有機電界発光素子および表示装置
【課題】発光効率を高めつつ輝度の劣化および駆動電圧の上昇を含めた寿命特性を向上させることが可能な有機電界発光素子およびこれを用いた表示装置を提供する。
【解決手段】陽極１３上に正孔供給層１４Ａ（正孔注入層１４ａ，正孔輸送層１４ｂ），発光層１４Ｂおよびアリールピリジン誘導体を含む電子輸送層１４Ｃからなる有機層１４をこの順に積層し、有機層１４上に陰極１５を形成して有機電界発光素子を得る。電子輸送層１４Ｃの膜厚を正孔供給層１４Ａよりも膜厚を厚く形成することにより、発光層１４Ｂへの正孔および電子の注入量が調整される。
【解決手段】陽極１３上に正孔供給層１４Ａ（正孔注入層１４ａ，正孔輸送層１４ｂ），発光層１４Ｂおよびアリールピリジン誘導体を含む電子輸送層１４Ｃからなる有機層１４をこの順に積層し、有機層１４上に陰極１５を形成して有機電界発光素子を得る。電子輸送層１４Ｃの膜厚を正孔供給層１４Ａよりも膜厚を厚く形成することにより、発光層１４Ｂへの正孔および電子の注入量が調整される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ；Electro Luminescence）現象を利用して発光する有機電界発光素子および表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機材料のＥＬを利用した有機電界発光素子（有機ＥＬ素子）は、陽極と陰極との間に発光層を含む有機層を備え、低電圧直流駆動による高輝度発光が可能な発光素子として注目されている。
【０００３】
有機電界発光素子は、発光効率および寿命特性の向上を図ることを目的として、発光層を含む有機層の層構成や、各層の材料構成について様々な検討がなされている。例えば、特許文献１のように発光層と陰極との間の電子注入層および電子輸送層の構成材料として電子移動度の高い含窒素複素環式化合物を用いた有機電界発光素子が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２９１０９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載されている有機電界発光素子では、含窒素複素環式化合物の電子移動度の高さから、電界を印加した際の発光層におけるキャリアバランスが崩れ、電子の供給が過剰になりやすいという問題があった。このため発光層の劣化が促進され、有機電界発光素子の発光効率が低下し寿命が短くなる。
【０００６】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、発光効率を高めつつ輝度劣化の抑制および駆動電圧の上昇を含めた寿命特性を向上させることが可能な有機電界発光素子およびこれを用いた表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明による有機電界発光素子は、陽極と、陽極上に形成された正孔供給層、発光層および式（１）で表わされるアリールピリジン誘導体を含むと共に、正孔供給層よりも膜厚の厚い電子供給層をこの順に備えた有機層と、有機層上に形成された陰極とを備えたものである。
【０００８】
【化１】
（Ａｒ１は核炭素数６〜５０個の芳香族炭化水素基あるいはその誘導体である。Ｘは少なくともピリジニル基を含有する芳香族複素環基あるいはその誘導体である。ｍは１〜５の整数であり、ｎは１〜６の整数である。但し、ｍが２以上の場合にはＡｒ１はそれぞれ同一の基あるいは異なる基でもよい。ｎが２以上の場合にはＸはそれぞれ同一の基あるいは異なる基でもよい。）
【０００９】
本発明の表示装置は、上記有機電界発光素子を基板上に複数設けたものである。
【００１０】
本発明の有機電界発光素子およびこれを備えた表示装置では、正孔供給層、発光層および電子供給層からなる有機層のうち、電子供給層の膜厚が正孔供給層よりも厚いので、電子供給層から発光層への電子の供給量を調整することが可能となる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の有機電界発光素子およびこれを用いた表示装置によれば、正孔供給層、発光層および電子供給層からなる有機層のうち、電子供給層の膜厚を正孔供給層よりも厚くするようにしたので、電子供給層から発光層への電子の供給量が調整され、発光層へ過不足なく電子および正孔を供給することが可能となる。これにより、電子供給過多による発光層の劣化を抑えることができる。即ち、発光効率を向上させつつ寿命特性を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る有機電界発光素子の断面図である。
【図２】図１に示した有機電界発光素子を備えた表示装置の構成を表す図である。
【図３】図２に示した画素駆動回路の一例を表す図である。
【図４】図２に示した表示領域の構成を表す断面図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係る有機電界発光素子の断面図である。
【図６】本発明の第３の実施の形態に係る有機電界発光素子の断面図である。
【図７】本発明の第４の実施の形態に係る有機電界発光素子の断面図である。
【図８】上記実施の形態の表示装置を含むモジュールの概略構成を表す平面図である。
【図９】上記実施の形態の表示装置の適用例１の外観を表す斜視図である。
【図１０】（Ａ）は適用例２の表側から見た外観を表す斜視図であり、（Ｂ）は裏側から見た外観を表す斜視図である。
【図１１】適用例３の外観を表す斜視図である。
【図１２】適用例４の外観を表す斜視図である。
【図１３】（Ａ）は適用例５の開いた状態の正面図、（Ｂ）はその側面図、（Ｃ）は閉じた状態の正面図、（Ｄ）は左側面図、（Ｅ）は右側面図、（Ｆ）は上面図、（Ｇ）は下面図である。
【図１４】実施例における電圧と電子供給層の膜厚の関係を表す特性図である。
【図１５】実施例における輝度と電子供給層の膜厚の関係を表す特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して以下の順に詳細に説明する。
１．第１の実施の形態
（陽極および陰極の間に正孔供給層，発光層および電子供給層からなる有機層を単層挟持した有機電界発光素子）
１−１（有機電界発光素子）
１−２（表示装置）
２．第２の実施の形態
（２層構造の電子供給層を有する有機電界発光素子）
３．第３の実施の形態
（３層構造の電子供給層を有する有機電界発光素子）
４．第４の実施の形態
（タンデム構造の有機層を有する有機電界発光素子）
【００１４】
（第１の実施の形態）
（有機電界発光素子）
図１は本発明の第１の実施の形態に係る有機電界発光素子１１の断面構成を表したものである。有機電界発光素子１１は、基板１２上に陽極１３，有機層１４および陰極１５をこの順に積層した構造を有する。このうち有機層１４は、陽極１３側から順に例えば正孔供給層１４Ａ（正孔注入層１４ａ，正孔輸送層１４ｂ），発光層１４Ｂ，電子供給層１４Ｃを積層してなるものである。
【００１５】
なお、この有機電界発光素子１１は、陽極１３から注入された正孔と陰極１５から注入された電子が発光層１４Ｂ内で再結合する際に生じた発光光を基板１２と反対側（陰極１５側）から光を取り出す上面発光方式（トップエミッション方式）の有機電界発光素子である。
【００１６】
基板１２は、その一主面側に有機電界発光素子１１が配列形成される支持体である。基板１２を構成する材料は公知のものでよく、例えば、石英，ガラス，金属箔，または樹脂製のフィルムやシートなどが用いられる。この中でも石英やガラスが好ましく、樹脂製の場合には、その材質としてポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）に代表されるメタクリル樹脂類，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），ポリブチレンナフタレート（ＰＢＮ)などのポリエステル類，またはポリカーボネート樹脂等が挙げられる。但し、透水性や透ガス性を抑えるため積層構造とするか、あるいは表面処理を行うことが必要となる。
【００１７】
陽極１３は、効率よく正孔を注入するために電極材料の真空準位からの仕事関数が大きいものを用いることが好ましい。具体的には、例えばクロム（Ｃｒ），金（Ａｕ），酸化スズ（ＳｎＯ2）とアンチモン（Ｓｂ）との合金，酸化亜鉛（ＺｎＯ）とアルミニウム（Ａｌ）との合金，銀（Ａｇ）合金、あるいはこれらの金属や合金の酸化物等を、単独または混在させた状態で用いることができる。
【００１８】
また、陽極１３は光反射性に優れた第１層と、この上部に設けられた光透過性を有すると共に仕事関数の大きな第２層との積層構造としてもよい。ここで第１層は、主にＡｌを主成分とする合金を用いることが好ましい。副成分としては、主成分であるＡｌよりも相対的に仕事関数が小さい元素を用いる。このような副成分としては、ランタノイド系列の元素を用いることが好ましい。ランタノイド系列元素の仕事関数は大きくないが、これらの元素を含むことで陽極の安定性が向上し、且つ、陽極の正孔注入性も向上する。また、副成分としてはランタノイド系列の元素の他に、シリコン（Ｓｉ），銅（Ｃｕ）等の元素を用いてもよい。
【００１９】
第１層を構成するＡｌ合金層における副成分の含有量は、例えば、Ａｌを安定化させるネオジム（Ｎｄ）やニッケル（Ｎｉ），チタン（Ｔｉ）等であれば合計で約１０ｗｔ％以下であることが好ましい。これにより、第１層であるＡｌ合金層における反射率を維持しつつ、有機電界発光素子の製造プロセスにおいてＡｌ合金層を安定的に保つことができる。また、加工精度および化学的安定性が得られる。更に、陽極１３の導電性および基板１２との密着性も改善される。なお、上記Ｎｄ等の金属は仕事関数が小さいため、後述する正孔供給層１４Ａに一般的に用いられるアミン系の材料では正孔注入障壁が大きくなってしまう。その際には、アミン形の材料に７，７，８，８−テトラシアノ−２，３，５，６−テトラフルオロキノジメタン（Ｆ４−ＴＣＮＱ）等のアクセプタ材料を混合した層や、ポリエチレンジオキシチオフェンーポリスチレンスルホン酸（ＰＥＤＯＴ−ＰＳＳ）等のｐドープ層を陽極１３の界面に形成することで正孔注入障壁が低減され、駆動電圧の上昇を抑えることができる。この他、後述するアザトリフェニレン誘導体を用いることで、駆動電圧の上昇を抑えつつ素子を安定化することが可能となる。
【００２０】
第２層は、Ａｌ合金の酸化物，モリブデン（Ｍｏ）の酸化物，ジルコニウム（Ｚｒ）の酸化物，Ｃｒの酸化物，およびタンタル（Ｔａ）の酸化物を用いることができる。例えば、第２層が副成分としてランタノイド系列の元素を含むＡｌ合金の酸化物層（自然酸化膜を含む）である場合、ランタノイド系列元素の酸化物は光の透過率が高いため、これを含む第２層の光の透過率が良好となる。これにより、第１層の表面における反射率が高く維持される。また、第２層にＩＴＯ（Indium Tin Oxide）やＩＺＯ（Indium Zinc Oxide）などの透明導電層を用いることにより陽極１３の電子注入特性が改善される。なお、ＩＴＯおよびＩＺＯは仕事関数が大きいため基板１２と接する側、即ち、第１層に用いることによりキャリアの注入効率を高めると共に、陽極１３と基板１２との間の密着性を向上することができる。
【００２１】
なお、この有機電界発光素子１１を用いて構成される表示装置の駆動方式がアクティブマトリックス方式である場合には、陽極１３は画素毎にパターニングされ、基板１２に設けられた駆動用の薄膜トランジスタ（図示なし）に接続された状態で設けられている。この場合には、陽極１３の上には隔壁１６（図４参照）が設けられ、隔壁１６の開口部から各画素の陽極１３の表面が露出されるように構成される。
【００２２】
正孔供給層１４Ａ（正孔注入層１４ａおよび正孔輸送層１４ｂ）は、発光層１４Ｂへの正孔注入効率を高めると共に、リークを防止するためのバッファ層である。正孔供給層１４Ａの膜厚は素子の全体構成、特に後述する電子供給層１４Ｃとの関係によるが、例えば１ｎｍ〜１００ｎｍであることが好ましく、より好ましくは２０ｎｍ〜７０ｎｍである。
【００２３】
正孔供給層１４Ａの構成材料は、電極や隣接する層の材料との関係で適宜選択すればよく、例えば、ベンジン，スチリルアミン，トリフェニルアミン，ポルフィリン，トリフェニレン，アザトリフェニレン，テトラシアノキノジメタン，トリアゾール，イミダゾール，オキサジアゾール，ポリアリールアルカン，フェニレンジアミン，アリールアミン，オキザゾール，アントラセン，フルオレノン，ヒドラゾン，スチルベンあるいはこれらの誘導体、または、ポリシラン系化合物，ビニルカルバゾール系化合物，チオフェン系化合物あるいはアニリン系化合物等の複素環式共役系のモノマー，オリゴマーあるいはポリマーを用いることができる。
【００２４】
また、上記正孔供給層１４Ａのさらに具体的な材料としては、α−ナフチルフェニルフェニレンジアミン，ポルフィリン，金属テトラフェニルポルフィリン，金属ナフタロシアニン，ヘキサシアノアザトリフェニレン，７，７，８，８−テトラシアノキノジメタン（ＴＣＮＱ），Ｆ４−ＴＣＮＱ，テトラシアノ４，４，４−トリス（３−メチルフェニルフェニルアミノ）トリフェニルアミン，Ｎ，Ｎ，Ｎ'，Ｎ'−テトラキス（ｐ−トリル）ｐ−フェニレンジアミン，Ｎ，Ｎ，Ｎ'，Ｎ'−テトラフェニル−４，４'−ジアミノビフェニル，Ｎ−フェニルカルバゾール，４−ジ−ｐ−トリルアミノスチルベン，ポリ（パラフェニレンビニレン），ポリ（チオフェンビニレン），ポリ（２、２'−チエニルピロール）等が挙げられる。
【００２５】
但し、下記式（２）〜（５）に示した化合物を用いることにより後述する電子供給層１４Ｃから発光層１４Ｂへの電子供給に対して、正孔供給層１４Ａから発光層１４Ｂへの正孔供給が最適化される。
【００２６】
【化２】
（Ｒ１〜Ｒ６は各々独立して、水素原子、ハロゲン原子、ヒドロキシル基、アミノ基、アリールアミノ基、炭素数２０以下のカルボニル基、炭素数２０以下のカルボニルエステル基、炭素数２０以下のアルキル基、炭素数２０以下のアルケニル基、炭素数２０以下のアルコキシル基、炭素数３０以下のアリール基、炭素数３０以下の複素環基、ニトリル基、シアノ基、ニトロ基、またはシリル基から選ばれる置換基あるいはそれらの誘導体である。隣接するＲ１〜Ｒ６は互いに結合して環状構造を形成してもよい。Ｘ１〜Ｘ６は各々独立して、炭素原子もしくは窒素原子である。）
【００２７】
なお、上記式（２）に示したアザトリフェニレン誘導体はＸが窒素原子に置換されることにより、化合物中の窒素含有率が高くなるため正孔注入層１４ａに好適に用いられる。
【００２８】
【化３】
（Ａ０〜Ａ２は、各々独立して、水素原子、ハロゲン原子、ヒドロキシル基、アルデヒド基、カルボニル基、カルボニルエステル基、アルキル基、アルケニル基、環状アルキル基、アルコキシ基、アリール基、アミノ基、複素環基、シアノ基、ニトリル基、ニトロ基、あるいはシリル基によって置換された炭素数６〜３０の芳香族炭化水素基である。）
【００２９】
【化４】
（Ａ３〜Ａ６は、各々独立して、水素原子、ハロゲン原子、ヒドロキシル基、アルデヒド基、カルボニル基、カルボニルエステル基、アルキル基、アルケニル基、環状アルキル基、アルコキシ基、アリール基、アミノ基、複素環基、シアノ基、ニトリル基、ニトロ基、あるいはシリル基によって置換された炭素数６〜２０の芳香族炭化水素基である。Ａ３およびＡ４、Ａ５とＡ６は各々連結基を介して結合していてもよい。ＹはＮとの結合部位以外の環炭素に、各々独立して水素原子、ハロゲン原子、ヒドロキシル基、アルデヒド基、カルボニル基、カルボニルエステル基、アルキル基、アルケニル基、環状アルキル基、アルコキシ基、アリール基、アミノ基、複素環基、シアノ基、ニトリル基、ニトロ基、またはシリル基によって置換されたベンゼン、ナフタレン、アントラセン、フェナントレン、ナフタセン、フルオランテンまたはペリレンからなる２価の芳香族炭化水素基である。ｍは１以上の整数である。）
【００３０】
【化５】
（Ａ７〜Ａ１２は各々独立して水素原子、ハロゲン原子、ヒドロキシル基、アルデヒド基、カルボニル基、カルボニルエステル基、アルキル基、アルケニル基、環状アルキル基、アルコキシ基、アリール基、アミノ基、複素環基、シアノ基、ニトリル基、ニトロ基、あるいはシリル基によって置換された炭素数６〜２０の芳香族炭化水素基である。隣接するＡ７およびＡ８、Ａ９およびＡ１０、Ａ１１およびＡ１２は、各々連結基を介して結合していてもよい。Ｚ１〜Ｚ３はＮとの結合部位以外の環炭素に、各々独立して水素原子、ハロゲン原子、ヒドロキシル基、アルデヒド基、カルボニル基、カルボニルエステル基、アルキル基、アルケニル基、環状アルキル基、アルコキシ基、アリール基、アミノ基、複素環基、シアノ基、ニトリル基、ニトロ基、またはシリル基によって置換されたベンゼン、ナフタレン、アントラセン、フェナントレン、ナフタセン、フルオランテンまたはペリレンからなる２価の芳香族炭化水素基である。ｐ，ｑおよびｒは１以上の整数である。）
【００３１】
式（２）に示したアザトリフェニレン誘導体の具体例としては、以下の式（２−１）などの化合物が挙げられる。
【００３２】
【化６】
【００３３】
式（３）に示したアミン誘導体の具体例としては、以下の式（３−１）〜式（３−９）などの化合物が挙げられる。
【００３４】
【化７】
【００３５】
式（４）に示したジアミン誘導体の具体例としては、以下の式（４−１）〜式（４−８４）などの化合物が挙げられる。
【００３６】
【化８】
【００３７】
【化９】
【００３８】
【化１０】
【００３９】
【化１１】
【００４０】
【化１２】
【００４１】
【化１３】
【００４２】
【化１４】
【００４３】
式（５）に示したトリアリールアミン多量体の具体例としては、以下の式（５−１）〜式（５−１５）などの化合物が挙げられる。
【００４４】
【化１５】
【００４５】
【化１６】
【００４６】
これらの化合物は正孔注入層１４ａおよび正孔輸送層１４ｂのどちらに用いてもよいが、窒素含有率の高い組成の化合物を正孔注入層１４ａに用いることが好ましい。陽極１３からの正孔注入障壁を低減することができるためである。また、本実施の形態における電子供給層１４Ｃは発光層１４Ｂへの電子供給能が強化されていることから、より良好なキャリアバランスを得るためにも陽極界面には正孔注入性の高いアザトリフェニレン誘導体を用いることが好ましい。
【００４７】
発光層１４Ｂは、陽極１３と陰極１５とに対する電界印加時に陽極１３側から注入された正孔と、陰極１５側から注入された電子とが再結合する領域である。発光層１４Ｂの厚みは、素子の全体構成にもよるが、例えば１ｎｍ〜１００ｎｍであることが好ましく、さらに好ましくは５ｎｍ〜５０ｎｍである。
【００４８】
発光層１４Ｂは単層でもよいが、例えば、発光色の異なる複数の発光層（例えば、３層１４ｒ，１４ｇ，１４ｂ（図示せず））を積層してもよい。発光層１４ｒは赤色発光層であり、発光層１４ｇは緑色発光層、発光層１４ｂは青色発光層である。発光層１４ｒ，１４ｇ，１４ｂの積層順序は各発光層１４ｒ，１４ｇ，１４ｂのキャリア輸送性および光取り出しの発光波長に応じた光路長調整から適宜決定される。また、赤色発光層１４ｒ，緑色発光層１４ｇ，青色発光層１４ｂの間には、それぞれ発光層分離層（図示なし）を設けてもよい。発光層分離層は、例えばアミン誘導体からなり、厚みは、０．１ｎｍ〜２０ｎｍであることが好ましく、さらに好ましくは１〜１０ｎｍである。各色の発光層１４ｒ，１４ｇ，１４ｂの膜厚は以下の膜厚とすることが好ましい。例えば、赤色発光層１４ｒは５ｎｍ〜１５ｎｍ、緑色発光層１４ｇは５ｎｍ〜１５ｎｍ、青色発光層１４ｂは５ｎｍ〜１５ｎｍであるがこれに限らない。
【００４９】
発光層１４Ｂを構成する材料としては、電荷の注入機能（電界印加時に陽極１３あるいは正孔供給層１４Ａから正孔を注入することができる一方、陰極１５あるいは電子供給層１４Ｃから電子を注入することができる機能）、輸送機能（注入された正孔および電子を電界の力で移動させる機能）、発光機能（電子と正孔の再結合の場を提供し、これらを発光につなげる機能）を有することが好ましい。このような材料としては、蛍光性発光材料およびりん光性発光材料を用いることができる。蛍光性発光材料として具体的には、ホスト材料として例えばスチリル誘導体、アントラセン誘導体、ナフタセン誘導体または芳香族アミンが挙げられる。特に、スチリル誘導体はジスチル誘導体，トリスチル誘導体，テトラスチル誘導体およびスチリルアミン誘導体を用いることが好ましい。また、アントラセン誘導体，特に非対称アントラセン系化合物を用いることにより優れたキャリアバランスを保つことができる。更に、芳香族アミンでは芳香族環基で置換された窒素原子を２〜４個有する化合物であることが好ましい。また、りん光性発光材料として具体的には、ホスト材料として例えばカルバゾール誘導体あるいはキノリン錯体誘導体が挙げられる。
【００５０】
なお、複数の発光層を積層する場合には、陽極側の発光層には、ホスト材料として正孔輸送性の材料を用いることが好ましい。これにより、陽極１３からの正孔注入が安定する。
【００５１】
発光ドーパントとしては、例えば、スチリルベンゼン系色素，オキサゾール系色素，ぺリレン系色素，クマリン系色素，アクリジン系色素などのレーザー用色素，アントラセン誘導体，ナフタセン誘導体，ペンタセン誘導体，クリセン誘導体などの多芳香族炭化水素系材料，ピロメテン骨格化合物もしくは金属錯体，キナクリドン誘導体，シアノメチレンピラン系誘導体（ＤＣＭ，ＤＣＪＴＢ），ベンゾチアゾール系化合物，ベンゾイミダゾール系化合物，金属キレート化オキシノイド化合物などの蛍光材料から適宜選択して用いることができる。これらの蛍光材料のそれぞれのドープ濃度は、膜厚比で０．５％以上１５％以下であることが好ましい。また、所望の発光色を有する既知のりん光ドーパントも用いることができる。具体的には、例えば、スチルベン構造を有するアミン，芳香族アミン，ペリレン誘導体，クマリン誘導体，ボラン誘導体，ピラン誘導体，イリジウム錯体，白金錯体またはレニウム錯体が挙げられる。中でもイリジウム錯体，白金錯体およびレニウム錯体のりん光ドーパント材料を用いることが好ましい。
【００５２】
発光層１４Ｂは、真空蒸着法による成膜の他、例えばインクジェット等の塗付法により形成してもよい。その際、高分子材料および低分子材料を例えばトルエン，キシレン，アニソール，シクロヘキサノン，メシチレン（１，３，５−トリメチルベンゼン），ブサイドクメン(１，２，４−トリメチルベンゼン)，ジハイドロベンゾフラン，１，２，３，４−テトラメチルベンゼン，テトラリン，シクロヘキシルベンゼン，１−メチルナフタレン，ｐ−アニシルアルコール，ジメチルナフタレン，3-メチルビフェニル，４−メチルビフェニル，３−イソプロピルビフェニル，モノイソプロピルナフタレンなどの有機溶媒に少なくとも1種類以上使って溶解し、この混合溶液を用いて形成する。
【００５３】
電子供給層１４Ｃは、陰極１５から注入される電子を発光層１４Ｂに輸送するためのものである。電子供給層１４Ｃの膜厚は素子の全体構成によるが、上記正孔供給層１４Ａよりも厚膜に形成される。これにより正孔供給層から発光層１４Ｂへの正孔の供給量と電子供給層１４Ｃから発光層１４Ｂへの電子の供給量のバランスが保たれる。電子供給層１４Ｃの厚みは以下の関係を満たすように設計することが好ましい。電子供給層１４Ｃの膜厚をｄ１とし、有機層１４全体の膜厚をｄ２とした場合、０．９０＞ｄ1／ｄ2＞０．３０の関係を満たすように設計することで、発光層１４Ｂへの正孔および電子の供給バランスがとり易くなる。以上のことから、電子供給層１４Ｃは例えば７０ｎｍ〜３００ｎｍであることが好ましく、より好ましくは１２０ｎｍ〜２５０ｎｍである。
【００５４】
電子供給層１４Ｃの材料としては、優れた電子輸送能を有する有機材料を用いることが好ましく、具体的には下記式（６）で示したアリールピリジン誘導体を用いることが好ましい。これにより、発光層１４Ｂへの電子供給が安定化し、高効率でありながら安定な駆動が補償される。
【００５５】
【化１７】
（Ａｒ１は核炭素数６〜５０個の芳香族炭化水素基あるいはその誘導体である。Ｘは少なくともピリジニル基を含有する芳香族複素環基あるいはその誘導体である。ｍは１〜５の整数であり、ｎは１〜６の整数である。但し、ｍが２以上の場合にはＡｒ１はそれぞれ同一の基あるいは異なる基でもよい。ｎが２以上の場合にはＸはそれぞれ同一の基あるいは異なる基でもよい。）
【００５６】
式（６）に示したアリールピリジン誘導体の具体例としては、以下の式（６−１）〜式（６−５８）等の化合物が挙げられる。
【００５７】
【化１８】
【００５８】
【化１９】
【００５９】
【化２０】
【００６０】
【化２１】
【００６１】
【化２２】
【００６２】
このような高い電子供給能を有するアリールピリジン誘導体を用いることにより、電子供給層１４Ｃが正孔供給層１４Ａの総膜厚よりも厚膜で形成されていても、低い駆動電圧での高い電子の供給効率が維持できる。また、電子供給層１４Ｃを厚膜に形成することによって陽極１３と陰極１５との短絡が防止される。
【００６３】
なお、電子供給層１４Ｃは式（６）に示したアリールピリジン誘導体以外の化合物を含んでいてもよい。アリールピリジン誘導体以外の化合物としては、アルカリ金属，アルカリ土類金属，希土類金属およびその酸化物，複合酸化物，フッ化物，炭酸塩等が挙げられる。
【００６４】
陰極１５は、例えば、厚みが２ｎｍ〜１５ｎｍであり、光透過性が良好で仕事関数が小さい材料により構成されている。陰極１５は単層でもよいが、ここでは例えば陽極１３側から順に第１層１５Ａ、第２層１５Ｂと積層した構造となっている。
【００６５】
第１層１５Ａは、仕事関数が小さく、且つ、光透過性の良好な材料により形成されることが好ましい。具体的には、例えばＬｉ2Ｏ、Ｃｓ2Ｃｏ3、Ｃｓ2ＳＯ4、ＭｇＦ、ＬｉＦやＣａＦ2等のアルカリ金属酸化物、アルカリ金属弗化物、アルカリ土類金属酸化物、アルカリ土類弗化物が挙げられる。また、第２層１５Ｂは、薄膜のＭｇＡｇ電極やＣａ電極などの光透過性を有し、且つ、導電性が良好な材料で構成されている。
【００６６】
なお、第１層１５Ａおよび第２層１５Ｂは、真空蒸着法，スパッタリング法，またはプラズマＣＶＤ法等の手法によって形成される。また、この有機電界発光素子を用いて構成される表示装置の駆動方式がアクティブマトリックス方式である場合、陰極１５は、陽極１３の周縁を覆う隔壁１６および有機層１４によって、陽極１３に対して絶縁された状態で基板１２上にベタ膜状で形成され、各画素に対する共通電極として用いてもよい。
【００６７】
また、陰極１５は、アルミキノリン錯体，スチリルアミン誘導体，フタロシアニン誘導体等の有機発光材料を含有した混合層としてもよい。この場合には、更に、第３層（図示なし）としてＭｇＡｇのような光透過性を有する層を別途設けてもよい。また、陰極１５は上記のような積層構造に限定されることはなく、作製されるデバイスの構造に応じて最適な組み合わせおよび積層構造を取ればよいことは言うまでもない。例えば、本実施の形態の陰極１５は、電極各層の機能分離、即ち有機層１４への電子注入を促進させる無機層（第１層１５Ａ）と、電極を司る無機層（第２層１５Ｂ）とを分離した積層構造である。しかしながら、有機層１４への電子注入を促進させる無機層が、電極を司る無機層を兼ねてもよく、これらの層を単層構造として構成してもよい。また、この単層構造上にＩＴＯなどの透明電極を形成した積層構造としてもよい。
【００６８】
更に、この有機電界発光素子１１が、キャビティ構造となっている場合には、陰極１５には半透過半反射材料を用いることが好ましい。これにより、陽極１３側の光反射面と、陰極１５側の光反射面との間で多重干渉させた発光光が陰極１５側から取り出される。この場合、陽極１３側の光反射面と陰極１５側の光反射面との間の光学的距離は、取り出したい光の波長によって規定され、この光学的距離を満たすように各層の膜厚が設定されていることとする。このような上面発光型の有機電界発光素子においては、このキャビティ構造を積極的に用いることにより、外部への光取り出し効率の改善や発光スペクトルの制御を行うことが可能となる。
【００６９】
（表示装置）
図２は、本実施の形態の有機電界発光素子１１（赤色有機電界発光素子１１Ｒ，緑色有機電界発光素子１１Ｇ，青色有機電界発光素子１１Ｂ）を備えた表示装置１０の構成を表すものである。この表示装置１０は、有機ＥＬテレビジョン装置などとして用いられるものであり、例えば、基板１２の上に、表示領域１１０として、複数の有機電界発光素子１１がマトリクス状に配置されたものである。表示領域１１０の周辺には、映像表示用のドライバである信号線駆動回路１２０および走査線駆動回路１３０が設けられている。なお、隣り合う有機電界発光素子１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂの組み合わせが一つの画素（ピクセル）を構成している。
【００７０】
表示領域１１０内には画素駆動回路１４０が設けられている。図３は、画素駆動回路１４０の一例を表したものである。画素駆動回路１４０は、陽極１３の下層に形成されたアクティブ型の駆動回路である。即ち、この画素駆動回路１４０は、駆動トランジスタＴｒ１および書き込みトランジスタＴｒ２と、これらトランジスタＴｒ１，Ｔｒ２の間のキャパシタ（保持容量）Ｃｓと、第１の電源ライン（Ｖｃｃ）および第２の電源ライン（ＧＮＤ）の間において駆動トランジスタＴｒ１に直列に接続された有機電界発光素子１１（１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂ）とを有する。駆動トランジスタＴｒ１および書き込みトランジスタＴｒ２は、一般的な薄膜トランジスタ（ＴＦＴ（Thin Film Transistor））により構成され、その構成は例えば逆スタガ構造（いわゆるボトムゲート型）でもよいしスタガ構造（トップゲート型）でもよく特に限定されない。
【００７１】
画素駆動回路１４０において、列方向には信号線１２０Ａが複数配置され、行方向には走査線１３０Ａが複数配置されている。各信号線１２０Ａと各走査線１３０Ａとの交差点が、各有機電界発光素子１１のいずれか１つ（サブピクセル）に対応している。各信号線１２０Ａは、信号線駆動回路１２０に接続され、この信号線駆動回路１２０から信号線１２０Ａを介して書き込みトランジスタＴｒ２のソース電極に画像信号が供給されるようになっている。各走査線１３０Ａは走査線駆動回路１３０に接続され、この走査線駆動回路１３０から走査線１３０Ａを介して書き込みトランジスタＴｒ２のゲート電極に走査信号が順次供給されるようになっている。
【００７２】
図４は、図２に示した表示領域１１０の断面構成の一部を表したものである。各有機電界発光素子１１（１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂ）は、それぞれ、基板１２の側から、画素駆動回路１４０の駆動トランジスタＴｒ１および平坦化絶縁膜（図示せず）を間にして、上述のように陽極１３，隔壁１６，発光層１４Ｂを含む有機層１４および陰極１５がこの順に積層された構成を有している。更に、有機電界発光素子１１は保護層２０により被覆され、更にこの保護層２０上に熱硬化型樹脂または紫外線硬化型樹脂などの接着層（図示せず）を間にしてガラスなどよりなる封止用基板３０が全面にわたって貼り合わされることにより封止されている。保護層２０には、窒化ケイ素（代表的には、Ｓｉ3Ｎ4）膜，酸化ケイ素（代表的には、ＳｉＯ2）膜、窒化酸化ケイ素（ＳｉＮｘＯｙ：組成比Ｘ＞Ｙ）膜、酸化窒化ケイ素（ＳｉＯｘＮｙ：組成比Ｘ＞Ｙ）膜、またはＤＬＣ（Ｄｉａｍｏｎｄ ｌｉｋｅ Ｃａｒｂｏｎ）のような炭素を主成分とする薄膜、ＣＮ（Ｃａｒｂｏｎ Ｎａｎｏｔｕｂｅ）膜等が用いられる。これらの膜は、単層または積層した構成とすることが好ましい。特に、窒化物からなる保護層２０は膜質が緻密であり有機電界発光素子１１に悪影響を及ぼす水分、酸素およびその他不純物に対して極めて高いブロッキング効果を有する。
【００７３】
保護層２０は、例えば厚みが２〜３μｍであり、絶縁性材料または導電性材料のいずれにより構成されていてもよい。絶縁性材料としては、無機アモルファス性の絶縁性材料、例えばアモルファスシリコン（α−Ｓｉ）,アモルファス炭化シリコン（α−ＳｉＣ）,アモルファス窒化シリコン（α−Ｓｉ1-xＮx）、アモルファスカーボン（α−Ｃ）などが好ましい。このような無機アモルファス性の絶縁性材料は、グレインを構成しないため透水性が低く、良好な保護膜となる。
【００７４】
封止用基板３０は、有機電界発光素子１１の陰極１５の側に位置しており、接着層（図示せず）と共に有機電界発光素子１１を封止するものである。封止用基板３０は、有機電界発光素子１１で発生した光に対して透明なガラスなどの材料により構成されている。封止用基板３０には、例えば、カラーフィルタおよびブラックマトリクスとしての遮光膜（いずれも図示せず）が設けられており、有機電界発光素子１１で発生した光を取り出すと共に、各有機電界発光素子１１間の配線において反射された外光を吸収し、コントラストを改善するようになっている。
【００７５】
カラーフィルタは、赤色フィルタ，緑色フィルタおよび青色フィルタ（いずれも図示せず）を有しており、順に配置されている。赤色フィルタ，緑色フィルタおよび青色フィルタは、それぞれ例えば矩形形状で隙間なく形成されている。これら赤色フィルタ，緑色フィルタおよび青色フィルタは、顔料を混入した樹脂によりそれぞれ構成されており、顔料を選択することにより、目的とする赤，緑あるいは青の波長域における光透過率が高く、他の波長域における光透過率が低くなるように調整されている。なお、各有機電界発光素子１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂ上には、対応する色のカラーフィルタが設けられている。
【００７６】
遮光膜は、例えば黒色の着色剤を混入した光学濃度が１以上の黒色の樹脂膜、または薄膜の干渉を利用した薄膜フィルタにより構成されている。このうち黒色の樹脂膜により構成するようにすれば、安価で容易に形成することができるので好ましい。薄膜フィルタは、例えば、金属，金属窒化物あるいは金属酸化物よりなる薄膜を１層以上積層し、薄膜の干渉を利用して光を減衰させるものである。薄膜フィルタとしては、具体的には、Ｃｒと酸化クロム（ＩＩＩ）（Ｃｒ2Ｏ3）とを交互に積層したものが挙げられる。
【００７７】
ここで、有機電界発光素子１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂを構成する陽極１３から陰極１５までの各層は、真空蒸着法、イオンビーム法（ＥＢ法）、分子線エピタキシー法（ＭＢＥ法）、スパッタ法、ＯＶＰＤ（Ｏrganic Ｖapor Ｐhase Ｄeposition）法などのドライプロセスによって形成できる。
【００７８】
また、有機層１４は、上記の方法に加えてレーザー転写法，スピンコート法，ディッピング法，ドクターブレード法，吐出コート法，スプレーコート法などの塗布法、インクジェット法，オフセット印刷法，凸版印刷法，凹版印刷法，スクリーン印刷法，マイクログラビアコート法などの印刷法などのウエットプロセスによる形成も可能であり、各有機層や各部材の性質に応じて、ドライプロセスとウエットプロセスを併用しても構わない。
【００７９】
（有機電界発光素子１１および表示装置１の作用・効果）
この表示装置１０では、各画素に対して走査線駆動回路１３０から書き込みトランジスタＴｒ２のゲート電極を介して走査信号が供給されると共に、信号線駆動回路１２０から画像信号が書き込みトランジスタＴｒ２を介して保持容量Ｃｓに保持される。すなわち、この保持容量Ｃｓに保持された信号に応じて駆動トランジスタＴｒ１がオンオフ制御され、これにより、有機電界発光素子１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂに駆動電流Ｉｄが注入され、正孔と電子とが再結合して発光が起こる。この光は、下面発光（ボトムエミッション）の場合には陽極１３および基板１２を透過して、上面発光（トップエミッション）の場合には陰極１５，カラーフィルタ（図示せず）および封止用基板３０を透過して取り出される。
【００８０】
その際、従来用いられている電子移動度が高い材料により構成される有機電界発光素子では、正孔供給層から発光層への正孔の供給量に対して電子輸送層から発光層への電子の供給量が多く、発光層において電子過剰になりやすかった。このため、発光層の劣化が起こりやすく、有機電界発光素子およびこれを備えた表示装置の寿命特性の低下を招いていた。
【００８１】
これに対して本実施の形態では、電子供給層１４Ｃの膜厚を正孔供給層１４Ａよりも厚くすることにより電子供給層１４Ｃから発光層１４Ｂへの電子の供給量を調整することが可能となる。但し、一般に電子供給層１４Ｃあるいは正孔供給層１４Ａ等の膜厚を厚くすると発光層１４Ｂへの電子あるいは正孔の供給量は低下する。しかしながら、本実施の形態のように厚膜とした電子供給層１４Ｃの材料として電子移動度が高いアリールピリジン誘導体を用いることにより、発光層１４Ｂへの十分な電子の供給量を確保することができる。即ち、電子供給層１４Ｃから発光層１４Ｂへの電子の供給量が調整され、発光層１４Ｂへ過不足なく電子と正孔が供給される。
【００８２】
このように本実施の形態の有機電界発光素子１１およびこれを用いた表示装置１０では、電子供給層１４Ｃの膜厚を正孔供給層１４Ａよりも厚くしたので、発光層１４Ｂへ過不足なく電子と正孔が供給され、発光層１４Ｂの劣化が低減さると共に駆動劣化が抑制される。即ち、電子供給過多による発光層１４Ｂの劣化が抑えられ発光効率が向上すると共に、有機電界発光素子１１およびこれを用いた表示装置１０の寿命が向上する。また、電子供給層１４Ｃに電子移動度が高いアリールピリジン誘導体を用いるようにしたので、低い駆動電圧で電子の供給効率を維持することができるため消費電力を低減することが可能となる。従って、長期信頼性に優れた有機電界発光素子１１および表示装置１０が実現される。
【００８３】
また、電子供給層１４Ｃを厚く形成することで、発光層１４Ｂ中のキャリアの再結合領域を陰極１５から離れた位置に配置することができるため、陰極１５をスパッタリング法等によって成膜した際の再結合領域へのダメージを低減することができる。
【００８４】
なお、有機電界発光素子１１は本実施の形態の表示装置１０のようなアクティブマトリックス方式に限定されることはなく、パッシブ方式の表示装置にも適用可能であり、同様の効果を得ることができる。パッシブ方式の表示装置である場合には、上記陰極１５または陽極１３の一方が信号線として構成され、他方が走査線として構成される。
【００８５】
以下、本発明の他の実施の形態について説明する。なお、各実施の形態において、上記第１の実施の形態と同様の構成要素については同一符号を付してその説明は省略する。
【００８６】
（第２の実施の形態）
本実施の形態に係る表示装置の構成は図示しないが、第１の実施の形態と同様に、表示領域には赤色，緑色，青色に対応する複数の有機電界発光素子２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂがマトリクス状に配置された表示領域が形成されている。表示領域内には画素駆動回路が設けられている。また、表示領域の周辺には第１の実施の形態と同様に、映像表示用のドライバである信号線駆動回路および走査線駆動回路が設けられている。
【００８７】
図５は第２の実施の形態における有機電界発光素子２１の断面構成を表したものである。有機電界発光素子２１は第１の実施の形態と同様に、基板１２上に陽極１３、有機層２４および陰極１５がこの順に積層された構成を有している。この有機電界発光素子２１は、有機層２４中の電子供給層２４Ｃが２層（２４ｃ，２４ｄ）設けられている点が第１の実施の形態と異なる。
【００８８】
具体的には、上記第１の実施の形態で説明したアリールピリジンからなる第１の電子供給層２４ｃと発光層２４Ｂとの間に下記の式（７Ａ），式（７Ｂ）および式（７Ｃ）に示したベンゾイミダゾール誘導体からなる第２の電子供給層２４ｂが設けられている。
【００８９】
【化２３】
【００９０】
【化２４】
【００９１】
【化２５】
【００９２】
上記式（７Ａ），式（７Ｂ）および式（７Ｃ）におけるＡ１３は炭素数１〜２０個のアルキル基，炭素数１〜２０のアルコキシ基，３〜４０個の芳香族環が縮合した多環芳香族炭化水素基を有する炭素数６〜１２０個の炭化水素基または含窒素複素環基あるいはそれらの誘導体である。Ｌは単結合であり、炭素数６〜６０個の芳香族炭化水素基または含窒素複素環基である。Ｒ１，Ｒ２は各々独立して、水素原子あるいはハロゲン原子，炭素数１〜２０個のアルキル基，炭素数６〜６０個の芳香族炭化水素基，含窒素複素環基または炭素数１〜２０個のアルコキシ基あるいはそれらの誘導体である。ｎは０〜４の整数であり、ｍは０〜２の整数である。但し、ｍが２以上の場合にはＲ１はそれぞれ同一の基あるいは異なる基でもよい。ｎが２以上の場合にはＲ２はそれぞれ同一の基あるいは異なる基でもよい。
【００９３】
式（７Ａ），式（７Ｂ）および式（７Ｃ）に示したベンゾイミダゾール誘導体の具体例としては、以下の式（７−１）〜式（７−１７６）等の化合物が挙げられる。なお、式（７−１）〜式（７−１７６）におけるＨＡｒは式（７Ａ）〜式（７Ｃ）中のＲ１およびＲ２を含むベンゾイミダゾール骨格に、Ｌは式（７Ａ）〜式（７Ｃ）中のＬに対応する。Ａｒ２およびＡｒ３は式（７Ａ）〜式（７Ｃ）中のＡ１３に対応し、Ａｒ２，Ａｒ３の順にＬに結合する。
【００９４】
【化２６】
【００９５】
【化２７】
【００９６】
【化２８】
【００９７】
【化２９】
【００９８】
【化３０】
【００９９】
【化３１】
【０１００】
【化３２】
【０１０１】
【化３３】
【０１０２】
【化３４】
【０１０３】
【化３５】
【０１０４】
【化３６】
【０１０５】
【化３７】
【０１０６】
【化３８】
【０１０７】
【化３９】
【０１０８】
【化４０】
【０１０９】
【化４１】
【０１１０】
【化４２】
【０１１１】
【化４３】
【０１１２】
【化４４】
【０１１３】
なお、第２の電子供給層２４ｂを構成する化合物は上記式（７−１）〜（７−１７６）に示した化合物以外のイミダゾール誘導体でもよい。具体的には、Ｌが単結合，アリーレン基，ピリジニレン基またはキノリニレン基等に限らず、フルオレニン基あるいはその誘導体でもよい。
【０１１４】
本実施の形態の有機電界発光素子２１では、第１の実施の形態の効果に加えて以下の効果を奏する。上記第１の実施の形態において説明した電子供給層２４ｃの発光層１４Ｂ側にベンゾイミダゾール誘導体からなる第２の電子供給層２４ｄを挿入することで、電子量の最適調整をすることができると共に、正孔と電子の過不足がなく、且つ、キャリア供給量も十分多いキャリアバランスが得られる。これにより高い発光効率が得られる。更に、駆動中の電圧変化もほぼ生じないため、低コストである定電流駆動回路を駆動回路に適用することが可能となる。
【０１１５】
（第３の実施の形態）
本実施の形態に係る表示装置の構成は図示しないが、第１の実施の形態と同様に、表示領域には赤色，緑色，青色の複数の有機電界発光素子３１（３１Ｒ，３１Ｇ，３１Ｂ）がマトリクス状に配置された表示領域が形成されている。表示領域内には画素駆動回路が設けられている。また、表示領域の周辺には第１の実施の形態と同様に、映像表示用のドライバである信号線駆動回路および走査線駆動回路が設けられている。
【０１１６】
図６は第３の実施の形態における有機電界発光素子３１の断面構成を表したものである。有機電界発光素子３１は有機層３４中の電子供給層３４Ｃが３層（３４ｃ，３４ｄ，３４ｅ）設けられている点が第１の実施の形態と異なる。
【０１１７】
具体的には、上記第１の実施の形態で説明したアリールピリジン誘導体からなる第１の電子供給層３４ｃと発光層３４Ｂとの間に下記式（８）に示したジベンゾイミダゾール誘導体からなる第３の電子供給層３４ｅが設けられている。更に、アリールピリジン誘導体からなる第１の電子輸送層上、即ち、陰極１５側に上記第２の実施の形態において示したベンゾイミダゾール誘導体からなる第２の電子輸送層３４ｄが設けられている。電子供給層３４ｃ，３４ｄ，３４ｅそれぞれの膜厚は５nm以上であり、特に１０nm以上が好ましい。電子供給層３４Ｃの総膜厚が７０ｎｍ以上の膜厚で形成されていることが好ましい。なお、第２の電子輸送層３４ｄは省略しても構わない。
【０１１８】
【化４５】
（Ｙ１〜Ｙ８は、各々独立して水素原子、炭素数６〜６０個のアリール基、アルケニル基、ピリジル基、キノリル基、炭素数１〜２０個のアルキル基、炭素数１〜２０個のアルコキシ基または炭素数５〜６０個の脂肪族環基あるいはそれらの誘導体である。なお、Ｙ７とＹ８は連結基を介して環構造を形成してもよい。）
【０１１９】
式（８）に示したベンゾイミダゾール誘導体の具体例としては、以下の式（８−１）〜（８−２１）等の化合物が挙げられる。
【０１２０】
【化４６】
【０１２１】
本実施の形態の有機電界発光素子３１では、第１の実施の形態における有機電界発光素子１１および第２の実施の形態における有機電界発光素子２１よりも更に正孔供給層３４Ａおよび電子供給層３４Ｃから供給されるキャリアのバランスをとることが可能となる。即ち、より高い電子注入を安定的に発光層３３Ｂに供給することができ、駆動電圧上昇を生じることなくより高い効率と長寿命を両立することが可能となる。
【０１２２】
（第４の実施の形態）
本実施の形態に係る表示装置の構成は図示しないが、上記第２の実施の形態および第３の実施の形態において説明した表示装置と同様の構成となっている。
【０１２３】
図７（Ａ）は第４の実施の形態における有機電界発光素子４１の断面構成を表したものである。有機電界発光素子４は第１の実施の形態と同様に、基板１２上に陽極１３、有機層４４および陰極１５がこの順に積層された構成を有している。本実施の形態における有機電界発光素子４は、有機層（第１有機層４４−１，第２有機層４４−２）が２層積層されたタンデム構造となっている点が第１の実施の形態と異なる。
【０１２４】
具体的には、例えば上記第１の実施の形態で説明した有機層１４と同様の構成をした第１有機層４４−１および第２有機層４４−２が、電子供給層１７Ａと正孔注入層１７Ｂとを積層した構造を有する電荷発生層１７を介して積層されている。
【０１２５】
電子供給層１７Ａは、陽極１３側に設けられると共に、第１有機層４４−１側の発光層４４Ｂ１に電子を供給するものである。電子供給層１７Ａの材料としては、アルカリ金属，アルカリ土類金属または希土類金属等の電子供与性金属あるいはその化合物が挙げられる。具体的には、例えばマグネシウム（Ｍｇ）をドープしたＡｌｑ３等を用いることができる。また、電子供給層１７Ａは電子供与性金属の他に有機材料を添加した混合層としてもよい。電子供給層１７Ａに添加可能な有機材料は、例えば上記第１の電子供給層２４ｃの材料として示した式（６−１）〜式（６−５８）および第２の電子供給層２４ｄの材料として示した式（７−１）〜式（７−１７６）が挙げられる。
【０１２６】
正孔注入層１７Ｂは、陰極１５側に設けられると共に、第２有機層４４−２側の発光層４４Ｂ２への正孔の注入するものである。具体的には、正孔注入層１７Ｂは、第２有機層４４−２側から電子を引き抜き、電子供給層１７Ａを介して第１有機層４４−１側へ電子を供給する。この電子の引き抜きによって生じた正孔が第２有機層４４−２の発光層４４Ｂ２へ供給される。正孔注入層１７Ｂの材料としては、４．５ｅＶより大きなＬＵＭＯ準位を有する化合物が好ましく、具体的には、上記式（２−１）に示したヘキサニトリルアザトリフェニレンまたは下記式（９）に示した化合物を用いることができる。
【０１２７】
【化４７】
【０１２８】
なお、電荷発生層１７は図７（Ｂ）に示したように、電子供給層１７Ａと第１有機層４４−１の電子供給層４４Ｃとの間に電子注入性の材料からなる電子注入層１７Ｃを設けてもよい。電子注入層１７Ｃの材料としては、例えば酸化リチウム（ＬｉＯ2）や炭酸セシウム（ＣｓＣＯ3）、あるいはこれらの酸化物および複合酸化物の混合物を用いることができる。また、電子注入層１７Ｃはこれら材料に限定されることはなく、例えばカルシウム（Ｃａ），バリウム（Ｂａ）等のアルカリ土類金属、Ｌｉ，Ｃｓ等のアルカリ金属、インジウム（Ｉｎ），Ｍｇ等の仕事関数が小さい金属、あるいはこれらの酸化物および複合酸化物を用いてもよい。更に、これら酸化物および複合酸化物を２種以上組み合わせて安全性を高めた混合物あるいは合金を用いてもよい。
【０１２９】
本実施の形態の有機電界発光素子４１では、有機層を２層（第１有機層４４−１，第２有機層４４−２）積層したタンデム構造とするようにしたので、上記第１の実施の形態の効果に加えて発光効率が更に向上すると共に、第１の実施の形態における長寿命化が相乗効果となり、きわめて長寿命な有機電界発光素子となる。更に、電子供給層４４Ｃに電子移動度の高い電子供給層アリールピリジン誘導体を大きな膜厚比で用いることとなるため、有機層４４−１，４４−２の膜厚が大きなタンデム構造の有機電界発光素子においても駆動電圧を低く保つことが可能となる。
【０１３０】
なお、ここでは有機層４４−１，４４−２を２層積層した場合を示したがこれに限らず、３層またはそれ以上積層しても構わない。積層数を多くすることによって発光効率を更に向上することが可能となる。本実施の形態の有機電界発光素子４１のように有機層４４−１，４４−２を２層積層した場合の理論上の発光効率はｌｍ／Ｗは変わることなく、電流効率ｃｄ/Ａは２倍に、また３層積層した場合には、３倍となる。
【０１３１】
なお、タンデム素子の場合における電子供給層４４Ｃの厚みは以下の関係を満たすように設計することが好ましい。第１有機層４４−１の電子供給層４４Ｃの膜厚をｄ１ａとし、第１有機層４４−１全体の膜厚をｄ２ａとした場合には、０．９０＞ｄ１ａ／ｄ２ａ＞０．３０の関係を満たすように設計することで、第１有機層４４−１の発光層４４Ｂへの正孔および電子の供給バランスがとり易くなる。また、第１有機層４４−１と同様にして、第２有機層４４−２の電子供給層４４Ｃの膜厚をｄ１ｂとし、第２有機層４４−２全体の膜厚をｄ２ｂとした場合、０．９０＞ｄ１ｂ／ｄ２ｂ＞０．３０の関係を満たすように設計することで、第２有機層４４−２の発光層４４Ｂへの正孔および電子の供給バランスがとり易くなる。以上のことから、第１有機層４４−１もしくは第２有機層４４−２の電子供給層１４Ｃは、例えば７０ｎｍ〜３００ｎｍであることが好ましく、より好ましくは１２０ｎｍ〜２５０ｎｍである。なお、必ずしも第１有機層４４−１と第２有機層４４−２の両方が上記の膜厚関係を満たしている必要はなく、第１有機層４４−１もしくは第２有機層４４−２のいずれかが上記の関係を満たしていればよい。また３層またはそれ以上積層したタンデム素子においては、素子内のいずれかの有機層が上記の式を満たしていればよく、例えば、陽極側からｎ番目の第ｎ有機層４４−ｎの電子供給層４４Ｃの膜厚をｄ１ｎとし、第ｎ有機層４４−１全体の膜厚をｄ２ｎとした場合、０．９０＞ｄ1n／ｄ2n＞０．３０の関係を満たすように設計すればよい。
【０１３２】
（モジュールおよび適用例）
以下、上記第１〜第４の実施の形態で説明した有機電界発光素子１１，２１，３１または４１を備えた表示装置の適用例について説明する。この表示装置は、テレビジョン装置，デジタルカメラ，ノート型パーソナルコンピュータ、携帯電話等の携帯端末装置あるいはビデオカメラなど、外部から入力された映像信号あるいは内部で生成した映像信号を、画像あるいは映像として表示するあらゆる分野の電子機器の表示装置に適用することが可能である。
【０１３３】
（モジュール）
上記第１〜第４の実施の形態で説明した有機電界発光素子１１，２１，３１または４１を備えた表示装置は、例えば、図８に示したようなモジュールとして、後述する適用例１〜５などの種々の電子機器に組み込まれる。このモジュールは、例えば、基板１１の一辺に、保護層２０および封止用基板３０から露出した領域２１０を設け、この露出した領域２１０に、信号線駆動回路１２０および走査線駆動回路１３０の配線を延長して外部接続端子（図示せず）を形成したものである。外部接続端子には、信号の入出力のためのフレキシブルプリント配線基板（ＦＰＣ；Flexible Printed Circuit）２２０が設けられていてもよい。
【０１３４】
（適用例１）
図９は、上記第１〜第４の実施の形態で説明した有機電界発光素子１１，２１，３１または４１を備えた表示装置適用されるテレビジョン装置の外観を表したものである。このテレビジョン装置は、例えば、フロントパネル３１０およびフィルターガラス３２０を含む映像表示画面部３００を有しており、この映像表示画面部３００は、上記実施の形態に係る表示装置により構成されている。
【０１３５】
（適用例２）
図１０は、上記第１〜第４の実施の形態で説明した有機電界発光素子１１，２１，３１または４１を備えた表示装置が適用されるデジタルカメラの外観を表したものである。このデジタルカメラは、例えば、フラッシュ用の発光部４１０、表示部４２０、メニュースイッチ４３０およびシャッターボタン４４０を有しており、その表示部４２０は、上記実施の形態に係る表示装置により構成されている。
【０１３６】
（適用例３）
図１１は、上記第１〜第４の実施の形態で説明した有機電界発光素子１１，２１，３１または４１を備えた表示装置が適用されるノート型パーソナルコンピュータの外観を表したものである。このノート型パーソナルコンピュータは、例えば、本体５１０，文字等の入力操作のためのキーボード５２０および画像を表示する表示部５３０を有しており、その表示部５３０は、上記実施の形態に係る表示装置により構成されている。
【０１３７】
（適用例４）
図１２は、上記第１〜第４の実施の形態で説明した有機電界発光素子１１，２１，３１または４１を備えた表示装置が適用されるビデオカメラの外観を表したものである。このビデオカメラは、例えば、本体部６１０，この本体部６１０の前方側面に設けられた被写体撮影用のレンズ６２０，撮影時のスタート／ストップスイッチ６３０および表示部６４０を有しており、その表示部６４０は、上記実施の形態に係る表示装置により構成されている。
【０１３８】
（適用例５）
図１３は、上記第１〜第４の実施の形態で説明した有機電界発光素子１１，２１，３１または４１を備えた表示装置が適用される携帯電話機の外観を表したものである。この携帯電話機は、例えば、上側筐体７１０と下側筐体７２０とを連結部（ヒンジ部）７３０で連結したものであり、ディスプレイ７４０，サブディスプレイ７５０，ピクチャーライト７６０およびカメラ７７０を有している。そのディスプレイ７４０またはサブディスプレイ７５０は、上記実施の形態に係る表示装置により構成されている。
【０１３９】
（実施例）
次に本発明の具体的な実施例について説明する。なお、実施例１−１〜１−８，３−１〜３−１０および比較例１−１〜１−６は第１〜３の実施の形態に対応するものであり、有機層１４（２４，３４）のうちの電子供給層が１層（１４Ｃ），２層（２４Ｃ），３層（３４Ｃ）設けられた有機電界発光素子１１，２１，３１である。実施例２−１〜２−４および比較例２は第４の実施の形態に対応するものであり、有機層４４−１，４４−２が２層積層されたタンデム構造を有する有機電界発光素子４１である。なお、実施例１〜３の有機電界発光素子１１（２１，３１，４１）は陽極１３から注入された正孔と陰極１５から注入された電子が発光層１４Ｂ内で再結合する際に生じた発光を陽極１３と陰極１５との間で共振させて基板１２と反対側の陰極１５側から取り出す共振器構造で構成される上面発光方式の有機電界発光素子である。
【０１４０】
先ず、陽極１３として、Ｎｄを１０ｗｔ％含むＡｌＮｄ合金層を１２０ｎｍの膜厚で形成した。ここで、陽極１３中のＡｌＮｄ合金層の端面は共振器構造の第１端面Ｐ1となる。次に、ＳｉＯ2蒸着により２ｍｍ×２ｍｍの発光領域以外を絶縁膜（図示省略）でマスクした有機電界発光素子用のセルを作製した。続いて陽極１３上に、正孔供給層１４Ａとして式（２）に示したヘキサニトリルアザトリフェニレンを蒸着速度０．２〜０．４ｎｍ／ｓｅｃ，１０ｎｍの膜厚で形成したのち、正孔輸送層１４ｂとして式（４−４２）に示した化合物を真空蒸着法により蒸着速度０．２〜０．４ｎｍ／ｓｅｃ，３０ｎｍの膜厚で形成した。
【０１４１】
次に、正孔輸送層１４ｂ上に蛍光材料またはりん光材料を用いて発光層１４Ｂを形成した。蛍光材料の具体例としてはホスト材料として式（１０）で示した化合物を用い、ゲスト材料として式（１１）に示した化合物を用いた。りん光材料の具体例としてはホスト材料として式（１２）で示した化合物を用い、ゲスト材料として式（１３）に示した化合物を用いてドーパント濃度が膜厚比で５％となるように、真空蒸着法により４０ｎｍの膜厚で形成した。
【０１４２】
【化４８】
【０１４３】
【化４９】
【０１４４】
【化５０】
【０１４５】
【化５１】
【０１４６】
続いて、発光層１４Ｂ（２４Ｂ，３４Ｂ）上に電子供給層１４Ｃ（２４Ｃ，３４Ｃ）として例えば式（６−５８）に示したアリールピリジン誘導体を用いて各膜厚で形成した。
【０１４７】
以上のようにして有機層１４を形成したのち、陰極１５の第１層１５ａとして、ＬｉＦを真空蒸着法により約０．３ｎｍ（蒸着速度〜０．０１ｎｍ／ｓｅｃ）の膜厚で形成し、次いで、第２層１５ｂとしてＭｇＡｇを真空蒸着法により１０ｎｍの膜厚で形成し、２層構造の陰極１５を設けた。この場合には、第２層１５ｂの有機層１４側の面が、共振器構造の第２端面Ｐ２となる。以上のようにして有機電界発光素子１１（２１，３１）を作製した。
【０１４８】
また、タンデム構造を有する実施例２−１〜２−４（比較例２）の有機電界発光素子４１は電子供給層４４Ｃ１を形成したのち、接続層１７としてＬｉＦ層を０．５ｎｍ，Ａｌｑ３＋Ｍｇ（１０％）層を１０ｎｍおよびヘキサニトリルアザトリフェニレン層を１０ｎｍ、順次蒸着した。この接続層１７上に、上記有機層１４と同様に第２の有機層４４−２を形成し陰極１５を形成して有機電界発光素子４１を作製した。
【０１４９】
以上のように作製した有機電界発光素子１１，２１，３１，４１について、１０ｍＡｃｍ-2の電流密度における電圧（Ｖ）および電流効率（ｃｄ／Ａ）を測定した。また、５０℃、３０ｍＡｃｍ-2の定電流駆動５００時間後の初期効率を１としたときの効率割合および初期電圧との電圧差ΔＶを測定した。
【０１５０】
なお、表１は実施例１−１〜１−８および比較例１−１〜１−６の発光層１４Ｂ（２４Ｂ，３４Ｂ）および電子供給層１４Ｃ（２４Ｃ，３４Ｃ）として用いた材料の一覧である。表２は実施例２−１〜２−４および比較例２の発光層４４Ｂ１，４４Ｂ２および電子供給層４４Ｃ１，４４Ｃ２として用いた材料の一覧である。表３，４は実施例１，２の駆動電圧（Ｖ），発光効率（ｃｄ／Ａ），５００時間後の輝度割合および５００時間後の電圧上昇（ΔＶ）の測定結果の一覧である。表５は実施例３−１〜３−１０の発光層１４Ｂ（２４Ｂ，３４Ｂ）および電子供給層１４Ｃ（２４Ｃ，３４Ｃ）として用いた材料の一覧である。表６は実施例３における駆動電圧（Ｖ）および５００時間後の輝度割合を測定結果の一覧である。図１４は表６の結果をもとにして第２の電子供給層２４ｄの材料であるベンゾイミダゾール誘導体の膜厚と駆動電圧の関係を表したものである。図１５は表６の結果をもとに第３の電気供給層３４ｅの材料であるジベンゾイミダゾール誘導体の膜厚と５００時間後の輝度割合の関係を表したものである。
【０１５１】
【表１】
【０１５２】
【表２】
【０１５３】
【表３】
【０１５４】
【表４】
【０１５５】
【表５】
【０１５６】
【表６】
【０１５７】
表３，４からわかるように、正孔供給層１４Ａ〜３４Ａ（正孔注入層１４ａ〜３４ａ，正孔輸送層１４ｂ〜３４ｂ）４０ｎｍに対して電子供給層１４Ｃ〜３４Ｃを１２０ｎｍまたは１４０ｎｍまたは１６０ｎｍのように厚膜に形成することにより、比較例１，２と比較して発光効率が向上している。また、５００時間後の輝度割合の結果から輝度の低下もほとんどなく、駆動電圧の上昇も比較例１，２と比較して１桁あるいは２桁以上抑えられていることがわかる。このような結果は従来用いられている材料（Ａｌｑ３）を用いて電子供給層１４Ｃ〜３４Ｃを厚膜に形成しても得られていない。即ち、上記式（６），（７），（８）に示した化合物を用いた電子供給層１４Ｃ〜３４Ｃの膜厚を正孔供給層１４Ａ〜３４Ａよりも厚膜とすることで発光効率が上昇し、更に寿命特性も向上することがわかる。また、発光効率については、実施例１の中でも電子供給層１４Ｃ（２４Ｃ，３４Ｃ）の膜厚をより厚くすることで著しい向上がみられた。
【０１５８】
図１４から、第１の電子供給層２４ｃと陰極１５との間にベンゾイミダゾール誘導体からなる第２の電子供給層２４ｄを積層することにより駆動電圧が低減された。また、図１５から、第１の電子供給層３４ｃと発光層３４Ｂとの間にジベンゾイミダゾール誘導体からなる第３の電子供給層３４ｅを挿入することにより５００時間後の輝度割合、即ち寿命特性が向上することがわかる。
【０１５９】
以上、第１〜第４の実施の形態および実施例を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態等に限定されるものではなく、種々変形が可能である。
【０１６０】
例えば、上記実施の形態等において説明した各層の材料および厚み、または成膜方法および成膜条件などは限定されるものではなく、他の材料および厚みとしてもよく、または他の成膜方法および成膜条件としてもよい。
【０１６１】
また、上記第１の実施の形態では、有機電界発光素子１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂの構成を具体的に挙げて説明したが、全ての層を備える必要はなく、また、他の層を更に備えていてもよい。
【０１６２】
更に、上記実施の形態では、アクティブマトリックス型の表示装置の場合について説明したが、本発明はパッシブマトリックス型の表示装置への適用も可能である。更にまた、アクティブマトリックス駆動のための画素駆動回路の構成は、上記実施の形態で説明したものに限られず、必要に応じて容量素子やトランジスタを追加してもよい。その場合、画素駆動回路の変更に応じて、上述した信号線駆動回路１２０や走査線駆動回路１３０のほかに、必要な駆動回路を追加してもよい。
【０１６３】
また、上記第１の実施の形態で説明した表示装置では赤色、緑色、青色の有機電界発光素子を備えたものを例に説明したが、必ずしも３色備えられていなくても構わない。更に、この３色にその他の色、例えば黄色の有機電界発光素子を備えた表示装置への適用も可能である。更にまた、各有機電界発光素子１１Ｒ（１１），１１Ｇ，１１Ｂにおいては、発光層１４Ｂ以外の層を共通化してもよい。また、緑色発光素子１１Ｇおよび青色発光素子１１Ｂにおいては、それぞれの発光層１４ＢＧ，１４ＣＢに適するように、異なる材料で構成された電子輸送層１４Ｄを設けてもよい。
【０１６４】
なお上記実施の形態等で説明した有機電界発光素子１１〜４１は、例えば有機電界発光素子１１では、陽極１３と陰極１５との間で発光光を共振させて取り出す共振器構造とすることで、取り出し光の色純度を向上させ、共振の中心波長付近の取り出し光の強度を向上させることが可能となる。この場合、陽極１３の発光層１４Ｂ側の反射端面を第１端部Ｐ１（図示なし）、陰極１５の発光層１４Ｂ側の反射端面を第２端部Ｐ２（図示なし）とし、有機層１４を共振部として、発光層１４Ｂで発生した光を共振させて第２端部Ｐ２側から取り出す共振器構造とした場合には、共振器の第１端部Ｐ１と第２端部Ｐ２との間の光学的距離Ｌを下記式（１）を満たすように設定する。光学的距離Ｌは、実際には、式（１）を満たす正の最小値となるように選択することが好ましい。
【０１６５】
【数１】
【０１６６】
上記式（１）中において、Ｌは第１端部Ｐ１と第２端部Ｐ２との間の光学的距離、Φは第１端部Ｐ１で生じる反射光の位相シフトΦ1 と第２端部Ｐ２で生じる反射光の位相シフトΦ2 との和（Φ＝Φ1 ＋Φ2 ）（ｒａｄ）、λは第２端部Ｐ２の側から取り出したい光のスペクトルのピーク波長、ｍはＬが正となる整数をそれぞれ表す。尚、式（１）においてＬおよびλは単位が共通すればよいが、例えば（ｎｍ）を単位とする。
【０１６７】
また、有機発光素子１１では、発光層１４Ｂの最大発光位置と第１端部Ｐ１との間の光学的距離Ｌ1 が下記式（２）を満たし、最大発光位置と第２端部Ｐ２との間の光学的距離Ｌ２が下記式（３）を満たすように調整されている。ここで、最大発光位置とは、発光領域のうちで最も発光強度が大きい位置を言う。例えば、発光層１４Ｂの陽極１３側と陰極１５側との両方の界面で発光する場合には、そのうち発光強度の大きい方の界面となる。
【０１６８】
【数２】
【０１６９】
上記式（２）中において、ｔＬ1は第１端部Ｐ１と最大発光位置との間の光学的理論距離、ａ1は発光層１４Ｂにおける発光分布に基づく補正量、λは取り出したい光のスペクトルのピーク波長、Φ1は第１端部Ｐ１で生じる反射光の位相シフト（ｒａｄ）、ｍ1は０または整数をそれぞれ表す。
【０１７０】
【数３】
【０１７１】
上記式（３）中において、ｔＬ2は第２端部Ｐ２と最大発光位置１３Ｅとの間の光学的理論距離、ａ2は発光層１４Ｂにおける発光分布に基づく補正量、λは取り出したい光のスペクトルのピーク波長、Φ2は第２端部Ｐ２で生じる反射光の位相シフト（ｒａｄ）、ｍ2は０または整数をそれぞれ表す。
【０１７２】
上記式（２）は、発光層１４Ｂで発生した光のうち陽極１３の方へ向かう光が第１端部Ｐ１で反射して戻ってきたときに、その戻り光の位相と発光時の位相とが同一となり、発光した光のうち陰極１５の方へ向かう光と強め合う関係となるようにするためのものである。また、式（３）は、発光層１４Ｂで発生した光のうち陰極１５の方へ向かう光が第２端部Ｐ２で反射して戻ってきたときに、その戻り光の位相と発光時の位相とが同一となり、発光した光のうち陽極１３の方へ向かう光と強め合う関係となるようにするためのものである。
【０１７３】
本実施形態の有機電界発光素子１１では、電子輸送層１４ｄを正孔供給層１４Ａのトータル膜厚よりも厚く形成することで、上記式（２）、（３）のｍ1＞ｍ2となるように設計することが可能である。これにより、光の取り出し効率を高めることができる。
【０１７４】
なお、式（２）の光学的理論距離ｔＬ1および式（３）の光学的理論距離ｔＬ2は、発光領域に広がりがないと考えた場合に、第１端部Ｐ１または第２端部Ｐ２での位相変化量と、進行することでの位相変化量がちょうど打ち消し合い、戻り光の位相と発光時の位相とが同一となる理論値である。ただし、発光部分には通常広がりがあるので、式（２）および式（３）では、発光分布に基づく補正量ａ1，ａ2が加えられている。
【０１７５】
補正量ａ1，ａ2は発光分布により異なるが、最大発光位置が発光層１４Ｂの陰極１５側にあり、発光分布が最大発光位置から陽極１３側に広がっている場合、または最大発光位置が発光層１４Ｂの陽極１３側にあり、発光分布が最大発光位置から陰極１５側に広がっている場合には、例えば下記式（４）により求められる。
【０１７６】
【数４】
【０１７７】
式（４）中において、ｂは発光層１４Ｂにおける発光分布が最大発光位置から陽極１３の方向へ広がっている場合には２ｎ≦ｂ≦６ｎの範囲内の値、最大発光位置から陰極１５の方向へ広がっている場合には−６ｎ≦ｂ≦−２ｎの範囲内の値であり、ｓは発光層１３Ｃにおける発光分布に関する物性値（１／ｅ減衰距離）、ｎは取り出したい光のスペクトルのピーク波長λにおける第１端部Ｐ１と第２端部Ｐ２との間の平均屈折率である。
【０１７８】
なお、陽極１３と陰極１５との間で発光光を共振させて取り出す共振器構造で構成される上面発光素子の場合には、陰極１５は以下のような構成とすることが好ましい。例えばＭｇ−Ａｇのような半透過性反射材料を用いて第２陰極１５Ｂを構成し、第２陰極１５Ｂと陽極１３の間で発光光を共振させる。また、上記第２陰極１５Ｂは、例えば透明なＳｉＮｘ化合物からなり、電極の劣化抑制のための封止電極として形成される。
【０１７９】
また、上記第１〜第４の実施の形態および実施例では上面発光型の有機電界発光素子１１〜４１について説明したが、これに限定されるものではなく、陽極と陰極との間に少なくとも発光層を有する有機層を狭持してなる有機電界発光素子に広く適用可能である。即ち、基板側から順に、陰極、有機層、陽極を順次積層した構成のものや、基板側に位置する電極（陰極または陽極としての下部電極）を透明材料で構成し、基板と反対側に位置する電極（陰極または陽極としての上部電極）を反射材料で構成することによって、下部電極側からのみ光を取り出すようにした、下面発光型（いわゆる透過型）の有機電界発光素子にも適用可能である。
【０１８０】
更に、一対の電極（陽極と陰極）、およびその電極間に有機層が挟持された有機電界発光素子であれば、他の構成要素（例えば、無機化合物層や無機成分）が含まれていても構わない。
【符号の説明】
【０１８１】
１１，２１，３１，４１…有機電界発光素子、１２…基板、１３…陽極、１４，２４，３４，４４−１，４４−２…有機層、１４Ａ，２４Ａ，３４Ａ，４４Ａ１，４４Ａ２…正孔供給層、１４ａ，２４ａ，３４ａ，４４ａ１，４４ａ２…正孔注入層、１４ｂ２４ｂ，３４ｂ，４４ｂ１，４４ｂ２…正孔輸送層、１４Ｂ，２４Ｂ，３４Ｂ，４４Ｂ１，４４Ｂ２…発光層、１４Ｃ，２４Ｃ，３４Ｃ，４４Ｃ１，４４Ｃ２…電子供給層、２４ｃ，３４ｃ…第１の電子供給層、２４ｄ，３４ｄ…第２の電子供給層、３４ｅ…第３の電位供給層、１５…陰極、１６…隔壁、１７…電荷発生層、１７Ａ…電子供給層、１７Ｂ…正孔注入層、１７Ｃ…電子注入層、２０…保護層、３０…封止用基板
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ；Electro Luminescence）現象を利用して発光する有機電界発光素子および表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機材料のＥＬを利用した有機電界発光素子（有機ＥＬ素子）は、陽極と陰極との間に発光層を含む有機層を備え、低電圧直流駆動による高輝度発光が可能な発光素子として注目されている。
【０００３】
有機電界発光素子は、発光効率および寿命特性の向上を図ることを目的として、発光層を含む有機層の層構成や、各層の材料構成について様々な検討がなされている。例えば、特許文献１のように発光層と陰極との間の電子注入層および電子輸送層の構成材料として電子移動度の高い含窒素複素環式化合物を用いた有機電界発光素子が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２９１０９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載されている有機電界発光素子では、含窒素複素環式化合物の電子移動度の高さから、電界を印加した際の発光層におけるキャリアバランスが崩れ、電子の供給が過剰になりやすいという問題があった。このため発光層の劣化が促進され、有機電界発光素子の発光効率が低下し寿命が短くなる。
【０００６】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、発光効率を高めつつ輝度劣化の抑制および駆動電圧の上昇を含めた寿命特性を向上させることが可能な有機電界発光素子およびこれを用いた表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明による有機電界発光素子は、陽極と、陽極上に形成された正孔供給層、発光層および式（１）で表わされるアリールピリジン誘導体を含むと共に、正孔供給層よりも膜厚の厚い電子供給層をこの順に備えた有機層と、有機層上に形成された陰極とを備えたものである。
【０００８】
【化１】
（Ａｒ１は核炭素数６〜５０個の芳香族炭化水素基あるいはその誘導体である。Ｘは少なくともピリジニル基を含有する芳香族複素環基あるいはその誘導体である。ｍは１〜５の整数であり、ｎは１〜６の整数である。但し、ｍが２以上の場合にはＡｒ１はそれぞれ同一の基あるいは異なる基でもよい。ｎが２以上の場合にはＸはそれぞれ同一の基あるいは異なる基でもよい。）
【０００９】
本発明の表示装置は、上記有機電界発光素子を基板上に複数設けたものである。
【００１０】
本発明の有機電界発光素子およびこれを備えた表示装置では、正孔供給層、発光層および電子供給層からなる有機層のうち、電子供給層の膜厚が正孔供給層よりも厚いので、電子供給層から発光層への電子の供給量を調整することが可能となる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の有機電界発光素子およびこれを用いた表示装置によれば、正孔供給層、発光層および電子供給層からなる有機層のうち、電子供給層の膜厚を正孔供給層よりも厚くするようにしたので、電子供給層から発光層への電子の供給量が調整され、発光層へ過不足なく電子および正孔を供給することが可能となる。これにより、電子供給過多による発光層の劣化を抑えることができる。即ち、発光効率を向上させつつ寿命特性を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る有機電界発光素子の断面図である。
【図２】図１に示した有機電界発光素子を備えた表示装置の構成を表す図である。
【図３】図２に示した画素駆動回路の一例を表す図である。
【図４】図２に示した表示領域の構成を表す断面図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係る有機電界発光素子の断面図である。
【図６】本発明の第３の実施の形態に係る有機電界発光素子の断面図である。
【図７】本発明の第４の実施の形態に係る有機電界発光素子の断面図である。
【図８】上記実施の形態の表示装置を含むモジュールの概略構成を表す平面図である。
【図９】上記実施の形態の表示装置の適用例１の外観を表す斜視図である。
【図１０】（Ａ）は適用例２の表側から見た外観を表す斜視図であり、（Ｂ）は裏側から見た外観を表す斜視図である。
【図１１】適用例３の外観を表す斜視図である。
【図１２】適用例４の外観を表す斜視図である。
【図１３】（Ａ）は適用例５の開いた状態の正面図、（Ｂ）はその側面図、（Ｃ）は閉じた状態の正面図、（Ｄ）は左側面図、（Ｅ）は右側面図、（Ｆ）は上面図、（Ｇ）は下面図である。
【図１４】実施例における電圧と電子供給層の膜厚の関係を表す特性図である。
【図１５】実施例における輝度と電子供給層の膜厚の関係を表す特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して以下の順に詳細に説明する。
１．第１の実施の形態
（陽極および陰極の間に正孔供給層，発光層および電子供給層からなる有機層を単層挟持した有機電界発光素子）
１−１（有機電界発光素子）
１−２（表示装置）
２．第２の実施の形態
（２層構造の電子供給層を有する有機電界発光素子）
３．第３の実施の形態
（３層構造の電子供給層を有する有機電界発光素子）
４．第４の実施の形態
（タンデム構造の有機層を有する有機電界発光素子）
【００１４】
（第１の実施の形態）
（有機電界発光素子）
図１は本発明の第１の実施の形態に係る有機電界発光素子１１の断面構成を表したものである。有機電界発光素子１１は、基板１２上に陽極１３，有機層１４および陰極１５をこの順に積層した構造を有する。このうち有機層１４は、陽極１３側から順に例えば正孔供給層１４Ａ（正孔注入層１４ａ，正孔輸送層１４ｂ），発光層１４Ｂ，電子供給層１４Ｃを積層してなるものである。
【００１５】
なお、この有機電界発光素子１１は、陽極１３から注入された正孔と陰極１５から注入された電子が発光層１４Ｂ内で再結合する際に生じた発光光を基板１２と反対側（陰極１５側）から光を取り出す上面発光方式（トップエミッション方式）の有機電界発光素子である。
【００１６】
基板１２は、その一主面側に有機電界発光素子１１が配列形成される支持体である。基板１２を構成する材料は公知のものでよく、例えば、石英，ガラス，金属箔，または樹脂製のフィルムやシートなどが用いられる。この中でも石英やガラスが好ましく、樹脂製の場合には、その材質としてポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）に代表されるメタクリル樹脂類，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），ポリブチレンナフタレート（ＰＢＮ)などのポリエステル類，またはポリカーボネート樹脂等が挙げられる。但し、透水性や透ガス性を抑えるため積層構造とするか、あるいは表面処理を行うことが必要となる。
【００１７】
陽極１３は、効率よく正孔を注入するために電極材料の真空準位からの仕事関数が大きいものを用いることが好ましい。具体的には、例えばクロム（Ｃｒ），金（Ａｕ），酸化スズ（ＳｎＯ2）とアンチモン（Ｓｂ）との合金，酸化亜鉛（ＺｎＯ）とアルミニウム（Ａｌ）との合金，銀（Ａｇ）合金、あるいはこれらの金属や合金の酸化物等を、単独または混在させた状態で用いることができる。
【００１８】
また、陽極１３は光反射性に優れた第１層と、この上部に設けられた光透過性を有すると共に仕事関数の大きな第２層との積層構造としてもよい。ここで第１層は、主にＡｌを主成分とする合金を用いることが好ましい。副成分としては、主成分であるＡｌよりも相対的に仕事関数が小さい元素を用いる。このような副成分としては、ランタノイド系列の元素を用いることが好ましい。ランタノイド系列元素の仕事関数は大きくないが、これらの元素を含むことで陽極の安定性が向上し、且つ、陽極の正孔注入性も向上する。また、副成分としてはランタノイド系列の元素の他に、シリコン（Ｓｉ），銅（Ｃｕ）等の元素を用いてもよい。
【００１９】
第１層を構成するＡｌ合金層における副成分の含有量は、例えば、Ａｌを安定化させるネオジム（Ｎｄ）やニッケル（Ｎｉ），チタン（Ｔｉ）等であれば合計で約１０ｗｔ％以下であることが好ましい。これにより、第１層であるＡｌ合金層における反射率を維持しつつ、有機電界発光素子の製造プロセスにおいてＡｌ合金層を安定的に保つことができる。また、加工精度および化学的安定性が得られる。更に、陽極１３の導電性および基板１２との密着性も改善される。なお、上記Ｎｄ等の金属は仕事関数が小さいため、後述する正孔供給層１４Ａに一般的に用いられるアミン系の材料では正孔注入障壁が大きくなってしまう。その際には、アミン形の材料に７，７，８，８−テトラシアノ−２，３，５，６−テトラフルオロキノジメタン（Ｆ４−ＴＣＮＱ）等のアクセプタ材料を混合した層や、ポリエチレンジオキシチオフェンーポリスチレンスルホン酸（ＰＥＤＯＴ−ＰＳＳ）等のｐドープ層を陽極１３の界面に形成することで正孔注入障壁が低減され、駆動電圧の上昇を抑えることができる。この他、後述するアザトリフェニレン誘導体を用いることで、駆動電圧の上昇を抑えつつ素子を安定化することが可能となる。
【００２０】
第２層は、Ａｌ合金の酸化物，モリブデン（Ｍｏ）の酸化物，ジルコニウム（Ｚｒ）の酸化物，Ｃｒの酸化物，およびタンタル（Ｔａ）の酸化物を用いることができる。例えば、第２層が副成分としてランタノイド系列の元素を含むＡｌ合金の酸化物層（自然酸化膜を含む）である場合、ランタノイド系列元素の酸化物は光の透過率が高いため、これを含む第２層の光の透過率が良好となる。これにより、第１層の表面における反射率が高く維持される。また、第２層にＩＴＯ（Indium Tin Oxide）やＩＺＯ（Indium Zinc Oxide）などの透明導電層を用いることにより陽極１３の電子注入特性が改善される。なお、ＩＴＯおよびＩＺＯは仕事関数が大きいため基板１２と接する側、即ち、第１層に用いることによりキャリアの注入効率を高めると共に、陽極１３と基板１２との間の密着性を向上することができる。
【００２１】
なお、この有機電界発光素子１１を用いて構成される表示装置の駆動方式がアクティブマトリックス方式である場合には、陽極１３は画素毎にパターニングされ、基板１２に設けられた駆動用の薄膜トランジスタ（図示なし）に接続された状態で設けられている。この場合には、陽極１３の上には隔壁１６（図４参照）が設けられ、隔壁１６の開口部から各画素の陽極１３の表面が露出されるように構成される。
【００２２】
正孔供給層１４Ａ（正孔注入層１４ａおよび正孔輸送層１４ｂ）は、発光層１４Ｂへの正孔注入効率を高めると共に、リークを防止するためのバッファ層である。正孔供給層１４Ａの膜厚は素子の全体構成、特に後述する電子供給層１４Ｃとの関係によるが、例えば１ｎｍ〜１００ｎｍであることが好ましく、より好ましくは２０ｎｍ〜７０ｎｍである。
【００２３】
正孔供給層１４Ａの構成材料は、電極や隣接する層の材料との関係で適宜選択すればよく、例えば、ベンジン，スチリルアミン，トリフェニルアミン，ポルフィリン，トリフェニレン，アザトリフェニレン，テトラシアノキノジメタン，トリアゾール，イミダゾール，オキサジアゾール，ポリアリールアルカン，フェニレンジアミン，アリールアミン，オキザゾール，アントラセン，フルオレノン，ヒドラゾン，スチルベンあるいはこれらの誘導体、または、ポリシラン系化合物，ビニルカルバゾール系化合物，チオフェン系化合物あるいはアニリン系化合物等の複素環式共役系のモノマー，オリゴマーあるいはポリマーを用いることができる。
【００２４】
また、上記正孔供給層１４Ａのさらに具体的な材料としては、α−ナフチルフェニルフェニレンジアミン，ポルフィリン，金属テトラフェニルポルフィリン，金属ナフタロシアニン，ヘキサシアノアザトリフェニレン，７，７，８，８−テトラシアノキノジメタン（ＴＣＮＱ），Ｆ４−ＴＣＮＱ，テトラシアノ４，４，４−トリス（３−メチルフェニルフェニルアミノ）トリフェニルアミン，Ｎ，Ｎ，Ｎ'，Ｎ'−テトラキス（ｐ−トリル）ｐ−フェニレンジアミン，Ｎ，Ｎ，Ｎ'，Ｎ'−テトラフェニル−４，４'−ジアミノビフェニル，Ｎ−フェニルカルバゾール，４−ジ−ｐ−トリルアミノスチルベン，ポリ（パラフェニレンビニレン），ポリ（チオフェンビニレン），ポリ（２、２'−チエニルピロール）等が挙げられる。
【００２５】
但し、下記式（２）〜（５）に示した化合物を用いることにより後述する電子供給層１４Ｃから発光層１４Ｂへの電子供給に対して、正孔供給層１４Ａから発光層１４Ｂへの正孔供給が最適化される。
【００２６】
【化２】
（Ｒ１〜Ｒ６は各々独立して、水素原子、ハロゲン原子、ヒドロキシル基、アミノ基、アリールアミノ基、炭素数２０以下のカルボニル基、炭素数２０以下のカルボニルエステル基、炭素数２０以下のアルキル基、炭素数２０以下のアルケニル基、炭素数２０以下のアルコキシル基、炭素数３０以下のアリール基、炭素数３０以下の複素環基、ニトリル基、シアノ基、ニトロ基、またはシリル基から選ばれる置換基あるいはそれらの誘導体である。隣接するＲ１〜Ｒ６は互いに結合して環状構造を形成してもよい。Ｘ１〜Ｘ６は各々独立して、炭素原子もしくは窒素原子である。）
【００２７】
なお、上記式（２）に示したアザトリフェニレン誘導体はＸが窒素原子に置換されることにより、化合物中の窒素含有率が高くなるため正孔注入層１４ａに好適に用いられる。
【００２８】
【化３】
（Ａ０〜Ａ２は、各々独立して、水素原子、ハロゲン原子、ヒドロキシル基、アルデヒド基、カルボニル基、カルボニルエステル基、アルキル基、アルケニル基、環状アルキル基、アルコキシ基、アリール基、アミノ基、複素環基、シアノ基、ニトリル基、ニトロ基、あるいはシリル基によって置換された炭素数６〜３０の芳香族炭化水素基である。）
【００２９】
【化４】
（Ａ３〜Ａ６は、各々独立して、水素原子、ハロゲン原子、ヒドロキシル基、アルデヒド基、カルボニル基、カルボニルエステル基、アルキル基、アルケニル基、環状アルキル基、アルコキシ基、アリール基、アミノ基、複素環基、シアノ基、ニトリル基、ニトロ基、あるいはシリル基によって置換された炭素数６〜２０の芳香族炭化水素基である。Ａ３およびＡ４、Ａ５とＡ６は各々連結基を介して結合していてもよい。ＹはＮとの結合部位以外の環炭素に、各々独立して水素原子、ハロゲン原子、ヒドロキシル基、アルデヒド基、カルボニル基、カルボニルエステル基、アルキル基、アルケニル基、環状アルキル基、アルコキシ基、アリール基、アミノ基、複素環基、シアノ基、ニトリル基、ニトロ基、またはシリル基によって置換されたベンゼン、ナフタレン、アントラセン、フェナントレン、ナフタセン、フルオランテンまたはペリレンからなる２価の芳香族炭化水素基である。ｍは１以上の整数である。）
【００３０】
【化５】
（Ａ７〜Ａ１２は各々独立して水素原子、ハロゲン原子、ヒドロキシル基、アルデヒド基、カルボニル基、カルボニルエステル基、アルキル基、アルケニル基、環状アルキル基、アルコキシ基、アリール基、アミノ基、複素環基、シアノ基、ニトリル基、ニトロ基、あるいはシリル基によって置換された炭素数６〜２０の芳香族炭化水素基である。隣接するＡ７およびＡ８、Ａ９およびＡ１０、Ａ１１およびＡ１２は、各々連結基を介して結合していてもよい。Ｚ１〜Ｚ３はＮとの結合部位以外の環炭素に、各々独立して水素原子、ハロゲン原子、ヒドロキシル基、アルデヒド基、カルボニル基、カルボニルエステル基、アルキル基、アルケニル基、環状アルキル基、アルコキシ基、アリール基、アミノ基、複素環基、シアノ基、ニトリル基、ニトロ基、またはシリル基によって置換されたベンゼン、ナフタレン、アントラセン、フェナントレン、ナフタセン、フルオランテンまたはペリレンからなる２価の芳香族炭化水素基である。ｐ，ｑおよびｒは１以上の整数である。）
【００３１】
式（２）に示したアザトリフェニレン誘導体の具体例としては、以下の式（２−１）などの化合物が挙げられる。
【００３２】
【化６】
【００３３】
式（３）に示したアミン誘導体の具体例としては、以下の式（３−１）〜式（３−９）などの化合物が挙げられる。
【００３４】
【化７】
【００３５】
式（４）に示したジアミン誘導体の具体例としては、以下の式（４−１）〜式（４−８４）などの化合物が挙げられる。
【００３６】
【化８】
【００３７】
【化９】
【００３８】
【化１０】
【００３９】
【化１１】
【００４０】
【化１２】
【００４１】
【化１３】
【００４２】
【化１４】
【００４３】
式（５）に示したトリアリールアミン多量体の具体例としては、以下の式（５−１）〜式（５−１５）などの化合物が挙げられる。
【００４４】
【化１５】
【００４５】
【化１６】
【００４６】
これらの化合物は正孔注入層１４ａおよび正孔輸送層１４ｂのどちらに用いてもよいが、窒素含有率の高い組成の化合物を正孔注入層１４ａに用いることが好ましい。陽極１３からの正孔注入障壁を低減することができるためである。また、本実施の形態における電子供給層１４Ｃは発光層１４Ｂへの電子供給能が強化されていることから、より良好なキャリアバランスを得るためにも陽極界面には正孔注入性の高いアザトリフェニレン誘導体を用いることが好ましい。
【００４７】
発光層１４Ｂは、陽極１３と陰極１５とに対する電界印加時に陽極１３側から注入された正孔と、陰極１５側から注入された電子とが再結合する領域である。発光層１４Ｂの厚みは、素子の全体構成にもよるが、例えば１ｎｍ〜１００ｎｍであることが好ましく、さらに好ましくは５ｎｍ〜５０ｎｍである。
【００４８】
発光層１４Ｂは単層でもよいが、例えば、発光色の異なる複数の発光層（例えば、３層１４ｒ，１４ｇ，１４ｂ（図示せず））を積層してもよい。発光層１４ｒは赤色発光層であり、発光層１４ｇは緑色発光層、発光層１４ｂは青色発光層である。発光層１４ｒ，１４ｇ，１４ｂの積層順序は各発光層１４ｒ，１４ｇ，１４ｂのキャリア輸送性および光取り出しの発光波長に応じた光路長調整から適宜決定される。また、赤色発光層１４ｒ，緑色発光層１４ｇ，青色発光層１４ｂの間には、それぞれ発光層分離層（図示なし）を設けてもよい。発光層分離層は、例えばアミン誘導体からなり、厚みは、０．１ｎｍ〜２０ｎｍであることが好ましく、さらに好ましくは１〜１０ｎｍである。各色の発光層１４ｒ，１４ｇ，１４ｂの膜厚は以下の膜厚とすることが好ましい。例えば、赤色発光層１４ｒは５ｎｍ〜１５ｎｍ、緑色発光層１４ｇは５ｎｍ〜１５ｎｍ、青色発光層１４ｂは５ｎｍ〜１５ｎｍであるがこれに限らない。
【００４９】
発光層１４Ｂを構成する材料としては、電荷の注入機能（電界印加時に陽極１３あるいは正孔供給層１４Ａから正孔を注入することができる一方、陰極１５あるいは電子供給層１４Ｃから電子を注入することができる機能）、輸送機能（注入された正孔および電子を電界の力で移動させる機能）、発光機能（電子と正孔の再結合の場を提供し、これらを発光につなげる機能）を有することが好ましい。このような材料としては、蛍光性発光材料およびりん光性発光材料を用いることができる。蛍光性発光材料として具体的には、ホスト材料として例えばスチリル誘導体、アントラセン誘導体、ナフタセン誘導体または芳香族アミンが挙げられる。特に、スチリル誘導体はジスチル誘導体，トリスチル誘導体，テトラスチル誘導体およびスチリルアミン誘導体を用いることが好ましい。また、アントラセン誘導体，特に非対称アントラセン系化合物を用いることにより優れたキャリアバランスを保つことができる。更に、芳香族アミンでは芳香族環基で置換された窒素原子を２〜４個有する化合物であることが好ましい。また、りん光性発光材料として具体的には、ホスト材料として例えばカルバゾール誘導体あるいはキノリン錯体誘導体が挙げられる。
【００５０】
なお、複数の発光層を積層する場合には、陽極側の発光層には、ホスト材料として正孔輸送性の材料を用いることが好ましい。これにより、陽極１３からの正孔注入が安定する。
【００５１】
発光ドーパントとしては、例えば、スチリルベンゼン系色素，オキサゾール系色素，ぺリレン系色素，クマリン系色素，アクリジン系色素などのレーザー用色素，アントラセン誘導体，ナフタセン誘導体，ペンタセン誘導体，クリセン誘導体などの多芳香族炭化水素系材料，ピロメテン骨格化合物もしくは金属錯体，キナクリドン誘導体，シアノメチレンピラン系誘導体（ＤＣＭ，ＤＣＪＴＢ），ベンゾチアゾール系化合物，ベンゾイミダゾール系化合物，金属キレート化オキシノイド化合物などの蛍光材料から適宜選択して用いることができる。これらの蛍光材料のそれぞれのドープ濃度は、膜厚比で０．５％以上１５％以下であることが好ましい。また、所望の発光色を有する既知のりん光ドーパントも用いることができる。具体的には、例えば、スチルベン構造を有するアミン，芳香族アミン，ペリレン誘導体，クマリン誘導体，ボラン誘導体，ピラン誘導体，イリジウム錯体，白金錯体またはレニウム錯体が挙げられる。中でもイリジウム錯体，白金錯体およびレニウム錯体のりん光ドーパント材料を用いることが好ましい。
【００５２】
発光層１４Ｂは、真空蒸着法による成膜の他、例えばインクジェット等の塗付法により形成してもよい。その際、高分子材料および低分子材料を例えばトルエン，キシレン，アニソール，シクロヘキサノン，メシチレン（１，３，５−トリメチルベンゼン），ブサイドクメン(１，２，４−トリメチルベンゼン)，ジハイドロベンゾフラン，１，２，３，４−テトラメチルベンゼン，テトラリン，シクロヘキシルベンゼン，１−メチルナフタレン，ｐ−アニシルアルコール，ジメチルナフタレン，3-メチルビフェニル，４−メチルビフェニル，３−イソプロピルビフェニル，モノイソプロピルナフタレンなどの有機溶媒に少なくとも1種類以上使って溶解し、この混合溶液を用いて形成する。
【００５３】
電子供給層１４Ｃは、陰極１５から注入される電子を発光層１４Ｂに輸送するためのものである。電子供給層１４Ｃの膜厚は素子の全体構成によるが、上記正孔供給層１４Ａよりも厚膜に形成される。これにより正孔供給層から発光層１４Ｂへの正孔の供給量と電子供給層１４Ｃから発光層１４Ｂへの電子の供給量のバランスが保たれる。電子供給層１４Ｃの厚みは以下の関係を満たすように設計することが好ましい。電子供給層１４Ｃの膜厚をｄ１とし、有機層１４全体の膜厚をｄ２とした場合、０．９０＞ｄ1／ｄ2＞０．３０の関係を満たすように設計することで、発光層１４Ｂへの正孔および電子の供給バランスがとり易くなる。以上のことから、電子供給層１４Ｃは例えば７０ｎｍ〜３００ｎｍであることが好ましく、より好ましくは１２０ｎｍ〜２５０ｎｍである。
【００５４】
電子供給層１４Ｃの材料としては、優れた電子輸送能を有する有機材料を用いることが好ましく、具体的には下記式（６）で示したアリールピリジン誘導体を用いることが好ましい。これにより、発光層１４Ｂへの電子供給が安定化し、高効率でありながら安定な駆動が補償される。
【００５５】
【化１７】
（Ａｒ１は核炭素数６〜５０個の芳香族炭化水素基あるいはその誘導体である。Ｘは少なくともピリジニル基を含有する芳香族複素環基あるいはその誘導体である。ｍは１〜５の整数であり、ｎは１〜６の整数である。但し、ｍが２以上の場合にはＡｒ１はそれぞれ同一の基あるいは異なる基でもよい。ｎが２以上の場合にはＸはそれぞれ同一の基あるいは異なる基でもよい。）
【００５６】
式（６）に示したアリールピリジン誘導体の具体例としては、以下の式（６−１）〜式（６−５８）等の化合物が挙げられる。
【００５７】
【化１８】
【００５８】
【化１９】
【００５９】
【化２０】
【００６０】
【化２１】
【００６１】
【化２２】
【００６２】
このような高い電子供給能を有するアリールピリジン誘導体を用いることにより、電子供給層１４Ｃが正孔供給層１４Ａの総膜厚よりも厚膜で形成されていても、低い駆動電圧での高い電子の供給効率が維持できる。また、電子供給層１４Ｃを厚膜に形成することによって陽極１３と陰極１５との短絡が防止される。
【００６３】
なお、電子供給層１４Ｃは式（６）に示したアリールピリジン誘導体以外の化合物を含んでいてもよい。アリールピリジン誘導体以外の化合物としては、アルカリ金属，アルカリ土類金属，希土類金属およびその酸化物，複合酸化物，フッ化物，炭酸塩等が挙げられる。
【００６４】
陰極１５は、例えば、厚みが２ｎｍ〜１５ｎｍであり、光透過性が良好で仕事関数が小さい材料により構成されている。陰極１５は単層でもよいが、ここでは例えば陽極１３側から順に第１層１５Ａ、第２層１５Ｂと積層した構造となっている。
【００６５】
第１層１５Ａは、仕事関数が小さく、且つ、光透過性の良好な材料により形成されることが好ましい。具体的には、例えばＬｉ2Ｏ、Ｃｓ2Ｃｏ3、Ｃｓ2ＳＯ4、ＭｇＦ、ＬｉＦやＣａＦ2等のアルカリ金属酸化物、アルカリ金属弗化物、アルカリ土類金属酸化物、アルカリ土類弗化物が挙げられる。また、第２層１５Ｂは、薄膜のＭｇＡｇ電極やＣａ電極などの光透過性を有し、且つ、導電性が良好な材料で構成されている。
【００６６】
なお、第１層１５Ａおよび第２層１５Ｂは、真空蒸着法，スパッタリング法，またはプラズマＣＶＤ法等の手法によって形成される。また、この有機電界発光素子を用いて構成される表示装置の駆動方式がアクティブマトリックス方式である場合、陰極１５は、陽極１３の周縁を覆う隔壁１６および有機層１４によって、陽極１３に対して絶縁された状態で基板１２上にベタ膜状で形成され、各画素に対する共通電極として用いてもよい。
【００６７】
また、陰極１５は、アルミキノリン錯体，スチリルアミン誘導体，フタロシアニン誘導体等の有機発光材料を含有した混合層としてもよい。この場合には、更に、第３層（図示なし）としてＭｇＡｇのような光透過性を有する層を別途設けてもよい。また、陰極１５は上記のような積層構造に限定されることはなく、作製されるデバイスの構造に応じて最適な組み合わせおよび積層構造を取ればよいことは言うまでもない。例えば、本実施の形態の陰極１５は、電極各層の機能分離、即ち有機層１４への電子注入を促進させる無機層（第１層１５Ａ）と、電極を司る無機層（第２層１５Ｂ）とを分離した積層構造である。しかしながら、有機層１４への電子注入を促進させる無機層が、電極を司る無機層を兼ねてもよく、これらの層を単層構造として構成してもよい。また、この単層構造上にＩＴＯなどの透明電極を形成した積層構造としてもよい。
【００６８】
更に、この有機電界発光素子１１が、キャビティ構造となっている場合には、陰極１５には半透過半反射材料を用いることが好ましい。これにより、陽極１３側の光反射面と、陰極１５側の光反射面との間で多重干渉させた発光光が陰極１５側から取り出される。この場合、陽極１３側の光反射面と陰極１５側の光反射面との間の光学的距離は、取り出したい光の波長によって規定され、この光学的距離を満たすように各層の膜厚が設定されていることとする。このような上面発光型の有機電界発光素子においては、このキャビティ構造を積極的に用いることにより、外部への光取り出し効率の改善や発光スペクトルの制御を行うことが可能となる。
【００６９】
（表示装置）
図２は、本実施の形態の有機電界発光素子１１（赤色有機電界発光素子１１Ｒ，緑色有機電界発光素子１１Ｇ，青色有機電界発光素子１１Ｂ）を備えた表示装置１０の構成を表すものである。この表示装置１０は、有機ＥＬテレビジョン装置などとして用いられるものであり、例えば、基板１２の上に、表示領域１１０として、複数の有機電界発光素子１１がマトリクス状に配置されたものである。表示領域１１０の周辺には、映像表示用のドライバである信号線駆動回路１２０および走査線駆動回路１３０が設けられている。なお、隣り合う有機電界発光素子１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂの組み合わせが一つの画素（ピクセル）を構成している。
【００７０】
表示領域１１０内には画素駆動回路１４０が設けられている。図３は、画素駆動回路１４０の一例を表したものである。画素駆動回路１４０は、陽極１３の下層に形成されたアクティブ型の駆動回路である。即ち、この画素駆動回路１４０は、駆動トランジスタＴｒ１および書き込みトランジスタＴｒ２と、これらトランジスタＴｒ１，Ｔｒ２の間のキャパシタ（保持容量）Ｃｓと、第１の電源ライン（Ｖｃｃ）および第２の電源ライン（ＧＮＤ）の間において駆動トランジスタＴｒ１に直列に接続された有機電界発光素子１１（１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂ）とを有する。駆動トランジスタＴｒ１および書き込みトランジスタＴｒ２は、一般的な薄膜トランジスタ（ＴＦＴ（Thin Film Transistor））により構成され、その構成は例えば逆スタガ構造（いわゆるボトムゲート型）でもよいしスタガ構造（トップゲート型）でもよく特に限定されない。
【００７１】
画素駆動回路１４０において、列方向には信号線１２０Ａが複数配置され、行方向には走査線１３０Ａが複数配置されている。各信号線１２０Ａと各走査線１３０Ａとの交差点が、各有機電界発光素子１１のいずれか１つ（サブピクセル）に対応している。各信号線１２０Ａは、信号線駆動回路１２０に接続され、この信号線駆動回路１２０から信号線１２０Ａを介して書き込みトランジスタＴｒ２のソース電極に画像信号が供給されるようになっている。各走査線１３０Ａは走査線駆動回路１３０に接続され、この走査線駆動回路１３０から走査線１３０Ａを介して書き込みトランジスタＴｒ２のゲート電極に走査信号が順次供給されるようになっている。
【００７２】
図４は、図２に示した表示領域１１０の断面構成の一部を表したものである。各有機電界発光素子１１（１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂ）は、それぞれ、基板１２の側から、画素駆動回路１４０の駆動トランジスタＴｒ１および平坦化絶縁膜（図示せず）を間にして、上述のように陽極１３，隔壁１６，発光層１４Ｂを含む有機層１４および陰極１５がこの順に積層された構成を有している。更に、有機電界発光素子１１は保護層２０により被覆され、更にこの保護層２０上に熱硬化型樹脂または紫外線硬化型樹脂などの接着層（図示せず）を間にしてガラスなどよりなる封止用基板３０が全面にわたって貼り合わされることにより封止されている。保護層２０には、窒化ケイ素（代表的には、Ｓｉ3Ｎ4）膜，酸化ケイ素（代表的には、ＳｉＯ2）膜、窒化酸化ケイ素（ＳｉＮｘＯｙ：組成比Ｘ＞Ｙ）膜、酸化窒化ケイ素（ＳｉＯｘＮｙ：組成比Ｘ＞Ｙ）膜、またはＤＬＣ（Ｄｉａｍｏｎｄ ｌｉｋｅ Ｃａｒｂｏｎ）のような炭素を主成分とする薄膜、ＣＮ（Ｃａｒｂｏｎ Ｎａｎｏｔｕｂｅ）膜等が用いられる。これらの膜は、単層または積層した構成とすることが好ましい。特に、窒化物からなる保護層２０は膜質が緻密であり有機電界発光素子１１に悪影響を及ぼす水分、酸素およびその他不純物に対して極めて高いブロッキング効果を有する。
【００７３】
保護層２０は、例えば厚みが２〜３μｍであり、絶縁性材料または導電性材料のいずれにより構成されていてもよい。絶縁性材料としては、無機アモルファス性の絶縁性材料、例えばアモルファスシリコン（α−Ｓｉ）,アモルファス炭化シリコン（α−ＳｉＣ）,アモルファス窒化シリコン（α−Ｓｉ1-xＮx）、アモルファスカーボン（α−Ｃ）などが好ましい。このような無機アモルファス性の絶縁性材料は、グレインを構成しないため透水性が低く、良好な保護膜となる。
【００７４】
封止用基板３０は、有機電界発光素子１１の陰極１５の側に位置しており、接着層（図示せず）と共に有機電界発光素子１１を封止するものである。封止用基板３０は、有機電界発光素子１１で発生した光に対して透明なガラスなどの材料により構成されている。封止用基板３０には、例えば、カラーフィルタおよびブラックマトリクスとしての遮光膜（いずれも図示せず）が設けられており、有機電界発光素子１１で発生した光を取り出すと共に、各有機電界発光素子１１間の配線において反射された外光を吸収し、コントラストを改善するようになっている。
【００７５】
カラーフィルタは、赤色フィルタ，緑色フィルタおよび青色フィルタ（いずれも図示せず）を有しており、順に配置されている。赤色フィルタ，緑色フィルタおよび青色フィルタは、それぞれ例えば矩形形状で隙間なく形成されている。これら赤色フィルタ，緑色フィルタおよび青色フィルタは、顔料を混入した樹脂によりそれぞれ構成されており、顔料を選択することにより、目的とする赤，緑あるいは青の波長域における光透過率が高く、他の波長域における光透過率が低くなるように調整されている。なお、各有機電界発光素子１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂ上には、対応する色のカラーフィルタが設けられている。
【００７６】
遮光膜は、例えば黒色の着色剤を混入した光学濃度が１以上の黒色の樹脂膜、または薄膜の干渉を利用した薄膜フィルタにより構成されている。このうち黒色の樹脂膜により構成するようにすれば、安価で容易に形成することができるので好ましい。薄膜フィルタは、例えば、金属，金属窒化物あるいは金属酸化物よりなる薄膜を１層以上積層し、薄膜の干渉を利用して光を減衰させるものである。薄膜フィルタとしては、具体的には、Ｃｒと酸化クロム（ＩＩＩ）（Ｃｒ2Ｏ3）とを交互に積層したものが挙げられる。
【００７７】
ここで、有機電界発光素子１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂを構成する陽極１３から陰極１５までの各層は、真空蒸着法、イオンビーム法（ＥＢ法）、分子線エピタキシー法（ＭＢＥ法）、スパッタ法、ＯＶＰＤ（Ｏrganic Ｖapor Ｐhase Ｄeposition）法などのドライプロセスによって形成できる。
【００７８】
また、有機層１４は、上記の方法に加えてレーザー転写法，スピンコート法，ディッピング法，ドクターブレード法，吐出コート法，スプレーコート法などの塗布法、インクジェット法，オフセット印刷法，凸版印刷法，凹版印刷法，スクリーン印刷法，マイクログラビアコート法などの印刷法などのウエットプロセスによる形成も可能であり、各有機層や各部材の性質に応じて、ドライプロセスとウエットプロセスを併用しても構わない。
【００７９】
（有機電界発光素子１１および表示装置１の作用・効果）
この表示装置１０では、各画素に対して走査線駆動回路１３０から書き込みトランジスタＴｒ２のゲート電極を介して走査信号が供給されると共に、信号線駆動回路１２０から画像信号が書き込みトランジスタＴｒ２を介して保持容量Ｃｓに保持される。すなわち、この保持容量Ｃｓに保持された信号に応じて駆動トランジスタＴｒ１がオンオフ制御され、これにより、有機電界発光素子１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂに駆動電流Ｉｄが注入され、正孔と電子とが再結合して発光が起こる。この光は、下面発光（ボトムエミッション）の場合には陽極１３および基板１２を透過して、上面発光（トップエミッション）の場合には陰極１５，カラーフィルタ（図示せず）および封止用基板３０を透過して取り出される。
【００８０】
その際、従来用いられている電子移動度が高い材料により構成される有機電界発光素子では、正孔供給層から発光層への正孔の供給量に対して電子輸送層から発光層への電子の供給量が多く、発光層において電子過剰になりやすかった。このため、発光層の劣化が起こりやすく、有機電界発光素子およびこれを備えた表示装置の寿命特性の低下を招いていた。
【００８１】
これに対して本実施の形態では、電子供給層１４Ｃの膜厚を正孔供給層１４Ａよりも厚くすることにより電子供給層１４Ｃから発光層１４Ｂへの電子の供給量を調整することが可能となる。但し、一般に電子供給層１４Ｃあるいは正孔供給層１４Ａ等の膜厚を厚くすると発光層１４Ｂへの電子あるいは正孔の供給量は低下する。しかしながら、本実施の形態のように厚膜とした電子供給層１４Ｃの材料として電子移動度が高いアリールピリジン誘導体を用いることにより、発光層１４Ｂへの十分な電子の供給量を確保することができる。即ち、電子供給層１４Ｃから発光層１４Ｂへの電子の供給量が調整され、発光層１４Ｂへ過不足なく電子と正孔が供給される。
【００８２】
このように本実施の形態の有機電界発光素子１１およびこれを用いた表示装置１０では、電子供給層１４Ｃの膜厚を正孔供給層１４Ａよりも厚くしたので、発光層１４Ｂへ過不足なく電子と正孔が供給され、発光層１４Ｂの劣化が低減さると共に駆動劣化が抑制される。即ち、電子供給過多による発光層１４Ｂの劣化が抑えられ発光効率が向上すると共に、有機電界発光素子１１およびこれを用いた表示装置１０の寿命が向上する。また、電子供給層１４Ｃに電子移動度が高いアリールピリジン誘導体を用いるようにしたので、低い駆動電圧で電子の供給効率を維持することができるため消費電力を低減することが可能となる。従って、長期信頼性に優れた有機電界発光素子１１および表示装置１０が実現される。
【００８３】
また、電子供給層１４Ｃを厚く形成することで、発光層１４Ｂ中のキャリアの再結合領域を陰極１５から離れた位置に配置することができるため、陰極１５をスパッタリング法等によって成膜した際の再結合領域へのダメージを低減することができる。
【００８４】
なお、有機電界発光素子１１は本実施の形態の表示装置１０のようなアクティブマトリックス方式に限定されることはなく、パッシブ方式の表示装置にも適用可能であり、同様の効果を得ることができる。パッシブ方式の表示装置である場合には、上記陰極１５または陽極１３の一方が信号線として構成され、他方が走査線として構成される。
【００８５】
以下、本発明の他の実施の形態について説明する。なお、各実施の形態において、上記第１の実施の形態と同様の構成要素については同一符号を付してその説明は省略する。
【００８６】
（第２の実施の形態）
本実施の形態に係る表示装置の構成は図示しないが、第１の実施の形態と同様に、表示領域には赤色，緑色，青色に対応する複数の有機電界発光素子２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂがマトリクス状に配置された表示領域が形成されている。表示領域内には画素駆動回路が設けられている。また、表示領域の周辺には第１の実施の形態と同様に、映像表示用のドライバである信号線駆動回路および走査線駆動回路が設けられている。
【００８７】
図５は第２の実施の形態における有機電界発光素子２１の断面構成を表したものである。有機電界発光素子２１は第１の実施の形態と同様に、基板１２上に陽極１３、有機層２４および陰極１５がこの順に積層された構成を有している。この有機電界発光素子２１は、有機層２４中の電子供給層２４Ｃが２層（２４ｃ，２４ｄ）設けられている点が第１の実施の形態と異なる。
【００８８】
具体的には、上記第１の実施の形態で説明したアリールピリジンからなる第１の電子供給層２４ｃと発光層２４Ｂとの間に下記の式（７Ａ），式（７Ｂ）および式（７Ｃ）に示したベンゾイミダゾール誘導体からなる第２の電子供給層２４ｂが設けられている。
【００８９】
【化２３】
【００９０】
【化２４】
【００９１】
【化２５】
【００９２】
上記式（７Ａ），式（７Ｂ）および式（７Ｃ）におけるＡ１３は炭素数１〜２０個のアルキル基，炭素数１〜２０のアルコキシ基，３〜４０個の芳香族環が縮合した多環芳香族炭化水素基を有する炭素数６〜１２０個の炭化水素基または含窒素複素環基あるいはそれらの誘導体である。Ｌは単結合であり、炭素数６〜６０個の芳香族炭化水素基または含窒素複素環基である。Ｒ１，Ｒ２は各々独立して、水素原子あるいはハロゲン原子，炭素数１〜２０個のアルキル基，炭素数６〜６０個の芳香族炭化水素基，含窒素複素環基または炭素数１〜２０個のアルコキシ基あるいはそれらの誘導体である。ｎは０〜４の整数であり、ｍは０〜２の整数である。但し、ｍが２以上の場合にはＲ１はそれぞれ同一の基あるいは異なる基でもよい。ｎが２以上の場合にはＲ２はそれぞれ同一の基あるいは異なる基でもよい。
【００９３】
式（７Ａ），式（７Ｂ）および式（７Ｃ）に示したベンゾイミダゾール誘導体の具体例としては、以下の式（７−１）〜式（７−１７６）等の化合物が挙げられる。なお、式（７−１）〜式（７−１７６）におけるＨＡｒは式（７Ａ）〜式（７Ｃ）中のＲ１およびＲ２を含むベンゾイミダゾール骨格に、Ｌは式（７Ａ）〜式（７Ｃ）中のＬに対応する。Ａｒ２およびＡｒ３は式（７Ａ）〜式（７Ｃ）中のＡ１３に対応し、Ａｒ２，Ａｒ３の順にＬに結合する。
【００９４】
【化２６】
【００９５】
【化２７】
【００９６】
【化２８】
【００９７】
【化２９】
【００９８】
【化３０】
【００９９】
【化３１】
【０１００】
【化３２】
【０１０１】
【化３３】
【０１０２】
【化３４】
【０１０３】
【化３５】
【０１０４】
【化３６】
【０１０５】
【化３７】
【０１０６】
【化３８】
【０１０７】
【化３９】
【０１０８】
【化４０】
【０１０９】
【化４１】
【０１１０】
【化４２】
【０１１１】
【化４３】
【０１１２】
【化４４】
【０１１３】
なお、第２の電子供給層２４ｂを構成する化合物は上記式（７−１）〜（７−１７６）に示した化合物以外のイミダゾール誘導体でもよい。具体的には、Ｌが単結合，アリーレン基，ピリジニレン基またはキノリニレン基等に限らず、フルオレニン基あるいはその誘導体でもよい。
【０１１４】
本実施の形態の有機電界発光素子２１では、第１の実施の形態の効果に加えて以下の効果を奏する。上記第１の実施の形態において説明した電子供給層２４ｃの発光層１４Ｂ側にベンゾイミダゾール誘導体からなる第２の電子供給層２４ｄを挿入することで、電子量の最適調整をすることができると共に、正孔と電子の過不足がなく、且つ、キャリア供給量も十分多いキャリアバランスが得られる。これにより高い発光効率が得られる。更に、駆動中の電圧変化もほぼ生じないため、低コストである定電流駆動回路を駆動回路に適用することが可能となる。
【０１１５】
（第３の実施の形態）
本実施の形態に係る表示装置の構成は図示しないが、第１の実施の形態と同様に、表示領域には赤色，緑色，青色の複数の有機電界発光素子３１（３１Ｒ，３１Ｇ，３１Ｂ）がマトリクス状に配置された表示領域が形成されている。表示領域内には画素駆動回路が設けられている。また、表示領域の周辺には第１の実施の形態と同様に、映像表示用のドライバである信号線駆動回路および走査線駆動回路が設けられている。
【０１１６】
図６は第３の実施の形態における有機電界発光素子３１の断面構成を表したものである。有機電界発光素子３１は有機層３４中の電子供給層３４Ｃが３層（３４ｃ，３４ｄ，３４ｅ）設けられている点が第１の実施の形態と異なる。
【０１１７】
具体的には、上記第１の実施の形態で説明したアリールピリジン誘導体からなる第１の電子供給層３４ｃと発光層３４Ｂとの間に下記式（８）に示したジベンゾイミダゾール誘導体からなる第３の電子供給層３４ｅが設けられている。更に、アリールピリジン誘導体からなる第１の電子輸送層上、即ち、陰極１５側に上記第２の実施の形態において示したベンゾイミダゾール誘導体からなる第２の電子輸送層３４ｄが設けられている。電子供給層３４ｃ，３４ｄ，３４ｅそれぞれの膜厚は５nm以上であり、特に１０nm以上が好ましい。電子供給層３４Ｃの総膜厚が７０ｎｍ以上の膜厚で形成されていることが好ましい。なお、第２の電子輸送層３４ｄは省略しても構わない。
【０１１８】
【化４５】
（Ｙ１〜Ｙ８は、各々独立して水素原子、炭素数６〜６０個のアリール基、アルケニル基、ピリジル基、キノリル基、炭素数１〜２０個のアルキル基、炭素数１〜２０個のアルコキシ基または炭素数５〜６０個の脂肪族環基あるいはそれらの誘導体である。なお、Ｙ７とＹ８は連結基を介して環構造を形成してもよい。）
【０１１９】
式（８）に示したベンゾイミダゾール誘導体の具体例としては、以下の式（８−１）〜（８−２１）等の化合物が挙げられる。
【０１２０】
【化４６】
【０１２１】
本実施の形態の有機電界発光素子３１では、第１の実施の形態における有機電界発光素子１１および第２の実施の形態における有機電界発光素子２１よりも更に正孔供給層３４Ａおよび電子供給層３４Ｃから供給されるキャリアのバランスをとることが可能となる。即ち、より高い電子注入を安定的に発光層３３Ｂに供給することができ、駆動電圧上昇を生じることなくより高い効率と長寿命を両立することが可能となる。
【０１２２】
（第４の実施の形態）
本実施の形態に係る表示装置の構成は図示しないが、上記第２の実施の形態および第３の実施の形態において説明した表示装置と同様の構成となっている。
【０１２３】
図７（Ａ）は第４の実施の形態における有機電界発光素子４１の断面構成を表したものである。有機電界発光素子４は第１の実施の形態と同様に、基板１２上に陽極１３、有機層４４および陰極１５がこの順に積層された構成を有している。本実施の形態における有機電界発光素子４は、有機層（第１有機層４４−１，第２有機層４４−２）が２層積層されたタンデム構造となっている点が第１の実施の形態と異なる。
【０１２４】
具体的には、例えば上記第１の実施の形態で説明した有機層１４と同様の構成をした第１有機層４４−１および第２有機層４４−２が、電子供給層１７Ａと正孔注入層１７Ｂとを積層した構造を有する電荷発生層１７を介して積層されている。
【０１２５】
電子供給層１７Ａは、陽極１３側に設けられると共に、第１有機層４４−１側の発光層４４Ｂ１に電子を供給するものである。電子供給層１７Ａの材料としては、アルカリ金属，アルカリ土類金属または希土類金属等の電子供与性金属あるいはその化合物が挙げられる。具体的には、例えばマグネシウム（Ｍｇ）をドープしたＡｌｑ３等を用いることができる。また、電子供給層１７Ａは電子供与性金属の他に有機材料を添加した混合層としてもよい。電子供給層１７Ａに添加可能な有機材料は、例えば上記第１の電子供給層２４ｃの材料として示した式（６−１）〜式（６−５８）および第２の電子供給層２４ｄの材料として示した式（７−１）〜式（７−１７６）が挙げられる。
【０１２６】
正孔注入層１７Ｂは、陰極１５側に設けられると共に、第２有機層４４−２側の発光層４４Ｂ２への正孔の注入するものである。具体的には、正孔注入層１７Ｂは、第２有機層４４−２側から電子を引き抜き、電子供給層１７Ａを介して第１有機層４４−１側へ電子を供給する。この電子の引き抜きによって生じた正孔が第２有機層４４−２の発光層４４Ｂ２へ供給される。正孔注入層１７Ｂの材料としては、４．５ｅＶより大きなＬＵＭＯ準位を有する化合物が好ましく、具体的には、上記式（２−１）に示したヘキサニトリルアザトリフェニレンまたは下記式（９）に示した化合物を用いることができる。
【０１２７】
【化４７】
【０１２８】
なお、電荷発生層１７は図７（Ｂ）に示したように、電子供給層１７Ａと第１有機層４４−１の電子供給層４４Ｃとの間に電子注入性の材料からなる電子注入層１７Ｃを設けてもよい。電子注入層１７Ｃの材料としては、例えば酸化リチウム（ＬｉＯ2）や炭酸セシウム（ＣｓＣＯ3）、あるいはこれらの酸化物および複合酸化物の混合物を用いることができる。また、電子注入層１７Ｃはこれら材料に限定されることはなく、例えばカルシウム（Ｃａ），バリウム（Ｂａ）等のアルカリ土類金属、Ｌｉ，Ｃｓ等のアルカリ金属、インジウム（Ｉｎ），Ｍｇ等の仕事関数が小さい金属、あるいはこれらの酸化物および複合酸化物を用いてもよい。更に、これら酸化物および複合酸化物を２種以上組み合わせて安全性を高めた混合物あるいは合金を用いてもよい。
【０１２９】
本実施の形態の有機電界発光素子４１では、有機層を２層（第１有機層４４−１，第２有機層４４−２）積層したタンデム構造とするようにしたので、上記第１の実施の形態の効果に加えて発光効率が更に向上すると共に、第１の実施の形態における長寿命化が相乗効果となり、きわめて長寿命な有機電界発光素子となる。更に、電子供給層４４Ｃに電子移動度の高い電子供給層アリールピリジン誘導体を大きな膜厚比で用いることとなるため、有機層４４−１，４４−２の膜厚が大きなタンデム構造の有機電界発光素子においても駆動電圧を低く保つことが可能となる。
【０１３０】
なお、ここでは有機層４４−１，４４−２を２層積層した場合を示したがこれに限らず、３層またはそれ以上積層しても構わない。積層数を多くすることによって発光効率を更に向上することが可能となる。本実施の形態の有機電界発光素子４１のように有機層４４−１，４４−２を２層積層した場合の理論上の発光効率はｌｍ／Ｗは変わることなく、電流効率ｃｄ/Ａは２倍に、また３層積層した場合には、３倍となる。
【０１３１】
なお、タンデム素子の場合における電子供給層４４Ｃの厚みは以下の関係を満たすように設計することが好ましい。第１有機層４４−１の電子供給層４４Ｃの膜厚をｄ１ａとし、第１有機層４４−１全体の膜厚をｄ２ａとした場合には、０．９０＞ｄ１ａ／ｄ２ａ＞０．３０の関係を満たすように設計することで、第１有機層４４−１の発光層４４Ｂへの正孔および電子の供給バランスがとり易くなる。また、第１有機層４４−１と同様にして、第２有機層４４−２の電子供給層４４Ｃの膜厚をｄ１ｂとし、第２有機層４４−２全体の膜厚をｄ２ｂとした場合、０．９０＞ｄ１ｂ／ｄ２ｂ＞０．３０の関係を満たすように設計することで、第２有機層４４−２の発光層４４Ｂへの正孔および電子の供給バランスがとり易くなる。以上のことから、第１有機層４４−１もしくは第２有機層４４−２の電子供給層１４Ｃは、例えば７０ｎｍ〜３００ｎｍであることが好ましく、より好ましくは１２０ｎｍ〜２５０ｎｍである。なお、必ずしも第１有機層４４−１と第２有機層４４−２の両方が上記の膜厚関係を満たしている必要はなく、第１有機層４４−１もしくは第２有機層４４−２のいずれかが上記の関係を満たしていればよい。また３層またはそれ以上積層したタンデム素子においては、素子内のいずれかの有機層が上記の式を満たしていればよく、例えば、陽極側からｎ番目の第ｎ有機層４４−ｎの電子供給層４４Ｃの膜厚をｄ１ｎとし、第ｎ有機層４４−１全体の膜厚をｄ２ｎとした場合、０．９０＞ｄ1n／ｄ2n＞０．３０の関係を満たすように設計すればよい。
【０１３２】
（モジュールおよび適用例）
以下、上記第１〜第４の実施の形態で説明した有機電界発光素子１１，２１，３１または４１を備えた表示装置の適用例について説明する。この表示装置は、テレビジョン装置，デジタルカメラ，ノート型パーソナルコンピュータ、携帯電話等の携帯端末装置あるいはビデオカメラなど、外部から入力された映像信号あるいは内部で生成した映像信号を、画像あるいは映像として表示するあらゆる分野の電子機器の表示装置に適用することが可能である。
【０１３３】
（モジュール）
上記第１〜第４の実施の形態で説明した有機電界発光素子１１，２１，３１または４１を備えた表示装置は、例えば、図８に示したようなモジュールとして、後述する適用例１〜５などの種々の電子機器に組み込まれる。このモジュールは、例えば、基板１１の一辺に、保護層２０および封止用基板３０から露出した領域２１０を設け、この露出した領域２１０に、信号線駆動回路１２０および走査線駆動回路１３０の配線を延長して外部接続端子（図示せず）を形成したものである。外部接続端子には、信号の入出力のためのフレキシブルプリント配線基板（ＦＰＣ；Flexible Printed Circuit）２２０が設けられていてもよい。
【０１３４】
（適用例１）
図９は、上記第１〜第４の実施の形態で説明した有機電界発光素子１１，２１，３１または４１を備えた表示装置適用されるテレビジョン装置の外観を表したものである。このテレビジョン装置は、例えば、フロントパネル３１０およびフィルターガラス３２０を含む映像表示画面部３００を有しており、この映像表示画面部３００は、上記実施の形態に係る表示装置により構成されている。
【０１３５】
（適用例２）
図１０は、上記第１〜第４の実施の形態で説明した有機電界発光素子１１，２１，３１または４１を備えた表示装置が適用されるデジタルカメラの外観を表したものである。このデジタルカメラは、例えば、フラッシュ用の発光部４１０、表示部４２０、メニュースイッチ４３０およびシャッターボタン４４０を有しており、その表示部４２０は、上記実施の形態に係る表示装置により構成されている。
【０１３６】
（適用例３）
図１１は、上記第１〜第４の実施の形態で説明した有機電界発光素子１１，２１，３１または４１を備えた表示装置が適用されるノート型パーソナルコンピュータの外観を表したものである。このノート型パーソナルコンピュータは、例えば、本体５１０，文字等の入力操作のためのキーボード５２０および画像を表示する表示部５３０を有しており、その表示部５３０は、上記実施の形態に係る表示装置により構成されている。
【０１３７】
（適用例４）
図１２は、上記第１〜第４の実施の形態で説明した有機電界発光素子１１，２１，３１または４１を備えた表示装置が適用されるビデオカメラの外観を表したものである。このビデオカメラは、例えば、本体部６１０，この本体部６１０の前方側面に設けられた被写体撮影用のレンズ６２０，撮影時のスタート／ストップスイッチ６３０および表示部６４０を有しており、その表示部６４０は、上記実施の形態に係る表示装置により構成されている。
【０１３８】
（適用例５）
図１３は、上記第１〜第４の実施の形態で説明した有機電界発光素子１１，２１，３１または４１を備えた表示装置が適用される携帯電話機の外観を表したものである。この携帯電話機は、例えば、上側筐体７１０と下側筐体７２０とを連結部（ヒンジ部）７３０で連結したものであり、ディスプレイ７４０，サブディスプレイ７５０，ピクチャーライト７６０およびカメラ７７０を有している。そのディスプレイ７４０またはサブディスプレイ７５０は、上記実施の形態に係る表示装置により構成されている。
【０１３９】
（実施例）
次に本発明の具体的な実施例について説明する。なお、実施例１−１〜１−８，３−１〜３−１０および比較例１−１〜１−６は第１〜３の実施の形態に対応するものであり、有機層１４（２４，３４）のうちの電子供給層が１層（１４Ｃ），２層（２４Ｃ），３層（３４Ｃ）設けられた有機電界発光素子１１，２１，３１である。実施例２−１〜２−４および比較例２は第４の実施の形態に対応するものであり、有機層４４−１，４４−２が２層積層されたタンデム構造を有する有機電界発光素子４１である。なお、実施例１〜３の有機電界発光素子１１（２１，３１，４１）は陽極１３から注入された正孔と陰極１５から注入された電子が発光層１４Ｂ内で再結合する際に生じた発光を陽極１３と陰極１５との間で共振させて基板１２と反対側の陰極１５側から取り出す共振器構造で構成される上面発光方式の有機電界発光素子である。
【０１４０】
先ず、陽極１３として、Ｎｄを１０ｗｔ％含むＡｌＮｄ合金層を１２０ｎｍの膜厚で形成した。ここで、陽極１３中のＡｌＮｄ合金層の端面は共振器構造の第１端面Ｐ1となる。次に、ＳｉＯ2蒸着により２ｍｍ×２ｍｍの発光領域以外を絶縁膜（図示省略）でマスクした有機電界発光素子用のセルを作製した。続いて陽極１３上に、正孔供給層１４Ａとして式（２）に示したヘキサニトリルアザトリフェニレンを蒸着速度０．２〜０．４ｎｍ／ｓｅｃ，１０ｎｍの膜厚で形成したのち、正孔輸送層１４ｂとして式（４−４２）に示した化合物を真空蒸着法により蒸着速度０．２〜０．４ｎｍ／ｓｅｃ，３０ｎｍの膜厚で形成した。
【０１４１】
次に、正孔輸送層１４ｂ上に蛍光材料またはりん光材料を用いて発光層１４Ｂを形成した。蛍光材料の具体例としてはホスト材料として式（１０）で示した化合物を用い、ゲスト材料として式（１１）に示した化合物を用いた。りん光材料の具体例としてはホスト材料として式（１２）で示した化合物を用い、ゲスト材料として式（１３）に示した化合物を用いてドーパント濃度が膜厚比で５％となるように、真空蒸着法により４０ｎｍの膜厚で形成した。
【０１４２】
【化４８】
【０１４３】
【化４９】
【０１４４】
【化５０】
【０１４５】
【化５１】
【０１４６】
続いて、発光層１４Ｂ（２４Ｂ，３４Ｂ）上に電子供給層１４Ｃ（２４Ｃ，３４Ｃ）として例えば式（６−５８）に示したアリールピリジン誘導体を用いて各膜厚で形成した。
【０１４７】
以上のようにして有機層１４を形成したのち、陰極１５の第１層１５ａとして、ＬｉＦを真空蒸着法により約０．３ｎｍ（蒸着速度〜０．０１ｎｍ／ｓｅｃ）の膜厚で形成し、次いで、第２層１５ｂとしてＭｇＡｇを真空蒸着法により１０ｎｍの膜厚で形成し、２層構造の陰極１５を設けた。この場合には、第２層１５ｂの有機層１４側の面が、共振器構造の第２端面Ｐ２となる。以上のようにして有機電界発光素子１１（２１，３１）を作製した。
【０１４８】
また、タンデム構造を有する実施例２−１〜２−４（比較例２）の有機電界発光素子４１は電子供給層４４Ｃ１を形成したのち、接続層１７としてＬｉＦ層を０．５ｎｍ，Ａｌｑ３＋Ｍｇ（１０％）層を１０ｎｍおよびヘキサニトリルアザトリフェニレン層を１０ｎｍ、順次蒸着した。この接続層１７上に、上記有機層１４と同様に第２の有機層４４−２を形成し陰極１５を形成して有機電界発光素子４１を作製した。
【０１４９】
以上のように作製した有機電界発光素子１１，２１，３１，４１について、１０ｍＡｃｍ-2の電流密度における電圧（Ｖ）および電流効率（ｃｄ／Ａ）を測定した。また、５０℃、３０ｍＡｃｍ-2の定電流駆動５００時間後の初期効率を１としたときの効率割合および初期電圧との電圧差ΔＶを測定した。
【０１５０】
なお、表１は実施例１−１〜１−８および比較例１−１〜１−６の発光層１４Ｂ（２４Ｂ，３４Ｂ）および電子供給層１４Ｃ（２４Ｃ，３４Ｃ）として用いた材料の一覧である。表２は実施例２−１〜２−４および比較例２の発光層４４Ｂ１，４４Ｂ２および電子供給層４４Ｃ１，４４Ｃ２として用いた材料の一覧である。表３，４は実施例１，２の駆動電圧（Ｖ），発光効率（ｃｄ／Ａ），５００時間後の輝度割合および５００時間後の電圧上昇（ΔＶ）の測定結果の一覧である。表５は実施例３−１〜３−１０の発光層１４Ｂ（２４Ｂ，３４Ｂ）および電子供給層１４Ｃ（２４Ｃ，３４Ｃ）として用いた材料の一覧である。表６は実施例３における駆動電圧（Ｖ）および５００時間後の輝度割合を測定結果の一覧である。図１４は表６の結果をもとにして第２の電子供給層２４ｄの材料であるベンゾイミダゾール誘導体の膜厚と駆動電圧の関係を表したものである。図１５は表６の結果をもとに第３の電気供給層３４ｅの材料であるジベンゾイミダゾール誘導体の膜厚と５００時間後の輝度割合の関係を表したものである。
【０１５１】
【表１】
【０１５２】
【表２】
【０１５３】
【表３】
【０１５４】
【表４】
【０１５５】
【表５】
【０１５６】
【表６】
【０１５７】
表３，４からわかるように、正孔供給層１４Ａ〜３４Ａ（正孔注入層１４ａ〜３４ａ，正孔輸送層１４ｂ〜３４ｂ）４０ｎｍに対して電子供給層１４Ｃ〜３４Ｃを１２０ｎｍまたは１４０ｎｍまたは１６０ｎｍのように厚膜に形成することにより、比較例１，２と比較して発光効率が向上している。また、５００時間後の輝度割合の結果から輝度の低下もほとんどなく、駆動電圧の上昇も比較例１，２と比較して１桁あるいは２桁以上抑えられていることがわかる。このような結果は従来用いられている材料（Ａｌｑ３）を用いて電子供給層１４Ｃ〜３４Ｃを厚膜に形成しても得られていない。即ち、上記式（６），（７），（８）に示した化合物を用いた電子供給層１４Ｃ〜３４Ｃの膜厚を正孔供給層１４Ａ〜３４Ａよりも厚膜とすることで発光効率が上昇し、更に寿命特性も向上することがわかる。また、発光効率については、実施例１の中でも電子供給層１４Ｃ（２４Ｃ，３４Ｃ）の膜厚をより厚くすることで著しい向上がみられた。
【０１５８】
図１４から、第１の電子供給層２４ｃと陰極１５との間にベンゾイミダゾール誘導体からなる第２の電子供給層２４ｄを積層することにより駆動電圧が低減された。また、図１５から、第１の電子供給層３４ｃと発光層３４Ｂとの間にジベンゾイミダゾール誘導体からなる第３の電子供給層３４ｅを挿入することにより５００時間後の輝度割合、即ち寿命特性が向上することがわかる。
【０１５９】
以上、第１〜第４の実施の形態および実施例を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態等に限定されるものではなく、種々変形が可能である。
【０１６０】
例えば、上記実施の形態等において説明した各層の材料および厚み、または成膜方法および成膜条件などは限定されるものではなく、他の材料および厚みとしてもよく、または他の成膜方法および成膜条件としてもよい。
【０１６１】
また、上記第１の実施の形態では、有機電界発光素子１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂの構成を具体的に挙げて説明したが、全ての層を備える必要はなく、また、他の層を更に備えていてもよい。
【０１６２】
更に、上記実施の形態では、アクティブマトリックス型の表示装置の場合について説明したが、本発明はパッシブマトリックス型の表示装置への適用も可能である。更にまた、アクティブマトリックス駆動のための画素駆動回路の構成は、上記実施の形態で説明したものに限られず、必要に応じて容量素子やトランジスタを追加してもよい。その場合、画素駆動回路の変更に応じて、上述した信号線駆動回路１２０や走査線駆動回路１３０のほかに、必要な駆動回路を追加してもよい。
【０１６３】
また、上記第１の実施の形態で説明した表示装置では赤色、緑色、青色の有機電界発光素子を備えたものを例に説明したが、必ずしも３色備えられていなくても構わない。更に、この３色にその他の色、例えば黄色の有機電界発光素子を備えた表示装置への適用も可能である。更にまた、各有機電界発光素子１１Ｒ（１１），１１Ｇ，１１Ｂにおいては、発光層１４Ｂ以外の層を共通化してもよい。また、緑色発光素子１１Ｇおよび青色発光素子１１Ｂにおいては、それぞれの発光層１４ＢＧ，１４ＣＢに適するように、異なる材料で構成された電子輸送層１４Ｄを設けてもよい。
【０１６４】
なお上記実施の形態等で説明した有機電界発光素子１１〜４１は、例えば有機電界発光素子１１では、陽極１３と陰極１５との間で発光光を共振させて取り出す共振器構造とすることで、取り出し光の色純度を向上させ、共振の中心波長付近の取り出し光の強度を向上させることが可能となる。この場合、陽極１３の発光層１４Ｂ側の反射端面を第１端部Ｐ１（図示なし）、陰極１５の発光層１４Ｂ側の反射端面を第２端部Ｐ２（図示なし）とし、有機層１４を共振部として、発光層１４Ｂで発生した光を共振させて第２端部Ｐ２側から取り出す共振器構造とした場合には、共振器の第１端部Ｐ１と第２端部Ｐ２との間の光学的距離Ｌを下記式（１）を満たすように設定する。光学的距離Ｌは、実際には、式（１）を満たす正の最小値となるように選択することが好ましい。
【０１６５】
【数１】
【０１６６】
上記式（１）中において、Ｌは第１端部Ｐ１と第２端部Ｐ２との間の光学的距離、Φは第１端部Ｐ１で生じる反射光の位相シフトΦ1 と第２端部Ｐ２で生じる反射光の位相シフトΦ2 との和（Φ＝Φ1 ＋Φ2 ）（ｒａｄ）、λは第２端部Ｐ２の側から取り出したい光のスペクトルのピーク波長、ｍはＬが正となる整数をそれぞれ表す。尚、式（１）においてＬおよびλは単位が共通すればよいが、例えば（ｎｍ）を単位とする。
【０１６７】
また、有機発光素子１１では、発光層１４Ｂの最大発光位置と第１端部Ｐ１との間の光学的距離Ｌ1 が下記式（２）を満たし、最大発光位置と第２端部Ｐ２との間の光学的距離Ｌ２が下記式（３）を満たすように調整されている。ここで、最大発光位置とは、発光領域のうちで最も発光強度が大きい位置を言う。例えば、発光層１４Ｂの陽極１３側と陰極１５側との両方の界面で発光する場合には、そのうち発光強度の大きい方の界面となる。
【０１６８】
【数２】
【０１６９】
上記式（２）中において、ｔＬ1は第１端部Ｐ１と最大発光位置との間の光学的理論距離、ａ1は発光層１４Ｂにおける発光分布に基づく補正量、λは取り出したい光のスペクトルのピーク波長、Φ1は第１端部Ｐ１で生じる反射光の位相シフト（ｒａｄ）、ｍ1は０または整数をそれぞれ表す。
【０１７０】
【数３】
【０１７１】
上記式（３）中において、ｔＬ2は第２端部Ｐ２と最大発光位置１３Ｅとの間の光学的理論距離、ａ2は発光層１４Ｂにおける発光分布に基づく補正量、λは取り出したい光のスペクトルのピーク波長、Φ2は第２端部Ｐ２で生じる反射光の位相シフト（ｒａｄ）、ｍ2は０または整数をそれぞれ表す。
【０１７２】
上記式（２）は、発光層１４Ｂで発生した光のうち陽極１３の方へ向かう光が第１端部Ｐ１で反射して戻ってきたときに、その戻り光の位相と発光時の位相とが同一となり、発光した光のうち陰極１５の方へ向かう光と強め合う関係となるようにするためのものである。また、式（３）は、発光層１４Ｂで発生した光のうち陰極１５の方へ向かう光が第２端部Ｐ２で反射して戻ってきたときに、その戻り光の位相と発光時の位相とが同一となり、発光した光のうち陽極１３の方へ向かう光と強め合う関係となるようにするためのものである。
【０１７３】
本実施形態の有機電界発光素子１１では、電子輸送層１４ｄを正孔供給層１４Ａのトータル膜厚よりも厚く形成することで、上記式（２）、（３）のｍ1＞ｍ2となるように設計することが可能である。これにより、光の取り出し効率を高めることができる。
【０１７４】
なお、式（２）の光学的理論距離ｔＬ1および式（３）の光学的理論距離ｔＬ2は、発光領域に広がりがないと考えた場合に、第１端部Ｐ１または第２端部Ｐ２での位相変化量と、進行することでの位相変化量がちょうど打ち消し合い、戻り光の位相と発光時の位相とが同一となる理論値である。ただし、発光部分には通常広がりがあるので、式（２）および式（３）では、発光分布に基づく補正量ａ1，ａ2が加えられている。
【０１７５】
補正量ａ1，ａ2は発光分布により異なるが、最大発光位置が発光層１４Ｂの陰極１５側にあり、発光分布が最大発光位置から陽極１３側に広がっている場合、または最大発光位置が発光層１４Ｂの陽極１３側にあり、発光分布が最大発光位置から陰極１５側に広がっている場合には、例えば下記式（４）により求められる。
【０１７６】
【数４】
【０１７７】
式（４）中において、ｂは発光層１４Ｂにおける発光分布が最大発光位置から陽極１３の方向へ広がっている場合には２ｎ≦ｂ≦６ｎの範囲内の値、最大発光位置から陰極１５の方向へ広がっている場合には−６ｎ≦ｂ≦−２ｎの範囲内の値であり、ｓは発光層１３Ｃにおける発光分布に関する物性値（１／ｅ減衰距離）、ｎは取り出したい光のスペクトルのピーク波長λにおける第１端部Ｐ１と第２端部Ｐ２との間の平均屈折率である。
【０１７８】
なお、陽極１３と陰極１５との間で発光光を共振させて取り出す共振器構造で構成される上面発光素子の場合には、陰極１５は以下のような構成とすることが好ましい。例えばＭｇ−Ａｇのような半透過性反射材料を用いて第２陰極１５Ｂを構成し、第２陰極１５Ｂと陽極１３の間で発光光を共振させる。また、上記第２陰極１５Ｂは、例えば透明なＳｉＮｘ化合物からなり、電極の劣化抑制のための封止電極として形成される。
【０１７９】
また、上記第１〜第４の実施の形態および実施例では上面発光型の有機電界発光素子１１〜４１について説明したが、これに限定されるものではなく、陽極と陰極との間に少なくとも発光層を有する有機層を狭持してなる有機電界発光素子に広く適用可能である。即ち、基板側から順に、陰極、有機層、陽極を順次積層した構成のものや、基板側に位置する電極（陰極または陽極としての下部電極）を透明材料で構成し、基板と反対側に位置する電極（陰極または陽極としての上部電極）を反射材料で構成することによって、下部電極側からのみ光を取り出すようにした、下面発光型（いわゆる透過型）の有機電界発光素子にも適用可能である。
【０１８０】
更に、一対の電極（陽極と陰極）、およびその電極間に有機層が挟持された有機電界発光素子であれば、他の構成要素（例えば、無機化合物層や無機成分）が含まれていても構わない。
【符号の説明】
【０１８１】
１１，２１，３１，４１…有機電界発光素子、１２…基板、１３…陽極、１４，２４，３４，４４−１，４４−２…有機層、１４Ａ，２４Ａ，３４Ａ，４４Ａ１，４４Ａ２…正孔供給層、１４ａ，２４ａ，３４ａ，４４ａ１，４４ａ２…正孔注入層、１４ｂ２４ｂ，３４ｂ，４４ｂ１，４４ｂ２…正孔輸送層、１４Ｂ，２４Ｂ，３４Ｂ，４４Ｂ１，４４Ｂ２…発光層、１４Ｃ，２４Ｃ，３４Ｃ，４４Ｃ１，４４Ｃ２…電子供給層、２４ｃ，３４ｃ…第１の電子供給層、２４ｄ，３４ｄ…第２の電子供給層、３４ｅ…第３の電位供給層、１５…陰極、１６…隔壁、１７…電荷発生層、１７Ａ…電子供給層、１７Ｂ…正孔注入層、１７Ｃ…電子注入層、２０…保護層、３０…封止用基板
【特許請求の範囲】
【請求項１】
陽極と、
前記陽極上に形成された正孔供給層、発光層および式（１）で表わされるアリールピリジン誘導体を含むと共に、前記正孔供給層よりも膜厚の厚い電子供給層をこの順に備えた有機層と、
前記有機層上に形成された陰極と
を備えた有機電界発光素子。
【化１】
（Ａｒ１は核炭素数６〜５０個の芳香族炭化水素基あるいはその誘導体である。Ｘは少なくともピリジニル基を含有する芳香族複素環基あるいはその誘導体である。ｍは１〜５の整数であり、ｎは１〜６の整数である。但し、ｍが２以上の場合にはＡｒ１はそれぞれ同一の基あるいは異なる基でもよい。ｎが２以上の場合にはＸはそれぞれ同一の基あるいは異なる基でもよい。）
【請求項２】
前記電子供給層は、前記発光層側から順に前記アリールピリジンを含む第１電子供給層と、式（２Ａ），式（２Ｂ）または式（２Ｃ）のいずれかで表わされるベンゾイミダゾール誘導体を含む第２電子供給層とを積層してなる、請求項１に記載の有機電界発光素子。
【化２】
【化３】
【化４】
（Ａは炭素数１〜２０個のアルキル基、炭素数１〜２０のアルコキシ基、３〜４０個の芳香族環が縮合した多環芳香族炭化水素基を有する炭素数６〜１２０個の炭化水素基または含窒素複素環基あるいはそれらの誘導体である。Ｌは単結合、炭素数６〜６０個の芳香族炭化水素基または含窒素複素環基である。Ｒ１は各々独立して水素原子あるいはハロゲン原子、炭素数１〜２０個のアルキル基、炭素数６〜６０個の芳香族炭化水素基、含窒素複素環基または炭素数１〜２０個のアルコキシ基あるいはそれらの誘導体である。ｎは０〜４の整数であり、ｍは０〜２の整数である。）
【請求項３】
前記電子供給層は、前記発光層側から順に式（３）で表わされるジベンゾイミダゾール誘導体を含む第３電子供給層と、前記発光層側から順に前記アリールピリジンを含む第１電子供給層とを積層してなる、請求項１に記載の有機電界発光素子。
【化５】
（Ｙ１〜Ｙ８は、各々独立して水素原子、炭素数６〜６０個のアリール基、アルケニル基、ピリジル基、キノリル基、炭素数１〜２０個のアルキル基、炭素数１〜２０個のアルコキシ基または炭素数５〜６０個の脂肪族環基あるいはそれらの誘導体である。なお、Ｙ７とＹ８は連結基を介して環構造を形成してもよい。）
【請求項４】
前記電子供給層は、前記発光層側から順に式（４）で表わされるジベンゾイミダゾール誘導体を含む第３電子供給層、前記アリールピリジンを含む第１電子供給層および式（３）で表わされるベンゾイミダゾール誘導体を含む第２電子供給層を積層してなる、請求項１に記載の有機電界発光素子。
【請求項５】
前記正孔供給層の膜厚は１ｎｍ以上１００ｎｍ以下である、請求項１に記載の有機電界発光素子。
【請求項６】
前記電子供給層の膜厚は７０ｎｍ以上３００ｎｍ以下である、請求項５に記載の有機電界発光素子。
【請求項７】
前記電子供給層の膜厚ｄ１と前記有機層の膜厚ｄ２との関係は、０．３０＜ｄ１／ｄ２＜０．９０である、請求項１に記載の有機電界発光素子。
【請求項８】
前記発光層はホスト材料としてりん光材料を含む、請求項１に記載の有機電界発光素子。
【請求項９】
前記りん光材料はカルバゾール誘導体またはキノリノール錯体誘導体である、請求項８に記載の有機電界発光素子。
【請求項１０】
前記有機層を、電荷発生層を介して少なくとも２以上積層したタンデム構造を有する、請求項１に記載の有機電界発光素子。
【請求項１１】
前記電荷発生層は前記陽極側から順に電子供給層および正孔注入層を積層した構造を有する、請求項１０に記載の有機電界発光素子。
【請求項１２】
基板上に複数の有機電界発光素子を備え、
前記有機電界発光素子は、
陽極と、
前記陽極上に形成された正孔供給層、発光層および式（１）で表わされるアリールピリジン誘導体を含むと共に、前記正孔供給層よりも膜厚の厚い電子供給層をこの順に備えた有機層と、
前記有機層上に形成された陰極とを有する
表示装置。
【化１】
（Ａｒ１は核炭素数６〜５０個の芳香族炭化水素基あるいはその誘導体である。Ｘは少なくともピリジニル基を含有する芳香族複素環基あるいはその誘導体である。ｍは１〜５の整数であり、ｎは１〜６の整数である。但し、ｍが２以上の場合にはＡｒ１はそれぞれ同一の基あるいは異なる基でもよい。ｎが２以上の場合にはＸはそれぞれ同一の基あるいは異なる基でもよい。）
【請求項１】
陽極と、
前記陽極上に形成された正孔供給層、発光層および式（１）で表わされるアリールピリジン誘導体を含むと共に、前記正孔供給層よりも膜厚の厚い電子供給層をこの順に備えた有機層と、
前記有機層上に形成された陰極と
を備えた有機電界発光素子。
【化１】
（Ａｒ１は核炭素数６〜５０個の芳香族炭化水素基あるいはその誘導体である。Ｘは少なくともピリジニル基を含有する芳香族複素環基あるいはその誘導体である。ｍは１〜５の整数であり、ｎは１〜６の整数である。但し、ｍが２以上の場合にはＡｒ１はそれぞれ同一の基あるいは異なる基でもよい。ｎが２以上の場合にはＸはそれぞれ同一の基あるいは異なる基でもよい。）
【請求項２】
前記電子供給層は、前記発光層側から順に前記アリールピリジンを含む第１電子供給層と、式（２Ａ），式（２Ｂ）または式（２Ｃ）のいずれかで表わされるベンゾイミダゾール誘導体を含む第２電子供給層とを積層してなる、請求項１に記載の有機電界発光素子。
【化２】
【化３】
【化４】
（Ａは炭素数１〜２０個のアルキル基、炭素数１〜２０のアルコキシ基、３〜４０個の芳香族環が縮合した多環芳香族炭化水素基を有する炭素数６〜１２０個の炭化水素基または含窒素複素環基あるいはそれらの誘導体である。Ｌは単結合、炭素数６〜６０個の芳香族炭化水素基または含窒素複素環基である。Ｒ１は各々独立して水素原子あるいはハロゲン原子、炭素数１〜２０個のアルキル基、炭素数６〜６０個の芳香族炭化水素基、含窒素複素環基または炭素数１〜２０個のアルコキシ基あるいはそれらの誘導体である。ｎは０〜４の整数であり、ｍは０〜２の整数である。）
【請求項３】
前記電子供給層は、前記発光層側から順に式（３）で表わされるジベンゾイミダゾール誘導体を含む第３電子供給層と、前記発光層側から順に前記アリールピリジンを含む第１電子供給層とを積層してなる、請求項１に記載の有機電界発光素子。
【化５】
（Ｙ１〜Ｙ８は、各々独立して水素原子、炭素数６〜６０個のアリール基、アルケニル基、ピリジル基、キノリル基、炭素数１〜２０個のアルキル基、炭素数１〜２０個のアルコキシ基または炭素数５〜６０個の脂肪族環基あるいはそれらの誘導体である。なお、Ｙ７とＹ８は連結基を介して環構造を形成してもよい。）
【請求項４】
前記電子供給層は、前記発光層側から順に式（４）で表わされるジベンゾイミダゾール誘導体を含む第３電子供給層、前記アリールピリジンを含む第１電子供給層および式（３）で表わされるベンゾイミダゾール誘導体を含む第２電子供給層を積層してなる、請求項１に記載の有機電界発光素子。
【請求項５】
前記正孔供給層の膜厚は１ｎｍ以上１００ｎｍ以下である、請求項１に記載の有機電界発光素子。
【請求項６】
前記電子供給層の膜厚は７０ｎｍ以上３００ｎｍ以下である、請求項５に記載の有機電界発光素子。
【請求項７】
前記電子供給層の膜厚ｄ１と前記有機層の膜厚ｄ２との関係は、０．３０＜ｄ１／ｄ２＜０．９０である、請求項１に記載の有機電界発光素子。
【請求項８】
前記発光層はホスト材料としてりん光材料を含む、請求項１に記載の有機電界発光素子。
【請求項９】
前記りん光材料はカルバゾール誘導体またはキノリノール錯体誘導体である、請求項８に記載の有機電界発光素子。
【請求項１０】
前記有機層を、電荷発生層を介して少なくとも２以上積層したタンデム構造を有する、請求項１に記載の有機電界発光素子。
【請求項１１】
前記電荷発生層は前記陽極側から順に電子供給層および正孔注入層を積層した構造を有する、請求項１０に記載の有機電界発光素子。
【請求項１２】
基板上に複数の有機電界発光素子を備え、
前記有機電界発光素子は、
陽極と、
前記陽極上に形成された正孔供給層、発光層および式（１）で表わされるアリールピリジン誘導体を含むと共に、前記正孔供給層よりも膜厚の厚い電子供給層をこの順に備えた有機層と、
前記有機層上に形成された陰極とを有する
表示装置。
【化１】
（Ａｒ１は核炭素数６〜５０個の芳香族炭化水素基あるいはその誘導体である。Ｘは少なくともピリジニル基を含有する芳香族複素環基あるいはその誘導体である。ｍは１〜５の整数であり、ｎは１〜６の整数である。但し、ｍが２以上の場合にはＡｒ１はそれぞれ同一の基あるいは異なる基でもよい。ｎが２以上の場合にはＸはそれぞれ同一の基あるいは異なる基でもよい。）
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１２−２０４７９４（Ｐ２０１２−２０４７９４Ａ）
【公開日】平成２４年１０月２２日（２０１２．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−７０６９０（Ｐ２０１１−７０６９０）
【出願日】平成２３年３月２８日（２０１１．３．２８）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月２２日（２０１２．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月２８日（２０１１．３．２８）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
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