に陰極層４を配置した有機ＥＬ素子の例を示したが、陽極層２及び陰極層４の位置は逆であってもよい。基板１上に陰極層４を配置した場合、陰極層４側を光取出し側とすることができるが、この場合には、陰極層４が上述の光学的条件及び膜厚条件を満たすことが好ましい。

（絶縁体層）
本発明の有機ＥＬ素子においては、図１に示したように、陽極層２上の非発光領域には絶縁体層６を設けることが好ましい。かかる絶縁層６を設けることで、発光面積を制御して色のにじみを抑制することができる。絶縁層６の材料としては、一般的な絶縁膜材料、例えばＳｉＯ_２やＡｌ_２Ｏ_３などを適宜選択して用いることができる。絶縁体層６の膜厚は１〜７μｍ程度が好ましい。絶縁体層６の発光領域に対応する部分には、フォトリソグラフィ及びエッチングの手法により、陽極層２が露出するように開口部が設けられ、この露出した陽極層２上に有機層３、陰極層４（第２の電極層）がこの順で積層される。これにより、陽極層２と有機層３との電気伝導が確保される。

（有機層）
有機層３は、上述の通り、本発明にかかるポリマーを含有する発光層である。本発明にかかるポリマーは発光性化合物から誘導される側鎖官能基を有し、当該側鎖官能基は有機層３において発光用ドーパントとしての役割を担う。この側鎖官能基は十分な自由度をもってポリマー中に安定的に保持されるため、高水準の発光特性及びキャリア輸送性を達成することができる。また、本発明にかかるポリマーは機械的強度、耐熱性等の特性にも優れる。従って、かかるポリマーを有機層３に含有せしめることで、耐熱性、寿命及び発光効率の全てを達成することができる。

この場合、発光層である有機層３からの発光色は、本発明にかかるポリマーの側鎖官能基を適宜選定することにより調整することができる。例えば、フルオランテン構造を有する側鎖官能基を導入することにより、青緑色発光を得ることができる。また、アントラセン構造を有する側鎖官能基を導入することにより、青色発光を得ることができる。

また、本発明にかかるポリマーは発光ホスト材料としての特性にも優れるため、発光ドーパントを有機層３にさらに含有させてもよい。有機層３に含まれるドーパントは、目的とする発光色に応じて適宜選定可能である。例えば、燐光発光ドーパントとして、トリス（２−フェニルピリジン）イリジウム（Ｉｒ（ｐｐｙ）_３）などのイリジウム錯体、２，３，７，８，１２，１３，１７，１８−オクタエチル−２１Ｈ，２３Ｈ−ポルフィリン白金（ＰｔＯＥＰ）などのポルフィリン環を有する白金錯体、などを用いることができる。また、青色発光ドーパントとしては、テトラフェニルブタジエン及びその誘導体、スチリルアミン誘導体、フルオランテン誘導体などを用いることができる。発光用ドーパントの割合は、重合前のモノマーの全量に対して、好ましくは１〜１５重量％である。

有機層３は、本発明にかかるポリマーに加えて、ホール輸送性材料、電子輸送性材料などの他のキャリア輸送性材料をさらに含有してもよい。

ホール輸送性材料としては、低分子材料、高分子材料のいずれも使用可能である。ホール輸送性低分子材料としては、例えば、ピラゾリン誘導体、アリールアミン誘導体、スチルベン誘導体、トリフェニルジアミン誘導体などが挙げられる。また、ホール輸送性高分子材料としては、ポリビニルカルバゾール、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共重合体（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）、ポリアニリン／ポリスチレンスルホン酸共重合体（Ｐａｎｉ／ＰＳＳ）などが挙げられる。これらのホール輸送性材料は、１種類を単独で用いてもよく、また、２種類以上を組み合わせて用いてもよい。

また、電子輸送性材料としては、低分子材料、高分子材料のいずれも使用可能である。電子輸送性低分子材料としては、例えば、オキサジアゾール誘導体、アントラキノジメタン及びその誘導体、ベンゾキノン及びその誘導体、ナフトキノン及びその誘導体、アントラキノン及びその誘導体、テトラシアノアンスラキノジメタン及びその誘導体、フルオレン及びその誘導体、ジフェニルジシアノエチレン及びその誘導体、フェナントロリン及びその誘導体、並びにこれらの化合物を配意しとする金属錯体などが挙げられる。また、電子輸送性高分子材料としては、ポリキノキサリン、ポリキノリンなどが挙げられる。これらの電子輸送性材料は、１種類を単独で用いてもよく、また、２種類以上を組み合わせて用いてもよい。

なお、低分子材料とその使用形態については、例えば、特開昭６３−７０２５７号公報、特開昭６３−１７５８６０号公報、特開平２−１３５３５９号公報、特開平３−３７９９２号公報、特開平３−１５２１８４号公報などに開示の技術を用いることができる。

有機層３の形成は、塗布法により好適に行うことができる。かかる塗布の際には、発光用ドーパント、本発明にかかるコポリマー、あるいはさらに必要に応じて用いられる他のキャリア輸送性材料を、所定の溶媒に加えた塗布液が用いられる。塗布液の溶媒としては、本発明にかかるコポリマーが溶解し、塗布の際に障害が生じないものであれば特に限定されない。例えば、アルコール系、炭化水素系、ケトン系、エーテル系などの有機溶媒を用いることができる。中でも、クロロホルム、塩化メチレン、ジクロロエタン、テトラヒドロフラン、トルエン、キシレン、シクロヘキサノン、ジメチルホルムアミド、Ｎ−メチルピロリドンなどが好ましい。本発明にかかるコポリマーの溶媒への溶解量は、ビニルポリマーの構造や分子量等に応じて適宜選定されるが、好ましくは０．１重量％以上である。

上記塗布液を、絶縁体層６の陽極層２が露出した開口部を覆うように塗布し、加熱により塗布液から溶媒を除去することで、有機層３が形成される。塗布液の塗布方法としては、特に制限されないが、例えば、スピンコート法、スプレーコート法、ディップコート法、インクジェット法、印刷法などが適用可能である。

また、塗布液から溶媒を除去するに際し、本発明にかかるポリマーのガラス転移温度以上の加熱温度で加熱することにより、非常に高水準の残留溶媒低減効果及び密着性向上効果を得ることができる。上述の加熱は減圧下又は不活性ガス雰囲気下で行うことが好ましい。

有機層３の膜厚は特に制限されず、また、形成方法によっても異なるが、好ましくは５〜５００ｎｍ、より好ましくは１０〜３００ｎｍである。

なお、図１には、有機層３が本発明にかかるポリマーを含有する発光層のみからなる単層構造の有機ＥＬ素子の例を示したが、有機層は、本発明にかかるコポリマー及び発光用ドーパントを含有する層を有するものであれば、発光層、キャリア輸送層、キャリアブロック層などの層が複数積層された多層構造であってもよい。

例えば、発光層と陽極層との間にホール輸送層を、発光層と陰極層との間に電子輸送層を、それぞれ配置してもよい。この場合、ホール輸送層及び電子輸送層それぞれに本発明にかかるコポリマーを含有せしめることで、有機層に注入されるホール及び電子の輸送性が高められ、発光効率をさらに向上させることができる。さらに、有機ＥＬ素子の耐熱性及び寿命も高められる。

（陰極層）
陰極層４は有機層３に電子を注入する層として機能する。陰極層４の具体的態様としては、無機電子注入層、有機金属錯体の塗布膜からなる電子注入層、金属塩の塗布膜からなる電子注入層などが挙げられる。また、これらの電子注入層に補助電極層が積層した積層体を陰極層４としてもよい。かかる積層体の場合、無機電子注入層、有機金属錯体の塗布膜、金属塩の塗布膜が有機層３に近い側に配置され、補助電極層は有機層３から遠い側に配置される。

無機電子注入層を形成する場合には、有機層３への電子注入が容易となるように、仕事関数が低い無機材料を選択することが好ましい。かかる無機材料としては、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｃｓなどのアルカリ金属、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａなどのアルカリ土類金属、ＬｉＦ、ＣｓＩなどのアルカリハロゲン化物などが挙げられる。また、Ｌａ、Ｃｅ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｚｒなどのアルカリ金属又はアルカリ土類金属と特性が近い金属を用いることができる。これらの中でも、Ｃａは仕事関数が非常に低いため特に好ましい。

無機電子注入層の膜厚は、有機層３への電子注入が可能であれば特に制限されないが、アルカリ金属又はアルカリ土類金属を用いる場合は、好ましくは０．１〜１００ｎｍ、より好ましくは１．０〜５０ｎｍである。また、アルカリハロゲン化物を用いる場合の膜厚は、有機層３への電子注入能力の点からできるだけ薄い方が好ましく、具体的には、１０ｎｍ以下が好ましく、１ｎｍ以下がより好ましい。

また、有機金属錯体の塗布膜からなる電子注入層は、例えば、有機金属錯体を所定溶媒に加えた塗布液を、スピンコート法などの塗布法により有機層３上に塗布し、塗布液から溶媒を除去することで形成可能である。かかる有機金属錯体としては、β−ジケトナト錯体、キノリノール錯体などが使用可能である。有機金属錯体が有する金属は、仕事関数が低いものであれば特に制限されないが、例えば、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｃｓなどのアルカリ金属、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａなどのアルカリ土類金属、さらには、Ｌａ、Ｃｅ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｚｒなどのアルカリ金属又はアルカリ土類金属と特性が近い金属が挙げられる。また、有機金属錯体の塗布膜に電子輸送性高分子材料等をさらに含有せしめることで、電子注入層の電気特性や有機層３に対する密着性をさらに向上させることができる。有機金属錯体の塗布膜からなる電子注入層の膜厚は、有機層３への電子注入能力の点から、できるだけ薄い方が好ましく、具体的には、１０ｎｍ以下が好ましく、１ｎｍ以下がより好ましい。

有機金属錯体の塗布膜からなる電子注入層と保護電極層との合計の膜厚、すなわち陰極層４全体の膜厚は、有機層３への電子注入が可能であれば特に制限されないが、陰極層４全体の膜厚は好ましくは５０〜５００ｎｍである。なお、電子注入層に対する保護電極層の膜厚が薄すぎると上述の効果が十分に得られなくなり、また、補助電極の膜厚が厚すぎると補助電極層による応力が増大してダークスポットの成長速度が大きくなる傾向にある。

また、金属塩の塗布膜からなる電子注入層は、金属塩を所定溶媒に加えた塗布液を、スピンコート法などの塗布法により有機層３上に塗布し、塗布液から溶媒を除去することにより形成可能である。かかる金属塩に含まれる金属としては、Ａｇ、Ａｌ、Ａｕ、Ｂｅ、Ｂｉ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｇａ、Ｈｇ、Ｉｒ、Ｍｏ、Ｍｎ、Ｎｂ、Ｎｉ、Ｏｓ、Ｐｂ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｅ、Ｒｕ、Ｓｂ、Ｓｎ、Ｔｉ、Ｚｒなどが挙げられる。

また、当該金属塩は有機金属塩、無機金属塩のいずれであってもよい。有機金属塩としては、置換又は未置換の脂肪族カルボン酸塩、二価カルボン酸塩、芳香族カルボン酸塩、アルコラート、フェノラート、ジアルキルアミドなどが挙げられる。また、無機金属塩としてはハロゲン化物などが挙げられる。

脂肪族カルボン酸塩の脂肪族カルボン酸は、飽和脂肪族カルボン酸、不飽和脂肪族カルボン酸のいずれであってもよい。飽和脂肪族カルボン酸塩としては、酢酸、プロピオン酸、オクタン酸、イソオクタン酸、デカン酸、ラウリン酸などの金属塩が挙げられる。また、不飽和脂肪族カルボン酸塩としては、オレイン酸、リシノレイン酸、リノール酸などの金属塩が挙げられる。

二価カルボン酸塩としては、例えば、クエン酸、リンゴ酸、シュウ酸など二価カルボン酸の金属塩が挙げられる。

芳香族カルボン酸塩としては、安息香酸、ｏ−ｔｅｒｔ−ブチル安息香酸、ｍ−ｔｅｒｔ−ブチル安息香酸、ｐ−ｔｅｒｔ−ブチル安息香酸、サリチル酸、ｍ−ヒドロキシ安息香酸、ｐ−ヒドロキシ安息香酸などの金属塩が挙げられ、中でもサリチル酸の金属塩が好ましい。

アルコラートはアルコールの金属塩である。アルコラートを構成するアルコール成分としては、例えば、エタノール、ｎ−プロピルアルコール、ｎ−ブチルアルコールなどの一級アルコール、イソプロピルアルコール、イソブチルアルコールなどの二級アルコール、ｔｅｒｔ−ブチルアルコールなどの三級アルコールなどが挙げられる。

フェノラートはフェノール類の金属塩である。フェノラートを構成するフェノール成分が有する水酸基の個数は特に制限されないが、好ましくは１〜２個である。また、かかるフェノール成分は水酸基の他に置換基（好ましくは炭素数１〜８の直鎖又は分岐アルキル基）を有していてもよい。本発明では、フェノール、ナフトール、４−フェニルフェノールなどが好ましく用いられる。

また、無機金属塩であるハロゲン化物としては、例えば、塩素、フッ素、臭素、ヨウ素などの金属塩が挙げられる。

これらの電子注入層上には補助電極層を設けることが好ましい。これにより、有機層３への電子注入効率を向上させることができ、また、有機層３や電子注入層への水分又は有機溶媒の侵入を防止することができる。補助電極層の材料としては、仕事関数及び電荷注入能力に関する制限がないため、一般的な金属を用いることができるが、導電率が高く取り扱いが容易な金属を用いることが好ましい。また、特に電子注入層が有機材料を含む場合には、有機材料の種類や密着性などに応じて適宜選択することが好ましい。補助電極層に用いられる材料としては、具体的には、Ａｌ、Ａｇ、Ｉｎ、Ｔｉ、Ｃｕ、Ａｕ、Ｍｏ、Ｗ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｎｉなどが挙げられるが、中でもＡｌ及びＡｇなどの低抵抗の金属を用いると電子注入効率をさらに高めることができる。また、ＴｉＮなどの金属化合物を用いることにより一層高い封止性を得ることができる。これらの材料は、１種類を単独で用いてもよく、２種類以上を組み合わせてもよい。また、２種類以上の金属を用いる場合は合金として用いてもよい。

（スペーサー及び封止板）
図１に示したように、有機ＥＬ素子９の陰極層４側を封止板５により封止することで、有機層３、さらには陽極層２及び陰極層４の劣化を防止することができる。この際、絶縁層６上の非発光領域にスペーサー７を配置し、スペーサー７と封止板５とを接着することにより、有機ＥＬ素子９の陰極層４側表面と封止板５との接触を防止することができる。スペーサー７は、有機材料、無機材料（金属材料を含む）のいずれであってもよい。また、フォトレジストや感光性ポリイミドなどの感光性材料を用い、フォトリソグラフィなどの手法によりスペーサー７を形成することもできる。さらには、接着剤とガラススペーサーなどの絶縁体とを混合し、その混合物をスペーサー７の形成領域に塗布してもよい。

有機ＥＬ素子９の陰極層４側表面と封止板５及びスペーサー７とにより形成される空間には封止ガスを封入することが好ましい。かかる封止ガスとしては、Ａｒ、Ｈｅなどの不活性ガスを用いることが好ましい。封止ガスの水分含有量は、好ましくは１００ｐｐｍ以下、より好ましくは１０ｐｐｍ以下、さらに好ましくは１ｐｐｍ以下である。なお、封止ガスの水分含有量の下限値については特に制限されないが、０．１ｐｐｍ程度であれば、有機層３、陽極層２、陰極層４などの劣化防止効果が高く非常に好ましい。

上記実施形態によれば、本発明にかかるコポリマー及び発光用ドーパントを有機層３に含有せしめることで、発光効率、耐熱性、寿命などの素子特性が高水準で達成された有機ＥＬ素子が実現可能となる。かかる有機ＥＬ素子は、有機ＥＬディスプレイ、さらにはメモリ読み出しや書き込みに利用される光ピックアップ、光通信の伝送路に設けられる中継装置、フォトカプラなどの様々な光応用デバイスの分野で非常に有用である。

次に、本発明の有機ＥＬディスプレイについて説明する。

図２は、本発明の有機ＥＬディスプレイの好適な一実施形態を示すブロック図である。図２に示した有機ＥＬディスプレイはパッシブ駆動方式のものであり、青色発光素子を励起光源とする色変換方式の有機ＥＬディスプレイである。なお、色変換方式とは、三色の蛍光元素を高エネルギー線の可視光発光により励起する方法である。色変換方式の場合、有機ＥＬ素子の有機層において青色発光を生じさせ、その青色発光を励起光エネルギー線として緑色及び赤色の蛍光面を励起して緑色光及び赤色光を得ることが多い。青色が緑色及び赤色に変換されるため色変換方式と呼ばれる。

図２中、表示部１４は、基板１、基板１の一側に形成された陽極層２（第１の電極層）、陽極層２上に形成された有機層３、及び有機層３上に形成された陰極層４（第２の電極層）で構成される複数の有機ＥＬ素子９が二次元配列されたものである。ここで、有機ＥＬ素子９のそれぞれにおいては、３個の発光領域（例えば１３ａ、１３ｂ、１３ｃ）に対応して、本発明にかかるポリマーを含有する３個の有機層３（発光層）が形成されている。なお、３個の発光領域のうち、１個は青色発光領域であり、残りの２つは緑色発光領域及び赤色発光領域である。

基板１の材料としては、例えば、ガラス、石英、樹脂などの透明又は半透明の材料が好ましい。

基板１上には、上述のように、１個の有機ＥＬ素子に形成される３個の発光領域のうちの２つに対応する領域に蛍光変換フィルター膜が設けられ、当該蛍光変換フィルター膜により発光色のコントロールが行われて緑色発光領域及び赤色発光領域となる。蛍光変換フィルター膜が設けられない発光領域は青色発光領域である。

蛍光変換フィルター膜は、有機層３での電界発光による光を吸収し、膜中の蛍光体から吸収光と異なる色の光を放出することで発光色の色変換を行うものであり、一般的には蛍光体、光吸収体及びバインダーを含んで構成される。蛍光変換フィルター膜の形成は、フォトリソグラフィや印刷などの手法を利用したパターニングにより行うことができる。この場合、蛍光変換フィルター膜の材料は、微細なパターニングを形成可能なものが好ましく、また、上層（陽極層２など）の形成工程でダメージを受けにくいものが好ましい。

蛍光変換フィルター膜に含まれる蛍光体としては、蛍光量子収率が高いものが好ましく、また、レーザー色素のように発光素子の発光波長領域での光吸収性が高いものが好ましい。かかる蛍光体としては、例えば、ローダミン系化合物、ペリレン系化合物、シアニン系化合物、サブフタロなどを含むフタロシアニン系化合鬱、ナフタロイミド系化合物、縮合環炭化水素系化合物、縮合複素環系化合物、スチリル系化合物、クマリン系化合物などが挙げられる。なお、蛍光体自体の光吸収性が不十分である場合には光吸収体を併用することが好ましく、かかる光吸収体としては蛍光を消光しないものが好ましい。

バインダーは、蛍光を消光しないものであれば特に制限されず、公知のバインダーの中から適宜選択して用いることができる。

また、有機ＥＬ素子９の構成材料や蛍光変換フィルター膜が吸収し得る短波長の外光をカットするカラーフィルターを蛍光変換フィルター膜と組み合わせると、素子の耐光性や表示コントラストがさらに向上するので好ましい。

また、表示部１４においては、２個の陽極層２が、それぞれ有機ＥＬ素子９の３個の発光領域１３ａ〜１３ｃを通るように、基板１上及び蛍光変換フィルター膜上に相互に並列に形成されている。ここで、陽極層２は、発光領域１３ａ〜１３ｃを完全に覆わずに、発光領域１３ａ〜１３ｃそれぞれの一部が露出するように配置されている。また、陽極層２は複数（図２では２個）の有機ＥＬ素子の共通電極であり、各陽極層２の一端には後述する電力供給部８が電気的に接続されている。このようなストライプ状の陽極層２は、例えば、蛍光変換フィルター膜がパターニングされた基板１上にＩＴＯ膜を成膜した後、パターニング及びエッチング処理を行うことにより形成可能である。

なお、詳細は図示していないが、陽極層２を形成した後、その上にＳｉＯ_２層やＡｌ_２Ｏ_３層などの絶縁体層を設けることが好ましい。そして、発光領域に対応する絶縁体層の領域をエッチング等により開口し、この開口部に有機層３を形成することが好ましい。

また、表示部１４においては、本発明にかかるコポリマー及び青色発光用ドーパントを含有する有機層３が、有機ＥＬ素子９の各発光領域に対応して、陽極層２を跨いで発光領域を覆うように形成されている。かかる有機層３はスピンコート法などの塗布法により好適に形成することができる。また、塗布液を加熱することにより、残留溶媒を低減して有機層３と陽極層２及び陰極層４それぞれとの高い密着性を達成することができる。

また、表示部１４においては、６個の陰極層４が、有機ＥＬ素子９の発光領域に対応して有機層３上を通るように形成されている。陰極層４それぞれは複数（図２では２個）の有機ＥＬ素子の共通電極であり、各陰極層４の一端には後述するスイッチング部１０が電気的に接続されている。

本実施形態のようにパッシブ駆動方式の有機ＥＬディスプレイの場合には、図２に示したようにストライプ状の陽極層２とストライプ状の陰極層４とを互いに直交するように配置することが好ましい。このとき、各発光領域における陽極層２と陰極層４との交点がディスプレイの一画素に相当する。

表示部１４の非発光領域には、有機ＥＬ素子９毎にスペーサー７が設けられている。このスペーサー７に封止板（図示せず）を接着することで、陰極層４側の面が封止される。

図２に示した有機ＥＬディスプレイにおいては、表示部１４における表示をコントロールする駆動部１１が、陽極層２及び陰極層４に電流又は電圧を供給する電力供給部８、有機ＥＬ素子９に点滅の制御信号を送るスイッチング部１０及びこれらの制御論理回路１２を含んで構成されている。電力供給部８は陽極層２に、スイッチング部１０は陰極層４にそれぞれ電気的に接続されており、また、電力供給部８とスイッチング部１０とは制御論理回路１２を介して電気的に接続されている。表示部１４における有機ＥＬ素子９の駆動方式は特に制限されず、例えば、直流駆動、パルス駆動、交流駆動などが適用可能である。駆動の際には、直流、パルス又は交流の電流又は電圧を供給することが好ましく、印加電圧としては２〜３０Ｖ程度が好ましい。

上記実施形態によれば、本発明にかかるコポリマー及び青色発光ドーパントを有機層３に含有せしめることで、発光領域において色純度の高い青色発光を得ることができ、またその特性を長期にわたって安定的に維持することができる。この青色発光は、青色発光領域においてはそのまま基板１側から取り出される。また、緑色発光領域及び赤色発光領域においては、それぞれ青色発光を励起光エネルギー線として蛍光変換フィルター膜中の緑色及び赤色に対応する蛍光体を励起することによって、緑色光及び赤色光が基板１側から取り出される。従って本実施形態により、輝度や色表示機能に優れ、さらには、耐熱性が高く長寿命の有機ＥＬディスプレイが実現可能となる。

なお、本発明の有機ＥＬディスプレイは上記実施形態に限定されるものではなく、想定されるディスプレイ製品に必要な輝度、寿命、消費電力、コストなどを勘案して決定することができる。例えば、図２にはいわゆるパッシブ駆動方式の有機ＥＬディスプレイを示したが、本発明の有機ＥＬディスプレイは、ポリシリコンＴＦＴなどを用いたアクティブ駆動方式のフルカラーディスプレイであってもよい。

また、本発明の有機ＥＬディスプレイをフルカラーディスプレイとする場合、赤、緑、青（ＲＧＢ）の三原色の発光素子を形成することによりフルカラー表示が実現されるが、フルカラー表示方式は、上記実施形態で示した色変換方式の他、ＲＧＢ三色並置方式、白色発光方式などのいずれであってもよい。ＲＧＢ三色並置方式は、ＲＧＢ三色の発光素子をそれぞれ発光させる表示方式である。また、白色発光方式は、液晶表示装置などに用いられる三色カラーフィルターにより、白色発光の波長の一部をカットしてフルカラー表示する方式である。白色発光方式及び色変換方式の場合、三色の発光素子を用意する必要はなく、発光素子の形成を簡素化でき、大面積化にも容易に対応できる。

本発明の有機ＥＬディスプレイにおいては、有機ＥＬ素子の発光層に添加する発光用ドーパントを適宜選択することにより、上記のいずれのカラー表示方式であっても適用することができる。例えば、有機ＥＬ素子の有機層に青色発光用ドーパントを含有せしめて発光層とすることで、色変換方式を好ましく適用することができる。また、有機ＥＬ素子の発光層に燐光発光用ドーパントを含有せしめることで、燐光発光によるＲＧＢ三色並置方式を好ましく適用することができる。

以下、実施例及び比較例に基づき本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に何ら限定されるものではない。

［実施例１］
上記式（６）で表されるモノマーを重合させて上記式（５）で表されるポリマーを合成した。得られたポリマーの重量平均分子量は１５，０００であった。得られたポリマーをトルエンに溶解して１重量％溶液とし、フォトルミセッセンス（ＰＬ）測定を行ったところ、明らかなＰＬ発光が認められ、ポリマーが蛍光性を有することが確認された。

次に、ガラス基板（コーニング社性、商品名：７０５９基板）の表面を中性洗剤を用いてスクラブ洗浄した。洗浄後の基板を２５０℃に保持し、ＩＴＯ酸化物ターゲットを用いたＲＦマグネトロンスパッタリング法により、膜厚２００ｎｍの陽極層を形成した。さらに、ＩＴＯホール注入電極層についてフォトリソグラフィ法によるパターニングを行い、３ｍｍ角電極のパターンを形成した。さらに、基板の陽極層が形成された側の表面にＵＶ／Ｏ_３洗浄を施した。

次に、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）をメタノールで２倍に希釈した溶液を調製し、ＩＴＯホール注入電極層上にスピンコート法により塗布し、塗膜を１８０℃で５分間乾燥させて膜厚５０ｎｍのＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ膜を形成した。

さらに、トルエン１５ｇに対して式（５）で表されるポリマー１ｇを溶解した溶液を調製し、スピンコート法によりＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ膜上に塗布し、塗膜を８０℃で１時間乾燥させて膜厚８０ｎｍのポリマー膜（発光層）を形成した。

さらに、この発光層上に、電子注入層としてのＬｉＦ層（膜厚３ｎｍ）、及び補助電極としてのＡｌ層（膜厚２００ｎｍ）をこの順で真空蒸着して陰極層を形成し、陰極層側の面をガラス板で封止して目的の有機ＥＬ素子を得た。

得られた有機ＥＬ素子に空気中で電界を印加したところ、ダイオード特性を示し、電圧の増加に伴い電流が増加した。また、通常の明るさの室内ではっきりとした発光が観察された。この有機ＥＬ素子の輝度は電圧の増加に伴い上昇し、２０Ｖ印加時に８０００ｃｄ／ｍ^２の輝度を示した。

［実施例２］
上記式（６）で表されるモノマーと上記式（１８）で表されるモノマーとを共重合させて、式（１）で表される条件を満たすコポリマーを得た。得られたコポリマーの重量平均分子量は２０，０００であった。得られたポリマーをトルエンに溶解して１重量％溶液とし、フォトルミセッセンス（ＰＬ）測定を行ったところ、明らかなＰＬ発光が認められ、ポリマーが蛍光性を有することが確認された。

次に、上記コポリマーを用いたこと以外は実施例１と同様にして、有機ＥＬ素子を作製し、その発光特性を評価した。得られた有機ＥＬ素子に空気中で電界を印加したところ、ダイオード特性を示し、電圧の増加に伴い電流が増加した。また、通常の明るさの室内ではっきりとした発光が観察された。この有機ＥＬ素子の輝度は電圧の増加に伴い上昇し、２０Ｖ印加時に実施例１と同様の高い輝度を示した。

［比較例１］
下記式（２４）で表されるモノマー（３−（４−ビニルフェニル）−フルオランテン）を重合させてポリマーを得た。このポリマーは、側鎖官能基が主鎖との結合軸を中心として自由回転するときの回転半径ｄが０．４７ｎｍ（４．７Å）、側鎖官能基が結合する主鎖構成原子のうち隣接する２個の原子間距離Ｌが０．２５４ｎｍ（２．５４Å）又は０．３４０ｎｍ（３．４０Å）のもので、式（１）で表される条件を満たさないものである。

次に、上記ポリマーを用いたこと以外は実施例１と同様にして、有機ＥＬ素子を作製し、その発光特性を評価したところ、２０Ｖ印加時に１０００ｃｄ／ｍ^２の輝度を示した。

本発明の有機ＥＬ素子の好適な一実施形態を示す模式断面図である。 本発明の有機ＥＬディスプレイの好適な一実施形態を示すブロック図である。

符号の説明

１…基板、２…陽極層（第１の電極層）、３…有機層、４…陰極層（第２の電極層）、５…封止板、６…絶縁体層、７…スペーサー、８…電力供給部、９…有機ＥＬ素子、１０…スイッチング部、１１…駆動部、１２…制御論理回路、１３…発光領域、１４…表示部。

Claims (7)

1. 互いに対向して配置された２つの電極と、該電極間に配置されたポリマーを含有する有機層と、を備え、
   前記ポリマーが、主鎖及び発光性化合物から誘導され前記主鎖に結合する２以上の側鎖官能基を有し、且つ下記式（１）で表される条件を満たすことを特徴とする有機ＥＬ素子。
   ｄ＜Ｌ （１）
   ［式中、ｄは側鎖官能基が主鎖との結合軸を中心として自由回転するときの回転半径を表し、Ｌは側鎖官能基が結合する主鎖構成原子のうち隣接する２つの原子間距離を表す。］
2. 互いに対向して配置された２つの電極と、該電極間に配置されたポリマーを含有する有機層と、を備え、
   前記ポリマーが、重合性官能基を含む第１の主鎖及び発光性化合物から誘導され前記第１の主鎖に結合する第１の側鎖官能基を有し且つ下記式（２）で表される条件を満たす第１のモノマーを重合させて得られるポリマーであることを特徴とする有機ＥＬ素子。
   ｄ_１＜Ｌ_１ （２）
   ［式中、ｄ_１は第１の側鎖官能基が第１の主鎖との結合軸を中心として自由回転するときの回転半径を表し、Ｌ_１は第１の主鎖の長さを表す。］
3. 互いに対向して配置された２つの電極と、該電極間に配置されたポリマーを含有する有機層と、を備え、
   前記ポリマーが、重合性官能基を含む第２の主鎖及び発光性化合物から誘導され前記第２の主鎖に結合する第２の側鎖官能基を有し且つ下記式（３）で表される条件を満たす第２のモノマーと、重合性官能基を含む第３の主鎖を有し且つ前記第２のモノマーに対して下記式（４）で表される条件を満たす第３のモノマーと、を共重合させて得られるポリマーであることを特徴とする有機ＥＬ素子。
   ｄ_２＞Ｌ_２ （３）
   ｄ_２＜Ｌ_２＋Ｌ_３ （４）
   ［式中、ｄ_２は第２の側鎖官能基が第２の主鎖との結合軸を中心として自由回転するときの回転半径を表し、Ｌ_２及びＬ_３はそれぞれ第２及び第３の主鎖の長さを表す。］
4. 主鎖及び発光性化合物から誘導され前記主鎖に結合する２以上の側鎖官能基を有し、且つ下記式（１）で表される条件を満たすポリマーを用意する第１工程と、
   前記第１工程で得られるポリマーを含有する有機層を、互いに対向して配置された２つの電極間に設ける第２工程と、
   を有することを特徴とする有機ＥＬ素子の製造方法。
   ｄ＜Ｌ （１）
   ［式中、ｄは側鎖官能基が主鎖との結合軸を中心として自由回転するときの回転半径を表し、Ｌは側鎖官能基が結合する主鎖構成原子のうち隣接する２つの原子間距離を表す。］
5. 重合性官能基を含む第１の主鎖及び発光性化合物から誘導され前記第１の主鎖に結合する第１の側鎖官能基とを有し且つ下記式（２）で表される条件を満たすモノマーを重合させてポリマーを得る第３工程と、
   前記第３工程で得られるポリマーを含有する有機層を、互いに対向して配置された２つの電極間に設ける第４工程と、
   を有することを特徴とする有機ＥＬ素子の製造方法。
   ｄ_１＜Ｌ_１ （２）
   ［式中、ｄ_１は第１の側鎖官能基が第１の主鎖との結合軸を中心として自由回転するときの回転半径を表し、Ｌ_１は第１の主鎖の長さを表す。］
6. 重合性官能基を含む第２の主鎖及び発光性化合物から誘導され前記第２の主鎖に結合する第２の側鎖官能基を有し且つ下記式（３）で表される条件を満たす第２のモノマーと、重合性官能基を含む第３の主鎖を有し且つ前記第２のモノマーに対して下記式（４）で表される条件を満たす第３のモノマーと、を共重合させてポリマーを得る第５工程と、
   前記第５工程で得られるポリマーを含有する有機層を、互いに対向して配置された２つの電極間に設ける第６工程と、
   を有することを特徴とする有機ＥＬ素子の製造方法。
   ｄ_２＞Ｌ_２ （３）
   ｄ_２＜Ｌ_２＋Ｌ_３ （４）
   ［式中、ｄ_２は第２の側鎖官能基が第２の主鎖との結合軸を中心として自由回転するときの回転半径を表し、Ｌ_２及びＬ_３はそれぞれ第２及び第３の主鎖の長さを表す。］
7. 互いに対向して配置された２つの電極、並びに該電極間に配置され、主鎖及び発光性化合物から誘導され前記主鎖に結合する２以上の側鎖官能基を有し且つ下記式（１）で表される条件を満たすポリマーを含有する有機層を含んで構成される複数の有機ＥＬ素子が配列された表示部と、
   前記２つの電極それぞれに電気的に接続されており該電極に電圧又は電流を供給する電力供給部と、
   前記有機ＥＬ素子のそれぞれを点灯又は消灯するスイッチング部と、
   を備えることを特徴とする有機ＥＬディスプレイ。
   ｄ＜Ｌ （１）
   ［式中、ｄは側鎖官能基が主鎖との結合軸を中心として自由回転するときの回転半径を表し、Ｌは側鎖官能基が結合する主鎖構成原子のうち隣接する２つの原子間距離を表す。］

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