有機エレクトロルミネッセンス素子、照明装置、ディスプレイ装置および有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法
【課題】一対の対向電極の少なくとも一方に発光層を含む有機層を形成した後、互いの対向電極を貼合して形成する有機ＥＬの製造方法において、貼合面の接着強度が高く、高耐久性で、発光性能や発光寿命の良好な有機ＥＬ素子を提供する。
【解決手段】少なくともｎ層（ｎ≧０）の有機層を有する第１の電極基板と、少なくともｍ層（ｍ≧０）の有機層を有する第２の電極基板を貼り合わせて形成された有機ＥＬ素子において、前記有機層（ｍ＋ｍ≧１）の少なくとも１つにりん光性発光化合物を含有し、貼り合せた面の剥離強度が１０Ｎ／ｍ以上であることを特徴とする有機ＥＬ素子。
【解決手段】少なくともｎ層（ｎ≧０）の有機層を有する第１の電極基板と、少なくともｍ層（ｍ≧０）の有機層を有する第２の電極基板を貼り合わせて形成された有機ＥＬ素子において、前記有機層（ｍ＋ｍ≧１）の少なくとも１つにりん光性発光化合物を含有し、貼り合せた面の剥離強度が１０Ｎ／ｍ以上であることを特徴とする有機ＥＬ素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は有機エレクトロルミネッセンス素子及びその製造方法に関し、電極基板上に有機層を形成したのち、電極基板を貼り合わせして形成する有機エレクトロルミネッセンス素子及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機エレクトロルミネッセンス（以下、有機ＥＬと略す。）素子は、電極と電極の間を厚さわずか０．１μｍ程度の有機材料の膜で構成する全固体素子であり、なおかつその発光が２〜２０Ｖ程度の比較的低い電圧で達成できることから、次世代の平面ディスプレイや照明として期待されている技術である。
【０００３】
さらに、最近発見されたリン光発光を利用する有機ＥＬ素子では、以前の蛍光発光を利用するそれに比べ原理的に約４倍の発光効率が実現可能であることから、その材料開発を初めとし、発光素子の層構成や電極の研究開発が世界中で行われている。
【０００４】
また、有機ＥＬ素子の構成は、透明電極と対向電極に有機層が挟まれただけの単純なものであり、平面ディスプレイの代表である液晶ディスプレイに比べ、部品点数が圧倒的に少ないため、製造コストも低く抑えられるはずであるが、現状では必ずしもそうではなく、性能的にもコスト的にも液晶ディスプレイに大きく水をあけられている。
【０００５】
特にコストに対しては、生産性の悪さがその要因と考えられる。
【０００６】
現在商品化されている有機ＥＬ素子の殆どが、低分子材料を蒸着して成膜する、いわゆる蒸着法で製造されている。この蒸着法は精製が容易な低分子化合物を有機ＥＬ材料として用いることができる（高純度材料が得やすい）こと、更に積層構造を作るのが容易なことから、効率、寿命という面で非常に優れているが、反面、１０-4Ｐａ以下という高真空条件下で蒸着を行うため、成膜する装置に制約が加わり、実際には小さい面積の基板にしか適用できず、さらに複数層積層するとなると成膜に時間がかかりスループットが低いことが欠点である。特に照明用途や大面積の電子ディスプレイに適用する場合は問題となり、有機ＥＬがそのようなアプリケーションに実用されていないひとつの原因となっている。
【０００７】
それに対し高分子系は有機ＥＬ素子の有機化合物層をスピンコート、インクジェット、印刷、スプレーといった塗布プロセスにより製造することができる。
【０００８】
これは、大気圧下で製造することができるため低コスト化が可能であると同時に、有機ＥＬ素子の有機層を製膜する際には、必要な材料（高分子材料および／または低分子材料）を溶液調製して薄膜塗布するため、複数の有機材料を精密に混合できる（例えば、発光ホスト材料に対するドーパント等の調整がしやすい等）ことから、素子を大面積化しても発光ムラができにくいという特徴がり、製造コストの面でも非常に有利であるが、一般的な製造工程において有機層を成膜した後に形成される対向電極は、蒸着またはスパッタリングなどの真空プロセスでの生産になるため、結局その工程がボトルネックとなり、革新的な生産プロセスにはなり得ていない。
【０００９】
また、前記蒸着系とは対照的に、高分子材料の純度が上げられないこと、積層が難しいことなど、発光性能上は蒸着系に及ばないのが実状であり、殆ど実用には供していない。
【００１０】
上記は、主に材料に帰因する製造方式の違いであるが、素子を形成する方法自体に着目してみると、
（ａ）電極基板上に薄膜を逐次形成して行く方法（逐次成膜法）
（ｂ）電極基板上と対向電極基板の２つに適宜薄膜を形成した後に貼合する方法（貼合法）
とがある。
【００１１】
貼合法の利点は、
（１）逐次製膜法では最後に成膜する対向電極を予め準備しておけること、
（２）基板にフィルムを用いることでロールｔｏロール方式での連続生産が可能になること、
（３）接合面を有機層同士にすれば有機層の積層が容易にできること、
などが挙げられる。
【００１２】
特に（１）や（２）は生産性を飛躍的に改善する原動力になり、もし技術が完成すれば有機ＥＬの最大の問題点であった製造コストを大幅に低減することも可能になると思われる。
【００１３】
一方、ロールｔｏロール方式は貼合方式以外でもその技術が開示されている。
【００１４】
例えば特許文献１では、正孔輸送材料をリボン状にリールに巻かれた電極基板上にインクジェット法により連続で成膜する方法が記載されているが、この場合も前記高分子塗布方式で記載したように対向電極の形成が結局真空プロセスになってしまうために、ロールｔｏロール方式のメリットが大幅に目減りしてしまい実質それほど生産性が向上するものではない。
【００１５】
このように、貼合方式は生産性を革新的に改善する有効な技術手段ではあるが、現在のところ、この方式で作製された有機ＥＬ素子は、性能上の問題を抱え、また、的確なブレークスルーが見つかっておらず、発展途上にあるといった状態である。
【００１６】
その理由はいくつかあるが、原理的に考えてみると貼合した時の接合面が必ずしも分子レベルで密着しておらず結果としてキャリア移動がスムーズに行えなくなる、さらに、接合面が剥離し、発光素子として機能しなくなるなどが要因であると予想される。
【００１７】
特に接合面の剥離は、ロールｔｏロール方式では必ず巻き取り工程が存在するため、その時に剥離がおきやすく、製造上大きな問題となるし、基板をフィルムやプラスチック基材などの可撓性基材にした際には使用時に素子が破壊されてしまうという致命的な欠陥になってしまう恐れがある。
【００１８】
このような観点から貼合時の接合不良を改善する技術がいくつか開示されている。
【００１９】
例えば、両方の接合層を同じ材料で構成されたものにする（特許文献２参照。）ことで、層間の密着性を向上させる技術が、また、２つの接合面を湿式法で作製した完全に乾燥していない状態の膜を貼合する技術（特許文献３参照。）が紹介されているが、両方とも接合面での密着性は不十分であり根本的な解決とはなっていない。
【００２０】
その他にも、例えば、接合面には高分子バインダーを存在させ、かつ、素子周囲を接着または融着することで接合面の密着性を向上させる技術（特許文献４参照。）が、また、同様の技術思想を発光層を転写法で作る技術と組合せ、リン光発光にも適用できること（特許文献５参照。）が記載されている。
【００２１】
周囲を接着することは、素子駆動中の水分や酸素の悪影響を低減し発光寿命を向上させることには寄与するが、前記接合面剥離を根本的に解決できる技術手段ではない。
【００２２】
薄膜界面の剥離は、貼合法だけの問題ではない。
【００２３】
現在商品化されている有機ＥＬは全てガラスが基板になっている可撓性のない発光素子であるが、前記の如く、全固体素子である有機ＥＬはフィルムなどの可撓性のある基板への適用が可能（いわゆるフレキシブルディスプレイの実現）であることが、大きな特徴である。
【００２４】
現状では、可撓性基材のガスバリア性が不十分なことが、その実用化を遅らせていると言われているが、それ以外の課題として、有機層と対向電極層との剥離も大きな課題である。
【００２５】
この課題は現状が可撓性のない素子であるため、顕在化した課題としてあまり取り上げられていないが、原理上有機物と対向電極を形成する金属との接着性は低く、根本的な問題である。
【００２６】
また、通常適用されている逐次成膜法では、発光層やキャリア輸送・注入層などの有機層を成膜した後に、対向電極（通常は陰極、具体的にはＡｌやＣａ，Ｂａなどの仕事関数の小さい金属）を成膜することになるが、その時、すでに成膜されている有機層にダメージを与えてしまうと有機ＥＬ素子の発光特性や発光寿命などが大きく劣化してしまうという問題点がある。つまり、対向電極と有機層界面の密着性を上げるために対向電極を強いエネルギー状態で成膜することは不可能であり、実質上、真空蒸着や、穏和な条件下でのスパッタリングで成膜するしかすべがない状況である。
【００２７】
この問題点を解決する手段として、最も対向電極に近い有機層の上に、半導体材料や金属からなる緩衝層を設ける技術（特許文献６、７参照。）が開示されている。
【００２８】
確かにこのような緩衝層を間に入れることで、対向電極成膜時のダメージを低減することは可能ではあるが、製造プロセス的には負荷が増えることになり、生産性の面から決して好ましいものではない。
【００２９】
この観点から、貼合法の製造プロセスを考えてみる。
【００３０】
貼合は必要な層を全部成膜した後に行われるため、透明電極や対向電極の成膜は一番最初に行われることになる。
【００３１】
金属や金属酸化物を成膜する際は、性能のよい膜とするために堆積させる時または製膜後に高いエネルギーを印加することが望まれるが、貼合法はそれを可能にするひとつの手段であると考えることもできる。
【００３２】
つまり、貼合する際の接合面を有機層同士にするとすれば、透明電極と対向電極はそれぞれ性能や生産性の面で最も相応しい方法で予め成膜しておくことができる。
【００３３】
その上に適宜有機層を積層して、最後に貼合すれば、前記接合面での不具合さえ改善してやれば、性能的にも製造プロセス的にも良好な革新的な方法になりうるものである。
【特許文献１】特開２００５−３２７６７７号公報
【特許文献２】特開２００２−２０３６７５号公報
【特許文献３】特開平９−３０６６６７号公報
【特許文献４】特開平９−７７３６号公報
【特許文献５】特開２００４−７９３００号公報
【特許文献６】特開２００５−２４３４１１号公報
【特許文献７】特開２００５−１８３０１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００３４】
本発明の目的は、一対の対向電極の少なくとも一方に発光層を含む有機層を形成した後、互いの対向電極を貼合して形成する有機エレクトロルミネッセンスの製造方法において、貼合面の接着強度が高く、高耐久性で、発光性能や発光寿命の良好な有機エレクトロルミネッセンス素子を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００３５】
上記課題は、以下の構成により解決することができた。
【００３６】
１．少なくともｎ層（ｎ≧０）の有機層を有する第１の電極基板と、少なくともｍ層（ｍ≧０）の有機層を有する第２の電極基板を貼り合わせて形成された有機エレクトロルミネッセンス素子において、前記有機層（ｍ＋ｎ≧１）の少なくとも１つにりん光性発光化合物を含有し、貼り合せた面の剥離強度が１０Ｎ／ｍ以上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素子。
【００３７】
２．貼り合せる面が互いに有機層であることを特徴とする前記１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【００３８】
３．貼り合せる面の少なくとも一方に反応性置換基を有する有機化合物を含有することを特徴とする前記１又２に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【００３９】
４．貼り合せる面の両方に反応性置換基を有する有機化合物を含有することを特徴とする前記１〜３の何れか１項の記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【００４０】
５．反応性置換基が下記一般式（１）で表されることを特徴とする前記３又４に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【００４１】
【化１】
【００４２】
６．有機層の形成方法が湿式方法であることを特徴とする前記１〜５の何れか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【００４３】
７．前記１〜６の何れか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を製造する有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法において、前記有機層の少なくとも１つにりん光性発光化合物を含有し、貼り合せた面の剥離強度が１０Ｎ／ｍ以上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素子の製造方法。
【００４４】
８．前記１〜６の何れか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を備えたことを特徴とする照明装置。
【００４５】
９．前記１〜６の何れか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を備えたことを特徴とするディスプレイ装置。
【００４６】
尚、貼合法の問題点として、先に接合面での接合強度や均一性といった不具合が挙げられた。この問題に対し鋭意検討した結果、例えば有機層同士を接合する際には、その接合界面でのキャリア移動が面全体に均一ではなく局所的にキャリアが流れやすい部分と流れにくい部分ができやすいことがわかってきた。
【００４７】
特に、有機層界面で発光する蛍光方式はその挙動が顕著であり、発光ムラが起こりやすいことがわかった。
【００４８】
一方、リン光方式は、蛍光方式とは異なり、発光層内部に発光領域を持つためか、比較的このような現象が起き難く、特に、発光層の有機層全体における相対的な膜厚比率を上げた時や、発光層の膜厚を厚くした時、また、発光層同士を接合する発光層２層とした時などは、顕微鏡観察でもわからないくらい発光ムラを抑えることが可能であることがわかった。
【００４９】
これは、貼合法の最大の難点である、接合界面でのキャリア移動が遅くなるという現象を、逆に有効活用した技術であり、今までに類を見ない画期的な発見であると言える。
【００５０】
接合界面を分子レベルで密着させるための手段として、本発明者らはさまざまな方法を検討した。
【００５１】
その中で、接合した後に界面間に共有結合を形成させることが、非常に有効な手段であることがわかった。
【００５２】
有機ＥＬの層間を共有結合でつなぐ技術が特開２００４−１０３４０１号公報に開示されている。この特許の技術思想は、逐次成膜法において、膜を成膜する時またはその後で有機層界面に共有結合を形成させる技術であり、類似の技術ではあるが、本発明では、貼合法における界面接着の手段として、いわばファスナーのような役割としてこの技術を適用することが新しい発見であり、前記特許から容易に想像される技術ではない。
【００５３】
また、共有結合を形成させるために、接合する２つの層の界面に、ある特殊な反応性置換基を存在させると、発光素子を駆動させながら（つまり電流が素子内を流れることにより）共有結合を形成し、その結果として分子レベルの密着性が得られ、発光性能や発光寿命などが改善されるという新しい現象を発見した。
【発明の効果】
【００５４】
本発明の有機ＥＬ素子の製造方法により、製造が容易で、接着面の強度を高くすることができ、耐久性に優れ、発光性能や発光寿命に優れた有機ＥＬ素子を提供することができた。さらに、接着面の強度を高くし、長寿命となる有機ＥＬ素子用材料、該有機ＥＬ素子用材料を用いた有機ＥＬ素子、照明装置および表示装置を提供することができた。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５５】
以下、本発明を実施するための最良の形態について説明する。
【００５６】
本発明は、有機ＥＬ素子を貼合法によって得るときの上記欠点、即ち、貼合した接合面が必ずしも分子レベルで密着しておらず結果としてキャリア移動がスムーズに行えなくなる、また、接合面が剥離しやすく、発光素子として機能しなくなるなどの問題点を解決した有機ＥＬ素子の製造方法を提供するものである。
【００５７】
本発明においては、第１の電極基板（例えば陰極）に有機層を設けた部材と、第２の電極基板（例えば陽極）上に有機層を設けた部材、をそれぞれ作製し、有機層同士を対向させ、部材同士を貼合して有機ＥＬ素子を形成する。
【００５８】
陰極側の部材として、例えば、支持体（例えばガラス基板）上にアルミニウム等からなる陰極を真空蒸着等により形成し、この上に例えば電子輸送材料層を塗布或いは蒸着等により形成する。
【００５９】
一方、陽極側の部材として、例えばＩＴＯ等の薄膜を陽極として形成したガラス基板上に、例えば正孔輸送層、発光層を、これも塗布或いは蒸着等により順次形成する。
【００６０】
陰極側及び陽極側のこれら二つの部材を互いに有機層同士（前記電子輸送層と発光層）、密着、貼合することで有機ＥＬ素子が得られるが、本発明においては、互いに貼合される二つの有機層の貼り合せた面の剥離強度を特定の値１０Ｎ／ｍ以上とすることに特徴がある。
【００６１】
これにより、前記の貼り合せ面が剥離しやすく、発光素子として機能しなくなる、また貼り合せ面における分子レベルでの密着が弱いためキャリア移動がスムーズでないこと等の問題が解決された発光効率が高い、発光寿命の改善された有機ＥＬ素子の製造方法を提供するものである。
【００６２】
本発明は、少なくともｎ層（ｎ≧０）の有機層を有する第１の電極基板と、少なくともｍ層（ｍ≧０）の有機層を有する第２の電極基板を貼り合わせて形成された有機ＥＬ素子において、前記有機層（ｍ＋ｎ≧１）の少なくとも１つにりん光性発光化合物を含有し、貼り合せ面の剥離強度が１０Ｎ／ｍ以上であることを特徴とする有機ＥＬ素子である。
【００６３】
貼り合せ面は有機ＥＬ素子各機能層のどの層間でもよいが、貼り合せ面は互いに有機層であることが好ましい。貼合、密着が容易、且つ、貼合後剥離しにくいこと、等から、有機層同士の貼合が好ましい。
【００６４】
また、貼り合せ面の不具合によるキャリア移動の面内での不均一による発光ムラは、有機層界面で発光する蛍光発光方式よりも発光層内部に発光領域を持つリン光発光方式の方が、比較的現れにくいこと、特に、発光層の有機層全体における相対的な膜厚比率を上げた時や発光層の膜厚を厚くした時、また、発光層同士を接合する発光層２層とした時など、リン光性発光化合物を含有するリン光発光方式は発光ムラをわからないくらいにできるため、本発明の貼合による作製方法はリン光発光方式に適している。
【００６５】
貼り合せ面の剥離硬度の測定は、種々の測定方法で測定することが可能であるが、例えば、ＳＡＩＣＡＳ法にて、ダイプラ・ウィンテス社製のＳＡＩＣＡＳ ＮＮ−０４型を用いて測定することができる。ＳＡＩＣＡＳ法とは，鋭利な切刃（単結晶ダイヤモンド，焼結合金）を用いて，垂直荷重を一定方向に保った状態で，水平方向に定速で動かすために必要な水平荷重を測定する手法であり、薄膜の剥離強度の測定が可能となる。
【００６６】
本発明において、有機ＥＬ素子の各有機層を、第１の電極基板上に、また第２の電極基板上に、それぞれ、陰極側の部材、そして、陽極用の部材として、有機層を形成するが、これら有機ＥＬ素子各機能層を形成する有機層の形成方法については、特に限定はない。
【００６７】
現在上市されている有機ＥＬ素子の殆どが、低分子材料を蒸着して成膜する、いわゆる蒸着法であるが、これら蒸着による方法、また、高分子系材料において比較的よく用いられる有機化合物層をスピンコート、インクジェット、印刷、スプレーコートといった塗布（湿式）プロセスにより製造する方法等、いずれであってもよい。
【００６８】
しかしながら、大気圧下で製造することができるため低コスト化が可能であると同時に、必要な材料（高分子材料および／または低分子材料）を溶液に調製して薄膜塗布するため、複数の有機材料を精密に混合できる（例えば、発光ホスト材料に対するドーパント等の調製がしやすい等）こと、また、素子を大面積化しても発光ムラができにくいという特徴があり、湿式プロセスが好ましい。また、対向電極を予め成膜したフィルム基板を準備しておけば、ロールツウロール方式での連続生産が可能であること、有機層の貼合も容易にできることなどから湿式プロセスが好ましい。
【００６９】
有機ＥＬ素子の製造プロセスにおいて、金属や、金属酸化物による電極を成膜する際は、性能のよい膜とするため、高いエネルギーを印加することが望まれるが、有機層を逐次積層するやり方では、最後に電極層を形成するため、有機薄膜のダメージが懸念され、実質上、真空蒸着や、穏和な条件下でのスパッタリングで成膜するしかすべがない状況であるが、この点、貼合法においては、予め電極層の形成を行った後、各有機層の積層が行われるため、逐次有機層が形成される逐次法に比べ、すでに成膜されている有機層にダメージを与えることがなく（有機ＥＬ素子の発光特性や発光寿命などが大きく劣化してしまう）、また性能のよい電極膜を形成でき好ましいものである。
【００７０】
また、貼合時には活性光線等も利用できる。活性光線としては、電子線、紫外線等があり、紫外線の光源としては、紫外線ランプ（例えば０．５ｋＰａ〜１ＭＰａまでの動作圧力を有する低圧、中圧、高圧水銀ランプ）、キセノンランプ、タングステンランプ、ハロゲンランプ等が用いられ、５０００〜８０００μＷ／ｃｍ2程度の強度を有する紫外線が好ましく照射される。硬化に要するエネルギー量としては０．０２〜２０ｋＪ／ｃｍ2の範囲が用いられる。
【００７１】
〈接合面の共有結合形成〉
又、本発明の好ましい態様においては、上記貼合された接合面について、これを分子レベルで密着させるため、接合後に界面間に共有結合を形成させることが、非常に有効な手段であることを見出した。
【００７２】
有機ＥＬの層間を共有結合でつなぐ技術は、特開２００４−１０３４０１号公報に開示されているが、本発明では、貼合法における界面接着の手段としてこの技術を適用する。
【００７３】
即ち、貼り合わせ面の両方の有機層にに反応性置換基を有する有機化合物を含有させる。そのような置換基は、素子内部で発生する活性種や、貼合時の熱により化学変化を起こし共有結合の形成により、貼合された有機層間の分子レベルでの密着性を向上させる。
【００７４】
また、これらの反応性置換基を有する有機化合物を含有させると、駆動のジュール熱（つまり電流が素子内を流れることにより）化合物間の反応（化学変化）が進むため、その結果として分子レベルの密着性が向上、発光性能や発光寿命などが改善されるという新しい現象についても発見した。
【００７５】
有機ＥＬ素子の発光層は、通常、リン光性の発光を利用する、いわゆる「リン光素子」では、リン光発光材料（リン光ドーパント）を発光ホストに対し質量比で１〜２０％程度混合することが発光効率の観点から有効であるとされており、本発明においてリン光性の発光を利用する場合には、発光ホストを併用することが好ましく、このような化学変化は、該発光ホスト材料と、これに反応性を持つリン光発光材料（リン光ドーパント）との化学反応を利用してもよい。
【００７６】
例えば、発光層同士を貼合する場合、また発光層がリン光ドーパントと発光ホストとで構成されるとき、リン光発光材料（リン光ドーパント）の化学変化は、発光ホストとの（縮合や重合等）反応を利用してもよく、発光ホストとの化学反応を利用する場合、リン光発光材料に置換している特定の反応性基と反応を起こしうる反応性置換基を発光ホストに導入することが好ましい。
【００７７】
例えば、リン光発光材料に水酸基（−ＯＨ）が置換している場合、発光ホストにはイソシアナート基（−ＮＣＯ）や、イソチオシアナート基（−ＮＣＳ）を導入した材料を選択する、或いは、リン発光材料にビニル基が置換している場合、それとラジカル重合可能なビニル基を導入した発光ホストを選択する。
【００７８】
また、本発明において最も好ましい態様では、リン光発光材料また発光ホスト、の両方にビニル基が置換した材料を少なくとも１種ずつ、同一層中に存在させ、その発光素子を通電により、発光層内で発生するアニオンラジカルまたはカチオンラジカルを重合開始剤として利用し、鎖状または網目状のポリマーを形成させることである。
【００７９】
また、陰極側部材の表面層が電子輸送層であり、陽極側部材の表面層が発光層の場合でも、例えば、ビニル基等の反応性置換基をもつ電子輸送層、及び同じくビニル基等の反応性置換基をもつ発光ホストまたはドーパント材料を含有する発光層をそれぞれ有する部材を貼合することで、層間において重合が行われ、貼合された有機層間の密着性が向上する。陰極側基板の最表層が、発光層であり、陽極側基板の最表層が正孔輸送層である場合も同様に、反応性基をもつ正孔輸送材料を含有した正孔輸送層を用いればよい。
【００８０】
従って、貼合する有機層の少なくとも一方には反応性置換基を有する有機化合物を含有することが好ましく、貼合する２つの有機層の少なくとも一方に反応性置換基を有する有機化合物を含有し、他方にこれと反応する基を有する材料を含有していれば、互いに反応することで密着を強化でき、接合面の剥離をなくし、また、キャリア移動を容易ならしめることが出来る。
【００８１】
また、貼り合せる有機層の両方に反応性置換基を有する材料を有する場合がより積層面の密着を強化でき好ましい。
【００８２】
また、本発明の好ましい態様においては、リン光性発光性化合物また発光ホスト、正孔輸送材料、電子輸送材料等、貼合される各有機層中にビニル基が置換した材料を少なくとも１種存在させることで、その発光素子を通電により、発光層内で発生するアニオンラジカルまたはカチオンラジカルを重合開始剤として利用し、鎖状または網目状のポリマーを形成させることができ、層内での重合により、発光素子は、最初の状態よりもより堅牢性が増強されたものとなり、通電（駆動）するうちに次第に耐久性が増す発光素子を実現することも可能である。
【００８３】
このような、素子内部で発生する活性種や、駆動時のジュール熱によって化学変化を起超す反応性置換基としては、前記の基も含め以下のような基が挙げられる。
【００８４】
【化２】
【００８５】
貼合時や貼合後に、反応性置換基による架橋反応を用いる場合、熱、また、活性光線等が利用できる。加熱の場合、６０〜２００℃の範囲で１秒〜５時間、また、活性光線であれば、例えば、前記の紫外光源が同じく用いることができ、５０００〜８０００μＷ／ｃｍ2程度の強度を有する紫外線を照射すればよい。反応に要するエネルギー量としては０．０２〜２０ｋＪ／ｃｍ2の範囲が用いられる。
【００８６】
類似する従来技術は、今までに例を見ないが、近い技術として、成膜した後に高分子量化するという公知文献としては以下のようなものがあり、その架橋反応は本発明に利用できる。
【００８７】
例えば、特開平５−２７１１６６号には、分子内にビニル基を２つ有する２官能性のトリフェニルアミン誘導体が記載されており、その化合物を成膜した後に紫外線照射により３次元架橋されたポリマーが形成されることが開示されている。また、特開２００１−２９７８８２号には、２つ以上のビニル基を有する材料を複数の層に添加する技術が開示されており、この場合、重合反応は陰極を積層する前の有機層成膜時点で紫外線や熱の照射で行っている。また、特開２００３−７３６６６号においてはリン光ドーパントの末端にビニル基を有する材料と同様にビニル基を有するコモノマーの混合物にラジカル発生剤であるＡＩＢＮを添加して成膜時に重合反応を進行させる製造方法が開示されている。更に、特開２００３−８６３７１号には、同一層内の２分子間でディールスアルダー反応を起こさせて架橋させる製造方法が記載されている。
【００８８】
《有機ＥＬ素子の構成層》
本発明の有機ＥＬ素子の構成層について説明する。本発明において、有機ＥＬ素子の層構成の好ましい具体例を以下に示すが、本発明はこれらに限定されない。
【００８９】
（ｉ）陽極／発光層／電子輸送層／陰極
（ii）陽極／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／陰極
（iii）陽極／正孔輸送層／発光層／正孔阻止層／電子輸送層／陰極
（iv）陽極／正孔輸送層／発光層／正孔阻止層／電子輸送層／陰極バッファー層／陰極
（ｖ）陽極／陽極バッファー層／正孔輸送層／発光層／正孔阻止層／電子輸送層／陰極バッファー層／陰極
本発明の有機ＥＬ素子においては、青色発光層の発光極大波長は４３０ｎｍ〜４８０ｎｍにあるものが好ましく、緑色発光層は発光極大波長が５１０ｎｍ〜５５０ｎｍ、赤色発光層は発光極大波長が６００ｎｍ〜６４０ｎｍの範囲にある単色発光層であることが好ましく、これらを用いた表示装置であることが好ましい。また、これらの少なくとも３層の発光層を積層して白色発光層としたものであってもよい。更に、発光層間には非発光性の中間層を有していてもよい。本発明の有機ＥＬ素子としては白色発光層であることが好ましく、これらを用いた照明装置であることが好ましい。
【００９０】
本発明の有機ＥＬ素子を構成する各層について説明する。
【００９１】
《発光層》
本発明に係る発光層は、電極または電子輸送層、正孔輸送層から注入されてくる電子及び正孔が再結合して発光する層であり、発光する部分は発光層の層内であっても発光層と隣接層との界面であってもよい。
【００９２】
発光層の膜厚の総和は特に制限はないが、膜の均質性や、発光時に不必要な高電圧を印加するのを防止し、かつ、駆動電流に対する発光色の安定性向上の観点から、２ｎｍ〜５μｍの範囲に調整することが好ましく、さらに好ましくは２ｎｍ〜２００ｎｍの範囲に調整され、特に好ましくは、１０ｎｍ〜２０ｎｍの範囲である。
【００９３】
発光層の作製には、後述する発光ドーパントやホスト化合物を、例えば、真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、ＬＢ法、インクジェット法等の公知の薄膜化法により製膜して形成することができる。
【００９４】
本発明の有機ＥＬ素子の発光層には、発光ホスト化合物と、発光ドーパント（リン光ドーパント（リン光発光性ドーパントともいう）や蛍光ドーパント等）の少なくとも１種類とを含有することが好ましい。
【００９５】
（ホスト化合物（発光ホスト等ともいう））
本発明に用いられるホスト化合物について説明する。
【００９６】
ここで、本発明においてホスト化合物とは、発光層に含有される化合物の内でその層中での質量比が２０％以上であり、且つ室温（２５℃）においてリン光発光のリン光量子収率が、０．１未満の化合物と定義される。好ましくはリン光量子収率が０．０１未満である。また、発光層に含有される化合物の中で、その層中での質量比が２０％以上であることが好ましい。
【００９７】
ホスト化合物としては、公知のホスト化合物を単独で用いてもよく、または複数種併用して用いてもよい。ホスト化合物を複数種用いることで、電荷の移動を調整することが可能であり、有機ＥＬ素子を高効率化することができる。また、後述する発光ドーパントを複数種用いることで、異なる発光を混ぜることが可能となり、これにより任意の発光色を得ることができる。ホスト化合物としては、正孔輸送能、電子輸送能を有しつつ、且つ発光の長波長化を防ぎ、なお且つ高Ｔｇ（ガラス転移温度）である化合物が好ましい。
【００９８】
好ましく用いることのできるホスト化合物の具体例としては、例えば、カルバゾール誘導体、トリアリールアミン誘導体、芳香族ボラン誘導体（トリアリールボラン誘導体）、含窒素複素環化合物、チオフェン誘導体、フラン誘導体、オリゴアリーレン化合物等の基本骨格を有するもの、または、カルボリン（アザカルバゾール）誘導体や、ジアザカルバゾール誘導体（ここで、ジアザカルバゾール誘導体とは、カルボリン誘導体のカルボリン環を構成する炭化水素環の少なくとも一つの炭素原子が窒素原子で置換されているものを表す。）等が挙げられ、また、以下の文献に記載されている化合物が挙げられる。
【００９９】
特開２００１−２５７０７６号公報、同２００２−３０８８５５号公報、同２００１−３１３１７９号公報、同２００２−３１９４９１号公報、同２００１−３５７９７７号公報、同２００２−３３４７８６号公報、同２００２−８８６０号公報、同２００２−３３４７８７号公報、同２００２−１５８７１号公報、同２００２−３３４７８８号公報、同２００２−４３０５６号公報、同２００２−３３４７８９号公報、同２００２−７５６４５号公報、同２００２−３３８５７９号公報、同２００２−１０５４４５号公報、同２００２−３４３５６８号公報、同２００２−１４１１７３号公報、同２００２−３５２９５７号公報、同２００２−２０３６８３号公報、同２００２−３６３２２７号公報、同２００２−２３１４５３号公報、同２００３−３１６５号公報、同２００２−２３４８８８号公報、同２００３−２７０４８号公報、同２００２−２５５９３４号公報、同２００２−２６０８６１号公報、同２００２−２８０１８３号公報、同２００２−２９９０６０号公報、同２００２−３０２５１６号公報、同２００２−３０５０８３号公報、同２００２−３０５０８４号公報、同２００２−３０８８３７号公報等。
【０１００】
また、本発明に用いられる発光ホストとしては、従来公知の低分子化合物でも、繰り返し単位をもつ高分子化合物でもよくまた、ビニル基やエポキシ基のような重合性基を有する低分子化合物（蒸着重合性発光ホスト）でも良い。
【０１０１】
また、前記の様に、貼合後に積層面の密着を強化し、また、層内での耐久性を向上させるため、反応性置換基（水酸基、イソシアナート基、イソチオシアナート基またビニル基等）を導入したホスト化合物を用いることができる。
【０１０２】
反応性置換基を導入したホスト化合物の例として、代表的には、以下のものが挙げられる。
【０１０３】
【化３】
【０１０４】
【化４】
【０１０５】
（発光ドーパント）
本発明に係る発光ドーパントについて説明する。
【０１０６】
本発明に係る発光ドーパントとしては、蛍光ドーパント（蛍光性化合物ともいう）、リン光ドーパント（リン光発光体、リン光性化合物、リン光発光性化合物等ともいう）を用いることができるが、より発光効率の高い有機ＥＬ素子を得る観点からは、本発明の有機ＥＬ素子の発光層や発光ユニットに使用される発光ドーパント（単に、発光材料ということもある）としては、上記のホスト化合物を含有すると同時に、リン光ドーパントを含有することが好ましい。
【０１０７】
（リン光ドーパント）
本発明に係るリン光ドーパントについて説明する。
【０１０８】
本発明に係るリン光ドーパントは、励起三重項からの発光が観測される化合物であり、具体的には、室温（２５℃）にてリン光発光する化合物であり、リン光量子収率が、２５℃において０．０１以上の化合物であると定義されるが、好ましいリン光量子収率は０．１以上である。
【０１０９】
上記リン光量子収率は、第４版実験化学講座７の分光IIの３９８頁（１９９２年版、丸善）に記載の方法により測定できる。溶液中でのリン光量子収率は種々の溶媒を用いて測定できるが、本発明に係るリン光ドーパントは、任意の溶媒のいずれかにおいて上記リン光量子収率（０．０１以上）が達成されればよい。
【０１１０】
リン光ドーパントの発光は原理としては２種あげられ、一つはキャリアが輸送されるホスト化合物上でキャリアの再結合が起こってホスト化合物の励起状態が生成し、このエネルギーをリン光ドーパントに移動させることでリン光ドーパントからの発光を得るというエネルギー移動型、もう一つはリン光ドーパントがキャリアトラップとなり、リン光ドーパント上でキャリアの再結合が起こりリン光ドーパントからの発光が得られるというキャリアトラップ型であるが、いずれの場合においても、リン光ドーパントの励起状態のエネルギーはホスト化合物の励起状態のエネルギーよりも低いことが条件である。
【０１１１】
リン光ドーパントは、有機ＥＬ素子の発光層に使用される公知のものの中から適宜選択して用いることができる。
【０１１２】
本発明に係るリン光ドーパントとしては、好ましくは元素の周期表で８〜１０族の金属を含有する錯体系化合物であり、さらに好ましくはイリジウム化合物、オスミウム化合物、または白金化合物（白金錯体系化合物）、希土類錯体であり、中でも最も好ましいのはイリジウム化合物である。
【０１１３】
以下に、リン光ドーパントとして用いられる化合物の具体例を示すが、本発明はこれらに限定されない。これらの化合物は、例えば、Ｉｎｏｒｇ．Ｃｈｅｍ．４０巻、１７０４〜１７１１に記載の方法等により合成できる。
【０１１４】
【化５】
【０１１５】
【化６】
【０１１６】
【化７】
【０１１７】
【化８】
【０１１８】
【化９】
【０１１９】
【化１０】
【０１２０】
【化１１】
【０１２１】
また、本発明において好ましく用いられる、錯体化合物中に架橋性の反応性基を導入したリン光ドーパントの代表例を以下に挙げる。これらに限定されない。
【０１２２】
【化１２】
【０１２３】
【化１３】
【０１２４】
（蛍光ドーパント（蛍光性化合物ともいう））
蛍光ドーパント（蛍光性化合物）としては、クマリン系色素、ピラン系色素、シアニン系色素、クロコニウム系色素、スクアリウム系色素、オキソベンツアントラセン系色素、フルオレセイン系色素、ローダミン系色素、ピリリウム系色素、ペリレン系色素、スチルベン系色素、ポリチオフェン系色素、または希土類錯体系蛍光体等が挙げられる。
【０１２５】
次に、本発明の有機ＥＬ素子の構成層として用いられる、注入層、阻止層、電子輸送層等について説明する。
【０１２６】
《注入層：電子注入層、正孔注入層》
注入層は必要に応じて設け、電子注入層と正孔注入層があり、上記の如く陽極と発光層または正孔輸送層の間、及び陰極と発光層または電子輸送層との間に存在させてもよい。
【０１２７】
注入層とは、駆動電圧低下や発光輝度向上のために電極と有機層間に設けられる層のことで、「有機ＥＬ素子とその工業化最前線（１９９８年１１月３０日エヌ・ティー・エス社発行）」の第２編第２章「電極材料」（１２３〜１６６頁）に詳細に記載されており、正孔注入層（陽極バッファー層）と電子注入層（陰極バッファー層）とがある。
【０１２８】
陽極バッファー層（正孔注入層）は、特開平９−４５４７９号公報、同９−２６００６２号公報、同８−２８８０６９号公報等にもその詳細が記載されており、具体例として、銅フタロシアニンに代表されるフタロシアニンバッファー層、酸化バナジウムに代表される酸化物バッファー層、アモルファスカーボンバッファー層、ポリアニリン（エメラルディン）やポリチオフェン等の導電性高分子を用いた高分子バッファー層等が挙げられる。
【０１２９】
陰極バッファー層（電子注入層）は、特開平６−３２５８７１号公報、同９−１７５７４号公報、同１０−７４５８６号公報等にもその詳細が記載されており、具体的にはストロンチウムやアルミニウム等に代表される金属バッファー層、フッ化リチウムに代表されるアルカリ金属化合物バッファー層、フッ化マグネシウムに代表されるアルカリ土類金属化合物バッファー層、酸化アルミニウムに代表される酸化物バッファー層等が挙げられる。上記バッファー層（注入層）はごく薄い膜であることが望ましく、素材にもよるがその膜厚は０．１ｎｍ〜５μｍの範囲が好ましい。
【０１３０】
《阻止層：正孔阻止層、電子阻止層》
阻止層は、上記の如く有機化合物薄膜の基本構成層の他に必要に応じて設けられるものである。例えば、特開平１１−２０４２５８号公報、同１１−２０４３５９号公報、及び「有機ＥＬ素子とその工業化最前線（１９９８年１１月３０日エヌ・ティー・エス社発行）」の２３７頁等に記載されている正孔阻止（ホールブロック）層がある。
【０１３１】
正孔阻止層とは広い意味では電子輸送層の機能を有し、電子を輸送する機能を有しつつ正孔を輸送する能力が著しく小さい正孔阻止材料からなり、電子を輸送しつつ正孔を阻止することで電子と正孔の再結合確率を向上させることができる。また、後述する電子輸送層の構成を必要に応じて、本発明に係わる正孔阻止層として用いることができる。
【０１３２】
本発明の有機ＥＬ素子の正孔阻止層は、発光層に隣接して設けられていることが好ましい。
【０１３３】
正孔阻止層には、前述のホスト化合物として挙げたアザカルバゾール誘導体を含有することが好ましい。
【０１３４】
また、本発明においては、複数の発光色の異なる複数の発光層を有する場合、その発光極大波長が最も短波にある発光層が、全発光層中、最も陽極に近いことが好ましいが、このような場合、該最短波層と該層の次に陽極に近い発光層との間に正孔阻止層を追加して設けることが好ましい。更には、該位置に設けられる正孔阻止層に含有される化合物の５０質量％以上が、前記最短波発光層のホスト化合物に対しそのイオン化ポテンシャルが０．３ｅＶ以上大きいことが好ましい。
【０１３５】
イオン化ポテンシャルは化合物のＨＯＭＯ（最高被占分子軌道）レベルにある電子を真空準位に放出するのに必要なエネルギーで定義され、例えば下記に示すような方法により求めることができる。
【０１３６】
（１）米国Ｇａｕｓｓｉａｎ社製の分子軌道計算用ソフトウェアであるＧａｕｓｓｉａｎ９８（Ｇａｕｓｓｉａｎ９８、Ｒｅｖｉｓｉｏｎ Ａ．１１．４，Ｍ．Ｊ．Ｆｒｉｓｃｈ，ｅｔ ａｌ，Ｇａｕｓｓｉａｎ，Ｉｎｃ．，Ｐｉｔｔｓｂｕｒｇｈ ＰＡ，２００２．）を用い、キーワードとしてＢ３ＬＹＰ／６−３１Ｇ＊を用いて構造最適化を行うことにより算出した値（ｅＶ単位換算値）の小数点第２位を四捨五入した値としてイオン化ポテンシャルを求めることができる。この計算値が有効な背景には、この手法で求めた計算値と実験値の相関が高いためである。
【０１３７】
（２）イオン化ポテンシャルは光電子分光法で直接測定する方法により求めることもできる。例えば、理研計器社製の低エネルギー電子分光装置「Ｍｏｄｅｌ ＡＣ−１」を用いて、あるいは紫外光電子分光として知られている方法を好適に用いることができる。
【０１３８】
一方、電子阻止層とは広い意味では正孔輸送層の機能を有し、正孔を輸送する機能を有しつつ電子を輸送する能力が著しく小さい材料からなり、正孔を輸送しつつ電子を阻止することで電子と正孔の再結合確率を向上させることができる。また、後述する正孔輸送層の構成を必要に応じて電子阻止層として用いることができる。本発明に係る正孔阻止層、電子輸送層の膜厚としては、好ましくは３ｎｍ〜１００ｎｍであり、更に好ましくは５ｎｍ〜３０ｎｍである。
【０１３９】
《正孔輸送層》
正孔輸送層とは正孔を輸送する機能を有する正孔輸送材料からなり、広い意味で正孔注入層、電子阻止層も正孔輸送層に含まれる。正孔輸送層は単層または複数層設けることができる。
【０１４０】
正孔輸送材料としては、正孔の注入または輸送、電子の障壁性のいずれかを有するものであり、有機物、無機物のいずれであってもよい。例えば、トリアゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、ポリアリールアルカン誘導体、ピラゾリン誘導体及びピラゾロン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、アリールアミン誘導体、アミノ置換カルコン誘導体、オキサゾール誘導体、スチリルアントラセン誘導体、フルオレノン誘導体、ヒドラゾン誘導体、スチルベン誘導体、シラザン誘導体、アニリン系共重合体、また導電性高分子オリゴマー、特にチオフェンオリゴマー等が挙げられる。
【０１４１】
正孔輸送材料としては上記のものを使用することができるが、ポルフィリン化合物、芳香族第３級アミン化合物及びスチリルアミン化合物、特に芳香族第３級アミン化合物を用いることが好ましい。
【０１４２】
芳香族第３級アミン化合物及びスチリルアミン化合物の代表例としては、Ｎ，Ｎ，Ｎ′，Ｎ′−テトラフェニル−４，４′−ジアミノフェニル；Ｎ，Ｎ′−ジフェニル−Ｎ，Ｎ′−ビス（３−メチルフェニル）−〔１，１′−ビフェニル〕−４，４′−ジアミン（ＴＰＤ）；２，２−ビス（４−ジ−ｐ−トリルアミノフェニル）プロパン；１，１−ビス（４−ジ−ｐ−トリルアミノフェニル）シクロヘキサン；Ｎ，Ｎ，Ｎ′，Ｎ′−テトラ−ｐ−トリル−４，４′−ジアミノビフェニル；１，１−ビス（４−ジ−ｐ−トリルアミノフェニル）−４−フェニルシクロヘキサン；ビス（４−ジメチルアミノ−２−メチルフェニル）フェニルメタン；ビス（４−ジ−ｐ−トリルアミノフェニル）フェニルメタン；Ｎ，Ｎ′−ジフェニル−Ｎ，Ｎ′−ジ（４−メトキシフェニル）−４，４′−ジアミノビフェニル；Ｎ，Ｎ，Ｎ′，Ｎ′−テトラフェニル−４，４′−ジアミノジフェニルエーテル；４，４′−ビス（ジフェニルアミノ）クオードリフェニル；Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリ（ｐ−トリル）アミン；４−（ジ−ｐ−トリルアミノ）−４′−〔４−（ジ−ｐ−トリルアミノ）スチリル〕スチルベン；４−Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノ−（２−ジフェニルビニル）ベンゼン；３−メトキシ−４′−Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノスチルベンゼン；Ｎ−フェニルカルバゾール、更には米国特許第５，０６１，５６９号明細書に記載されている２個の縮合芳香族環を分子内に有するもの、例えば、４，４′−ビス〔Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ〕ビフェニル（ＮＰＤ）、特開平４−３０８６８８号公報に記載されているトリフェニルアミンユニットが３つスターバースト型に連結された４，４′，４″−トリス〔Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ〕トリフェニルアミン（ＭＴＤＡＴＡ）等が挙げられる。
【０１４３】
更にこれらの材料を高分子鎖に導入した、またはこれらの材料を高分子の主鎖とした高分子材料を用いることもできる。また、ｐ型−Ｓｉ、ｐ型−ＳｉＣ等の無機化合物も正孔注入材料、正孔輸送材料として使用することができる。
【０１４４】
また、特開平１１−２５１０６７号公報、Ｊ．Ｈｕａｎｇ ｅｔ．ａｌ．著文献（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ ８０（２００２），ｐ．１３９）に記載されているような、所謂ｐ型正孔輸送材料を用いることもできる。本発明においては、より高効率の発光素子が得られることからこれらの材料を用いることが好ましい。
【０１４５】
正孔輸送層は上記正孔輸送材料を、例えば、真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、インクジェット法を含む印刷法、ＬＢ法等の公知の方法により、薄膜化することにより形成することができる。正孔輸送層の膜厚については特に制限はないが、通常は５ｎｍ〜５μｍ程度、好ましくは５ｎｍ〜２００ｎｍである。この正孔輸送層は上記材料の１種または２種以上からなる一層構造であってもよい。
【０１４６】
また、不純物をドープしたｐ性の高い正孔輸送層を用いることもできる。その例としては、特開平４−２９７０７６号公報、特開２０００−１９６１４０号公報、同２００１−１０２１７５号公報の各公報、Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，９５，５７７３（２００４）等に記載されたものが挙げられる。
【０１４７】
本発明においては、このようなｐ性の高い正孔輸送層を用いることが、より低消費電力の素子を作製することができるため好ましい。
【０１４８】
正孔輸送層についても同様に、正孔輸送材料分子中に反応性置換基を導入したものが用いることができ、反応性置換基を有する特に好ましい正孔輸送材料としては以下のものが挙げられる。
【０１４９】
【化１４】
【０１５０】
【化１５】
【０１５１】
《電子輸送層》
電子輸送層とは電子を輸送する機能を有する材料からなり、広い意味で電子注入層、正孔阻止層も電子輸送層に含まれる。電子輸送層は単層または複数層設けることができる。
【０１５２】
従来、単層の電子輸送層、及び複数層とする場合は発光層に対して陰極側に隣接する電子輸送層に用いられる電子輸送材料（正孔阻止材料を兼ねる）としては、陰極より注入された電子を発光層に伝達する機能を有していればよく、その材料としては従来公知の化合物の中から任意のものを選択して用いることができ、例えば、ニトロ置換フルオレン誘導体、ジフェニルキノン誘導体、チオピランジオキシド誘導体、カルボジイミド、フレオレニリデンメタン誘導体、アントラキノジメタン及びアントロン誘導体、オキサジアゾール誘導体等が挙げられる。更に上記オキサジアゾール誘導体において、オキサジアゾール環の酸素原子を硫黄原子に置換したチアジアゾール誘導体、電子吸引基として知られているキノキサリン環を有するキノキサリン誘導体も、電子輸送材料として用いることができる。更にこれらの材料を高分子鎖に導入した、またはこれらの材料を高分子の主鎖とした高分子材料を用いることもできる。
【０１５３】
また８−キノリノール誘導体の金属錯体、例えば、トリス（８−キノリノール）アルミニウム（Ａｌｑ）、トリス（５，７−ジクロロ−８−キノリノール）アルミニウム、トリス（５，７−ジブロモ−８−キノリノール）アルミニウム、トリス（２−メチル−８−キノリノール）アルミニウム、トリス（５−メチル−８−キノリノール）アルミニウム、ビス（８−キノリノール）亜鉛（Ｚｎｑ）等、及びこれらの金属錯体の中心金属がＩｎ、Ｍｇ、Ｃｕ、Ｃａ、Ｓｎ、ＧａまたはＰｂに置き替わった金属錯体も、電子輸送材料として用いることができる。その他、メタルフリーもしくはメタルフタロシアニン、またはそれらの末端がアルキル基やスルホン酸基等で置換されているものも、電子輸送材料として好ましく用いることができる。また、発光層の材料として例示したジスチリルピラジン誘導体も、電子輸送材料として用いることができるし、正孔注入層、正孔輸送層と同様にｎ型−Ｓｉ、ｎ型−ＳｉＣ等の無機半導体も電子輸送材料として用いることができる。
【０１５４】
電子輸送層は上記電子輸送材料を、例えば、真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、インクジェット法を含む印刷法、ＬＢ法等の公知の方法により、薄膜化することにより形成することができる。電子輸送層の膜厚については特に制限はないが、通常は５ｎｍ〜５μｍ程度、好ましくは５ｎｍ〜２００ｎｍである。電子輸送層は上記材料の１種または２種以上からなる一層構造であってもよい。
【０１５５】
また、不純物をドープしたｎ性の高い電子輸送層を用いることもできる。その例としては、特開平４−２９７０７６号公報、同１０−２７０１７２号公報、特開２０００−１９６１４０号公報、同２００１−１０２１７５号公報、Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，９５，５７７３（２００４）等に記載されたものが挙げられる。
【０１５６】
本発明においては、このようなｎ性の高い電子輸送層を用いることがより低消費電力の素子を作製することができるため好ましい。
【０１５７】
反応性置換基を有する電子輸送材料の例としては、以下のものが挙げられる。
【０１５８】
【化１６】
【０１５９】
【化１７】
【０１６０】
《陽極》
本発明において、例えば、第一の電極基板上に形成される陽極としては、仕事関数の大きい（４ｅＶ以上）金属、合金、電気伝導性化合物及びこれらの混合物を電極物質とするものが好ましく用いられる。このような電極物質の具体例としてはＡｕ等の金属、ＣｕＩ、インジウムチンオキシド（ＩＴＯ）、ＳｎＯ2、ＺｎＯ等の導電性透明材料が挙げられる。また、ＩＤＩＸＯ（Ｉｎ2Ｏ3−ＺｎＯ）等非晶質で透明導電膜を作製可能な材料を用いてもよい。陽極はこれらの電極物質を蒸着やスパッタリング等の方法により、薄膜を形成させ、フォトリソグラフィー法で所望の形状のパターンを形成してもよく、あるいはパターン精度をあまり必要としない場合は（１００μｍ以上程度）、上記電極物質の蒸着やスパッタリング時に所望の形状のマスクを介してパターンを形成してもよい。あるいは、有機導電性化合物のように塗布可能な物質を用いる場合には、印刷方式、コーティング方式など湿式製膜法を用いることもできる。この陽極より発光を取り出す場合には、透過率を１０％より大きくすることが望ましく、また陽極としてのシート抵抗は数百Ω／□以下が好ましい。更に膜厚は材料にもよるが、通常１０ｎｍ〜１０００ｎｍ、好ましくは１０ｎｍ〜２００ｎｍの範囲で選ばれる。
【０１６１】
《陰極》
一方、例えば、第一の電極基板上に形成される陰極としては、仕事関数の小さい（４ｅＶ以下）金属（電子注入性金属と称する）、合金、電気伝導性化合物及びこれらの混合物を電極物質とするものが用いられる。このような電極物質の具体例としては、ナトリウム、ナトリウム−カリウム合金、マグネシウム、リチウム、マグネシウム／銅混合物、マグネシウム／銀混合物、マグネシウム／アルミニウム混合物、マグネシウム／インジウム混合物、アルミニウム／酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）混合物、インジウム、リチウム／アルミニウム混合物、希土類金属等が挙げられる。これらの中で、電子注入性及び酸化等に対する耐久性の点から、電子注入性金属とこれより仕事関数の値が大きく安定な金属である第二金属との混合物、例えば、マグネシウム／銀混合物、マグネシウム／アルミニウム混合物、マグネシウム／インジウム混合物、アルミニウム／酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）混合物、リチウム／アルミニウム混合物、アルミニウム等が好適である。陰極はこれらの電極物質を蒸着やスパッタリング等の方法により薄膜を形成させることにより、作製することができる。また、陰極としてのシート抵抗は数百Ω／□以下が好ましく、膜厚は通常１０ｎｍ〜５μｍ、好ましくは５０ｎｍ〜２００ｎｍの範囲で選ばれる。なお、発光した光を透過させるため、有機ＥＬ素子の陽極または陰極のいずれか一方が、透明または半透明であれば発光輝度が向上し好都合である。
【０１６２】
また、陰極に上記金属を１ｎｍ〜２０ｎｍの膜厚で作製した後に、陽極の説明で挙げた導電性透明材料をその上に作製することで、透明または半透明の陰極を作製することができる。
【０１６３】
本発明においては、これらの電極層を基板上に最初に形成した後、有機層の形成を行うため、例えば通常の場合のように陰極形成を最後に行う必要がなく、電極形成時、有機層（皮膜）がダメージをうけることが少ない方法である。また、成膜条件への制約が小さいため、電極形成が容易である。
【０１６４】
《基板》
本発明の有機ＥＬ素子に係る電極基盤（以下、基体、基板、基材、支持体等ともいう）としては、ガラス、プラスチック等の種類には特に限定はなく、また、透明であっても不透明であってもよい。基板側から光を取り出す場合には、基板は透明であることが好ましい。好ましく用いられる透明な基板としては、ガラス、石英、透明樹脂フィルムを挙げることができる。特に好ましい基板は、有機ＥＬ素子にフレキシブル性を与えることが可能で、ロールツウロールによって素子形成が可能な樹脂フィルムである。樹脂フィルムとしては、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）等のポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン、セロファン、セルロースジアセテート、セルローストリアセテート、セルロースアセテートブチレート、セルロースアセテートプロピオネート（ＣＡＰ）、セルロースアセテートフタレート（ＴＡＣ）、セルロースナイトレート等のセルロースエステル類又はそれらの誘導体、ポリ塩化ビニリデン、ポリビニルアルコール、ポリエチレンビニルアルコール、シンジオタクティックポリスチレン、ポリカーボネート、ノルボルネン樹脂、ポリメチルペンテン、ポリエーテルケトン、ポリイミド、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリフェニレンスルフィド、ポリスルホン類、ポリエーテルイミド、ポリエーテルケトンイミド、ポリアミド、フッ素樹脂、ナイロン、ポリメチルメタクリレート、アクリル或いはポリアリレート類、アートン（商品名ＪＳＲ社製）或いはアペル（商品名三井化学社製）といったシクロオレフィン系樹脂等を挙げられる。樹脂フィルムの表面には、無機物、有機物の被膜またはその両者のハイブリッド被膜が形成されていてもよく、ＪＩＳ Ｋ ７１２９−１９８７に準拠した方法で測定された水蒸気透過度（２５±０．５℃、相対湿度（９０±２）％ＲＨ）が、０．０１ｇ／ｍ2・２４ｈｒ以下のバリア性フィルムであることが好ましく、更には、ＪＩＳ Ｋ ７１２６−１９９２に準拠した方法で測定された酸素透過度が、１０-3ｍｌ／ｍ2／２４ｈｒ・ａｔｍ以下、水蒸気透過度が、１０-3ｇ／ｍ2・２４ｈｒ以下の高バリア性フィルムであることが好ましい。高バリア性フィルムとするために樹脂フィルム表面に形成されるバリア膜を形成する材料としては、水分や酸素など素子の劣化をもたらすものの浸入を抑制する機能を有する材料であればよく、例えば、酸化珪素、二酸化珪素、窒化珪素などを用いることができる。更に該膜の脆弱性を改良するためにこれら無機層と有機材料からなる層の積層構造を持たせることがより好ましい。無機層と有機層の積層順については特に制限はないが、両者を交互に複数回積層させることが好ましい。
【０１６５】
《封止》
本発明の有機ＥＬ素子の封止に用いられる封止手段としては、例えば封止部材と、電極、基板とを接着剤で接着する方法を挙げることができる。封止部材としては、有機ＥＬ素子の表示領域を覆うように配置されておればよく、凹板状でも、平板状でもよい。また、透明性、電気絶縁性は特に限定されない。具体的には、ガラス板、ポリマー板・フィルム、金属板・フィルム等が挙げられる。ガラス板としては、特にソーダ石灰ガラス、バリウム・ストロンチウム含有ガラス、鉛ガラス、アルミノケイ酸ガラス、ホウケイ酸ガラス、バリウムホウケイ酸ガラス、石英等を挙げることができる。
【０１６６】
また、ポリマー板としては、ポリカーボネート、アクリル、ポリエチレンテレフタレート、ポリエーテルサルファイド、ポリサルフォン等を挙げることができる。金属板としては、ステンレス、鉄、銅、アルミニウム、マグネシウム、ニッケル、亜鉛、クロム、チタン、モリブテン、シリコン、ゲルマニウムおよびタンタルからなる群から選ばれる一種以上の金属または合金からなるものが挙げられる。本発明においては、素子を薄膜化できるということからポリマーフィルム、金属フィルムを好ましく使用することができる。
【０１６７】
更には、ポリマーフィルムは、酸素透過度１０-3ｍｌ／ｍ2／２４ｈｒ・ａｔｍ以下、水蒸気透過度が、１０-3ｇ／ｍ2・２４ｈｒ以下、特に、１０-5ｇ／ｍ2・２４ｈｒ以下のものであることが好ましい。また、酸素透過度も１０-5ｍｌ／ｍ2／２４ｈｒ・ａｔｍ以下、であることが、更に好ましい。封止部材を凹状に加工するのは、サンドブラスト加工、化学エッチング加工等が使われる。
【０１６８】
接着剤として具体的には、アクリル酸系オリゴマー、メタクリル酸系オリゴマーの反応性ビニル基を有する光硬化および熱硬化型接着剤、２−シアノアクリル酸エステルなどの湿気硬化型等の接着剤を挙げることができる。また、エポキシ系などの熱および化学硬化型（二液混合）を挙げることができる。また、ホットメルト型のポリアミド、ポリエステル、ポリオレフィンを挙げることができる。また、カチオン硬化タイプの紫外線硬化型エポキシ樹脂接着剤を挙げることができる。なお、有機ＥＬ素子が熱処理により劣化する場合があるので、室温から８０℃までに接着硬化できるものが好ましい。また、前記接着剤中に乾燥剤を分散させておいてもよい。封止部分への接着剤の塗布は、市販のディスペンサーを使ってもよいし、スクリーン印刷のように印刷してもよい。
【０１６９】
また、有機層を挟み基板と対向する側の電極の外側に、該電極と有機層を被覆し、基板と接する形で無機物、有機物の層を形成し封止膜とすることも好適にできる。この場合、該膜を形成する材料としては、水分や酸素など素子の劣化をもたらすものの浸入を抑制する機能を有する材料であればよく、例えば、酸化珪素、二酸化珪素、窒化珪素などを用いることができる。更に該膜の脆弱性を改良するためにこれら無機層と有機材料からなる層の積層構造を持たせることが好ましい。
【０１７０】
これらの膜の形成方法については、特に限定はなく、例えば真空蒸着法、スパッタリング法、反応性スパッタリング法、分子線エピタキシー法、クラスタ−イオンビーム法、イオンプレーティング法、プラズマ重合法、大気圧プラズマ重合法、プラズマＣＶＤ法、レーザーＣＶＤ法、熱ＣＶＤ法、コーティング法などを用いることができる。
【０１７１】
封止部材と有機ＥＬ素子の表示領域との間隙には、気相および液相では、窒素、アルゴン等の不活性気体や、フッ化炭化水素、シリコンオイルのような不活性液体を注入することが好ましい。また、真空とすることも可能である。また、内部に吸湿性化合物を封入することもできる。吸湿性化合物としては例えば金属酸化物（例えば、酸化ナトリウム、酸化カリウム、酸化カルシウム、酸化バリウム、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム等）、硫酸塩（例えば、硫酸ナトリウム、硫酸カルシウム、硫酸マグネシウム、硫酸コバルト等）、金属ハロゲン化物（例えば、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、フッ化セシウム、フッ化タンタル、臭化セリウム、臭化マグネシウム、沃化バリウム、沃化マグネシウム等）、過塩素酸類（例えば過塩素酸バリウム、過塩素酸マグネシウム等）等があげられ、硫酸塩、金属ハロゲン化物および過塩素酸類においては無水塩が好適に用いられる。
【０１７２】
《保護膜、保護板》
有機層を挟み基板と対向する側の前記封止膜あるいは前記封止用フィルムの外側に、素子の機械的強度を高めるために保護膜、あるいは保護板を設けてもよい。特に、封止が前記封止膜により行われている場合には、その機械的強度は必ずしも高くないため、このような保護膜、保護板を設けることが好ましい。これに使用することができる材料としては、前記封止に用いたのと同様なガラス板、ポリマー板・フィルム、金属板・フィルム等を用いることができるが、軽量かつ薄膜化ということからポリマーフィルムを用いることが好ましい。
【０１７３】
《有機ＥＬ素子の作製方法》
本発明の有機ＥＬ素子の作製方法について説明する。
【０１７４】
適当な基板上に所望の電極物質、例えば、陽極用物質からなる薄膜を１μｍ以下、好ましくは１０ｎｍ〜２００ｎｍの膜厚になるように、蒸着やスパッタリング等の方法により形成させ、陽極を作製して陽極基板とする。次に、この上に有機ＥＬ素子材料である正孔注入層、正孔輸送層、発光層、正孔阻止層、電子輸送層等各有機層をこの順で有機材料薄膜として形成させる。陽極基板側に、これらの層のうち任意の層まで形成してもよい。例えば、正孔輸送層まで形成させて、陽極側部材を作製する。この有機化合物薄膜の成膜法としては、前記の如く蒸着法、ウェットプロセス（スピンコート法、キャスト法、インクジェット法、印刷法）等があるが、均質な膜が得られやすく、且つピンホールが生成しにくい等の点から、真空蒸着法、スピンコート法、インクジェット法、印刷法が特に好ましい。層毎に異なる製膜法を適用してもよい。
【０１７５】
また、別に第２の電極基板上に陰極物質からなる薄膜を、同じく１μｍ以下、好ましくは１０ｎｍ〜２００ｎｍの膜厚になるように、蒸着やスパッタリング等の方法により形成させ、陰極基板を作製する。
【０１７６】
次に、この上に、陽極基板上に形成された正孔輸送層の以降の陰極側に形成されるべき各層を前記と逆の順で、例えば電子輸送層、正孔阻止層、発光層と順次形成して、陰極側部材を作製する。陰極基板上に形成する有機層各層の成膜方法としては、前記同様に蒸着法、ウェットプロセス（スピンコート法、キャスト法、インクジェット法、印刷法）いずれでもよい。
【０１７７】
尚、成膜法として、蒸着法を採用する場合、その蒸着条件は使用する化合物の種類等により異なるが、一般にボート加熱温度５０℃〜４５０℃、真空度１０-6Ｐａ〜１０-2Ｐａ、蒸着速度０．０１ｎｍ／秒〜５０ｎｍ／秒、基板温度−５０℃〜３００℃、膜厚０．１ｎｍ〜５μｍ、好ましくは５ｎｍ〜２００ｎｍの範囲で適宜選ぶことが望ましい。
【０１７８】
それぞれ有機層が形成された陽極側基板、及び陰極側基板の正孔輸送層（陽極側部材）及び発光層（陰極側部材）を、互いに対向させ、接合治具により密着、貼合する。
【０１７９】
接合治具は、両基板を互いに対向させ、間に挟んで、均一な圧力で圧着出来るスタンパー様治具と架台とからなるものを用いることができ、圧力を、例えば真空ラミネーターを用いて１×１０-2Ｐａの減圧環境下で、押圧力約０．１ＭＰａで圧着し、両有機層を密着、固定し貼合する。
【０１８０】
また、対向する層中に、例えば、発光ホスト或いはリン光ドーパント、また、正孔輸送層中の正孔輸送材料（貼合する層同士、その層に含まれる機能性材料）に化学反応を利用し共有結合の形成で架橋して密着性を高めようとする場合、紫外線等活性光線を利用してもよい。
【０１８１】
上記は、陽極基板に正孔輸送層まで設け、陰極基板に発光層以降を設けたが、他の組み合わせでも勿論よく、また例えば、発光層を両者に設け、発光層同士を密着（又架橋）してもよい。他の組み合わせでも構わない。
【０１８２】
このような有機ＥＬ素子は、直流電圧を印加する場合には、陽極を＋、陰極を−の極性として電圧２Ｖ〜４０Ｖ程度を印加すると、発光が観測できる。また交流電圧を印加してもよい。なお、印加する交流の波形は任意でよい。
【０１８３】
《光取り出し》
有機ＥＬ素子は空気よりも屈折率の高い（屈折率が１．７〜２．１程度）層の内部で発光するため、発生した光のうち１５％から２０％程度の光しか取り出せないと言われている。これは、臨界角以上の角度θで界面（透明基板と空気との界面）に入射する光が全反射を起こすことから、透明電極ないし発光層と透明基板との間で光が全反射を起こし、光が透明電極ないし発光層を導波し、結果として光が素子側面方向に逃げるためである。
【０１８４】
この光の取り出しの効率を向上させる手法としては、例えば、透明基板表面に凹凸を形成し、透明基板と空気界面での全反射を防ぐ方法（米国特許第４，７７４，４３５号明細書）、基板に集光性を持たせることにより効率を向上させる方法（特開昭６３−３１４７９５号公報）、素子の側面等に反射面を形成する方法（特開平１−２２０３９４号公報）、基板と発光体の間に中間の屈折率を持つ平坦層を導入し、反射防止膜を形成する方法（特開昭６２−１７２６９１号公報）、基板と発光体の間に基板よりも低屈折率を持つ平坦層を導入する方法（特開２００１−２０２８２７号公報）、基板、透明電極層や発光層のいずれかの層間（含む、基板と外界間）に回折格子を形成する方法（特開平１１−２８３７５１号公報）等がある。
【０１８５】
本発明においては、これらの方法を本発明の有機ＥＬ素子と組み合わせて用いることができる。特に、基板と発光体の間に基板よりも低屈折率を持つ平坦層を導入する方法、あるいは基板、透明電極層や発光層のいずれかの層間（含む、基板と外界間）に回折格子を形成する方法を好適に用いることができる。
【０１８６】
また、透明電極と透明基板の間に低屈折率の媒質、例えば、エアロゲル、多孔質シリカ、フッ化マグネシウム、フッ素系ポリマー等の層を、光の波長よりも長い厚みで形成すると、透明電極から出てきた光は、媒質の屈折率が低いほど外部への取り出し効率が高くなる。透明基板の屈折率は一般に１．５〜１．７程度であるので、低屈折率層は屈折率がおよそ１．５以下であることが好ましい。また、更に１．３５以下であることが好ましい。
【０１８７】
また、低屈折率媒質の厚みは媒質中の波長の２倍以上となるのが望ましい。これは低屈折率媒質の厚みが、光の波長程度になってエバネッセントで染み出した電磁波が基板内に入り込む膜厚になると、低屈折率層の効果が薄れるからである。
【０１８８】
全反射を起こす界面もしくはいずれかの媒質中に回折格子を導入する方法は、光取り出し効率の向上効果が高いという特徴がある。この方法は回折格子が１次の回折や２次の回折といった所謂ブラッグ回折により、光の向きを屈折とは異なる特定の向きに変えることができる性質を利用して、発光層から発生した光のうち層間での全反射等により外に出ることができない光を、いずれかの層間もしくは、媒質中（透明基板内や透明電極内）に回折格子を導入することで光を回折させ、光を外に取り出そうとするものである。
【０１８９】
導入する回折格子は、二次元的な周期屈折率を持っていることが望ましい。これは発光層で発光する光はあらゆる方向にランダムに発生するので、ある方向にのみ周期的な屈折率分布を持っている一般的な１次元回折格子では、特定の方向に進む光しか回折されず、光の取り出し効率がさほど上がらない。しかしながら、屈折率分布を二次元的な分布にすることにより、あらゆる方向に進む光が回折され、光の取り出し効率が上がる。
【０１９０】
回折格子を導入する位置としては前述の通り、いずれかの層間もしくは媒質中（透明基板内や透明電極内）でもよいが、光が発生する場所である有機発光層の近傍が望ましい。
【０１９１】
このとき、回折格子の周期は媒質中の光の波長の約１／２〜３倍程度が好ましい。
【０１９２】
回折格子の配列は正方形のラチス状、三角形のラチス状、ハニカムラチス状等、２次元的に配列が繰り返されることが好ましい。
【０１９３】
《集光シート》
また、本発明の有機ＥＬ素子は基板の光取り出し側に、マイクロレンズアレイ状の構造を設けるように加工したり、あるいは所謂集光シートと組み合わせ、特定方向、例えば、素子発光面の正面方向に集光することにより輝度を高めることができる。
【０１９４】
マイクロレンズアレイの例としては、基板の光取り出し側に一辺が３０μｍでその頂角が９０度となるような四角錐を２次元に配列する。一辺は１０μｍ〜１００μｍが好ましい。これより小さくなると回折の効果が発生して色付く、大きすぎると厚みが厚くなり好ましくない。
【０１９５】
集光シートとしては、例えば、液晶表示装置のＬＥＤバックライトで実用化されているものを用いることが可能である。このようなシートとして、例えば、住友スリーエム社製輝度上昇フィルム（ＢＥＦ）等を用いることができる。プリズムシートの形状としては、例えば、基材に頂角９０度、ピッチ５０μｍの△状のストライプが形成されたものであってもよいし、頂角が丸みを帯びた形状、ピッチをランダムに変化させた形状、その他の形状であってもよい。
【０１９６】
また、発光素子からの光放射角を制御するために、光拡散板・フィルムを集光シートと併用してもよい。例えば、（株）きもと製拡散フィルム（ライトアップ）等を用いることができる。
【０１９７】
《用途》
本発明の有機ＥＬ素子は、表示デバイス、各種発光光源として用いることができる。発光光源として、例えば、家庭用照明、車内照明、時計や液晶用のバックライト、看板広告、信号機、光記憶媒体の光源、電子写真複写機の光源、光通信処理機の光源、光センサーの光源等が挙げられるがこれに限定するものではないが、特に、カラーフィルターと組み合わせた液晶表示装置のバックライト、照明用光源としての用途に有効に用いることができる。
【０１９８】
《ディスプレイ装置》
本発明のディスプレイ装置について説明する。本発明の表示装置は多色または白色の表示装置に用いられる。多色または白色の表示装置の場合は、発光層形成時のみシャドーマスクを設ける。発光層をパターニングする場合、その方法に限定はないが、好ましくは蒸着法、インクジェット法、印刷法である。蒸着法を用いる場合においてはシャドーマスクを用いたパターニングが好ましい。このようにして得られた多色または白色の表示装置に、直流電圧を印加する場合には、陽極を＋、陰極を−の極性として電圧２Ｖ〜４０Ｖ程度を印加すると、発光が観測できる。また、逆の極性で電圧を印加しても電流は流れずに発光は全く生じない。さらに、交流電圧を印加する場合には、陽極が＋、陰極が−の状態になったときのみ発光する。なお、印加する交流の波形は任意でよい。
【０１９９】
《照明装置》
本発明の照明装置について説明する。本発明の有機ＥＬ素子は、照明用や露光光源のような一種のランプとして使用しても良いし、画像を投影するタイプのプロジェクション装置や、静止画像や動画像を直接視認するタイプの表示装置（ディスプレイ）のバックライトとして使用しても良い。液晶表示装置用のバックライトとして使用する場合の液晶の駆動方式は単純マトリクス（パッシブマトリクス）方式でもアクティブマトリクス方式でもどちらでも良い。液晶表示装置におけるバックライトであれば、発光層に用いる発光材料としては特に制限はなく、ＣＦ（カラーフィルター）特性に対応した波長範囲に適合するように、発光材料中から任意のものを選択して組み合わせて、また、前記の光取りだし及び／又は集光シート等と組み合わせて、白色化すればよい。
【０２００】
このように、本発明に用いられる有機ＥＬ素子は、ＣＦ（カラーフィルター）と組み合わせて、また、ＣＦ（カラーフィルター）パターンに合わせ素子及び駆動トランジスタ回路を配置することで、有機ＥＬ素子から取り出される白色光をバックライトとして、青色フィルタ、緑色フィルタ、赤色フィルタを介して、青色光（４３０ｎｍ〜４８０ｎｍの範囲に発光極大を有する）、緑色光（波長５１０ｎｍ〜５５０ｎｍの範囲に発光極大を有する）、赤色光（波長６００ｎｍ〜６４０ｎｍの範囲に発光極大を有する）を得ることで、低駆動電圧で、長寿命のフルカラーの有機エレクトロルミネッセンスディスプレイが出来好ましい。
【０２０１】
また、これらディスプレイに加えて、各種発光光源、照明装置として、家庭用照明、車内照明、また、露光光源のような一種のランプとして、液晶表示装置のバックライト等、表示装置にも有用に用いられる。その他、時計等のバックライト、看板広告、信号機、光記憶媒体等の光源、電子写真複写機の光源、光通信処理機の光源、光センサーの光源等、更には表示装置を必要とする一般の家庭用電気器具等広い範囲の用途が挙げられる。
【実施例】
【０２０２】
以下、実施例により本発明を説明するが、本発明の実施態様はこれらに限定されるものではない。
【０２０３】
実施例１
〈第１の電極基板の作製〉
陽極として１００ｍｍ×１００ｍｍ×１．１ｍｍのガラス基板上にＩＴＯ（インジウムチンオキシド）を１００ｎｍ製膜した基板（ＮＨテクノグラス社製ＮＡ４５）にパターニングを行った後、このＩＴＯ透明電極を設けた透明支持基板をイソプロピルアルコールで超音波洗浄し、乾燥窒素ガスで乾燥し、ＵＶオゾン洗浄を５分間行なった。
【０２０４】
この基板を市販のスピンコータに取り付け、下記化合物ＢＣＰ（６０ｍｇ）をトルエン１０ｍｌに溶解した溶液を用い、１０００ｒｐｍ、３０ｓｅｃの条件下、スピンコート（膜厚約４０ｎｍ）し、有機層１層を有する第１の電極基板を作製した。
【０２０５】
〈第２の電極基板の作製〉
第１の電極基板の作製時に使用したＵＶオゾン洗浄済みの基板を市販のスピンコータに取り付け、下記化合物ＣＢＰ（６０ｍｇ）をトルエン１０ｍｌに溶解した溶液を用い、１０００ｒｐｍ、３０ｓｅｃの条件下、スピンコート（膜厚約４０ｎｍ）し、有機層１層を有する第２の電極基板を作製した。
【０２０６】
このようにして得られた第１の電極基板と第２の電極基板の有機層を対向させて重ね合わせ、接合冶具で固定し、１００℃で１時間加熱処理を行い、素子１−１を作製した。
【０２０７】
素子１−１の作製において、第１の電極基板と第２の電極基板の有機層に使用する化合物と後処理方法を表１に示す方法に置き換えた以外は、素子１−１と同じ方法で素子１−２、１−３を作製した。
【０２０８】
上記で使用した化合物の構造を以下に示す。
【０２０９】
【化１８】
【０２１０】
〔剥離強度の測定〕
素子の剥離強度はＳＡＩＣＡＳ法にて、ダイプラ・ウィンテス社製のＳＡＩＣＡＳ ＮＮ−０４型を用いて測定した。ＳＡＩＣＡＳ法とは，鋭利な切刃（単結晶ダイヤモンド，焼結合金）を用いて，垂直荷重を一定方向に保った状態で，水平方向に定速で動かすために必要な水平荷重を測定する手法であり、薄膜の剥離強度の測定が可能となる。
【０２１１】
測定条件は下記の通りである。
【０２１２】
サイカス測定条件
装置；ダイプラウインテス製サイカスＮＮ−０４型
測定条件；
ダイヤモンド製１ｍｍ幅の刃を使用。剪断角度は４５°
押圧荷重を２μＮ、バランス加重１μＮとし、垂直速度１ｎｍ／ｓｅｃ、水平速度１００ｎｍ／ｓｅｃにて切削を行い、水平、垂直力を記録した。尚、サンプリングステップは０．２ｓｅｃ／ｐｏｉｎｔである。
【０２１３】
【表１】
【０２１４】
上記測定方法にて、層間の剥離強度の測定が可能であることが分かる
実施例２
〈有機ＥＬ素子２−１〜２−３の作製〉
〈第１の電極基板の作製〉
１００ｍｍ×１００ｍｍ×１．１ｍｍのガラス基板をイソプロピルアルコールで超音波洗浄し、乾燥窒素ガスで乾燥し、ＵＶオゾン洗浄を５分間行なった後、市販の真空蒸着装置の基板ホルダーに固定し、アルミニウム（膜厚約１１０ｎｍ）、フッ化リチウム（膜厚約０．５ｎｍ）を蒸着した。
【０２１５】
この基板を市販のスピンコータに取り付け、ＢＣＰ（２０ｍｇ）をトルエン１０ｍｌに溶解した溶液を用い、１０００ｒｐｍ、３０ｓｅｃの条件下、スピンコート（膜厚約１０ｎｍ）、６０℃で１時間真空乾燥し、有機層（電子輸送層）を設け、第１の電極基板（陰極側）を作製した。
【０２１６】
〈第２の電極基板の作製〉
陽極として１００ｍｍ×１００ｍｍ×１．１ｍｍのガラス基板上にＩＴＯ（インジウムチンオキシド）を１００ｎｍ製膜した基板（ＮＨテクノグラス社製ＮＡ４５）にパターニングを行った後、このＩＴＯ透明電極を設けた透明支持基板をイソプロピルアルコールで超音波洗浄し、乾燥窒素ガスで乾燥し、ＵＶオゾン洗浄を５分間行なった。
【０２１７】
この基板を市販のスピンコータに取り付け、例示化合物４−１（６０ｍｇ）をトルエン１０ｍｌに溶解した溶液を用い、１０００ｒｐｍ、３０ｓｅｃの条件下、スピンコート（膜厚約４０ｎｍ）、紫外光を３０秒照射した後、６０℃で１時間真空乾燥し、有機層（正孔輸送層）を形成した。
【０２１８】
次いで、ＣＢＰ（６０ｍｇ）と例示化合物Ｉｒ−１（３．０ｍｇ）とをトルエン６ｍｌに溶解した溶液を用い、１０００ｒｐｍ、３０ｓｅｃの条件下、スピンコートし（膜厚約６０ｎｍ）、６０℃で１時間真空乾燥し、発光層を形成した。このようにして、有機層として正孔輸送層及び発光層を有する第２の電極基板（陽極側）を作製した。
【０２１９】
このようにして得られた第１の電極基板（陰極側）と第２の電極基板（陽極側）の有機層を対向させて重ね合わせ、接合冶具で固定し、１００℃で１時間過熱処理を行い、出来上がった素子を封止処理し、有機ＥＬ素子２−１を作製した。
【０２２０】
有機ＥＬ素子２−１の作製において、電子輸送層、発光層及び正孔輸送層に使用する化合物を表２に示す化合物に置き換えた以外は有機ＥＬ素子２−１と同じ方法で有機ＥＬ素子２−２、２−３を作製した。
【０２２１】
【表２】
【０２２２】
〈有機ＥＬ素子２−１〜２−３の評価〉
以下のようにして作製した有機ＥＬ素子２−１〜２−３の評価を行い、その結果を表２に示す。
【０２２３】
（外部取りだし量子効率）
作製した有機ＥＬ素子について、２３℃、乾燥窒素ガス雰囲気下で２．５ｍＡ／ｃｍ2定電流を印加した時の外部取り出し量子効率（％）を測定した。なお測定には同様に分光放射輝度計ＣＳ−１０００（コニカミノルタ製）を用いた。
【０２２４】
表３の外部取りだし量子効率の測定結果は、有機ＥＬ素子２−１の測定値を１００とした時の相対値で表した。
【０２２５】
（寿命）
２．５ｍＡ／ｃｍ2の一定電流で駆動したときに、輝度が発光開始直後の輝度（初期輝度）の半分に低下するのに要した時間を測定し、これを半減寿命時間（τ０．５）として寿命の指標とした。なお測定には分光放射輝度計ＣＳ−１０００（コニカミノルタ製）を用いた。
【０２２６】
表３の寿命の測定結果は、有機ＥＬ素子２−１を１００とした時の相対値で表した。
【０２２７】
また、接合面における剥離強度を実施例１と同様に測定を行い、その結果を表３に示した。
【０２２８】
【表３】
【０２２９】
表３から、本発明の有機ＥＬ素子は、長寿命化が達成されていることが分かった。
【０２３０】
実施例３
〈有機ＥＬ素子３−１〜３−３の作製〉
〈第１の電極基板の作製〉
１００ｍｍ×１００ｍｍ×１．１ｍｍのガラス基板をイソプロピルアルコールで超音波洗浄し、乾燥窒素ガスで乾燥し、ＵＶオゾン洗浄を５分間行なった後、市販の真空蒸着装置の基板ホルダーに固定し、アルミニウム（膜厚約１１０ｎｍ）、フッ化リチウム（膜厚約０．５ｎｍ）を蒸着した。
【０２３１】
この基板を市販のスピンコータに取り付け、例示化合物３−２（２０ｍｇ）をトルエン１０ｍｌに溶解した溶液を用い、１０００ｒｐｍ、３０ｓｅｃの条件下、スピンコート（膜厚約１０ｎｍ）、紫外光を３０秒照射した後、６０℃で１時間真空乾燥し、有機層として電子輸送層を設けた。
【０２３２】
次いで、ＣＢＰ（６０ｍｇ）と下記化合物Ｉｒ−１２（３．０ｍｇ）とをトルエン１２ｍｌに溶解した溶液を用い、１０００ｒｐｍ、３０ｓｅｃの条件下、スピンコートし（膜厚約３０ｎｍ）、６０℃で１時間真空乾燥し発光層を形成した。このようにして、有機層として電子輸送層及び発光層を有する第１の電極基板（陰極側）を作製した。
【０２３３】
〈第２の電極基板の作製〉
陽極として１００ｍｍ×１００ｍｍ×１．１ｍｍのガラス基板上にＩＴＯ（インジウムチンオキシド）を１００ｎｍ製膜した基板（ＮＨテクノグラス社製ＮＡ４５）にパターニングを行った後、このＩＴＯ透明電極を設けた透明支持基板をイソプロピルアルコールで超音波洗浄し、乾燥窒素ガスで乾燥し、ＵＶオゾン洗浄を５分間行なった。
【０２３４】
この基板を市販のスピンコータに取り付け、例示化合物４−１（６０ｍｇ）をトルエン１０ｍｌに溶解した溶液を用い、１０００ｒｐｍ、３０ｓｅｃの条件下、スピンコート（膜厚約４０ｎｍ）、紫外光を３０秒照射した後、６０℃で１時間真空乾燥し、有機層として正孔輸送層を形成した。
【０２３５】
次いで、化合物ＣＢＰ（６０ｍｇ）と化合物Ｉｒ−１（３．０ｍｇ）とをトルエン１２ｍｌに溶解した溶液を用い、１０００ｒｐｍ、３０ｓｅｃの条件下、スピンコートし（膜厚約３０ｎｍ）、６０℃で１時間真空乾燥し有機層として発光層を形成した。このようにして、有機層として正孔輸送層と発光層を有する第２の電極基板（陽極側）を作製した。
【０２３６】
このようにして得られた第１の電極基板（陰極側）と第２の電極基板（陽極側）の発光層を対向させて重ね合わせ、接合冶具で固定し、陽極側から紫外光を９０秒照射し、出来上がった素子を封止処理し、有機ＥＬ素子３−１を作製した。
【０２３７】
有機ＥＬ素子３−１の作製において、電子輸送層、発光層及び正孔輸送層に使用する化合物を表３に示す化合物に置き換えた以外は有機ＥＬ素子３−１と同じ方法で３−２、３−３を作製した。
【０２３８】
【表４】
【０２３９】
〈有機ＥＬ素子３−１〜３−３の評価〉
以下のようにして作製した有機ＥＬ素子３−１〜３−３の評価を行い、その結果を表５に示す。
【０２４０】
（外部取りだし量子効率）
作製した有機ＥＬ素子について、２３℃、乾燥窒素ガス雰囲気下で２．５ｍＡ／ｃｍ2定電流を印加した時の外部取り出し量子効率（％）を測定した。なお測定には同様に分光放射輝度計ＣＳ−１０００（コニカミノルタ製）を用いた。
【０２４１】
表５の外部取りだし量子効率の測定結果は、有機ＥＬ素子３−１の測定値を１００とした時の相対値で表した。
【０２４２】
（寿命）
２．５ｍＡ／ｃｍ2の一定電流で駆動したときに、輝度が発光開始直後の輝度（初期輝度）の半分に低下するのに要した時間を測定し、これを半減寿命時間（τ０．５）として寿命の指標とした。なお測定には分光放射輝度計ＣＳ−１０００（コニカミノルタ製）を用いた。
【０２４３】
表５の寿命の測定結果は、有機ＥＬ素子３−１を１００とした時の相対値で表した。
【０２４４】
また、接合面における剥離強度を実施例１と同様に測定を行い、その結果を表５に示した。
【０２４５】
【表５】
【０２４６】
表５から、本発明の有機ＥＬ素子は、長寿命化が達成されていることが分かった。
【０２４７】
実施例４
〈有機ＥＬ素子４−１〜４−５の作製〉
〈第１の電極基板の作製〉
１００ｍｍ×１００ｍｍ×１．１ｍｍのガラス基板をイソプロピルアルコールで超音波洗浄し、乾燥窒素ガスで乾燥し、ＵＶオゾン洗浄を５分間行なった。この基板を市販の真空蒸着装置の基板ホルダーに固定し、モリブデン製抵抗加熱ボートの一つにアルミニウム２００ｍｇを入れ、別のモリブデン製抵抗加熱ボートにフッ化リチウム２００ｍｇを入れ、更に別のモリブデン製抵抗加熱ボートにＢＣＰを２００ｍｇ入れ、別のモリブデン製抵抗加熱ボートにホスト化合物としてＣＢＰ２００ｍｇを入れ、別のモリブデン製抵抗加熱ボートにＩｒ−９を１００ｍｇ入れ、真空蒸着装置に取付けた。
【０２４８】
次いで、真空槽を４×１０-4Ｐａまで減圧した後、アルミニウムの入った前記加熱ボートに通電して加熱し、アルミニウム（膜厚約１１０ｎｍ）を蒸着し、続いて、フッ化リチウムの入った熱ボートに通電して加熱し、フッ化リチウム（膜厚約０．５ｎｍ）を蒸着した。
【０２４９】
次に、ＢＣＰの入った前記加熱ボートに通電して加熱し、蒸着速度０．１ｎｍ／ｓｅｃで前記発光層の上に蒸着して膜厚約１０ｎｍの電子輸送層を設けた。
【０２５０】
更に、ＣＢＰとＩｒ−９の入った前記加熱ボートに通電して加熱し、それぞれ蒸着速度０．２ｎｍ／ｓｅｃ、０．０１２ｎｍ／ｓｅｃで前記正孔輸送層上に共蒸着して、膜厚４０ｎｍの発光層を設け、第１の電極基板（陰極側）を作製した。
【０２５１】
〈第２の電極基板の作製〉
陽極として１００ｍｍ×１００ｍｍ×１．１ｍｍのガラス基板上にＩＴＯ（インジウムチンオキシド）を１００ｎｍ製膜した基板（ＮＨテクノグラス社製ＮＡ４５）にパターニングを行った後、このＩＴＯ透明電極を設けた透明支持基板をイソプロピルアルコールで超音波洗浄し、乾燥窒素ガスで乾燥し、ＵＶオゾン洗浄を５分間行なった。この透明支持基板を市販の真空蒸着装置の基板ホルダーに固定し、モリブデン製抵抗加熱ボートにα−ＮＰＤを２００ｍｇ入れ、真空蒸着装置に取付けた。
【０２５２】
真空槽を４×１０-4Ｐａまで減圧した後、α−ＮＰＤの入った前記加熱ボートに通電して加熱し、蒸着速度０．１ｎｍ／ｓｅｃで透明支持基板に蒸着し、膜厚４０ｎｍの正孔輸送層を設け、陽極側部位を作製した。
【０２５３】
このようにして得られた陰極側部位の発光層と陽極側部位の正孔輸送層を対向させて重ね合わせ、接合時具で固定し、出来上がった素子を封止処理し、有機ＥＬ素子４−１を作製した。
【０２５４】
有機ＥＬ素子４−１の作製において、電子輸送層、発光層及び正孔輸送層に使用する化合物を表６に示す化合物に置き換えた以外は有機ＥＬ素子４−１と同じ方法で４−２、４−３を作製した。
【０２５５】
更に、有機ＥＬ素子４−１〜４−３それぞれに、２３℃、乾燥窒素ガス雰囲気下で５．０ｍＡ／ｃｍ2定電流を１００時間印加後の素子を有機ＥＬ素子４−４〜４−６とした。
【０２５６】
【化１９】
【０２５７】
【表６】
【０２５８】
〈有機ＥＬ素子４−１〜４−６の評価〉
以下のようにして作製した有機ＥＬ素子４−１〜４−６の評価を行い、その結果を表７に示す。
【０２５９】
（外部取りだし量子効率）
作製した有機ＥＬ素子について、２３℃、乾燥窒素ガス雰囲気下で２．５ｍＡ／ｃｍ2定電流を印加した時の外部取り出し量子効率（％）を測定した。なお測定には同様に分光放射輝度計ＣＳ−１０００（コニカミノルタ製）を用いた。
【０２６０】
表７の外部取りだし量子効率の測定結果は、有機ＥＬ素子４−１の測定値を１００とした時の相対値で表した。
【０２６１】
（寿命）
２．５ｍＡ／ｃｍ2の一定電流で駆動したときに、輝度が発光開始直後の輝度（初期輝度）の半分に低下するのに要した時間を測定し、これを半減寿命時間（τ０．５）として寿命の指標とした。なお測定には分光放射輝度計ＣＳ−１０００（コニカミノルタ製）を用いた。
【０２６２】
表７の寿命の測定結果は、有機ＥＬ素子４−１を１００とした時の相対値で表した。
【０２６３】
また、接合面における剥離強度を実施例１と同様に測定を行い、その結果を表７に示した。
【０２６４】
【表７】
【０２６５】
表７から、本発明の有機ＥＬ素子は、長寿命化が達成されていることが分かった。
【０２６６】
実施例５
《フルカラー表示装置の作製》
（青色発光有機ＥＬ素子）
青色発光有機ＥＬ素子として、実施例３で作製した有機ＥＬ素子３−３を用い、青色発光有機ＥＬ素子５−１Ｂ（青）とした。
【０２６７】
（緑色発光有機ＥＬ素子）
実施例３の有機ＥＬ素子３−３の作製において、２−７を２−１に変更した以外は同様にして、緑色発光有機ＥＬ素子５−１Ｇ（緑）を作製した。
【０２６８】
（赤色発光有機ＥＬ素子）
実施例３の有機ＥＬ素子３−３の作製において、２−７を２−５に変更した以外は同様にして、赤色発光有機ＥＬ素子５−１Ｒ（赤）を作製した。
【０２６９】
上記の赤色、緑色及び青色発光有機ＥＬ素子を、同一基板上に並置し、図１に記載の形態を有するアクティブマトリクス方式フルカラー表示装置を作製し、図２には、作製した前記表示装置の表示部Ａの模式図のみを示した。即ち、同一基板上に、複数の走査線５及びデータ線６を含む配線部と、並置した複数の画素３（発光の色が赤領域の画素、緑領域の画素、青領域の画素等）とを有し、配線部の走査線５及び複数のデータ線６はそれぞれ導電材料からなり、走査線５とデータ線６は格子状に直交して、直交する位置で画素３に接続している（詳細は図示せず）。前記複数の画素３は、それぞれの発光色に対応した有機ＥＬ素子、アクティブ素子であるスイッチングトランジスタと駆動トランジスタそれぞれが設けられたアクティブマトリクス方式で駆動されており、走査線５から走査信号が印加されると、データ線６から画像データ信号を受け取り、受け取った画像データに応じて発光する。この様に各赤、緑、青の画素を適宜、並置することによって、フルカラー表示装置を作製した。
【０２７０】
前記フルカラー表示装置を駆動することにより、発光効率が高い発光寿命の長いフルカラー動画表示が得られることを確認することができた。
【０２７１】
実施例６
《白色の照明装置の作製》
実施例３の有機ＥＬ素子３−３において、２−７を２−７と２−１と２−５の混合物に変更した以外は同様にして、白色発光有機ＥＬ素子６−１Ｗ（白色）を作製した。
【０２７２】
得られた有機ＥＬ素子６−１Ｗを評価するに際しては、非発光面をガラスケースで覆い、照明装置とした。照明装置は、発光効率が高く発光寿命の長い白色光を発する薄型の照明装置として使用することができた。
【図面の簡単な説明】
【０２７３】
【図１】有機ＥＬ素子から構成される表示装置の一例を示した模式図である。
【図２】表示部の模式図である。
【図３】照明装置の概略図である。
【図４】照明装置の断面図である。
【符号の説明】
【０２７４】
１ ディスプレイ
３ 画素
５ 走査線
６ データ線
７ 電源ライン
１０ 有機ＥＬ素子
１１ スイッチングトランジスタ
１２ 駆動トランジスタ
１３ コンデンサ
Ａ 表示部
Ｂ 制御部
１０７ 透明電極付きガラス基板
１０６ 有機ＥＬ層
１０５ 陰極
１０２ ガラスカバー
１０８ 窒素ガス
１０９ 捕水剤
【技術分野】
【０００１】
本発明は有機エレクトロルミネッセンス素子及びその製造方法に関し、電極基板上に有機層を形成したのち、電極基板を貼り合わせして形成する有機エレクトロルミネッセンス素子及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機エレクトロルミネッセンス（以下、有機ＥＬと略す。）素子は、電極と電極の間を厚さわずか０．１μｍ程度の有機材料の膜で構成する全固体素子であり、なおかつその発光が２〜２０Ｖ程度の比較的低い電圧で達成できることから、次世代の平面ディスプレイや照明として期待されている技術である。
【０００３】
さらに、最近発見されたリン光発光を利用する有機ＥＬ素子では、以前の蛍光発光を利用するそれに比べ原理的に約４倍の発光効率が実現可能であることから、その材料開発を初めとし、発光素子の層構成や電極の研究開発が世界中で行われている。
【０００４】
また、有機ＥＬ素子の構成は、透明電極と対向電極に有機層が挟まれただけの単純なものであり、平面ディスプレイの代表である液晶ディスプレイに比べ、部品点数が圧倒的に少ないため、製造コストも低く抑えられるはずであるが、現状では必ずしもそうではなく、性能的にもコスト的にも液晶ディスプレイに大きく水をあけられている。
【０００５】
特にコストに対しては、生産性の悪さがその要因と考えられる。
【０００６】
現在商品化されている有機ＥＬ素子の殆どが、低分子材料を蒸着して成膜する、いわゆる蒸着法で製造されている。この蒸着法は精製が容易な低分子化合物を有機ＥＬ材料として用いることができる（高純度材料が得やすい）こと、更に積層構造を作るのが容易なことから、効率、寿命という面で非常に優れているが、反面、１０-4Ｐａ以下という高真空条件下で蒸着を行うため、成膜する装置に制約が加わり、実際には小さい面積の基板にしか適用できず、さらに複数層積層するとなると成膜に時間がかかりスループットが低いことが欠点である。特に照明用途や大面積の電子ディスプレイに適用する場合は問題となり、有機ＥＬがそのようなアプリケーションに実用されていないひとつの原因となっている。
【０００７】
それに対し高分子系は有機ＥＬ素子の有機化合物層をスピンコート、インクジェット、印刷、スプレーといった塗布プロセスにより製造することができる。
【０００８】
これは、大気圧下で製造することができるため低コスト化が可能であると同時に、有機ＥＬ素子の有機層を製膜する際には、必要な材料（高分子材料および／または低分子材料）を溶液調製して薄膜塗布するため、複数の有機材料を精密に混合できる（例えば、発光ホスト材料に対するドーパント等の調整がしやすい等）ことから、素子を大面積化しても発光ムラができにくいという特徴がり、製造コストの面でも非常に有利であるが、一般的な製造工程において有機層を成膜した後に形成される対向電極は、蒸着またはスパッタリングなどの真空プロセスでの生産になるため、結局その工程がボトルネックとなり、革新的な生産プロセスにはなり得ていない。
【０００９】
また、前記蒸着系とは対照的に、高分子材料の純度が上げられないこと、積層が難しいことなど、発光性能上は蒸着系に及ばないのが実状であり、殆ど実用には供していない。
【００１０】
上記は、主に材料に帰因する製造方式の違いであるが、素子を形成する方法自体に着目してみると、
（ａ）電極基板上に薄膜を逐次形成して行く方法（逐次成膜法）
（ｂ）電極基板上と対向電極基板の２つに適宜薄膜を形成した後に貼合する方法（貼合法）
とがある。
【００１１】
貼合法の利点は、
（１）逐次製膜法では最後に成膜する対向電極を予め準備しておけること、
（２）基板にフィルムを用いることでロールｔｏロール方式での連続生産が可能になること、
（３）接合面を有機層同士にすれば有機層の積層が容易にできること、
などが挙げられる。
【００１２】
特に（１）や（２）は生産性を飛躍的に改善する原動力になり、もし技術が完成すれば有機ＥＬの最大の問題点であった製造コストを大幅に低減することも可能になると思われる。
【００１３】
一方、ロールｔｏロール方式は貼合方式以外でもその技術が開示されている。
【００１４】
例えば特許文献１では、正孔輸送材料をリボン状にリールに巻かれた電極基板上にインクジェット法により連続で成膜する方法が記載されているが、この場合も前記高分子塗布方式で記載したように対向電極の形成が結局真空プロセスになってしまうために、ロールｔｏロール方式のメリットが大幅に目減りしてしまい実質それほど生産性が向上するものではない。
【００１５】
このように、貼合方式は生産性を革新的に改善する有効な技術手段ではあるが、現在のところ、この方式で作製された有機ＥＬ素子は、性能上の問題を抱え、また、的確なブレークスルーが見つかっておらず、発展途上にあるといった状態である。
【００１６】
その理由はいくつかあるが、原理的に考えてみると貼合した時の接合面が必ずしも分子レベルで密着しておらず結果としてキャリア移動がスムーズに行えなくなる、さらに、接合面が剥離し、発光素子として機能しなくなるなどが要因であると予想される。
【００１７】
特に接合面の剥離は、ロールｔｏロール方式では必ず巻き取り工程が存在するため、その時に剥離がおきやすく、製造上大きな問題となるし、基板をフィルムやプラスチック基材などの可撓性基材にした際には使用時に素子が破壊されてしまうという致命的な欠陥になってしまう恐れがある。
【００１８】
このような観点から貼合時の接合不良を改善する技術がいくつか開示されている。
【００１９】
例えば、両方の接合層を同じ材料で構成されたものにする（特許文献２参照。）ことで、層間の密着性を向上させる技術が、また、２つの接合面を湿式法で作製した完全に乾燥していない状態の膜を貼合する技術（特許文献３参照。）が紹介されているが、両方とも接合面での密着性は不十分であり根本的な解決とはなっていない。
【００２０】
その他にも、例えば、接合面には高分子バインダーを存在させ、かつ、素子周囲を接着または融着することで接合面の密着性を向上させる技術（特許文献４参照。）が、また、同様の技術思想を発光層を転写法で作る技術と組合せ、リン光発光にも適用できること（特許文献５参照。）が記載されている。
【００２１】
周囲を接着することは、素子駆動中の水分や酸素の悪影響を低減し発光寿命を向上させることには寄与するが、前記接合面剥離を根本的に解決できる技術手段ではない。
【００２２】
薄膜界面の剥離は、貼合法だけの問題ではない。
【００２３】
現在商品化されている有機ＥＬは全てガラスが基板になっている可撓性のない発光素子であるが、前記の如く、全固体素子である有機ＥＬはフィルムなどの可撓性のある基板への適用が可能（いわゆるフレキシブルディスプレイの実現）であることが、大きな特徴である。
【００２４】
現状では、可撓性基材のガスバリア性が不十分なことが、その実用化を遅らせていると言われているが、それ以外の課題として、有機層と対向電極層との剥離も大きな課題である。
【００２５】
この課題は現状が可撓性のない素子であるため、顕在化した課題としてあまり取り上げられていないが、原理上有機物と対向電極を形成する金属との接着性は低く、根本的な問題である。
【００２６】
また、通常適用されている逐次成膜法では、発光層やキャリア輸送・注入層などの有機層を成膜した後に、対向電極（通常は陰極、具体的にはＡｌやＣａ，Ｂａなどの仕事関数の小さい金属）を成膜することになるが、その時、すでに成膜されている有機層にダメージを与えてしまうと有機ＥＬ素子の発光特性や発光寿命などが大きく劣化してしまうという問題点がある。つまり、対向電極と有機層界面の密着性を上げるために対向電極を強いエネルギー状態で成膜することは不可能であり、実質上、真空蒸着や、穏和な条件下でのスパッタリングで成膜するしかすべがない状況である。
【００２７】
この問題点を解決する手段として、最も対向電極に近い有機層の上に、半導体材料や金属からなる緩衝層を設ける技術（特許文献６、７参照。）が開示されている。
【００２８】
確かにこのような緩衝層を間に入れることで、対向電極成膜時のダメージを低減することは可能ではあるが、製造プロセス的には負荷が増えることになり、生産性の面から決して好ましいものではない。
【００２９】
この観点から、貼合法の製造プロセスを考えてみる。
【００３０】
貼合は必要な層を全部成膜した後に行われるため、透明電極や対向電極の成膜は一番最初に行われることになる。
【００３１】
金属や金属酸化物を成膜する際は、性能のよい膜とするために堆積させる時または製膜後に高いエネルギーを印加することが望まれるが、貼合法はそれを可能にするひとつの手段であると考えることもできる。
【００３２】
つまり、貼合する際の接合面を有機層同士にするとすれば、透明電極と対向電極はそれぞれ性能や生産性の面で最も相応しい方法で予め成膜しておくことができる。
【００３３】
その上に適宜有機層を積層して、最後に貼合すれば、前記接合面での不具合さえ改善してやれば、性能的にも製造プロセス的にも良好な革新的な方法になりうるものである。
【特許文献１】特開２００５−３２７６７７号公報
【特許文献２】特開２００２−２０３６７５号公報
【特許文献３】特開平９−３０６６６７号公報
【特許文献４】特開平９−７７３６号公報
【特許文献５】特開２００４−７９３００号公報
【特許文献６】特開２００５−２４３４１１号公報
【特許文献７】特開２００５−１８３０１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００３４】
本発明の目的は、一対の対向電極の少なくとも一方に発光層を含む有機層を形成した後、互いの対向電極を貼合して形成する有機エレクトロルミネッセンスの製造方法において、貼合面の接着強度が高く、高耐久性で、発光性能や発光寿命の良好な有機エレクトロルミネッセンス素子を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００３５】
上記課題は、以下の構成により解決することができた。
【００３６】
１．少なくともｎ層（ｎ≧０）の有機層を有する第１の電極基板と、少なくともｍ層（ｍ≧０）の有機層を有する第２の電極基板を貼り合わせて形成された有機エレクトロルミネッセンス素子において、前記有機層（ｍ＋ｎ≧１）の少なくとも１つにりん光性発光化合物を含有し、貼り合せた面の剥離強度が１０Ｎ／ｍ以上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素子。
【００３７】
２．貼り合せる面が互いに有機層であることを特徴とする前記１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【００３８】
３．貼り合せる面の少なくとも一方に反応性置換基を有する有機化合物を含有することを特徴とする前記１又２に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【００３９】
４．貼り合せる面の両方に反応性置換基を有する有機化合物を含有することを特徴とする前記１〜３の何れか１項の記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【００４０】
５．反応性置換基が下記一般式（１）で表されることを特徴とする前記３又４に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【００４１】
【化１】
【００４２】
６．有機層の形成方法が湿式方法であることを特徴とする前記１〜５の何れか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【００４３】
７．前記１〜６の何れか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を製造する有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法において、前記有機層の少なくとも１つにりん光性発光化合物を含有し、貼り合せた面の剥離強度が１０Ｎ／ｍ以上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素子の製造方法。
【００４４】
８．前記１〜６の何れか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を備えたことを特徴とする照明装置。
【００４５】
９．前記１〜６の何れか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を備えたことを特徴とするディスプレイ装置。
【００４６】
尚、貼合法の問題点として、先に接合面での接合強度や均一性といった不具合が挙げられた。この問題に対し鋭意検討した結果、例えば有機層同士を接合する際には、その接合界面でのキャリア移動が面全体に均一ではなく局所的にキャリアが流れやすい部分と流れにくい部分ができやすいことがわかってきた。
【００４７】
特に、有機層界面で発光する蛍光方式はその挙動が顕著であり、発光ムラが起こりやすいことがわかった。
【００４８】
一方、リン光方式は、蛍光方式とは異なり、発光層内部に発光領域を持つためか、比較的このような現象が起き難く、特に、発光層の有機層全体における相対的な膜厚比率を上げた時や、発光層の膜厚を厚くした時、また、発光層同士を接合する発光層２層とした時などは、顕微鏡観察でもわからないくらい発光ムラを抑えることが可能であることがわかった。
【００４９】
これは、貼合法の最大の難点である、接合界面でのキャリア移動が遅くなるという現象を、逆に有効活用した技術であり、今までに類を見ない画期的な発見であると言える。
【００５０】
接合界面を分子レベルで密着させるための手段として、本発明者らはさまざまな方法を検討した。
【００５１】
その中で、接合した後に界面間に共有結合を形成させることが、非常に有効な手段であることがわかった。
【００５２】
有機ＥＬの層間を共有結合でつなぐ技術が特開２００４−１０３４０１号公報に開示されている。この特許の技術思想は、逐次成膜法において、膜を成膜する時またはその後で有機層界面に共有結合を形成させる技術であり、類似の技術ではあるが、本発明では、貼合法における界面接着の手段として、いわばファスナーのような役割としてこの技術を適用することが新しい発見であり、前記特許から容易に想像される技術ではない。
【００５３】
また、共有結合を形成させるために、接合する２つの層の界面に、ある特殊な反応性置換基を存在させると、発光素子を駆動させながら（つまり電流が素子内を流れることにより）共有結合を形成し、その結果として分子レベルの密着性が得られ、発光性能や発光寿命などが改善されるという新しい現象を発見した。
【発明の効果】
【００５４】
本発明の有機ＥＬ素子の製造方法により、製造が容易で、接着面の強度を高くすることができ、耐久性に優れ、発光性能や発光寿命に優れた有機ＥＬ素子を提供することができた。さらに、接着面の強度を高くし、長寿命となる有機ＥＬ素子用材料、該有機ＥＬ素子用材料を用いた有機ＥＬ素子、照明装置および表示装置を提供することができた。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５５】
以下、本発明を実施するための最良の形態について説明する。
【００５６】
本発明は、有機ＥＬ素子を貼合法によって得るときの上記欠点、即ち、貼合した接合面が必ずしも分子レベルで密着しておらず結果としてキャリア移動がスムーズに行えなくなる、また、接合面が剥離しやすく、発光素子として機能しなくなるなどの問題点を解決した有機ＥＬ素子の製造方法を提供するものである。
【００５７】
本発明においては、第１の電極基板（例えば陰極）に有機層を設けた部材と、第２の電極基板（例えば陽極）上に有機層を設けた部材、をそれぞれ作製し、有機層同士を対向させ、部材同士を貼合して有機ＥＬ素子を形成する。
【００５８】
陰極側の部材として、例えば、支持体（例えばガラス基板）上にアルミニウム等からなる陰極を真空蒸着等により形成し、この上に例えば電子輸送材料層を塗布或いは蒸着等により形成する。
【００５９】
一方、陽極側の部材として、例えばＩＴＯ等の薄膜を陽極として形成したガラス基板上に、例えば正孔輸送層、発光層を、これも塗布或いは蒸着等により順次形成する。
【００６０】
陰極側及び陽極側のこれら二つの部材を互いに有機層同士（前記電子輸送層と発光層）、密着、貼合することで有機ＥＬ素子が得られるが、本発明においては、互いに貼合される二つの有機層の貼り合せた面の剥離強度を特定の値１０Ｎ／ｍ以上とすることに特徴がある。
【００６１】
これにより、前記の貼り合せ面が剥離しやすく、発光素子として機能しなくなる、また貼り合せ面における分子レベルでの密着が弱いためキャリア移動がスムーズでないこと等の問題が解決された発光効率が高い、発光寿命の改善された有機ＥＬ素子の製造方法を提供するものである。
【００６２】
本発明は、少なくともｎ層（ｎ≧０）の有機層を有する第１の電極基板と、少なくともｍ層（ｍ≧０）の有機層を有する第２の電極基板を貼り合わせて形成された有機ＥＬ素子において、前記有機層（ｍ＋ｎ≧１）の少なくとも１つにりん光性発光化合物を含有し、貼り合せ面の剥離強度が１０Ｎ／ｍ以上であることを特徴とする有機ＥＬ素子である。
【００６３】
貼り合せ面は有機ＥＬ素子各機能層のどの層間でもよいが、貼り合せ面は互いに有機層であることが好ましい。貼合、密着が容易、且つ、貼合後剥離しにくいこと、等から、有機層同士の貼合が好ましい。
【００６４】
また、貼り合せ面の不具合によるキャリア移動の面内での不均一による発光ムラは、有機層界面で発光する蛍光発光方式よりも発光層内部に発光領域を持つリン光発光方式の方が、比較的現れにくいこと、特に、発光層の有機層全体における相対的な膜厚比率を上げた時や発光層の膜厚を厚くした時、また、発光層同士を接合する発光層２層とした時など、リン光性発光化合物を含有するリン光発光方式は発光ムラをわからないくらいにできるため、本発明の貼合による作製方法はリン光発光方式に適している。
【００６５】
貼り合せ面の剥離硬度の測定は、種々の測定方法で測定することが可能であるが、例えば、ＳＡＩＣＡＳ法にて、ダイプラ・ウィンテス社製のＳＡＩＣＡＳ ＮＮ−０４型を用いて測定することができる。ＳＡＩＣＡＳ法とは，鋭利な切刃（単結晶ダイヤモンド，焼結合金）を用いて，垂直荷重を一定方向に保った状態で，水平方向に定速で動かすために必要な水平荷重を測定する手法であり、薄膜の剥離強度の測定が可能となる。
【００６６】
本発明において、有機ＥＬ素子の各有機層を、第１の電極基板上に、また第２の電極基板上に、それぞれ、陰極側の部材、そして、陽極用の部材として、有機層を形成するが、これら有機ＥＬ素子各機能層を形成する有機層の形成方法については、特に限定はない。
【００６７】
現在上市されている有機ＥＬ素子の殆どが、低分子材料を蒸着して成膜する、いわゆる蒸着法であるが、これら蒸着による方法、また、高分子系材料において比較的よく用いられる有機化合物層をスピンコート、インクジェット、印刷、スプレーコートといった塗布（湿式）プロセスにより製造する方法等、いずれであってもよい。
【００６８】
しかしながら、大気圧下で製造することができるため低コスト化が可能であると同時に、必要な材料（高分子材料および／または低分子材料）を溶液に調製して薄膜塗布するため、複数の有機材料を精密に混合できる（例えば、発光ホスト材料に対するドーパント等の調製がしやすい等）こと、また、素子を大面積化しても発光ムラができにくいという特徴があり、湿式プロセスが好ましい。また、対向電極を予め成膜したフィルム基板を準備しておけば、ロールツウロール方式での連続生産が可能であること、有機層の貼合も容易にできることなどから湿式プロセスが好ましい。
【００６９】
有機ＥＬ素子の製造プロセスにおいて、金属や、金属酸化物による電極を成膜する際は、性能のよい膜とするため、高いエネルギーを印加することが望まれるが、有機層を逐次積層するやり方では、最後に電極層を形成するため、有機薄膜のダメージが懸念され、実質上、真空蒸着や、穏和な条件下でのスパッタリングで成膜するしかすべがない状況であるが、この点、貼合法においては、予め電極層の形成を行った後、各有機層の積層が行われるため、逐次有機層が形成される逐次法に比べ、すでに成膜されている有機層にダメージを与えることがなく（有機ＥＬ素子の発光特性や発光寿命などが大きく劣化してしまう）、また性能のよい電極膜を形成でき好ましいものである。
【００７０】
また、貼合時には活性光線等も利用できる。活性光線としては、電子線、紫外線等があり、紫外線の光源としては、紫外線ランプ（例えば０．５ｋＰａ〜１ＭＰａまでの動作圧力を有する低圧、中圧、高圧水銀ランプ）、キセノンランプ、タングステンランプ、ハロゲンランプ等が用いられ、５０００〜８０００μＷ／ｃｍ2程度の強度を有する紫外線が好ましく照射される。硬化に要するエネルギー量としては０．０２〜２０ｋＪ／ｃｍ2の範囲が用いられる。
【００７１】
〈接合面の共有結合形成〉
又、本発明の好ましい態様においては、上記貼合された接合面について、これを分子レベルで密着させるため、接合後に界面間に共有結合を形成させることが、非常に有効な手段であることを見出した。
【００７２】
有機ＥＬの層間を共有結合でつなぐ技術は、特開２００４−１０３４０１号公報に開示されているが、本発明では、貼合法における界面接着の手段としてこの技術を適用する。
【００７３】
即ち、貼り合わせ面の両方の有機層にに反応性置換基を有する有機化合物を含有させる。そのような置換基は、素子内部で発生する活性種や、貼合時の熱により化学変化を起こし共有結合の形成により、貼合された有機層間の分子レベルでの密着性を向上させる。
【００７４】
また、これらの反応性置換基を有する有機化合物を含有させると、駆動のジュール熱（つまり電流が素子内を流れることにより）化合物間の反応（化学変化）が進むため、その結果として分子レベルの密着性が向上、発光性能や発光寿命などが改善されるという新しい現象についても発見した。
【００７５】
有機ＥＬ素子の発光層は、通常、リン光性の発光を利用する、いわゆる「リン光素子」では、リン光発光材料（リン光ドーパント）を発光ホストに対し質量比で１〜２０％程度混合することが発光効率の観点から有効であるとされており、本発明においてリン光性の発光を利用する場合には、発光ホストを併用することが好ましく、このような化学変化は、該発光ホスト材料と、これに反応性を持つリン光発光材料（リン光ドーパント）との化学反応を利用してもよい。
【００７６】
例えば、発光層同士を貼合する場合、また発光層がリン光ドーパントと発光ホストとで構成されるとき、リン光発光材料（リン光ドーパント）の化学変化は、発光ホストとの（縮合や重合等）反応を利用してもよく、発光ホストとの化学反応を利用する場合、リン光発光材料に置換している特定の反応性基と反応を起こしうる反応性置換基を発光ホストに導入することが好ましい。
【００７７】
例えば、リン光発光材料に水酸基（−ＯＨ）が置換している場合、発光ホストにはイソシアナート基（−ＮＣＯ）や、イソチオシアナート基（−ＮＣＳ）を導入した材料を選択する、或いは、リン発光材料にビニル基が置換している場合、それとラジカル重合可能なビニル基を導入した発光ホストを選択する。
【００７８】
また、本発明において最も好ましい態様では、リン光発光材料また発光ホスト、の両方にビニル基が置換した材料を少なくとも１種ずつ、同一層中に存在させ、その発光素子を通電により、発光層内で発生するアニオンラジカルまたはカチオンラジカルを重合開始剤として利用し、鎖状または網目状のポリマーを形成させることである。
【００７９】
また、陰極側部材の表面層が電子輸送層であり、陽極側部材の表面層が発光層の場合でも、例えば、ビニル基等の反応性置換基をもつ電子輸送層、及び同じくビニル基等の反応性置換基をもつ発光ホストまたはドーパント材料を含有する発光層をそれぞれ有する部材を貼合することで、層間において重合が行われ、貼合された有機層間の密着性が向上する。陰極側基板の最表層が、発光層であり、陽極側基板の最表層が正孔輸送層である場合も同様に、反応性基をもつ正孔輸送材料を含有した正孔輸送層を用いればよい。
【００８０】
従って、貼合する有機層の少なくとも一方には反応性置換基を有する有機化合物を含有することが好ましく、貼合する２つの有機層の少なくとも一方に反応性置換基を有する有機化合物を含有し、他方にこれと反応する基を有する材料を含有していれば、互いに反応することで密着を強化でき、接合面の剥離をなくし、また、キャリア移動を容易ならしめることが出来る。
【００８１】
また、貼り合せる有機層の両方に反応性置換基を有する材料を有する場合がより積層面の密着を強化でき好ましい。
【００８２】
また、本発明の好ましい態様においては、リン光性発光性化合物また発光ホスト、正孔輸送材料、電子輸送材料等、貼合される各有機層中にビニル基が置換した材料を少なくとも１種存在させることで、その発光素子を通電により、発光層内で発生するアニオンラジカルまたはカチオンラジカルを重合開始剤として利用し、鎖状または網目状のポリマーを形成させることができ、層内での重合により、発光素子は、最初の状態よりもより堅牢性が増強されたものとなり、通電（駆動）するうちに次第に耐久性が増す発光素子を実現することも可能である。
【００８３】
このような、素子内部で発生する活性種や、駆動時のジュール熱によって化学変化を起超す反応性置換基としては、前記の基も含め以下のような基が挙げられる。
【００８４】
【化２】
【００８５】
貼合時や貼合後に、反応性置換基による架橋反応を用いる場合、熱、また、活性光線等が利用できる。加熱の場合、６０〜２００℃の範囲で１秒〜５時間、また、活性光線であれば、例えば、前記の紫外光源が同じく用いることができ、５０００〜８０００μＷ／ｃｍ2程度の強度を有する紫外線を照射すればよい。反応に要するエネルギー量としては０．０２〜２０ｋＪ／ｃｍ2の範囲が用いられる。
【００８６】
類似する従来技術は、今までに例を見ないが、近い技術として、成膜した後に高分子量化するという公知文献としては以下のようなものがあり、その架橋反応は本発明に利用できる。
【００８７】
例えば、特開平５−２７１１６６号には、分子内にビニル基を２つ有する２官能性のトリフェニルアミン誘導体が記載されており、その化合物を成膜した後に紫外線照射により３次元架橋されたポリマーが形成されることが開示されている。また、特開２００１−２９７８８２号には、２つ以上のビニル基を有する材料を複数の層に添加する技術が開示されており、この場合、重合反応は陰極を積層する前の有機層成膜時点で紫外線や熱の照射で行っている。また、特開２００３−７３６６６号においてはリン光ドーパントの末端にビニル基を有する材料と同様にビニル基を有するコモノマーの混合物にラジカル発生剤であるＡＩＢＮを添加して成膜時に重合反応を進行させる製造方法が開示されている。更に、特開２００３−８６３７１号には、同一層内の２分子間でディールスアルダー反応を起こさせて架橋させる製造方法が記載されている。
【００８８】
《有機ＥＬ素子の構成層》
本発明の有機ＥＬ素子の構成層について説明する。本発明において、有機ＥＬ素子の層構成の好ましい具体例を以下に示すが、本発明はこれらに限定されない。
【００８９】
（ｉ）陽極／発光層／電子輸送層／陰極
（ii）陽極／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／陰極
（iii）陽極／正孔輸送層／発光層／正孔阻止層／電子輸送層／陰極
（iv）陽極／正孔輸送層／発光層／正孔阻止層／電子輸送層／陰極バッファー層／陰極
（ｖ）陽極／陽極バッファー層／正孔輸送層／発光層／正孔阻止層／電子輸送層／陰極バッファー層／陰極
本発明の有機ＥＬ素子においては、青色発光層の発光極大波長は４３０ｎｍ〜４８０ｎｍにあるものが好ましく、緑色発光層は発光極大波長が５１０ｎｍ〜５５０ｎｍ、赤色発光層は発光極大波長が６００ｎｍ〜６４０ｎｍの範囲にある単色発光層であることが好ましく、これらを用いた表示装置であることが好ましい。また、これらの少なくとも３層の発光層を積層して白色発光層としたものであってもよい。更に、発光層間には非発光性の中間層を有していてもよい。本発明の有機ＥＬ素子としては白色発光層であることが好ましく、これらを用いた照明装置であることが好ましい。
【００９０】
本発明の有機ＥＬ素子を構成する各層について説明する。
【００９１】
《発光層》
本発明に係る発光層は、電極または電子輸送層、正孔輸送層から注入されてくる電子及び正孔が再結合して発光する層であり、発光する部分は発光層の層内であっても発光層と隣接層との界面であってもよい。
【００９２】
発光層の膜厚の総和は特に制限はないが、膜の均質性や、発光時に不必要な高電圧を印加するのを防止し、かつ、駆動電流に対する発光色の安定性向上の観点から、２ｎｍ〜５μｍの範囲に調整することが好ましく、さらに好ましくは２ｎｍ〜２００ｎｍの範囲に調整され、特に好ましくは、１０ｎｍ〜２０ｎｍの範囲である。
【００９３】
発光層の作製には、後述する発光ドーパントやホスト化合物を、例えば、真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、ＬＢ法、インクジェット法等の公知の薄膜化法により製膜して形成することができる。
【００９４】
本発明の有機ＥＬ素子の発光層には、発光ホスト化合物と、発光ドーパント（リン光ドーパント（リン光発光性ドーパントともいう）や蛍光ドーパント等）の少なくとも１種類とを含有することが好ましい。
【００９５】
（ホスト化合物（発光ホスト等ともいう））
本発明に用いられるホスト化合物について説明する。
【００９６】
ここで、本発明においてホスト化合物とは、発光層に含有される化合物の内でその層中での質量比が２０％以上であり、且つ室温（２５℃）においてリン光発光のリン光量子収率が、０．１未満の化合物と定義される。好ましくはリン光量子収率が０．０１未満である。また、発光層に含有される化合物の中で、その層中での質量比が２０％以上であることが好ましい。
【００９７】
ホスト化合物としては、公知のホスト化合物を単独で用いてもよく、または複数種併用して用いてもよい。ホスト化合物を複数種用いることで、電荷の移動を調整することが可能であり、有機ＥＬ素子を高効率化することができる。また、後述する発光ドーパントを複数種用いることで、異なる発光を混ぜることが可能となり、これにより任意の発光色を得ることができる。ホスト化合物としては、正孔輸送能、電子輸送能を有しつつ、且つ発光の長波長化を防ぎ、なお且つ高Ｔｇ（ガラス転移温度）である化合物が好ましい。
【００９８】
好ましく用いることのできるホスト化合物の具体例としては、例えば、カルバゾール誘導体、トリアリールアミン誘導体、芳香族ボラン誘導体（トリアリールボラン誘導体）、含窒素複素環化合物、チオフェン誘導体、フラン誘導体、オリゴアリーレン化合物等の基本骨格を有するもの、または、カルボリン（アザカルバゾール）誘導体や、ジアザカルバゾール誘導体（ここで、ジアザカルバゾール誘導体とは、カルボリン誘導体のカルボリン環を構成する炭化水素環の少なくとも一つの炭素原子が窒素原子で置換されているものを表す。）等が挙げられ、また、以下の文献に記載されている化合物が挙げられる。
【００９９】
特開２００１−２５７０７６号公報、同２００２−３０８８５５号公報、同２００１−３１３１７９号公報、同２００２−３１９４９１号公報、同２００１−３５７９７７号公報、同２００２−３３４７８６号公報、同２００２−８８６０号公報、同２００２−３３４７８７号公報、同２００２−１５８７１号公報、同２００２−３３４７８８号公報、同２００２−４３０５６号公報、同２００２−３３４７８９号公報、同２００２−７５６４５号公報、同２００２−３３８５７９号公報、同２００２−１０５４４５号公報、同２００２−３４３５６８号公報、同２００２−１４１１７３号公報、同２００２−３５２９５７号公報、同２００２−２０３６８３号公報、同２００２−３６３２２７号公報、同２００２−２３１４５３号公報、同２００３−３１６５号公報、同２００２−２３４８８８号公報、同２００３−２７０４８号公報、同２００２−２５５９３４号公報、同２００２−２６０８６１号公報、同２００２−２８０１８３号公報、同２００２−２９９０６０号公報、同２００２−３０２５１６号公報、同２００２−３０５０８３号公報、同２００２−３０５０８４号公報、同２００２−３０８８３７号公報等。
【０１００】
また、本発明に用いられる発光ホストとしては、従来公知の低分子化合物でも、繰り返し単位をもつ高分子化合物でもよくまた、ビニル基やエポキシ基のような重合性基を有する低分子化合物（蒸着重合性発光ホスト）でも良い。
【０１０１】
また、前記の様に、貼合後に積層面の密着を強化し、また、層内での耐久性を向上させるため、反応性置換基（水酸基、イソシアナート基、イソチオシアナート基またビニル基等）を導入したホスト化合物を用いることができる。
【０１０２】
反応性置換基を導入したホスト化合物の例として、代表的には、以下のものが挙げられる。
【０１０３】
【化３】
【０１０４】
【化４】
【０１０５】
（発光ドーパント）
本発明に係る発光ドーパントについて説明する。
【０１０６】
本発明に係る発光ドーパントとしては、蛍光ドーパント（蛍光性化合物ともいう）、リン光ドーパント（リン光発光体、リン光性化合物、リン光発光性化合物等ともいう）を用いることができるが、より発光効率の高い有機ＥＬ素子を得る観点からは、本発明の有機ＥＬ素子の発光層や発光ユニットに使用される発光ドーパント（単に、発光材料ということもある）としては、上記のホスト化合物を含有すると同時に、リン光ドーパントを含有することが好ましい。
【０１０７】
（リン光ドーパント）
本発明に係るリン光ドーパントについて説明する。
【０１０８】
本発明に係るリン光ドーパントは、励起三重項からの発光が観測される化合物であり、具体的には、室温（２５℃）にてリン光発光する化合物であり、リン光量子収率が、２５℃において０．０１以上の化合物であると定義されるが、好ましいリン光量子収率は０．１以上である。
【０１０９】
上記リン光量子収率は、第４版実験化学講座７の分光IIの３９８頁（１９９２年版、丸善）に記載の方法により測定できる。溶液中でのリン光量子収率は種々の溶媒を用いて測定できるが、本発明に係るリン光ドーパントは、任意の溶媒のいずれかにおいて上記リン光量子収率（０．０１以上）が達成されればよい。
【０１１０】
リン光ドーパントの発光は原理としては２種あげられ、一つはキャリアが輸送されるホスト化合物上でキャリアの再結合が起こってホスト化合物の励起状態が生成し、このエネルギーをリン光ドーパントに移動させることでリン光ドーパントからの発光を得るというエネルギー移動型、もう一つはリン光ドーパントがキャリアトラップとなり、リン光ドーパント上でキャリアの再結合が起こりリン光ドーパントからの発光が得られるというキャリアトラップ型であるが、いずれの場合においても、リン光ドーパントの励起状態のエネルギーはホスト化合物の励起状態のエネルギーよりも低いことが条件である。
【０１１１】
リン光ドーパントは、有機ＥＬ素子の発光層に使用される公知のものの中から適宜選択して用いることができる。
【０１１２】
本発明に係るリン光ドーパントとしては、好ましくは元素の周期表で８〜１０族の金属を含有する錯体系化合物であり、さらに好ましくはイリジウム化合物、オスミウム化合物、または白金化合物（白金錯体系化合物）、希土類錯体であり、中でも最も好ましいのはイリジウム化合物である。
【０１１３】
以下に、リン光ドーパントとして用いられる化合物の具体例を示すが、本発明はこれらに限定されない。これらの化合物は、例えば、Ｉｎｏｒｇ．Ｃｈｅｍ．４０巻、１７０４〜１７１１に記載の方法等により合成できる。
【０１１４】
【化５】
【０１１５】
【化６】
【０１１６】
【化７】
【０１１７】
【化８】
【０１１８】
【化９】
【０１１９】
【化１０】
【０１２０】
【化１１】
【０１２１】
また、本発明において好ましく用いられる、錯体化合物中に架橋性の反応性基を導入したリン光ドーパントの代表例を以下に挙げる。これらに限定されない。
【０１２２】
【化１２】
【０１２３】
【化１３】
【０１２４】
（蛍光ドーパント（蛍光性化合物ともいう））
蛍光ドーパント（蛍光性化合物）としては、クマリン系色素、ピラン系色素、シアニン系色素、クロコニウム系色素、スクアリウム系色素、オキソベンツアントラセン系色素、フルオレセイン系色素、ローダミン系色素、ピリリウム系色素、ペリレン系色素、スチルベン系色素、ポリチオフェン系色素、または希土類錯体系蛍光体等が挙げられる。
【０１２５】
次に、本発明の有機ＥＬ素子の構成層として用いられる、注入層、阻止層、電子輸送層等について説明する。
【０１２６】
《注入層：電子注入層、正孔注入層》
注入層は必要に応じて設け、電子注入層と正孔注入層があり、上記の如く陽極と発光層または正孔輸送層の間、及び陰極と発光層または電子輸送層との間に存在させてもよい。
【０１２７】
注入層とは、駆動電圧低下や発光輝度向上のために電極と有機層間に設けられる層のことで、「有機ＥＬ素子とその工業化最前線（１９９８年１１月３０日エヌ・ティー・エス社発行）」の第２編第２章「電極材料」（１２３〜１６６頁）に詳細に記載されており、正孔注入層（陽極バッファー層）と電子注入層（陰極バッファー層）とがある。
【０１２８】
陽極バッファー層（正孔注入層）は、特開平９−４５４７９号公報、同９−２６００６２号公報、同８−２８８０６９号公報等にもその詳細が記載されており、具体例として、銅フタロシアニンに代表されるフタロシアニンバッファー層、酸化バナジウムに代表される酸化物バッファー層、アモルファスカーボンバッファー層、ポリアニリン（エメラルディン）やポリチオフェン等の導電性高分子を用いた高分子バッファー層等が挙げられる。
【０１２９】
陰極バッファー層（電子注入層）は、特開平６−３２５８７１号公報、同９−１７５７４号公報、同１０−７４５８６号公報等にもその詳細が記載されており、具体的にはストロンチウムやアルミニウム等に代表される金属バッファー層、フッ化リチウムに代表されるアルカリ金属化合物バッファー層、フッ化マグネシウムに代表されるアルカリ土類金属化合物バッファー層、酸化アルミニウムに代表される酸化物バッファー層等が挙げられる。上記バッファー層（注入層）はごく薄い膜であることが望ましく、素材にもよるがその膜厚は０．１ｎｍ〜５μｍの範囲が好ましい。
【０１３０】
《阻止層：正孔阻止層、電子阻止層》
阻止層は、上記の如く有機化合物薄膜の基本構成層の他に必要に応じて設けられるものである。例えば、特開平１１−２０４２５８号公報、同１１−２０４３５９号公報、及び「有機ＥＬ素子とその工業化最前線（１９９８年１１月３０日エヌ・ティー・エス社発行）」の２３７頁等に記載されている正孔阻止（ホールブロック）層がある。
【０１３１】
正孔阻止層とは広い意味では電子輸送層の機能を有し、電子を輸送する機能を有しつつ正孔を輸送する能力が著しく小さい正孔阻止材料からなり、電子を輸送しつつ正孔を阻止することで電子と正孔の再結合確率を向上させることができる。また、後述する電子輸送層の構成を必要に応じて、本発明に係わる正孔阻止層として用いることができる。
【０１３２】
本発明の有機ＥＬ素子の正孔阻止層は、発光層に隣接して設けられていることが好ましい。
【０１３３】
正孔阻止層には、前述のホスト化合物として挙げたアザカルバゾール誘導体を含有することが好ましい。
【０１３４】
また、本発明においては、複数の発光色の異なる複数の発光層を有する場合、その発光極大波長が最も短波にある発光層が、全発光層中、最も陽極に近いことが好ましいが、このような場合、該最短波層と該層の次に陽極に近い発光層との間に正孔阻止層を追加して設けることが好ましい。更には、該位置に設けられる正孔阻止層に含有される化合物の５０質量％以上が、前記最短波発光層のホスト化合物に対しそのイオン化ポテンシャルが０．３ｅＶ以上大きいことが好ましい。
【０１３５】
イオン化ポテンシャルは化合物のＨＯＭＯ（最高被占分子軌道）レベルにある電子を真空準位に放出するのに必要なエネルギーで定義され、例えば下記に示すような方法により求めることができる。
【０１３６】
（１）米国Ｇａｕｓｓｉａｎ社製の分子軌道計算用ソフトウェアであるＧａｕｓｓｉａｎ９８（Ｇａｕｓｓｉａｎ９８、Ｒｅｖｉｓｉｏｎ Ａ．１１．４，Ｍ．Ｊ．Ｆｒｉｓｃｈ，ｅｔ ａｌ，Ｇａｕｓｓｉａｎ，Ｉｎｃ．，Ｐｉｔｔｓｂｕｒｇｈ ＰＡ，２００２．）を用い、キーワードとしてＢ３ＬＹＰ／６−３１Ｇ＊を用いて構造最適化を行うことにより算出した値（ｅＶ単位換算値）の小数点第２位を四捨五入した値としてイオン化ポテンシャルを求めることができる。この計算値が有効な背景には、この手法で求めた計算値と実験値の相関が高いためである。
【０１３７】
（２）イオン化ポテンシャルは光電子分光法で直接測定する方法により求めることもできる。例えば、理研計器社製の低エネルギー電子分光装置「Ｍｏｄｅｌ ＡＣ−１」を用いて、あるいは紫外光電子分光として知られている方法を好適に用いることができる。
【０１３８】
一方、電子阻止層とは広い意味では正孔輸送層の機能を有し、正孔を輸送する機能を有しつつ電子を輸送する能力が著しく小さい材料からなり、正孔を輸送しつつ電子を阻止することで電子と正孔の再結合確率を向上させることができる。また、後述する正孔輸送層の構成を必要に応じて電子阻止層として用いることができる。本発明に係る正孔阻止層、電子輸送層の膜厚としては、好ましくは３ｎｍ〜１００ｎｍであり、更に好ましくは５ｎｍ〜３０ｎｍである。
【０１３９】
《正孔輸送層》
正孔輸送層とは正孔を輸送する機能を有する正孔輸送材料からなり、広い意味で正孔注入層、電子阻止層も正孔輸送層に含まれる。正孔輸送層は単層または複数層設けることができる。
【０１４０】
正孔輸送材料としては、正孔の注入または輸送、電子の障壁性のいずれかを有するものであり、有機物、無機物のいずれであってもよい。例えば、トリアゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、ポリアリールアルカン誘導体、ピラゾリン誘導体及びピラゾロン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、アリールアミン誘導体、アミノ置換カルコン誘導体、オキサゾール誘導体、スチリルアントラセン誘導体、フルオレノン誘導体、ヒドラゾン誘導体、スチルベン誘導体、シラザン誘導体、アニリン系共重合体、また導電性高分子オリゴマー、特にチオフェンオリゴマー等が挙げられる。
【０１４１】
正孔輸送材料としては上記のものを使用することができるが、ポルフィリン化合物、芳香族第３級アミン化合物及びスチリルアミン化合物、特に芳香族第３級アミン化合物を用いることが好ましい。
【０１４２】
芳香族第３級アミン化合物及びスチリルアミン化合物の代表例としては、Ｎ，Ｎ，Ｎ′，Ｎ′−テトラフェニル−４，４′−ジアミノフェニル；Ｎ，Ｎ′−ジフェニル−Ｎ，Ｎ′−ビス（３−メチルフェニル）−〔１，１′−ビフェニル〕−４，４′−ジアミン（ＴＰＤ）；２，２−ビス（４−ジ−ｐ−トリルアミノフェニル）プロパン；１，１−ビス（４−ジ−ｐ−トリルアミノフェニル）シクロヘキサン；Ｎ，Ｎ，Ｎ′，Ｎ′−テトラ−ｐ−トリル−４，４′−ジアミノビフェニル；１，１−ビス（４−ジ−ｐ−トリルアミノフェニル）−４−フェニルシクロヘキサン；ビス（４−ジメチルアミノ−２−メチルフェニル）フェニルメタン；ビス（４−ジ−ｐ−トリルアミノフェニル）フェニルメタン；Ｎ，Ｎ′−ジフェニル−Ｎ，Ｎ′−ジ（４−メトキシフェニル）−４，４′−ジアミノビフェニル；Ｎ，Ｎ，Ｎ′，Ｎ′−テトラフェニル−４，４′−ジアミノジフェニルエーテル；４，４′−ビス（ジフェニルアミノ）クオードリフェニル；Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリ（ｐ−トリル）アミン；４−（ジ−ｐ−トリルアミノ）−４′−〔４−（ジ−ｐ−トリルアミノ）スチリル〕スチルベン；４−Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノ−（２−ジフェニルビニル）ベンゼン；３−メトキシ−４′−Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノスチルベンゼン；Ｎ−フェニルカルバゾール、更には米国特許第５，０６１，５６９号明細書に記載されている２個の縮合芳香族環を分子内に有するもの、例えば、４，４′−ビス〔Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ〕ビフェニル（ＮＰＤ）、特開平４−３０８６８８号公報に記載されているトリフェニルアミンユニットが３つスターバースト型に連結された４，４′，４″−トリス〔Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ〕トリフェニルアミン（ＭＴＤＡＴＡ）等が挙げられる。
【０１４３】
更にこれらの材料を高分子鎖に導入した、またはこれらの材料を高分子の主鎖とした高分子材料を用いることもできる。また、ｐ型−Ｓｉ、ｐ型−ＳｉＣ等の無機化合物も正孔注入材料、正孔輸送材料として使用することができる。
【０１４４】
また、特開平１１−２５１０６７号公報、Ｊ．Ｈｕａｎｇ ｅｔ．ａｌ．著文献（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ ８０（２００２），ｐ．１３９）に記載されているような、所謂ｐ型正孔輸送材料を用いることもできる。本発明においては、より高効率の発光素子が得られることからこれらの材料を用いることが好ましい。
【０１４５】
正孔輸送層は上記正孔輸送材料を、例えば、真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、インクジェット法を含む印刷法、ＬＢ法等の公知の方法により、薄膜化することにより形成することができる。正孔輸送層の膜厚については特に制限はないが、通常は５ｎｍ〜５μｍ程度、好ましくは５ｎｍ〜２００ｎｍである。この正孔輸送層は上記材料の１種または２種以上からなる一層構造であってもよい。
【０１４６】
また、不純物をドープしたｐ性の高い正孔輸送層を用いることもできる。その例としては、特開平４−２９７０７６号公報、特開２０００−１９６１４０号公報、同２００１−１０２１７５号公報の各公報、Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，９５，５７７３（２００４）等に記載されたものが挙げられる。
【０１４７】
本発明においては、このようなｐ性の高い正孔輸送層を用いることが、より低消費電力の素子を作製することができるため好ましい。
【０１４８】
正孔輸送層についても同様に、正孔輸送材料分子中に反応性置換基を導入したものが用いることができ、反応性置換基を有する特に好ましい正孔輸送材料としては以下のものが挙げられる。
【０１４９】
【化１４】
【０１５０】
【化１５】
【０１５１】
《電子輸送層》
電子輸送層とは電子を輸送する機能を有する材料からなり、広い意味で電子注入層、正孔阻止層も電子輸送層に含まれる。電子輸送層は単層または複数層設けることができる。
【０１５２】
従来、単層の電子輸送層、及び複数層とする場合は発光層に対して陰極側に隣接する電子輸送層に用いられる電子輸送材料（正孔阻止材料を兼ねる）としては、陰極より注入された電子を発光層に伝達する機能を有していればよく、その材料としては従来公知の化合物の中から任意のものを選択して用いることができ、例えば、ニトロ置換フルオレン誘導体、ジフェニルキノン誘導体、チオピランジオキシド誘導体、カルボジイミド、フレオレニリデンメタン誘導体、アントラキノジメタン及びアントロン誘導体、オキサジアゾール誘導体等が挙げられる。更に上記オキサジアゾール誘導体において、オキサジアゾール環の酸素原子を硫黄原子に置換したチアジアゾール誘導体、電子吸引基として知られているキノキサリン環を有するキノキサリン誘導体も、電子輸送材料として用いることができる。更にこれらの材料を高分子鎖に導入した、またはこれらの材料を高分子の主鎖とした高分子材料を用いることもできる。
【０１５３】
また８−キノリノール誘導体の金属錯体、例えば、トリス（８−キノリノール）アルミニウム（Ａｌｑ）、トリス（５，７−ジクロロ−８−キノリノール）アルミニウム、トリス（５，７−ジブロモ−８−キノリノール）アルミニウム、トリス（２−メチル−８−キノリノール）アルミニウム、トリス（５−メチル−８−キノリノール）アルミニウム、ビス（８−キノリノール）亜鉛（Ｚｎｑ）等、及びこれらの金属錯体の中心金属がＩｎ、Ｍｇ、Ｃｕ、Ｃａ、Ｓｎ、ＧａまたはＰｂに置き替わった金属錯体も、電子輸送材料として用いることができる。その他、メタルフリーもしくはメタルフタロシアニン、またはそれらの末端がアルキル基やスルホン酸基等で置換されているものも、電子輸送材料として好ましく用いることができる。また、発光層の材料として例示したジスチリルピラジン誘導体も、電子輸送材料として用いることができるし、正孔注入層、正孔輸送層と同様にｎ型−Ｓｉ、ｎ型−ＳｉＣ等の無機半導体も電子輸送材料として用いることができる。
【０１５４】
電子輸送層は上記電子輸送材料を、例えば、真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、インクジェット法を含む印刷法、ＬＢ法等の公知の方法により、薄膜化することにより形成することができる。電子輸送層の膜厚については特に制限はないが、通常は５ｎｍ〜５μｍ程度、好ましくは５ｎｍ〜２００ｎｍである。電子輸送層は上記材料の１種または２種以上からなる一層構造であってもよい。
【０１５５】
また、不純物をドープしたｎ性の高い電子輸送層を用いることもできる。その例としては、特開平４−２９７０７６号公報、同１０−２７０１７２号公報、特開２０００−１９６１４０号公報、同２００１−１０２１７５号公報、Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，９５，５７７３（２００４）等に記載されたものが挙げられる。
【０１５６】
本発明においては、このようなｎ性の高い電子輸送層を用いることがより低消費電力の素子を作製することができるため好ましい。
【０１５７】
反応性置換基を有する電子輸送材料の例としては、以下のものが挙げられる。
【０１５８】
【化１６】
【０１５９】
【化１７】
【０１６０】
《陽極》
本発明において、例えば、第一の電極基板上に形成される陽極としては、仕事関数の大きい（４ｅＶ以上）金属、合金、電気伝導性化合物及びこれらの混合物を電極物質とするものが好ましく用いられる。このような電極物質の具体例としてはＡｕ等の金属、ＣｕＩ、インジウムチンオキシド（ＩＴＯ）、ＳｎＯ2、ＺｎＯ等の導電性透明材料が挙げられる。また、ＩＤＩＸＯ（Ｉｎ2Ｏ3−ＺｎＯ）等非晶質で透明導電膜を作製可能な材料を用いてもよい。陽極はこれらの電極物質を蒸着やスパッタリング等の方法により、薄膜を形成させ、フォトリソグラフィー法で所望の形状のパターンを形成してもよく、あるいはパターン精度をあまり必要としない場合は（１００μｍ以上程度）、上記電極物質の蒸着やスパッタリング時に所望の形状のマスクを介してパターンを形成してもよい。あるいは、有機導電性化合物のように塗布可能な物質を用いる場合には、印刷方式、コーティング方式など湿式製膜法を用いることもできる。この陽極より発光を取り出す場合には、透過率を１０％より大きくすることが望ましく、また陽極としてのシート抵抗は数百Ω／□以下が好ましい。更に膜厚は材料にもよるが、通常１０ｎｍ〜１０００ｎｍ、好ましくは１０ｎｍ〜２００ｎｍの範囲で選ばれる。
【０１６１】
《陰極》
一方、例えば、第一の電極基板上に形成される陰極としては、仕事関数の小さい（４ｅＶ以下）金属（電子注入性金属と称する）、合金、電気伝導性化合物及びこれらの混合物を電極物質とするものが用いられる。このような電極物質の具体例としては、ナトリウム、ナトリウム−カリウム合金、マグネシウム、リチウム、マグネシウム／銅混合物、マグネシウム／銀混合物、マグネシウム／アルミニウム混合物、マグネシウム／インジウム混合物、アルミニウム／酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）混合物、インジウム、リチウム／アルミニウム混合物、希土類金属等が挙げられる。これらの中で、電子注入性及び酸化等に対する耐久性の点から、電子注入性金属とこれより仕事関数の値が大きく安定な金属である第二金属との混合物、例えば、マグネシウム／銀混合物、マグネシウム／アルミニウム混合物、マグネシウム／インジウム混合物、アルミニウム／酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）混合物、リチウム／アルミニウム混合物、アルミニウム等が好適である。陰極はこれらの電極物質を蒸着やスパッタリング等の方法により薄膜を形成させることにより、作製することができる。また、陰極としてのシート抵抗は数百Ω／□以下が好ましく、膜厚は通常１０ｎｍ〜５μｍ、好ましくは５０ｎｍ〜２００ｎｍの範囲で選ばれる。なお、発光した光を透過させるため、有機ＥＬ素子の陽極または陰極のいずれか一方が、透明または半透明であれば発光輝度が向上し好都合である。
【０１６２】
また、陰極に上記金属を１ｎｍ〜２０ｎｍの膜厚で作製した後に、陽極の説明で挙げた導電性透明材料をその上に作製することで、透明または半透明の陰極を作製することができる。
【０１６３】
本発明においては、これらの電極層を基板上に最初に形成した後、有機層の形成を行うため、例えば通常の場合のように陰極形成を最後に行う必要がなく、電極形成時、有機層（皮膜）がダメージをうけることが少ない方法である。また、成膜条件への制約が小さいため、電極形成が容易である。
【０１６４】
《基板》
本発明の有機ＥＬ素子に係る電極基盤（以下、基体、基板、基材、支持体等ともいう）としては、ガラス、プラスチック等の種類には特に限定はなく、また、透明であっても不透明であってもよい。基板側から光を取り出す場合には、基板は透明であることが好ましい。好ましく用いられる透明な基板としては、ガラス、石英、透明樹脂フィルムを挙げることができる。特に好ましい基板は、有機ＥＬ素子にフレキシブル性を与えることが可能で、ロールツウロールによって素子形成が可能な樹脂フィルムである。樹脂フィルムとしては、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）等のポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン、セロファン、セルロースジアセテート、セルローストリアセテート、セルロースアセテートブチレート、セルロースアセテートプロピオネート（ＣＡＰ）、セルロースアセテートフタレート（ＴＡＣ）、セルロースナイトレート等のセルロースエステル類又はそれらの誘導体、ポリ塩化ビニリデン、ポリビニルアルコール、ポリエチレンビニルアルコール、シンジオタクティックポリスチレン、ポリカーボネート、ノルボルネン樹脂、ポリメチルペンテン、ポリエーテルケトン、ポリイミド、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリフェニレンスルフィド、ポリスルホン類、ポリエーテルイミド、ポリエーテルケトンイミド、ポリアミド、フッ素樹脂、ナイロン、ポリメチルメタクリレート、アクリル或いはポリアリレート類、アートン（商品名ＪＳＲ社製）或いはアペル（商品名三井化学社製）といったシクロオレフィン系樹脂等を挙げられる。樹脂フィルムの表面には、無機物、有機物の被膜またはその両者のハイブリッド被膜が形成されていてもよく、ＪＩＳ Ｋ ７１２９−１９８７に準拠した方法で測定された水蒸気透過度（２５±０．５℃、相対湿度（９０±２）％ＲＨ）が、０．０１ｇ／ｍ2・２４ｈｒ以下のバリア性フィルムであることが好ましく、更には、ＪＩＳ Ｋ ７１２６−１９９２に準拠した方法で測定された酸素透過度が、１０-3ｍｌ／ｍ2／２４ｈｒ・ａｔｍ以下、水蒸気透過度が、１０-3ｇ／ｍ2・２４ｈｒ以下の高バリア性フィルムであることが好ましい。高バリア性フィルムとするために樹脂フィルム表面に形成されるバリア膜を形成する材料としては、水分や酸素など素子の劣化をもたらすものの浸入を抑制する機能を有する材料であればよく、例えば、酸化珪素、二酸化珪素、窒化珪素などを用いることができる。更に該膜の脆弱性を改良するためにこれら無機層と有機材料からなる層の積層構造を持たせることがより好ましい。無機層と有機層の積層順については特に制限はないが、両者を交互に複数回積層させることが好ましい。
【０１６５】
《封止》
本発明の有機ＥＬ素子の封止に用いられる封止手段としては、例えば封止部材と、電極、基板とを接着剤で接着する方法を挙げることができる。封止部材としては、有機ＥＬ素子の表示領域を覆うように配置されておればよく、凹板状でも、平板状でもよい。また、透明性、電気絶縁性は特に限定されない。具体的には、ガラス板、ポリマー板・フィルム、金属板・フィルム等が挙げられる。ガラス板としては、特にソーダ石灰ガラス、バリウム・ストロンチウム含有ガラス、鉛ガラス、アルミノケイ酸ガラス、ホウケイ酸ガラス、バリウムホウケイ酸ガラス、石英等を挙げることができる。
【０１６６】
また、ポリマー板としては、ポリカーボネート、アクリル、ポリエチレンテレフタレート、ポリエーテルサルファイド、ポリサルフォン等を挙げることができる。金属板としては、ステンレス、鉄、銅、アルミニウム、マグネシウム、ニッケル、亜鉛、クロム、チタン、モリブテン、シリコン、ゲルマニウムおよびタンタルからなる群から選ばれる一種以上の金属または合金からなるものが挙げられる。本発明においては、素子を薄膜化できるということからポリマーフィルム、金属フィルムを好ましく使用することができる。
【０１６７】
更には、ポリマーフィルムは、酸素透過度１０-3ｍｌ／ｍ2／２４ｈｒ・ａｔｍ以下、水蒸気透過度が、１０-3ｇ／ｍ2・２４ｈｒ以下、特に、１０-5ｇ／ｍ2・２４ｈｒ以下のものであることが好ましい。また、酸素透過度も１０-5ｍｌ／ｍ2／２４ｈｒ・ａｔｍ以下、であることが、更に好ましい。封止部材を凹状に加工するのは、サンドブラスト加工、化学エッチング加工等が使われる。
【０１６８】
接着剤として具体的には、アクリル酸系オリゴマー、メタクリル酸系オリゴマーの反応性ビニル基を有する光硬化および熱硬化型接着剤、２−シアノアクリル酸エステルなどの湿気硬化型等の接着剤を挙げることができる。また、エポキシ系などの熱および化学硬化型（二液混合）を挙げることができる。また、ホットメルト型のポリアミド、ポリエステル、ポリオレフィンを挙げることができる。また、カチオン硬化タイプの紫外線硬化型エポキシ樹脂接着剤を挙げることができる。なお、有機ＥＬ素子が熱処理により劣化する場合があるので、室温から８０℃までに接着硬化できるものが好ましい。また、前記接着剤中に乾燥剤を分散させておいてもよい。封止部分への接着剤の塗布は、市販のディスペンサーを使ってもよいし、スクリーン印刷のように印刷してもよい。
【０１６９】
また、有機層を挟み基板と対向する側の電極の外側に、該電極と有機層を被覆し、基板と接する形で無機物、有機物の層を形成し封止膜とすることも好適にできる。この場合、該膜を形成する材料としては、水分や酸素など素子の劣化をもたらすものの浸入を抑制する機能を有する材料であればよく、例えば、酸化珪素、二酸化珪素、窒化珪素などを用いることができる。更に該膜の脆弱性を改良するためにこれら無機層と有機材料からなる層の積層構造を持たせることが好ましい。
【０１７０】
これらの膜の形成方法については、特に限定はなく、例えば真空蒸着法、スパッタリング法、反応性スパッタリング法、分子線エピタキシー法、クラスタ−イオンビーム法、イオンプレーティング法、プラズマ重合法、大気圧プラズマ重合法、プラズマＣＶＤ法、レーザーＣＶＤ法、熱ＣＶＤ法、コーティング法などを用いることができる。
【０１７１】
封止部材と有機ＥＬ素子の表示領域との間隙には、気相および液相では、窒素、アルゴン等の不活性気体や、フッ化炭化水素、シリコンオイルのような不活性液体を注入することが好ましい。また、真空とすることも可能である。また、内部に吸湿性化合物を封入することもできる。吸湿性化合物としては例えば金属酸化物（例えば、酸化ナトリウム、酸化カリウム、酸化カルシウム、酸化バリウム、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム等）、硫酸塩（例えば、硫酸ナトリウム、硫酸カルシウム、硫酸マグネシウム、硫酸コバルト等）、金属ハロゲン化物（例えば、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、フッ化セシウム、フッ化タンタル、臭化セリウム、臭化マグネシウム、沃化バリウム、沃化マグネシウム等）、過塩素酸類（例えば過塩素酸バリウム、過塩素酸マグネシウム等）等があげられ、硫酸塩、金属ハロゲン化物および過塩素酸類においては無水塩が好適に用いられる。
【０１７２】
《保護膜、保護板》
有機層を挟み基板と対向する側の前記封止膜あるいは前記封止用フィルムの外側に、素子の機械的強度を高めるために保護膜、あるいは保護板を設けてもよい。特に、封止が前記封止膜により行われている場合には、その機械的強度は必ずしも高くないため、このような保護膜、保護板を設けることが好ましい。これに使用することができる材料としては、前記封止に用いたのと同様なガラス板、ポリマー板・フィルム、金属板・フィルム等を用いることができるが、軽量かつ薄膜化ということからポリマーフィルムを用いることが好ましい。
【０１７３】
《有機ＥＬ素子の作製方法》
本発明の有機ＥＬ素子の作製方法について説明する。
【０１７４】
適当な基板上に所望の電極物質、例えば、陽極用物質からなる薄膜を１μｍ以下、好ましくは１０ｎｍ〜２００ｎｍの膜厚になるように、蒸着やスパッタリング等の方法により形成させ、陽極を作製して陽極基板とする。次に、この上に有機ＥＬ素子材料である正孔注入層、正孔輸送層、発光層、正孔阻止層、電子輸送層等各有機層をこの順で有機材料薄膜として形成させる。陽極基板側に、これらの層のうち任意の層まで形成してもよい。例えば、正孔輸送層まで形成させて、陽極側部材を作製する。この有機化合物薄膜の成膜法としては、前記の如く蒸着法、ウェットプロセス（スピンコート法、キャスト法、インクジェット法、印刷法）等があるが、均質な膜が得られやすく、且つピンホールが生成しにくい等の点から、真空蒸着法、スピンコート法、インクジェット法、印刷法が特に好ましい。層毎に異なる製膜法を適用してもよい。
【０１７５】
また、別に第２の電極基板上に陰極物質からなる薄膜を、同じく１μｍ以下、好ましくは１０ｎｍ〜２００ｎｍの膜厚になるように、蒸着やスパッタリング等の方法により形成させ、陰極基板を作製する。
【０１７６】
次に、この上に、陽極基板上に形成された正孔輸送層の以降の陰極側に形成されるべき各層を前記と逆の順で、例えば電子輸送層、正孔阻止層、発光層と順次形成して、陰極側部材を作製する。陰極基板上に形成する有機層各層の成膜方法としては、前記同様に蒸着法、ウェットプロセス（スピンコート法、キャスト法、インクジェット法、印刷法）いずれでもよい。
【０１７７】
尚、成膜法として、蒸着法を採用する場合、その蒸着条件は使用する化合物の種類等により異なるが、一般にボート加熱温度５０℃〜４５０℃、真空度１０-6Ｐａ〜１０-2Ｐａ、蒸着速度０．０１ｎｍ／秒〜５０ｎｍ／秒、基板温度−５０℃〜３００℃、膜厚０．１ｎｍ〜５μｍ、好ましくは５ｎｍ〜２００ｎｍの範囲で適宜選ぶことが望ましい。
【０１７８】
それぞれ有機層が形成された陽極側基板、及び陰極側基板の正孔輸送層（陽極側部材）及び発光層（陰極側部材）を、互いに対向させ、接合治具により密着、貼合する。
【０１７９】
接合治具は、両基板を互いに対向させ、間に挟んで、均一な圧力で圧着出来るスタンパー様治具と架台とからなるものを用いることができ、圧力を、例えば真空ラミネーターを用いて１×１０-2Ｐａの減圧環境下で、押圧力約０．１ＭＰａで圧着し、両有機層を密着、固定し貼合する。
【０１８０】
また、対向する層中に、例えば、発光ホスト或いはリン光ドーパント、また、正孔輸送層中の正孔輸送材料（貼合する層同士、その層に含まれる機能性材料）に化学反応を利用し共有結合の形成で架橋して密着性を高めようとする場合、紫外線等活性光線を利用してもよい。
【０１８１】
上記は、陽極基板に正孔輸送層まで設け、陰極基板に発光層以降を設けたが、他の組み合わせでも勿論よく、また例えば、発光層を両者に設け、発光層同士を密着（又架橋）してもよい。他の組み合わせでも構わない。
【０１８２】
このような有機ＥＬ素子は、直流電圧を印加する場合には、陽極を＋、陰極を−の極性として電圧２Ｖ〜４０Ｖ程度を印加すると、発光が観測できる。また交流電圧を印加してもよい。なお、印加する交流の波形は任意でよい。
【０１８３】
《光取り出し》
有機ＥＬ素子は空気よりも屈折率の高い（屈折率が１．７〜２．１程度）層の内部で発光するため、発生した光のうち１５％から２０％程度の光しか取り出せないと言われている。これは、臨界角以上の角度θで界面（透明基板と空気との界面）に入射する光が全反射を起こすことから、透明電極ないし発光層と透明基板との間で光が全反射を起こし、光が透明電極ないし発光層を導波し、結果として光が素子側面方向に逃げるためである。
【０１８４】
この光の取り出しの効率を向上させる手法としては、例えば、透明基板表面に凹凸を形成し、透明基板と空気界面での全反射を防ぐ方法（米国特許第４，７７４，４３５号明細書）、基板に集光性を持たせることにより効率を向上させる方法（特開昭６３−３１４７９５号公報）、素子の側面等に反射面を形成する方法（特開平１−２２０３９４号公報）、基板と発光体の間に中間の屈折率を持つ平坦層を導入し、反射防止膜を形成する方法（特開昭６２−１７２６９１号公報）、基板と発光体の間に基板よりも低屈折率を持つ平坦層を導入する方法（特開２００１−２０２８２７号公報）、基板、透明電極層や発光層のいずれかの層間（含む、基板と外界間）に回折格子を形成する方法（特開平１１−２８３７５１号公報）等がある。
【０１８５】
本発明においては、これらの方法を本発明の有機ＥＬ素子と組み合わせて用いることができる。特に、基板と発光体の間に基板よりも低屈折率を持つ平坦層を導入する方法、あるいは基板、透明電極層や発光層のいずれかの層間（含む、基板と外界間）に回折格子を形成する方法を好適に用いることができる。
【０１８６】
また、透明電極と透明基板の間に低屈折率の媒質、例えば、エアロゲル、多孔質シリカ、フッ化マグネシウム、フッ素系ポリマー等の層を、光の波長よりも長い厚みで形成すると、透明電極から出てきた光は、媒質の屈折率が低いほど外部への取り出し効率が高くなる。透明基板の屈折率は一般に１．５〜１．７程度であるので、低屈折率層は屈折率がおよそ１．５以下であることが好ましい。また、更に１．３５以下であることが好ましい。
【０１８７】
また、低屈折率媒質の厚みは媒質中の波長の２倍以上となるのが望ましい。これは低屈折率媒質の厚みが、光の波長程度になってエバネッセントで染み出した電磁波が基板内に入り込む膜厚になると、低屈折率層の効果が薄れるからである。
【０１８８】
全反射を起こす界面もしくはいずれかの媒質中に回折格子を導入する方法は、光取り出し効率の向上効果が高いという特徴がある。この方法は回折格子が１次の回折や２次の回折といった所謂ブラッグ回折により、光の向きを屈折とは異なる特定の向きに変えることができる性質を利用して、発光層から発生した光のうち層間での全反射等により外に出ることができない光を、いずれかの層間もしくは、媒質中（透明基板内や透明電極内）に回折格子を導入することで光を回折させ、光を外に取り出そうとするものである。
【０１８９】
導入する回折格子は、二次元的な周期屈折率を持っていることが望ましい。これは発光層で発光する光はあらゆる方向にランダムに発生するので、ある方向にのみ周期的な屈折率分布を持っている一般的な１次元回折格子では、特定の方向に進む光しか回折されず、光の取り出し効率がさほど上がらない。しかしながら、屈折率分布を二次元的な分布にすることにより、あらゆる方向に進む光が回折され、光の取り出し効率が上がる。
【０１９０】
回折格子を導入する位置としては前述の通り、いずれかの層間もしくは媒質中（透明基板内や透明電極内）でもよいが、光が発生する場所である有機発光層の近傍が望ましい。
【０１９１】
このとき、回折格子の周期は媒質中の光の波長の約１／２〜３倍程度が好ましい。
【０１９２】
回折格子の配列は正方形のラチス状、三角形のラチス状、ハニカムラチス状等、２次元的に配列が繰り返されることが好ましい。
【０１９３】
《集光シート》
また、本発明の有機ＥＬ素子は基板の光取り出し側に、マイクロレンズアレイ状の構造を設けるように加工したり、あるいは所謂集光シートと組み合わせ、特定方向、例えば、素子発光面の正面方向に集光することにより輝度を高めることができる。
【０１９４】
マイクロレンズアレイの例としては、基板の光取り出し側に一辺が３０μｍでその頂角が９０度となるような四角錐を２次元に配列する。一辺は１０μｍ〜１００μｍが好ましい。これより小さくなると回折の効果が発生して色付く、大きすぎると厚みが厚くなり好ましくない。
【０１９５】
集光シートとしては、例えば、液晶表示装置のＬＥＤバックライトで実用化されているものを用いることが可能である。このようなシートとして、例えば、住友スリーエム社製輝度上昇フィルム（ＢＥＦ）等を用いることができる。プリズムシートの形状としては、例えば、基材に頂角９０度、ピッチ５０μｍの△状のストライプが形成されたものであってもよいし、頂角が丸みを帯びた形状、ピッチをランダムに変化させた形状、その他の形状であってもよい。
【０１９６】
また、発光素子からの光放射角を制御するために、光拡散板・フィルムを集光シートと併用してもよい。例えば、（株）きもと製拡散フィルム（ライトアップ）等を用いることができる。
【０１９７】
《用途》
本発明の有機ＥＬ素子は、表示デバイス、各種発光光源として用いることができる。発光光源として、例えば、家庭用照明、車内照明、時計や液晶用のバックライト、看板広告、信号機、光記憶媒体の光源、電子写真複写機の光源、光通信処理機の光源、光センサーの光源等が挙げられるがこれに限定するものではないが、特に、カラーフィルターと組み合わせた液晶表示装置のバックライト、照明用光源としての用途に有効に用いることができる。
【０１９８】
《ディスプレイ装置》
本発明のディスプレイ装置について説明する。本発明の表示装置は多色または白色の表示装置に用いられる。多色または白色の表示装置の場合は、発光層形成時のみシャドーマスクを設ける。発光層をパターニングする場合、その方法に限定はないが、好ましくは蒸着法、インクジェット法、印刷法である。蒸着法を用いる場合においてはシャドーマスクを用いたパターニングが好ましい。このようにして得られた多色または白色の表示装置に、直流電圧を印加する場合には、陽極を＋、陰極を−の極性として電圧２Ｖ〜４０Ｖ程度を印加すると、発光が観測できる。また、逆の極性で電圧を印加しても電流は流れずに発光は全く生じない。さらに、交流電圧を印加する場合には、陽極が＋、陰極が−の状態になったときのみ発光する。なお、印加する交流の波形は任意でよい。
【０１９９】
《照明装置》
本発明の照明装置について説明する。本発明の有機ＥＬ素子は、照明用や露光光源のような一種のランプとして使用しても良いし、画像を投影するタイプのプロジェクション装置や、静止画像や動画像を直接視認するタイプの表示装置（ディスプレイ）のバックライトとして使用しても良い。液晶表示装置用のバックライトとして使用する場合の液晶の駆動方式は単純マトリクス（パッシブマトリクス）方式でもアクティブマトリクス方式でもどちらでも良い。液晶表示装置におけるバックライトであれば、発光層に用いる発光材料としては特に制限はなく、ＣＦ（カラーフィルター）特性に対応した波長範囲に適合するように、発光材料中から任意のものを選択して組み合わせて、また、前記の光取りだし及び／又は集光シート等と組み合わせて、白色化すればよい。
【０２００】
このように、本発明に用いられる有機ＥＬ素子は、ＣＦ（カラーフィルター）と組み合わせて、また、ＣＦ（カラーフィルター）パターンに合わせ素子及び駆動トランジスタ回路を配置することで、有機ＥＬ素子から取り出される白色光をバックライトとして、青色フィルタ、緑色フィルタ、赤色フィルタを介して、青色光（４３０ｎｍ〜４８０ｎｍの範囲に発光極大を有する）、緑色光（波長５１０ｎｍ〜５５０ｎｍの範囲に発光極大を有する）、赤色光（波長６００ｎｍ〜６４０ｎｍの範囲に発光極大を有する）を得ることで、低駆動電圧で、長寿命のフルカラーの有機エレクトロルミネッセンスディスプレイが出来好ましい。
【０２０１】
また、これらディスプレイに加えて、各種発光光源、照明装置として、家庭用照明、車内照明、また、露光光源のような一種のランプとして、液晶表示装置のバックライト等、表示装置にも有用に用いられる。その他、時計等のバックライト、看板広告、信号機、光記憶媒体等の光源、電子写真複写機の光源、光通信処理機の光源、光センサーの光源等、更には表示装置を必要とする一般の家庭用電気器具等広い範囲の用途が挙げられる。
【実施例】
【０２０２】
以下、実施例により本発明を説明するが、本発明の実施態様はこれらに限定されるものではない。
【０２０３】
実施例１
〈第１の電極基板の作製〉
陽極として１００ｍｍ×１００ｍｍ×１．１ｍｍのガラス基板上にＩＴＯ（インジウムチンオキシド）を１００ｎｍ製膜した基板（ＮＨテクノグラス社製ＮＡ４５）にパターニングを行った後、このＩＴＯ透明電極を設けた透明支持基板をイソプロピルアルコールで超音波洗浄し、乾燥窒素ガスで乾燥し、ＵＶオゾン洗浄を５分間行なった。
【０２０４】
この基板を市販のスピンコータに取り付け、下記化合物ＢＣＰ（６０ｍｇ）をトルエン１０ｍｌに溶解した溶液を用い、１０００ｒｐｍ、３０ｓｅｃの条件下、スピンコート（膜厚約４０ｎｍ）し、有機層１層を有する第１の電極基板を作製した。
【０２０５】
〈第２の電極基板の作製〉
第１の電極基板の作製時に使用したＵＶオゾン洗浄済みの基板を市販のスピンコータに取り付け、下記化合物ＣＢＰ（６０ｍｇ）をトルエン１０ｍｌに溶解した溶液を用い、１０００ｒｐｍ、３０ｓｅｃの条件下、スピンコート（膜厚約４０ｎｍ）し、有機層１層を有する第２の電極基板を作製した。
【０２０６】
このようにして得られた第１の電極基板と第２の電極基板の有機層を対向させて重ね合わせ、接合冶具で固定し、１００℃で１時間加熱処理を行い、素子１−１を作製した。
【０２０７】
素子１−１の作製において、第１の電極基板と第２の電極基板の有機層に使用する化合物と後処理方法を表１に示す方法に置き換えた以外は、素子１−１と同じ方法で素子１−２、１−３を作製した。
【０２０８】
上記で使用した化合物の構造を以下に示す。
【０２０９】
【化１８】
【０２１０】
〔剥離強度の測定〕
素子の剥離強度はＳＡＩＣＡＳ法にて、ダイプラ・ウィンテス社製のＳＡＩＣＡＳ ＮＮ−０４型を用いて測定した。ＳＡＩＣＡＳ法とは，鋭利な切刃（単結晶ダイヤモンド，焼結合金）を用いて，垂直荷重を一定方向に保った状態で，水平方向に定速で動かすために必要な水平荷重を測定する手法であり、薄膜の剥離強度の測定が可能となる。
【０２１１】
測定条件は下記の通りである。
【０２１２】
サイカス測定条件
装置；ダイプラウインテス製サイカスＮＮ−０４型
測定条件；
ダイヤモンド製１ｍｍ幅の刃を使用。剪断角度は４５°
押圧荷重を２μＮ、バランス加重１μＮとし、垂直速度１ｎｍ／ｓｅｃ、水平速度１００ｎｍ／ｓｅｃにて切削を行い、水平、垂直力を記録した。尚、サンプリングステップは０．２ｓｅｃ／ｐｏｉｎｔである。
【０２１３】
【表１】
【０２１４】
上記測定方法にて、層間の剥離強度の測定が可能であることが分かる
実施例２
〈有機ＥＬ素子２−１〜２−３の作製〉
〈第１の電極基板の作製〉
１００ｍｍ×１００ｍｍ×１．１ｍｍのガラス基板をイソプロピルアルコールで超音波洗浄し、乾燥窒素ガスで乾燥し、ＵＶオゾン洗浄を５分間行なった後、市販の真空蒸着装置の基板ホルダーに固定し、アルミニウム（膜厚約１１０ｎｍ）、フッ化リチウム（膜厚約０．５ｎｍ）を蒸着した。
【０２１５】
この基板を市販のスピンコータに取り付け、ＢＣＰ（２０ｍｇ）をトルエン１０ｍｌに溶解した溶液を用い、１０００ｒｐｍ、３０ｓｅｃの条件下、スピンコート（膜厚約１０ｎｍ）、６０℃で１時間真空乾燥し、有機層（電子輸送層）を設け、第１の電極基板（陰極側）を作製した。
【０２１６】
〈第２の電極基板の作製〉
陽極として１００ｍｍ×１００ｍｍ×１．１ｍｍのガラス基板上にＩＴＯ（インジウムチンオキシド）を１００ｎｍ製膜した基板（ＮＨテクノグラス社製ＮＡ４５）にパターニングを行った後、このＩＴＯ透明電極を設けた透明支持基板をイソプロピルアルコールで超音波洗浄し、乾燥窒素ガスで乾燥し、ＵＶオゾン洗浄を５分間行なった。
【０２１７】
この基板を市販のスピンコータに取り付け、例示化合物４−１（６０ｍｇ）をトルエン１０ｍｌに溶解した溶液を用い、１０００ｒｐｍ、３０ｓｅｃの条件下、スピンコート（膜厚約４０ｎｍ）、紫外光を３０秒照射した後、６０℃で１時間真空乾燥し、有機層（正孔輸送層）を形成した。
【０２１８】
次いで、ＣＢＰ（６０ｍｇ）と例示化合物Ｉｒ−１（３．０ｍｇ）とをトルエン６ｍｌに溶解した溶液を用い、１０００ｒｐｍ、３０ｓｅｃの条件下、スピンコートし（膜厚約６０ｎｍ）、６０℃で１時間真空乾燥し、発光層を形成した。このようにして、有機層として正孔輸送層及び発光層を有する第２の電極基板（陽極側）を作製した。
【０２１９】
このようにして得られた第１の電極基板（陰極側）と第２の電極基板（陽極側）の有機層を対向させて重ね合わせ、接合冶具で固定し、１００℃で１時間過熱処理を行い、出来上がった素子を封止処理し、有機ＥＬ素子２−１を作製した。
【０２２０】
有機ＥＬ素子２−１の作製において、電子輸送層、発光層及び正孔輸送層に使用する化合物を表２に示す化合物に置き換えた以外は有機ＥＬ素子２−１と同じ方法で有機ＥＬ素子２−２、２−３を作製した。
【０２２１】
【表２】
【０２２２】
〈有機ＥＬ素子２−１〜２−３の評価〉
以下のようにして作製した有機ＥＬ素子２−１〜２−３の評価を行い、その結果を表２に示す。
【０２２３】
（外部取りだし量子効率）
作製した有機ＥＬ素子について、２３℃、乾燥窒素ガス雰囲気下で２．５ｍＡ／ｃｍ2定電流を印加した時の外部取り出し量子効率（％）を測定した。なお測定には同様に分光放射輝度計ＣＳ−１０００（コニカミノルタ製）を用いた。
【０２２４】
表３の外部取りだし量子効率の測定結果は、有機ＥＬ素子２−１の測定値を１００とした時の相対値で表した。
【０２２５】
（寿命）
２．５ｍＡ／ｃｍ2の一定電流で駆動したときに、輝度が発光開始直後の輝度（初期輝度）の半分に低下するのに要した時間を測定し、これを半減寿命時間（τ０．５）として寿命の指標とした。なお測定には分光放射輝度計ＣＳ−１０００（コニカミノルタ製）を用いた。
【０２２６】
表３の寿命の測定結果は、有機ＥＬ素子２−１を１００とした時の相対値で表した。
【０２２７】
また、接合面における剥離強度を実施例１と同様に測定を行い、その結果を表３に示した。
【０２２８】
【表３】
【０２２９】
表３から、本発明の有機ＥＬ素子は、長寿命化が達成されていることが分かった。
【０２３０】
実施例３
〈有機ＥＬ素子３−１〜３−３の作製〉
〈第１の電極基板の作製〉
１００ｍｍ×１００ｍｍ×１．１ｍｍのガラス基板をイソプロピルアルコールで超音波洗浄し、乾燥窒素ガスで乾燥し、ＵＶオゾン洗浄を５分間行なった後、市販の真空蒸着装置の基板ホルダーに固定し、アルミニウム（膜厚約１１０ｎｍ）、フッ化リチウム（膜厚約０．５ｎｍ）を蒸着した。
【０２３１】
この基板を市販のスピンコータに取り付け、例示化合物３−２（２０ｍｇ）をトルエン１０ｍｌに溶解した溶液を用い、１０００ｒｐｍ、３０ｓｅｃの条件下、スピンコート（膜厚約１０ｎｍ）、紫外光を３０秒照射した後、６０℃で１時間真空乾燥し、有機層として電子輸送層を設けた。
【０２３２】
次いで、ＣＢＰ（６０ｍｇ）と下記化合物Ｉｒ−１２（３．０ｍｇ）とをトルエン１２ｍｌに溶解した溶液を用い、１０００ｒｐｍ、３０ｓｅｃの条件下、スピンコートし（膜厚約３０ｎｍ）、６０℃で１時間真空乾燥し発光層を形成した。このようにして、有機層として電子輸送層及び発光層を有する第１の電極基板（陰極側）を作製した。
【０２３３】
〈第２の電極基板の作製〉
陽極として１００ｍｍ×１００ｍｍ×１．１ｍｍのガラス基板上にＩＴＯ（インジウムチンオキシド）を１００ｎｍ製膜した基板（ＮＨテクノグラス社製ＮＡ４５）にパターニングを行った後、このＩＴＯ透明電極を設けた透明支持基板をイソプロピルアルコールで超音波洗浄し、乾燥窒素ガスで乾燥し、ＵＶオゾン洗浄を５分間行なった。
【０２３４】
この基板を市販のスピンコータに取り付け、例示化合物４−１（６０ｍｇ）をトルエン１０ｍｌに溶解した溶液を用い、１０００ｒｐｍ、３０ｓｅｃの条件下、スピンコート（膜厚約４０ｎｍ）、紫外光を３０秒照射した後、６０℃で１時間真空乾燥し、有機層として正孔輸送層を形成した。
【０２３５】
次いで、化合物ＣＢＰ（６０ｍｇ）と化合物Ｉｒ−１（３．０ｍｇ）とをトルエン１２ｍｌに溶解した溶液を用い、１０００ｒｐｍ、３０ｓｅｃの条件下、スピンコートし（膜厚約３０ｎｍ）、６０℃で１時間真空乾燥し有機層として発光層を形成した。このようにして、有機層として正孔輸送層と発光層を有する第２の電極基板（陽極側）を作製した。
【０２３６】
このようにして得られた第１の電極基板（陰極側）と第２の電極基板（陽極側）の発光層を対向させて重ね合わせ、接合冶具で固定し、陽極側から紫外光を９０秒照射し、出来上がった素子を封止処理し、有機ＥＬ素子３−１を作製した。
【０２３７】
有機ＥＬ素子３−１の作製において、電子輸送層、発光層及び正孔輸送層に使用する化合物を表３に示す化合物に置き換えた以外は有機ＥＬ素子３−１と同じ方法で３−２、３−３を作製した。
【０２３８】
【表４】
【０２３９】
〈有機ＥＬ素子３−１〜３−３の評価〉
以下のようにして作製した有機ＥＬ素子３−１〜３−３の評価を行い、その結果を表５に示す。
【０２４０】
（外部取りだし量子効率）
作製した有機ＥＬ素子について、２３℃、乾燥窒素ガス雰囲気下で２．５ｍＡ／ｃｍ2定電流を印加した時の外部取り出し量子効率（％）を測定した。なお測定には同様に分光放射輝度計ＣＳ−１０００（コニカミノルタ製）を用いた。
【０２４１】
表５の外部取りだし量子効率の測定結果は、有機ＥＬ素子３−１の測定値を１００とした時の相対値で表した。
【０２４２】
（寿命）
２．５ｍＡ／ｃｍ2の一定電流で駆動したときに、輝度が発光開始直後の輝度（初期輝度）の半分に低下するのに要した時間を測定し、これを半減寿命時間（τ０．５）として寿命の指標とした。なお測定には分光放射輝度計ＣＳ−１０００（コニカミノルタ製）を用いた。
【０２４３】
表５の寿命の測定結果は、有機ＥＬ素子３−１を１００とした時の相対値で表した。
【０２４４】
また、接合面における剥離強度を実施例１と同様に測定を行い、その結果を表５に示した。
【０２４５】
【表５】
【０２４６】
表５から、本発明の有機ＥＬ素子は、長寿命化が達成されていることが分かった。
【０２４７】
実施例４
〈有機ＥＬ素子４−１〜４−５の作製〉
〈第１の電極基板の作製〉
１００ｍｍ×１００ｍｍ×１．１ｍｍのガラス基板をイソプロピルアルコールで超音波洗浄し、乾燥窒素ガスで乾燥し、ＵＶオゾン洗浄を５分間行なった。この基板を市販の真空蒸着装置の基板ホルダーに固定し、モリブデン製抵抗加熱ボートの一つにアルミニウム２００ｍｇを入れ、別のモリブデン製抵抗加熱ボートにフッ化リチウム２００ｍｇを入れ、更に別のモリブデン製抵抗加熱ボートにＢＣＰを２００ｍｇ入れ、別のモリブデン製抵抗加熱ボートにホスト化合物としてＣＢＰ２００ｍｇを入れ、別のモリブデン製抵抗加熱ボートにＩｒ−９を１００ｍｇ入れ、真空蒸着装置に取付けた。
【０２４８】
次いで、真空槽を４×１０-4Ｐａまで減圧した後、アルミニウムの入った前記加熱ボートに通電して加熱し、アルミニウム（膜厚約１１０ｎｍ）を蒸着し、続いて、フッ化リチウムの入った熱ボートに通電して加熱し、フッ化リチウム（膜厚約０．５ｎｍ）を蒸着した。
【０２４９】
次に、ＢＣＰの入った前記加熱ボートに通電して加熱し、蒸着速度０．１ｎｍ／ｓｅｃで前記発光層の上に蒸着して膜厚約１０ｎｍの電子輸送層を設けた。
【０２５０】
更に、ＣＢＰとＩｒ−９の入った前記加熱ボートに通電して加熱し、それぞれ蒸着速度０．２ｎｍ／ｓｅｃ、０．０１２ｎｍ／ｓｅｃで前記正孔輸送層上に共蒸着して、膜厚４０ｎｍの発光層を設け、第１の電極基板（陰極側）を作製した。
【０２５１】
〈第２の電極基板の作製〉
陽極として１００ｍｍ×１００ｍｍ×１．１ｍｍのガラス基板上にＩＴＯ（インジウムチンオキシド）を１００ｎｍ製膜した基板（ＮＨテクノグラス社製ＮＡ４５）にパターニングを行った後、このＩＴＯ透明電極を設けた透明支持基板をイソプロピルアルコールで超音波洗浄し、乾燥窒素ガスで乾燥し、ＵＶオゾン洗浄を５分間行なった。この透明支持基板を市販の真空蒸着装置の基板ホルダーに固定し、モリブデン製抵抗加熱ボートにα−ＮＰＤを２００ｍｇ入れ、真空蒸着装置に取付けた。
【０２５２】
真空槽を４×１０-4Ｐａまで減圧した後、α−ＮＰＤの入った前記加熱ボートに通電して加熱し、蒸着速度０．１ｎｍ／ｓｅｃで透明支持基板に蒸着し、膜厚４０ｎｍの正孔輸送層を設け、陽極側部位を作製した。
【０２５３】
このようにして得られた陰極側部位の発光層と陽極側部位の正孔輸送層を対向させて重ね合わせ、接合時具で固定し、出来上がった素子を封止処理し、有機ＥＬ素子４−１を作製した。
【０２５４】
有機ＥＬ素子４−１の作製において、電子輸送層、発光層及び正孔輸送層に使用する化合物を表６に示す化合物に置き換えた以外は有機ＥＬ素子４−１と同じ方法で４−２、４−３を作製した。
【０２５５】
更に、有機ＥＬ素子４−１〜４−３それぞれに、２３℃、乾燥窒素ガス雰囲気下で５．０ｍＡ／ｃｍ2定電流を１００時間印加後の素子を有機ＥＬ素子４−４〜４−６とした。
【０２５６】
【化１９】
【０２５７】
【表６】
【０２５８】
〈有機ＥＬ素子４−１〜４−６の評価〉
以下のようにして作製した有機ＥＬ素子４−１〜４−６の評価を行い、その結果を表７に示す。
【０２５９】
（外部取りだし量子効率）
作製した有機ＥＬ素子について、２３℃、乾燥窒素ガス雰囲気下で２．５ｍＡ／ｃｍ2定電流を印加した時の外部取り出し量子効率（％）を測定した。なお測定には同様に分光放射輝度計ＣＳ−１０００（コニカミノルタ製）を用いた。
【０２６０】
表７の外部取りだし量子効率の測定結果は、有機ＥＬ素子４−１の測定値を１００とした時の相対値で表した。
【０２６１】
（寿命）
２．５ｍＡ／ｃｍ2の一定電流で駆動したときに、輝度が発光開始直後の輝度（初期輝度）の半分に低下するのに要した時間を測定し、これを半減寿命時間（τ０．５）として寿命の指標とした。なお測定には分光放射輝度計ＣＳ−１０００（コニカミノルタ製）を用いた。
【０２６２】
表７の寿命の測定結果は、有機ＥＬ素子４−１を１００とした時の相対値で表した。
【０２６３】
また、接合面における剥離強度を実施例１と同様に測定を行い、その結果を表７に示した。
【０２６４】
【表７】
【０２６５】
表７から、本発明の有機ＥＬ素子は、長寿命化が達成されていることが分かった。
【０２６６】
実施例５
《フルカラー表示装置の作製》
（青色発光有機ＥＬ素子）
青色発光有機ＥＬ素子として、実施例３で作製した有機ＥＬ素子３−３を用い、青色発光有機ＥＬ素子５−１Ｂ（青）とした。
【０２６７】
（緑色発光有機ＥＬ素子）
実施例３の有機ＥＬ素子３−３の作製において、２−７を２−１に変更した以外は同様にして、緑色発光有機ＥＬ素子５−１Ｇ（緑）を作製した。
【０２６８】
（赤色発光有機ＥＬ素子）
実施例３の有機ＥＬ素子３−３の作製において、２−７を２−５に変更した以外は同様にして、赤色発光有機ＥＬ素子５−１Ｒ（赤）を作製した。
【０２６９】
上記の赤色、緑色及び青色発光有機ＥＬ素子を、同一基板上に並置し、図１に記載の形態を有するアクティブマトリクス方式フルカラー表示装置を作製し、図２には、作製した前記表示装置の表示部Ａの模式図のみを示した。即ち、同一基板上に、複数の走査線５及びデータ線６を含む配線部と、並置した複数の画素３（発光の色が赤領域の画素、緑領域の画素、青領域の画素等）とを有し、配線部の走査線５及び複数のデータ線６はそれぞれ導電材料からなり、走査線５とデータ線６は格子状に直交して、直交する位置で画素３に接続している（詳細は図示せず）。前記複数の画素３は、それぞれの発光色に対応した有機ＥＬ素子、アクティブ素子であるスイッチングトランジスタと駆動トランジスタそれぞれが設けられたアクティブマトリクス方式で駆動されており、走査線５から走査信号が印加されると、データ線６から画像データ信号を受け取り、受け取った画像データに応じて発光する。この様に各赤、緑、青の画素を適宜、並置することによって、フルカラー表示装置を作製した。
【０２７０】
前記フルカラー表示装置を駆動することにより、発光効率が高い発光寿命の長いフルカラー動画表示が得られることを確認することができた。
【０２７１】
実施例６
《白色の照明装置の作製》
実施例３の有機ＥＬ素子３−３において、２−７を２−７と２−１と２−５の混合物に変更した以外は同様にして、白色発光有機ＥＬ素子６−１Ｗ（白色）を作製した。
【０２７２】
得られた有機ＥＬ素子６−１Ｗを評価するに際しては、非発光面をガラスケースで覆い、照明装置とした。照明装置は、発光効率が高く発光寿命の長い白色光を発する薄型の照明装置として使用することができた。
【図面の簡単な説明】
【０２７３】
【図１】有機ＥＬ素子から構成される表示装置の一例を示した模式図である。
【図２】表示部の模式図である。
【図３】照明装置の概略図である。
【図４】照明装置の断面図である。
【符号の説明】
【０２７４】
１ ディスプレイ
３ 画素
５ 走査線
６ データ線
７ 電源ライン
１０ 有機ＥＬ素子
１１ スイッチングトランジスタ
１２ 駆動トランジスタ
１３ コンデンサ
Ａ 表示部
Ｂ 制御部
１０７ 透明電極付きガラス基板
１０６ 有機ＥＬ層
１０５ 陰極
１０２ ガラスカバー
１０８ 窒素ガス
１０９ 捕水剤
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくともｎ層（ｎ≧０）の有機層を有する第１の電極基板と、少なくともｍ層（ｍ≧０）の有機層を有する第２の電極基板を貼り合わせて形成された有機エレクトロルミネッセンス素子において、前記有機層（ｍ＋ｎ≧１）の少なくとも１つにりん光性発光化合物を含有し、貼り合せた面の剥離強度が１０Ｎ／ｍ以上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素子。
【請求項２】
貼り合せる面が互いに有機層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素子。
【請求項３】
貼り合せる面の少なくとも一方に反応性置換基を有する有機化合物を含有することを特徴とする請求項１又２に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項４】
貼り合せる面の両方に反応性置換基を有する有機化合物を含有することを特徴とする請求項１〜３の何れか１項の記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項５】
反応性置換基が下記一般式（１）で表されることを特徴とする請求項３又４に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【化１】
【請求項６】
有機層の形成方法が湿式方法であることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項７】
請求項１〜６の何れか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を製造する有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法において、前記有機層の少なくとも１つにりん光性発光化合物を含有し、貼り合せた面の剥離強度が１０Ｎ／ｍ以上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素子の製造方法。
【請求項８】
請求項１〜６の何れか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を備えたことを特徴とする照明装置。
【請求項９】
請求項１〜６の何れか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を備えたことを特徴とするディスプレイ装置。
【請求項１】
少なくともｎ層（ｎ≧０）の有機層を有する第１の電極基板と、少なくともｍ層（ｍ≧０）の有機層を有する第２の電極基板を貼り合わせて形成された有機エレクトロルミネッセンス素子において、前記有機層（ｍ＋ｎ≧１）の少なくとも１つにりん光性発光化合物を含有し、貼り合せた面の剥離強度が１０Ｎ／ｍ以上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素子。
【請求項２】
貼り合せる面が互いに有機層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素子。
【請求項３】
貼り合せる面の少なくとも一方に反応性置換基を有する有機化合物を含有することを特徴とする請求項１又２に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項４】
貼り合せる面の両方に反応性置換基を有する有機化合物を含有することを特徴とする請求項１〜３の何れか１項の記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項５】
反応性置換基が下記一般式（１）で表されることを特徴とする請求項３又４に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【化１】
【請求項６】
有機層の形成方法が湿式方法であることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項７】
請求項１〜６の何れか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を製造する有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法において、前記有機層の少なくとも１つにりん光性発光化合物を含有し、貼り合せた面の剥離強度が１０Ｎ／ｍ以上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素子の製造方法。
【請求項８】
請求項１〜６の何れか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を備えたことを特徴とする照明装置。
【請求項９】
請求項１〜６の何れか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を備えたことを特徴とするディスプレイ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００８−１６６４８（Ｐ２００８−１６６４８Ａ）
【公開日】平成２０年１月２４日（２００８．１．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１８６４７７（Ｐ２００６−１８６４７７）
【出願日】平成１８年７月６日（２００６．７．６）
【出願人】（０００００１２７０）コニカミノルタホールディングス株式会社 (4,463)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１月２４日（２００８．１．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年７月６日（２００６．７．６）
【出願人】（０００００１２７０）コニカミノルタホールディングス株式会社 (4,463)
【Ｆターム（参考）】
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