有機エレクトロルミネッセンス素子およびそれを備える表示装置又は発光装置
【課題】 長寿命な有機エレクトロルミネッセンス素子を提供する。
【解決手段】 陽極と陰極との間に有機材料を含む発光層を備えてなる有機エレクトロルミネッセンス素子において、前記陽極と前記発光層との間に、前記陽極から注入されたホールを前記発光層に向かって輸送するためのホール輸送層を設けると共に、該ホール輸送層と前記発光層との間に、該ホール輸送層と前記発光層の各最低空分子軌道のエネルギーレベルより低い最低空分子軌道のエネルギーレベルを有する中間層を設ける。
【解決手段】 陽極と陰極との間に有機材料を含む発光層を備えてなる有機エレクトロルミネッセンス素子において、前記陽極と前記発光層との間に、前記陽極から注入されたホールを前記発光層に向かって輸送するためのホール輸送層を設けると共に、該ホール輸送層と前記発光層との間に、該ホール輸送層と前記発光層の各最低空分子軌道のエネルギーレベルより低い最低空分子軌道のエネルギーレベルを有する中間層を設ける。
【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およびそれを備える表示装置又は発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、情報機器の多様化に伴い、一般に使用されているＣＲＴ（陰極線管）に比べて消費電力が少ない平面表示素子に対するニーズが高まってきている。このような平面表示素子の一つとして、高効率・薄型・軽量・低視野角依存性等の特徴を有する有機エレクトロルミネッセンス素子（以下、有機ＥＬ素子と略記する。）が注目されている。
【０００３】
現在の一般的な有機ＥＬ素子は、陽極であるホール注入電極と陰極である電子注入電極との間に、陽極から注入されるホールを輸送するためのホール輸送層、ホール輸送層によって輸送されたホールを電子と再結合させて発光を行う発光層、および発光層に向かって陰極からの電子を輸送する電子輸送層が順に形成された積層構造を有する（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００４−１７９１４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記の構成を有する有機ＥＬ素子では、発光層において電子とホールとが再結合することにより所定の波長の光を発生させるため、十分な発光輝度を得るためには、陰極から発光層に与えられる電子、及び陽極から発光層に与えられるホールが充分に多いことが望まれる。
【０００５】
しかしながら、発光層に与えられる電子が多量になると、発光層にて再結合に寄与しなかった余剰電子が生じるため、この余剰電子がホール輸送層中に到達すると、この電子がホール輸送層を構成する有機材料に悪影響を与える危惧がある。
【０００６】
例えば、有機ＥＬ素子においては、陽極から注入されたホールをホール輸送層の材料として一般的にトリアリールアミン誘導体などのアミン誘導体が用いられるが、アミン誘導体の場合には、アミンの窒素に電子が働いて、分子構成を壊すこととなるため、ホール輸送能力が劣化し、有機ＥＬ素子の寿命が低下する不都合を招いていた。
【０００７】
本発明の目的は、有機ＥＬ素子およびそれを備える表示装置又は発光装置の長寿命化を図るものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１の発明に係る有機エレクトロルミネッセンス素子は、陽極と陰極との間に有機材料を含む発光層を備えてなる有機エレクトロルミネッセンス素子において、前記陽極と前記発光層との間に、前記陽極から注入されたホールを前記発光層に向かって輸送するためのホール輸送層を設けると共に、該ホール輸送層と前記発光層との間に、該ホール輸送層と前記発光層の各最低空分子軌道のエネルギーレベルより低い最低空分子軌道のエネルギーレベルを有する中間層を設けたことを特徴とする。
【０００９】
第１の発明に係る有機エレクトロルミネッセンス素子においては、陽極と、ホールの輸送を促進するホール輸送層と、中間層と、発光層と、陰極とが順に設けられている。これにより、有機エレクトロルミネッセンス素子の駆動時においては、陰極から発光層に電子が注入され、陽極から発光層にホールが注入される。その結果、発光層で電子とホールとが再結合し、発光層が発光する。
【００１０】
この場合、中間層の最低空分子軌道（ＬＵＭＯ：Lowest Unoccupied Molecular Orbital）は、ホール輸送層と発光層のＬＵＭＯよりも低いレベルを有する。これにより、中間層内において発光層を通過してくる余剰電子が中間層内にトラップされる。その結果、ホール輸送層に移動する電子を低減することができ、ホール輸送層の劣化が抑制され、有機エレクトロルミネッセンス素子の寿命が長くなる。
【００１１】
第１の発明に係る有機エレクトロルミネッセンス素子において、好ましくは、発光層の最高被占有分子軌道（ＨＯＭＯ：Highest Occupied Molecular Orbital）のエネルギーレベルと前記中間層のＬＵＭＯのエネルギーレベルの差が１．５ｅＶ以内である。
【００１２】
この場合、中間層のＬＵＭＯのエネルギーレベルと該中間層と隣接する発光層のＨＯＭＯのエネルギーレベルの差が小さいので、中間層が発光層から電子を引っぱり、該発光層内にホールを発生させる。このホールが、発光層内で電子と再結合し、発光層が発光する。したがって、発光効率が向上すると共に、その分、発光層でのホールと電子の再結合が促進されるので、余剰電子自体を低減させることができ、ホール輸送層の劣化の抑制に寄与する。
【００１３】
第１の発明に係る有機エレクトロルミネッセンス素子において、好ましくは、前記陽極とホール輸送層との間に、陽極からのホールをホール輸送層に注入するためのホール注入層を設け、前記ホール輸送層のＨＯＭＯのエネルギーレベルと前記ホール注入層のＬＵＭＯのエネルギーレベルの差が１．５ｅＶ以内である。
【００１４】
ホール注入層のＬＵＭＯのエネルギーレベルとホール輸送層のＨＯＭＯのエネルギーレベルの差が小さいので、ホール注入層がホール輸送層から電子を引っぱり、該ホール輸送層内にホールを発生させる。このホールが、本発明に係る有機エレクトロルミネッセンス素子内の電場により発光層内に移動し、発光層内で電子と再結合し、発光層が発光する。したがって、発光効率が向上し、余剰電子自体の低減によるホール輸送層の劣化抑制にも寄与する。
【００１５】
第１の発明に係る有機エレクトロルミネッセンス素子において、好ましくは、前記中間層と前記ホール注入層とが同一の材料からなる。
【００１６】
この場合、中間層とホール注入層として、別々の材料を準備する必要がないため、材料点数を低減でき、また、中間層とホール注入層それぞれの成膜装置を兼用することができる。したがって、製造コストの削減に寄与できる。
【００１７】
第２の発明に係る有機エレクトロルミネッセンス素子は、陽極と、アミン誘導体を含むホール輸送層と、発光層と、電子輸送層とをこの順に備えた有機エレクトロルミネッセンス素子において、前記ホール輸送層と前記発光層との間に、式（１）で示される分子構造を有するピラジン誘導体を含む中間層を設けたことを特徴とする。
【００１８】
【化１】
【００１９】
第１の発明に係る有機エレクトロルミネッセンス素子において、好ましくは、前記ピラジン誘導体は式（２）で示される分子構造を有する材料を含む。
【００２０】
【化２】
【００２１】
式（２）で示される分子構造を有する材料は、ＬＵＭＯのエネルギーレベルが低いため、これを中間層として用いる場合、中間層のＬＵＭＯを、ホール輸送層と発光層のＬＵＭＯよりも低いレベルに設定することができる。これにより、中間層内においても発光層を通過した電子がトラップされる。それにより、発光層から中間層を通過してホール輸送層に移動する電子を低減することができる。その結果、このような電子によるアミン誘導体を含むホール輸送層の劣化が低減され、有機エレクトロルミネッセンス素子の寿命が長くなる。
【００２２】
第３の発明に係る有機エレクトロルミネッセンス素子は、陽極と、アミン誘導体を含むホール輸送層と、発光層と、電子輸送層とをこの順に備えた有機エレクトロルミネッセンス素子において、前記ホール輸送層と前記発光層との間に、式（３）で示される分子構造を有する材料を含む中間層を設けたことを特徴とする。
【００２３】
【化３】
【００２４】
式（３）で示される分子構造を有するピラジン誘導体は、ＬＵＭＯのエネルギーレベルが低いため、これを中間層として用いる場合、中間層のＬＵＭＯを、ホール輸送層と発光層のＬＵＭＯよりも低いレベルに設定することができる。これにより、中間層内においても発光層を通過した電子がトラップされる。それにより、発光層から中間層を通過してホール輸送層に移動する電子を低減することができる。その結果、このような電子によるアミン誘導体を含むホール輸送層の劣化が低減され、有機エレクトロルミネッセンス素子の寿命が長くなる。
【００２５】
第４の発明に係る表示装置は、上記の第１乃至第３のいずれかの発明に係る１又は複数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。
【００２６】
第５の発明に係る発光装置は、上記の第１乃至第３のいずれかの発明の１又は複数の有機エレクトロルミネッセンス素子を備えた発光装置。
【発明の効果】
【００２７】
本発明に係る有機エレクトロルミネッセンス素子およびそれを備える表示装置又は発光装置によれば、ホール輸送層に侵入する電子を低減することができるので、ホール輸送層の劣化が抑制され、有機エレクトロルミネッセンス素子およびそれを備える表示装置又は発光装置の長寿命化が図れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明に係る有機エレクトロルミネッセンス（以下、有機ＥＬと称する）素子およびそれを備える表示装置又は発光装置について図面を参照しながら説明する。
【００２９】
図１は実施の形態に係る有機ＥＬ素子を備える表示装置の一画素を構成する有機ＥＬ素子を示す断面図である。
【００３０】
図１に示すように、ガラスまたはプラスチック等からなる透明の基板１上に、例えば酸化シリコン（ＳｉＯ2 ）からなる層と窒化シリコン（ＳｉＮx ）からなる層との積層膜１１が形成される。
【００３１】
積層膜１１上の一部にＴＦＴ（薄膜トランジスタ）２０が形成される。ＴＦＴ２０はチャネル領域１２、ドレイン電極１３ｄ、ソース電極１３ｓ、ゲート酸化膜１４およびゲート電極１５からなる。
【００３２】
例えば、積層膜１１上の一部にポリシリコン層等からなるチャネル領域１２が形成される。チャネル領域１２上には、ドレイン電極１３ｄおよびソース電極１３ｓが形成される。チャネル領域１２上にゲート酸化膜１４が形成される。ゲート酸化膜１４上にゲート電極１５が形成される。
【００３３】
ＴＦＴ２０のドレイン電極１３ｄは後述の陽極２に接続され、ＴＦＴ２０のソース電極１３ｓは電源線（図示せず）に接続される。
【００３４】
ゲート電極１５を覆うようにゲート酸化膜１４上に第１の層間絶縁膜１６が形成される。ドレイン電極１３ｄおよびソース電極１３ｓを覆うように第１の層間絶縁膜１６上に第２の層間絶縁膜１７が形成される。ゲート電極１５は電極（図示せず）に接続される。
【００３５】
なお、ゲート酸化膜１４は、例えば窒化シリコンからなる層と酸化シリコンからなる層との積層構造を有する。また、第１の層間絶縁膜１６は、例えば酸化シリコンからなる層と窒化シリコンからなる層との積層構造を有し、第２の層間絶縁膜１７は、例えば窒化シリコンからなる。
【００３６】
第２の層間絶縁膜１７上に、赤色カラーフィルタ層ＣＦＲ、緑色カラーフィルタ層ＣＦＧおよび青色カラーフィルタ層ＣＦＢがそれぞれ形成される。赤色カラーフィルタ層ＣＦＲは、赤色の波長領域の光を透過させ、緑色カラーフィルタ層ＣＦＧは、緑色の波長領域の光を透過させ、青色カラーフィルタ層ＣＦＢは、青色の波長領域の光を透過させる。なお、図１においては、青色カラーフィルタ層ＣＦＢを例示する。青色カラーフィルタ層ＣＦＢは、４００ｎｍ〜５３０ｎｍの波長領域の光を７０％以上透過させることが好ましく、８０％以上透過させることがより好ましい。
【００３７】
赤色カラーフィルタ層ＣＦＲ、緑色カラーフィルタ層ＣＦＧおよび青色カラーフィルタ層ＣＦＢを覆うように第２の層間絶縁膜１７上に、例えばアクリル樹脂等からなる第１の平坦化層１８が形成される。
【００３８】
第１の平坦化層１８上に有機ＥＬ素子１００が形成される。有機ＥＬ素子１００は、陽極である陽極２、ホール注入層３、ホール輸送層４、橙色発光層５、青色発光層６、電子輸送層７および陰極である陰極８を順に備え、ホール輸送層４と橙色発光層５との間には中間層１０が設けられている。第１の平坦化層１８上に陽極２が各画素ごとに形成され、画素間の領域において陽極２の周辺部を覆うように絶縁性の第２の平坦化層１９が形成される。なお、陽極２は、例えばインジウム−スズ酸化物（ＩＴＯ）等の透明な金属酸化膜とプラズマＣＶＤ法（プラズマ化学的気相成長法）により形成されたＣＦX （フッ化炭素）との２層構成が用いられる。
【００３９】
このホール注入層３は、例えば、下記式（２）に示されるヘキサアザトリフェニレンヘキサカルボニトリル（Hexaazatriphenylenehexacarbonitrile）（以下、ＨＡＴ−ＣＮ６と略記する）等の有機材料からなる。また、例えば、下記式（３）に示される2,3-ジフェニル-1,4,6,11-テトラアザ-ナフタセン（2,3-Diphenyl-1,4,6,11-Tetraaza-Naphtacene）（以下、ＤＴＮと略記する）等の有機材料を用いても良い。
【００４０】
ＨＡＴ−ＣＮ６のＬＵＭＯレベル（以下、ＬＵＭＯレベルは絶対値で表すこととする。）は４．４ｅＶであり、ＨＯＭＯレベル（以下、ＨＯＭＯレベルは絶対値で表すこととする。）は７．０ｅＶである。また、ＤＴＮのＬＵＭＯレベルは３．９ｅＶであり、ＨＯＭＯレベルは６．５ｅＶである。なお、ＬＵＭＯレベル、ＨＯＭＯレベルを絶対値で表すことにより、ＬＵＭＯ、ＨＯＭＯのエネルギーの値が小さいほどレベルが高いものとする。
【００４１】
【化４】
【００４２】
【化５】
【００４３】
ホール注入層３の上には、ホール輸送層４、中間層１０、橙色発光層５、青色発光層６および電子輸送層７が順に形成される。さらに、この電子輸送層７上に、例えば、アルミニウム等からなる陰極である陰極８が形成される。
【００４４】
ホール輸送層４は、例えば、下記式（４）に示されるN,N'-ジ(1-ナフチル)-N,N'-ジフェニル-ベンジジン（N,N'-Di(1-naphthyl)-N,N'-diphenyl-benzidine）（以下、ＮＰＢと略記する）等のアミン誘導体がが用いられる。このＮＰＢに代表されるアミン誘導体は電子を受け入れると分子構造が非常に不安定になりホール輸送能力の劣化を招くものである。
【００４５】
ＮＰＢのＬＵＭＯレベルは２．６ｅＶであり、ＨＯＭＯレベルは５．４ｅＶである。なお、ＬＵＭＯのエネルギーの値が小さいほどレベルが高いものとする。
【００４６】
【化６】
【００４７】
本実施の形態において、ホール輸送層４には上記のＮＰＢを代表とする下記式（５）で表されるアミン誘導体を用いることができる。
【００４８】
【化７】
【００４９】
式（５）において、Ａｒ１〜Ａｒ３は芳香族置換基を示し、互いに同一であってもよいし、互いに異なってもよい。
【００５０】
また、本実施形態において、ホール輸送層４には、例えば、下記式（６）に示される4,4’,4”-トリス（3-メチルフェニルフェニルアミノ）トリフェニルアミン（4,4’,4”-tris(3-methylphenylphenylamino)triphenylamine）（以下、ＭＴＤＡＴＡと略記する）等の有機材料からなる。
【００５１】
ＭＴＤＡＴＡのＬＵＭＯレベルは２．５ｅＶであり、ＨＯＭＯレベルは５．０ｅＶである。
【００５２】
【化８】
【００５３】
中間層１０材料は、ＬＵＭＯレベルがホール輸送層４に用いられるアミン誘導体を含む材料のＬＵＭＯレベルよりも低く、加えて、発光層（橙色発光層５）に用いられる材料のＬＵＭＯレベルより低いことが好ましい。
【００５４】
本実施の形態において、中間層１０は、例えば、下記式（１）で示される分子構造を有するピラジン誘導体であり、好ましくは、前述のホール注入層と同じＨＡＴ−ＣＮ６や、ＤＴＮを用いることが可能である。
【００５５】
【化９】
【００５６】
ＨＡＴ−ＣＮ６のＬＵＭＯレベルは４．４ｅＶであり、ＨＯＭＯレベルは７．０ｅＶである。また、ＤＴＮのＬＵＭＯレベルは３．９ｅＶであり、ＨＯＭＯレベルは６．５ｅＶである。
【００５７】
橙色発光層５は、例えば、ＮＰＢをホスト材料とし、下記式（７）に示す5,12-ビス（4-ターシャリー-ブチルフェニル）-ナフタセン（5,12-Bis(4-tert-butylphenyl)-naphthacene）（以下、ｔＢｕＤＰＮと略記する）を第１のドーパントとし、下記式（８）に示す5,12-ビス(4-(6-メチルベンゾチアゾール-2-イル)フェニル)-6,11-ジフェニルナフタセン
（5,12-Bis(4-(6-methylbenzothiazol-2-yl)phenyl)-6,11-diphenylnaphthacene）（以下、ＤＢｚＲと略記する）を第２のドーパントとして形成される。
【００５８】
また、橙色発光層５としては、上述したＭＴＤＡＴＡをホスト材料とし、第１のドーパント及び第２のドーパントを上記と同様としてもよい。
【００５９】
この場合、第２のドーパントは発光し、第１のドーパントは、橙色発光層５内で電子を輸送する役目を果たす。ホスト材料ＮＰＢはホール輸送性を有し、電子輸送性が小さいので、それを補うために、第１のドーパントを入れている。これにより、橙色発光層５内のホールと電子のキャリアバランスをとり、再結合を促進させている。橙色発光層５は第２ドーパントからの５００ｎｍよりも大きく６５０ｎｍよりも小さいピーク波長を有する橙色光を発生する。
【００６０】
ｔＢｕＤＰＮのＬＵＭＯレベルは３．１ｅＶであり、ＨＯＭＯレベルは５．４ｅＶである。ＤＢｚＲのＬＵＭＯレベルは３．１ｅＶであり、ＨＯＭＯレベルは５．２ｅＶである。
【００６１】
【化１０】
【００６２】
【化１１】
【００６３】
青色発光層６は、例えば、下記式（９）に示される2,6-ジ（ターシャリー-ブチル）-9,10-ジ（2-ナフチル）アントラセン（2,6-di(t-butyl)-9,10-di(2-naphthyl)anthracene）（以下、ＴＢＡＤＮと略記する）をホスト材料とし、ＮＰＢを第１のドーパントとし、下記式（１０）に示す1,4,7,10-テトラ-ターシャリー-ブチルペリレン（1,4,7,10-Tetra-tert-butylPerylene）（以下、ＴＢＰと略記する）を第２のドーパントとして形成してもよい。この場合、第２のドーパントは発光し、第１のドーパントはキャリアの輸送を促進することにより第２のドーパントの発光を補助する役割を担う。それにより、青色発光層６は４００ｎｍよりも大きく５００ｎｍよりも小さいピーク波長を有する青色光を発生する。
【００６４】
【化１２】
【００６５】
【化１３】
【００６６】
電子輸送層７としては、フェナントロリン誘導体を用いることができる。例えば、下記式（１１）に示される2,9-ジメチル-4,7-ジフェニル-1,10-フェナントロリン（2,9-Dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline）（以下、ＢＣＰと略記する）を用いることができる。この場合、ＢＣＰは高い電子移動度を有するので、電子を効率よく青色発光層６および橙色発光層５に注入することができる。それにより、駆動電圧が低くなり有機ＥＬ素子１００の消費電力が低減される。
【００６７】
【化１４】
【００６８】
また、電子輸送層７としては、下記式（１２）に示されるトリス(8-ヒドロキシキノリナト)アルミニウム（Tris(8-hydroxyquinolinato)aluminum）（以下、Ａｌｑ３と略記する）、あるいは、オキサジアゾール誘導体、シロール誘導体等の他の有機材料を用いてもよい。
【００６９】
【化１５】
【００７０】
上記の有機ＥＬ素子１００においては、陽極２と陰極８との間に電圧を印加することにより、陽極２からホールが注入され、陰極８から電子が注入される。ホールはホール輸送層４および中間層１０を通して橙色発光層５および青色発光層６に輸送され、電子は電子輸送層７を通して青色発光層６および橙色発光層５に輸送され、橙色発光層５および青色発光層６においてホールと電子とが再結合し、橙色発光層５および青色発光層６が発光する。その結果、白色光が得られる。
【００７１】
以上のように、基板１上に積層膜１１、ＴＦＴ２０、第１の層間絶縁膜１６、第２の層間絶縁膜１７、赤色カラーフィルタ層ＣＦＲ、緑色カラーフィルタ層ＣＦＧおよび青色カラーフィルタ層ＣＦＢ、第１の平坦化層１８、第２の平坦化層１９ならびに有機ＥＬ素子１００が形成されることにより、ボトムエミッション構造の有機ＥＬ装置が完成する。
【００７２】
有機ＥＬ素子１００により発生された光は、赤色カラーフィルタ層ＣＦＲ、緑色カラーフィルタ層ＣＦＧおよび青色カラーフィルタ層ＣＦＢと透明の基板１とを通じて外部に取り出される。
【００７３】
以下、有機ＥＬ素子１００の駆動時において、移動する電子及びホールに対する中間層１０、ホール注入層３の働きについて説明する。
【００７４】
図２は、中間層１０のＬＵＭＯレベルがホール輸送層４及び橙色発光層５のホスト材料のＬＵＭＯレベルより低い場合の電子とホールの移動を説明するための図である。なお、図２は、ホール輸送層４及び橙色発光層５のホスト材料が同じ材料からなり、ホール注入層３及び中間層１０が同じ材料からなる場合を示しているが、必ずしも同じ材料とする必要はない。
【００７５】
上述のように、中間層１０及びホール注入層３にＨＡＴ−ＣＮ６を用いる場合、ＨＡＴ−ＣＮ６のＨＯＭＯレベルは７．０ｅＶであり、ＬＵＭＯレベルは４．４ｅＶである。
【００７６】
また、ホール輸送層４及び橙色発光層５のホスト材料にＮＰＢを用いる場合、ＮＰＢのＬＵＭＯレベルは、２．６ｅＶであり、ＨＯＭＯレベルは５．４ｅＶである。
【００７７】
また、ＣＦX のＬＵＭＯレベルは２．０ｅＶ以下であり、ＨＯＭＯレベルは５．８ｅＶ以上である。
【００７８】
この場合、図２に示すように、中間層１０のＬＵＭＯレベルが橙色発光層５のホスト材料のＬＵＭＯレベル以下であるので、橙色発光層５のホスト材料から電子が中間層１０へ移動するが、ホール輸送層４のＬＵＭＯレベルが中間層１０のＬＵＭＯレベル以上であるので、橙色発光層５のホスト材料から中間層１０へ移動した電子はホール輸送層４へ移動するのが抑制され、中間層１０にトラップされる。
【００７９】
また、ホール輸送層４を通過してきたホールは、以下の経路を通るものと考えられる。まず、第１の経路（図２中の経路Ａ）として、中間層１０に移動し、さらに橙色発光層５に移動し、橙色発光層５内で電子と再結合する。また、中間層１０は薄膜であるため、第２の経路（図２中の経路Ｂ）として、トンネル効果により、ホールはホール輸送層４から橙色発光層５に直接移動し、橙色発光層５内で電子と再結合する。さらに、第３の経路として、ホールは中間層１０に移動し、トラップされた中間層１０内の電子と再結合して消滅する。なお、橙色発光層５のホスト材料からの電子は中間層１０内でホールと再結合しない場合でも、中間層１０を移動することにより失活する。
【００８０】
したがって、ホール輸送層４に進入する電子が低減される。その結果、ホール輸送層４の劣化が低減され、有機ＥＬ素子の寿命が長くなる。
【００８１】
このように、本実施の形態に係る有機ＥＬ素子１００によれば、ホール輸送層４と橙色発光層５との間に上記のような中間層１０を形成することにより、有機ＥＬ素子１００の寿命を長くすることが可能となる。
【００８２】
また、中間層１０として用いられるＨＡＴ−ＣＮ６のＬＵＭＯレベルと、橙色発光層５のホスト材料として用いられるＮＰＢのＨＯＭＯレベルの差が１．０ｅＶと小さいことから、中間層１０が隣接する橙色発光層５から電子を引き抜き、橙色発光層５内にホールを発生させると考えられる。したがって、橙色発光層５内のホール数が増大し、電子との再結合確率が増大する。
【００８３】
したがって、橙色発光層５に対して、電子注入層７からの電子注入量と、ホール注入層３及び中間層１０から注入されるホール量のバランスが良くなり、有機ＥＬ素子１００の発光効率が向上する。
【００８４】
一方、ホール注入層３として用いられるＨＡＴ−ＣＮ６のＬＵＭＯレベルと、ホール輸送層４として用いられるＮＰＢのＨＯＭＯレベルの差が１．０ｅＶと小さいことから、ホール注入層３がホール輸送層４から電子を引っぱり、ホール輸送層４内にホールを発生させると考えられる（図２中のＣ）。このホールが、有機ＥＬ素子内の電場により橙色発光層５内に移動し、橙色発光層５内で電子と再結合し、発光すると考えられる。
【００８５】
したがって、橙色発光層５に対して、電子注入層７からの電子注入量と、ホール注入層３及び中間層１０から注入されるホール量のバランスがさらに良くなり、有機ＥＬ素子１００の発光効率がさらに向上する。
【００８６】
すなわち、本実施の形態に係る有機ＥＬ素子１００においては、発光層内で電子とホールとの再結合が効率よく行われ、発光効率が向上するとともに再結合しない電子によるホール輸送層４の劣化をより防止することにより、寿命を向上させることができる。
【００８７】
上記では、発光層として白色光源を構成するための橙色発光層５および青色発光層６が形成されているが、これに限らず、発光層は１つであってもよいし、他の波長の光を発生する発光層をさらに含んでもよい。
【００８８】
なお、上記では、実施の形態に係る有機ＥＬ素子を備える表示装置の一画素について説明したが、かかる一画素のサイズを大きくすることが可能であり、このような画素を備えた発光装置として用いることも可能である。
【００８９】
本実施の形態に係る有機ＥＬ素子を備える表示装置は、以下の構成を有してもよい。
【００９０】
図３は、他の実施の形態に係る有機ＥＬ素子を備える表示装置の一画素を構成する有機ＥＬ素子を示す断面図である。図３の表示装置は以下の点で図１の表示装置と構造が異なる。
【００９１】
図３の表示装置においては、図２の表示装置と同様に、基板１上に積層膜１１、ＴＦＴ２０、第１の層間絶縁膜１６、第２の層間絶縁膜１７、青色カラーフィルタ層ＣＦＢ、第１の平坦化層１８、第２の平坦化層１９および有機ＥＬ素子１００が形成される。なお、図３においても、青色カラーフィルタ層ＣＦＢを例示する。
【００９２】
その後、有機ＥＬ素子１００上に、透明の接着剤層２３を介してオーバーコート層２２、青色カラーフィルタ層ＣＦＢおよび透明の封止基板２１が順に積層された積層体が接着される。これにより、トップエミッション構造の表示装置が完成する。
【００９３】
有機ＥＬ素子１００により発生された光は、赤色カラーフィルタ層ＣＦＲ、緑色カラーフィルタ層ＣＦＧおよび青色カラーフィルタ層ＣＦＢと透明の封止基板２１とを通じて外部に取り出される。
【００９４】
図３の表示装置において、基板１は不透明な材料により形成されてもよい。また、有機ＥＬ素子１００の陽極２は、例えば膜厚約５０ｎｍのインジウム−スズ酸化物（ＩＴＯ）と膜厚約１００ｎｍのアルミニウム、クロムまたは銀とを積層することにより形成される。この場合、陽極２は、有機ＥＬ素子１００により発生された光を封止基板２１側へ反射する。
【００９５】
陰極８は、透明な材料からなる。陰極８は、例えば膜厚約１００ｎｍのインジウム−スズ酸化物（ＩＴＯ）と膜厚約２０ｎｍの銀とを積層することにより形成される。
【００９６】
オーバーコート層２２は、例えば厚み約１μｍのアクリル樹脂等により形成される。赤色カラーフィルタ層ＣＦＲ、緑色カラーフィルタ層ＣＦＧおよび青色カラーフィルタ層ＣＦＢはそれぞれ約１μｍの厚みを有する。
【００９７】
封止基板２１としては、例えばガラス、酸化シリコン（ＳｉＯ2 ）からなる層または窒化シリコン（ＳｉＮx ）からなる層を用いることができる。
【００９８】
図３の表示装置においては、トップエミッション構造であることによりＴＦＴ２０上の領域も画素領域として用いることができる。すなわち、図３の表示装置では、図２の青色カラーフィルタ層ＣＦＢよりも大きい青色カラーフィルタ層ＣＦＢを用いることができる。それにより、より広い領域を画素領域として用いることができるので、表示装置の発光効率が向上する。
【実施例】
【００９９】
以下、実施例および比較例の有機ＥＬ素子を作製し、作製した有機ＥＬ素子の発光特性を測定した。
【０１００】
（実施例１）
実施例１においては、図１の構造を有する有機ＥＬ素子を次のように作製した。
【０１０１】
ガラスからなる基板１上にインジウム−スズ酸化物（ＩＴＯ）層を形成し、更に、該ＩＴＯ層上に、プラズマＣＶＤ法によりＣＦX （フッ化炭素）層を形成し、ＩＴＯ層とフッ化炭素層との２層構成の陽極２を作成した。この場合のプラズマＣＶＤにおけるプラズマ放電時間は１５秒とした。
【０１０２】
さらに、陽極２上に、ホール注入層３、ホール輸送層４、中間層１０、橙色発光層５、青色発光層６および電子輸送層７を真空蒸着により順に形成した。
【０１０３】
ホール注入層３は、膜厚１０ｎｍのＨＡＴ−ＣＮ６からなる。ホール輸送層４は、膜厚１００ｎｍのＮＰＢからなる。中間層１０は、ホール注入層３と同様、膜厚１０ｎｍのＨＡＴ−ＣＮ６からなる。
【０１０４】
橙色発光層５は、膜厚３０ｎｍを有し、ＮＰＢからなるホスト材料に、ｔＢｕＤＰＮからなる第１のドーパントを１０体積％添加し、ＤＢｚＲからなる第２のドーパントを３体積％添加することにより形成した。
【０１０５】
青色発光層６は、膜厚４０ｎｍを有し、ホスト材料に、ＮＰＢからなる第１のドーパントを２０体積％添加し、ＴＢＰからなる第２のドーパントを２．５体積％添加することにより形成した。
【０１０６】
電子輸送層７は、電子輸送性の材料を膜厚１０ｎｍに成膜することによって形成した。陰極８は、１ｎｍのフッ化リチウム（ＬｉＦ）膜および２００ｎｍのアルミニウム膜を積層することにより、２層構成形成した。
【０１０７】
（実施例２）
実施例２においては、ホール輸送層４としてのＮＰＢの膜厚が１５０ｎｍである点を除いて実施例１と同じ有機ＥＬ素子を作製した。
【０１０８】
（実施例３）
実施例３においては、ホール輸送層４としてのＮＰＢの膜厚が８０ｎｍである点を除いて実施例１と同じ有機ＥＬ素子を作製した。
【０１０９】
（実施例４）
実施例４においては、中間層１０としてのＨＡＴ−ＣＮ６の膜厚が５ｎｍである点を除いて実施例１と同じ有機ＥＬ素子を作製した。
【０１１０】
（実施例５）
実施例５においては、ホール注入層３としてのＨＡＴ−ＣＮ６の膜厚が５ｎｍである点を除いて実施例１と同じ有機ＥＬ素子を作製した。
【０１１１】
（実施例６）
実施例６においては、中間層１０としてのＨＡＴ−ＣＮ６の膜厚が５ｎｍである点を除いて実施例５と同じ有機ＥＬ素子を作製した。
【０１１２】
（実施例７）
実施例７においては、電子輸送層７として、膜厚１０ｎｍのＡｌｑに代えて、膜厚３ｎｍのＢＣＰを用いた点を除いて実施例１と同じ有機ＥＬ素子を作製した。
【０１１３】
（実施例８）
実施例８においては、ホール注入層３としてのＨＡＴ−ＣＮ６の膜厚が３０ｎｍである点、中間層１０としてのＨＡＴ−ＣＮ６の膜厚が３０ｎｍである点を除いて実施例１と同じ有機ＥＬ素子を作製した。
【０１１４】
（実施例９）
実施例９においては、ホール注入層３としてのＨＡＴ−ＣＮ６の膜厚が５０ｎｍである点、中間層１０としてのＨＡＴ−ＣＮ６の膜厚が５０ｎｍである点を除いて実施例１と同じ有機ＥＬ素子を作製した。
【０１１５】
（実施例１０）
実施例１０においては、ホール輸送層４としてＮＰＢに代えてＭＴＤＡＴＡを用いた点、橙色発光層５のホスト材料としてＮＰＢに代えてＭＴＤＡＴＡを用いた点を除いて実施例１と同じ有機ＥＬ素子を作製した。
【０１１６】
（実施例１１）
実施例１１においては、ホール注入層３を設けなかった点を除いて実施例１と同じ有機ＥＬ素子を作製した。
【０１１７】
（比較例１）
比較例１においては、中間層１０を設けなかった点を除いて実施例１と同じ有機ＥＬ素子を作製した。
【０１１８】
（比較例２）
比較例２においては、ホール注入層３及び中間層１０を設けなかった点を除いて実施例１と同じ有機ＥＬ素子を作製した。
【０１１９】
（実施例１２）
実施例１２においては、ホール注入層３としてＨＡＴ−ＣＮ６に代えてＤＴＮを用いた点、中間層１０としてＨＡＴ−ＣＮ６に代えて、ホール注入層３の材料と同じＤＴＮを用いた点を除いて実施例１と同じ有機ＥＬ素子を作製した。
【０１２０】
（実施例１３）
実施例１３においては、中間層１０としてＨＡＴ−ＣＮ６に代えてＤＴＮを用いた点を除いて実施例１と同じ有機ＥＬ素子を作製した。
【０１２１】
（実施例１４）
実施例１４においては、ホール注入層３としてＨＡＴ−ＣＮ６に代えてＤＴＮを用いた点を除いて実施例１と同じ有機ＥＬ素子を作製した。
【０１２２】
（実施例１５）
実施例１５においては、橙色発光層５を設けなかった点を除いて実施例１と同じ有機ＥＬ素子を作製した。この素子の場合、青色発光層６のみが発光する青色発光素子となる。
【０１２３】
以上に示した実施例１乃至１５および比較例１及び２の有機ＥＬ素子のホール注入層３、ホール輸送層４、中間層１０、橙色発光層５、青色発光層６及び電子輸送層７の構成を表１に示す。なお、各材料名の後の括弧書き内に記載された数値は、各材料の膜厚（ｎｍ単位）である。
【０１２４】
【表１】
【０１２５】
次に、上記した各実施例、及び比較例で使用される材料のＨＯＭＯレベル及びＬＵＭＯレベルを表２に示す。同表のＨＯＭＯレベル及びＬＵＭＯレベルは、以下に説明するサイクリックボルタンメトリー測定法（ＣＶ測定法）によって測定可能である。
【０１２６】
まず、ＮＰＢについて、イオン化ポテンシャル測定装置（理研計器社製ＡＣ−２）を用いて、標準的材料ＮＰＢの薄膜におけるイオン化ポテンシャルを測定した。このイオン化ポテンシャル測定で測定したＮＰＢのイオン化ポテンシャルは５．４ｅＶであった。
【０１２７】
続いて、ＮＰＢをＣＶ測定することにより酸化還元電位を測定した。ＮＰＢの酸化電位は＋０．５Ｖ、還元電位は−２．３Ｖであった。したがって、ＮＰＢのＨＯＭＯレベルは５．４ｅＶ、ＬＵＭＯレベルは２．６ｅＶ（５．４−（０．５＋２．３）＝２．６）と算出された。また、他の材料の測定では、例えばＡｌｑの場合、酸化電位は＋０．８Ｖ、還元電位は−２．０Ｖであった。したがって、ＮＰＢを基準にした場合、ＡｌｑのＨＯＭＯレベルは５．７ｅＶ（５．４＋（０．８−０．５）＝５．７）、ＬＵＭＯレベルは２．９ｅＶ（５．７−（０．８＋２．０）＝２．９）となった。
【０１２８】
他の材料についても同様にＨＯＭＯレベル、ＬＵＭＯレベルを算出した。
【０１２９】
なお、ＣＶ測定による酸化電位及び還元電位の測定は以下のように行った。
【０１３０】
酸化電位は、ジクロロメタンを溶媒にして、支持電解質 tert-ブチルアンモニウムパークロレートを濃度10-1 mol/lになるように入れ、測定材料を10-3mol/lになるように入れて、サンプルを調製した。測定雰囲気は大気中で、室温で測定した。
【０１３１】
還元電位は、テトラヒドロフランを溶媒にして、支持電解質 tert-ブチルアンモニウムパークロレートを濃度10-1mol/lになるように入れ、測定材料を10-3 mol/lになるように入れて、サンプルを調製した。測定雰囲気は窒素ガス雰囲気下で、室温で測定した。
【０１３２】
ＤＴＮ、ＨＡＴ−ＣＮ６、ＮＰＢ及びＭＴＤＡＴＡについて、ＨＯＭＯレベル、ＬＵＭＯレベルを上記の方法で測定した結果を表２に示す。
【０１３３】
【表２】
【０１３４】
（評価）
以上のようにして作製した実施例１乃至１５および比較例１及び２の有機ＥＬ素子の２０ｍＡ／ｃｍ2 での駆動電圧、発光効率及び寿命を測定した結果を表３に示す。なお寿命は測定開始時の輝度１００００ｃｄ／ｍ２が半減するまでの時間であり、駆動電圧は有機ＥＬ素子の２０ｍＡ／ｃｍ2 での駆動電圧を測定したものである。
【０１３５】
【表３】
【０１３６】
以下に、実施例について、比較例と対比させて作用効果を説明する。
【０１３７】
実施例１と比較例１と比較すると、中間層１０が設けられていない比較例１よりも、中間層１０としてＨＡＴ−ＣＮ６を設けた実施例１の方が寿命が長いことが分かる。即ち、輝度が半減するまでの時間が９１０／４８０＝約１９０％伸びたことが分かる。
実施例１において、ホール輸送層４として用いられているＮＰＢのＬＵＭＯレベルは２．６ｅＶ、中間層として用いられているＨＡＴ−ＣＮ６のＬＵＭＯレベルは４．４ｅＶ、中間層１０と接触する橙色発光層５のホスト材料として用いられているＮＰＢのＬＵＭＯレベルは２．６ｅＶであり、中間層１０は、ホール輸送層４と発光層５の各ＬＵＭＯレベルより低いＬＵＭＯレベルを有する。
【０１３８】
このようなＬＵＭＯレベルを有する材料からなる中間層１０が設けられたことにより、橙色発光層５から流入する電子が中間層１０によってトラップされ、この中間層１０においてホール輸送層４から移動して来るホールと再結合されるので、電子のホール輸送層４への移動を防止できる。従って、電子によるホール輸送層４の劣化を抑制され、有機ＥＬ素子の寿命が長くなったものと推量される。
【０１３９】
さらに、実施例１の有機ＥＬ素子は、このようなＬＵＭＯレベルを有する材料からなる中間層１０を設けると共に、ホール注入層３が設けられたことによって、ホール注入層３を設けていない実施例１１と比較すると、有機ＥＬ素子の発光効率と寿命が向上していることが分かる。
【０１４０】
また、中間層１０として用いられているＨＡＴ−ＣＮ６のＬＵＭＯレベルは４．４ｅＶ、該中間層１０と接触している橙色発光層５として用いられているＮＰＢのＨＯＭＯレベルは５．４ｅＶであり、両者のエネルギーレベルの差は１.０ｅＶである。この値は１．５ｅＶより小さいので、即ち、中間層１０のＬＵＭＯレベルと橙色発光層５のＨＯＭＯレベルとが近いレベルにあるので、中間層１０に電子が引っ張られて、電子とホールとが分離し、発光層６にホールが発生することになり、発光層での電子との再結合に使用され、発光効率の向上に寄与する。このとき中間層１０に引っ張られた電子は、前述のとおりの発光層を経由してきた電子と同様に、ホール輸送層４と橙色発光層５とのポテンシャル障壁間に閉じ込められ、結局、中間層１０においてホールと再結合することになる。このような再結合によって生じた励起子は非放射失活する。
【０１４１】
このように、実施例１の有機ＥＬ素子は、その中間層１０の存在が、電子をトラップすることができる第１の作用のみならず、橙色発光層５にホールを供給して電子との再結合を促進する第２の作用を生じさせることになるので、これらの作用の協働によって、ホール輸送層４の電子による劣化を抑制できる。即ち、第２の作用によって、橙色発光層５を通過する電子の量を減じつつ、第１の作用によって、橙色発光層５を通過した電子をホール輸送層まで移動しないようにトラップすることができるので、ホール輸送層４の電子による劣化の抑制し、有機ＥＬ素子の長寿命か実現するのである。勿論、第２の作用によって、発光効率の向上も望める。
【０１４２】
さらに、実施例１の場合、ホール輸送層４に用いられているＮＰＢのＨＯＭＯレベルは５．４ｅＶ、ホール注入層３に用いられているＨＡＴ−ＣＮ６のＬＵＭＯレベルは４．４ｅＶであり、両者のエネルギーレベルの差は１.０ｅＶとなる。この値は、１．５ｅＶより小さいので、即ち、ホール注入層３のＬＵＭＯレベルとホール輸送層４のＨＯＭＯレベルとが近いレベルにあるので、ホール注入層３に電子が引っ張られて、電子とホールとが分離するため、ホール輸送層４にホールが発生することになり、このホールが陽極３から注入されたホールと相俟って、橙色発光層５に供給され、橙色発光層５での電子との再結合に使用される。このことは、上述のようなホール注入層３を備えない実施例１１の発光効率に比べて、上述のホール輸送層を備える実施例１の発光効率が高いことを裏付けている。
【０１４３】
次に、中間層１０とホール注入層３との膜厚に関して、実施例１、実施例４乃至６、実施例８、実施例９の説明を加える。
【０１４４】
実施例１、実施例６、実施例８及び実施例９は、ホール輸送層４として同じ膜厚のＨＡＴ−ＣＮ６が用いられており、それぞれの実施例においてホール注入層３及び中間層１０の膜厚が異なる。ＨＡＴ−ＣＮ６の膜厚が５０ｎｍ、５ｎｍ、３０ｎｍ、１０ｎｍの順に有機ＥＬ素子の寿命が長くなり、１０ｎｍで寿命が最大であることがわかる。
【０１４５】
実施例４、実施例５は、実施例６とそれぞれホール注入層３、中間層１０の膜厚が異なり、実施例１とそれぞれ中間層１０、ホール注入層３の膜厚が異なる。実施例４、実施例５は、実施例６より有機ＥＬ素子の寿命が長いが、実施例１より寿命が短いことが分かる。これらの結果から、ホール注入層３及び中間層１０として用いられるＨＡＴ−ＣＮ６の膜厚は、ともに１０ｎｍが好ましいことがわかる。
【０１４６】
次に、実施例１２と比較例２とを比較すると、実施例１２の方が有機ＥＬ素子の寿命が長く、ホール注入層３及び中間層１０として、ＤＴＮを用いることによっても、有機ＥＬ素子の寿命が向上できることがわかる。
【０１４７】
次に、実施例１３と比較例１とを比較すると、中間層１０が設けられていない場合より、ＤＴＮからなる中間層１０が設けられる方が、有機ＥＬ素子の寿命が長くなることがわかる。また、この結果から、ホール注入層３と中間層１０が異なる材料からなる場合にも、有機ＥＬ素子の寿命が長くなることがわかる。
【０１４８】
同様に、実施例１１と実施例１４を比較すると、ホール注入層３が設けられていない場合より、ＤＴＮからなるホール注入層３が設けられる方が、有機ＥＬ素子の寿命が長くなることがわかる。また、この結果からも、ホール注入層３と中間層１０が異なるピラジン誘導体からなる材料からなる場合にも、有機ＥＬ素子の寿命が長くなることがわかる。
【０１４９】
さらに、実施例１、実施例１２乃至１４を比較すると、ホール注入層３及び中間層１０として、ＤＴＮよりもＨＡＴ−ＣＮ６を用いた方が有機ＥＬ素子の寿命が長いことがわかる。ホール輸送層４及び中間層１０と接触する橙色発光層５のホスト材料として用いられるＮＰＢのＨＯＭＯレベルが５．４ｅＶ、ホール注入層３又は中間層１０として用いられるＤＴＮ、ＨＡＴ−ＣＮ６のＬＵＭＯレベルがそれぞれ３．９ｅＶ、４．４ｅＶである。したがって、ＮＰＢのＨＯＭＯレベルと、ＨＡＴ−ＣＮ６、ＤＴＮのＬＵＭＯレベルとの差は、それぞれ１．０ｅＶ、１．５ｅＶであり、ＨＡＴ−ＣＮ６のＬＵＭＯレベルの方がＤＴＮのそれよりも、ＮＰＢのＨＯＭＯレベルに近いため、上述した第２の作用が大きいので、ＤＴＮよりもＨＡＴ−ＣＮ６を用いた方が有機ＥＬ素子の寿命が長いと考えられる。
【０１５０】
実施例１乃至３を比較すると、ホール輸送層４として用いられるＮＰＢの膜厚が８０ｎｍ、１００ｎｍ、１５０ｎｍのうち、１００ｎｍが最も有機ＥＬ素子の寿命が長いことがわかる。この結果から、ホール輸送層４として用いられるＮＰＢの膜厚は１００ｎｍが好ましいことがわかる。
【０１５１】
実施例１０と比較例２を比較すると、ホール輸送層４としてＮＰＢの代わりに、同じくアミン誘導体であるＭＴＤＡＴＡを用いた場合でも、ＨＡＴ−ＣＮ６からなるホール注入層３及び中間層１０が設けられれば、有機ＥＬ素子の寿命が長くなることがわかる。
【０１５２】
また、実施例１と実施例１０を比較すると、ホール輸送層４としてＮＰＢを用いた方が、有機ＥＬ素子の寿命が長くなることがわかる。この結果から、ホール輸送層４の材料としては、ＮＰＢの方がより好ましいことがわかる。
【０１５３】
このように、本発明に係る有機エレクトロルミネッセンス素子およびそれを備える表示装置又は発光装置によれば、ホール輸送層に侵入する電子を低減することができるので、ホール輸送層の劣化が抑制され、有機エレクトロルミネッセンス素子の長寿命化が図れる。
【図面の簡単な説明】
【０１５４】
【図１】本発明の一実施の形態に係る有機ＥＬ素子を示す模式的な断面図である。
【図２】中間層１０のＬＵＭＯレベルがホール輸送層４及び橙色発光層５のホスト材料のＬＵＭＯレベルより低い場合の電子とホールの移動を説明するための図である。
【図３】本発明の他の実施の形態に係る有機ＥＬ素子を示す模式的な断面図である。
【符号の説明】
【０１５５】
１ 基板
２ 陽極
３ ホール注入層
４ ホール輸送層
５ 橙色発光層
６ 青色発光層
８ 陰極
１０ 中間層
１００ 有機エレクトロルミネッセンス素子
【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およびそれを備える表示装置又は発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、情報機器の多様化に伴い、一般に使用されているＣＲＴ（陰極線管）に比べて消費電力が少ない平面表示素子に対するニーズが高まってきている。このような平面表示素子の一つとして、高効率・薄型・軽量・低視野角依存性等の特徴を有する有機エレクトロルミネッセンス素子（以下、有機ＥＬ素子と略記する。）が注目されている。
【０００３】
現在の一般的な有機ＥＬ素子は、陽極であるホール注入電極と陰極である電子注入電極との間に、陽極から注入されるホールを輸送するためのホール輸送層、ホール輸送層によって輸送されたホールを電子と再結合させて発光を行う発光層、および発光層に向かって陰極からの電子を輸送する電子輸送層が順に形成された積層構造を有する（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００４−１７９１４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記の構成を有する有機ＥＬ素子では、発光層において電子とホールとが再結合することにより所定の波長の光を発生させるため、十分な発光輝度を得るためには、陰極から発光層に与えられる電子、及び陽極から発光層に与えられるホールが充分に多いことが望まれる。
【０００５】
しかしながら、発光層に与えられる電子が多量になると、発光層にて再結合に寄与しなかった余剰電子が生じるため、この余剰電子がホール輸送層中に到達すると、この電子がホール輸送層を構成する有機材料に悪影響を与える危惧がある。
【０００６】
例えば、有機ＥＬ素子においては、陽極から注入されたホールをホール輸送層の材料として一般的にトリアリールアミン誘導体などのアミン誘導体が用いられるが、アミン誘導体の場合には、アミンの窒素に電子が働いて、分子構成を壊すこととなるため、ホール輸送能力が劣化し、有機ＥＬ素子の寿命が低下する不都合を招いていた。
【０００７】
本発明の目的は、有機ＥＬ素子およびそれを備える表示装置又は発光装置の長寿命化を図るものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１の発明に係る有機エレクトロルミネッセンス素子は、陽極と陰極との間に有機材料を含む発光層を備えてなる有機エレクトロルミネッセンス素子において、前記陽極と前記発光層との間に、前記陽極から注入されたホールを前記発光層に向かって輸送するためのホール輸送層を設けると共に、該ホール輸送層と前記発光層との間に、該ホール輸送層と前記発光層の各最低空分子軌道のエネルギーレベルより低い最低空分子軌道のエネルギーレベルを有する中間層を設けたことを特徴とする。
【０００９】
第１の発明に係る有機エレクトロルミネッセンス素子においては、陽極と、ホールの輸送を促進するホール輸送層と、中間層と、発光層と、陰極とが順に設けられている。これにより、有機エレクトロルミネッセンス素子の駆動時においては、陰極から発光層に電子が注入され、陽極から発光層にホールが注入される。その結果、発光層で電子とホールとが再結合し、発光層が発光する。
【００１０】
この場合、中間層の最低空分子軌道（ＬＵＭＯ：Lowest Unoccupied Molecular Orbital）は、ホール輸送層と発光層のＬＵＭＯよりも低いレベルを有する。これにより、中間層内において発光層を通過してくる余剰電子が中間層内にトラップされる。その結果、ホール輸送層に移動する電子を低減することができ、ホール輸送層の劣化が抑制され、有機エレクトロルミネッセンス素子の寿命が長くなる。
【００１１】
第１の発明に係る有機エレクトロルミネッセンス素子において、好ましくは、発光層の最高被占有分子軌道（ＨＯＭＯ：Highest Occupied Molecular Orbital）のエネルギーレベルと前記中間層のＬＵＭＯのエネルギーレベルの差が１．５ｅＶ以内である。
【００１２】
この場合、中間層のＬＵＭＯのエネルギーレベルと該中間層と隣接する発光層のＨＯＭＯのエネルギーレベルの差が小さいので、中間層が発光層から電子を引っぱり、該発光層内にホールを発生させる。このホールが、発光層内で電子と再結合し、発光層が発光する。したがって、発光効率が向上すると共に、その分、発光層でのホールと電子の再結合が促進されるので、余剰電子自体を低減させることができ、ホール輸送層の劣化の抑制に寄与する。
【００１３】
第１の発明に係る有機エレクトロルミネッセンス素子において、好ましくは、前記陽極とホール輸送層との間に、陽極からのホールをホール輸送層に注入するためのホール注入層を設け、前記ホール輸送層のＨＯＭＯのエネルギーレベルと前記ホール注入層のＬＵＭＯのエネルギーレベルの差が１．５ｅＶ以内である。
【００１４】
ホール注入層のＬＵＭＯのエネルギーレベルとホール輸送層のＨＯＭＯのエネルギーレベルの差が小さいので、ホール注入層がホール輸送層から電子を引っぱり、該ホール輸送層内にホールを発生させる。このホールが、本発明に係る有機エレクトロルミネッセンス素子内の電場により発光層内に移動し、発光層内で電子と再結合し、発光層が発光する。したがって、発光効率が向上し、余剰電子自体の低減によるホール輸送層の劣化抑制にも寄与する。
【００１５】
第１の発明に係る有機エレクトロルミネッセンス素子において、好ましくは、前記中間層と前記ホール注入層とが同一の材料からなる。
【００１６】
この場合、中間層とホール注入層として、別々の材料を準備する必要がないため、材料点数を低減でき、また、中間層とホール注入層それぞれの成膜装置を兼用することができる。したがって、製造コストの削減に寄与できる。
【００１７】
第２の発明に係る有機エレクトロルミネッセンス素子は、陽極と、アミン誘導体を含むホール輸送層と、発光層と、電子輸送層とをこの順に備えた有機エレクトロルミネッセンス素子において、前記ホール輸送層と前記発光層との間に、式（１）で示される分子構造を有するピラジン誘導体を含む中間層を設けたことを特徴とする。
【００１８】
【化１】
【００１９】
第１の発明に係る有機エレクトロルミネッセンス素子において、好ましくは、前記ピラジン誘導体は式（２）で示される分子構造を有する材料を含む。
【００２０】
【化２】
【００２１】
式（２）で示される分子構造を有する材料は、ＬＵＭＯのエネルギーレベルが低いため、これを中間層として用いる場合、中間層のＬＵＭＯを、ホール輸送層と発光層のＬＵＭＯよりも低いレベルに設定することができる。これにより、中間層内においても発光層を通過した電子がトラップされる。それにより、発光層から中間層を通過してホール輸送層に移動する電子を低減することができる。その結果、このような電子によるアミン誘導体を含むホール輸送層の劣化が低減され、有機エレクトロルミネッセンス素子の寿命が長くなる。
【００２２】
第３の発明に係る有機エレクトロルミネッセンス素子は、陽極と、アミン誘導体を含むホール輸送層と、発光層と、電子輸送層とをこの順に備えた有機エレクトロルミネッセンス素子において、前記ホール輸送層と前記発光層との間に、式（３）で示される分子構造を有する材料を含む中間層を設けたことを特徴とする。
【００２３】
【化３】
【００２４】
式（３）で示される分子構造を有するピラジン誘導体は、ＬＵＭＯのエネルギーレベルが低いため、これを中間層として用いる場合、中間層のＬＵＭＯを、ホール輸送層と発光層のＬＵＭＯよりも低いレベルに設定することができる。これにより、中間層内においても発光層を通過した電子がトラップされる。それにより、発光層から中間層を通過してホール輸送層に移動する電子を低減することができる。その結果、このような電子によるアミン誘導体を含むホール輸送層の劣化が低減され、有機エレクトロルミネッセンス素子の寿命が長くなる。
【００２５】
第４の発明に係る表示装置は、上記の第１乃至第３のいずれかの発明に係る１又は複数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。
【００２６】
第５の発明に係る発光装置は、上記の第１乃至第３のいずれかの発明の１又は複数の有機エレクトロルミネッセンス素子を備えた発光装置。
【発明の効果】
【００２７】
本発明に係る有機エレクトロルミネッセンス素子およびそれを備える表示装置又は発光装置によれば、ホール輸送層に侵入する電子を低減することができるので、ホール輸送層の劣化が抑制され、有機エレクトロルミネッセンス素子およびそれを備える表示装置又は発光装置の長寿命化が図れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明に係る有機エレクトロルミネッセンス（以下、有機ＥＬと称する）素子およびそれを備える表示装置又は発光装置について図面を参照しながら説明する。
【００２９】
図１は実施の形態に係る有機ＥＬ素子を備える表示装置の一画素を構成する有機ＥＬ素子を示す断面図である。
【００３０】
図１に示すように、ガラスまたはプラスチック等からなる透明の基板１上に、例えば酸化シリコン（ＳｉＯ2 ）からなる層と窒化シリコン（ＳｉＮx ）からなる層との積層膜１１が形成される。
【００３１】
積層膜１１上の一部にＴＦＴ（薄膜トランジスタ）２０が形成される。ＴＦＴ２０はチャネル領域１２、ドレイン電極１３ｄ、ソース電極１３ｓ、ゲート酸化膜１４およびゲート電極１５からなる。
【００３２】
例えば、積層膜１１上の一部にポリシリコン層等からなるチャネル領域１２が形成される。チャネル領域１２上には、ドレイン電極１３ｄおよびソース電極１３ｓが形成される。チャネル領域１２上にゲート酸化膜１４が形成される。ゲート酸化膜１４上にゲート電極１５が形成される。
【００３３】
ＴＦＴ２０のドレイン電極１３ｄは後述の陽極２に接続され、ＴＦＴ２０のソース電極１３ｓは電源線（図示せず）に接続される。
【００３４】
ゲート電極１５を覆うようにゲート酸化膜１４上に第１の層間絶縁膜１６が形成される。ドレイン電極１３ｄおよびソース電極１３ｓを覆うように第１の層間絶縁膜１６上に第２の層間絶縁膜１７が形成される。ゲート電極１５は電極（図示せず）に接続される。
【００３５】
なお、ゲート酸化膜１４は、例えば窒化シリコンからなる層と酸化シリコンからなる層との積層構造を有する。また、第１の層間絶縁膜１６は、例えば酸化シリコンからなる層と窒化シリコンからなる層との積層構造を有し、第２の層間絶縁膜１７は、例えば窒化シリコンからなる。
【００３６】
第２の層間絶縁膜１７上に、赤色カラーフィルタ層ＣＦＲ、緑色カラーフィルタ層ＣＦＧおよび青色カラーフィルタ層ＣＦＢがそれぞれ形成される。赤色カラーフィルタ層ＣＦＲは、赤色の波長領域の光を透過させ、緑色カラーフィルタ層ＣＦＧは、緑色の波長領域の光を透過させ、青色カラーフィルタ層ＣＦＢは、青色の波長領域の光を透過させる。なお、図１においては、青色カラーフィルタ層ＣＦＢを例示する。青色カラーフィルタ層ＣＦＢは、４００ｎｍ〜５３０ｎｍの波長領域の光を７０％以上透過させることが好ましく、８０％以上透過させることがより好ましい。
【００３７】
赤色カラーフィルタ層ＣＦＲ、緑色カラーフィルタ層ＣＦＧおよび青色カラーフィルタ層ＣＦＢを覆うように第２の層間絶縁膜１７上に、例えばアクリル樹脂等からなる第１の平坦化層１８が形成される。
【００３８】
第１の平坦化層１８上に有機ＥＬ素子１００が形成される。有機ＥＬ素子１００は、陽極である陽極２、ホール注入層３、ホール輸送層４、橙色発光層５、青色発光層６、電子輸送層７および陰極である陰極８を順に備え、ホール輸送層４と橙色発光層５との間には中間層１０が設けられている。第１の平坦化層１８上に陽極２が各画素ごとに形成され、画素間の領域において陽極２の周辺部を覆うように絶縁性の第２の平坦化層１９が形成される。なお、陽極２は、例えばインジウム−スズ酸化物（ＩＴＯ）等の透明な金属酸化膜とプラズマＣＶＤ法（プラズマ化学的気相成長法）により形成されたＣＦX （フッ化炭素）との２層構成が用いられる。
【００３９】
このホール注入層３は、例えば、下記式（２）に示されるヘキサアザトリフェニレンヘキサカルボニトリル（Hexaazatriphenylenehexacarbonitrile）（以下、ＨＡＴ−ＣＮ６と略記する）等の有機材料からなる。また、例えば、下記式（３）に示される2,3-ジフェニル-1,4,6,11-テトラアザ-ナフタセン（2,3-Diphenyl-1,4,6,11-Tetraaza-Naphtacene）（以下、ＤＴＮと略記する）等の有機材料を用いても良い。
【００４０】
ＨＡＴ−ＣＮ６のＬＵＭＯレベル（以下、ＬＵＭＯレベルは絶対値で表すこととする。）は４．４ｅＶであり、ＨＯＭＯレベル（以下、ＨＯＭＯレベルは絶対値で表すこととする。）は７．０ｅＶである。また、ＤＴＮのＬＵＭＯレベルは３．９ｅＶであり、ＨＯＭＯレベルは６．５ｅＶである。なお、ＬＵＭＯレベル、ＨＯＭＯレベルを絶対値で表すことにより、ＬＵＭＯ、ＨＯＭＯのエネルギーの値が小さいほどレベルが高いものとする。
【００４１】
【化４】
【００４２】
【化５】
【００４３】
ホール注入層３の上には、ホール輸送層４、中間層１０、橙色発光層５、青色発光層６および電子輸送層７が順に形成される。さらに、この電子輸送層７上に、例えば、アルミニウム等からなる陰極である陰極８が形成される。
【００４４】
ホール輸送層４は、例えば、下記式（４）に示されるN,N'-ジ(1-ナフチル)-N,N'-ジフェニル-ベンジジン（N,N'-Di(1-naphthyl)-N,N'-diphenyl-benzidine）（以下、ＮＰＢと略記する）等のアミン誘導体がが用いられる。このＮＰＢに代表されるアミン誘導体は電子を受け入れると分子構造が非常に不安定になりホール輸送能力の劣化を招くものである。
【００４５】
ＮＰＢのＬＵＭＯレベルは２．６ｅＶであり、ＨＯＭＯレベルは５．４ｅＶである。なお、ＬＵＭＯのエネルギーの値が小さいほどレベルが高いものとする。
【００４６】
【化６】
【００４７】
本実施の形態において、ホール輸送層４には上記のＮＰＢを代表とする下記式（５）で表されるアミン誘導体を用いることができる。
【００４８】
【化７】
【００４９】
式（５）において、Ａｒ１〜Ａｒ３は芳香族置換基を示し、互いに同一であってもよいし、互いに異なってもよい。
【００５０】
また、本実施形態において、ホール輸送層４には、例えば、下記式（６）に示される4,4’,4”-トリス（3-メチルフェニルフェニルアミノ）トリフェニルアミン（4,4’,4”-tris(3-methylphenylphenylamino)triphenylamine）（以下、ＭＴＤＡＴＡと略記する）等の有機材料からなる。
【００５１】
ＭＴＤＡＴＡのＬＵＭＯレベルは２．５ｅＶであり、ＨＯＭＯレベルは５．０ｅＶである。
【００５２】
【化８】
【００５３】
中間層１０材料は、ＬＵＭＯレベルがホール輸送層４に用いられるアミン誘導体を含む材料のＬＵＭＯレベルよりも低く、加えて、発光層（橙色発光層５）に用いられる材料のＬＵＭＯレベルより低いことが好ましい。
【００５４】
本実施の形態において、中間層１０は、例えば、下記式（１）で示される分子構造を有するピラジン誘導体であり、好ましくは、前述のホール注入層と同じＨＡＴ−ＣＮ６や、ＤＴＮを用いることが可能である。
【００５５】
【化９】
【００５６】
ＨＡＴ−ＣＮ６のＬＵＭＯレベルは４．４ｅＶであり、ＨＯＭＯレベルは７．０ｅＶである。また、ＤＴＮのＬＵＭＯレベルは３．９ｅＶであり、ＨＯＭＯレベルは６．５ｅＶである。
【００５７】
橙色発光層５は、例えば、ＮＰＢをホスト材料とし、下記式（７）に示す5,12-ビス（4-ターシャリー-ブチルフェニル）-ナフタセン（5,12-Bis(4-tert-butylphenyl)-naphthacene）（以下、ｔＢｕＤＰＮと略記する）を第１のドーパントとし、下記式（８）に示す5,12-ビス(4-(6-メチルベンゾチアゾール-2-イル)フェニル)-6,11-ジフェニルナフタセン
（5,12-Bis(4-(6-methylbenzothiazol-2-yl)phenyl)-6,11-diphenylnaphthacene）（以下、ＤＢｚＲと略記する）を第２のドーパントとして形成される。
【００５８】
また、橙色発光層５としては、上述したＭＴＤＡＴＡをホスト材料とし、第１のドーパント及び第２のドーパントを上記と同様としてもよい。
【００５９】
この場合、第２のドーパントは発光し、第１のドーパントは、橙色発光層５内で電子を輸送する役目を果たす。ホスト材料ＮＰＢはホール輸送性を有し、電子輸送性が小さいので、それを補うために、第１のドーパントを入れている。これにより、橙色発光層５内のホールと電子のキャリアバランスをとり、再結合を促進させている。橙色発光層５は第２ドーパントからの５００ｎｍよりも大きく６５０ｎｍよりも小さいピーク波長を有する橙色光を発生する。
【００６０】
ｔＢｕＤＰＮのＬＵＭＯレベルは３．１ｅＶであり、ＨＯＭＯレベルは５．４ｅＶである。ＤＢｚＲのＬＵＭＯレベルは３．１ｅＶであり、ＨＯＭＯレベルは５．２ｅＶである。
【００６１】
【化１０】
【００６２】
【化１１】
【００６３】
青色発光層６は、例えば、下記式（９）に示される2,6-ジ（ターシャリー-ブチル）-9,10-ジ（2-ナフチル）アントラセン（2,6-di(t-butyl)-9,10-di(2-naphthyl)anthracene）（以下、ＴＢＡＤＮと略記する）をホスト材料とし、ＮＰＢを第１のドーパントとし、下記式（１０）に示す1,4,7,10-テトラ-ターシャリー-ブチルペリレン（1,4,7,10-Tetra-tert-butylPerylene）（以下、ＴＢＰと略記する）を第２のドーパントとして形成してもよい。この場合、第２のドーパントは発光し、第１のドーパントはキャリアの輸送を促進することにより第２のドーパントの発光を補助する役割を担う。それにより、青色発光層６は４００ｎｍよりも大きく５００ｎｍよりも小さいピーク波長を有する青色光を発生する。
【００６４】
【化１２】
【００６５】
【化１３】
【００６６】
電子輸送層７としては、フェナントロリン誘導体を用いることができる。例えば、下記式（１１）に示される2,9-ジメチル-4,7-ジフェニル-1,10-フェナントロリン（2,9-Dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline）（以下、ＢＣＰと略記する）を用いることができる。この場合、ＢＣＰは高い電子移動度を有するので、電子を効率よく青色発光層６および橙色発光層５に注入することができる。それにより、駆動電圧が低くなり有機ＥＬ素子１００の消費電力が低減される。
【００６７】
【化１４】
【００６８】
また、電子輸送層７としては、下記式（１２）に示されるトリス(8-ヒドロキシキノリナト)アルミニウム（Tris(8-hydroxyquinolinato)aluminum）（以下、Ａｌｑ３と略記する）、あるいは、オキサジアゾール誘導体、シロール誘導体等の他の有機材料を用いてもよい。
【００６９】
【化１５】
【００７０】
上記の有機ＥＬ素子１００においては、陽極２と陰極８との間に電圧を印加することにより、陽極２からホールが注入され、陰極８から電子が注入される。ホールはホール輸送層４および中間層１０を通して橙色発光層５および青色発光層６に輸送され、電子は電子輸送層７を通して青色発光層６および橙色発光層５に輸送され、橙色発光層５および青色発光層６においてホールと電子とが再結合し、橙色発光層５および青色発光層６が発光する。その結果、白色光が得られる。
【００７１】
以上のように、基板１上に積層膜１１、ＴＦＴ２０、第１の層間絶縁膜１６、第２の層間絶縁膜１７、赤色カラーフィルタ層ＣＦＲ、緑色カラーフィルタ層ＣＦＧおよび青色カラーフィルタ層ＣＦＢ、第１の平坦化層１８、第２の平坦化層１９ならびに有機ＥＬ素子１００が形成されることにより、ボトムエミッション構造の有機ＥＬ装置が完成する。
【００７２】
有機ＥＬ素子１００により発生された光は、赤色カラーフィルタ層ＣＦＲ、緑色カラーフィルタ層ＣＦＧおよび青色カラーフィルタ層ＣＦＢと透明の基板１とを通じて外部に取り出される。
【００７３】
以下、有機ＥＬ素子１００の駆動時において、移動する電子及びホールに対する中間層１０、ホール注入層３の働きについて説明する。
【００７４】
図２は、中間層１０のＬＵＭＯレベルがホール輸送層４及び橙色発光層５のホスト材料のＬＵＭＯレベルより低い場合の電子とホールの移動を説明するための図である。なお、図２は、ホール輸送層４及び橙色発光層５のホスト材料が同じ材料からなり、ホール注入層３及び中間層１０が同じ材料からなる場合を示しているが、必ずしも同じ材料とする必要はない。
【００７５】
上述のように、中間層１０及びホール注入層３にＨＡＴ−ＣＮ６を用いる場合、ＨＡＴ−ＣＮ６のＨＯＭＯレベルは７．０ｅＶであり、ＬＵＭＯレベルは４．４ｅＶである。
【００７６】
また、ホール輸送層４及び橙色発光層５のホスト材料にＮＰＢを用いる場合、ＮＰＢのＬＵＭＯレベルは、２．６ｅＶであり、ＨＯＭＯレベルは５．４ｅＶである。
【００７７】
また、ＣＦX のＬＵＭＯレベルは２．０ｅＶ以下であり、ＨＯＭＯレベルは５．８ｅＶ以上である。
【００７８】
この場合、図２に示すように、中間層１０のＬＵＭＯレベルが橙色発光層５のホスト材料のＬＵＭＯレベル以下であるので、橙色発光層５のホスト材料から電子が中間層１０へ移動するが、ホール輸送層４のＬＵＭＯレベルが中間層１０のＬＵＭＯレベル以上であるので、橙色発光層５のホスト材料から中間層１０へ移動した電子はホール輸送層４へ移動するのが抑制され、中間層１０にトラップされる。
【００７９】
また、ホール輸送層４を通過してきたホールは、以下の経路を通るものと考えられる。まず、第１の経路（図２中の経路Ａ）として、中間層１０に移動し、さらに橙色発光層５に移動し、橙色発光層５内で電子と再結合する。また、中間層１０は薄膜であるため、第２の経路（図２中の経路Ｂ）として、トンネル効果により、ホールはホール輸送層４から橙色発光層５に直接移動し、橙色発光層５内で電子と再結合する。さらに、第３の経路として、ホールは中間層１０に移動し、トラップされた中間層１０内の電子と再結合して消滅する。なお、橙色発光層５のホスト材料からの電子は中間層１０内でホールと再結合しない場合でも、中間層１０を移動することにより失活する。
【００８０】
したがって、ホール輸送層４に進入する電子が低減される。その結果、ホール輸送層４の劣化が低減され、有機ＥＬ素子の寿命が長くなる。
【００８１】
このように、本実施の形態に係る有機ＥＬ素子１００によれば、ホール輸送層４と橙色発光層５との間に上記のような中間層１０を形成することにより、有機ＥＬ素子１００の寿命を長くすることが可能となる。
【００８２】
また、中間層１０として用いられるＨＡＴ−ＣＮ６のＬＵＭＯレベルと、橙色発光層５のホスト材料として用いられるＮＰＢのＨＯＭＯレベルの差が１．０ｅＶと小さいことから、中間層１０が隣接する橙色発光層５から電子を引き抜き、橙色発光層５内にホールを発生させると考えられる。したがって、橙色発光層５内のホール数が増大し、電子との再結合確率が増大する。
【００８３】
したがって、橙色発光層５に対して、電子注入層７からの電子注入量と、ホール注入層３及び中間層１０から注入されるホール量のバランスが良くなり、有機ＥＬ素子１００の発光効率が向上する。
【００８４】
一方、ホール注入層３として用いられるＨＡＴ−ＣＮ６のＬＵＭＯレベルと、ホール輸送層４として用いられるＮＰＢのＨＯＭＯレベルの差が１．０ｅＶと小さいことから、ホール注入層３がホール輸送層４から電子を引っぱり、ホール輸送層４内にホールを発生させると考えられる（図２中のＣ）。このホールが、有機ＥＬ素子内の電場により橙色発光層５内に移動し、橙色発光層５内で電子と再結合し、発光すると考えられる。
【００８５】
したがって、橙色発光層５に対して、電子注入層７からの電子注入量と、ホール注入層３及び中間層１０から注入されるホール量のバランスがさらに良くなり、有機ＥＬ素子１００の発光効率がさらに向上する。
【００８６】
すなわち、本実施の形態に係る有機ＥＬ素子１００においては、発光層内で電子とホールとの再結合が効率よく行われ、発光効率が向上するとともに再結合しない電子によるホール輸送層４の劣化をより防止することにより、寿命を向上させることができる。
【００８７】
上記では、発光層として白色光源を構成するための橙色発光層５および青色発光層６が形成されているが、これに限らず、発光層は１つであってもよいし、他の波長の光を発生する発光層をさらに含んでもよい。
【００８８】
なお、上記では、実施の形態に係る有機ＥＬ素子を備える表示装置の一画素について説明したが、かかる一画素のサイズを大きくすることが可能であり、このような画素を備えた発光装置として用いることも可能である。
【００８９】
本実施の形態に係る有機ＥＬ素子を備える表示装置は、以下の構成を有してもよい。
【００９０】
図３は、他の実施の形態に係る有機ＥＬ素子を備える表示装置の一画素を構成する有機ＥＬ素子を示す断面図である。図３の表示装置は以下の点で図１の表示装置と構造が異なる。
【００９１】
図３の表示装置においては、図２の表示装置と同様に、基板１上に積層膜１１、ＴＦＴ２０、第１の層間絶縁膜１６、第２の層間絶縁膜１７、青色カラーフィルタ層ＣＦＢ、第１の平坦化層１８、第２の平坦化層１９および有機ＥＬ素子１００が形成される。なお、図３においても、青色カラーフィルタ層ＣＦＢを例示する。
【００９２】
その後、有機ＥＬ素子１００上に、透明の接着剤層２３を介してオーバーコート層２２、青色カラーフィルタ層ＣＦＢおよび透明の封止基板２１が順に積層された積層体が接着される。これにより、トップエミッション構造の表示装置が完成する。
【００９３】
有機ＥＬ素子１００により発生された光は、赤色カラーフィルタ層ＣＦＲ、緑色カラーフィルタ層ＣＦＧおよび青色カラーフィルタ層ＣＦＢと透明の封止基板２１とを通じて外部に取り出される。
【００９４】
図３の表示装置において、基板１は不透明な材料により形成されてもよい。また、有機ＥＬ素子１００の陽極２は、例えば膜厚約５０ｎｍのインジウム−スズ酸化物（ＩＴＯ）と膜厚約１００ｎｍのアルミニウム、クロムまたは銀とを積層することにより形成される。この場合、陽極２は、有機ＥＬ素子１００により発生された光を封止基板２１側へ反射する。
【００９５】
陰極８は、透明な材料からなる。陰極８は、例えば膜厚約１００ｎｍのインジウム−スズ酸化物（ＩＴＯ）と膜厚約２０ｎｍの銀とを積層することにより形成される。
【００９６】
オーバーコート層２２は、例えば厚み約１μｍのアクリル樹脂等により形成される。赤色カラーフィルタ層ＣＦＲ、緑色カラーフィルタ層ＣＦＧおよび青色カラーフィルタ層ＣＦＢはそれぞれ約１μｍの厚みを有する。
【００９７】
封止基板２１としては、例えばガラス、酸化シリコン（ＳｉＯ2 ）からなる層または窒化シリコン（ＳｉＮx ）からなる層を用いることができる。
【００９８】
図３の表示装置においては、トップエミッション構造であることによりＴＦＴ２０上の領域も画素領域として用いることができる。すなわち、図３の表示装置では、図２の青色カラーフィルタ層ＣＦＢよりも大きい青色カラーフィルタ層ＣＦＢを用いることができる。それにより、より広い領域を画素領域として用いることができるので、表示装置の発光効率が向上する。
【実施例】
【００９９】
以下、実施例および比較例の有機ＥＬ素子を作製し、作製した有機ＥＬ素子の発光特性を測定した。
【０１００】
（実施例１）
実施例１においては、図１の構造を有する有機ＥＬ素子を次のように作製した。
【０１０１】
ガラスからなる基板１上にインジウム−スズ酸化物（ＩＴＯ）層を形成し、更に、該ＩＴＯ層上に、プラズマＣＶＤ法によりＣＦX （フッ化炭素）層を形成し、ＩＴＯ層とフッ化炭素層との２層構成の陽極２を作成した。この場合のプラズマＣＶＤにおけるプラズマ放電時間は１５秒とした。
【０１０２】
さらに、陽極２上に、ホール注入層３、ホール輸送層４、中間層１０、橙色発光層５、青色発光層６および電子輸送層７を真空蒸着により順に形成した。
【０１０３】
ホール注入層３は、膜厚１０ｎｍのＨＡＴ−ＣＮ６からなる。ホール輸送層４は、膜厚１００ｎｍのＮＰＢからなる。中間層１０は、ホール注入層３と同様、膜厚１０ｎｍのＨＡＴ−ＣＮ６からなる。
【０１０４】
橙色発光層５は、膜厚３０ｎｍを有し、ＮＰＢからなるホスト材料に、ｔＢｕＤＰＮからなる第１のドーパントを１０体積％添加し、ＤＢｚＲからなる第２のドーパントを３体積％添加することにより形成した。
【０１０５】
青色発光層６は、膜厚４０ｎｍを有し、ホスト材料に、ＮＰＢからなる第１のドーパントを２０体積％添加し、ＴＢＰからなる第２のドーパントを２．５体積％添加することにより形成した。
【０１０６】
電子輸送層７は、電子輸送性の材料を膜厚１０ｎｍに成膜することによって形成した。陰極８は、１ｎｍのフッ化リチウム（ＬｉＦ）膜および２００ｎｍのアルミニウム膜を積層することにより、２層構成形成した。
【０１０７】
（実施例２）
実施例２においては、ホール輸送層４としてのＮＰＢの膜厚が１５０ｎｍである点を除いて実施例１と同じ有機ＥＬ素子を作製した。
【０１０８】
（実施例３）
実施例３においては、ホール輸送層４としてのＮＰＢの膜厚が８０ｎｍである点を除いて実施例１と同じ有機ＥＬ素子を作製した。
【０１０９】
（実施例４）
実施例４においては、中間層１０としてのＨＡＴ−ＣＮ６の膜厚が５ｎｍである点を除いて実施例１と同じ有機ＥＬ素子を作製した。
【０１１０】
（実施例５）
実施例５においては、ホール注入層３としてのＨＡＴ−ＣＮ６の膜厚が５ｎｍである点を除いて実施例１と同じ有機ＥＬ素子を作製した。
【０１１１】
（実施例６）
実施例６においては、中間層１０としてのＨＡＴ−ＣＮ６の膜厚が５ｎｍである点を除いて実施例５と同じ有機ＥＬ素子を作製した。
【０１１２】
（実施例７）
実施例７においては、電子輸送層７として、膜厚１０ｎｍのＡｌｑに代えて、膜厚３ｎｍのＢＣＰを用いた点を除いて実施例１と同じ有機ＥＬ素子を作製した。
【０１１３】
（実施例８）
実施例８においては、ホール注入層３としてのＨＡＴ−ＣＮ６の膜厚が３０ｎｍである点、中間層１０としてのＨＡＴ−ＣＮ６の膜厚が３０ｎｍである点を除いて実施例１と同じ有機ＥＬ素子を作製した。
【０１１４】
（実施例９）
実施例９においては、ホール注入層３としてのＨＡＴ−ＣＮ６の膜厚が５０ｎｍである点、中間層１０としてのＨＡＴ−ＣＮ６の膜厚が５０ｎｍである点を除いて実施例１と同じ有機ＥＬ素子を作製した。
【０１１５】
（実施例１０）
実施例１０においては、ホール輸送層４としてＮＰＢに代えてＭＴＤＡＴＡを用いた点、橙色発光層５のホスト材料としてＮＰＢに代えてＭＴＤＡＴＡを用いた点を除いて実施例１と同じ有機ＥＬ素子を作製した。
【０１１６】
（実施例１１）
実施例１１においては、ホール注入層３を設けなかった点を除いて実施例１と同じ有機ＥＬ素子を作製した。
【０１１７】
（比較例１）
比較例１においては、中間層１０を設けなかった点を除いて実施例１と同じ有機ＥＬ素子を作製した。
【０１１８】
（比較例２）
比較例２においては、ホール注入層３及び中間層１０を設けなかった点を除いて実施例１と同じ有機ＥＬ素子を作製した。
【０１１９】
（実施例１２）
実施例１２においては、ホール注入層３としてＨＡＴ−ＣＮ６に代えてＤＴＮを用いた点、中間層１０としてＨＡＴ−ＣＮ６に代えて、ホール注入層３の材料と同じＤＴＮを用いた点を除いて実施例１と同じ有機ＥＬ素子を作製した。
【０１２０】
（実施例１３）
実施例１３においては、中間層１０としてＨＡＴ−ＣＮ６に代えてＤＴＮを用いた点を除いて実施例１と同じ有機ＥＬ素子を作製した。
【０１２１】
（実施例１４）
実施例１４においては、ホール注入層３としてＨＡＴ−ＣＮ６に代えてＤＴＮを用いた点を除いて実施例１と同じ有機ＥＬ素子を作製した。
【０１２２】
（実施例１５）
実施例１５においては、橙色発光層５を設けなかった点を除いて実施例１と同じ有機ＥＬ素子を作製した。この素子の場合、青色発光層６のみが発光する青色発光素子となる。
【０１２３】
以上に示した実施例１乃至１５および比較例１及び２の有機ＥＬ素子のホール注入層３、ホール輸送層４、中間層１０、橙色発光層５、青色発光層６及び電子輸送層７の構成を表１に示す。なお、各材料名の後の括弧書き内に記載された数値は、各材料の膜厚（ｎｍ単位）である。
【０１２４】
【表１】
【０１２５】
次に、上記した各実施例、及び比較例で使用される材料のＨＯＭＯレベル及びＬＵＭＯレベルを表２に示す。同表のＨＯＭＯレベル及びＬＵＭＯレベルは、以下に説明するサイクリックボルタンメトリー測定法（ＣＶ測定法）によって測定可能である。
【０１２６】
まず、ＮＰＢについて、イオン化ポテンシャル測定装置（理研計器社製ＡＣ−２）を用いて、標準的材料ＮＰＢの薄膜におけるイオン化ポテンシャルを測定した。このイオン化ポテンシャル測定で測定したＮＰＢのイオン化ポテンシャルは５．４ｅＶであった。
【０１２７】
続いて、ＮＰＢをＣＶ測定することにより酸化還元電位を測定した。ＮＰＢの酸化電位は＋０．５Ｖ、還元電位は−２．３Ｖであった。したがって、ＮＰＢのＨＯＭＯレベルは５．４ｅＶ、ＬＵＭＯレベルは２．６ｅＶ（５．４−（０．５＋２．３）＝２．６）と算出された。また、他の材料の測定では、例えばＡｌｑの場合、酸化電位は＋０．８Ｖ、還元電位は−２．０Ｖであった。したがって、ＮＰＢを基準にした場合、ＡｌｑのＨＯＭＯレベルは５．７ｅＶ（５．４＋（０．８−０．５）＝５．７）、ＬＵＭＯレベルは２．９ｅＶ（５．７−（０．８＋２．０）＝２．９）となった。
【０１２８】
他の材料についても同様にＨＯＭＯレベル、ＬＵＭＯレベルを算出した。
【０１２９】
なお、ＣＶ測定による酸化電位及び還元電位の測定は以下のように行った。
【０１３０】
酸化電位は、ジクロロメタンを溶媒にして、支持電解質 tert-ブチルアンモニウムパークロレートを濃度10-1 mol/lになるように入れ、測定材料を10-3mol/lになるように入れて、サンプルを調製した。測定雰囲気は大気中で、室温で測定した。
【０１３１】
還元電位は、テトラヒドロフランを溶媒にして、支持電解質 tert-ブチルアンモニウムパークロレートを濃度10-1mol/lになるように入れ、測定材料を10-3 mol/lになるように入れて、サンプルを調製した。測定雰囲気は窒素ガス雰囲気下で、室温で測定した。
【０１３２】
ＤＴＮ、ＨＡＴ−ＣＮ６、ＮＰＢ及びＭＴＤＡＴＡについて、ＨＯＭＯレベル、ＬＵＭＯレベルを上記の方法で測定した結果を表２に示す。
【０１３３】
【表２】
【０１３４】
（評価）
以上のようにして作製した実施例１乃至１５および比較例１及び２の有機ＥＬ素子の２０ｍＡ／ｃｍ2 での駆動電圧、発光効率及び寿命を測定した結果を表３に示す。なお寿命は測定開始時の輝度１００００ｃｄ／ｍ２が半減するまでの時間であり、駆動電圧は有機ＥＬ素子の２０ｍＡ／ｃｍ2 での駆動電圧を測定したものである。
【０１３５】
【表３】
【０１３６】
以下に、実施例について、比較例と対比させて作用効果を説明する。
【０１３７】
実施例１と比較例１と比較すると、中間層１０が設けられていない比較例１よりも、中間層１０としてＨＡＴ−ＣＮ６を設けた実施例１の方が寿命が長いことが分かる。即ち、輝度が半減するまでの時間が９１０／４８０＝約１９０％伸びたことが分かる。
実施例１において、ホール輸送層４として用いられているＮＰＢのＬＵＭＯレベルは２．６ｅＶ、中間層として用いられているＨＡＴ−ＣＮ６のＬＵＭＯレベルは４．４ｅＶ、中間層１０と接触する橙色発光層５のホスト材料として用いられているＮＰＢのＬＵＭＯレベルは２．６ｅＶであり、中間層１０は、ホール輸送層４と発光層５の各ＬＵＭＯレベルより低いＬＵＭＯレベルを有する。
【０１３８】
このようなＬＵＭＯレベルを有する材料からなる中間層１０が設けられたことにより、橙色発光層５から流入する電子が中間層１０によってトラップされ、この中間層１０においてホール輸送層４から移動して来るホールと再結合されるので、電子のホール輸送層４への移動を防止できる。従って、電子によるホール輸送層４の劣化を抑制され、有機ＥＬ素子の寿命が長くなったものと推量される。
【０１３９】
さらに、実施例１の有機ＥＬ素子は、このようなＬＵＭＯレベルを有する材料からなる中間層１０を設けると共に、ホール注入層３が設けられたことによって、ホール注入層３を設けていない実施例１１と比較すると、有機ＥＬ素子の発光効率と寿命が向上していることが分かる。
【０１４０】
また、中間層１０として用いられているＨＡＴ−ＣＮ６のＬＵＭＯレベルは４．４ｅＶ、該中間層１０と接触している橙色発光層５として用いられているＮＰＢのＨＯＭＯレベルは５．４ｅＶであり、両者のエネルギーレベルの差は１.０ｅＶである。この値は１．５ｅＶより小さいので、即ち、中間層１０のＬＵＭＯレベルと橙色発光層５のＨＯＭＯレベルとが近いレベルにあるので、中間層１０に電子が引っ張られて、電子とホールとが分離し、発光層６にホールが発生することになり、発光層での電子との再結合に使用され、発光効率の向上に寄与する。このとき中間層１０に引っ張られた電子は、前述のとおりの発光層を経由してきた電子と同様に、ホール輸送層４と橙色発光層５とのポテンシャル障壁間に閉じ込められ、結局、中間層１０においてホールと再結合することになる。このような再結合によって生じた励起子は非放射失活する。
【０１４１】
このように、実施例１の有機ＥＬ素子は、その中間層１０の存在が、電子をトラップすることができる第１の作用のみならず、橙色発光層５にホールを供給して電子との再結合を促進する第２の作用を生じさせることになるので、これらの作用の協働によって、ホール輸送層４の電子による劣化を抑制できる。即ち、第２の作用によって、橙色発光層５を通過する電子の量を減じつつ、第１の作用によって、橙色発光層５を通過した電子をホール輸送層まで移動しないようにトラップすることができるので、ホール輸送層４の電子による劣化の抑制し、有機ＥＬ素子の長寿命か実現するのである。勿論、第２の作用によって、発光効率の向上も望める。
【０１４２】
さらに、実施例１の場合、ホール輸送層４に用いられているＮＰＢのＨＯＭＯレベルは５．４ｅＶ、ホール注入層３に用いられているＨＡＴ−ＣＮ６のＬＵＭＯレベルは４．４ｅＶであり、両者のエネルギーレベルの差は１.０ｅＶとなる。この値は、１．５ｅＶより小さいので、即ち、ホール注入層３のＬＵＭＯレベルとホール輸送層４のＨＯＭＯレベルとが近いレベルにあるので、ホール注入層３に電子が引っ張られて、電子とホールとが分離するため、ホール輸送層４にホールが発生することになり、このホールが陽極３から注入されたホールと相俟って、橙色発光層５に供給され、橙色発光層５での電子との再結合に使用される。このことは、上述のようなホール注入層３を備えない実施例１１の発光効率に比べて、上述のホール輸送層を備える実施例１の発光効率が高いことを裏付けている。
【０１４３】
次に、中間層１０とホール注入層３との膜厚に関して、実施例１、実施例４乃至６、実施例８、実施例９の説明を加える。
【０１４４】
実施例１、実施例６、実施例８及び実施例９は、ホール輸送層４として同じ膜厚のＨＡＴ−ＣＮ６が用いられており、それぞれの実施例においてホール注入層３及び中間層１０の膜厚が異なる。ＨＡＴ−ＣＮ６の膜厚が５０ｎｍ、５ｎｍ、３０ｎｍ、１０ｎｍの順に有機ＥＬ素子の寿命が長くなり、１０ｎｍで寿命が最大であることがわかる。
【０１４５】
実施例４、実施例５は、実施例６とそれぞれホール注入層３、中間層１０の膜厚が異なり、実施例１とそれぞれ中間層１０、ホール注入層３の膜厚が異なる。実施例４、実施例５は、実施例６より有機ＥＬ素子の寿命が長いが、実施例１より寿命が短いことが分かる。これらの結果から、ホール注入層３及び中間層１０として用いられるＨＡＴ−ＣＮ６の膜厚は、ともに１０ｎｍが好ましいことがわかる。
【０１４６】
次に、実施例１２と比較例２とを比較すると、実施例１２の方が有機ＥＬ素子の寿命が長く、ホール注入層３及び中間層１０として、ＤＴＮを用いることによっても、有機ＥＬ素子の寿命が向上できることがわかる。
【０１４７】
次に、実施例１３と比較例１とを比較すると、中間層１０が設けられていない場合より、ＤＴＮからなる中間層１０が設けられる方が、有機ＥＬ素子の寿命が長くなることがわかる。また、この結果から、ホール注入層３と中間層１０が異なる材料からなる場合にも、有機ＥＬ素子の寿命が長くなることがわかる。
【０１４８】
同様に、実施例１１と実施例１４を比較すると、ホール注入層３が設けられていない場合より、ＤＴＮからなるホール注入層３が設けられる方が、有機ＥＬ素子の寿命が長くなることがわかる。また、この結果からも、ホール注入層３と中間層１０が異なるピラジン誘導体からなる材料からなる場合にも、有機ＥＬ素子の寿命が長くなることがわかる。
【０１４９】
さらに、実施例１、実施例１２乃至１４を比較すると、ホール注入層３及び中間層１０として、ＤＴＮよりもＨＡＴ−ＣＮ６を用いた方が有機ＥＬ素子の寿命が長いことがわかる。ホール輸送層４及び中間層１０と接触する橙色発光層５のホスト材料として用いられるＮＰＢのＨＯＭＯレベルが５．４ｅＶ、ホール注入層３又は中間層１０として用いられるＤＴＮ、ＨＡＴ−ＣＮ６のＬＵＭＯレベルがそれぞれ３．９ｅＶ、４．４ｅＶである。したがって、ＮＰＢのＨＯＭＯレベルと、ＨＡＴ−ＣＮ６、ＤＴＮのＬＵＭＯレベルとの差は、それぞれ１．０ｅＶ、１．５ｅＶであり、ＨＡＴ−ＣＮ６のＬＵＭＯレベルの方がＤＴＮのそれよりも、ＮＰＢのＨＯＭＯレベルに近いため、上述した第２の作用が大きいので、ＤＴＮよりもＨＡＴ−ＣＮ６を用いた方が有機ＥＬ素子の寿命が長いと考えられる。
【０１５０】
実施例１乃至３を比較すると、ホール輸送層４として用いられるＮＰＢの膜厚が８０ｎｍ、１００ｎｍ、１５０ｎｍのうち、１００ｎｍが最も有機ＥＬ素子の寿命が長いことがわかる。この結果から、ホール輸送層４として用いられるＮＰＢの膜厚は１００ｎｍが好ましいことがわかる。
【０１５１】
実施例１０と比較例２を比較すると、ホール輸送層４としてＮＰＢの代わりに、同じくアミン誘導体であるＭＴＤＡＴＡを用いた場合でも、ＨＡＴ−ＣＮ６からなるホール注入層３及び中間層１０が設けられれば、有機ＥＬ素子の寿命が長くなることがわかる。
【０１５２】
また、実施例１と実施例１０を比較すると、ホール輸送層４としてＮＰＢを用いた方が、有機ＥＬ素子の寿命が長くなることがわかる。この結果から、ホール輸送層４の材料としては、ＮＰＢの方がより好ましいことがわかる。
【０１５３】
このように、本発明に係る有機エレクトロルミネッセンス素子およびそれを備える表示装置又は発光装置によれば、ホール輸送層に侵入する電子を低減することができるので、ホール輸送層の劣化が抑制され、有機エレクトロルミネッセンス素子の長寿命化が図れる。
【図面の簡単な説明】
【０１５４】
【図１】本発明の一実施の形態に係る有機ＥＬ素子を示す模式的な断面図である。
【図２】中間層１０のＬＵＭＯレベルがホール輸送層４及び橙色発光層５のホスト材料のＬＵＭＯレベルより低い場合の電子とホールの移動を説明するための図である。
【図３】本発明の他の実施の形態に係る有機ＥＬ素子を示す模式的な断面図である。
【符号の説明】
【０１５５】
１ 基板
２ 陽極
３ ホール注入層
４ ホール輸送層
５ 橙色発光層
６ 青色発光層
８ 陰極
１０ 中間層
１００ 有機エレクトロルミネッセンス素子
【特許請求の範囲】
【請求項１】
陽極と陰極との間に有機材料を含む発光層を備えてなる有機エレクトロルミネッセンス素子において、
前記陽極と前記発光層との間に、前記陽極から注入されたホールを前記発光層に向かって輸送するためのホール輸送層を設けると共に、
該ホール輸送層と前記発光層との間に、該ホール輸送層と前記発光層の各最低空分子軌道のエネルギーレベルより低い最低空分子軌道のエネルギーレベルを有する中間層を設けた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】
前記発光層の最高被占有分子軌道のエネルギーレベルと前記中間層の最低空分子軌道のエネルギーレベルの差が１．５ｅＶ以内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】
前記陽極とホール輸送層との間に、陽極からのホールをホール輸送層に注入するためのホール注入層を設け、
前記ホール輸送層の最高被占有分子軌道のエネルギーレベルと前記ホール注入層の最低空分子軌道のエネルギーレベルの差が１．５ｅＶ以内であることを特徴とする請求項１又は請求項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】
前記中間層と前記ホール注入層とが同一の材料からなることを特徴とする請求項１乃至３記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項５】
陽極と、アミン誘導体を含むホール輸送層と、発光層と、電子輸送層とをこの順に備えた有機エレクトロルミネッセンス素子において、
前記ホール輸送層と前記発光層との間に、式（１）で示される分子構造を有するピラジン誘導体を含む中間層を設けたことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
【化１】
【請求項６】
前記ピラジン誘導体は式（２）で示される分子構造を有する材料を含むことを特徴とする請求項４に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【化２】
【請求項７】
陽極と、アミン誘導体を含むホール輸送層と、発光層と、電子輸送層とをこの順に備えた有機エレクトロルミネッセンス素子において、
前記ホール輸送層と前記発光層との間に、式（３）で示される分子構造を有する材料を含む中間層を設けたことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
【化３】
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれかに記載の１又は複数の有機エレクトロルミネッセンス素子を備えた表示装置。
【請求項９】
請求項１乃至７のいずれかに記載の１又は複数の有機エレクトロルミネッセンス素子を備えた発光装置。
【請求項１】
陽極と陰極との間に有機材料を含む発光層を備えてなる有機エレクトロルミネッセンス素子において、
前記陽極と前記発光層との間に、前記陽極から注入されたホールを前記発光層に向かって輸送するためのホール輸送層を設けると共に、
該ホール輸送層と前記発光層との間に、該ホール輸送層と前記発光層の各最低空分子軌道のエネルギーレベルより低い最低空分子軌道のエネルギーレベルを有する中間層を設けた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】
前記発光層の最高被占有分子軌道のエネルギーレベルと前記中間層の最低空分子軌道のエネルギーレベルの差が１．５ｅＶ以内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】
前記陽極とホール輸送層との間に、陽極からのホールをホール輸送層に注入するためのホール注入層を設け、
前記ホール輸送層の最高被占有分子軌道のエネルギーレベルと前記ホール注入層の最低空分子軌道のエネルギーレベルの差が１．５ｅＶ以内であることを特徴とする請求項１又は請求項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】
前記中間層と前記ホール注入層とが同一の材料からなることを特徴とする請求項１乃至３記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項５】
陽極と、アミン誘導体を含むホール輸送層と、発光層と、電子輸送層とをこの順に備えた有機エレクトロルミネッセンス素子において、
前記ホール輸送層と前記発光層との間に、式（１）で示される分子構造を有するピラジン誘導体を含む中間層を設けたことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
【化１】
【請求項６】
前記ピラジン誘導体は式（２）で示される分子構造を有する材料を含むことを特徴とする請求項４に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【化２】
【請求項７】
陽極と、アミン誘導体を含むホール輸送層と、発光層と、電子輸送層とをこの順に備えた有機エレクトロルミネッセンス素子において、
前記ホール輸送層と前記発光層との間に、式（３）で示される分子構造を有する材料を含む中間層を設けたことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
【化３】
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれかに記載の１又は複数の有機エレクトロルミネッセンス素子を備えた表示装置。
【請求項９】
請求項１乃至７のいずれかに記載の１又は複数の有機エレクトロルミネッセンス素子を備えた発光装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００７−１２９４６（Ｐ２００７−１２９４６Ａ）
【公開日】平成１９年１月１８日（２００７．１．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１９３２１５（Ｐ２００５−１９３２１５）
【出願日】平成１７年６月３０日（２００５．６．３０）
【出願人】（０００００１８８９）三洋電機株式会社 (18,308)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１月１８日（２００７．１．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年６月３０日（２００５．６．３０）
【出願人】（０００００１８８９）三洋電機株式会社 (18,308)
【Ｆターム（参考）】
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