有機エレクトロルミネッセンス素子
【課題】本発明の目的は、有機エレクトロルミネッセンス素子のリーク故障を抑制し、半減輝度寿命を改善し、駆動電圧を低下させた有機エレクトロルミネッセンス素子を得ることにある。
【解決手段】基板上に、陽極、及び陰極と、両電極に挟まれた複数の有機機能層とを有する有機エレクトロルミネッセンス素子において、該複数の有機機能層は、少なくとも発光層を有し、かつ、基板上に形成された前記陽極に接して絶縁層を有す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。
【解決手段】基板上に、陽極、及び陰極と、両電極に挟まれた複数の有機機能層とを有する有機エレクトロルミネッセンス素子において、該複数の有機機能層は、少なくとも発光層を有し、かつ、基板上に形成された前記陽極に接して絶縁層を有す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。
【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に関し、更に詳しくは、リーク故障を抑制し、さらには半減輝度寿命を改善し、駆動電圧を低下させた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】
従来、発光型の電子ディスプレイデバイスとして、エレクトロルミネッセンスディスプレイ（ＥＬＤ）がある。ＥＬＤの構成要素としては、無機エレクトロルミネッセンス素子（以下、無機ＥＬ素子ともいう）や有機エレクトロルミネッセンス素子（以下、有機ＥＬ素子ともいう）が挙げられる。無機ＥＬ素子は平面型光源として使用されてきたが、発光素子を駆動させるためには交流の高電圧が必要である。
【０００３】
一方、有機エレクトロルミネッセンス素子は、発光する化合物を含有する発光層を、陰極と陽極で挟んだ構成を有し、発光層に電子及び正孔を注入して、再結合させることにより励起子（エキシトン）を生成させ、このエキシトンが失活する際の光の放出（蛍光・燐光）を利用して発光する素子であり、数Ｖ〜数十Ｖ程度の電圧で発光が可能であり、更に自己発光型であるために視野角に富み、視認性が高く、薄膜型の完全固体素子であるために省スペース、携帯性等の観点から注目されている。
【０００４】
有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法としては、蒸着法、ウエットプロセス（スピンコート法、キャスト法、インクジェット法、スプレー法、印刷法等、以下塗布法ともいう）があるが、真空プロセスを必要とせず連続生産が簡便であるという理由で、近年はウエットプロセス生産が注目されている。
【０００５】
塗布型の有機ＥＬ素子においては、ホール注入及び輸送性の観点より、例えばＰＥＤＯＴ／ＰＳＳなどの水系の高分子材料であるホール注入／輸送材料が好ましく用いられる。しかし、水分やＰＥＤＯＴからのＳ或いはＳＯ３等の拡散物による励起子の失活が課題となっていた。また、陽極にはＩＴＯがよく用いられるが、インジウムイオンの拡散による励起子の失活も課題となっていた（例えば、非特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】有機ＥＬハンドブック、リアライズ理工センター発行、２００４年、ｐ２６０
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従って、本発明の目的は、有機エレクトロルミネッセンス素子のリーク故障を抑制し、半減輝度寿命を改善し、駆動電圧を低下させた有機エレクトロルミネッセンス素子を得ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の上記課題は以下の手段により達成される。
【０００９】
１．基板上に、陽極、及び陰極と、両電極に挟まれた複数の有機機能層とを有する有機エレクトロルミネッセンス素子において、該複数の有機機能層は、少なくとも発光層を有し、かつ、基板上に形成された前記陽極に接して絶縁層を有す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。
【００１０】
２．前記絶縁層の膜厚が１〜１０ｎｍ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。
【００１１】
３．前記絶縁層が、ポリオレフィン系ポリマーで形成されていることを特徴とする前記１または２に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【００１２】
４．前記絶縁層が、フッ素系高分子材料で形成されていることを特徴とする前記１または２に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【発明の効果】
【００１３】
本発明により、リーク故障がない、半減輝度寿命が改善され、駆動電圧が低下した有機エレクトロルミネッセンス素子が得られた。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明によれば、発行寿命が改善した塗布型のエレクトロルミネッセンス素子を提供することが出来る。陽極上に水系の正孔注入層を設けず、かつ、少なくとも一層の絶縁層を設けることにより、半減輝度寿命が改善された素子を提供することが出来た。
【００１５】
塗布型の有機ＥＬ素子では、ホール注入及び輸送性の観点より、例えばＰＥＤＯＴ／ＰＳＳなどの水系の高分子材料であるホール注入／輸送材料が好ましく用いられ、この種の材料より優れた塗布型の正孔注入材料は見いだされていない。
【００１６】
素子の信頼性確保に関する問題の中でも、特にリーク電流を防ぐことが不可欠である。一般に良好な状態の有機エレクトロルミネッセンス素子においては、整流比１０−５程度の特性を示すが、リーク電流が発生すると整流比は大きく低下する。リーク電流は発熱を引き起こし、熱に弱い有機物を用いている有機エレクトロルミネッセンス素子を容易に破壊する。有機エレクトロルミネッセンス素子でディスプレイパネルを作製する場合、リーク電流の存在はクロストーク発生の原因となり、ディスプレイパネルとしては致命的な欠陥となる。
【００１７】
本発明における検討により、このようなホール注入層はリーク故障を回避する役割を有することもわかった。塗布型の正孔注入層、例えばＰＥＤＯＴ／ＰＳＳなどの水系の高分子材料であるホール注入／輸送材料からなる層を用いずに、リーク故障を回避する検討を重ねた結果、陽極上に絶縁体からなく絶縁層を設けることにより、所望の駆動電圧を実現しながらリーク故障を回避し、さらには、寿命の改善に至ることを見いだした。
【００１８】
ここで絶縁層を形成する材料としては、絶縁体であれば特に制限はないが、ここで絶縁体とは、比抵抗（抵抗率）が常温（２５℃）、湿度５０％ＲＨにおいて１０８Ωｃｍ以上である材料をいう。有機材料また無機材料でもよいが、有機材料の多くが絶縁体であり、塗布で容易に形成される等、有機材料が好ましい。
【００１９】
有機材料のうち高分子材料が好ましく、水分や劣化をもたらす拡散物を透過させない点、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン系ポリマー等の高分子材料、また、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体などのポリオレフィン系フッ素化ポリマーなどのフッ素系高分子材料が好ましい。例えば、特開２００４−９９６０７号公報に記載の下記式で表されるフッ素化ポリマーもあげられる。
【００２０】
【化１】
【００２１】
２，２，３，３，４，５−ヘキサフルオロ−２，３−ジヒドロフランの重合体、また、２，２，３，３，４，５−ヘキサフルオロ−２，３−ジヒドロフランと他の重合可能なモノマーの少なくとも一種、例えば、ＣＦ２＝ＣＨＣＦ（ＣＦ３）ＣＦ２ＯＣＦ＝ＣＦ２、または、テトラフルオロエチレン等のフルオロオレフィンを共重合することで得られるポリマー等が挙げられる。
【００２２】
その他、フッ素系高分子材料として、特開平６−３８０８号公報に記載のフッ素化ポリマー、パーフルオロ−２，２−ジメチル−１，１−ジオキソールの重合体、また他のフルオロオレフィンやフルオロビニルエーテルなどとの共重合により得られるフッ素化ポリマーがあげられる。
【００２３】
上記高分子材料の重合度は１０〜１００００の範囲ならばいずれも構わないが、製膜時の溶媒への溶解性の観点から１０〜１０００が好ましい。
【００２４】
比抵抗値は、ＪＩＳ−Ｒ−１６３７に従い、四端子法により求める。なお、測定には例えば、三菱化学製ロレスタ−ＧＰ、ＭＣＰ−Ｔ６００を用いることが出来る。
【００２５】
陽極表面やその表面に付着したパーティクルによる凹凸を平坦化する手法としては、膜厚を増やすことが簡便である。しかし、キャリア輸送能を有するような材料を用いて完全にリークを回避するためには、ある程度の膜厚を積層する必要があり所望の駆動電圧を得にくい。
【００２６】
前記絶縁層の膜厚は１〜１０ｎｍであることが好ましい。この範囲にあるとき、キャリア注入を妨害せず、かつ、陽極表面やその表面に付着したパーティクルによる凹凸を平坦化することができリークを回避できる。
【００２７】
１０ｎｍ以下の絶縁層を設けることにより、凹凸やパーティクルによるエッジを平坦化しつつ、トンネル効果によりキャリア注入も妨げられない。更に、課題となっていた水分やＰＥＤＯＴからのＳ或いはＳＯ３等の拡散物による励起子の失活を抑えることができる。１ｎｍ以上であることで凹凸やパーティクルによるエッジを平坦化することが容易となる。
【００２８】
本発明に係る絶縁層とは、その条件を満たすものならばどのような材料を用いても構わないが、一般的にフッ素置換された有機化合物は撥水効果の高い素材が比較的容易に得られるため好ましい。特に、フッ素化ポリマーを用いることで、結晶性を抑え、透明なアモルファス膜ができやすいため最も好ましい。
【００２９】
フッ素化ポリマーについて、例えば実施例で使用のＩ−１については、前記特開２００４−９９６０７号公報に記載の方法に準じて２，２，３，３，４，５−ヘキサフルオロ−２，３−ジヒドロフランモノマーをテトラフルオロエチレンと共重合させることで製造することが出来る。
【００３０】
《有機ＥＬ素子の層構成》
次に、本発明の有機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るものではない。
【００３１】
（ｉ）陽極／絶縁層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／陰極
（ii）陽極／絶縁層／正孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／陰極
（iii）陽極／絶縁層／正孔輸送層／発光層／正孔阻止層／電子輸送層／陰極
（iv）陽極／絶縁層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／電子注入層／陰極
（ｖ）陽極／絶縁層／正孔輸送層／発光層／正孔阻止層／電子輸送層／電子注入層／陰極
この内、陽極、陰極、及び中間層を除いた各層を総称して有機機能層ともいう。
【００３２】
以下に各層について説明する。
【００３３】
《発光層》
発光層とは、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が、層間での励起子の失活等が考えられることから発光層の層内であることが好ましい。
【００３４】
発光層の膜厚は特に制限はないが、形成する膜の均質性や、発光時に不必要な高電圧を印加するのを防止し、且つ駆動電流に対する発光色の安定性向上の観点から、２〜２００ｎｍの範囲に調整することが好ましく、更に好ましくは５〜１００ｎｍの範囲に調整される。
【００３５】
以下に発光層に含まれるホスト化合物（発光ホストとも言う）と発光ドーパントについて説明する。
【００３６】
《ホスト化合物》
本発明に用いられるホスト化合物について説明する。
【００３７】
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℃）においてりん光発光のりん光量子収率が０．１未満の化合物である。好ましくはりん光量子収率が０．０１未満である。
【００３８】
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。
【００３９】
以下に、ホスト化合物の具体例を示すが、これらに限定されるものではない。
【００４０】
【化２】
【００４１】
【化３】
【００４２】
【化４】
【００４３】
【化５】
【００４４】
【化６】
【００４５】
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、繰り返し単位を持つ高分子化合物でもよく、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（重合性発光ホスト）でも良い。
【００４６】
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。ホスト化合物の具体例としては、以下の文献に記載されている化合物も挙げられる。
【００４７】
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。
【００４８】
《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。
【００４９】
本発明に係る発光ドーパントとしては、蛍光ドーパント、りん光ドーパント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、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として、上記のホスト化合物を含有すると同時にりん光ドーパントを含有することが好ましい。
【００５０】
りん光ドーパントは、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。
【００５１】
本発明に係るりん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、更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。
【００５２】
以下に、りん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。
【００５３】
【化７】
【００５４】
【化８】
【００５５】
【化９】
【００５６】
【化１０】
【００５７】
【化１１】
【００５８】
《注入層：電子注入層》
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。
【００５９】
正孔注入層に関しては、例えばＰＥＤＯＴ／ＰＳＳなどの水系の高分子材料であるホール注入／輸送材料を用いた正孔注入層は必ずしも必須ではないが必要に応じて設けてもよい。
【００６０】
正孔注入層（陽極バッファー層）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。
【００６１】
また、高分子バッファー層には導電性向上のためにポリスチレンスルホン酸（ＰＳＳ）のような酸をドープすることが一般的に良く用いられる。しかしながら、ドープした酸等の不純物が加熱や電圧印加等で素子内部に拡散し、素子性能に悪影響を与えることが懸念される。
【００６２】
正孔注入層の膜厚は特に制限はないが、形成する膜の均質性の観点から、２〜２００ｎｍの範囲に調整することが好ましく、更に好ましくは５〜１００ｎｍの範囲に調整される。
【００６３】
電子注入層は必要に応じて設け、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。
【００６４】
電子注入層（陰極バッファー層）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。
【００６５】
上記注入層（バッファー層）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。
【００６６】
注入層中に不純物が拡散することで駆動経時での素子安定性が劣化する可能性が考えられるが、その抑制手段として、アザカリックスアレーン誘導体等を用いると、性能向上する。
【００６７】
《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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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３〜１００ｎｍであり、更に好ましくは５〜３０ｎｍである。
【００７３】
《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。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
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。
【００７８】
また、特開平１１−２５１０６７号公報、 文献（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ ８０（２００２），ｐ．１３９ Ｊ．Ｈｕａｎｇ ｅｔ．ａｌ．）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。
【００７９】
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５〜２００ｎｍ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。
【００８０】
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。
【００８１】
《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。
【００８２】
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。
【００８３】
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。
【００８４】
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。
【００８５】
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５〜２００ｎｍ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。
【００８６】
また、不純物をゲスト材料としてドープした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。
【００８７】
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。
【００８８】
《陽極》
有機ＥＬ素子における陽極としては、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。
【００８９】
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、コーティング方式等湿式成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１０〜１０００ｎｍ、好ましくは１０〜２００ｎｍの範囲で選ばれる。
【００９０】
《陰極》
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。
【００９１】
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。
【００９２】
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５０〜２００ｎｍ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。
【００９３】
また、陰極に上記金属を１〜２０ｎｍ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、これを応用することで陽極と陰極の両方が透過性を有する素子を作製することができる。
【００９４】
《基板》
本発明の有機ＥＬ素子に用いることのできる基板（以下、支持基板とも言う）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な樹脂フィルムである。
【００９５】
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またはそれらの誘導体、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、アクリルあるいはポリアリレート類、アートン（ＪＳＲ製）あるいはアペル（三井化学製）といったシクロオレフィン系樹脂等を挙げられる。
【００９６】
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、水蒸気透過度が０．０１ｇ／（ｍ２・２４ｈ）以下のバリア性フィルムであることが好ましく、更には酸素透過度１０−３ｃｍ３／（ｍ２・２４ｈ・ａｔｍ）以下（１ａｔｍは、１．０１３２５×１０５Ｐａである）、水蒸気透過度１０−５ｃｍ３／（ｍ２・２４ｈ・ａｔｍ）以下の高バリア性フィルムであることが好ましい。
【００９７】
バリア膜を形成する材料としては、水分や酸素等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、窒化珪素等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。
【００９８】
バリア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、コーティング法等を用いることができるが、特開２００４−６８１４３号公報に記載されているような大気圧プラズマ重合法によるものが特に好ましい。
【００９９】
不透明な基板としては、例えば、アルミ、ステンレス等の金属板、フィルムや不透明樹脂基板、セラミック製の基板等が挙げられる。
【０１００】
本発明の有機ＥＬ素子の発光の室温における外部取り出し量子効率は、１％以上であることが好ましく、より好ましくは５％以上である。ここに、外部取り出し量子効率（％）＝（有機ＥＬ素子外部に発光した光子数）／（有機ＥＬ素子に流した電子数）×１００である。
【０１０１】
カラーフィルター等の色相改良フィルター等を併用しても、また、有機ＥＬ素子からの発光色を、蛍光体を用いて多色へ変換する色変換フィルターを併用してもよい。色変換フィルターを用いる場合においては、有機ＥＬ素子の発光のλｍａｘは４８０ｎｍ以下が好ましい。
【０１０２】
《封止》
本発明の有機ＥＬ素子の封止手段としては、例えば、封止部材と電極、支持基板とを接着剤で接着する方法を挙げることができる。
【０１０３】
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、電気絶縁性は特に問わない。
【０１０４】
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。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、ゲルマニウム及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。
【０１０５】
本発明においては、有機ＥＬ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。更には、ポリマーフィルムは、ＪＩＳ Ｋ ７１２６−１９８７に準拠した方法で測定された酸素透過度が１×１０−３ｃｍ３／（ｍ２・２４ｈ・ａｔｍ）以下、ＪＩＳ Ｋ ７１２９−１９９２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、１×１０−３ｇ／（ｍ２／２４ｈ）以下のものであることが好ましい。
【０１０６】
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。
【０１０７】
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及び熱硬化型接着剤、２−シアノアクリル酸エステル等の湿気硬化型等の接着剤を挙げることができる。また、エポキシ系等の熱及び化学硬化型（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。
【０１０８】
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。
【０１０９】
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。
【０１１０】
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、水分や酸素等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、窒化珪素等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。
【０１１１】
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、クラスターイオンビーム法、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、コーティング法等を用いることができる。
【０１１２】
封止部材と有機ＥＬ素子の表示領域との間隙には、気相及び液相では、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。
【０１１３】
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）等が挙げられ、硫酸塩、金属ハロゲン化物及び過塩素酸類においては無水塩が好適に用いられる。
【０１１４】
《有機ＥＬ素子の作製方法》
本発明の有機ＥＬ素子の作製方法は、生産性の観点からウエットプロセスで成膜することが好ましい。本発明でいうウエットプロセスとは、層を形成する際に層形成材料を溶液の形態で供給し、層形成を行うものである。
【０１１５】
本発明の有機ＥＬ素子の作製方法の一例として、陽極／正孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／電子注入層／陰極からなる有機ＥＬ素子の作製法を説明する。
【０１１６】
まず、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１０〜２００ｎｍ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する。
【０１１７】
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、電子輸送層、電子注入層、正孔阻止層等の有機化合物薄膜（有機層）を形成させる。
【０１１８】
これら各層の形成方法としては、前記の如く蒸着法、ウエットプロセス（スピンコート法、ダイコート法、キャスト法、インクジェット法、スプレー法、印刷法）等がある。更には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、本発明においてはスピンコート法、ダイコート法、インクジェット法、スプレー法、印刷法等の塗布法による成膜が好ましい。
【０１１９】
本発明の有機ＥＬ素子をウエットプロセスで作製する際に、材料を溶解または分散する液媒体としては、例えば、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、シクロペンタノン、２−ペンタノン等のケトン類、酢酸エチル、酢酸ブチル等の脂肪酸エステル類、ジクロロベンゼン等のハロゲン化炭化水素類、トルエン、キシレン、メシチレン、シクロヘキシルベンゼン、アニソール等の芳香族炭化水素類、シクロヘキサン、デカリン、ドデカン等の脂肪族炭化水素類、ＤＭＦ、ＤＭＳＯ等の有機溶媒や、あるいは水を用いることができる。
【０１２０】
これらの層を形成後、その上に陰極用物質からなる薄膜を１μｍ以下、好ましくは５０〜２００ｎｍの範囲の膜厚になるように、例えば、蒸着やスパッタリング等の方法により形成させ、陰極を設けることにより所望の有機ＥＬ素子が得られる。
【０１２１】
また、作製順序を逆にして、陰極、電子注入層、電子輸送層、発光層、正孔輸送層、正孔注入層、陽極の順に作製することも可能である。このようにして得られた多色の表示装置に、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２〜４０Ｖ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。
【０１２２】
《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、軽量且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。
【０１２３】
《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）層の内部で発光し、発光層で発生した光の内１５％から２０％程度の光しか取り出せないことが一般的に言われている。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）に入射する光は、全反射を起こし素子外部に取り出すことができないことや、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。
【０１２４】
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）、有機ＥＬ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。
【０１２５】
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が、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。
【０１２６】
本発明はこれらの手段を組み合わせることにより、更に高輝度あるいは耐久性に優れた有機ＥＬ素子を得ることができる。
【０１２７】
透明電極と透明基板の間に低屈折率の媒質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。
【０１２８】
低屈折率層としては、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が挙げられる。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。
【０１２９】
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。
【０１３０】
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内、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。
【０１３１】
導入する回折格子は、二次元的な周期的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一次元回折格子では、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それほど上がらない。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。
【０１３２】
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発光層の近傍が望ましい。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。
【０１３３】
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、二次元的に配列が繰り返されることが好ましい。
【０１３４】
《集光シート》
本発明の有機ＥＬ素子は基板の光取り出し側に、例えば、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たりすることにより、特定方向、例えば、素子発光面に対し正面方向に集光することにより、特定方向上の輝度を高めることができる。
【０１３５】
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、例えば一辺が３０μｍでその頂角が９０度となるような四角錐を二次元に配列する。一辺は１０〜１００μｍ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。
【０１３６】
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、基板に頂角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。
【０１３７】
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。
【０１３８】
《用途》
本発明の有機ＥＬ素子は、表示デバイス、ディスプレイ、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、照明装置（家庭用照明、車内照明）、時計や液晶用バックライト、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。
【０１３９】
本発明の有機ＥＬ素子においては、必要に応じ成膜時にメタルマスクやインクジェットプリンティング法等でパターニングを施してもよい。パターニングする場合は、電極のみをパターニングしてもよいし、電極と発光層をパターニングしてもよいし、素子全層をパターニングしてもよく、素子の作製においては、従来公知の方法を用いることができる。
【０１４０】
本発明の有機ＥＬ素子や本発明に係る化合物の発光する色は、「新編色彩科学ハンドブック」（日本色彩学会編、東京大学出版会、１９８５）の１０８頁の図４．１６において、分光放射輝度計ＣＳ−１０００（コニカミノルタセンシング製）で測定した結果をＣＩＥ色度座標に当てはめたときの色で決定される。
【０１４１】
また、本発明の有機ＥＬ素子が白色素子の場合、白色とは、２度視野角正面輝度を上記方法により測定した際に、１０００ｃｄ／ｍ２でのＣＩＥ１９３１表色系における色度がＸ＝０．３３±０．０７、Ｙ＝０．３３±０．１の領域内にあることを言う。本発明の有機ＥＬ素子の発光層には、発光ホスト化合物とゲスト材料としての発光ドーパントの少なくとも一種を含有することが好ましい。
【実施例】
【０１４２】
以下実施例により本発明を説明するが本発明はこれにより限定されるものではない。
【０１４３】
また、実施例で使用する化合物の構造を以下に示す。
【０１４４】
【化１２】
【０１４５】
実施例１
《有機ＥＬ素子１０１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ノルマル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分間行った。
【０１４６】
この透明支持基板上に、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）−ポリスチレンスルホネート（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ、Ｂａｙｅｒ社製、Ｂａｙｔｒｏｎ Ｐ Ａｌ ４０８３）を純水で７０％に希釈した溶液を３０００ｒｐｍ、３０秒でスピンコート法により製膜した後、２００℃にて１時間乾燥し、膜厚３０ｎｍの正孔注入層を設けた。
【０１４７】
次いで、基板を窒素雰囲気下のグローブボックスへと移動し、化合物ＨＴ−２（５０ｍｇ）をモノクロロベンゼン１０ｍｌに溶解させた溶液を用いて１５００ｒｐｍ、３０秒の条件下でスピンコート（膜厚約２０ｎｍ）し、１６０℃、３０分間窒素下で乾燥し、正孔輸送層とした。
【０１４８】
さらに、化合物Ｈ−２７（７３ｍｇ）と化合物Ｄ−１（１４ｍｇ）を酢酸イソプロピル１０ｍｌに溶解させた溶液を用いて１５００ｒｐｍ、３０秒の条件化でスピンコート（膜厚約４０ｎｍ）し、１２０℃、３０分間窒素下で乾燥し、発光層とした。
【０１４９】
次いで、化合物ＥＴ−１（５０ｍｇ）を２，２，３，３−テトラフルオロプロパノール１０ｍｌに溶解させた溶液を用いて１５００ｒｐｍ、３０秒の条件化でスピンコート（膜厚約２０ｎｍ）し、１２０℃、３０分間窒素下で乾燥し、電子輸送層とした。
【０１５０】
基板を真空蒸着装置に取付け、真空槽を４×１０−４Ｐａまで減圧し、電子注入層としてＬｉＦを２ｎｍで成膜し、その後アルミニウム１１０ｎｍを蒸着して陰極を形成し、有機ＥＬ素子１０１を作製した。
【０１５１】
《有機ＥＬ素子１０２の作製》
有機ＥＬ素子１０１の作製において、正孔注入層を設けずに、ポリエチレン（ＰＥ）２０ｍｇをクロロベンゼン１０ｍｌに溶解させた溶液を用いて、５０００ｒｐｍ、６０秒の条件下でスピンコートし、１５０℃、３０分間窒素下で加熱し膜厚１０ｎｍの絶縁層を形成した以外は同様にして、有機ＥＬ素子１０２を作製した。
【０１５２】
《有機ＥＬ素子１０３の作製》
有機ＥＬ素子１０３の作製において、ポリエチレン（ＰＥ）６０ｍｇをクロロベンゼン１０ｍｌに溶解させた溶液を用いて、５０００ｒｐｍ、６０秒の条件下でスピンコートし、１５０℃、３０分間窒素下で加熱し膜厚３０ｎｍの絶縁層とした以外は同様にして、有機ＥＬ素子１０３を作製した。
【０１５３】
《有機ＥＬ素子１０４および１０５の作製》
有機ＥＬ素子１０３の作製において、ポリエチレン（ＰＥ）のかわりにポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）２０ｍｇおよび６０ｍｇを２，２，３，３，３−ペンタフルオロプロピル−１，１，２，２−テトラフルオロエチルエーテル１０ｍｌにそれぞれ溶解させた溶液を用いて、５０００ｒｐｍ、６０秒の条件下でスピンコートし、１５０℃、３０分間窒素下で加熱しそれぞれ膜厚１０ｎｍおよび３０ｎｍの絶縁層とした以外は同様にして、有機ＥＬ素子１０４および１０５を作製した。
【０１５４】
《有機ＥＬ素子１０６および１０７の作製》
有機ＥＬ素子１０３の作製において、ＰＥのかわりにＩ−１（２０ｍｇおよび６０ｍｇ）を２，２，３，３，３−ペンタフルオロプロピル−１，１，２，２−テトラフルオロエチルエーテル１０ｍｌに溶解させた溶液を用いて、５０００ｒｐｍ、６０秒の条件下でスピンコートし、１５０℃、３０分間窒素下で加熱しそれぞれ膜厚１０ｎｍおよび３０ｎｍの絶縁層とした以外は同様にして、有機ＥＬ素子１０６および１０７を作製した。
【０１５５】
《有機ＥＬ素子１０８の作製》
有機ＥＬ素子１０３の作製において、絶縁層を形成しなかった以外は同様にして、有機ＥＬ素子１０８を作製した。
【０１５６】
《有機ＥＬ素子の評価》
作製した有機ＥＬ素子について、下記の評価を行った。
【０１５７】
（外部取り出し量子効率）
作製した有機ＥＬ素子に対し、２．５ｍＡ／ｃｍ２で定電流を印加したときの外部取り出し量子効率（％）を測定した。外部取り出し量子効率は以下の式により算出される。
【０１５８】
外部取り出し量子効率（％）＝有機ＥＬ素子外部に発光した光子数／有機ＥＬ素子に流した電子数×１００
なお、測定には分光放射輝度計ＣＳ−１０００（コニカミノルタセンシング製）を用いた。有機ＥＬ素子１０１〜１１１の外部取り出し量子効率は、有機ＥＬ素子１０１（比較例）の測定値を１００とした相対値で表した。外部取り出し量子効率の相対値を表１に記した。
【０１５９】
（半減寿命）
作製した有機ＥＬ素子に対し、正面輝度１０００ｃｄ／ｍ２となるような電流を与え、連続駆動した。正面輝度が初期の半減値（５００ｃｄ／ｍ２）になるまでに掛かる時間を半減寿命として求め、有機ＥＬ素子１０２〜１０９の半減寿命は、有機ＥＬ素子１０１（比較例）の測定値を１００とした相対値で表した。
【０１６０】
（整流比）
作製した有機ＥＬ素子に、低電圧電源（株式会社エーディーシー製、直流電圧・電流源Ｒ６２４３）にて＋５Ｖ（正方向）、−５Ｖ（逆方向）を印加しその時の電流値を測定し、正逆電流値の比（正方向電流値÷逆方向電流値＝整流比）を算出し比較を実施した。
【０１６１】
（高温保存時の輝度低下率）
７５℃で、５００時間放置した後の有機ＥＬ素子の正面輝度を評価した。５Ｖの印加電圧で発光させ、保存前からの輝度低下率を有機ＥＬ素子１０１の低下率を１００としたときの相対値で評価した。
【０１６２】
（ダークスポット）
作製した有機ＥＬ素子を、６０℃、９０％ＲＨの環境下で、３００時間及び５００時間保存した後、５０倍の拡大写真を撮影してダークスポットの発生状況を目視観察し、下記の基準に従ってダークスポット耐性の評価を行った。
【０１６３】
○：５００時間後もダークスポットの発生が全く認められない
△：３００時間保存後はダークスポットの発生が認められないが、５００時間保存後にわずかながらダークスポットの発生が認められた
×：３００時間保存後でもダークスポットの発生が多数認めら、実用に耐えない品質である
【０１６４】
【表１】
【０１６５】
なお、高温保存時の輝度低下率について、また、ダークスポットについて、素子１０８は保存後には通電せず測定不能であった。
【０１６６】
表１記載の結果の通り、正孔注入層と正孔輸送層間に臨界表面張力が３０ｍＮ／ｍ以下のものを中間層として塗工することで、半減寿命および、整流比、また、高温保存時の輝度低下率、ダークスポットなどが改善していることがわかる。また、製膜を１０ｎｍにすることで更に高い効果を示していること、フッ素化ポリマー材料を使うことでより効果が顕著に表れていることが併せて明らかとなっている。
【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に関し、更に詳しくは、リーク故障を抑制し、さらには半減輝度寿命を改善し、駆動電圧を低下させた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】
従来、発光型の電子ディスプレイデバイスとして、エレクトロルミネッセンスディスプレイ（ＥＬＤ）がある。ＥＬＤの構成要素としては、無機エレクトロルミネッセンス素子（以下、無機ＥＬ素子ともいう）や有機エレクトロルミネッセンス素子（以下、有機ＥＬ素子ともいう）が挙げられる。無機ＥＬ素子は平面型光源として使用されてきたが、発光素子を駆動させるためには交流の高電圧が必要である。
【０００３】
一方、有機エレクトロルミネッセンス素子は、発光する化合物を含有する発光層を、陰極と陽極で挟んだ構成を有し、発光層に電子及び正孔を注入して、再結合させることにより励起子（エキシトン）を生成させ、このエキシトンが失活する際の光の放出（蛍光・燐光）を利用して発光する素子であり、数Ｖ〜数十Ｖ程度の電圧で発光が可能であり、更に自己発光型であるために視野角に富み、視認性が高く、薄膜型の完全固体素子であるために省スペース、携帯性等の観点から注目されている。
【０００４】
有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法としては、蒸着法、ウエットプロセス（スピンコート法、キャスト法、インクジェット法、スプレー法、印刷法等、以下塗布法ともいう）があるが、真空プロセスを必要とせず連続生産が簡便であるという理由で、近年はウエットプロセス生産が注目されている。
【０００５】
塗布型の有機ＥＬ素子においては、ホール注入及び輸送性の観点より、例えばＰＥＤＯＴ／ＰＳＳなどの水系の高分子材料であるホール注入／輸送材料が好ましく用いられる。しかし、水分やＰＥＤＯＴからのＳ或いはＳＯ３等の拡散物による励起子の失活が課題となっていた。また、陽極にはＩＴＯがよく用いられるが、インジウムイオンの拡散による励起子の失活も課題となっていた（例えば、非特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】有機ＥＬハンドブック、リアライズ理工センター発行、２００４年、ｐ２６０
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従って、本発明の目的は、有機エレクトロルミネッセンス素子のリーク故障を抑制し、半減輝度寿命を改善し、駆動電圧を低下させた有機エレクトロルミネッセンス素子を得ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の上記課題は以下の手段により達成される。
【０００９】
１．基板上に、陽極、及び陰極と、両電極に挟まれた複数の有機機能層とを有する有機エレクトロルミネッセンス素子において、該複数の有機機能層は、少なくとも発光層を有し、かつ、基板上に形成された前記陽極に接して絶縁層を有す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。
【００１０】
２．前記絶縁層の膜厚が１〜１０ｎｍ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。
【００１１】
３．前記絶縁層が、ポリオレフィン系ポリマーで形成されていることを特徴とする前記１または２に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【００１２】
４．前記絶縁層が、フッ素系高分子材料で形成されていることを特徴とする前記１または２に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【発明の効果】
【００１３】
本発明により、リーク故障がない、半減輝度寿命が改善され、駆動電圧が低下した有機エレクトロルミネッセンス素子が得られた。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明によれば、発行寿命が改善した塗布型のエレクトロルミネッセンス素子を提供することが出来る。陽極上に水系の正孔注入層を設けず、かつ、少なくとも一層の絶縁層を設けることにより、半減輝度寿命が改善された素子を提供することが出来た。
【００１５】
塗布型の有機ＥＬ素子では、ホール注入及び輸送性の観点より、例えばＰＥＤＯＴ／ＰＳＳなどの水系の高分子材料であるホール注入／輸送材料が好ましく用いられ、この種の材料より優れた塗布型の正孔注入材料は見いだされていない。
【００１６】
素子の信頼性確保に関する問題の中でも、特にリーク電流を防ぐことが不可欠である。一般に良好な状態の有機エレクトロルミネッセンス素子においては、整流比１０−５程度の特性を示すが、リーク電流が発生すると整流比は大きく低下する。リーク電流は発熱を引き起こし、熱に弱い有機物を用いている有機エレクトロルミネッセンス素子を容易に破壊する。有機エレクトロルミネッセンス素子でディスプレイパネルを作製する場合、リーク電流の存在はクロストーク発生の原因となり、ディスプレイパネルとしては致命的な欠陥となる。
【００１７】
本発明における検討により、このようなホール注入層はリーク故障を回避する役割を有することもわかった。塗布型の正孔注入層、例えばＰＥＤＯＴ／ＰＳＳなどの水系の高分子材料であるホール注入／輸送材料からなる層を用いずに、リーク故障を回避する検討を重ねた結果、陽極上に絶縁体からなく絶縁層を設けることにより、所望の駆動電圧を実現しながらリーク故障を回避し、さらには、寿命の改善に至ることを見いだした。
【００１８】
ここで絶縁層を形成する材料としては、絶縁体であれば特に制限はないが、ここで絶縁体とは、比抵抗（抵抗率）が常温（２５℃）、湿度５０％ＲＨにおいて１０８Ωｃｍ以上である材料をいう。有機材料また無機材料でもよいが、有機材料の多くが絶縁体であり、塗布で容易に形成される等、有機材料が好ましい。
【００１９】
有機材料のうち高分子材料が好ましく、水分や劣化をもたらす拡散物を透過させない点、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン系ポリマー等の高分子材料、また、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体などのポリオレフィン系フッ素化ポリマーなどのフッ素系高分子材料が好ましい。例えば、特開２００４−９９６０７号公報に記載の下記式で表されるフッ素化ポリマーもあげられる。
【００２０】
【化１】
【００２１】
２，２，３，３，４，５−ヘキサフルオロ−２，３−ジヒドロフランの重合体、また、２，２，３，３，４，５−ヘキサフルオロ−２，３−ジヒドロフランと他の重合可能なモノマーの少なくとも一種、例えば、ＣＦ２＝ＣＨＣＦ（ＣＦ３）ＣＦ２ＯＣＦ＝ＣＦ２、または、テトラフルオロエチレン等のフルオロオレフィンを共重合することで得られるポリマー等が挙げられる。
【００２２】
その他、フッ素系高分子材料として、特開平６−３８０８号公報に記載のフッ素化ポリマー、パーフルオロ−２，２−ジメチル−１，１−ジオキソールの重合体、また他のフルオロオレフィンやフルオロビニルエーテルなどとの共重合により得られるフッ素化ポリマーがあげられる。
【００２３】
上記高分子材料の重合度は１０〜１００００の範囲ならばいずれも構わないが、製膜時の溶媒への溶解性の観点から１０〜１０００が好ましい。
【００２４】
比抵抗値は、ＪＩＳ−Ｒ−１６３７に従い、四端子法により求める。なお、測定には例えば、三菱化学製ロレスタ−ＧＰ、ＭＣＰ−Ｔ６００を用いることが出来る。
【００２５】
陽極表面やその表面に付着したパーティクルによる凹凸を平坦化する手法としては、膜厚を増やすことが簡便である。しかし、キャリア輸送能を有するような材料を用いて完全にリークを回避するためには、ある程度の膜厚を積層する必要があり所望の駆動電圧を得にくい。
【００２６】
前記絶縁層の膜厚は１〜１０ｎｍであることが好ましい。この範囲にあるとき、キャリア注入を妨害せず、かつ、陽極表面やその表面に付着したパーティクルによる凹凸を平坦化することができリークを回避できる。
【００２７】
１０ｎｍ以下の絶縁層を設けることにより、凹凸やパーティクルによるエッジを平坦化しつつ、トンネル効果によりキャリア注入も妨げられない。更に、課題となっていた水分やＰＥＤＯＴからのＳ或いはＳＯ３等の拡散物による励起子の失活を抑えることができる。１ｎｍ以上であることで凹凸やパーティクルによるエッジを平坦化することが容易となる。
【００２８】
本発明に係る絶縁層とは、その条件を満たすものならばどのような材料を用いても構わないが、一般的にフッ素置換された有機化合物は撥水効果の高い素材が比較的容易に得られるため好ましい。特に、フッ素化ポリマーを用いることで、結晶性を抑え、透明なアモルファス膜ができやすいため最も好ましい。
【００２９】
フッ素化ポリマーについて、例えば実施例で使用のＩ−１については、前記特開２００４−９９６０７号公報に記載の方法に準じて２，２，３，３，４，５−ヘキサフルオロ−２，３−ジヒドロフランモノマーをテトラフルオロエチレンと共重合させることで製造することが出来る。
【００３０】
《有機ＥＬ素子の層構成》
次に、本発明の有機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るものではない。
【００３１】
（ｉ）陽極／絶縁層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／陰極
（ii）陽極／絶縁層／正孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／陰極
（iii）陽極／絶縁層／正孔輸送層／発光層／正孔阻止層／電子輸送層／陰極
（iv）陽極／絶縁層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／電子注入層／陰極
（ｖ）陽極／絶縁層／正孔輸送層／発光層／正孔阻止層／電子輸送層／電子注入層／陰極
この内、陽極、陰極、及び中間層を除いた各層を総称して有機機能層ともいう。
【００３２】
以下に各層について説明する。
【００３３】
《発光層》
発光層とは、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が、層間での励起子の失活等が考えられることから発光層の層内であることが好ましい。
【００３４】
発光層の膜厚は特に制限はないが、形成する膜の均質性や、発光時に不必要な高電圧を印加するのを防止し、且つ駆動電流に対する発光色の安定性向上の観点から、２〜２００ｎｍの範囲に調整することが好ましく、更に好ましくは５〜１００ｎｍの範囲に調整される。
【００３５】
以下に発光層に含まれるホスト化合物（発光ホストとも言う）と発光ドーパントについて説明する。
【００３６】
《ホスト化合物》
本発明に用いられるホスト化合物について説明する。
【００３７】
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℃）においてりん光発光のりん光量子収率が０．１未満の化合物である。好ましくはりん光量子収率が０．０１未満である。
【００３８】
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。
【００３９】
以下に、ホスト化合物の具体例を示すが、これらに限定されるものではない。
【００４０】
【化２】
【００４１】
【化３】
【００４２】
【化４】
【００４３】
【化５】
【００４４】
【化６】
【００４５】
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、繰り返し単位を持つ高分子化合物でもよく、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（重合性発光ホスト）でも良い。
【００４６】
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。ホスト化合物の具体例としては、以下の文献に記載されている化合物も挙げられる。
【００４７】
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。
【００４８】
《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。
【００４９】
本発明に係る発光ドーパントとしては、蛍光ドーパント、りん光ドーパント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、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として、上記のホスト化合物を含有すると同時にりん光ドーパントを含有することが好ましい。
【００５０】
りん光ドーパントは、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。
【００５１】
本発明に係るりん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、更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。
【００５２】
以下に、りん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。
【００５３】
【化７】
【００５４】
【化８】
【００５５】
【化９】
【００５６】
【化１０】
【００５７】
【化１１】
【００５８】
《注入層：電子注入層》
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。
【００５９】
正孔注入層に関しては、例えばＰＥＤＯＴ／ＰＳＳなどの水系の高分子材料であるホール注入／輸送材料を用いた正孔注入層は必ずしも必須ではないが必要に応じて設けてもよい。
【００６０】
正孔注入層（陽極バッファー層）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。
【００６１】
また、高分子バッファー層には導電性向上のためにポリスチレンスルホン酸（ＰＳＳ）のような酸をドープすることが一般的に良く用いられる。しかしながら、ドープした酸等の不純物が加熱や電圧印加等で素子内部に拡散し、素子性能に悪影響を与えることが懸念される。
【００６２】
正孔注入層の膜厚は特に制限はないが、形成する膜の均質性の観点から、２〜２００ｎｍの範囲に調整することが好ましく、更に好ましくは５〜１００ｎｍの範囲に調整される。
【００６３】
電子注入層は必要に応じて設け、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。
【００６４】
電子注入層（陰極バッファー層）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。
【００６５】
上記注入層（バッファー層）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。
【００６６】
注入層中に不純物が拡散することで駆動経時での素子安定性が劣化する可能性が考えられるが、その抑制手段として、アザカリックスアレーン誘導体等を用いると、性能向上する。
【００６７】
《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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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３〜１００ｎｍであり、更に好ましくは５〜３０ｎｍである。
【００７３】
《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。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
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。
【００７８】
また、特開平１１−２５１０６７号公報、 文献（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ ８０（２００２），ｐ．１３９ Ｊ．Ｈｕａｎｇ ｅｔ．ａｌ．）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。
【００７９】
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５〜２００ｎｍ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。
【００８０】
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。
【００８１】
《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。
【００８２】
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。
【００８３】
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。
【００８４】
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。
【００８５】
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５〜２００ｎｍ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。
【００８６】
また、不純物をゲスト材料としてドープした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。
【００８７】
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。
【００８８】
《陽極》
有機ＥＬ素子における陽極としては、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。
【００８９】
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、コーティング方式等湿式成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１０〜１０００ｎｍ、好ましくは１０〜２００ｎｍの範囲で選ばれる。
【００９０】
《陰極》
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。
【００９１】
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。
【００９２】
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５０〜２００ｎｍ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。
【００９３】
また、陰極に上記金属を１〜２０ｎｍ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、これを応用することで陽極と陰極の両方が透過性を有する素子を作製することができる。
【００９４】
《基板》
本発明の有機ＥＬ素子に用いることのできる基板（以下、支持基板とも言う）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な樹脂フィルムである。
【００９５】
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またはそれらの誘導体、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、アクリルあるいはポリアリレート類、アートン（ＪＳＲ製）あるいはアペル（三井化学製）といったシクロオレフィン系樹脂等を挙げられる。
【００９６】
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、水蒸気透過度が０．０１ｇ／（ｍ２・２４ｈ）以下のバリア性フィルムであることが好ましく、更には酸素透過度１０−３ｃｍ３／（ｍ２・２４ｈ・ａｔｍ）以下（１ａｔｍは、１．０１３２５×１０５Ｐａである）、水蒸気透過度１０−５ｃｍ３／（ｍ２・２４ｈ・ａｔｍ）以下の高バリア性フィルムであることが好ましい。
【００９７】
バリア膜を形成する材料としては、水分や酸素等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、窒化珪素等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。
【００９８】
バリア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、コーティング法等を用いることができるが、特開２００４−６８１４３号公報に記載されているような大気圧プラズマ重合法によるものが特に好ましい。
【００９９】
不透明な基板としては、例えば、アルミ、ステンレス等の金属板、フィルムや不透明樹脂基板、セラミック製の基板等が挙げられる。
【０１００】
本発明の有機ＥＬ素子の発光の室温における外部取り出し量子効率は、１％以上であることが好ましく、より好ましくは５％以上である。ここに、外部取り出し量子効率（％）＝（有機ＥＬ素子外部に発光した光子数）／（有機ＥＬ素子に流した電子数）×１００である。
【０１０１】
カラーフィルター等の色相改良フィルター等を併用しても、また、有機ＥＬ素子からの発光色を、蛍光体を用いて多色へ変換する色変換フィルターを併用してもよい。色変換フィルターを用いる場合においては、有機ＥＬ素子の発光のλｍａｘは４８０ｎｍ以下が好ましい。
【０１０２】
《封止》
本発明の有機ＥＬ素子の封止手段としては、例えば、封止部材と電極、支持基板とを接着剤で接着する方法を挙げることができる。
【０１０３】
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、電気絶縁性は特に問わない。
【０１０４】
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。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、ゲルマニウム及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。
【０１０５】
本発明においては、有機ＥＬ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。更には、ポリマーフィルムは、ＪＩＳ Ｋ ７１２６−１９８７に準拠した方法で測定された酸素透過度が１×１０−３ｃｍ３／（ｍ２・２４ｈ・ａｔｍ）以下、ＪＩＳ Ｋ ７１２９−１９９２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、１×１０−３ｇ／（ｍ２／２４ｈ）以下のものであることが好ましい。
【０１０６】
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。
【０１０７】
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及び熱硬化型接着剤、２−シアノアクリル酸エステル等の湿気硬化型等の接着剤を挙げることができる。また、エポキシ系等の熱及び化学硬化型（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。
【０１０８】
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。
【０１０９】
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。
【０１１０】
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、水分や酸素等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、窒化珪素等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。
【０１１１】
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、クラスターイオンビーム法、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、コーティング法等を用いることができる。
【０１１２】
封止部材と有機ＥＬ素子の表示領域との間隙には、気相及び液相では、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。
【０１１３】
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）等が挙げられ、硫酸塩、金属ハロゲン化物及び過塩素酸類においては無水塩が好適に用いられる。
【０１１４】
《有機ＥＬ素子の作製方法》
本発明の有機ＥＬ素子の作製方法は、生産性の観点からウエットプロセスで成膜することが好ましい。本発明でいうウエットプロセスとは、層を形成する際に層形成材料を溶液の形態で供給し、層形成を行うものである。
【０１１５】
本発明の有機ＥＬ素子の作製方法の一例として、陽極／正孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／電子注入層／陰極からなる有機ＥＬ素子の作製法を説明する。
【０１１６】
まず、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１０〜２００ｎｍ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する。
【０１１７】
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、電子輸送層、電子注入層、正孔阻止層等の有機化合物薄膜（有機層）を形成させる。
【０１１８】
これら各層の形成方法としては、前記の如く蒸着法、ウエットプロセス（スピンコート法、ダイコート法、キャスト法、インクジェット法、スプレー法、印刷法）等がある。更には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、本発明においてはスピンコート法、ダイコート法、インクジェット法、スプレー法、印刷法等の塗布法による成膜が好ましい。
【０１１９】
本発明の有機ＥＬ素子をウエットプロセスで作製する際に、材料を溶解または分散する液媒体としては、例えば、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、シクロペンタノン、２−ペンタノン等のケトン類、酢酸エチル、酢酸ブチル等の脂肪酸エステル類、ジクロロベンゼン等のハロゲン化炭化水素類、トルエン、キシレン、メシチレン、シクロヘキシルベンゼン、アニソール等の芳香族炭化水素類、シクロヘキサン、デカリン、ドデカン等の脂肪族炭化水素類、ＤＭＦ、ＤＭＳＯ等の有機溶媒や、あるいは水を用いることができる。
【０１２０】
これらの層を形成後、その上に陰極用物質からなる薄膜を１μｍ以下、好ましくは５０〜２００ｎｍの範囲の膜厚になるように、例えば、蒸着やスパッタリング等の方法により形成させ、陰極を設けることにより所望の有機ＥＬ素子が得られる。
【０１２１】
また、作製順序を逆にして、陰極、電子注入層、電子輸送層、発光層、正孔輸送層、正孔注入層、陽極の順に作製することも可能である。このようにして得られた多色の表示装置に、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２〜４０Ｖ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。
【０１２２】
《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、軽量且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。
【０１２３】
《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）層の内部で発光し、発光層で発生した光の内１５％から２０％程度の光しか取り出せないことが一般的に言われている。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）に入射する光は、全反射を起こし素子外部に取り出すことができないことや、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。
【０１２４】
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）、有機ＥＬ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。
【０１２５】
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が、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。
【０１２６】
本発明はこれらの手段を組み合わせることにより、更に高輝度あるいは耐久性に優れた有機ＥＬ素子を得ることができる。
【０１２７】
透明電極と透明基板の間に低屈折率の媒質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。
【０１２８】
低屈折率層としては、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が挙げられる。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。
【０１２９】
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。
【０１３０】
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内、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。
【０１３１】
導入する回折格子は、二次元的な周期的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一次元回折格子では、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それほど上がらない。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。
【０１３２】
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発光層の近傍が望ましい。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。
【０１３３】
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、二次元的に配列が繰り返されることが好ましい。
【０１３４】
《集光シート》
本発明の有機ＥＬ素子は基板の光取り出し側に、例えば、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たりすることにより、特定方向、例えば、素子発光面に対し正面方向に集光することにより、特定方向上の輝度を高めることができる。
【０１３５】
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、例えば一辺が３０μｍでその頂角が９０度となるような四角錐を二次元に配列する。一辺は１０〜１００μｍ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。
【０１３６】
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、基板に頂角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。
【０１３７】
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。
【０１３８】
《用途》
本発明の有機ＥＬ素子は、表示デバイス、ディスプレイ、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、照明装置（家庭用照明、車内照明）、時計や液晶用バックライト、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。
【０１３９】
本発明の有機ＥＬ素子においては、必要に応じ成膜時にメタルマスクやインクジェットプリンティング法等でパターニングを施してもよい。パターニングする場合は、電極のみをパターニングしてもよいし、電極と発光層をパターニングしてもよいし、素子全層をパターニングしてもよく、素子の作製においては、従来公知の方法を用いることができる。
【０１４０】
本発明の有機ＥＬ素子や本発明に係る化合物の発光する色は、「新編色彩科学ハンドブック」（日本色彩学会編、東京大学出版会、１９８５）の１０８頁の図４．１６において、分光放射輝度計ＣＳ−１０００（コニカミノルタセンシング製）で測定した結果をＣＩＥ色度座標に当てはめたときの色で決定される。
【０１４１】
また、本発明の有機ＥＬ素子が白色素子の場合、白色とは、２度視野角正面輝度を上記方法により測定した際に、１０００ｃｄ／ｍ２でのＣＩＥ１９３１表色系における色度がＸ＝０．３３±０．０７、Ｙ＝０．３３±０．１の領域内にあることを言う。本発明の有機ＥＬ素子の発光層には、発光ホスト化合物とゲスト材料としての発光ドーパントの少なくとも一種を含有することが好ましい。
【実施例】
【０１４２】
以下実施例により本発明を説明するが本発明はこれにより限定されるものではない。
【０１４３】
また、実施例で使用する化合物の構造を以下に示す。
【０１４４】
【化１２】
【０１４５】
実施例１
《有機ＥＬ素子１０１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ノルマル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分間行った。
【０１４６】
この透明支持基板上に、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）−ポリスチレンスルホネート（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ、Ｂａｙｅｒ社製、Ｂａｙｔｒｏｎ Ｐ Ａｌ ４０８３）を純水で７０％に希釈した溶液を３０００ｒｐｍ、３０秒でスピンコート法により製膜した後、２００℃にて１時間乾燥し、膜厚３０ｎｍの正孔注入層を設けた。
【０１４７】
次いで、基板を窒素雰囲気下のグローブボックスへと移動し、化合物ＨＴ−２（５０ｍｇ）をモノクロロベンゼン１０ｍｌに溶解させた溶液を用いて１５００ｒｐｍ、３０秒の条件下でスピンコート（膜厚約２０ｎｍ）し、１６０℃、３０分間窒素下で乾燥し、正孔輸送層とした。
【０１４８】
さらに、化合物Ｈ−２７（７３ｍｇ）と化合物Ｄ−１（１４ｍｇ）を酢酸イソプロピル１０ｍｌに溶解させた溶液を用いて１５００ｒｐｍ、３０秒の条件化でスピンコート（膜厚約４０ｎｍ）し、１２０℃、３０分間窒素下で乾燥し、発光層とした。
【０１４９】
次いで、化合物ＥＴ−１（５０ｍｇ）を２，２，３，３−テトラフルオロプロパノール１０ｍｌに溶解させた溶液を用いて１５００ｒｐｍ、３０秒の条件化でスピンコート（膜厚約２０ｎｍ）し、１２０℃、３０分間窒素下で乾燥し、電子輸送層とした。
【０１５０】
基板を真空蒸着装置に取付け、真空槽を４×１０−４Ｐａまで減圧し、電子注入層としてＬｉＦを２ｎｍで成膜し、その後アルミニウム１１０ｎｍを蒸着して陰極を形成し、有機ＥＬ素子１０１を作製した。
【０１５１】
《有機ＥＬ素子１０２の作製》
有機ＥＬ素子１０１の作製において、正孔注入層を設けずに、ポリエチレン（ＰＥ）２０ｍｇをクロロベンゼン１０ｍｌに溶解させた溶液を用いて、５０００ｒｐｍ、６０秒の条件下でスピンコートし、１５０℃、３０分間窒素下で加熱し膜厚１０ｎｍの絶縁層を形成した以外は同様にして、有機ＥＬ素子１０２を作製した。
【０１５２】
《有機ＥＬ素子１０３の作製》
有機ＥＬ素子１０３の作製において、ポリエチレン（ＰＥ）６０ｍｇをクロロベンゼン１０ｍｌに溶解させた溶液を用いて、５０００ｒｐｍ、６０秒の条件下でスピンコートし、１５０℃、３０分間窒素下で加熱し膜厚３０ｎｍの絶縁層とした以外は同様にして、有機ＥＬ素子１０３を作製した。
【０１５３】
《有機ＥＬ素子１０４および１０５の作製》
有機ＥＬ素子１０３の作製において、ポリエチレン（ＰＥ）のかわりにポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）２０ｍｇおよび６０ｍｇを２，２，３，３，３−ペンタフルオロプロピル−１，１，２，２−テトラフルオロエチルエーテル１０ｍｌにそれぞれ溶解させた溶液を用いて、５０００ｒｐｍ、６０秒の条件下でスピンコートし、１５０℃、３０分間窒素下で加熱しそれぞれ膜厚１０ｎｍおよび３０ｎｍの絶縁層とした以外は同様にして、有機ＥＬ素子１０４および１０５を作製した。
【０１５４】
《有機ＥＬ素子１０６および１０７の作製》
有機ＥＬ素子１０３の作製において、ＰＥのかわりにＩ−１（２０ｍｇおよび６０ｍｇ）を２，２，３，３，３−ペンタフルオロプロピル−１，１，２，２−テトラフルオロエチルエーテル１０ｍｌに溶解させた溶液を用いて、５０００ｒｐｍ、６０秒の条件下でスピンコートし、１５０℃、３０分間窒素下で加熱しそれぞれ膜厚１０ｎｍおよび３０ｎｍの絶縁層とした以外は同様にして、有機ＥＬ素子１０６および１０７を作製した。
【０１５５】
《有機ＥＬ素子１０８の作製》
有機ＥＬ素子１０３の作製において、絶縁層を形成しなかった以外は同様にして、有機ＥＬ素子１０８を作製した。
【０１５６】
《有機ＥＬ素子の評価》
作製した有機ＥＬ素子について、下記の評価を行った。
【０１５７】
（外部取り出し量子効率）
作製した有機ＥＬ素子に対し、２．５ｍＡ／ｃｍ２で定電流を印加したときの外部取り出し量子効率（％）を測定した。外部取り出し量子効率は以下の式により算出される。
【０１５８】
外部取り出し量子効率（％）＝有機ＥＬ素子外部に発光した光子数／有機ＥＬ素子に流した電子数×１００
なお、測定には分光放射輝度計ＣＳ−１０００（コニカミノルタセンシング製）を用いた。有機ＥＬ素子１０１〜１１１の外部取り出し量子効率は、有機ＥＬ素子１０１（比較例）の測定値を１００とした相対値で表した。外部取り出し量子効率の相対値を表１に記した。
【０１５９】
（半減寿命）
作製した有機ＥＬ素子に対し、正面輝度１０００ｃｄ／ｍ２となるような電流を与え、連続駆動した。正面輝度が初期の半減値（５００ｃｄ／ｍ２）になるまでに掛かる時間を半減寿命として求め、有機ＥＬ素子１０２〜１０９の半減寿命は、有機ＥＬ素子１０１（比較例）の測定値を１００とした相対値で表した。
【０１６０】
（整流比）
作製した有機ＥＬ素子に、低電圧電源（株式会社エーディーシー製、直流電圧・電流源Ｒ６２４３）にて＋５Ｖ（正方向）、−５Ｖ（逆方向）を印加しその時の電流値を測定し、正逆電流値の比（正方向電流値÷逆方向電流値＝整流比）を算出し比較を実施した。
【０１６１】
（高温保存時の輝度低下率）
７５℃で、５００時間放置した後の有機ＥＬ素子の正面輝度を評価した。５Ｖの印加電圧で発光させ、保存前からの輝度低下率を有機ＥＬ素子１０１の低下率を１００としたときの相対値で評価した。
【０１６２】
（ダークスポット）
作製した有機ＥＬ素子を、６０℃、９０％ＲＨの環境下で、３００時間及び５００時間保存した後、５０倍の拡大写真を撮影してダークスポットの発生状況を目視観察し、下記の基準に従ってダークスポット耐性の評価を行った。
【０１６３】
○：５００時間後もダークスポットの発生が全く認められない
△：３００時間保存後はダークスポットの発生が認められないが、５００時間保存後にわずかながらダークスポットの発生が認められた
×：３００時間保存後でもダークスポットの発生が多数認めら、実用に耐えない品質である
【０１６４】
【表１】
【０１６５】
なお、高温保存時の輝度低下率について、また、ダークスポットについて、素子１０８は保存後には通電せず測定不能であった。
【０１６６】
表１記載の結果の通り、正孔注入層と正孔輸送層間に臨界表面張力が３０ｍＮ／ｍ以下のものを中間層として塗工することで、半減寿命および、整流比、また、高温保存時の輝度低下率、ダークスポットなどが改善していることがわかる。また、製膜を１０ｎｍにすることで更に高い効果を示していること、フッ素化ポリマー材料を使うことでより効果が顕著に表れていることが併せて明らかとなっている。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に、陽極、及び陰極と、両電極に挟まれた複数の有機機能層とを有する有機エレクトロルミネッセンス素子において、該複数の有機機能層は、少なくとも発光層を有し、かつ、基板上に形成された前記陽極に接して絶縁層を有す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】
前記絶縁層の膜厚が１〜１０ｎｍ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】
前記絶縁層が、ポリオレフィン系ポリマーで形成されていることを特徴とする請求項１または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】
前記絶縁層が、フッ素系高分子材料で形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項１】
基板上に、陽極、及び陰極と、両電極に挟まれた複数の有機機能層とを有する有機エレクトロルミネッセンス素子において、該複数の有機機能層は、少なくとも発光層を有し、かつ、基板上に形成された前記陽極に接して絶縁層を有す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】
前記絶縁層の膜厚が１〜１０ｎｍ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】
前記絶縁層が、ポリオレフィン系ポリマーで形成されていることを特徴とする請求項１または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】
前記絶縁層が、フッ素系高分子材料で形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【公開番号】特開２０１２−１６９１９９（Ｐ２０１２−１６９１９９Ａ）
【公開日】平成２４年９月６日（２０１２．９．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−３０６２７（Ｐ２０１１−３０６２７）
【出願日】平成２３年２月１６日（２０１１．２．１６）
【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２４年９月６日（２０１２．９．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月１６日（２０１１．２．１６）
【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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