有機発光素子
【課題】電子注入性に優れたドナードーパントを使用した場合において、経時的な発光効率の変化を防止して、かつ、低電圧で高い発光効率が得られる有機発光素子を提供する。
【解決手段】陽極と陰極と、陽極と陰極の間に挟持され少なくとも発光層と、第一の有機化合物層と、第二の有機化合物層と、電子注入層と、をこの順に含む積層体と、から構成され、第一の有機化合物層に下記一般式［１］で示される部分構造を含まない芳香族化合物が含まれており、第二の有機化合物層に下記一般式［１］で示される部分構造を含む芳香族化合物が含まれており、電子注入層にアルカリ金属、アルカリ土類金属、アルカリ金属化合物又はアルカリ土類金属化合物が含まれていることを特徴とする有機発光素子。
（式［１］において、Ａｒはベンゼン環を含む環状構造を表す。）
【解決手段】陽極と陰極と、陽極と陰極の間に挟持され少なくとも発光層と、第一の有機化合物層と、第二の有機化合物層と、電子注入層と、をこの順に含む積層体と、から構成され、第一の有機化合物層に下記一般式［１］で示される部分構造を含まない芳香族化合物が含まれており、第二の有機化合物層に下記一般式［１］で示される部分構造を含む芳香族化合物が含まれており、電子注入層にアルカリ金属、アルカリ土類金属、アルカリ金属化合物又はアルカリ土類金属化合物が含まれていることを特徴とする有機発光素子。
（式［１］において、Ａｒはベンゼン環を含む環状構造を表す。）
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機発光素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在有機発光素子（有機ＥＬ素子、有機エレクトロルミネッセンス素子）が盛んに研究開発されている。ところでこの有機発光素子の電子注入効率を向上させるために、さまざまな提案がなされている。特許文献１には、ドナー（電子供与性）ドーパントとして機能する金属を含む電子注入層を設けている有機発光素子が開示されている。また特許文献２には、特許文献１と同様の目的で金属酸化物あるいは金属塩をドナードーパントとして含む電子注入層を設けている有機発光素子が開示されている。
【０００３】
一方、特許文献３及び４には、特許文献１及び２にて開示されているドナードーパントを構成材料として使用した有機発光素子において、発光効率の経時的な変化が起こり得ることが述べられている。
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−２７０１７１号公報
【特許文献２】特開平１０−２７０１７２号公報
【特許文献３】特開２００５−０６３９１０号公報
【特許文献４】特開２００５−３３２６９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献３及び４にて示される経時的な発光効率の変化が起こる原因の一つとして、以下の事項が考えられる。即ち、電子注入層に含まれるドナードーパント又はドナードーパント由来の成分（以下、まとめて塩成分という。）が他の有機化合物層へ拡散することで、この塩成分が他の有機化合物層の構成材料と何らかの反応を起こすためこの変化が起こると考えられている。
【０００６】
ここでドナードーパントが他の有機化合物層へ拡散すると、発光層内での消光の発生、キャリアバランスの変化（電子注入輸送特性の変化、最高被占軌道（ＨＯＭＯ）／最低空軌道（ＬＵＭＯ）レベルの変化）、有機化合物層の着色変化、等の現象が起こり得る。
【０００７】
これを踏まえて特許文献３及び４では、ドーパント濃度を低くする、又は発光層と電子注入層とを空間的に隔離することで経時的な発光効率の変化を抑制することが提案されている。しかし、ドープ濃度を低くすると駆動電圧が上昇してしまったり、電子律速によりキャリアバランスを崩して発光効率が低くなってしまうという問題があった。また、発光層と電子注入層とを空間的に隔離した場合であっても、隔離により素子全体の膜厚が厚くなるのでドープ濃度を低くした場合と同様の問題が生じていた。
【０００８】
本発明の目的は、電子注入性に優れたドナードーパントを使用した場合において、経時的な発光効率の変化を防止して、かつ、低電圧で高い発光効率が得られる有機発光素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の有機発光素子は、陽極と陰極と、該陽極と該陰極との間に挟持され少なくとも発光層と、第一の有機化合物層と、第二の有機化合物層と、電子注入層と、をこの順に含む積層体と、から構成され、該第一の有機化合物層に下記一般式［１］で示される部分構造を含まない芳香族化合物が含まれており、該第二の有機化合物層に下記一般式［１］で示される部分構造を含む芳香族化合物が含まれており、該電子注入層にアルカリ金属、アルカリ土類金属、アルカリ金属化合物又はアルカリ土類金属化合物が含まれていることを特徴とする。
【００１０】
【化１】
（式［１］において、Ａｒはベンゼン環を含む環状構造を表す。）
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、電子注入性に優れたドナードーパントを使用した場合において、経時的な発光効率の変化を防止して、かつ、低電圧で高い発光効率が得られる有機発光素子を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の有機発光素子は、陽極と陰極と、該陽極と該陰極との間に挟持され少なくとも発光層と、第一の有機化合物層と、第二の有機化合物層と、電子注入層と、をこの順に含む積層体と、から構成される。以下、図面を参照しながら本発明の有機発光素子について説明する。
【００１３】
図１は、本発明の有機発光素子における第一の実施形態に示す断面模式図である。図１の有機発光素子１１は、基板１上に、陽極２、正孔輸送層３、発光層５、第一の有機化合物層６、第二の有機化合物層７、電子注入層８及び陰極９が順次設けられている。図１の有機発光素子は電流を通電すると、陽極２から注入される正孔と、陰極９から注入される電子とが発光層５において再結合する。これにより有機発光素子１１は光を発する。
【００１４】
図２は、本発明の有機発光素子における第二の実施形態を示す断面模式図である。図２の有機発光素子１２は、図１の有機発光素子１１において、陽極２を、第一の電極層２１と第二の電極層２２との二層構成とし、陰極９を透明な材料からなる透明電極９１とする以外は図１の有機発光素子１１と同じ構成である。
【００１５】
ただし本発明は、上記に示した実施形態に限定されるものではない。例えば、基板１側から陰極９、電子注入層８、第二の有機化合物層７、第一の有機化合物層６、発光層５、正孔輸送層３、陽極２の順序で構成されていてもよい。また本発明の有機発光素子は、素子からの発光を基板側から取り出すボトムエミッション型であってもよいし、基板と反対側の上部電極から取り出すトップエミッション型であってもよい。
【００１６】
以下に、本発明の有機発光素子の主要な構成部材について説明する。
【００１７】
第一の有機化合物層６は、陰極９から発生する電子を発光層５へ輸送する層である。また第一の有機化合物層６は、塩成分の拡散を防止する役割を担う層でもある。ここで第一の有機化合物層６には、下記一般式［１］で示される部分構造（環状イミン構造）を含まない芳香族化合物が構成材料として含まれている。
【００１８】
【化２】
【００１９】
尚、式［１］の詳細については後述する。
【００２０】
第一の有機化合物層６の構成材料となる芳香族化合物として、具体的には、芳香族炭化水素化合物に代表される極性基を持たない有機化合物である。第一の有機化合物層６の構成材料を、極性基を持たない有機化合物にすることによって、塩成分の拡散をより効果的に抑制することができる。
【００２１】
第一の有機化合物層６の構成材料となる化合物として、好ましくは、オリゴフルオレン系化合物、フルオレン−フェニル系化合物、その他縮合多環系化合物である。
【００２２】
また、第一の有機化合物層６の構成材料としては、発光層５と接する正孔ブロック層として機能するために、最高被占軌道（ＨＯＭＯ）エネルギーの絶対値が大きい材料が好ましい。さらには、励起子ブロック層として機能するために、バンドギャップが広い材料がより好ましい。このような条件を満たす有機化合物として、例えば、下記に示されるオリゴフルオレン系化合物、フルオレン−フェニル系化合物、縮合多環系化合物が挙げられる。
【００２３】
【化３】
【００２４】
第二の有機化合物層７は、電子注入層８から第一の有機化合物層６へ電子を注入・輸送する役割を担う層である。第二の有機化合物層７には、下記一般式［１］で示される部分構造を含む芳香族化合物が含まれている。
【００２５】
【化４】
【００２６】
式［１］において、Ａｒはベンゼン環を含む環状構造を表す。
【００２７】
式［１］で示される基本骨格として、具体的には、フェナントロリン骨格、ジアザフルオレン骨格、ナフチリジン骨格等が挙げられる。第二の有機化合物層７の構成材料として使用することができるフェナントロリン骨格、ジアザフルオレン骨格又はナフチリジン骨格を有する化合物の具体例を以下に示す。
【００２８】
【化５】
【００２９】
このように、塩成分の拡散防止を担う第一の有機化合物層６と電子注入層８との間に、式［１］で示される基本骨格を有する化合物が構成材料として含まれる第二の有機化合物層７を設けることによって、駆動電圧が低減され、発光効率が大幅に向上される。
【００３０】
このメカニズムは現時点で明確ではないが、以下のように考えることができる。例えば、塩成分との親和性・結合性の悪い第一の有機化合物層６と、ドナードーパントとホストとの相互作用によりキャリア密度が豊富に存在する電子注入層８との界面では、電子が受け渡されるエネルギー準位が不連続に形成されてしまう。このため、この界面において不必要に駆動電圧の高電圧化が起こることで、キャリアバランスを崩して素子の発光効率が損なわれてしまうと考えられる。そこで塩成分の拡散を防止するのに有効な環状イミン構造を含まない芳香族化合物からなる第一の有機化合物層６と電子注入層８との間にエネルギー準位の不連続性を緩和する介在層を設ける必要がある。具体的には、第二の有機化合物層７を第一の有機化合物層６と電子注入層８との間に設けることによって、素子の駆動電圧を低くすると共に発光効率を向上させることができる。
【００３１】
ところで、第一の有機化合物層６及び第二の有機化合物層７のそれぞれにおいて、塩成分の拡散を防止するメカニズムは明確ではないが、いくつかの仮説が考えられる。例えば、第一の有機化合物層６の場合、その構成材料である芳香族化合物は、キレート部位を持たない化合物である。このため、第一の有機化合物層６の構成材料である芳香族化合物は、塩成分との親和性・結合力が小さいために第二の有機化合物層７との界面において塩成分の拡散に対するポテンシャル障壁が大きくなるので塩成分の拡散が抑制されると考えられる。あるいは、第一の有機化合物層６の構成材料が塩成分の移動経路（ホッピングサイト）となりにくいために塩成分の拡散が抑制される、とも考えられる。
【００３２】
一方で、第二の有機化合物層７の場合、その構成材料である環状イミン構造を含む芳香族化合物は、環状イミン構造がキレート部位となるので、第二の有機化合物層７の構成材料である芳香族化合物は塩成分との親和性・結合力が大きい。このため、第二の有機化合物層７に含まれる環状イミン構造を含む芳香族化合物が、電子輸送層８から拡散した塩成分を捕捉するためであると考えられる。尚、塩成分の拡散防止の効果は、二次イオン質量分析法ＳＩＭＳ（Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ Ｉｏｎ ＭａｓｓＳｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）を用いた有機化合物層内におけるＣｓ元素拡散プロファイル測定を行うことで確認することができる。
【００３３】
電子注入層８には、以下に示す（ａ）〜（ｄ）のいずれかが含まれる。
（ａ）Ｌｉ，Ｎａ，Ｋ，Ｒｂ，Ｃｓ等のアルカリ金属
（ｂ）Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ等のアルカリ土類金属
（ｃ）ＬｉＦ等のアルカリ金属ハロゲン化物、Ｌｉ2Ｏ等のアルカリ金属酸化物、Ｃｓ2ＣＯ3等のアルカリ金属炭酸化物等のアルカリ金属化合物
（ｄ）ＭｇＦ2等のアルカリ土類金属ハロゲン化物、ＭｇＯ等のアルカリ土類金属酸化物、アルカリ土類金属炭酸化物等のアルカリ土類金属化合物
【００３４】
ドナードーパントは無機塩、有機塩のいずれであってもよい。上述した金属、金属化合物のうちセシウム化合物は電子注入性が優れるので好ましい。また、炭酸塩は取り扱いが容易であるので好ましい。また、ドナードーパントに対応するホスト（電子注入層用ホスト）となる有機化合物は、電子輸送性を有する有機化合物が好ましい。特に、本発明の有機発光素子においては、電子注入層用ホストとして、上述した第二の有機化合物層７の構成材料である有機化合物を使用することが好ましい。こうすることで使用する材料の種類を増やさずに済むので製造コストを低減することができる。
【００３５】
次に、本発明の有機発光素子を構成する他の部位についてそれぞれ詳しく説明する。
【００３６】
陽極２及び陰極９を構成する材料は特に限定されるものではない。また、光の取り出し方向に対応して、電極を透明性にしたり、反射性にしたり、半透明性にしたりすることができる。陽極２及び陰極９を構成する材料として、具体的には、ＩＴＯ、ＩＺＯ等の酸化物導電膜、金、白金、銀やアルミニウム、マグネシウム等の金属単体又はこれら金属単体を複数種類組み合わせた合金等が挙げられる。さらに、陽極２及び陰極９は、単一の層で構成されてもよいし、複数の層で構成されていてもよい。
【００３７】
正孔輸送層３は、陽極２からの発生した正孔を発光層５へ注入・輸送する役割を担う。また、必要に応じて陽極２と正孔輸送層３との間に、銅フタロシアニンや酸化バナジウム等を含む正孔注入層を形成してもよい。正孔輸送層３又は正孔注入層の構成材料としては、正孔注入輸送性能を有する低分子化合物又は高分子化合物を使用することができる。具体的には、トリフェニルジアミン誘導体、オキサジアゾール誘導体、ポリフィリル誘導体、スチルベン誘導体、ポリ（ビニルカルバゾール）、ポリ（チオフェン）、その他導電性高分子等が挙げられるがこれらに限定されるものではない。
【００３８】
また、必要に応じて正孔輸送層３と発光層５との間に、最低空軌道（ＬＵＭＯ）エネルギーの絶対値が小さい電子ブロック層４を形成してもよい。電子ブロック層４を形成する場合、その構成材料として、例えば、下記式［３］に示される材料を使用することができる。
【００３９】
【化６】
【００４０】
発光層５の構成材料として、公知の発光材料を適宜使用することができる。また発光層５は、単一の化合物で構成されていてもよいし、ホストと発光ドーパントとから構成されていてもよい。発光層５がホストと発光ドーパントとから構成されている場合、さらに電荷輸送ドーパントを混合してもよい。
【実施例】
【００４１】
以下、実施例に従って本発明をさらに具体的に説明していくが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００４２】
＜実施例１＞
図２に示す有機発光素子を以下に示す方法で作製した。
【００４３】
支持体であるガラス基板（基板１）上に、スパッタリング法にてアルミニウム合金（ＡｌＮｄ）を成膜し第一の電極層２１を形成した。このとき第一の電極層２１の膜厚を１００ｎｍとした。次に、第一の電極層２１上に、スパッタリング法にてＩＴＯを成膜し第二の電極層２２を形成した。このとき第二の電極層２２の膜厚を２０ｎｍとした。尚、第一の電極層２１及び第二の電極層２２は陽極２として機能する。次に、陽極２が形成されているガラス基板をアセトン、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）で順次超音波洗浄した後、ＩＰＡで煮沸洗浄して乾燥した。さらに、この基板表面に対してＵＶ／オゾン洗浄を施した。
【００４４】
次に、第二の電極層２２上に、真空蒸着法にて下記式［２］に示される正孔輸送材料を成膜し正孔輸送層３を形成した。このとき正孔輸送層３の膜厚を１１０ｎｍとした。
【００４５】
【化７】
【００４６】
次に、正孔輸送層３上に、真空蒸着法にて下記式［３］に示される正孔輸送材料（電子ブロック材料）を成膜し電子ブロック層４を形成した。このとき電子ブロック層４の膜厚を１０ｎｍとした。
【００４７】
【化８】
【００４８】
次に、電子ブロック層４上に、真空蒸着法にて下記式［４］に示されるホストと、下記式［５］に示されるゲストとを、ホストとゲストとの重量比が９５：５となるように共蒸着することで発光層５を形成した。このとき発光層５の膜厚を３５ｎｍとした。
【００４９】
【化９】
【００５０】
次に、発光層５上に、真空蒸着法にて下記式［６］に示される材料を成膜し第一の有機化合物層６を形成した。このとき第一の有機化合物層６の膜厚を１０ｎｍとした。
【００５１】
【化１０】
【００５２】
次に、第一の有機化合物層６上に、真空蒸着法にて下記式［７］で示されるフェナントロリン化合物を成膜し第二の有機化合物層７を形成した。このとき第二の有機化合物層７の膜厚を１０ｎｍとした。
【００５３】
【化１１】
【００５４】
次に、第二の有機化合物層７上に、真空蒸着法にて式［７］のフェナントロリン化合物と炭酸セシウムとを、層中のセシウム濃度が８．３重量％となるように共蒸着することで電子注入層８を形成した。このとき電子注入層８の膜厚を６０ｎｍとした。
【００５５】
次に、電子注入層８上に、スパッタリング法にてＩＺＯを成膜して透明電極（陰極）９１を形成した。このとき透明電極９１の膜厚を３０ｎｍとした。次に、陰極まで形成したガラス基板を、窒素雰囲気下のグローブボックス中において、乾燥剤を入れたガラスキャップにより封止した。以上により、有機発光素子を得た。
【００５６】
得られた素子を通電すると、印加電圧４．８Ｖにて電流密度２０ｍＡ／ｃｍ2、発光効率２．４ｃｄ／Ａの発光特性を示した。また、この素子を８０℃の温度条件で１０時間保管したところ、問題となり得る経時的な発光効率の変化は観測されなかった。
【００５７】
次に、本実施例で第一の有機化合物層又は第二の有機化合物層の構成材料として使用した化合物について、以下に示すサンプル１又はサンプル２を作製した。そして作製したサンプル１及びサンプル２について二次イオン質量分析法ＳＩＭＳ（Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ Ｉｏｎ ＭａｓｓＳｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）を用いて、Ｃｓ元素プロファイル測定を行った。
【００５８】
（サンプル１）
ガラス基板上に、式［６］の化合物を真空蒸着法にて成膜し第一の有機化合物層を形成した。このとき第一の有機化合物層の膜厚を５０ｎｍとした。次に、第一の有機化合物層上に、真空蒸着法にて式［７］のフェナントロリン化合物と炭酸セシウムとを、層中のセシウム濃度が８．３重量％となるように共蒸着して、電子注入層を形成した。このとき電子注入層の膜厚を２０ｎｍとした。最後に、電子注入層上に、スパッタリング法にてＩＺＯを成膜して透明電極（陰極）を形成した。このとき透明電極の膜厚を６０ｎｍとした。次に、陰極まで形成したガラス基板を、窒素雰囲気下のグローブボックス中において、乾燥剤を入れたガラスキャップにより封止した。以上によりサンプル１を得た。
【００５９】
（サンプル２）
ガラス基板上に、真空蒸着法にて式［７］のフェナントロリン化合物と炭酸セシウムとを、層中のセシウム濃度が８．３重量％となるように共蒸着して、電子注入層を形成した。このとき電子注入層の膜厚を２０ｎｍとした。最後に、電子注入層上に、スパッタリング法にてＩＺＯを成膜して透明電極（陰極）を形成した。このとき透明電極の膜厚を６０ｎｍとした。次に、陰極まで形成したガラス基板を、窒素雰囲気下のグローブボックス中において、乾燥剤を入れたガラスキャップにより封止した。以上によりサンプル２を得た。
【００６０】
以上の方法で得たサンプル１（第一の有機化合物層）及びサンプル２（第二の有機化合物層）について二次イオン質量分析法ＳＩＭＳを用いてＣｓ元素プロファイル測定を行った。尚、ＳＩＭＳ測定に用いた一次イオン種はＯ2+、一次イオン加速エネルギーは３ｋｅＶである。また一次イオン種によるエッチングは、Ｃｓのノックオン（打ち込み）によるプロファイル変化を避けるため、電子注入層がある素子上面側からではなく素子裏面（基板側）から進めるバックサイドＳＩＭＳ法で行った。図３は、Ｃｓ元素プロファイル測定の結果を示す図である。図３において、横軸はガラス基板側からの深さであり、縦軸は、試料間の比較を行なうためにＩＺＯ中のＩｎ強度を用いて規格化したＣｓの相対強度である。尚、この測定から、サンプル１より第一の有機化合物層のＣｓ元素プロファイルが、サンプル２より第二の有機化合物層のＣｓ元素プロファイルがそれぞれ測定される。図３に示されるＣｓ元素プロファイル測定の結果から、環状イミン構造を含まない式［６］の化合物が含まれる第一の有機化合物層において、電子注入層に含まれるＣｓ塩成分の拡散が抑制されているのが分かる。
【００６１】
＜比較例１＞
実施例１において、第二の有機化合物層を形成する工程を省略し図４に示す有機発光素子を作製した以外は、実施例１と同様の方法で有機発光素子を作製した。
【００６２】
得られた素子を通電すると、印加電圧５．４Ｖにて電流密度２０ｍＡ／ｃｍ2、発光効率１．１ｃｄ／Ａの発光特性を示した。この発光特性は、実施例１の素子と比較すると、駆動電圧が高く、発光効率が著しく悪いことがわかる。また、この発光素子を８０℃の温度条件で１０時間保管したところ、経時的な発光効率の変化が観測された。
【００６３】
＜実施例２＞
実施例１において、式［６］の化合物に代えて、下記式［８］に示される化合物を使用して第一の有機化合物層を形成したことを除いては、実施例１と同様の方法で発光素子を作製した。
【００６４】
【化１２】
【００６５】
得られた素子を通電すると、印加電圧４．１Ｖにて電流密度２０ｍＡ／ｃｍ2、発光効率３．６ｃｄ／Ａの発光特性を示した。また、この素子を８０℃の温度条件で１０時間保管したところ、問題となり得る経時的な発光効率の変化は観測されなかった。
【００６６】
また実施例１と同様のサンプルを作製し、二次イオン質量分析法ＳＩＭＳを用いて、Ｃｓ元素プロファイル測定を行った。本実施例においても環状イミン構造を含まない式［８］の化合物が含まれる第一の有機化合物層において、Ｃｓ塩成分の拡散が抑制されることがわかった。
【００６７】
＜比較例２＞
実施例２において、第二の有機化合物層を形成する工程を省略し図４に示す有機発光素子を作製した以外は、実施例２と同様の方法で有機発光素子を作製した。
【００６８】
得られた素子を通電すると、印加電圧４．４Ｖにて電流密度２０ｍＡ／ｃｍ2、発光効率０．６ｃｄ／Ａの発光特性を示した。この発光特性は、実施例２の素子と比較すると、駆動電圧が高く、発光効率が著しく悪いことがわかる。また、この発光素子を８０℃の温度条件で１０時間保管したところ、経時的な発光効率の変化が観測された。
【００６９】
＜実施例３＞
図２に示す有機発光素子を以下に示す方法で作製した。尚、素子を作製するにあたり、発光層５までの各層を実施例１と同様の方法で作製した。
【００７０】
発光層５を形成した後、この発光層５上に、真空蒸着法にて下記式［９］に示される材料を成膜し第一の有機化合物層６を形成した。このとき第一の有機化合物層６の膜厚を１０ｎｍとした。
【００７１】
【化１３】
【００７２】
次に、第一の有機化合物層６上に、真空蒸着法にて下記式［１０］で示されるフェナントロリン化合物を成膜し第二の有機化合物層７を形成した。このとき第二の有機化合物層７の膜厚を１０ｎｍとした。
【００７３】
【化１４】
【００７４】
次に、第二の有機化合物層７上に、真空蒸着法にて式［１０］のフェナントロリン化合物と炭酸セシウムとを、層中のセシウム濃度が８．３重量％となるように共蒸着することで電子注入層８を形成した。このとき電子注入層８の膜厚を６０ｎｍとした。
【００７５】
次に、電子注入層８上に、スパッタリング法にてＩＺＯを成膜して透明電極（陰極）９１を形成した。このとき透明電極９１の膜厚を３０ｎｍとした。次に、陰極まで形成したガラス基板を、窒素雰囲気下のグローブボックス中において、乾燥剤を入れたガラスキャップにより封止した。以上により、有機発光素子を得た。
【００７６】
得られた素子を通電すると、印加電圧４．０Ｖにて電流密度２０ｍＡ／ｃｍ2、発光効率２．５ｃｄ／Ａの発光特性を示した。また、この素子を８０℃の温度条件で１０時間保管したところ、問題となり得る経時的な発光効率の変化は観測されなかった。
【００７７】
また実施例１と同様のサンプルを作製し、二次イオン質量分析法ＳＩＭＳを用いて、Ｃｓ元素プロファイル測定を行った。本実施例においても環状イミン構造を含まない式［９］の化合物が含まれる第一の有機化合物層において、Ｃｓ塩成分の拡散が抑制されることがわかった。
【００７８】
＜比較例３＞
実施例３において、第二の有機化合物層を形成する工程を省略し図４に示す有機発光素子を作製した以外は、実施例３と同様の方法で有機発光素子を作製した。
【００７９】
得られた素子を通電すると、印加電圧５．１Ｖにて電流密度２０ｍＡ／ｃｍ2、発光効率０．７ｃｄ／Ａの発光特性を示した。この発光特性は、実施例３の素子と比較すると、駆動電圧が高く、発光効率が著しく悪いことがわかる。また、この発光素子を８０℃の温度条件で１０時間保管したところ、経時的な発光効率の変化が観測された。
【産業上の利用可能性】
【００８０】
本発明の有機発光素子は、照明、ディスプレイ、電子写真方式の画像形成装置に組み込まれる露光光源等として利用できる。ディスプレイとして利用する場合、好ましくは、車内に搭載するカーナビゲーションの表示部、デジタルカメラの画像表示部、複写機やレーザービームプリンタといった事務機器の操作パネル等として利用される。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明の有機発光素子における第一の実施形態を示す断面模式図である。
【図２】本発明の有機発光素子における第二の実施形態を示す断面模式図である。
【図３】実施例１で行ったＣｓ元素プロファイルの測定結果を示す図である。
【図４】比較例１〜３で作製した有機発光素子を示す断面模式図である。
【符号の説明】
【００８２】
１ 基板
２ 陽極
３ 正孔輸送層
４ 電子ブロック層
５ 発光層
６ 第一の有機化合物層
７ 第二の有機化合物層
８ 電子注入層
９ 陰極
１１，１２ 有機発光素子
２１ 第一の電極層
２２ 第二の電極層
９１ 透明電極
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機発光素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在有機発光素子（有機ＥＬ素子、有機エレクトロルミネッセンス素子）が盛んに研究開発されている。ところでこの有機発光素子の電子注入効率を向上させるために、さまざまな提案がなされている。特許文献１には、ドナー（電子供与性）ドーパントとして機能する金属を含む電子注入層を設けている有機発光素子が開示されている。また特許文献２には、特許文献１と同様の目的で金属酸化物あるいは金属塩をドナードーパントとして含む電子注入層を設けている有機発光素子が開示されている。
【０００３】
一方、特許文献３及び４には、特許文献１及び２にて開示されているドナードーパントを構成材料として使用した有機発光素子において、発光効率の経時的な変化が起こり得ることが述べられている。
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−２７０１７１号公報
【特許文献２】特開平１０−２７０１７２号公報
【特許文献３】特開２００５−０６３９１０号公報
【特許文献４】特開２００５−３３２６９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献３及び４にて示される経時的な発光効率の変化が起こる原因の一つとして、以下の事項が考えられる。即ち、電子注入層に含まれるドナードーパント又はドナードーパント由来の成分（以下、まとめて塩成分という。）が他の有機化合物層へ拡散することで、この塩成分が他の有機化合物層の構成材料と何らかの反応を起こすためこの変化が起こると考えられている。
【０００６】
ここでドナードーパントが他の有機化合物層へ拡散すると、発光層内での消光の発生、キャリアバランスの変化（電子注入輸送特性の変化、最高被占軌道（ＨＯＭＯ）／最低空軌道（ＬＵＭＯ）レベルの変化）、有機化合物層の着色変化、等の現象が起こり得る。
【０００７】
これを踏まえて特許文献３及び４では、ドーパント濃度を低くする、又は発光層と電子注入層とを空間的に隔離することで経時的な発光効率の変化を抑制することが提案されている。しかし、ドープ濃度を低くすると駆動電圧が上昇してしまったり、電子律速によりキャリアバランスを崩して発光効率が低くなってしまうという問題があった。また、発光層と電子注入層とを空間的に隔離した場合であっても、隔離により素子全体の膜厚が厚くなるのでドープ濃度を低くした場合と同様の問題が生じていた。
【０００８】
本発明の目的は、電子注入性に優れたドナードーパントを使用した場合において、経時的な発光効率の変化を防止して、かつ、低電圧で高い発光効率が得られる有機発光素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の有機発光素子は、陽極と陰極と、該陽極と該陰極との間に挟持され少なくとも発光層と、第一の有機化合物層と、第二の有機化合物層と、電子注入層と、をこの順に含む積層体と、から構成され、該第一の有機化合物層に下記一般式［１］で示される部分構造を含まない芳香族化合物が含まれており、該第二の有機化合物層に下記一般式［１］で示される部分構造を含む芳香族化合物が含まれており、該電子注入層にアルカリ金属、アルカリ土類金属、アルカリ金属化合物又はアルカリ土類金属化合物が含まれていることを特徴とする。
【００１０】
【化１】
（式［１］において、Ａｒはベンゼン環を含む環状構造を表す。）
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、電子注入性に優れたドナードーパントを使用した場合において、経時的な発光効率の変化を防止して、かつ、低電圧で高い発光効率が得られる有機発光素子を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の有機発光素子は、陽極と陰極と、該陽極と該陰極との間に挟持され少なくとも発光層と、第一の有機化合物層と、第二の有機化合物層と、電子注入層と、をこの順に含む積層体と、から構成される。以下、図面を参照しながら本発明の有機発光素子について説明する。
【００１３】
図１は、本発明の有機発光素子における第一の実施形態に示す断面模式図である。図１の有機発光素子１１は、基板１上に、陽極２、正孔輸送層３、発光層５、第一の有機化合物層６、第二の有機化合物層７、電子注入層８及び陰極９が順次設けられている。図１の有機発光素子は電流を通電すると、陽極２から注入される正孔と、陰極９から注入される電子とが発光層５において再結合する。これにより有機発光素子１１は光を発する。
【００１４】
図２は、本発明の有機発光素子における第二の実施形態を示す断面模式図である。図２の有機発光素子１２は、図１の有機発光素子１１において、陽極２を、第一の電極層２１と第二の電極層２２との二層構成とし、陰極９を透明な材料からなる透明電極９１とする以外は図１の有機発光素子１１と同じ構成である。
【００１５】
ただし本発明は、上記に示した実施形態に限定されるものではない。例えば、基板１側から陰極９、電子注入層８、第二の有機化合物層７、第一の有機化合物層６、発光層５、正孔輸送層３、陽極２の順序で構成されていてもよい。また本発明の有機発光素子は、素子からの発光を基板側から取り出すボトムエミッション型であってもよいし、基板と反対側の上部電極から取り出すトップエミッション型であってもよい。
【００１６】
以下に、本発明の有機発光素子の主要な構成部材について説明する。
【００１７】
第一の有機化合物層６は、陰極９から発生する電子を発光層５へ輸送する層である。また第一の有機化合物層６は、塩成分の拡散を防止する役割を担う層でもある。ここで第一の有機化合物層６には、下記一般式［１］で示される部分構造（環状イミン構造）を含まない芳香族化合物が構成材料として含まれている。
【００１８】
【化２】
【００１９】
尚、式［１］の詳細については後述する。
【００２０】
第一の有機化合物層６の構成材料となる芳香族化合物として、具体的には、芳香族炭化水素化合物に代表される極性基を持たない有機化合物である。第一の有機化合物層６の構成材料を、極性基を持たない有機化合物にすることによって、塩成分の拡散をより効果的に抑制することができる。
【００２１】
第一の有機化合物層６の構成材料となる化合物として、好ましくは、オリゴフルオレン系化合物、フルオレン−フェニル系化合物、その他縮合多環系化合物である。
【００２２】
また、第一の有機化合物層６の構成材料としては、発光層５と接する正孔ブロック層として機能するために、最高被占軌道（ＨＯＭＯ）エネルギーの絶対値が大きい材料が好ましい。さらには、励起子ブロック層として機能するために、バンドギャップが広い材料がより好ましい。このような条件を満たす有機化合物として、例えば、下記に示されるオリゴフルオレン系化合物、フルオレン−フェニル系化合物、縮合多環系化合物が挙げられる。
【００２３】
【化３】
【００２４】
第二の有機化合物層７は、電子注入層８から第一の有機化合物層６へ電子を注入・輸送する役割を担う層である。第二の有機化合物層７には、下記一般式［１］で示される部分構造を含む芳香族化合物が含まれている。
【００２５】
【化４】
【００２６】
式［１］において、Ａｒはベンゼン環を含む環状構造を表す。
【００２７】
式［１］で示される基本骨格として、具体的には、フェナントロリン骨格、ジアザフルオレン骨格、ナフチリジン骨格等が挙げられる。第二の有機化合物層７の構成材料として使用することができるフェナントロリン骨格、ジアザフルオレン骨格又はナフチリジン骨格を有する化合物の具体例を以下に示す。
【００２８】
【化５】
【００２９】
このように、塩成分の拡散防止を担う第一の有機化合物層６と電子注入層８との間に、式［１］で示される基本骨格を有する化合物が構成材料として含まれる第二の有機化合物層７を設けることによって、駆動電圧が低減され、発光効率が大幅に向上される。
【００３０】
このメカニズムは現時点で明確ではないが、以下のように考えることができる。例えば、塩成分との親和性・結合性の悪い第一の有機化合物層６と、ドナードーパントとホストとの相互作用によりキャリア密度が豊富に存在する電子注入層８との界面では、電子が受け渡されるエネルギー準位が不連続に形成されてしまう。このため、この界面において不必要に駆動電圧の高電圧化が起こることで、キャリアバランスを崩して素子の発光効率が損なわれてしまうと考えられる。そこで塩成分の拡散を防止するのに有効な環状イミン構造を含まない芳香族化合物からなる第一の有機化合物層６と電子注入層８との間にエネルギー準位の不連続性を緩和する介在層を設ける必要がある。具体的には、第二の有機化合物層７を第一の有機化合物層６と電子注入層８との間に設けることによって、素子の駆動電圧を低くすると共に発光効率を向上させることができる。
【００３１】
ところで、第一の有機化合物層６及び第二の有機化合物層７のそれぞれにおいて、塩成分の拡散を防止するメカニズムは明確ではないが、いくつかの仮説が考えられる。例えば、第一の有機化合物層６の場合、その構成材料である芳香族化合物は、キレート部位を持たない化合物である。このため、第一の有機化合物層６の構成材料である芳香族化合物は、塩成分との親和性・結合力が小さいために第二の有機化合物層７との界面において塩成分の拡散に対するポテンシャル障壁が大きくなるので塩成分の拡散が抑制されると考えられる。あるいは、第一の有機化合物層６の構成材料が塩成分の移動経路（ホッピングサイト）となりにくいために塩成分の拡散が抑制される、とも考えられる。
【００３２】
一方で、第二の有機化合物層７の場合、その構成材料である環状イミン構造を含む芳香族化合物は、環状イミン構造がキレート部位となるので、第二の有機化合物層７の構成材料である芳香族化合物は塩成分との親和性・結合力が大きい。このため、第二の有機化合物層７に含まれる環状イミン構造を含む芳香族化合物が、電子輸送層８から拡散した塩成分を捕捉するためであると考えられる。尚、塩成分の拡散防止の効果は、二次イオン質量分析法ＳＩＭＳ（Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ Ｉｏｎ ＭａｓｓＳｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）を用いた有機化合物層内におけるＣｓ元素拡散プロファイル測定を行うことで確認することができる。
【００３３】
電子注入層８には、以下に示す（ａ）〜（ｄ）のいずれかが含まれる。
（ａ）Ｌｉ，Ｎａ，Ｋ，Ｒｂ，Ｃｓ等のアルカリ金属
（ｂ）Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ等のアルカリ土類金属
（ｃ）ＬｉＦ等のアルカリ金属ハロゲン化物、Ｌｉ2Ｏ等のアルカリ金属酸化物、Ｃｓ2ＣＯ3等のアルカリ金属炭酸化物等のアルカリ金属化合物
（ｄ）ＭｇＦ2等のアルカリ土類金属ハロゲン化物、ＭｇＯ等のアルカリ土類金属酸化物、アルカリ土類金属炭酸化物等のアルカリ土類金属化合物
【００３４】
ドナードーパントは無機塩、有機塩のいずれであってもよい。上述した金属、金属化合物のうちセシウム化合物は電子注入性が優れるので好ましい。また、炭酸塩は取り扱いが容易であるので好ましい。また、ドナードーパントに対応するホスト（電子注入層用ホスト）となる有機化合物は、電子輸送性を有する有機化合物が好ましい。特に、本発明の有機発光素子においては、電子注入層用ホストとして、上述した第二の有機化合物層７の構成材料である有機化合物を使用することが好ましい。こうすることで使用する材料の種類を増やさずに済むので製造コストを低減することができる。
【００３５】
次に、本発明の有機発光素子を構成する他の部位についてそれぞれ詳しく説明する。
【００３６】
陽極２及び陰極９を構成する材料は特に限定されるものではない。また、光の取り出し方向に対応して、電極を透明性にしたり、反射性にしたり、半透明性にしたりすることができる。陽極２及び陰極９を構成する材料として、具体的には、ＩＴＯ、ＩＺＯ等の酸化物導電膜、金、白金、銀やアルミニウム、マグネシウム等の金属単体又はこれら金属単体を複数種類組み合わせた合金等が挙げられる。さらに、陽極２及び陰極９は、単一の層で構成されてもよいし、複数の層で構成されていてもよい。
【００３７】
正孔輸送層３は、陽極２からの発生した正孔を発光層５へ注入・輸送する役割を担う。また、必要に応じて陽極２と正孔輸送層３との間に、銅フタロシアニンや酸化バナジウム等を含む正孔注入層を形成してもよい。正孔輸送層３又は正孔注入層の構成材料としては、正孔注入輸送性能を有する低分子化合物又は高分子化合物を使用することができる。具体的には、トリフェニルジアミン誘導体、オキサジアゾール誘導体、ポリフィリル誘導体、スチルベン誘導体、ポリ（ビニルカルバゾール）、ポリ（チオフェン）、その他導電性高分子等が挙げられるがこれらに限定されるものではない。
【００３８】
また、必要に応じて正孔輸送層３と発光層５との間に、最低空軌道（ＬＵＭＯ）エネルギーの絶対値が小さい電子ブロック層４を形成してもよい。電子ブロック層４を形成する場合、その構成材料として、例えば、下記式［３］に示される材料を使用することができる。
【００３９】
【化６】
【００４０】
発光層５の構成材料として、公知の発光材料を適宜使用することができる。また発光層５は、単一の化合物で構成されていてもよいし、ホストと発光ドーパントとから構成されていてもよい。発光層５がホストと発光ドーパントとから構成されている場合、さらに電荷輸送ドーパントを混合してもよい。
【実施例】
【００４１】
以下、実施例に従って本発明をさらに具体的に説明していくが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００４２】
＜実施例１＞
図２に示す有機発光素子を以下に示す方法で作製した。
【００４３】
支持体であるガラス基板（基板１）上に、スパッタリング法にてアルミニウム合金（ＡｌＮｄ）を成膜し第一の電極層２１を形成した。このとき第一の電極層２１の膜厚を１００ｎｍとした。次に、第一の電極層２１上に、スパッタリング法にてＩＴＯを成膜し第二の電極層２２を形成した。このとき第二の電極層２２の膜厚を２０ｎｍとした。尚、第一の電極層２１及び第二の電極層２２は陽極２として機能する。次に、陽極２が形成されているガラス基板をアセトン、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）で順次超音波洗浄した後、ＩＰＡで煮沸洗浄して乾燥した。さらに、この基板表面に対してＵＶ／オゾン洗浄を施した。
【００４４】
次に、第二の電極層２２上に、真空蒸着法にて下記式［２］に示される正孔輸送材料を成膜し正孔輸送層３を形成した。このとき正孔輸送層３の膜厚を１１０ｎｍとした。
【００４５】
【化７】
【００４６】
次に、正孔輸送層３上に、真空蒸着法にて下記式［３］に示される正孔輸送材料（電子ブロック材料）を成膜し電子ブロック層４を形成した。このとき電子ブロック層４の膜厚を１０ｎｍとした。
【００４７】
【化８】
【００４８】
次に、電子ブロック層４上に、真空蒸着法にて下記式［４］に示されるホストと、下記式［５］に示されるゲストとを、ホストとゲストとの重量比が９５：５となるように共蒸着することで発光層５を形成した。このとき発光層５の膜厚を３５ｎｍとした。
【００４９】
【化９】
【００５０】
次に、発光層５上に、真空蒸着法にて下記式［６］に示される材料を成膜し第一の有機化合物層６を形成した。このとき第一の有機化合物層６の膜厚を１０ｎｍとした。
【００５１】
【化１０】
【００５２】
次に、第一の有機化合物層６上に、真空蒸着法にて下記式［７］で示されるフェナントロリン化合物を成膜し第二の有機化合物層７を形成した。このとき第二の有機化合物層７の膜厚を１０ｎｍとした。
【００５３】
【化１１】
【００５４】
次に、第二の有機化合物層７上に、真空蒸着法にて式［７］のフェナントロリン化合物と炭酸セシウムとを、層中のセシウム濃度が８．３重量％となるように共蒸着することで電子注入層８を形成した。このとき電子注入層８の膜厚を６０ｎｍとした。
【００５５】
次に、電子注入層８上に、スパッタリング法にてＩＺＯを成膜して透明電極（陰極）９１を形成した。このとき透明電極９１の膜厚を３０ｎｍとした。次に、陰極まで形成したガラス基板を、窒素雰囲気下のグローブボックス中において、乾燥剤を入れたガラスキャップにより封止した。以上により、有機発光素子を得た。
【００５６】
得られた素子を通電すると、印加電圧４．８Ｖにて電流密度２０ｍＡ／ｃｍ2、発光効率２．４ｃｄ／Ａの発光特性を示した。また、この素子を８０℃の温度条件で１０時間保管したところ、問題となり得る経時的な発光効率の変化は観測されなかった。
【００５７】
次に、本実施例で第一の有機化合物層又は第二の有機化合物層の構成材料として使用した化合物について、以下に示すサンプル１又はサンプル２を作製した。そして作製したサンプル１及びサンプル２について二次イオン質量分析法ＳＩＭＳ（Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ Ｉｏｎ ＭａｓｓＳｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）を用いて、Ｃｓ元素プロファイル測定を行った。
【００５８】
（サンプル１）
ガラス基板上に、式［６］の化合物を真空蒸着法にて成膜し第一の有機化合物層を形成した。このとき第一の有機化合物層の膜厚を５０ｎｍとした。次に、第一の有機化合物層上に、真空蒸着法にて式［７］のフェナントロリン化合物と炭酸セシウムとを、層中のセシウム濃度が８．３重量％となるように共蒸着して、電子注入層を形成した。このとき電子注入層の膜厚を２０ｎｍとした。最後に、電子注入層上に、スパッタリング法にてＩＺＯを成膜して透明電極（陰極）を形成した。このとき透明電極の膜厚を６０ｎｍとした。次に、陰極まで形成したガラス基板を、窒素雰囲気下のグローブボックス中において、乾燥剤を入れたガラスキャップにより封止した。以上によりサンプル１を得た。
【００５９】
（サンプル２）
ガラス基板上に、真空蒸着法にて式［７］のフェナントロリン化合物と炭酸セシウムとを、層中のセシウム濃度が８．３重量％となるように共蒸着して、電子注入層を形成した。このとき電子注入層の膜厚を２０ｎｍとした。最後に、電子注入層上に、スパッタリング法にてＩＺＯを成膜して透明電極（陰極）を形成した。このとき透明電極の膜厚を６０ｎｍとした。次に、陰極まで形成したガラス基板を、窒素雰囲気下のグローブボックス中において、乾燥剤を入れたガラスキャップにより封止した。以上によりサンプル２を得た。
【００６０】
以上の方法で得たサンプル１（第一の有機化合物層）及びサンプル２（第二の有機化合物層）について二次イオン質量分析法ＳＩＭＳを用いてＣｓ元素プロファイル測定を行った。尚、ＳＩＭＳ測定に用いた一次イオン種はＯ2+、一次イオン加速エネルギーは３ｋｅＶである。また一次イオン種によるエッチングは、Ｃｓのノックオン（打ち込み）によるプロファイル変化を避けるため、電子注入層がある素子上面側からではなく素子裏面（基板側）から進めるバックサイドＳＩＭＳ法で行った。図３は、Ｃｓ元素プロファイル測定の結果を示す図である。図３において、横軸はガラス基板側からの深さであり、縦軸は、試料間の比較を行なうためにＩＺＯ中のＩｎ強度を用いて規格化したＣｓの相対強度である。尚、この測定から、サンプル１より第一の有機化合物層のＣｓ元素プロファイルが、サンプル２より第二の有機化合物層のＣｓ元素プロファイルがそれぞれ測定される。図３に示されるＣｓ元素プロファイル測定の結果から、環状イミン構造を含まない式［６］の化合物が含まれる第一の有機化合物層において、電子注入層に含まれるＣｓ塩成分の拡散が抑制されているのが分かる。
【００６１】
＜比較例１＞
実施例１において、第二の有機化合物層を形成する工程を省略し図４に示す有機発光素子を作製した以外は、実施例１と同様の方法で有機発光素子を作製した。
【００６２】
得られた素子を通電すると、印加電圧５．４Ｖにて電流密度２０ｍＡ／ｃｍ2、発光効率１．１ｃｄ／Ａの発光特性を示した。この発光特性は、実施例１の素子と比較すると、駆動電圧が高く、発光効率が著しく悪いことがわかる。また、この発光素子を８０℃の温度条件で１０時間保管したところ、経時的な発光効率の変化が観測された。
【００６３】
＜実施例２＞
実施例１において、式［６］の化合物に代えて、下記式［８］に示される化合物を使用して第一の有機化合物層を形成したことを除いては、実施例１と同様の方法で発光素子を作製した。
【００６４】
【化１２】
【００６５】
得られた素子を通電すると、印加電圧４．１Ｖにて電流密度２０ｍＡ／ｃｍ2、発光効率３．６ｃｄ／Ａの発光特性を示した。また、この素子を８０℃の温度条件で１０時間保管したところ、問題となり得る経時的な発光効率の変化は観測されなかった。
【００６６】
また実施例１と同様のサンプルを作製し、二次イオン質量分析法ＳＩＭＳを用いて、Ｃｓ元素プロファイル測定を行った。本実施例においても環状イミン構造を含まない式［８］の化合物が含まれる第一の有機化合物層において、Ｃｓ塩成分の拡散が抑制されることがわかった。
【００６７】
＜比較例２＞
実施例２において、第二の有機化合物層を形成する工程を省略し図４に示す有機発光素子を作製した以外は、実施例２と同様の方法で有機発光素子を作製した。
【００６８】
得られた素子を通電すると、印加電圧４．４Ｖにて電流密度２０ｍＡ／ｃｍ2、発光効率０．６ｃｄ／Ａの発光特性を示した。この発光特性は、実施例２の素子と比較すると、駆動電圧が高く、発光効率が著しく悪いことがわかる。また、この発光素子を８０℃の温度条件で１０時間保管したところ、経時的な発光効率の変化が観測された。
【００６９】
＜実施例３＞
図２に示す有機発光素子を以下に示す方法で作製した。尚、素子を作製するにあたり、発光層５までの各層を実施例１と同様の方法で作製した。
【００７０】
発光層５を形成した後、この発光層５上に、真空蒸着法にて下記式［９］に示される材料を成膜し第一の有機化合物層６を形成した。このとき第一の有機化合物層６の膜厚を１０ｎｍとした。
【００７１】
【化１３】
【００７２】
次に、第一の有機化合物層６上に、真空蒸着法にて下記式［１０］で示されるフェナントロリン化合物を成膜し第二の有機化合物層７を形成した。このとき第二の有機化合物層７の膜厚を１０ｎｍとした。
【００７３】
【化１４】
【００７４】
次に、第二の有機化合物層７上に、真空蒸着法にて式［１０］のフェナントロリン化合物と炭酸セシウムとを、層中のセシウム濃度が８．３重量％となるように共蒸着することで電子注入層８を形成した。このとき電子注入層８の膜厚を６０ｎｍとした。
【００７５】
次に、電子注入層８上に、スパッタリング法にてＩＺＯを成膜して透明電極（陰極）９１を形成した。このとき透明電極９１の膜厚を３０ｎｍとした。次に、陰極まで形成したガラス基板を、窒素雰囲気下のグローブボックス中において、乾燥剤を入れたガラスキャップにより封止した。以上により、有機発光素子を得た。
【００７６】
得られた素子を通電すると、印加電圧４．０Ｖにて電流密度２０ｍＡ／ｃｍ2、発光効率２．５ｃｄ／Ａの発光特性を示した。また、この素子を８０℃の温度条件で１０時間保管したところ、問題となり得る経時的な発光効率の変化は観測されなかった。
【００７７】
また実施例１と同様のサンプルを作製し、二次イオン質量分析法ＳＩＭＳを用いて、Ｃｓ元素プロファイル測定を行った。本実施例においても環状イミン構造を含まない式［９］の化合物が含まれる第一の有機化合物層において、Ｃｓ塩成分の拡散が抑制されることがわかった。
【００７８】
＜比較例３＞
実施例３において、第二の有機化合物層を形成する工程を省略し図４に示す有機発光素子を作製した以外は、実施例３と同様の方法で有機発光素子を作製した。
【００７９】
得られた素子を通電すると、印加電圧５．１Ｖにて電流密度２０ｍＡ／ｃｍ2、発光効率０．７ｃｄ／Ａの発光特性を示した。この発光特性は、実施例３の素子と比較すると、駆動電圧が高く、発光効率が著しく悪いことがわかる。また、この発光素子を８０℃の温度条件で１０時間保管したところ、経時的な発光効率の変化が観測された。
【産業上の利用可能性】
【００８０】
本発明の有機発光素子は、照明、ディスプレイ、電子写真方式の画像形成装置に組み込まれる露光光源等として利用できる。ディスプレイとして利用する場合、好ましくは、車内に搭載するカーナビゲーションの表示部、デジタルカメラの画像表示部、複写機やレーザービームプリンタといった事務機器の操作パネル等として利用される。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明の有機発光素子における第一の実施形態を示す断面模式図である。
【図２】本発明の有機発光素子における第二の実施形態を示す断面模式図である。
【図３】実施例１で行ったＣｓ元素プロファイルの測定結果を示す図である。
【図４】比較例１〜３で作製した有機発光素子を示す断面模式図である。
【符号の説明】
【００８２】
１ 基板
２ 陽極
３ 正孔輸送層
４ 電子ブロック層
５ 発光層
６ 第一の有機化合物層
７ 第二の有機化合物層
８ 電子注入層
９ 陰極
１１，１２ 有機発光素子
２１ 第一の電極層
２２ 第二の電極層
９１ 透明電極
【特許請求の範囲】
【請求項１】
陽極と陰極と、
該陽極と該陰極との間に挟持され少なくとも発光層と、第一の有機化合物層と、第二の有機化合物層と、電子注入層と、をこの順に含む積層体と、から構成され、
該第一の有機化合物層に下記一般式［１］で示される部分構造を含まない芳香族化合物が含まれており、
該第二の有機化合物層に下記一般式［１］で示される部分構造を含む芳香族化合物が含まれており、
該電子注入層にアルカリ金属、アルカリ土類金属、アルカリ金属化合物又はアルカリ土類金属化合物が含まれていることを特徴とする有機発光素子。
【化１】
（式［１］において、Ａｒはベンゼン環を含む環状構造を表す。）
【請求項１】
陽極と陰極と、
該陽極と該陰極との間に挟持され少なくとも発光層と、第一の有機化合物層と、第二の有機化合物層と、電子注入層と、をこの順に含む積層体と、から構成され、
該第一の有機化合物層に下記一般式［１］で示される部分構造を含まない芳香族化合物が含まれており、
該第二の有機化合物層に下記一般式［１］で示される部分構造を含む芳香族化合物が含まれており、
該電子注入層にアルカリ金属、アルカリ土類金属、アルカリ金属化合物又はアルカリ土類金属化合物が含まれていることを特徴とする有機発光素子。
【化１】
（式［１］において、Ａｒはベンゼン環を含む環状構造を表す。）
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００９−２３８９１０（Ｐ２００９−２３８９１０Ａ）
【公開日】平成２１年１０月１５日（２００９．１０．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−８１１３２（Ｐ２００８−８１１３２）
【出願日】平成２０年３月２６日（２００８．３．２６）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１０月１５日（２００９．１０．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月２６日（２００８．３．２６）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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