有機エレクトロルミネッセンス素子
【課題】高輝度かつ高効率での発光が可能であり、且つ、駆動電圧の増大、好ましくない電圧上昇の発生、意図した発光領域以外の領域での発光が抑制される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】本発明に係る有機エレクトロルミネッセンス素子Ａでは、陽極１と陰極２の間に、有機発光層を備える複数の発光層４が中間層３を介して積層している。前記中間層３が、２３℃での比抵抗１×１０5Ωｃｍ以下の導電体を含有する導電層３ａと、ホール注入性の金属酸化物を含有するホール注入性層３ｂを備える。陰極２側から順に前記ホール注入性層３ｂ及び導電層３ａが積層しており、前記導電層３ａの厚みが１０ｎｍ以下である。
【解決手段】本発明に係る有機エレクトロルミネッセンス素子Ａでは、陽極１と陰極２の間に、有機発光層を備える複数の発光層４が中間層３を介して積層している。前記中間層３が、２３℃での比抵抗１×１０5Ωｃｍ以下の導電体を含有する導電層３ａと、ホール注入性の金属酸化物を含有するホール注入性層３ｂを備える。陰極２側から順に前記ホール注入性層３ｂ及び導電層３ａが積層しており、前記導電層３ａの厚みが１０ｎｍ以下である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明光源や液晶表示器用バックライト、フラットパネルディスプレイ等に用いられる有機エレクトロルミネッセンス素子に関し、詳しくは、複数の有機発光層を備え、高輝度且つ高効率で発光する有機エレクトロルミネッセンス素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機エレクトロルミネッセンス素子と称される有機発光素子の一例として、透明基板の一面に透明電極（陽極１）、ホール輸送層、有機発光層、電子注入層、電極（陰極２）が順次積層して形成されたものが挙げられる。この有機エレクトロルミネッセンス素子Ａの陽極１と陰極２の間に電圧が印加されると、電子注入層を介して有機発光層に注入された電子と、ホール輸送層を介して有機発光層に注入されたホールとが、有機発光層内で再結合して発光が起こり、この光が透明電極及び透明基板を通して外部に出射する。
【０００３】
有機エレクトロルミネッセンス素子Ａは、自発光であること、比較的高効率の発光特性を示すこと、各種の色調で発光可能であること等の特長を有し、表示装置、例えばフラットパネルディスプレイ等の発光体として、あるいは光源、例えば液晶表示機用バックライトや照明としての活用が期待されており、一部では既に実用化されている。
【０００４】
しかし、有機エレクトロルミネッセンス素子Ａは、その輝度と寿命とがトレードオフの関係にあり、より鮮明な画像、あるいは明るい照明光を得るために輝度を増大させると、寿命が短くなるという問題点を有する。
【０００５】
この問題を解決するため、近年、陽極１と陰極２の間に有機発光層を複数備え、且つ各有機発光層間が電気的に接続された有機発光素子が提案されている（例えば特許文献１−５参照）。
【０００６】
図４はこのような有機エレクトロルミネッセンス素子Ａの構造の一例を示す。図示の例では、透明な基板５の一面に設けられた陽極１と陰極２との間に有機発光層を含む複数の発光層４ａ，４ｂが設けられ、且つ隣接する発光層４ａ，４ｂの間には中間層３が介在している。陽極１は光透過性の電極として、陰極２は光反射性の電極として形成されている。尚、図４では、発光層４ａ，４ｂ中で有機発光層の両側に設けられる電子注入層とホール輸送層の図示が省略されている。
【０００７】
本例では、複数の発光層４ａ，４ｂが中間層３を介して電気的に接続されることで、各発光層４ａ，４ｂが直列的に接続され、陽極１と陰極２の間に電圧が印加された場合に各発光層４ａ，４ｂ中の有機発光層が同時に発光する。このため、有機エレクトロルミネッセンス素子Ａからは、各発光層４ａ，４ｂ中の有機発光層からの光が合算した光が出射し、通電量に対する発光輝度が従来型の有機エレクトロルミネッセンス素子Ａよりも向上する。これにより、上記のような有機エレクトロルミネッセンス素子Ａにおける輝度−寿命のトレードオフが回避される。
【０００８】
上記中間層３の構成として現在知られている一般的なものとしては、例えば、（１）ＢＣＰ:Ｃｓ／Ｖ2Ｏ5、（２）ＢＣＰ:Ｃｓ／ＮＰＤ:Ｖ2Ｏ5、（３）Ｌｉ錯体とＡｌのその場反応生成物、（４）Ａｌｑ:Ｌｉ／ＩＴＯ／ホール輸送材料、（５）金属−有機混合層、（６）アルカリ金属およびアルカリ土類金属を含む酸化物等がある（「：」は２種の材料の混合を、「／」は前後の組成物の積層を表す）。
【０００９】
しかしながら、上記従来技術のように複数の有機発光層を仕切る中間層３を設けると、駆動電圧の増大や、好ましくない電圧上昇の発生を招く恐れがある。
【００１０】
例えば上記（２）に示す系では、二つの層間で生じる副反応による電圧上昇の問題がある。すなわち、ルイス酸分子は電子輸送材料とも反応し、また、アルカリ金属はルイス塩基としてホール輸送材料とも反応し、これらの反応によって駆動電圧の増大が起こることが報告されている（参考文献：高分子学会有機ＥＬ研究会 平成１７年１２月９日講演会 マルチフォトン有機ＥＬ照明）。
【００１１】
また上記（３）に示す系では、その場反応生成物を得るために用いられるＬｉ錯体の有機配位子成分が、素子特性に悪影響を与えることがあることが問題となる。
【００１２】
また上記（４）に示す系では、中間層３としてのＩＴＯからのホール輸送材料へのホール注入性が必ずしも良好でなく、駆動電圧や素子特性の観点で問題がある。さらにＩＴＯの比抵抗が小さいために、本来発光することが望まれない領域にまでＩＴＯ内を電荷が伝わり、意図した発光領域以外の領域で発光が生じることがあるという問題がある。
【００１３】
また上記（５）に示す系では、金属酸化物等の金属化合物を含む金属と有機物を混合して中間層３を形成するために、中間層３の熱安定性が低下し、特に大電流を通電した際の発熱に対する中間層３の安定性が劣るという問題があった。
【００１４】
また、上記（６）に示す系では、アルカリ金属もしくはアルカリ土類金属を含有する金属酸化物の中間層３としての機能が必ずしも充分ではないという問題がある。
【００１５】
尚、特許文献３には、１種のマトリクスに添加剤を膜内のどの位置でもその濃度が０にはならないように添加することによって中間層３を形成する方法が記載されているが、この場合にも前記のような問題のすべてを解決することはできないものである。
【００１６】
そこで、中間層３を介して積層された複数の有機発光層を備える有機エレクトロルミネッセンス素子Ａを作製するにあたり、種々の問題を克服した中間層３を実現することが望まれるようになってきている。
【特許文献１】特開平１１−３２９７４８号公報
【特許文献２】特開２００３−２７２８６０号公報
【特許文献３】特開２００５−１３５６００号公報
【特許文献４】特開２００６−３３２０４８号公報
【特許文献５】特開２００６−１７３５５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、高輝度かつ高効率での発光が可能であり、且つ、駆動電圧の増大、好ましくない電圧上昇の発生、意図した発光領域以外の領域での発光が抑制される有機エレクトロルミネッセンス素子を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明に係る有機エレクトロルミネッセンス素子Ａでは、陽極１と陰極２の間に、有機発光層を備える複数の発光層４が中間層３を介して積層している。
【００１９】
第一の発明では、前記中間層３が、２３℃での比抵抗１×１０5Ωｃｍ以下の導電体を含有する導電層３ａと、ホール注入性の金属酸化物を含有するホール注入性層３ｂを備え、且つ陰極２側から順に前記ホール注入性層３ｂ及び導電層３ａが積層しており、前記導電層３ａの厚みが１０ｎｍ以下である。
【００２０】
第一の発明によれば、中間層３が比抵抗の低い導電層３ａを含んでいるため、当該中間層３を含む有機エレクトロルミネッセンス素子Ａの駆動電圧が低減する。また、導電層３ａによって中間層３の機能が維持されると共にこの導電層３ａの厚みが１０ｎｍ以下であることから、導電層３ａにおける横方向への電流伝導が無視できるレベルにまで低減され、意図した発光領域以外の領域での発光が抑制される。また、ホール注入性層３ｂによって、中間層３から陰極２側で隣接する発光層４への電荷注入障壁が低減し、その結果駆動電圧が更に低減する。
【００２１】
この第一の発明において、上記導電層は、セリウム、セシウム、リチウム、ナトリウム、マグネシウム、カリウム、ルビジウム、サマリウム、イットリウム、並びにこれらの金属の化合物から選択される少なくとも一種を含有することが好ましい。
【００２２】
この場合、導電層３ａに電子注入性が付与されて、中間層３に隣接する発光層４への電荷注入障壁が更に低減する。また、電子注入性を有する層が形態的に安定性の高い無機材料で形成されることで、中間層３の安定性が向上する。
【００２３】
第二の発明では、前記中間層３が、２３℃での比抵抗１×１０5Ωｃｍ以下の導電体を含有する導電層３ａと、電子注入性の金属酸化物を含有する電子注入性層３ｃと備え、且つ陰極２側から順に前記導電層３ａ及び電子注入性層３ｃが積層しており、前記導電層３ａの厚みが１０ｎｍ以下である。
【００２４】
第二の発明によれば、中間層３が比抵抗の低い導電層３ａを含んでいるため、当該中間層３を含む有機エレクトロルミネッセンス素子Ａの駆動電圧が低減する。また、導電層３ａによって中間層３の機能が維持されると共にこの導電層３ａの厚みが１０ｎｍ以下であることから、導電層３ａにおける横方向への電流伝導が無視できるレベルにまで低減され、意図した発光領域以外の領域での発光が抑制される。また、電子注入性層３ｃによって、中間層３から陽極１側で隣接する発光層４への電荷注入障壁が低減し、その結果駆動電圧が更に低減する。
【００２５】
この第二の発明において、上記導電層は、タングステン、モリブデン、レニウム、バナジウム、ルテニウム、アルミニウム、並びにこれらの金属の化合物から選択される少なくとも一種を含有することが好ましい。
【００２６】
この場合、導電層３ａにホール注入性が付与されて、中間層３に隣接する発光層４への電荷注入障壁が更に低減する。また、ホール注入性を有する層が形態的に安定性の高い無機材料で形成されることで、中間層３の安定性が向上する。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、中間層を介した複数の発光層を備える有機エレクトロルミネッセンス素子の駆動電圧を低減すると共に、意図した発光領域以外の領域での発光を抑制し、且つこの有機エレクトロルミネッセンス素子の長寿命化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明を実施するための最良の形態を説明する。
【００２９】
図１に有機エレクトロルミネッセンス素子Ａの構造の例を示す。図示の例では、陽極１となる電極と陰極２となる電極の間に有機発光層を含む発光層４及び中間層３を介在させている。発光層４としては複数の発光層４ａ，４ｂが電極の積層方向に積層し、且つ互いに隣り合う発光層４ａ，４ｂの間には中間層３が介在している。更に、一方の電極（陽極１）が、透明な基板５の表面に積層している。陽極１は光透過性の電極として、陰極２は光反射性の電極として形成されている。
【００３０】
本実施形態では、発光層４として二層の発光層４ａ，４ｂが設けられているが、中間層３を介して更に多数の発光層４が積層していても良い。発光層４の積層数は特に制限されないが、層数が増大すると光学的及び電気的な素子設計の難易度が増大するので、五層以内が好ましい。尚、一般的な有機エレクトロルミネッセンス素子Ａと同様に発光層４ａ，４ｂ中には有機発光層と陽極１や陰極２の間にホール注入層、ホール輸送層、電子輸送層、電子注入層等が設けられても良いが、これらの層は、図１中では図示が省略されている。
【００３１】
図１（ａ）に示す第一の実施形態では、中間層３が、２３℃での比抵抗１×１０5Ωｃｍ以下の導電体を含有する導電層３ａと、ホール注入性の金属酸化物を含有するホール注入性層３ｂを備える。前記前記ホール注入性層３ｂ及び導電層３ａは陰極２側からこの順に積層されている。
【００３２】
導電層３ａに含まれている比抵抗１×１０5Ωｃｍ以下の導電体としては、一般に導電材料として知られる材料であれば特に限定されず、金属、金属酸化物、電気伝導性化合物等から適宜選択される。この導電体の具体例として、Ａｌ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｇ、Ａｕ、Ｔｉなどの金属、ＣｕＩ、ＺｎＳｅ、ＺｎＳ、ＣｕＳｅなどの金属化合物、ＩＴＯ（インジウム−スズ酸化物）、ＳｎＯ2、ＺｎＯ、ＩＺＯ（インジウム−亜鉛酸化物）などの金属酸化物、カーボンナノチューブ、フラーレンなどの炭素化合物などが挙げられる。また、導電層３ａを構成する導電体は一種のみに限定されず、例えば導電層３ａが、インジウムとスズ、インジウムと亜鉛、アルミニウムとガリウム、ガリウムと亜鉛、チタンとニオブなど、前記のいずれかの金属から選択される複数の金属で構成されても良く、あるいはこれらの金属や、金属酸化物、金属化合物、その他の導電体から選択される二種以上の導電体が組み合わさった混合物で構成されても良い。導電層３ａを構成する導電体中の金属の酸化数や、複数の導電体の混合比率等は、導電層３ａの膜質や熱安定性、電気的特性が良好なものとなるように適宜設定される。導電層３ａは、例えばこの導電層３ａを構成する導電体が真空蒸着法、スパッタリング法、塗布等の適宜の方法により薄膜に成膜されることで形成される。
【００３３】
導電層３ａの厚みは、１０ｎｍ以下であり、好ましくは５ｎｍ以下である。このように導電層３ａが薄膜に形成されることで、導電層３ａの横方向（有機エレクトロルミネッセンス素子Ａの積層方向と直交する方向）への電流伝導が無視できるレベルにまで低減され、意図した発光領域以外の領域での発光が抑制される。特に、導電層３ａの厚み（ｎｍ）を導電層３ａの２３℃での比抵抗（Ωｃｍ）で除した値が１０4（ｎｍ／Ωｃｍ）以下になることが好ましい。この導電層３の厚みの下限は特に制限されないが、安定した連続膜を形成するという観点からは１ｎｍ以上であることが望ましい。
【００３４】
ホール注入性層３ｂに含有されるホール注入性の金属酸化物は、仕事関数が隣接する発光層４中の有機化合物のイオン化ポテンシャルよりも大きく、速やかなホール注入が行える金属酸化物であるか、或いは隣接する発光層４中の有機化合物との間での電荷移動錯体形成によってホール注入が可能となる金属酸化物であれば良く、具体的には例えばモリブデン、レニウム、タングステン、バナジウム、亜鉛、インジウム、スズ、ガリウム、チタン、アルミニウムのいずれかを含有する金属酸化物が挙げられる。この金属酸化物は、一元酸化物に限られず、例えばインジウムとモリブデン、バナジウムと亜鉛、アルミとガリウム、ガリウムと亜鉛、チタンとニオブなど、前記のいずれかの金属を含有する二元或いはそれ以上の多元酸化物であっても良い。この層における金属の酸化数や、複数の金属の混合比率等は、この層の膜質や熱安定性、電気的特性が良好なものとなるように適宜設定される。
【００３５】
また、このホール注入性層３ｂは、この層がホール注入性を発揮する限りにおいて、上記導電層３ａを構成し得る導電体（金属酸化物）で構成されても良い。ホール注入性を発揮するか否かは、このホール注入性層３ｂを設けることで駆動電圧が低減するか否かにより判断することが可能である。
【００３６】
また、このホール注入性層３ｂは前記金属酸化物に加えて、有機化合物や非導電性の無機絶縁物などを含有していてもよい。前記無機絶縁物としては、ホール注入性層３ｂを構成する金属酸化物と混合して成膜可能であれば、特に制限されないが、例えば、フッ化リチウムやフッ化マグネシウム等の金属フッ化物；塩化ナトリウム、塩化マグネシウムなどに代表される金属塩化物などの金属ハロゲン化物；アルミニウム、コバルト、ジルコニウム、チタン、バナジウム、ニオブ、クロム、タンタル、タングステン、マンガン、モリブデン、ルテニウム、鉄、ニッケル、銅、ガリウム、亜鉛などの各種金属の酸化物（ホール注入性の金属酸化物に該当するものを除く）、窒化物、炭化物、酸化窒化物等が挙げられる。無機絶縁物の具体例としては、例えばＡｌ2Ｏ3、ＭｇＯ、酸化鉄、ＡｌＮ、ＳｉＮ、ＳｉＣ、ＳｉＯＮ、ＢＮ、ＳｉＯ2、ＳｉＯなどが挙げられ、絶縁物となる酸化物、窒化物、珪素化合物、炭素化合物等から、適宜選択して使用される。
【００３７】
これらの絶縁物は、可視光領域の吸収が小さく、あるいは屈折率が低いものから選択されることが好ましく、この場合には、ホール注入性層３ｂの光吸収率や屈折率が低下し、結果として素子内部での反射や吸収が低減する。このため、発光層４で生じた光が外部に放出される際のロスが低減する。特に、導電性を有しない金属酸化物、金属ハロゲン化物、金属窒化物、金属炭化物、炭素化合物、珪素化合物のいずれかであることが、耐熱性、安定性、光学的な観点から好ましい。
【００３８】
ホール注入性層３ｂの２３℃での比抵抗は１×１０5Ωｃｍ以下の範囲であることが好ましい。このため、ホール注入性層３ｂ中にホール注入性の金属酸化物とその他の物質とを含有させる場合には、その混合比率はホール注入性層３ｂの比抵抗が前記範囲となるように調整されることが好ましい。
【００３９】
また、本実施形態では、導電層３ａが、上記のような１×１０5Ωｃｍ以下の導電体に加えて、添加剤としてセリウム、セシウム、リチウム、ナトリウム、マグネシウム、カリウム、ルビジウム、サマリウム、イットリウム、並びにこれらの金属の化合物から選択される少なくとも一種を含有しても良い。これらの材料が導電層３ａに添加されると、導電層３ａからこの導電性と隣接する発光層４への電子注入性が向上し、中間層３のキャリア輸送性が更に向上する。導電層３ａ中の前記材料の含有量が、この導電層３ａの比抵抗が本発明の趣旨を逸脱しない範囲である限り特に限定されないが、０．１〜２０重量％の範囲であることが好ましい。
【００４０】
図１（ｂ）に示す第二の実施形態では、中間層３が、２３℃での比抵抗１×１０5Ωｃｍ以下の導電体を含有する導電層３ａと、電子注入性の金属酸化物を含有する電子注入性層３ｃを備える。前記前記導電層３ａ及び電子注入性層３ｃは、陰極２側からこの順に積層されている。前記導電層３ａは、例えば上記第一の実施形態における導電層３ａと同様に形成される。
【００４１】
電子注入性層３ｃに含有される電子注入性の金属化合物は、仕事関数が隣接する発光層４中の有機化合物の電子親和性よりも小さく、速やかな電子注入が行える金属酸化物であるか、或いは隣接する発光層４中の有機化合物との間での電荷移動錯体形成によって電子注入が可能となる金属酸化物であれば良く、その具体例としては、特に制限されないが、例えばリチウム、セシウム、ナトリウム、ストロンチウム、マグネシウム、カルシウム、イットリウム、サマリウムなど、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属の酸化物や、イリジウム、ニッケルの酸化物などが挙げられる。これらの金属化合物は、一種単独で使用され、或いは二種以上が併用される。金属酸化物中の金属の酸化数や、複数の金属の混合比率は、電子注入性層３ｃの膜質や熱安定性、電気的特性が好ましい範囲になるように任意に設定される。
【００４２】
また、この電子注入性層３ｃは、この層が電子入性を発揮する限りにおいて、上記導電層３ａを構成し得る導電体（金属化合物）で構成されても良い。電子注入性を発揮するか否かは、この電子注入性層３ｃを設けることで駆動電圧が低減するか否かにより判断することが可能である。
【００４３】
また、この電子注入性層３ｃの２３℃での比抵抗は１×１０5Ωｃｍ以下の範囲であることが好ましい。
【００４４】
また、本実施形態では、導電層３ａが、上記のような１×１０5Ωｃｍ以下の導電体に加えて、添加剤としてタングステン、モリブデン、レニウム、バナジウム、ルテニウム、アルミニウム、並びにこれらの金属の化合物から選択される少なくとも一種を含有しても良い。これらの材料が導電層３ａに添加されると、導電層３ａからこの導電性と隣接する発光層４へのホール注入性が向上し、中間層３のキャリア輸送性が更に向上する。導電層３ａ中の前記材料の含有量は、この導電層３ａの比抵抗が本発明の趣旨を逸脱しない範囲である限り特に限定されないが、０．１〜２０重量％の範囲であることが好ましい。
【００４５】
上記第一の実施形態では中間層３が導電層３ａとホール注入性層３ｂとで構成され、第二の実施形態では中間層３が導電層３と電子注入性層３ｃとで構成されているが、陰極２側から順にホール注入性層３ｂ、導電層３ａ、電子注入性層３ｃが積層した構成を有する中間層３が形成されても良い。この場合、ホール注入性層３ｂによって、中間層３から陰極２側で隣接する発光層４への電荷注入障壁が低減すると共に、電子注入性層３ｃによって、中間層３から陽極１側で隣接する発光層への電荷注入障壁が低減し、その結果、有機エレクトロルミネッセンス素子Ａの駆動電圧が更に低減する。
【００４６】
有機エレクトロルミネッセンス素子Ａにおける中間層３以外の構成について説明する。
【００４７】
発光層４には、必要に応じて中間層３と隣接する電荷移動錯体を含有する層を設けても良い。
【００４８】
例えば、中間層３に対して陰極２側に配置される発光層４には、前記中間層３に隣接してホール注入性の電荷移動錯体を含有するホール注入層が設けられても良い。この層は、例えばホール輸送性材料あるいは電子を引き抜かれやすい材料などの有機物と、当該有機物から電子を受容する材料を添加した系で構成される。
【００４９】
ホール輸送性材料としては、一般に用いられるトリアリールアミン誘導体、たとえばα−ＮＰＤ（４，４’−ビス［Ｎ−（ナフチル）−Ｎ−フェニル−アミノ］ビフェニル）、ＴＰＤ（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）、２−ＴＮＡＴＡ（４’，４”−トリス〔Ｎ，Ｎ−（２−ナフチル）フェニルアミノ〕トリフェニルアミン）などが挙げられる。また、電子を引き抜かれやすい材料としては、たとえばビフェニル誘導体、アントラセン誘導体、ナフタレン誘導体などの芳香族誘導体や、アニリン誘導体、チオフェン誘導体などが挙げられる。
【００５０】
また、前記有機物から電子を受容する材料としては、金属、金属酸化物半導体、無機アクセプタ、有機アクセプタ等が挙げられる。前記金属としては、仕事関数が大きい金属、すなわち例えば仕事関数が５ｅＶ以上の金等や、バナジウム、モリブデン、レニウム、タングステン、ニッケルなどの金属が挙げられる。また、前記金属酸化物としては、特に限定されないが、例えばバナジウム、モリブデン、レニウム、タングステン、ニッケル、亜鉛、スズ、ニオブの金属酸化物が好ましい。前記無機アクセプタとしては、例えば塩化鉄、臭化鉄、ヨウ化銅、臭素やヨウ素などが挙げられる。前記有機アクセプタとしては、フッ素含有有機化合物、シアノ基含有有機化合物などが挙げられ、具体的には例えばＦ４−ＴＣＮＱ（テトラフルオロテトラシアノキノジメタン）、ＤＤＱ（ジクロロジシアノキノン）、ＣＦ３ＴＣＮＱ（トリフルオロメチルテトラシアノキノジメタン）、２−ＴＣＮＱ、あるいはこれらの誘導体等が挙げられるが、分子内にさらに多数のフッ素、シアノ基などを含有する誘導体も好ましく用いられる。
【００５１】
有機物に対する、当該有機物から電子を受容する材料の混合比率は、材料の種類に応じて適宜設定されるが、好ましくは０．１ｍｏｌ％〜８０ｍｏｌ％の範囲であり、更に好ましくは１ｍｏｌ％〜５０ｍｏｌ％の範囲である。
【００５２】
また、このホール注入層は、電荷移動錯体を構成する成分以外の他の有機化合物や無機物質、例えばＡｌ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｇ、Ａｕ、Ｔｉなどの金属、ＬｉＦ、Ｌｉ2Ｏ、ＮａＦ、ＣｓＦ、ＳｉＯ2、ＳｉＯなどの金属ハロゲン化物や金属酸化物などを含有していてもよい。このように二種以上の成分を含有することで、単独では安定性が悪い成分の安定性を向上させたり、単独の成分では膜質や隣接する層との密着性等の特性が悪くなる場合の前記特性の改善を図ったり、成膜性を向上したりすることができる。
【００５３】
一方、中間層３に対して陽極１側に配置される発光層４には、前記中間層３に隣接して電子注入性の電荷移動錯体を含有する電子注入層が設けられても良い。電子注入性の電荷移動錯体としては、一般的に電荷移動錯体系として知られ、電子注入に寄与する物質系であれば、特に限定はされないが、例えば電子輸送材料と、３．７ｅＶ以下の仕事関数を有する金属とを混合した系が挙げられる。電子輸送材料としては、例えばＡｌｑ3等の有機金属錯体や、フェナントロリン誘導体、ピリジン誘導体、テトラジン誘導体、オキサジアゾール誘導体等のヘテロ環を有する化合物などが挙げられる。また３．７ｅＶ以下の仕事関数を有する金属としてはセリウム、リチウム、ナトリウム、マグネシウム、カリウム、ルビジウム、サマリウム、イットリウム等が挙げられる。また電荷移動錯体系としては、前記のような電子輸送材料と、この電子輸送材料に電子を供与可能なエネルギー準位を有する有機材料または無機材料とを混合した系も挙げられる。電子輸送材料に電子を供与可能なエネルギー準位を有する有機材料または無機材料としては、例えば一般に有機ドナーとして知られるルテニウム錯体等の有機材料、前記の仕事関数が３．７ｅＶ以下の金属、これらの金属を含有する金属酸化物半導体などが挙げられる。
【００５４】
また、電子注入層は、仕事関数が３．７ｅＶ以下の金属の層からなる層で形成されても良い。前記金属としては特に限定されないが、前述の例を含む、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属の群から選ばれる金属が挙げられる。
【００５５】
これらの電荷移動錯体を含有する層の厚みは特に制限されないが、１ｎｍ〜２０ｎｍの範囲が好ましい。また、これらの電荷移動錯体を含有する層は、上記のような電荷移動錯体以外の他の有機化合物や無機物質を含有しても良い。前記他の有機化合物や無機物質としては、例えばＡｌ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｇ、Ａｕ、Ｔｉなどの金属、ＬｉＦ、Ｌｉ2Ｏ、ＮａＦ、ＣｓＦ、ＳｉＯ2、ＳｉＯなどの金属ハロゲン化物や金属酸化物などが挙げられる。このように電荷移動錯体を含有する層が二種以上の成分を含有することで、単独では安定性が悪い成分の安定性を向上させたり、単独の成分では膜質や隣接する層との密着性等の特性が悪くなる場合の前記特性の改善を図ったり、成膜性を向上したりすることができる。
【００５６】
また、発光層４ａ，４ｂ中の有機発光層を構成する材料としては、有機エレクトロルミネッセンス素子Ａ用の材料として知られる任意の材料が使用可能である。このような材料としては、特に限定されないが、例えばアントラセン、ナフタレン、ピレン、テトラセン、コロネン、ペリレン、フタロペリレン、ナフタロペリレン、ジフェニルブタジエン、テトラフェニルブタジエン、クマリン、オキサジアゾール、ビスベンゾキサゾリン、ビススチリル、シクロペンタジエン、キノリン金属錯体、トリス（８−ヒドロキシキノリナート）アルミニウム錯体、トリス（４−メチル−８−キノリナート）アルミニウム錯体、トリス（５−フェニル−８−キノリナート）アルミニウム錯体、アミノキノリン金属錯体、ベンゾキノリン金属錯体、トリ−（ｐ−ターフェニル−４−イル）アミン、１−アリール−２，５−ジ（２−チエニル）ピロール誘導体、ピラン、キナクリドン、ルブレン、ジスチリルベンゼン誘導体、ジスチリルアリーレン誘導体、ジスチリルアミン誘導体、各種蛍光色素等や、これらの誘導体等が挙げられる。また前記材料から選択される複数の材料が併用されても良い。また、前記材料に代表される蛍光発光を生じる材料以外にも、スピン多重項からの発光を示す材料系、例えば燐光発光を生じる燐光発光材料、および材料からなる部位を分子内の一部に有する化合物なども、好適に使用される。これらの材料からなる有機層は、例えば蒸着、転写等の乾式プロセスによって成膜され、或いはスピンコート、スプレーコート、ダイコート、グラビア印刷等の湿式プロセスによって成膜される。
【００５７】
また、有機エレクトロルミネッセンス素子Ａを構成する他の部材、すなわち積層された素子を保持する基板５、陽極１、陰極２等としては、従来の構成がそのまま適用可能である。
【００５８】
すなわち、上記基板５は、この基板５を通して有機エレクトロルミネッセンス素子Ａから光が出射される場合には光透過性を有する必要がある。このような光透過性の基板は、無色透明の他に、多少着色されていても良く、またすりガラス状であっても良い。このような基板としては、例えば、ソーダライムガラスや無アルカリガラスなどの透明ガラス板や、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリアミド、エポキシ等の樹脂、フッ素系樹脂等から任意の方法によって作製されたプラスチックフィルムやプラスチック板等が挙げられる。またこの基板５は、基板５を構成する母材とは屈折率の異なる粒子、粉体、泡等を含有しても良く、また表面が適宜の形状に加工されることで光拡散効果が付与されていても良い。
【００５９】
また、基板５を通さずに有機エレクトロルミネッセンス素子Ａから光が出射する場合には、基板５は必ずしも光透過性を有する必要はなく、素子の発光特性、寿命特性等を損なわない限り、任意の材質で形成される。特に、通電時の素子の発熱による温度上昇の軽減のためには、熱伝導性の高い基板５が使用されることが好ましい。
【００６０】
上記陽極１は、発光層４中の有機発光層にホールを注入するための電極であり、仕事関数の大きい金属、合金、電気伝導性化合物、あるいはこれらの混合物からなる電極材料で形成されることが好ましく、特に仕事関数が４ｅＶ以上の材料で形成されることが好ましい。このような陽極１の材料としては、例えば、金などの金属；ＣｕＩ、ＩＴＯ（インジウム−スズ酸化物）、ＳｎＯ2、ＺｎＯ、ＩＺＯ（インジウム−亜鉛酸化物）等の導電性金属酸化物；ＰＥＤＯＴ、ポリアニリン等の導電性高分子；任意のアクセプタ等でドープした導電性高分子；カーボンナノチューブ等の導電性光透過性材料などが挙げられる。陽極１は、例えば前記のような電極材料が基板５の表面に真空蒸着法やスパッタリング法、塗布等の方法により薄膜に成膜されることで形成される。また、発光層４における発光が陽極１を透過して取り出される場合には、陽極１の光透過率が７０％以上であることが好ましい。また、陽極１のシート抵抗は数百Ω／□以下であることが好ましく、特に１００Ω／□以下であることが好ましい。この陽極１の膜厚は、陽極１を構成する材料に応じて、陽極１の光透過率、シート抵抗等の特性が所望の程度となるように適宜設定されるが、好ましくは５００ｎｍ以下、更に好ましくは１０〜２００ｎｍの範囲で設定される。
【００６１】
また上記陰極２は、発光層４中の有機発光層に電子を注入するための電極であり、仕事関数の小さい金属、合金、電気伝導性化合物、或いはこれらの混合物からなる電極材料で形成されることが好ましく、特に仕事関数が５ｅＶ以下の材料で形成されることが好ましい。このような陰極２の電極材料としては、例えばアルカリ金属、アルカリ金属のハロゲン化物、アルカリ金属の酸化物、アルカリ土類金属等、およびこれらと他の金属との合金、例えばナトリウム、ナトリウム−カリウム合金、リチウム、マグネシウム、マグネシウム−銀混合物、マグネシウム−インジウム混合物、アルミニウム−リチウム合金、Ａｌ／ＬｉＦ混合物等が挙げられる。またアルミニウム、Ａｌ／Ａｌ2Ｏ3混合物なども陰極２の電極材料として使用可能である。また、アルカリ金属の酸化物、アルカリ金属のハロゲン化物、あるいは金属酸化物等で下地を形成し、この下地に対して金属等の導電材料を１層以上積層して陰極２を形成しても良い。このような下地と陰極２との積層構造としては、例えば、アルカリ金属／Ａｌの積層構造、アルカリ金属のハロゲン化物／アルカリ土類金属／Ａｌの積層構想、アルカリ金属の酸化物／Ａｌの積層構造等が挙げられる。また、ＩＴＯ、ＩＺＯなどに代表される透明電極材料で陰極２を形成し、有機エレクトロルミネッセンス素子Ａの発光が陰極２側から取り出されるようにしても良い。また陰極２と接する有機物の層における前記陰極２との界面部分に、リチウム、ナトリウム、セシウム、カルシウム等のアルカリ金属やアルカリ土類金属がドープされていても良い。この陰極２は、例えば陰極２を構成する電極材料を真空蒸着法やスパッタリング法等の方法により薄膜に成膜することで形成される。また、発光層４における発光が陽極１を透過して取り出される場合には、陰極２の光透過率が１０％以下であることが好ましい。また反対に、発光層４における発光が陰極２を透過して取り出される場合（陽極１と陰極２の両方を透過して光が取り出される場合を含む）には、陰極２の光透過率が７０％以上であることが好ましい。陰極２の膜厚は、陰極２を構成する材料に応じて、陰極２の光透過率等の特性が所望の程度となるように適宜設定されるが、好ましくは５００ｎｍ以下、更に好ましくは１００〜２００ｎｍの範囲で設定される。
【００６２】
本発明に係る有機エレクトロルミネッセンス素子Ａの素子構成は、上記形態に限らず、本発明の趣旨に反しない限り任意の構成が採用され得る。例えば、図１では発光層４中のホール注入層やホール輸送層、電子輸送層や電子注入層が省略されているが、必要に応じてこれらの構成が適宜設けられても良い。
【００６３】
ホール輸送層を構成する材料は、例えばホール輸送性を有する化合物の群から適宜選定される。この種の化合物としては、アリールアミン系化合物、カルバゾール基を含むアミン化合物、フルオレン誘導体を含むアミン化合物などを挙げられ、これらの化合物の代表例としては、α−ＮＰＤ（４，４’−ビス［Ｎ−（ナフチル）−Ｎ−フェニル−アミノ］ビフェニル）、ＴＰＤ（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）、２−ＴＮＡＴＡ（４’，４”−トリス〔Ｎ，Ｎ−（２−ナフチル）フェニルアミノ〕トリフェニルアミン）、４，４’，ＭＴＤＡＴＡ（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）、ＣＢＰ（４，４’−Ｎ，Ｎ’−ジカルバゾールビフェニル）、スピロ−ＮＰＤ、スピロ−ＴＰＤ、スピロ−ＴＡＤ、ＴＮＢなどが挙げられる。また、前記材料に限らず、一般に知られる任意のホール輸送材料が使用され得る。
【００６４】
また、電子輸送層を構成する材料は、例えば電子輸送性を有する化合物の群から適宜選定される。この種の化合物としては、Ａｌｑ３（トリス（キノリン‐８‐イルオキシ）アルミニウム）等の電子輸送性材料として知られる金属錯体や、フェナントロリン誘導体、ピリジン誘導体、テトラジン誘導体、オキサジアゾール誘導体等のヘテロ環を有する化合物などが挙げられるが、この限りではなく、一般に知られる任意の電子輸送材料が使用され得る。
【００６５】
このようにして構成される有機エレクトロルミネッセンス素子Ａでは、複数の発光層４が積層していることから、高輝度発光が可能となる。
【実施例】
【００６６】
次に、本発明を実施例によって具体的に説明する。
【００６７】
（実施例１）
厚み１１０ｎｍ、幅５ｍｍ、シート抵抗約１２Ω／□のＩＴＯ膜（陽極１）が図２のパターンのように成膜された、０．７ｍｍ厚のガラス製の基板５を用意した。この基板５を、洗剤、イオン交換水、アセトンで各１０分間超音波洗浄した後、ＩＰＡ（イソプロピルアルコール）で蒸気洗浄して乾燥し、さらにＵＶ／Ｏ3処理を施した。
【００６８】
次に、この基板５を真空蒸着装置にセットし、１×１０-4Ｐａ以下の減圧雰囲気下で、陽極１の上にホール注入層として、４，４’−ビス［Ｎ−（ナフチル）−Ｎ−フェニル−アミノ］ビフェニル（α−ＮＰＤ）と酸化モリブデン（ＭｏＯ3）の共蒸着体（モル比１：１）を３０ｎｍの膜厚で蒸着した。次にこの上にホール輸送層として、α−ＮＰＤを４０ｎｍの膜厚で蒸着した。次いで、このホール輸送層の上に、有機発光層としてＡｌｑ３にルブレンを７質量％共蒸着した層を４０ｎｍの膜厚で形成した。次に有機発光層の上に電子輸送層としてＡｌｑ３を単独で３０ｎｍの厚みに成膜した。続いて、電子注入層として、ＡｌとＬｉとのモル比１：１の合金の膜を厚み３ｎｍに成膜した。これにより発光層４ａを形成した。
【００６９】
次いで、１×１０5Ωｃｍ以下の導電体であるＡｕを蒸着して厚み３ｎｍの導電層３ａを形成し、続いてＭｏＯ3を抵抗加熱蒸着により成膜して厚み１０ｎｍのホール注入性層３ｂを形成した。これにより中間層３を形成した。
【００７０】
続いて中間層３の上に、ホール輸送層としてα−ＮＰＤを５０ｎｍの膜厚で蒸着し、ホール輸送層の上に、有機発光層としてＡｌｑ3にルブレンを７質量％共蒸着した層を４０ｎｍの膜厚で形成した。次にこの有機発光層の上に電子輸送層としてＡｌｑ3を単独で３０ｎｍ成膜した。これにより発光層４ｂを形成した。
【００７１】
次に、ＬｉＦを０．５ｎｍの厚みに成膜した後、図２のパターンのようにアルミニウムを０．４ｎｍ／ｓの蒸着速度で５ｍｍ幅、１００ｎｍ厚に蒸着して陰極２を形成した。
【００７２】
これにより、図２に示すような二重構成の発光層４を備える有機エレクトロルミネッセンス素子Ａを得た。
【００７３】
（実施例２）
発光層４ａにおける電子注入層を形成するにあたり、厚み１ｎｍのＮａの蒸着膜を形成した。
【００７４】
また中間層３を形成するにあたり、まず１×１０5Ωｃｍ以下の導電体であるＺｎＯを蒸着して厚み１０ｎｍの導電層３ａを形成し、続いてＷＯ3を抵抗加熱蒸着により成膜して厚み５ｎｍのホール注入性層３ｂを形成した。
【００７５】
それ以外は実施例１と同様にして、有機エレクトロルミネッセンス素子Ａを得た。
【００７６】
（実施例３）
中間層３における導電層３ａを形成するにあたり、ＩＴＯをＥＢ蒸着すると共にＳｉＯを抵抗加熱蒸着することで厚み１０ｎｍの導電層３ａ（ＩＴＯとＳｉＯの重量比８：２、比抵抗１×１０3Ωｃｍ）を形成した。それ以外は実施例２と同様にして、有機エレクトロルミネッセンス素子Ａを得た。
【００７７】
（実施例４）
中間層３における導電層３ａを形成するにあたり、ＩＴＯをＥＢ蒸着すると共にＮａを抵抗加熱蒸着することで厚み１０ｎｍの導電層３ａ（ＩＴＯとＮａの重量比９５：５、比抵抗９×１０-3Ωｃｍ）を形成した。それ以外は実施例２と同様にして、有機エレクトロルミネッセンス素子Ａを得た。
【００７８】
（実施例５）
発光層４ａを形成するにあたり、電子注入層は設けなかった。
【００７９】
また、中間層３を形成するにあたり、まず電子注入性の金属酸化物であるＬｉ2Ｏを抵抗加熱蒸着により成膜して厚み２ｎｍの電子注入性層３ｃを形成し、続いて１×１０5Ωｃｍ以下の導電体であるＩＴＯとＡｌとを９：１の質量比で共蒸着して、厚み１０ｎｍの導電層３ａを形成した。
【００８０】
また、発光層４ｂを形成するにあたり、まず中間層３に積層して、α−ＮＰＤとＦ4−ＴＣＮＱを９８：２のモル比で含む厚み１０ｎｍのホール注入層を、抵抗加熱蒸着により形成し、以後は実施例１と同様にしてホール輸送層、有機発光層及び電子輸送層を順次形成した。
【００８１】
それ以外は実施例１と同様にして、有機エレクトロルミネッセンス素子Ａを得た。
【００８２】
（実施例６）
発光層４ａを形成するにあたり、電子注入層は設けなかった。
【００８３】
また、中間層３を形成するにあたり、まず電子注入性の金属酸化物であるＮａ2Ｏを抵抗加熱蒸着により成膜して厚み２ｎｍの電子注入性層３ｃを形成した。続いて１×１０5Ωｃｍ以下の導電体であるＺｎＯとＡｌを質量比９：１で共蒸着して厚み１０ｎｍの導電層３ａを形成した。
【００８４】
また、発光層４ｂを形成するにあたり、まず中間層３に積層して、抵抗加熱蒸着によりα−ＮＰＤとＦ4−ＴＣＮＱを９８：２のモル比で含む厚み１０ｎｍのホール注入層を形成し、以後は実施例１と同様にしてホール輸送層、有機発光層及び電子輸送層を順次形成した。
【００８５】
それ以外は実施例１と同様にして、有機エレクトロルミネッセンス素子Ａを得た。
【００８６】
（実施例７）
発光層４ａを形成するにあたり、電子注入層は設けなかった。
【００８７】
また、中間層３を形成するにあたり、まず電子注入性の金属酸化物であるＮａ2Ｏを抵抗加熱蒸着により成膜して厚み２ｎｍの電子注入性層３ｃを形成した。続いて１×１０5Ωｃｍ以下の導電体であるＺｎＯとＡｌを質量比９：１で共蒸着して厚み１０ｎｍの導電層３ａを形成した。続いて、ＺｎＯとＭｏを９：１の質量比で共蒸着して厚み５ｎｍのホール注入性層３ｂを形成した。
【００８８】
それ以外は実施例１と同様にして、有機エレクトロルミネッセンス素子Ａを得た。
【００８９】
（実施例８）
実施例４において、導電層３ａを形成するにあたり、Ｎａに代えてＣｓを使用した。それ以外は実施例４と同様にして、有機エレクトロルミネッセンス素子Ａを得た。
【００９０】
（実施例９）
実施例４において、導電層３ａを形成するにあたり、Ｎａに代えてＲｂを使用した。それ以外は実施例４と同様にして、有機エレクトロルミネッセンス素子Ａを得た。
【００９１】
（実施例１０）
実施例４において、導電層３ａを形成するにあたり、Ｎａに代えＬｉを使用した。それ以外は実施例４と同様にして、有機エレクトロルミネッセンス素子Ａを得た。
【００９２】
（実施例１１）
実施例４において、導電層３ａを形成するにあたり、Ｎａに代えてＫを使用した。それ以外は実施例４と同様にして、有機エレクトロルミネッセンス素子Ａを得た。
【００９３】
（実施例１２）
実施例４において、導電層３ａを形成するにあたり、Ｎａを使用しなかった。それ以外は実施例４と同様にして、有機エレクトロルミネッセンス素子Ａを得た。
【００９４】
（実施例１３）
実施例７において、導電層３ａを形成するにあたり、ＺｎＯとＡｌに代えて、１×１０5Ωｃｍ以下の導電体であるＺｎＯのみを蒸着して、厚み１０ｎｍに成膜した。ホール注入性層３ｂは設けなかった。それ以外は実施例７と同様にして、有機エレクトロルミネッセンス素子Ａを得た。
【００９５】
（実施例１４）
実施例７において、導電層３ａを形成するにあたり、ＺｎＯとＡｌに代えて、１×１０5Ωｃｍ以下の導電体であるＺｎＯとＭｏを９：１の質量比で共蒸着して、厚み１０ｎｍに成膜した。ホール注入性層３ｂは設けなかった。それ以外は実施例７と同様にして、有機エレクトロルミネッセンス素子Ａを得た。
【００９６】
（実施例１５）
実施例７において、導電層３ａを形成するにあたり、ＺｎＯとＡｌに代えて、１×１０5Ωｃｍ以下の導電体であるＺｎＯとＶを９：１の質量比で共蒸着して、厚み１０ｎｍに成膜した。ホール注入性層３ｂは設けなかった。それ以外は実施例７と同様にして、有機エレクトロルミネッセンス素子Ａを得た。
）
（実施例１６）
実施例７において、導電層３ａを形成するにあたり、ＺｎＯとＡｌに代えて、１×１０5Ωｃｍ以下の導電体であるＺｎＯとＷを９：１の質量比で共蒸着して、厚み１０ｎｍに成膜した。ホール注入性層３ｂは設けなかった。それ以外は実施例７と同様にして、有機エレクトロルミネッセンス素子Ａを得た。
【００９７】
（従来例）
実施例１の場合と同じ手法で、ＩＴＯ膜（陽極１）を設けたガラス製の基板５の陽極１の上にホール注入層、ホール輸送層、有機発光層、電子輸送層を順次形成した。電子注入層は形成しなかった。これにより発光層４を形成した。
【００９８】
次に、中間層３を形成することなく、前記電子輸送層の上にＬｉＦを抵抗加熱蒸着にて０．５ｎｍの厚みに成膜した後、図２のパターンのようにアルミニウムを０．４ｎｍ／ｓの蒸着速度で５ｍｍ幅、１００ｎｍ厚に蒸着して陰極２を形成した。
【００９９】
これにより、発光層４を一層のみ備える有機エレクトロルミネッセンス素子Ａを得た。
【０１００】
（比較例１）
中間層３を形成するにあたり、まず１×１０5Ωｃｍ以下の導電体であるＡｕを蒸着して厚み２０ｎｍの導電層３ａを形成し、続いてホール注入性の金属酸化物であるＭｏＯ3を抵抗加熱蒸着して厚み１０ｎｍのホール注入性層３ｂを形成した。
【０１０１】
それ以外は実施例１と同様にして有機エレクトロルミネッセンス素子Ａを得た。
【０１０２】
（比較例２）
中間層３を形成するにあたり、１×１０5Ωｃｍ以下の導電体であるＡｕを蒸着して厚み２ｎｍの導電層３ａのみからなる中間層３を形成した。
【０１０３】
それ以外は実施例１と同様にして有機エレクトロルミネッセンス素子Ａを得た。
【０１０４】
（比較例３）
中間層３を形成するにあたり、推定１×１０10Ωｃｍ程度の高い比抵抗を有するＳｉＯを蒸着して厚み１０ｎｍの層を形成し、続いてホール注入性の金属酸化物であるＭｏＯ3を抵抗加熱蒸着して厚み１０ｎｍのホール注入性層３ｂを形成した。
【０１０５】
それ以外は実施例２と同様にして有機エレクトロルミネッセンス素子Ａを得た。
【０１０６】
（比較例４）
発光層４ａを形成するにあたり、電子注入層は設けなかった。
【０１０７】
また中間層３を形成するにあたり、電子注入性の金属酸化物であるＬｉ2Ｏを抵抗加熱蒸着により成膜して厚み２ｎｍの電子注入性層３ｃのみからなる中間層３を形成した。
【０１０８】
それ以外は実施例１と同様にして、有機エレクトロルミネッセンス素子Ａを得た。
【０１０９】
（比較例５）
発光層４ａを形成するにあたり、電子注入層は設けなかった。
【０１１０】
また中間層３を形成するにあたり、１×１０5Ωｃｍ以下の導電体であるＩＴＯとＡｌとを９：１の質量比で共蒸着して、厚み１０ｎｍの導電層３ａのみからなる中間層３を形成した。
【０１１１】
それ以外は実施例１と同様にして有機エレクトロルミネッセンス素子Ａを得た。
【０１１２】
（比較例６）
実施例２において、導電層３ａの厚みを３０ｎｍに形成した。それ以外は実施例２と同様にして、有機エレクトロルミネッセンス素子Ａを得た。
【０１１３】
（比較例７）
実施例３において、導電層３ａの厚みを４０ｎｍに形成した。それ以外は実施例３と同様にして、有機エレクトロルミネッセンス素子Ａを得た。
【０１１４】
（比較例８）
実施例４において、導電層３ａの厚みを２０ｎｍに形成した。それ以外は実施例４と同様にして、有機エレクトロルミネッセンス素子Ａを得た。
【０１１５】
（比較例９）
実施例５において、導電層３ａの厚みを２０ｎｍに形成した。それ以外は実施例５と同様にして、有機エレクトロルミネッセンス素子Ａを得た。
【０１１６】
（比較例１０）
実施例６において、導電層３ａの厚みを２０ｎｍに形成した。それ以外は実施例６と同様にして、有機エレクトロルミネッセンス素子Ａを得た。
【０１１７】
（比較例１１）
実施例７において、導電層３ａの厚みを２０ｎｍに形成した。それ以外は実施例７と同様にして、有機エレクトロルミネッセンス素子Ａを得た。
【０１１８】
（比較例１２）
比較例１において、導電層３ａの厚みを１５ｎｍに形成した。それ以外は比較例１と同様にして、有機エレクトロルミネッセンス素子Ａを得た。
【０１１９】
（評価試験）
各実施例、従来例及び比較例で得られた有機エレクトロルミネッセンス素子Ａを、電源（米国ケースレーインスツルメンツ社製のソースメータ、型番２４００）に接続し、陽極１と陰極２の間に１５ｍＡ/ｃｍ2の定電流を通電し、このときの有機エレクトロルミネッセンス素子Ａの発光輝度と、陽極１と陰極２の間の電圧（駆動電圧）とを測定した。前記定電流値を確保するための上限電圧は２０Ｖとした。また、輝度の測定には、トプコン株式会社製「ＢＭ−９」を使用した。結果を表１に示す。
【０１２０】
【表１】
【０１２１】
表１にみられるように、実施例１〜１６の有機エレクトロルミネッセンス素子Ａは、駆動電圧が従来例１の場合の概ね二倍であると共に、発光輝度も従来例１の概ね二倍であり、中間層３の存在による二つの発光層４の電気的接続が良好に保たれていることが確認された。
【０１２２】
また、導電層３ａに添加剤としてＮａ、Ｃｓ、Ｒｂ、Ｌｉ、Ｋを含有させた実施例４，８〜１１では、このような添加剤を含有しない実施例１２よりも駆動電圧が更に低減している。また、導電層３ａに添加剤としてＡｌ、Ｍｏ、Ｖ、Ｗを含有させた実施例５〜７、１４〜１６も駆動電圧の低減がなされており、特に添加剤以外は同一構成を有する実施例１３〜１６のうち、添加剤を含有する実施例１４〜１６では、添加剤を含有しない実施例１３よりも駆動電圧が更に低減している。
【０１２３】
一方、比較例１，６〜１２では、駆動電圧は従来例１の場合の概ね二倍であるものの、発光輝度は低かった。また、実施例１〜１６では発光層４は陰極２及び陽極１で挟まれた領域（図３中に濃い点描で表した領域）のみで発光したのに対して、比較例１，６〜１１では前記領域からはみ出した領域でも発光して、全体として十字状の形状を有する領域（図３中に濃い点描で表した領域と薄い点描で表した領域とを併せた領域）が発光した。比較例１２でも、比較例１，６〜１１の場合よりは若干抑えられているものの、同様に陰極２及び陽極１で挟まれた領域からはみ出した領域で発光が認められた。すなわち、比較例１，６〜１２では、意図した発光領域以外の領域で発光が生じるものであった。
【０１２４】
また、比較例２〜５では、駆動電圧が２０Ｖに達しても通電電流が１５ｍＡ/ｃｍ2に達せず、発光層４の発光が確認されなかった。
【０１２５】
このうち比較例２では駆動電圧２０Ｖでの通電電流が１０ｍＡ/ｃｍ2程度であった。これは、中間層３からのホール注入障壁が大きくなったために、高電圧印加時にも十分な電流が通電しなかったものと推察される。
【０１２６】
また比較例３〜５では駆動電圧２０Ｖであったも殆ど通電が起こらなかった。これは、比較例３については、中間層３の導電率が低く、比較例４については中間層３が導電性の層を含んでおらず、比較例５については中間層３が電子注入性の層を含んでいなかったために、高電圧印加時にも通電しなかったものと推察される。
【図面の簡単な説明】
【０１２７】
【図１】（ａ）は本発明の第一の実施形態を、（ｂ）は本発明の第二の実施形態をそれぞれ示す概略断面図である。
【図２】実施例で作製された試験用の有機エレクトロルミネッセンス素子の概略構成を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ’断面図である。
【図３】実施例及び比較例の有機エレクトロルミネッセンス素子における通電時に発光する領域を示す平面図である。
【図４】従来技術の一例を示す概略断面図である。
【符号の説明】
【０１２８】
Ａ 有機エレクトロルミネッセンス素子
１ 陽極
２ 陰極
３ 中間層
３ａ 導電層
３ｂ ホール注入性層
３ｃ 電子注入性層
４ 発光層
４ａ 発光層
４ｂ 発光層
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明光源や液晶表示器用バックライト、フラットパネルディスプレイ等に用いられる有機エレクトロルミネッセンス素子に関し、詳しくは、複数の有機発光層を備え、高輝度且つ高効率で発光する有機エレクトロルミネッセンス素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機エレクトロルミネッセンス素子と称される有機発光素子の一例として、透明基板の一面に透明電極（陽極１）、ホール輸送層、有機発光層、電子注入層、電極（陰極２）が順次積層して形成されたものが挙げられる。この有機エレクトロルミネッセンス素子Ａの陽極１と陰極２の間に電圧が印加されると、電子注入層を介して有機発光層に注入された電子と、ホール輸送層を介して有機発光層に注入されたホールとが、有機発光層内で再結合して発光が起こり、この光が透明電極及び透明基板を通して外部に出射する。
【０００３】
有機エレクトロルミネッセンス素子Ａは、自発光であること、比較的高効率の発光特性を示すこと、各種の色調で発光可能であること等の特長を有し、表示装置、例えばフラットパネルディスプレイ等の発光体として、あるいは光源、例えば液晶表示機用バックライトや照明としての活用が期待されており、一部では既に実用化されている。
【０００４】
しかし、有機エレクトロルミネッセンス素子Ａは、その輝度と寿命とがトレードオフの関係にあり、より鮮明な画像、あるいは明るい照明光を得るために輝度を増大させると、寿命が短くなるという問題点を有する。
【０００５】
この問題を解決するため、近年、陽極１と陰極２の間に有機発光層を複数備え、且つ各有機発光層間が電気的に接続された有機発光素子が提案されている（例えば特許文献１−５参照）。
【０００６】
図４はこのような有機エレクトロルミネッセンス素子Ａの構造の一例を示す。図示の例では、透明な基板５の一面に設けられた陽極１と陰極２との間に有機発光層を含む複数の発光層４ａ，４ｂが設けられ、且つ隣接する発光層４ａ，４ｂの間には中間層３が介在している。陽極１は光透過性の電極として、陰極２は光反射性の電極として形成されている。尚、図４では、発光層４ａ，４ｂ中で有機発光層の両側に設けられる電子注入層とホール輸送層の図示が省略されている。
【０００７】
本例では、複数の発光層４ａ，４ｂが中間層３を介して電気的に接続されることで、各発光層４ａ，４ｂが直列的に接続され、陽極１と陰極２の間に電圧が印加された場合に各発光層４ａ，４ｂ中の有機発光層が同時に発光する。このため、有機エレクトロルミネッセンス素子Ａからは、各発光層４ａ，４ｂ中の有機発光層からの光が合算した光が出射し、通電量に対する発光輝度が従来型の有機エレクトロルミネッセンス素子Ａよりも向上する。これにより、上記のような有機エレクトロルミネッセンス素子Ａにおける輝度−寿命のトレードオフが回避される。
【０００８】
上記中間層３の構成として現在知られている一般的なものとしては、例えば、（１）ＢＣＰ:Ｃｓ／Ｖ2Ｏ5、（２）ＢＣＰ:Ｃｓ／ＮＰＤ:Ｖ2Ｏ5、（３）Ｌｉ錯体とＡｌのその場反応生成物、（４）Ａｌｑ:Ｌｉ／ＩＴＯ／ホール輸送材料、（５）金属−有機混合層、（６）アルカリ金属およびアルカリ土類金属を含む酸化物等がある（「：」は２種の材料の混合を、「／」は前後の組成物の積層を表す）。
【０００９】
しかしながら、上記従来技術のように複数の有機発光層を仕切る中間層３を設けると、駆動電圧の増大や、好ましくない電圧上昇の発生を招く恐れがある。
【００１０】
例えば上記（２）に示す系では、二つの層間で生じる副反応による電圧上昇の問題がある。すなわち、ルイス酸分子は電子輸送材料とも反応し、また、アルカリ金属はルイス塩基としてホール輸送材料とも反応し、これらの反応によって駆動電圧の増大が起こることが報告されている（参考文献：高分子学会有機ＥＬ研究会 平成１７年１２月９日講演会 マルチフォトン有機ＥＬ照明）。
【００１１】
また上記（３）に示す系では、その場反応生成物を得るために用いられるＬｉ錯体の有機配位子成分が、素子特性に悪影響を与えることがあることが問題となる。
【００１２】
また上記（４）に示す系では、中間層３としてのＩＴＯからのホール輸送材料へのホール注入性が必ずしも良好でなく、駆動電圧や素子特性の観点で問題がある。さらにＩＴＯの比抵抗が小さいために、本来発光することが望まれない領域にまでＩＴＯ内を電荷が伝わり、意図した発光領域以外の領域で発光が生じることがあるという問題がある。
【００１３】
また上記（５）に示す系では、金属酸化物等の金属化合物を含む金属と有機物を混合して中間層３を形成するために、中間層３の熱安定性が低下し、特に大電流を通電した際の発熱に対する中間層３の安定性が劣るという問題があった。
【００１４】
また、上記（６）に示す系では、アルカリ金属もしくはアルカリ土類金属を含有する金属酸化物の中間層３としての機能が必ずしも充分ではないという問題がある。
【００１５】
尚、特許文献３には、１種のマトリクスに添加剤を膜内のどの位置でもその濃度が０にはならないように添加することによって中間層３を形成する方法が記載されているが、この場合にも前記のような問題のすべてを解決することはできないものである。
【００１６】
そこで、中間層３を介して積層された複数の有機発光層を備える有機エレクトロルミネッセンス素子Ａを作製するにあたり、種々の問題を克服した中間層３を実現することが望まれるようになってきている。
【特許文献１】特開平１１−３２９７４８号公報
【特許文献２】特開２００３−２７２８６０号公報
【特許文献３】特開２００５−１３５６００号公報
【特許文献４】特開２００６−３３２０４８号公報
【特許文献５】特開２００６−１７３５５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、高輝度かつ高効率での発光が可能であり、且つ、駆動電圧の増大、好ましくない電圧上昇の発生、意図した発光領域以外の領域での発光が抑制される有機エレクトロルミネッセンス素子を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明に係る有機エレクトロルミネッセンス素子Ａでは、陽極１と陰極２の間に、有機発光層を備える複数の発光層４が中間層３を介して積層している。
【００１９】
第一の発明では、前記中間層３が、２３℃での比抵抗１×１０5Ωｃｍ以下の導電体を含有する導電層３ａと、ホール注入性の金属酸化物を含有するホール注入性層３ｂを備え、且つ陰極２側から順に前記ホール注入性層３ｂ及び導電層３ａが積層しており、前記導電層３ａの厚みが１０ｎｍ以下である。
【００２０】
第一の発明によれば、中間層３が比抵抗の低い導電層３ａを含んでいるため、当該中間層３を含む有機エレクトロルミネッセンス素子Ａの駆動電圧が低減する。また、導電層３ａによって中間層３の機能が維持されると共にこの導電層３ａの厚みが１０ｎｍ以下であることから、導電層３ａにおける横方向への電流伝導が無視できるレベルにまで低減され、意図した発光領域以外の領域での発光が抑制される。また、ホール注入性層３ｂによって、中間層３から陰極２側で隣接する発光層４への電荷注入障壁が低減し、その結果駆動電圧が更に低減する。
【００２１】
この第一の発明において、上記導電層は、セリウム、セシウム、リチウム、ナトリウム、マグネシウム、カリウム、ルビジウム、サマリウム、イットリウム、並びにこれらの金属の化合物から選択される少なくとも一種を含有することが好ましい。
【００２２】
この場合、導電層３ａに電子注入性が付与されて、中間層３に隣接する発光層４への電荷注入障壁が更に低減する。また、電子注入性を有する層が形態的に安定性の高い無機材料で形成されることで、中間層３の安定性が向上する。
【００２３】
第二の発明では、前記中間層３が、２３℃での比抵抗１×１０5Ωｃｍ以下の導電体を含有する導電層３ａと、電子注入性の金属酸化物を含有する電子注入性層３ｃと備え、且つ陰極２側から順に前記導電層３ａ及び電子注入性層３ｃが積層しており、前記導電層３ａの厚みが１０ｎｍ以下である。
【００２４】
第二の発明によれば、中間層３が比抵抗の低い導電層３ａを含んでいるため、当該中間層３を含む有機エレクトロルミネッセンス素子Ａの駆動電圧が低減する。また、導電層３ａによって中間層３の機能が維持されると共にこの導電層３ａの厚みが１０ｎｍ以下であることから、導電層３ａにおける横方向への電流伝導が無視できるレベルにまで低減され、意図した発光領域以外の領域での発光が抑制される。また、電子注入性層３ｃによって、中間層３から陽極１側で隣接する発光層４への電荷注入障壁が低減し、その結果駆動電圧が更に低減する。
【００２５】
この第二の発明において、上記導電層は、タングステン、モリブデン、レニウム、バナジウム、ルテニウム、アルミニウム、並びにこれらの金属の化合物から選択される少なくとも一種を含有することが好ましい。
【００２６】
この場合、導電層３ａにホール注入性が付与されて、中間層３に隣接する発光層４への電荷注入障壁が更に低減する。また、ホール注入性を有する層が形態的に安定性の高い無機材料で形成されることで、中間層３の安定性が向上する。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、中間層を介した複数の発光層を備える有機エレクトロルミネッセンス素子の駆動電圧を低減すると共に、意図した発光領域以外の領域での発光を抑制し、且つこの有機エレクトロルミネッセンス素子の長寿命化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明を実施するための最良の形態を説明する。
【００２９】
図１に有機エレクトロルミネッセンス素子Ａの構造の例を示す。図示の例では、陽極１となる電極と陰極２となる電極の間に有機発光層を含む発光層４及び中間層３を介在させている。発光層４としては複数の発光層４ａ，４ｂが電極の積層方向に積層し、且つ互いに隣り合う発光層４ａ，４ｂの間には中間層３が介在している。更に、一方の電極（陽極１）が、透明な基板５の表面に積層している。陽極１は光透過性の電極として、陰極２は光反射性の電極として形成されている。
【００３０】
本実施形態では、発光層４として二層の発光層４ａ，４ｂが設けられているが、中間層３を介して更に多数の発光層４が積層していても良い。発光層４の積層数は特に制限されないが、層数が増大すると光学的及び電気的な素子設計の難易度が増大するので、五層以内が好ましい。尚、一般的な有機エレクトロルミネッセンス素子Ａと同様に発光層４ａ，４ｂ中には有機発光層と陽極１や陰極２の間にホール注入層、ホール輸送層、電子輸送層、電子注入層等が設けられても良いが、これらの層は、図１中では図示が省略されている。
【００３１】
図１（ａ）に示す第一の実施形態では、中間層３が、２３℃での比抵抗１×１０5Ωｃｍ以下の導電体を含有する導電層３ａと、ホール注入性の金属酸化物を含有するホール注入性層３ｂを備える。前記前記ホール注入性層３ｂ及び導電層３ａは陰極２側からこの順に積層されている。
【００３２】
導電層３ａに含まれている比抵抗１×１０5Ωｃｍ以下の導電体としては、一般に導電材料として知られる材料であれば特に限定されず、金属、金属酸化物、電気伝導性化合物等から適宜選択される。この導電体の具体例として、Ａｌ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｇ、Ａｕ、Ｔｉなどの金属、ＣｕＩ、ＺｎＳｅ、ＺｎＳ、ＣｕＳｅなどの金属化合物、ＩＴＯ（インジウム−スズ酸化物）、ＳｎＯ2、ＺｎＯ、ＩＺＯ（インジウム−亜鉛酸化物）などの金属酸化物、カーボンナノチューブ、フラーレンなどの炭素化合物などが挙げられる。また、導電層３ａを構成する導電体は一種のみに限定されず、例えば導電層３ａが、インジウムとスズ、インジウムと亜鉛、アルミニウムとガリウム、ガリウムと亜鉛、チタンとニオブなど、前記のいずれかの金属から選択される複数の金属で構成されても良く、あるいはこれらの金属や、金属酸化物、金属化合物、その他の導電体から選択される二種以上の導電体が組み合わさった混合物で構成されても良い。導電層３ａを構成する導電体中の金属の酸化数や、複数の導電体の混合比率等は、導電層３ａの膜質や熱安定性、電気的特性が良好なものとなるように適宜設定される。導電層３ａは、例えばこの導電層３ａを構成する導電体が真空蒸着法、スパッタリング法、塗布等の適宜の方法により薄膜に成膜されることで形成される。
【００３３】
導電層３ａの厚みは、１０ｎｍ以下であり、好ましくは５ｎｍ以下である。このように導電層３ａが薄膜に形成されることで、導電層３ａの横方向（有機エレクトロルミネッセンス素子Ａの積層方向と直交する方向）への電流伝導が無視できるレベルにまで低減され、意図した発光領域以外の領域での発光が抑制される。特に、導電層３ａの厚み（ｎｍ）を導電層３ａの２３℃での比抵抗（Ωｃｍ）で除した値が１０4（ｎｍ／Ωｃｍ）以下になることが好ましい。この導電層３の厚みの下限は特に制限されないが、安定した連続膜を形成するという観点からは１ｎｍ以上であることが望ましい。
【００３４】
ホール注入性層３ｂに含有されるホール注入性の金属酸化物は、仕事関数が隣接する発光層４中の有機化合物のイオン化ポテンシャルよりも大きく、速やかなホール注入が行える金属酸化物であるか、或いは隣接する発光層４中の有機化合物との間での電荷移動錯体形成によってホール注入が可能となる金属酸化物であれば良く、具体的には例えばモリブデン、レニウム、タングステン、バナジウム、亜鉛、インジウム、スズ、ガリウム、チタン、アルミニウムのいずれかを含有する金属酸化物が挙げられる。この金属酸化物は、一元酸化物に限られず、例えばインジウムとモリブデン、バナジウムと亜鉛、アルミとガリウム、ガリウムと亜鉛、チタンとニオブなど、前記のいずれかの金属を含有する二元或いはそれ以上の多元酸化物であっても良い。この層における金属の酸化数や、複数の金属の混合比率等は、この層の膜質や熱安定性、電気的特性が良好なものとなるように適宜設定される。
【００３５】
また、このホール注入性層３ｂは、この層がホール注入性を発揮する限りにおいて、上記導電層３ａを構成し得る導電体（金属酸化物）で構成されても良い。ホール注入性を発揮するか否かは、このホール注入性層３ｂを設けることで駆動電圧が低減するか否かにより判断することが可能である。
【００３６】
また、このホール注入性層３ｂは前記金属酸化物に加えて、有機化合物や非導電性の無機絶縁物などを含有していてもよい。前記無機絶縁物としては、ホール注入性層３ｂを構成する金属酸化物と混合して成膜可能であれば、特に制限されないが、例えば、フッ化リチウムやフッ化マグネシウム等の金属フッ化物；塩化ナトリウム、塩化マグネシウムなどに代表される金属塩化物などの金属ハロゲン化物；アルミニウム、コバルト、ジルコニウム、チタン、バナジウム、ニオブ、クロム、タンタル、タングステン、マンガン、モリブデン、ルテニウム、鉄、ニッケル、銅、ガリウム、亜鉛などの各種金属の酸化物（ホール注入性の金属酸化物に該当するものを除く）、窒化物、炭化物、酸化窒化物等が挙げられる。無機絶縁物の具体例としては、例えばＡｌ2Ｏ3、ＭｇＯ、酸化鉄、ＡｌＮ、ＳｉＮ、ＳｉＣ、ＳｉＯＮ、ＢＮ、ＳｉＯ2、ＳｉＯなどが挙げられ、絶縁物となる酸化物、窒化物、珪素化合物、炭素化合物等から、適宜選択して使用される。
【００３７】
これらの絶縁物は、可視光領域の吸収が小さく、あるいは屈折率が低いものから選択されることが好ましく、この場合には、ホール注入性層３ｂの光吸収率や屈折率が低下し、結果として素子内部での反射や吸収が低減する。このため、発光層４で生じた光が外部に放出される際のロスが低減する。特に、導電性を有しない金属酸化物、金属ハロゲン化物、金属窒化物、金属炭化物、炭素化合物、珪素化合物のいずれかであることが、耐熱性、安定性、光学的な観点から好ましい。
【００３８】
ホール注入性層３ｂの２３℃での比抵抗は１×１０5Ωｃｍ以下の範囲であることが好ましい。このため、ホール注入性層３ｂ中にホール注入性の金属酸化物とその他の物質とを含有させる場合には、その混合比率はホール注入性層３ｂの比抵抗が前記範囲となるように調整されることが好ましい。
【００３９】
また、本実施形態では、導電層３ａが、上記のような１×１０5Ωｃｍ以下の導電体に加えて、添加剤としてセリウム、セシウム、リチウム、ナトリウム、マグネシウム、カリウム、ルビジウム、サマリウム、イットリウム、並びにこれらの金属の化合物から選択される少なくとも一種を含有しても良い。これらの材料が導電層３ａに添加されると、導電層３ａからこの導電性と隣接する発光層４への電子注入性が向上し、中間層３のキャリア輸送性が更に向上する。導電層３ａ中の前記材料の含有量が、この導電層３ａの比抵抗が本発明の趣旨を逸脱しない範囲である限り特に限定されないが、０．１〜２０重量％の範囲であることが好ましい。
【００４０】
図１（ｂ）に示す第二の実施形態では、中間層３が、２３℃での比抵抗１×１０5Ωｃｍ以下の導電体を含有する導電層３ａと、電子注入性の金属酸化物を含有する電子注入性層３ｃを備える。前記前記導電層３ａ及び電子注入性層３ｃは、陰極２側からこの順に積層されている。前記導電層３ａは、例えば上記第一の実施形態における導電層３ａと同様に形成される。
【００４１】
電子注入性層３ｃに含有される電子注入性の金属化合物は、仕事関数が隣接する発光層４中の有機化合物の電子親和性よりも小さく、速やかな電子注入が行える金属酸化物であるか、或いは隣接する発光層４中の有機化合物との間での電荷移動錯体形成によって電子注入が可能となる金属酸化物であれば良く、その具体例としては、特に制限されないが、例えばリチウム、セシウム、ナトリウム、ストロンチウム、マグネシウム、カルシウム、イットリウム、サマリウムなど、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属の酸化物や、イリジウム、ニッケルの酸化物などが挙げられる。これらの金属化合物は、一種単独で使用され、或いは二種以上が併用される。金属酸化物中の金属の酸化数や、複数の金属の混合比率は、電子注入性層３ｃの膜質や熱安定性、電気的特性が好ましい範囲になるように任意に設定される。
【００４２】
また、この電子注入性層３ｃは、この層が電子入性を発揮する限りにおいて、上記導電層３ａを構成し得る導電体（金属化合物）で構成されても良い。電子注入性を発揮するか否かは、この電子注入性層３ｃを設けることで駆動電圧が低減するか否かにより判断することが可能である。
【００４３】
また、この電子注入性層３ｃの２３℃での比抵抗は１×１０5Ωｃｍ以下の範囲であることが好ましい。
【００４４】
また、本実施形態では、導電層３ａが、上記のような１×１０5Ωｃｍ以下の導電体に加えて、添加剤としてタングステン、モリブデン、レニウム、バナジウム、ルテニウム、アルミニウム、並びにこれらの金属の化合物から選択される少なくとも一種を含有しても良い。これらの材料が導電層３ａに添加されると、導電層３ａからこの導電性と隣接する発光層４へのホール注入性が向上し、中間層３のキャリア輸送性が更に向上する。導電層３ａ中の前記材料の含有量は、この導電層３ａの比抵抗が本発明の趣旨を逸脱しない範囲である限り特に限定されないが、０．１〜２０重量％の範囲であることが好ましい。
【００４５】
上記第一の実施形態では中間層３が導電層３ａとホール注入性層３ｂとで構成され、第二の実施形態では中間層３が導電層３と電子注入性層３ｃとで構成されているが、陰極２側から順にホール注入性層３ｂ、導電層３ａ、電子注入性層３ｃが積層した構成を有する中間層３が形成されても良い。この場合、ホール注入性層３ｂによって、中間層３から陰極２側で隣接する発光層４への電荷注入障壁が低減すると共に、電子注入性層３ｃによって、中間層３から陽極１側で隣接する発光層への電荷注入障壁が低減し、その結果、有機エレクトロルミネッセンス素子Ａの駆動電圧が更に低減する。
【００４６】
有機エレクトロルミネッセンス素子Ａにおける中間層３以外の構成について説明する。
【００４７】
発光層４には、必要に応じて中間層３と隣接する電荷移動錯体を含有する層を設けても良い。
【００４８】
例えば、中間層３に対して陰極２側に配置される発光層４には、前記中間層３に隣接してホール注入性の電荷移動錯体を含有するホール注入層が設けられても良い。この層は、例えばホール輸送性材料あるいは電子を引き抜かれやすい材料などの有機物と、当該有機物から電子を受容する材料を添加した系で構成される。
【００４９】
ホール輸送性材料としては、一般に用いられるトリアリールアミン誘導体、たとえばα−ＮＰＤ（４，４’−ビス［Ｎ−（ナフチル）−Ｎ−フェニル−アミノ］ビフェニル）、ＴＰＤ（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）、２−ＴＮＡＴＡ（４’，４”−トリス〔Ｎ，Ｎ−（２−ナフチル）フェニルアミノ〕トリフェニルアミン）などが挙げられる。また、電子を引き抜かれやすい材料としては、たとえばビフェニル誘導体、アントラセン誘導体、ナフタレン誘導体などの芳香族誘導体や、アニリン誘導体、チオフェン誘導体などが挙げられる。
【００５０】
また、前記有機物から電子を受容する材料としては、金属、金属酸化物半導体、無機アクセプタ、有機アクセプタ等が挙げられる。前記金属としては、仕事関数が大きい金属、すなわち例えば仕事関数が５ｅＶ以上の金等や、バナジウム、モリブデン、レニウム、タングステン、ニッケルなどの金属が挙げられる。また、前記金属酸化物としては、特に限定されないが、例えばバナジウム、モリブデン、レニウム、タングステン、ニッケル、亜鉛、スズ、ニオブの金属酸化物が好ましい。前記無機アクセプタとしては、例えば塩化鉄、臭化鉄、ヨウ化銅、臭素やヨウ素などが挙げられる。前記有機アクセプタとしては、フッ素含有有機化合物、シアノ基含有有機化合物などが挙げられ、具体的には例えばＦ４−ＴＣＮＱ（テトラフルオロテトラシアノキノジメタン）、ＤＤＱ（ジクロロジシアノキノン）、ＣＦ３ＴＣＮＱ（トリフルオロメチルテトラシアノキノジメタン）、２−ＴＣＮＱ、あるいはこれらの誘導体等が挙げられるが、分子内にさらに多数のフッ素、シアノ基などを含有する誘導体も好ましく用いられる。
【００５１】
有機物に対する、当該有機物から電子を受容する材料の混合比率は、材料の種類に応じて適宜設定されるが、好ましくは０．１ｍｏｌ％〜８０ｍｏｌ％の範囲であり、更に好ましくは１ｍｏｌ％〜５０ｍｏｌ％の範囲である。
【００５２】
また、このホール注入層は、電荷移動錯体を構成する成分以外の他の有機化合物や無機物質、例えばＡｌ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｇ、Ａｕ、Ｔｉなどの金属、ＬｉＦ、Ｌｉ2Ｏ、ＮａＦ、ＣｓＦ、ＳｉＯ2、ＳｉＯなどの金属ハロゲン化物や金属酸化物などを含有していてもよい。このように二種以上の成分を含有することで、単独では安定性が悪い成分の安定性を向上させたり、単独の成分では膜質や隣接する層との密着性等の特性が悪くなる場合の前記特性の改善を図ったり、成膜性を向上したりすることができる。
【００５３】
一方、中間層３に対して陽極１側に配置される発光層４には、前記中間層３に隣接して電子注入性の電荷移動錯体を含有する電子注入層が設けられても良い。電子注入性の電荷移動錯体としては、一般的に電荷移動錯体系として知られ、電子注入に寄与する物質系であれば、特に限定はされないが、例えば電子輸送材料と、３．７ｅＶ以下の仕事関数を有する金属とを混合した系が挙げられる。電子輸送材料としては、例えばＡｌｑ3等の有機金属錯体や、フェナントロリン誘導体、ピリジン誘導体、テトラジン誘導体、オキサジアゾール誘導体等のヘテロ環を有する化合物などが挙げられる。また３．７ｅＶ以下の仕事関数を有する金属としてはセリウム、リチウム、ナトリウム、マグネシウム、カリウム、ルビジウム、サマリウム、イットリウム等が挙げられる。また電荷移動錯体系としては、前記のような電子輸送材料と、この電子輸送材料に電子を供与可能なエネルギー準位を有する有機材料または無機材料とを混合した系も挙げられる。電子輸送材料に電子を供与可能なエネルギー準位を有する有機材料または無機材料としては、例えば一般に有機ドナーとして知られるルテニウム錯体等の有機材料、前記の仕事関数が３．７ｅＶ以下の金属、これらの金属を含有する金属酸化物半導体などが挙げられる。
【００５４】
また、電子注入層は、仕事関数が３．７ｅＶ以下の金属の層からなる層で形成されても良い。前記金属としては特に限定されないが、前述の例を含む、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属の群から選ばれる金属が挙げられる。
【００５５】
これらの電荷移動錯体を含有する層の厚みは特に制限されないが、１ｎｍ〜２０ｎｍの範囲が好ましい。また、これらの電荷移動錯体を含有する層は、上記のような電荷移動錯体以外の他の有機化合物や無機物質を含有しても良い。前記他の有機化合物や無機物質としては、例えばＡｌ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｇ、Ａｕ、Ｔｉなどの金属、ＬｉＦ、Ｌｉ2Ｏ、ＮａＦ、ＣｓＦ、ＳｉＯ2、ＳｉＯなどの金属ハロゲン化物や金属酸化物などが挙げられる。このように電荷移動錯体を含有する層が二種以上の成分を含有することで、単独では安定性が悪い成分の安定性を向上させたり、単独の成分では膜質や隣接する層との密着性等の特性が悪くなる場合の前記特性の改善を図ったり、成膜性を向上したりすることができる。
【００５６】
また、発光層４ａ，４ｂ中の有機発光層を構成する材料としては、有機エレクトロルミネッセンス素子Ａ用の材料として知られる任意の材料が使用可能である。このような材料としては、特に限定されないが、例えばアントラセン、ナフタレン、ピレン、テトラセン、コロネン、ペリレン、フタロペリレン、ナフタロペリレン、ジフェニルブタジエン、テトラフェニルブタジエン、クマリン、オキサジアゾール、ビスベンゾキサゾリン、ビススチリル、シクロペンタジエン、キノリン金属錯体、トリス（８−ヒドロキシキノリナート）アルミニウム錯体、トリス（４−メチル−８−キノリナート）アルミニウム錯体、トリス（５−フェニル−８−キノリナート）アルミニウム錯体、アミノキノリン金属錯体、ベンゾキノリン金属錯体、トリ−（ｐ−ターフェニル−４−イル）アミン、１−アリール−２，５−ジ（２−チエニル）ピロール誘導体、ピラン、キナクリドン、ルブレン、ジスチリルベンゼン誘導体、ジスチリルアリーレン誘導体、ジスチリルアミン誘導体、各種蛍光色素等や、これらの誘導体等が挙げられる。また前記材料から選択される複数の材料が併用されても良い。また、前記材料に代表される蛍光発光を生じる材料以外にも、スピン多重項からの発光を示す材料系、例えば燐光発光を生じる燐光発光材料、および材料からなる部位を分子内の一部に有する化合物なども、好適に使用される。これらの材料からなる有機層は、例えば蒸着、転写等の乾式プロセスによって成膜され、或いはスピンコート、スプレーコート、ダイコート、グラビア印刷等の湿式プロセスによって成膜される。
【００５７】
また、有機エレクトロルミネッセンス素子Ａを構成する他の部材、すなわち積層された素子を保持する基板５、陽極１、陰極２等としては、従来の構成がそのまま適用可能である。
【００５８】
すなわち、上記基板５は、この基板５を通して有機エレクトロルミネッセンス素子Ａから光が出射される場合には光透過性を有する必要がある。このような光透過性の基板は、無色透明の他に、多少着色されていても良く、またすりガラス状であっても良い。このような基板としては、例えば、ソーダライムガラスや無アルカリガラスなどの透明ガラス板や、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリアミド、エポキシ等の樹脂、フッ素系樹脂等から任意の方法によって作製されたプラスチックフィルムやプラスチック板等が挙げられる。またこの基板５は、基板５を構成する母材とは屈折率の異なる粒子、粉体、泡等を含有しても良く、また表面が適宜の形状に加工されることで光拡散効果が付与されていても良い。
【００５９】
また、基板５を通さずに有機エレクトロルミネッセンス素子Ａから光が出射する場合には、基板５は必ずしも光透過性を有する必要はなく、素子の発光特性、寿命特性等を損なわない限り、任意の材質で形成される。特に、通電時の素子の発熱による温度上昇の軽減のためには、熱伝導性の高い基板５が使用されることが好ましい。
【００６０】
上記陽極１は、発光層４中の有機発光層にホールを注入するための電極であり、仕事関数の大きい金属、合金、電気伝導性化合物、あるいはこれらの混合物からなる電極材料で形成されることが好ましく、特に仕事関数が４ｅＶ以上の材料で形成されることが好ましい。このような陽極１の材料としては、例えば、金などの金属；ＣｕＩ、ＩＴＯ（インジウム−スズ酸化物）、ＳｎＯ2、ＺｎＯ、ＩＺＯ（インジウム−亜鉛酸化物）等の導電性金属酸化物；ＰＥＤＯＴ、ポリアニリン等の導電性高分子；任意のアクセプタ等でドープした導電性高分子；カーボンナノチューブ等の導電性光透過性材料などが挙げられる。陽極１は、例えば前記のような電極材料が基板５の表面に真空蒸着法やスパッタリング法、塗布等の方法により薄膜に成膜されることで形成される。また、発光層４における発光が陽極１を透過して取り出される場合には、陽極１の光透過率が７０％以上であることが好ましい。また、陽極１のシート抵抗は数百Ω／□以下であることが好ましく、特に１００Ω／□以下であることが好ましい。この陽極１の膜厚は、陽極１を構成する材料に応じて、陽極１の光透過率、シート抵抗等の特性が所望の程度となるように適宜設定されるが、好ましくは５００ｎｍ以下、更に好ましくは１０〜２００ｎｍの範囲で設定される。
【００６１】
また上記陰極２は、発光層４中の有機発光層に電子を注入するための電極であり、仕事関数の小さい金属、合金、電気伝導性化合物、或いはこれらの混合物からなる電極材料で形成されることが好ましく、特に仕事関数が５ｅＶ以下の材料で形成されることが好ましい。このような陰極２の電極材料としては、例えばアルカリ金属、アルカリ金属のハロゲン化物、アルカリ金属の酸化物、アルカリ土類金属等、およびこれらと他の金属との合金、例えばナトリウム、ナトリウム−カリウム合金、リチウム、マグネシウム、マグネシウム−銀混合物、マグネシウム−インジウム混合物、アルミニウム−リチウム合金、Ａｌ／ＬｉＦ混合物等が挙げられる。またアルミニウム、Ａｌ／Ａｌ2Ｏ3混合物なども陰極２の電極材料として使用可能である。また、アルカリ金属の酸化物、アルカリ金属のハロゲン化物、あるいは金属酸化物等で下地を形成し、この下地に対して金属等の導電材料を１層以上積層して陰極２を形成しても良い。このような下地と陰極２との積層構造としては、例えば、アルカリ金属／Ａｌの積層構造、アルカリ金属のハロゲン化物／アルカリ土類金属／Ａｌの積層構想、アルカリ金属の酸化物／Ａｌの積層構造等が挙げられる。また、ＩＴＯ、ＩＺＯなどに代表される透明電極材料で陰極２を形成し、有機エレクトロルミネッセンス素子Ａの発光が陰極２側から取り出されるようにしても良い。また陰極２と接する有機物の層における前記陰極２との界面部分に、リチウム、ナトリウム、セシウム、カルシウム等のアルカリ金属やアルカリ土類金属がドープされていても良い。この陰極２は、例えば陰極２を構成する電極材料を真空蒸着法やスパッタリング法等の方法により薄膜に成膜することで形成される。また、発光層４における発光が陽極１を透過して取り出される場合には、陰極２の光透過率が１０％以下であることが好ましい。また反対に、発光層４における発光が陰極２を透過して取り出される場合（陽極１と陰極２の両方を透過して光が取り出される場合を含む）には、陰極２の光透過率が７０％以上であることが好ましい。陰極２の膜厚は、陰極２を構成する材料に応じて、陰極２の光透過率等の特性が所望の程度となるように適宜設定されるが、好ましくは５００ｎｍ以下、更に好ましくは１００〜２００ｎｍの範囲で設定される。
【００６２】
本発明に係る有機エレクトロルミネッセンス素子Ａの素子構成は、上記形態に限らず、本発明の趣旨に反しない限り任意の構成が採用され得る。例えば、図１では発光層４中のホール注入層やホール輸送層、電子輸送層や電子注入層が省略されているが、必要に応じてこれらの構成が適宜設けられても良い。
【００６３】
ホール輸送層を構成する材料は、例えばホール輸送性を有する化合物の群から適宜選定される。この種の化合物としては、アリールアミン系化合物、カルバゾール基を含むアミン化合物、フルオレン誘導体を含むアミン化合物などを挙げられ、これらの化合物の代表例としては、α−ＮＰＤ（４，４’−ビス［Ｎ−（ナフチル）−Ｎ−フェニル−アミノ］ビフェニル）、ＴＰＤ（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）、２−ＴＮＡＴＡ（４’，４”−トリス〔Ｎ，Ｎ−（２−ナフチル）フェニルアミノ〕トリフェニルアミン）、４，４’，ＭＴＤＡＴＡ（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）、ＣＢＰ（４，４’−Ｎ，Ｎ’−ジカルバゾールビフェニル）、スピロ−ＮＰＤ、スピロ−ＴＰＤ、スピロ−ＴＡＤ、ＴＮＢなどが挙げられる。また、前記材料に限らず、一般に知られる任意のホール輸送材料が使用され得る。
【００６４】
また、電子輸送層を構成する材料は、例えば電子輸送性を有する化合物の群から適宜選定される。この種の化合物としては、Ａｌｑ３（トリス（キノリン‐８‐イルオキシ）アルミニウム）等の電子輸送性材料として知られる金属錯体や、フェナントロリン誘導体、ピリジン誘導体、テトラジン誘導体、オキサジアゾール誘導体等のヘテロ環を有する化合物などが挙げられるが、この限りではなく、一般に知られる任意の電子輸送材料が使用され得る。
【００６５】
このようにして構成される有機エレクトロルミネッセンス素子Ａでは、複数の発光層４が積層していることから、高輝度発光が可能となる。
【実施例】
【００６６】
次に、本発明を実施例によって具体的に説明する。
【００６７】
（実施例１）
厚み１１０ｎｍ、幅５ｍｍ、シート抵抗約１２Ω／□のＩＴＯ膜（陽極１）が図２のパターンのように成膜された、０．７ｍｍ厚のガラス製の基板５を用意した。この基板５を、洗剤、イオン交換水、アセトンで各１０分間超音波洗浄した後、ＩＰＡ（イソプロピルアルコール）で蒸気洗浄して乾燥し、さらにＵＶ／Ｏ3処理を施した。
【００６８】
次に、この基板５を真空蒸着装置にセットし、１×１０-4Ｐａ以下の減圧雰囲気下で、陽極１の上にホール注入層として、４，４’−ビス［Ｎ−（ナフチル）−Ｎ−フェニル−アミノ］ビフェニル（α−ＮＰＤ）と酸化モリブデン（ＭｏＯ3）の共蒸着体（モル比１：１）を３０ｎｍの膜厚で蒸着した。次にこの上にホール輸送層として、α−ＮＰＤを４０ｎｍの膜厚で蒸着した。次いで、このホール輸送層の上に、有機発光層としてＡｌｑ３にルブレンを７質量％共蒸着した層を４０ｎｍの膜厚で形成した。次に有機発光層の上に電子輸送層としてＡｌｑ３を単独で３０ｎｍの厚みに成膜した。続いて、電子注入層として、ＡｌとＬｉとのモル比１：１の合金の膜を厚み３ｎｍに成膜した。これにより発光層４ａを形成した。
【００６９】
次いで、１×１０5Ωｃｍ以下の導電体であるＡｕを蒸着して厚み３ｎｍの導電層３ａを形成し、続いてＭｏＯ3を抵抗加熱蒸着により成膜して厚み１０ｎｍのホール注入性層３ｂを形成した。これにより中間層３を形成した。
【００７０】
続いて中間層３の上に、ホール輸送層としてα−ＮＰＤを５０ｎｍの膜厚で蒸着し、ホール輸送層の上に、有機発光層としてＡｌｑ3にルブレンを７質量％共蒸着した層を４０ｎｍの膜厚で形成した。次にこの有機発光層の上に電子輸送層としてＡｌｑ3を単独で３０ｎｍ成膜した。これにより発光層４ｂを形成した。
【００７１】
次に、ＬｉＦを０．５ｎｍの厚みに成膜した後、図２のパターンのようにアルミニウムを０．４ｎｍ／ｓの蒸着速度で５ｍｍ幅、１００ｎｍ厚に蒸着して陰極２を形成した。
【００７２】
これにより、図２に示すような二重構成の発光層４を備える有機エレクトロルミネッセンス素子Ａを得た。
【００７３】
（実施例２）
発光層４ａにおける電子注入層を形成するにあたり、厚み１ｎｍのＮａの蒸着膜を形成した。
【００７４】
また中間層３を形成するにあたり、まず１×１０5Ωｃｍ以下の導電体であるＺｎＯを蒸着して厚み１０ｎｍの導電層３ａを形成し、続いてＷＯ3を抵抗加熱蒸着により成膜して厚み５ｎｍのホール注入性層３ｂを形成した。
【００７５】
それ以外は実施例１と同様にして、有機エレクトロルミネッセンス素子Ａを得た。
【００７６】
（実施例３）
中間層３における導電層３ａを形成するにあたり、ＩＴＯをＥＢ蒸着すると共にＳｉＯを抵抗加熱蒸着することで厚み１０ｎｍの導電層３ａ（ＩＴＯとＳｉＯの重量比８：２、比抵抗１×１０3Ωｃｍ）を形成した。それ以外は実施例２と同様にして、有機エレクトロルミネッセンス素子Ａを得た。
【００７７】
（実施例４）
中間層３における導電層３ａを形成するにあたり、ＩＴＯをＥＢ蒸着すると共にＮａを抵抗加熱蒸着することで厚み１０ｎｍの導電層３ａ（ＩＴＯとＮａの重量比９５：５、比抵抗９×１０-3Ωｃｍ）を形成した。それ以外は実施例２と同様にして、有機エレクトロルミネッセンス素子Ａを得た。
【００７８】
（実施例５）
発光層４ａを形成するにあたり、電子注入層は設けなかった。
【００７９】
また、中間層３を形成するにあたり、まず電子注入性の金属酸化物であるＬｉ2Ｏを抵抗加熱蒸着により成膜して厚み２ｎｍの電子注入性層３ｃを形成し、続いて１×１０5Ωｃｍ以下の導電体であるＩＴＯとＡｌとを９：１の質量比で共蒸着して、厚み１０ｎｍの導電層３ａを形成した。
【００８０】
また、発光層４ｂを形成するにあたり、まず中間層３に積層して、α−ＮＰＤとＦ4−ＴＣＮＱを９８：２のモル比で含む厚み１０ｎｍのホール注入層を、抵抗加熱蒸着により形成し、以後は実施例１と同様にしてホール輸送層、有機発光層及び電子輸送層を順次形成した。
【００８１】
それ以外は実施例１と同様にして、有機エレクトロルミネッセンス素子Ａを得た。
【００８２】
（実施例６）
発光層４ａを形成するにあたり、電子注入層は設けなかった。
【００８３】
また、中間層３を形成するにあたり、まず電子注入性の金属酸化物であるＮａ2Ｏを抵抗加熱蒸着により成膜して厚み２ｎｍの電子注入性層３ｃを形成した。続いて１×１０5Ωｃｍ以下の導電体であるＺｎＯとＡｌを質量比９：１で共蒸着して厚み１０ｎｍの導電層３ａを形成した。
【００８４】
また、発光層４ｂを形成するにあたり、まず中間層３に積層して、抵抗加熱蒸着によりα−ＮＰＤとＦ4−ＴＣＮＱを９８：２のモル比で含む厚み１０ｎｍのホール注入層を形成し、以後は実施例１と同様にしてホール輸送層、有機発光層及び電子輸送層を順次形成した。
【００８５】
それ以外は実施例１と同様にして、有機エレクトロルミネッセンス素子Ａを得た。
【００８６】
（実施例７）
発光層４ａを形成するにあたり、電子注入層は設けなかった。
【００８７】
また、中間層３を形成するにあたり、まず電子注入性の金属酸化物であるＮａ2Ｏを抵抗加熱蒸着により成膜して厚み２ｎｍの電子注入性層３ｃを形成した。続いて１×１０5Ωｃｍ以下の導電体であるＺｎＯとＡｌを質量比９：１で共蒸着して厚み１０ｎｍの導電層３ａを形成した。続いて、ＺｎＯとＭｏを９：１の質量比で共蒸着して厚み５ｎｍのホール注入性層３ｂを形成した。
【００８８】
それ以外は実施例１と同様にして、有機エレクトロルミネッセンス素子Ａを得た。
【００８９】
（実施例８）
実施例４において、導電層３ａを形成するにあたり、Ｎａに代えてＣｓを使用した。それ以外は実施例４と同様にして、有機エレクトロルミネッセンス素子Ａを得た。
【００９０】
（実施例９）
実施例４において、導電層３ａを形成するにあたり、Ｎａに代えてＲｂを使用した。それ以外は実施例４と同様にして、有機エレクトロルミネッセンス素子Ａを得た。
【００９１】
（実施例１０）
実施例４において、導電層３ａを形成するにあたり、Ｎａに代えＬｉを使用した。それ以外は実施例４と同様にして、有機エレクトロルミネッセンス素子Ａを得た。
【００９２】
（実施例１１）
実施例４において、導電層３ａを形成するにあたり、Ｎａに代えてＫを使用した。それ以外は実施例４と同様にして、有機エレクトロルミネッセンス素子Ａを得た。
【００９３】
（実施例１２）
実施例４において、導電層３ａを形成するにあたり、Ｎａを使用しなかった。それ以外は実施例４と同様にして、有機エレクトロルミネッセンス素子Ａを得た。
【００９４】
（実施例１３）
実施例７において、導電層３ａを形成するにあたり、ＺｎＯとＡｌに代えて、１×１０5Ωｃｍ以下の導電体であるＺｎＯのみを蒸着して、厚み１０ｎｍに成膜した。ホール注入性層３ｂは設けなかった。それ以外は実施例７と同様にして、有機エレクトロルミネッセンス素子Ａを得た。
【００９５】
（実施例１４）
実施例７において、導電層３ａを形成するにあたり、ＺｎＯとＡｌに代えて、１×１０5Ωｃｍ以下の導電体であるＺｎＯとＭｏを９：１の質量比で共蒸着して、厚み１０ｎｍに成膜した。ホール注入性層３ｂは設けなかった。それ以外は実施例７と同様にして、有機エレクトロルミネッセンス素子Ａを得た。
【００９６】
（実施例１５）
実施例７において、導電層３ａを形成するにあたり、ＺｎＯとＡｌに代えて、１×１０5Ωｃｍ以下の導電体であるＺｎＯとＶを９：１の質量比で共蒸着して、厚み１０ｎｍに成膜した。ホール注入性層３ｂは設けなかった。それ以外は実施例７と同様にして、有機エレクトロルミネッセンス素子Ａを得た。
）
（実施例１６）
実施例７において、導電層３ａを形成するにあたり、ＺｎＯとＡｌに代えて、１×１０5Ωｃｍ以下の導電体であるＺｎＯとＷを９：１の質量比で共蒸着して、厚み１０ｎｍに成膜した。ホール注入性層３ｂは設けなかった。それ以外は実施例７と同様にして、有機エレクトロルミネッセンス素子Ａを得た。
【００９７】
（従来例）
実施例１の場合と同じ手法で、ＩＴＯ膜（陽極１）を設けたガラス製の基板５の陽極１の上にホール注入層、ホール輸送層、有機発光層、電子輸送層を順次形成した。電子注入層は形成しなかった。これにより発光層４を形成した。
【００９８】
次に、中間層３を形成することなく、前記電子輸送層の上にＬｉＦを抵抗加熱蒸着にて０．５ｎｍの厚みに成膜した後、図２のパターンのようにアルミニウムを０．４ｎｍ／ｓの蒸着速度で５ｍｍ幅、１００ｎｍ厚に蒸着して陰極２を形成した。
【００９９】
これにより、発光層４を一層のみ備える有機エレクトロルミネッセンス素子Ａを得た。
【０１００】
（比較例１）
中間層３を形成するにあたり、まず１×１０5Ωｃｍ以下の導電体であるＡｕを蒸着して厚み２０ｎｍの導電層３ａを形成し、続いてホール注入性の金属酸化物であるＭｏＯ3を抵抗加熱蒸着して厚み１０ｎｍのホール注入性層３ｂを形成した。
【０１０１】
それ以外は実施例１と同様にして有機エレクトロルミネッセンス素子Ａを得た。
【０１０２】
（比較例２）
中間層３を形成するにあたり、１×１０5Ωｃｍ以下の導電体であるＡｕを蒸着して厚み２ｎｍの導電層３ａのみからなる中間層３を形成した。
【０１０３】
それ以外は実施例１と同様にして有機エレクトロルミネッセンス素子Ａを得た。
【０１０４】
（比較例３）
中間層３を形成するにあたり、推定１×１０10Ωｃｍ程度の高い比抵抗を有するＳｉＯを蒸着して厚み１０ｎｍの層を形成し、続いてホール注入性の金属酸化物であるＭｏＯ3を抵抗加熱蒸着して厚み１０ｎｍのホール注入性層３ｂを形成した。
【０１０５】
それ以外は実施例２と同様にして有機エレクトロルミネッセンス素子Ａを得た。
【０１０６】
（比較例４）
発光層４ａを形成するにあたり、電子注入層は設けなかった。
【０１０７】
また中間層３を形成するにあたり、電子注入性の金属酸化物であるＬｉ2Ｏを抵抗加熱蒸着により成膜して厚み２ｎｍの電子注入性層３ｃのみからなる中間層３を形成した。
【０１０８】
それ以外は実施例１と同様にして、有機エレクトロルミネッセンス素子Ａを得た。
【０１０９】
（比較例５）
発光層４ａを形成するにあたり、電子注入層は設けなかった。
【０１１０】
また中間層３を形成するにあたり、１×１０5Ωｃｍ以下の導電体であるＩＴＯとＡｌとを９：１の質量比で共蒸着して、厚み１０ｎｍの導電層３ａのみからなる中間層３を形成した。
【０１１１】
それ以外は実施例１と同様にして有機エレクトロルミネッセンス素子Ａを得た。
【０１１２】
（比較例６）
実施例２において、導電層３ａの厚みを３０ｎｍに形成した。それ以外は実施例２と同様にして、有機エレクトロルミネッセンス素子Ａを得た。
【０１１３】
（比較例７）
実施例３において、導電層３ａの厚みを４０ｎｍに形成した。それ以外は実施例３と同様にして、有機エレクトロルミネッセンス素子Ａを得た。
【０１１４】
（比較例８）
実施例４において、導電層３ａの厚みを２０ｎｍに形成した。それ以外は実施例４と同様にして、有機エレクトロルミネッセンス素子Ａを得た。
【０１１５】
（比較例９）
実施例５において、導電層３ａの厚みを２０ｎｍに形成した。それ以外は実施例５と同様にして、有機エレクトロルミネッセンス素子Ａを得た。
【０１１６】
（比較例１０）
実施例６において、導電層３ａの厚みを２０ｎｍに形成した。それ以外は実施例６と同様にして、有機エレクトロルミネッセンス素子Ａを得た。
【０１１７】
（比較例１１）
実施例７において、導電層３ａの厚みを２０ｎｍに形成した。それ以外は実施例７と同様にして、有機エレクトロルミネッセンス素子Ａを得た。
【０１１８】
（比較例１２）
比較例１において、導電層３ａの厚みを１５ｎｍに形成した。それ以外は比較例１と同様にして、有機エレクトロルミネッセンス素子Ａを得た。
【０１１９】
（評価試験）
各実施例、従来例及び比較例で得られた有機エレクトロルミネッセンス素子Ａを、電源（米国ケースレーインスツルメンツ社製のソースメータ、型番２４００）に接続し、陽極１と陰極２の間に１５ｍＡ/ｃｍ2の定電流を通電し、このときの有機エレクトロルミネッセンス素子Ａの発光輝度と、陽極１と陰極２の間の電圧（駆動電圧）とを測定した。前記定電流値を確保するための上限電圧は２０Ｖとした。また、輝度の測定には、トプコン株式会社製「ＢＭ−９」を使用した。結果を表１に示す。
【０１２０】
【表１】
【０１２１】
表１にみられるように、実施例１〜１６の有機エレクトロルミネッセンス素子Ａは、駆動電圧が従来例１の場合の概ね二倍であると共に、発光輝度も従来例１の概ね二倍であり、中間層３の存在による二つの発光層４の電気的接続が良好に保たれていることが確認された。
【０１２２】
また、導電層３ａに添加剤としてＮａ、Ｃｓ、Ｒｂ、Ｌｉ、Ｋを含有させた実施例４，８〜１１では、このような添加剤を含有しない実施例１２よりも駆動電圧が更に低減している。また、導電層３ａに添加剤としてＡｌ、Ｍｏ、Ｖ、Ｗを含有させた実施例５〜７、１４〜１６も駆動電圧の低減がなされており、特に添加剤以外は同一構成を有する実施例１３〜１６のうち、添加剤を含有する実施例１４〜１６では、添加剤を含有しない実施例１３よりも駆動電圧が更に低減している。
【０１２３】
一方、比較例１，６〜１２では、駆動電圧は従来例１の場合の概ね二倍であるものの、発光輝度は低かった。また、実施例１〜１６では発光層４は陰極２及び陽極１で挟まれた領域（図３中に濃い点描で表した領域）のみで発光したのに対して、比較例１，６〜１１では前記領域からはみ出した領域でも発光して、全体として十字状の形状を有する領域（図３中に濃い点描で表した領域と薄い点描で表した領域とを併せた領域）が発光した。比較例１２でも、比較例１，６〜１１の場合よりは若干抑えられているものの、同様に陰極２及び陽極１で挟まれた領域からはみ出した領域で発光が認められた。すなわち、比較例１，６〜１２では、意図した発光領域以外の領域で発光が生じるものであった。
【０１２４】
また、比較例２〜５では、駆動電圧が２０Ｖに達しても通電電流が１５ｍＡ/ｃｍ2に達せず、発光層４の発光が確認されなかった。
【０１２５】
このうち比較例２では駆動電圧２０Ｖでの通電電流が１０ｍＡ/ｃｍ2程度であった。これは、中間層３からのホール注入障壁が大きくなったために、高電圧印加時にも十分な電流が通電しなかったものと推察される。
【０１２６】
また比較例３〜５では駆動電圧２０Ｖであったも殆ど通電が起こらなかった。これは、比較例３については、中間層３の導電率が低く、比較例４については中間層３が導電性の層を含んでおらず、比較例５については中間層３が電子注入性の層を含んでいなかったために、高電圧印加時にも通電しなかったものと推察される。
【図面の簡単な説明】
【０１２７】
【図１】（ａ）は本発明の第一の実施形態を、（ｂ）は本発明の第二の実施形態をそれぞれ示す概略断面図である。
【図２】実施例で作製された試験用の有機エレクトロルミネッセンス素子の概略構成を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ’断面図である。
【図３】実施例及び比較例の有機エレクトロルミネッセンス素子における通電時に発光する領域を示す平面図である。
【図４】従来技術の一例を示す概略断面図である。
【符号の説明】
【０１２８】
Ａ 有機エレクトロルミネッセンス素子
１ 陽極
２ 陰極
３ 中間層
３ａ 導電層
３ｂ ホール注入性層
３ｃ 電子注入性層
４ 発光層
４ａ 発光層
４ｂ 発光層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
陽極と陰極の間に、有機発光層を備える複数の発光層が中間層を介して積層している有機エレクトロルミネッセンス素子であって、
前記中間層が、２３℃での比抵抗１×１０5Ωｃｍ以下の導電体を含有する導電層と、ホール注入性の金属酸化物を含有するホール注入性層を備え、且つ陰極側から順に前記ホール注入性層及び導電層が積層しており、
前記導電層の厚みが１０ｎｍ以下であることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項２】
上記導電層が、セリウム、セシウム、リチウム、ナトリウム、マグネシウム、カリウム、ルビジウム、サマリウム、イットリウム、並びにこれらの金属の化合物から選択される少なくとも一種を含有することを特徴とする請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項３】
陽極と陰極の間に、有機発光層を備える複数の発光層が中間層を介して積層している有機エレクトロルミネッセンス素子であって、
前記中間層が、２３℃での比抵抗１×１０5Ωｃｍ以下の導電体を含有する導電層と、電子注入性の金属酸化物を含有する電子注入性層と備え、且つ陰極側から順に前記導電層及び電子注入性層が積層しており、
前記導電層の厚みが１０ｎｍ以下であることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項４】
上記導電層が、タングステン、モリブデン、レニウム、バナジウム、ルテニウム、アルミニウム、並びにこれらの金属の化合物から選択される少なくとも一種を含有することを特徴とする請求項３に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項１】
陽極と陰極の間に、有機発光層を備える複数の発光層が中間層を介して積層している有機エレクトロルミネッセンス素子であって、
前記中間層が、２３℃での比抵抗１×１０5Ωｃｍ以下の導電体を含有する導電層と、ホール注入性の金属酸化物を含有するホール注入性層を備え、且つ陰極側から順に前記ホール注入性層及び導電層が積層しており、
前記導電層の厚みが１０ｎｍ以下であることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項２】
上記導電層が、セリウム、セシウム、リチウム、ナトリウム、マグネシウム、カリウム、ルビジウム、サマリウム、イットリウム、並びにこれらの金属の化合物から選択される少なくとも一種を含有することを特徴とする請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項３】
陽極と陰極の間に、有機発光層を備える複数の発光層が中間層を介して積層している有機エレクトロルミネッセンス素子であって、
前記中間層が、２３℃での比抵抗１×１０5Ωｃｍ以下の導電体を含有する導電層と、電子注入性の金属酸化物を含有する電子注入性層と備え、且つ陰極側から順に前記導電層及び電子注入性層が積層しており、
前記導電層の厚みが１０ｎｍ以下であることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項４】
上記導電層が、タングステン、モリブデン、レニウム、バナジウム、ルテニウム、アルミニウム、並びにこれらの金属の化合物から選択される少なくとも一種を含有することを特徴とする請求項３に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１０−９２７４１（Ｐ２０１０−９２７４１Ａ）
【公開日】平成２２年４月２２日（２０１０．４．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２６２１７７（Ｐ２００８−２６２１７７）
【出願日】平成２０年１０月８日（２００８．１０．８）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成１９年度、独立行政法人新エネルギー・産業技術総合開発機構、「有機発光機構を用いた高効率照明技術の開発」委託研究、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願
【出願人】（０００００５８３２）パナソニック電工株式会社 (17,916)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年４月２２日（２０１０．４．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１０月８日（２００８．１０．８）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成１９年度、独立行政法人新エネルギー・産業技術総合開発機構、「有機発光機構を用いた高効率照明技術の開発」委託研究、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願
【出願人】（０００００５８３２）パナソニック電工株式会社 (17,916)
【Ｆターム（参考）】
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