有機ＥＬ素子及び有機ＥＬ素子の製造方法
【課題】長寿命化が可能な有機ＥＬ素子及び有機ＥＬ素子の製造方法を提供すること。
【解決手段】発光層１２が、燐光材料を含有し、正孔注入輸送層１１は、陽極層３及び陰極層５で挟持された状態で、電界強度を５×１０５Ｖ／ｃｍとしたときの電流密度が０．００１ｍＡ／ｃｍ２以上１０ｍＡ／ｃｍ２以下となる。
【解決手段】発光層１２が、燐光材料を含有し、正孔注入輸送層１１は、陽極層３及び陰極層５で挟持された状態で、電界強度を５×１０５Ｖ／ｃｍとしたときの電流密度が０．００１ｍＡ／ｃｍ２以上１０ｍＡ／ｃｍ２以下となる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機ＥＬ素子及び有機ＥＬ素子の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
有機ＥＬ（Electroluminescence）素子は、薄型、全固体型、面状自発光及び高速応答であるといった特徴を有する発光装置であり、フラットディスプレイパネルやバックライトへの応用が期待されている。また、近年では、発光材料の三重項励起状態に起因する燐光を発光に用いる高効率な有機ＥＬ素子が提案されている。燐光材料が注目されているのは、燐光材料が原理的に高効率化を実現しやすい材料であると考えられているからである。すなわち、キャリア再結合により生成される励起子が一重項励起子と三重項励起子とからなり、その確率が１：３である。一重項を利用した有機ＥＬ素子では、一重項励起子から基底状態に遷移する際の蛍光を発光として取り出していたが、原理的にその発光収率が生成された励起子数に対して２５％であってこれが原理的上限であった。しかし、三重項から発生する励起子からの燐光を用いれば、原理的に少なくとも３倍の収率が期待される。さらに、燐光を用いることにより、エネルギー的に高い一重項から三重項への項間交差による転移を考え合わせれば、原理的には４倍の１００％の発光収率が期待できる。
【０００３】
ところで、このような有機ＥＬ素子における有機発光層を構成する材料としては、大きく分けて高分子系のものと低分子系のものとに分類される。高分子系材料は、有機溶媒に対する溶解性が比較的高いため、インクジェット法などの液滴吐出法による選択塗布が可能となる。一方、低分子系材料は、高分子系材料と比較して発光特性に優れている。
そして、液滴吐出法などの湿式法により形成された高分子系材料を用いた有機ＥＬ素子では、正孔注入層から発光層への正孔注入を促進するために高い導電性を有する有機膜を正孔注入層として用いている（例えば、特許文献１、２参照）。
【特許文献１】特開２００５−２７６７４９号公報
【特許文献２】特開２００５−２７６５１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来の有機ＥＬ素子においても、以下の課題が残されている。すなわち、低分子材料で構成されて燐光材料からなる発光層を有する有機ＥＬ素子では、高い導電性を有する材料により正孔注入層を形成すると、発光層内で正孔が過剰に存在することとなる。そのため、発光層内において注入された電子と再結合しない正孔が多量に存在し、発光層内が過酸化状態となったり、発光層を透過した正孔により電子輸送層が劣化したりするという問題がある。
【０００５】
本発明は、上記従来の問題に鑑みてなされたもので、長寿命化が可能な有機ＥＬ素子及び有機ＥＬ素子の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。すなわち、本発明にかかる有機ＥＬ素子は、陽極層及び陰極層の間に正孔機能層及び発光層が設けられた有機ＥＬ素子であって、前記発光層が、燐光材料を含有し、該正孔機能層は、前記陽極層及び前記陰極層で挟持された状態で、電界強度を５×１０５Ｖ／ｃｍとしたときの電流密度が０．００１ｍＡ／ｃｍ２以上１０ｍＡ／ｃｍ２以下となることを特徴とする。
【０００７】
また、本発明にかかる有機ＥＬ素子の製造方法は、陽極層及び陰極層の間に正孔機能層及び発光層が設けられた有機ＥＬ素子の製造方法であって、前記正孔機能層を形成する工程は、前記陽極層及び前記陰極層で前記正孔機能層を挟持した状態で、前記陽極層及び前記陰極層の間の電界強度を５×１０５Ｖ／ｃｍとしたときの電流密度が０．００１ｍＡ／ｃｍ２以上１０ｍＡ／ｃｍ２以下となる正孔機能材料を含有する液状体を塗布する工程を有し、前記発光層を形成する工程は、燐光材料を含有する液状体を塗布する工程を有することを特徴とする。
【０００８】
この発明では、電界強度を５×１０５Ｖ／ｃｍとしたときの電流密度が０．００１ｍＡ／ｃｍ２以上１０ｍＡ／ｃｍ２以下となる正孔機能層を有することで、発光効率を維持したまま長寿命化が図れる。すなわち、電界強度を５×１０５Ｖ／ｃｍとしたときの電流密度が０．００１ｍＡ／ｃｍ２以上１０ｍＡ／ｃｍ２以下にすると、正孔機能層の抵抗率が、５×１０７Ω・ｃｍ以上５×１０１１Ω・ｃｍ以下となる。このように、抵抗率を５×１０７Ω・ｃｍ以上とすることで、正孔が発光層内に存在することを防止する。これにより、発光層が過酸化状態となることを抑制して有機ＥＬ素子の長寿命化が図れる。また、抵抗率を５×１０１１Ω・ｃｍ以下とすることで、発光効率を維持できる。
【０００９】
また、本発明にかかる有機ＥＬ素子は、前記正孔機能層は、前記陽極層及び前記陰極層で挟持した状態で、前記陽極層及び前記陰極層の間の電界強度を５×１０５Ｖ／ｃｍとしたときの電流密度が０．００１ｍＡ／ｃｍ２以上０．５ｍＡ／ｃｍ２以下となることが好ましい。
この発明では、電流密度を０．００１ｍＡ／ｃｍ２以上５ｍＡ／ｃｍ２以下（抵抗率を１×１０９Ω・ｃｍ以上５×１０１１Ω・ｃｍ以下）とすることで、より確実に発光効率を維持できる。
【００１０】
また、本発明にかかる有機ＥＬ素子は、前記正孔機能層が、内部に分散配置された粒状体を有することとしてもよい。
この発明では、正孔機能層内に粒状体を分散配置することで、正孔機能層の抵抗率を５×１０７Ω・ｃｍ以上５×１０１１Ω・ｃｍ以下とする。
【００１１】
また、本発明にかかる有機ＥＬ素子は、前記正孔機能層の表面に改質処理が施されていることとしてもよい。
この発明では、正孔機能層に改質処理を施すことにより、正孔機能層の抵抗率を５×１０７Ω・ｃｍ以上５×１０１１Ω・ｃｍ以下とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
〔有機ＥＬ素子〕
以下、本発明における有機ＥＬ素子の一実施形態を、図面に基づいて説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするために縮尺を適宜変更している。ここで、図１は有機ＥＬ素子を示す概略構成図、図２は正孔注入輸送層の評価素子を示す説明図である。
【００１３】
本実施形態における有機ＥＬ素子１は、図１に示すように、基板２と、基板２の上面に基板２側から順に積層された陽極層３、発光機能層４及び陰極層５とを備えている。すなわち、有機ＥＬ素子１は、発光機能層４で発光した光を陽極層３から射出するボトムエミッション構造を有している。
【００１４】
基板２は、例えばガラスなどの透光性材料で構成された基板本体上に薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor、以下ＴＦＴと称する）素子からなる駆動素子（図示略）や信号線（図示略）及び走査線（図示略）などを形成して構成されている。
【００１５】
陽極層３は、例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide）などの透明電極で構成され、上述した駆動素子や信号線及び走査線などと接続するようにパターニングすることで形成されている。
【００１６】
発光機能層４は、陽極層３側から順に積層された正孔注入輸送層（正孔機能層）１１、発光層１２及び電子機能層１３を備えている。
正孔注入輸送層１１は、陽極層３で発生した正孔を発光層１２に向けて移動させる機能を有している。
ここで、正孔注入輸送層１１を構成する正孔注入輸送材料（正孔機能材料）としては、３，４−ポリエチレンジオキシチオフェン／ポリスチレンスルフォン酸（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）やポリチオフェン誘導体、ポリアニリン誘導体、ポリピロール誘導体、トリアリールアミン誘導体などが挙げられる。トリアリールアミン誘導体としては、例えばＴＡＰＣ（１，１−ビス−（４−ビス（４−メチル−フェニル）−アミノ−フェニル）−シクロヘキサン）、ＴＰＤ（４，４’−ビス（Ｎ−（ｍ−トリル）−Ｎ−フェニルアミノ）ビフェニル）、α−ＮＰＤ（４，４’−ビス（Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ）ビフェニル）、ｍ−ＭＴＤＡＴＡ（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）、２−ＴＮＡＴＡ（４，４’，４”−トリス（２−ナフチルフェニルアミノ）トリフェニルアミン）、ＴＣＴＡ（４，４’，４”−トリス（Ｎ−カルバゾリル）トリフェニルアミン）、スピロ−ＴＡＤ（２，２，７，７−テトラ−（３−メチルジフェニルアミノ）−９，９−スピロビフルオレン）、（ＤＴＰ）ＤＰＰＤ、ＨＴＭ１（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）、ＴＰＴＥ１、ＮＴＰＡ（４，４’−ビス（Ｎ−（４’−（Ｎ”−（１−ナフチル）−Ｎ”−フェニルアミノ）ビフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ）ビフェニル）、ＴＦＬＴＦなどが挙げられる。
【００１７】
また、正孔注入輸送層１１には、微粒子１４が分散配置されている。この微粒子１４は、例えばＳｉＯ２（二酸化シリコン）やアルミナ、ジルコニアなどの無機酸化物やＳｉＮ（窒化シリコン）などの無機窒化物のような絶縁体または半導体で構成されている。
ここで、微粒子１４は、その平均粒径が０．５ｎｍ以上１００ｎｍ以下となっており、正孔注入輸送層１１に対して０．１重量％以上１０重量％以下の濃度で分散している。このように微粒子１４の平均粒径を０．５ｎｍ以上１００ｎｍ以下にすることで、微粒子１４によって正孔注入輸送層１１中の正孔の移動が阻害されることを抑制し、陽極層３から注入された正孔を発光層１２に移動させる正孔注入輸送層１１としての機能が良好に維持される。また、微粒子１４の分散濃度を０．１重量％以上１０重量％以下とすることによっても、上述と同様に、正孔注入輸送層１１としての機能が良好に維持される。
【００１８】
なお、微粒子１４の表面には、正孔注入輸送材料を溶解または分散させる溶媒または分散媒中に均一に分散させるための被覆膜を形成してもよい。例えば正孔注入輸送材料としてＰＥＤＯＴ／ＰＳＳを用いる場合には、微粒子１４が無機酸化物で構成したときにおいて親水性であることから、界面活性剤を被覆膜とする。
そして、正孔注入輸送層１１は、微粒子１４の構成材料や粒径、分散量を調整することにより、図２に示すように陽極層３及び陰極層５で正孔注入輸送層１１を挟持した状態で、電界強度を５×１０５Ｖ／ｃｍとしたときの電流密度が０．００１ｍＡ／ｃｍ２以上１０ｍＡ／ｃｍ２以下となっている。なお、正孔注入輸送層１１は、電界強度を５×１０５Ｖ／ｃｍとしたときの電流密度が０．００１ｍＡ／ｃｍ２以上０．５ｍＡ／ｃｍ２以下であることが好ましい。
【００１９】
発光層１２は、低分子系材料で構成されており、燐光を発光可能な燐光材料を含んで構成されている。ここで、燐光材料としては、ＰｔＯＥＰ（白金ポルフィリン錯体）、ＢｔｐＩｒ（イリジウム錯体）、ＰＡＴ（ポリアルキルチオフェン）、Ｉｒ（ｐｐｙ）３（イリジウム錯体）、ＦＩｒｐｉｃ（イリジウム錯体）誘導体などが挙げられる。ＰｔＯＥＰ、ＢｔｐＩｒ、ＰＡＴは赤色燐光材料であり、Ｉｒ（ｐｐｙ）３は緑色燐光材料であり、ＦＩｒｐｉｃは青色燐光材料である。また、発光層１２は、ＣＢＰ（４，４−ジカルバゾール−４，４−ビフェニル）誘導体などのホスト材料を含んだ構成としてもよい。燐光材料をホスト材料に対する発光ドーパントとすることで、発光効率の高い有機ＥＬ素子とすることができる。
【００２０】
電子機能層１３は、発光層１２側から順に正孔ブロック層１５及び電子注入輸送層１６を積層した構成となっている。
正孔ブロック層１５は、発光層１２において電子と再結合せずに発光層１２を透過した正孔が電子注入輸送層１６に到達することを阻止する機能を有している。これにより、電子注入輸送層１６において正孔が過剰に存在することを防止して電子注入輸送層１６が酸化反応により劣化することを防止する。
ここで、正孔ブロック層１５を構成する正孔ブロック材料としては、正孔の注入に対して発光層１２よりも高いバンド障壁を有する、トリアゾール誘導体やポリビニルピリジン、ポリビニルピロリドンなどが挙げられる。
【００２１】
電子注入輸送層１６は、陰極層５で発生した電子を発光層１２に向けて移動させる機能を有している。ここで、電子注入輸送層１６を構成する電子注入輸送材料としては、アントラキノン誘導体やオキサジアゾール誘導体、オキサゾール誘導体、フェナンソロリン誘導体、アントラキノジメタン誘導体、ベンゾキノン誘導体、ナフトキノン誘導体、テトラシアノアンスラキノジメタン誘導体、フルオレノン誘導体、ジフェニルジシアノエチレン誘導体、ジフェノキノン誘導体、ヒドロキシキノリン誘導体の金属錯体などが挙げられる。
【００２２】
陰極層５は、電子注入輸送層１６上に形成されており、電子注入輸送層１６の上面から順にＬｉＦ（フッ化リチウム）層、Ｃａ（カルシウム）層及びＡｌ（アルミニウム）層を積層した構成となっている。そして、陰極層５上には、封止層（図示略）が形成されている。
【００２３】
〔有機ＥＬ素子の製造方法〕
次に、以上のような構成の有機ＥＬ素子１の製造方法を説明する。
まず、基板２を形成する。ここでは、上述した基板本体上にＴＦＴ素子や信号線、走査線、絶縁膜などを形成する。
次に、基板２上に陽極層３を形成する。ここでは、蒸着法などにより基板２上にＩＴＯ膜を形成し、これをパターニングする。ここで、陽極層３が形成された基板２の洗浄後、大気圧において酸素プラズマ処理を施すことにより、陽極層３の表面を親液性に改質する。
【００２４】
続いて、陽極層３上に正孔注入輸送層１１を形成する。ここでは、正孔注入輸送材料を溶媒または分散媒に溶解または分散させた液状体を、インクジェット法などの液滴吐出法などにより陽極層３上に塗布する。ここで、正孔注入輸送材料を溶解または分散させる溶媒または分散媒としては、例えばシクロヘキシルベンゼン、ジハイドロベンゾフラン、トリメチルベンゼン、トルエン、キシレン及びこれらを混合したものなどの無極性溶媒が用いられる。そして、塗布した液状体を乾燥させて溶媒を除去し、正孔注入輸送層１１を形成する。
【００２５】
次に、正孔注入輸送層１１上に発光層１２を形成する。ここでは、発光材料を溶媒に溶解させた液状体を、上述と同様にインクジェット法などの液滴吐出法などにより正孔注入輸送層１１上に塗布する。そして、塗布した液状体を乾燥させて溶媒を除去し、発光層１２を形成する。
続いて、発光層１２上に正孔ブロック層１５を形成する。ここでは、正孔ブロック材料を溶媒または分散媒に溶解または分散させた液状体を、上述と同様にインクジェット法などの液滴吐出法などにより発光層１２上に塗布する。そして、塗布した液状体を乾燥させて溶媒または分散媒を除去し、正孔ブロック層１５を形成する。
【００２６】
次に、正孔ブロック層１５上に電子注入輸送層１６を形成する。ここでは、電子注入輸送材料を溶媒または分散媒に溶解または分散させた液状体を、上述と同様にインクジェット法などの液滴吐出法などにより正孔ブロック層１５上に塗布する。そして、塗布した液状体を乾燥させて溶媒または分散媒を除去し、電子注入輸送層１６を形成する。
続いて、発光層１２上に陰極層５を形成する。ここでは、発光層１２上に真空蒸着法などにより上記ＬｉＦ層、Ｃａ層及びＡｌ層を順に形成する。その後、陰極層５上に上記封止層を形成する。以上のようにして、有機ＥＬ素子１を製造する。
【００２７】
ここで、正孔注入輸送層１１における微粒子１４の分散量を変更した試料１〜６の輝度の半減寿命を測定した結果を表１及び図３に示す。なお、表１及び図３には、正孔注入輸送層１１を陽極層３及び陰極層５で挟持して陽極層３及び陰極層５の間の電界強度を５×１０５Ｖ／ｃｍとしたときの正孔注入輸送層１１中の電流密度及びそのときの抵抗率を示している。また、表１及び図３では、各試料において発光層１２を構成する燐光材料としてＩｒ（ｐｐｙ）３（緑色燐光）、Ｐｔ（ＯＥＰ）（赤色燐光）を用いたときの輝度の半減寿命をそれぞれ示している。
このとき、Ｉｒ（ｐｐｙ）３を用いたときの初期状態の輝度は、４０００ｃｄ／ｍ２であり、Ｐｔ（ＯＥＰ）を用いたときの初期状態の輝度は、２０００ｃｄ／ｍ２である。また、正孔注入輸送層１１を構成する正孔注入輸送材料としては、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳを用いている。そして、正孔ブロック層１５を構成する正孔ブロック材料としては、ＢＡｌｑ（ビス（２メチル−８−キノリノラト）（パラフェニルフェノラート）アルミニウム錯体）などのトリアゾール誘導体を用いている。さらに、電子注入輸送層１６を構成する電子注入輸送材料としては、Ａｌｑ３（トリス−８−キノリノラトアルミニウム錯体）などのアントラキノン誘導体を用いている。
【００２８】
【表１】
【００２９】
表１及び図３に示すように、電界強度を５×１０５Ｖ／ｃｍとしたときに電流密度が０．００１ｍＡ／ｃｍ２以上１０ｍＡ／ｃｍ２以下（抵抗率が５×１０７Ω・ｃｍ以上５×１０１１Ω・ｃｍ以下）となる正孔注入輸送層１１を用いることにより、発光効率を維持したままで長寿命化が図れていることがわかる。また、正孔注入輸送層１１における電流密度を０．００１ｍＡ／ｃｍ２以上５ｍＡ／ｃｍ２以下（抵抗率を１×１０９Ω・ｃｍ以上５×１０１１Ω・ｃｍ以下）とすることで、より確実に発光効率を維持できる。
【００３０】
以上のような構成の有機ＥＬ素子１は、例えば図４及び図５に示すような有機ＥＬ表示装置５０を構成する。ここで、図４は、有機ＥＬ表示装置を示す概略平面図、図５は有機ＥＬ表示装置を示す等価回路図である。
有機ＥＬ表示装置５０は、図４に示すように、平面視でほぼ矩形状の基板２の中央部分の実表示領域５１ａ（図４中の二点差線で囲まれた領域）と実表示領域５１ａの周囲に形成されたダミー領域５１ｂ（図４中の一点鎖線で囲まれた領域と二点差線で囲まれた領域との間）とで構成された画素部５１ｃ（図４中の一点鎖線で囲まれた領域）が設けられている。
【００３１】
また、有機ＥＬ表示装置５０の実表示領域５１ａには、図５に示すような格子状に配置された複数の画素領域Ａと複数のデータ線５２、走査線５３及び電源線５４とが設けられている。そして、有機ＥＬ表示装置５０のダミー領域５１ｂには、図４及び図５に示すように、データ線駆動回路５５及び走査線駆動回路５６が設けられている。さらに、有機ＥＬ表示装置５０の画素部５１ｃの外側には、図４に示すように、陰極層５に接続される陰極用配線５７が設けられている。
【００３２】
複数の画素領域Ａには、図５に示すように、それぞれ画素電極となる陽極層３と、陽極層３をスイッチング制御するためのＴＦＴ素子６１、６２と、保持容量６３とが設けられている。
ＴＦＴ素子６１は、ゲートが走査線５３に接続されており、ソースがデータ線５２に接続されており、ドレインがＴＦＴ素子６２及び保持容量６３に接続されている。そして、ＴＦＴ素子６１は、走査線５３を介して供給された走査信号に応じてデータ線５２を介して供給された画像信号を保持容量６３に供給する構成となっている。
ＴＦＴ素子６２は、ゲートがＴＦＴ素子６１のドレインに接続されており、ソースが電源線５４に接続されており、ドレインが陽極層３に接続されている。そして、ＴＦＴ素子６２は、保持容量６３を介して供給された画像信号に応じて電源線５４を介して供給される駆動電流を陽極層３に供給する構成となっている。
【００３３】
データ線５２、走査線５３及び電源線５４は、実表示領域５１ａ内において格子状に配置されている。そして、データ線５２がデータ線駆動回路５５に接続されており、走査線５３が走査線駆動回路５６に接続されている。
これらＴＦＴ素子６１、６２、保持容量６３、データ線５２及び走査線５３は、上述した基板２に形成されている。
なお、基板２上には、各画素領域Ａを区画する隔壁（図示略）が設けられている。そして、各画素領域Ａにおける発光機能層４は、隔壁により隣接する画素領域Ａにおける発光機能層４と区画される。また、陰極層５は、実表示領域５１ａに配置された複数の有機ＥＬ素子１の陰極層５と一体的に形成されている。
【００３４】
〔電子機器〕
以上のような構成の有機ＥＬ表示装置５０は、例えば図６に示すような携帯電話機（電子機器）１００の表示部１０１として用いられる。この携帯電話機１００は、表示部１０１、複数の操作ボタン１０２、受話口１０３、送話口１０４及び上記表示部１０１を有する本体部を備えている。
【００３５】
以上のように、本実施形態における有機ＥＬ素子１及び有機ＥＬ素子の製造方法によれば、電界強度を５×１０５Ｖ／ｃｍとしたときの電流密度が０．００１ｍＡ／ｃｍ２以上１０ｍＡ／ｃｍ２以下にすると、正孔機能層の抵抗率が、５×１０７Ω・ｃｍ以上５×１０１１Ω・ｃｍ以下となる。ここで、抵抗率を５×１０７Ω・ｃｍ以上とすることで、正孔が発光層内に存在することを防止して有機ＥＬ素子の長寿命化が図れる。そして、抵抗率を５×１０１１Ω・ｃｍ以下とすることで、発光効率を維持できる。また、電流密度を０．００１ｍＡ／ｃｍ２以上０．５ｍＡ／ｃｍ２以下（抵抗率を１×１０９Ω・ｃｍ以上５×１０１１Ω・ｃｍ以下）とすることで、より確実に発光効率を維持できる。
【００３６】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、微粒子を分散配置させることで正孔注入輸送層の抵抗率を５×１０７Ω・ｃｍ以上５×１０１１Ω・ｃｍ以下としているが、正孔注入輸送層に改質処理を施すなど他の方法を用いることで正孔注入輸送層の抵抗率を調節してもよい。ここで、改質処理としては、正孔注入輸送層を形成した後に表面にＵＶオゾンや酸素プラズマ、ＣＦ４（四フッ化メタン）プラズマを照射すること、アニール処理を行うことが挙げられる。また、液滴吐出法などの湿式法を用いて正孔注入輸送層を形成する場合には、溶媒や分散媒を除去する乾燥時の加熱温度や加熱雰囲気（例えば酸素雰囲気や窒素雰囲気など）を調節することで改質処理を行ってもよい。なお、改質処理としては、正孔注入輸送層の表面形状に大きくダメージを与えない処理を用いることが好ましい。
また、微粒子を分散配置させることで正孔注入輸送層の抵抗率を５×１０７Ω・ｃｍ以上５×１０１１Ω・ｃｍ以下としているが、あらかじめ抵抗率が５×１０７Ω・ｃｍ以上５×１０１１Ω・ｃｍ以下である材料を正孔注入輸送層材料として用いてもよい。
【００３７】
また、正孔注入輸送層、発光層、正孔ブロック層及び正孔注入輸送層は、インクジェット法などの液滴吐出法により形成されているが、スピンコーティング法など他の湿式法を用いて形成してもよい。
【００３８】
また、正孔機能層は、正孔注入輸送層のみで構成されているが、正孔注入層と正孔輸送層とを積層した構成や、正孔注入層と正孔輸送層とのいずれかのみを有する構成、発光層との間に電子ブロック層を設ける構成としてもよい。ここで、電子ブロック層は、電子が陽極層に到達することを防止する機能を有している。
そして、電子機能層は、電子注入輸送層及び正孔ブロック層を積層して構成されているが、上述と同様に、電子注入層と電子輸送層とを積層した構成や、電子注入層と電子輸送層とのいずれかのみを有する構成、正孔ブロック層を設けない構成としてもよい。
【００３９】
また、有機ＥＬ素子は、基板上に陽極層を設けた構成となっているが、基板上に陰極層を設ける構成としてもよい。すなわち、陰極層よりも上層に発光層を形成すると共に、発光層上に正孔機能層を形成した構成としてもよい。
そして、有機ＥＬ素子は、基板の下面側から光を射出するボトムエミッション構造となっているが、基板の上面側から光を射出するトップエミッション構造であってもよい。このとき、発光機能層よりも上層に形成される電極層をＩＴＯなどの透光性の導電材料で形成する。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の一実施形態における有機ＥＬ素子を示す概略断面図である。
【図２】正孔注入輸送層の抵抗率の評価素子を示す説明図である。
【図３】正孔注入輸送層の抵抗率と輝度半減寿命との関係を示すグラフである。
【図４】有機ＥＬ表示装置を示す概略平面図である。
【図５】図４の等価回路図である。
【図６】有機ＥＬ表示装置を備える携帯電話機を示す概略斜視図である。
【符号の説明】
【００４１】
１ 有機ＥＬ素子、３ 陽極層、５ 陰極層、１１ 正孔注入輸送層（正孔機能層）、１２ 発光層、１４ 微粒子、５０ 有機ＥＬ表示装置（表示装置）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機ＥＬ素子及び有機ＥＬ素子の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
有機ＥＬ（Electroluminescence）素子は、薄型、全固体型、面状自発光及び高速応答であるといった特徴を有する発光装置であり、フラットディスプレイパネルやバックライトへの応用が期待されている。また、近年では、発光材料の三重項励起状態に起因する燐光を発光に用いる高効率な有機ＥＬ素子が提案されている。燐光材料が注目されているのは、燐光材料が原理的に高効率化を実現しやすい材料であると考えられているからである。すなわち、キャリア再結合により生成される励起子が一重項励起子と三重項励起子とからなり、その確率が１：３である。一重項を利用した有機ＥＬ素子では、一重項励起子から基底状態に遷移する際の蛍光を発光として取り出していたが、原理的にその発光収率が生成された励起子数に対して２５％であってこれが原理的上限であった。しかし、三重項から発生する励起子からの燐光を用いれば、原理的に少なくとも３倍の収率が期待される。さらに、燐光を用いることにより、エネルギー的に高い一重項から三重項への項間交差による転移を考え合わせれば、原理的には４倍の１００％の発光収率が期待できる。
【０００３】
ところで、このような有機ＥＬ素子における有機発光層を構成する材料としては、大きく分けて高分子系のものと低分子系のものとに分類される。高分子系材料は、有機溶媒に対する溶解性が比較的高いため、インクジェット法などの液滴吐出法による選択塗布が可能となる。一方、低分子系材料は、高分子系材料と比較して発光特性に優れている。
そして、液滴吐出法などの湿式法により形成された高分子系材料を用いた有機ＥＬ素子では、正孔注入層から発光層への正孔注入を促進するために高い導電性を有する有機膜を正孔注入層として用いている（例えば、特許文献１、２参照）。
【特許文献１】特開２００５−２７６７４９号公報
【特許文献２】特開２００５−２７６５１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来の有機ＥＬ素子においても、以下の課題が残されている。すなわち、低分子材料で構成されて燐光材料からなる発光層を有する有機ＥＬ素子では、高い導電性を有する材料により正孔注入層を形成すると、発光層内で正孔が過剰に存在することとなる。そのため、発光層内において注入された電子と再結合しない正孔が多量に存在し、発光層内が過酸化状態となったり、発光層を透過した正孔により電子輸送層が劣化したりするという問題がある。
【０００５】
本発明は、上記従来の問題に鑑みてなされたもので、長寿命化が可能な有機ＥＬ素子及び有機ＥＬ素子の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。すなわち、本発明にかかる有機ＥＬ素子は、陽極層及び陰極層の間に正孔機能層及び発光層が設けられた有機ＥＬ素子であって、前記発光層が、燐光材料を含有し、該正孔機能層は、前記陽極層及び前記陰極層で挟持された状態で、電界強度を５×１０５Ｖ／ｃｍとしたときの電流密度が０．００１ｍＡ／ｃｍ２以上１０ｍＡ／ｃｍ２以下となることを特徴とする。
【０００７】
また、本発明にかかる有機ＥＬ素子の製造方法は、陽極層及び陰極層の間に正孔機能層及び発光層が設けられた有機ＥＬ素子の製造方法であって、前記正孔機能層を形成する工程は、前記陽極層及び前記陰極層で前記正孔機能層を挟持した状態で、前記陽極層及び前記陰極層の間の電界強度を５×１０５Ｖ／ｃｍとしたときの電流密度が０．００１ｍＡ／ｃｍ２以上１０ｍＡ／ｃｍ２以下となる正孔機能材料を含有する液状体を塗布する工程を有し、前記発光層を形成する工程は、燐光材料を含有する液状体を塗布する工程を有することを特徴とする。
【０００８】
この発明では、電界強度を５×１０５Ｖ／ｃｍとしたときの電流密度が０．００１ｍＡ／ｃｍ２以上１０ｍＡ／ｃｍ２以下となる正孔機能層を有することで、発光効率を維持したまま長寿命化が図れる。すなわち、電界強度を５×１０５Ｖ／ｃｍとしたときの電流密度が０．００１ｍＡ／ｃｍ２以上１０ｍＡ／ｃｍ２以下にすると、正孔機能層の抵抗率が、５×１０７Ω・ｃｍ以上５×１０１１Ω・ｃｍ以下となる。このように、抵抗率を５×１０７Ω・ｃｍ以上とすることで、正孔が発光層内に存在することを防止する。これにより、発光層が過酸化状態となることを抑制して有機ＥＬ素子の長寿命化が図れる。また、抵抗率を５×１０１１Ω・ｃｍ以下とすることで、発光効率を維持できる。
【０００９】
また、本発明にかかる有機ＥＬ素子は、前記正孔機能層は、前記陽極層及び前記陰極層で挟持した状態で、前記陽極層及び前記陰極層の間の電界強度を５×１０５Ｖ／ｃｍとしたときの電流密度が０．００１ｍＡ／ｃｍ２以上０．５ｍＡ／ｃｍ２以下となることが好ましい。
この発明では、電流密度を０．００１ｍＡ／ｃｍ２以上５ｍＡ／ｃｍ２以下（抵抗率を１×１０９Ω・ｃｍ以上５×１０１１Ω・ｃｍ以下）とすることで、より確実に発光効率を維持できる。
【００１０】
また、本発明にかかる有機ＥＬ素子は、前記正孔機能層が、内部に分散配置された粒状体を有することとしてもよい。
この発明では、正孔機能層内に粒状体を分散配置することで、正孔機能層の抵抗率を５×１０７Ω・ｃｍ以上５×１０１１Ω・ｃｍ以下とする。
【００１１】
また、本発明にかかる有機ＥＬ素子は、前記正孔機能層の表面に改質処理が施されていることとしてもよい。
この発明では、正孔機能層に改質処理を施すことにより、正孔機能層の抵抗率を５×１０７Ω・ｃｍ以上５×１０１１Ω・ｃｍ以下とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
〔有機ＥＬ素子〕
以下、本発明における有機ＥＬ素子の一実施形態を、図面に基づいて説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするために縮尺を適宜変更している。ここで、図１は有機ＥＬ素子を示す概略構成図、図２は正孔注入輸送層の評価素子を示す説明図である。
【００１３】
本実施形態における有機ＥＬ素子１は、図１に示すように、基板２と、基板２の上面に基板２側から順に積層された陽極層３、発光機能層４及び陰極層５とを備えている。すなわち、有機ＥＬ素子１は、発光機能層４で発光した光を陽極層３から射出するボトムエミッション構造を有している。
【００１４】
基板２は、例えばガラスなどの透光性材料で構成された基板本体上に薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor、以下ＴＦＴと称する）素子からなる駆動素子（図示略）や信号線（図示略）及び走査線（図示略）などを形成して構成されている。
【００１５】
陽極層３は、例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide）などの透明電極で構成され、上述した駆動素子や信号線及び走査線などと接続するようにパターニングすることで形成されている。
【００１６】
発光機能層４は、陽極層３側から順に積層された正孔注入輸送層（正孔機能層）１１、発光層１２及び電子機能層１３を備えている。
正孔注入輸送層１１は、陽極層３で発生した正孔を発光層１２に向けて移動させる機能を有している。
ここで、正孔注入輸送層１１を構成する正孔注入輸送材料（正孔機能材料）としては、３，４−ポリエチレンジオキシチオフェン／ポリスチレンスルフォン酸（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）やポリチオフェン誘導体、ポリアニリン誘導体、ポリピロール誘導体、トリアリールアミン誘導体などが挙げられる。トリアリールアミン誘導体としては、例えばＴＡＰＣ（１，１−ビス−（４−ビス（４−メチル−フェニル）−アミノ−フェニル）−シクロヘキサン）、ＴＰＤ（４，４’−ビス（Ｎ−（ｍ−トリル）−Ｎ−フェニルアミノ）ビフェニル）、α−ＮＰＤ（４，４’−ビス（Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ）ビフェニル）、ｍ−ＭＴＤＡＴＡ（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）、２−ＴＮＡＴＡ（４，４’，４”−トリス（２−ナフチルフェニルアミノ）トリフェニルアミン）、ＴＣＴＡ（４，４’，４”−トリス（Ｎ−カルバゾリル）トリフェニルアミン）、スピロ−ＴＡＤ（２，２，７，７−テトラ−（３−メチルジフェニルアミノ）−９，９−スピロビフルオレン）、（ＤＴＰ）ＤＰＰＤ、ＨＴＭ１（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）、ＴＰＴＥ１、ＮＴＰＡ（４，４’−ビス（Ｎ−（４’−（Ｎ”−（１−ナフチル）−Ｎ”−フェニルアミノ）ビフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ）ビフェニル）、ＴＦＬＴＦなどが挙げられる。
【００１７】
また、正孔注入輸送層１１には、微粒子１４が分散配置されている。この微粒子１４は、例えばＳｉＯ２（二酸化シリコン）やアルミナ、ジルコニアなどの無機酸化物やＳｉＮ（窒化シリコン）などの無機窒化物のような絶縁体または半導体で構成されている。
ここで、微粒子１４は、その平均粒径が０．５ｎｍ以上１００ｎｍ以下となっており、正孔注入輸送層１１に対して０．１重量％以上１０重量％以下の濃度で分散している。このように微粒子１４の平均粒径を０．５ｎｍ以上１００ｎｍ以下にすることで、微粒子１４によって正孔注入輸送層１１中の正孔の移動が阻害されることを抑制し、陽極層３から注入された正孔を発光層１２に移動させる正孔注入輸送層１１としての機能が良好に維持される。また、微粒子１４の分散濃度を０．１重量％以上１０重量％以下とすることによっても、上述と同様に、正孔注入輸送層１１としての機能が良好に維持される。
【００１８】
なお、微粒子１４の表面には、正孔注入輸送材料を溶解または分散させる溶媒または分散媒中に均一に分散させるための被覆膜を形成してもよい。例えば正孔注入輸送材料としてＰＥＤＯＴ／ＰＳＳを用いる場合には、微粒子１４が無機酸化物で構成したときにおいて親水性であることから、界面活性剤を被覆膜とする。
そして、正孔注入輸送層１１は、微粒子１４の構成材料や粒径、分散量を調整することにより、図２に示すように陽極層３及び陰極層５で正孔注入輸送層１１を挟持した状態で、電界強度を５×１０５Ｖ／ｃｍとしたときの電流密度が０．００１ｍＡ／ｃｍ２以上１０ｍＡ／ｃｍ２以下となっている。なお、正孔注入輸送層１１は、電界強度を５×１０５Ｖ／ｃｍとしたときの電流密度が０．００１ｍＡ／ｃｍ２以上０．５ｍＡ／ｃｍ２以下であることが好ましい。
【００１９】
発光層１２は、低分子系材料で構成されており、燐光を発光可能な燐光材料を含んで構成されている。ここで、燐光材料としては、ＰｔＯＥＰ（白金ポルフィリン錯体）、ＢｔｐＩｒ（イリジウム錯体）、ＰＡＴ（ポリアルキルチオフェン）、Ｉｒ（ｐｐｙ）３（イリジウム錯体）、ＦＩｒｐｉｃ（イリジウム錯体）誘導体などが挙げられる。ＰｔＯＥＰ、ＢｔｐＩｒ、ＰＡＴは赤色燐光材料であり、Ｉｒ（ｐｐｙ）３は緑色燐光材料であり、ＦＩｒｐｉｃは青色燐光材料である。また、発光層１２は、ＣＢＰ（４，４−ジカルバゾール−４，４−ビフェニル）誘導体などのホスト材料を含んだ構成としてもよい。燐光材料をホスト材料に対する発光ドーパントとすることで、発光効率の高い有機ＥＬ素子とすることができる。
【００２０】
電子機能層１３は、発光層１２側から順に正孔ブロック層１５及び電子注入輸送層１６を積層した構成となっている。
正孔ブロック層１５は、発光層１２において電子と再結合せずに発光層１２を透過した正孔が電子注入輸送層１６に到達することを阻止する機能を有している。これにより、電子注入輸送層１６において正孔が過剰に存在することを防止して電子注入輸送層１６が酸化反応により劣化することを防止する。
ここで、正孔ブロック層１５を構成する正孔ブロック材料としては、正孔の注入に対して発光層１２よりも高いバンド障壁を有する、トリアゾール誘導体やポリビニルピリジン、ポリビニルピロリドンなどが挙げられる。
【００２１】
電子注入輸送層１６は、陰極層５で発生した電子を発光層１２に向けて移動させる機能を有している。ここで、電子注入輸送層１６を構成する電子注入輸送材料としては、アントラキノン誘導体やオキサジアゾール誘導体、オキサゾール誘導体、フェナンソロリン誘導体、アントラキノジメタン誘導体、ベンゾキノン誘導体、ナフトキノン誘導体、テトラシアノアンスラキノジメタン誘導体、フルオレノン誘導体、ジフェニルジシアノエチレン誘導体、ジフェノキノン誘導体、ヒドロキシキノリン誘導体の金属錯体などが挙げられる。
【００２２】
陰極層５は、電子注入輸送層１６上に形成されており、電子注入輸送層１６の上面から順にＬｉＦ（フッ化リチウム）層、Ｃａ（カルシウム）層及びＡｌ（アルミニウム）層を積層した構成となっている。そして、陰極層５上には、封止層（図示略）が形成されている。
【００２３】
〔有機ＥＬ素子の製造方法〕
次に、以上のような構成の有機ＥＬ素子１の製造方法を説明する。
まず、基板２を形成する。ここでは、上述した基板本体上にＴＦＴ素子や信号線、走査線、絶縁膜などを形成する。
次に、基板２上に陽極層３を形成する。ここでは、蒸着法などにより基板２上にＩＴＯ膜を形成し、これをパターニングする。ここで、陽極層３が形成された基板２の洗浄後、大気圧において酸素プラズマ処理を施すことにより、陽極層３の表面を親液性に改質する。
【００２４】
続いて、陽極層３上に正孔注入輸送層１１を形成する。ここでは、正孔注入輸送材料を溶媒または分散媒に溶解または分散させた液状体を、インクジェット法などの液滴吐出法などにより陽極層３上に塗布する。ここで、正孔注入輸送材料を溶解または分散させる溶媒または分散媒としては、例えばシクロヘキシルベンゼン、ジハイドロベンゾフラン、トリメチルベンゼン、トルエン、キシレン及びこれらを混合したものなどの無極性溶媒が用いられる。そして、塗布した液状体を乾燥させて溶媒を除去し、正孔注入輸送層１１を形成する。
【００２５】
次に、正孔注入輸送層１１上に発光層１２を形成する。ここでは、発光材料を溶媒に溶解させた液状体を、上述と同様にインクジェット法などの液滴吐出法などにより正孔注入輸送層１１上に塗布する。そして、塗布した液状体を乾燥させて溶媒を除去し、発光層１２を形成する。
続いて、発光層１２上に正孔ブロック層１５を形成する。ここでは、正孔ブロック材料を溶媒または分散媒に溶解または分散させた液状体を、上述と同様にインクジェット法などの液滴吐出法などにより発光層１２上に塗布する。そして、塗布した液状体を乾燥させて溶媒または分散媒を除去し、正孔ブロック層１５を形成する。
【００２６】
次に、正孔ブロック層１５上に電子注入輸送層１６を形成する。ここでは、電子注入輸送材料を溶媒または分散媒に溶解または分散させた液状体を、上述と同様にインクジェット法などの液滴吐出法などにより正孔ブロック層１５上に塗布する。そして、塗布した液状体を乾燥させて溶媒または分散媒を除去し、電子注入輸送層１６を形成する。
続いて、発光層１２上に陰極層５を形成する。ここでは、発光層１２上に真空蒸着法などにより上記ＬｉＦ層、Ｃａ層及びＡｌ層を順に形成する。その後、陰極層５上に上記封止層を形成する。以上のようにして、有機ＥＬ素子１を製造する。
【００２７】
ここで、正孔注入輸送層１１における微粒子１４の分散量を変更した試料１〜６の輝度の半減寿命を測定した結果を表１及び図３に示す。なお、表１及び図３には、正孔注入輸送層１１を陽極層３及び陰極層５で挟持して陽極層３及び陰極層５の間の電界強度を５×１０５Ｖ／ｃｍとしたときの正孔注入輸送層１１中の電流密度及びそのときの抵抗率を示している。また、表１及び図３では、各試料において発光層１２を構成する燐光材料としてＩｒ（ｐｐｙ）３（緑色燐光）、Ｐｔ（ＯＥＰ）（赤色燐光）を用いたときの輝度の半減寿命をそれぞれ示している。
このとき、Ｉｒ（ｐｐｙ）３を用いたときの初期状態の輝度は、４０００ｃｄ／ｍ２であり、Ｐｔ（ＯＥＰ）を用いたときの初期状態の輝度は、２０００ｃｄ／ｍ２である。また、正孔注入輸送層１１を構成する正孔注入輸送材料としては、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳを用いている。そして、正孔ブロック層１５を構成する正孔ブロック材料としては、ＢＡｌｑ（ビス（２メチル−８−キノリノラト）（パラフェニルフェノラート）アルミニウム錯体）などのトリアゾール誘導体を用いている。さらに、電子注入輸送層１６を構成する電子注入輸送材料としては、Ａｌｑ３（トリス−８−キノリノラトアルミニウム錯体）などのアントラキノン誘導体を用いている。
【００２８】
【表１】
【００２９】
表１及び図３に示すように、電界強度を５×１０５Ｖ／ｃｍとしたときに電流密度が０．００１ｍＡ／ｃｍ２以上１０ｍＡ／ｃｍ２以下（抵抗率が５×１０７Ω・ｃｍ以上５×１０１１Ω・ｃｍ以下）となる正孔注入輸送層１１を用いることにより、発光効率を維持したままで長寿命化が図れていることがわかる。また、正孔注入輸送層１１における電流密度を０．００１ｍＡ／ｃｍ２以上５ｍＡ／ｃｍ２以下（抵抗率を１×１０９Ω・ｃｍ以上５×１０１１Ω・ｃｍ以下）とすることで、より確実に発光効率を維持できる。
【００３０】
以上のような構成の有機ＥＬ素子１は、例えば図４及び図５に示すような有機ＥＬ表示装置５０を構成する。ここで、図４は、有機ＥＬ表示装置を示す概略平面図、図５は有機ＥＬ表示装置を示す等価回路図である。
有機ＥＬ表示装置５０は、図４に示すように、平面視でほぼ矩形状の基板２の中央部分の実表示領域５１ａ（図４中の二点差線で囲まれた領域）と実表示領域５１ａの周囲に形成されたダミー領域５１ｂ（図４中の一点鎖線で囲まれた領域と二点差線で囲まれた領域との間）とで構成された画素部５１ｃ（図４中の一点鎖線で囲まれた領域）が設けられている。
【００３１】
また、有機ＥＬ表示装置５０の実表示領域５１ａには、図５に示すような格子状に配置された複数の画素領域Ａと複数のデータ線５２、走査線５３及び電源線５４とが設けられている。そして、有機ＥＬ表示装置５０のダミー領域５１ｂには、図４及び図５に示すように、データ線駆動回路５５及び走査線駆動回路５６が設けられている。さらに、有機ＥＬ表示装置５０の画素部５１ｃの外側には、図４に示すように、陰極層５に接続される陰極用配線５７が設けられている。
【００３２】
複数の画素領域Ａには、図５に示すように、それぞれ画素電極となる陽極層３と、陽極層３をスイッチング制御するためのＴＦＴ素子６１、６２と、保持容量６３とが設けられている。
ＴＦＴ素子６１は、ゲートが走査線５３に接続されており、ソースがデータ線５２に接続されており、ドレインがＴＦＴ素子６２及び保持容量６３に接続されている。そして、ＴＦＴ素子６１は、走査線５３を介して供給された走査信号に応じてデータ線５２を介して供給された画像信号を保持容量６３に供給する構成となっている。
ＴＦＴ素子６２は、ゲートがＴＦＴ素子６１のドレインに接続されており、ソースが電源線５４に接続されており、ドレインが陽極層３に接続されている。そして、ＴＦＴ素子６２は、保持容量６３を介して供給された画像信号に応じて電源線５４を介して供給される駆動電流を陽極層３に供給する構成となっている。
【００３３】
データ線５２、走査線５３及び電源線５４は、実表示領域５１ａ内において格子状に配置されている。そして、データ線５２がデータ線駆動回路５５に接続されており、走査線５３が走査線駆動回路５６に接続されている。
これらＴＦＴ素子６１、６２、保持容量６３、データ線５２及び走査線５３は、上述した基板２に形成されている。
なお、基板２上には、各画素領域Ａを区画する隔壁（図示略）が設けられている。そして、各画素領域Ａにおける発光機能層４は、隔壁により隣接する画素領域Ａにおける発光機能層４と区画される。また、陰極層５は、実表示領域５１ａに配置された複数の有機ＥＬ素子１の陰極層５と一体的に形成されている。
【００３４】
〔電子機器〕
以上のような構成の有機ＥＬ表示装置５０は、例えば図６に示すような携帯電話機（電子機器）１００の表示部１０１として用いられる。この携帯電話機１００は、表示部１０１、複数の操作ボタン１０２、受話口１０３、送話口１０４及び上記表示部１０１を有する本体部を備えている。
【００３５】
以上のように、本実施形態における有機ＥＬ素子１及び有機ＥＬ素子の製造方法によれば、電界強度を５×１０５Ｖ／ｃｍとしたときの電流密度が０．００１ｍＡ／ｃｍ２以上１０ｍＡ／ｃｍ２以下にすると、正孔機能層の抵抗率が、５×１０７Ω・ｃｍ以上５×１０１１Ω・ｃｍ以下となる。ここで、抵抗率を５×１０７Ω・ｃｍ以上とすることで、正孔が発光層内に存在することを防止して有機ＥＬ素子の長寿命化が図れる。そして、抵抗率を５×１０１１Ω・ｃｍ以下とすることで、発光効率を維持できる。また、電流密度を０．００１ｍＡ／ｃｍ２以上０．５ｍＡ／ｃｍ２以下（抵抗率を１×１０９Ω・ｃｍ以上５×１０１１Ω・ｃｍ以下）とすることで、より確実に発光効率を維持できる。
【００３６】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、微粒子を分散配置させることで正孔注入輸送層の抵抗率を５×１０７Ω・ｃｍ以上５×１０１１Ω・ｃｍ以下としているが、正孔注入輸送層に改質処理を施すなど他の方法を用いることで正孔注入輸送層の抵抗率を調節してもよい。ここで、改質処理としては、正孔注入輸送層を形成した後に表面にＵＶオゾンや酸素プラズマ、ＣＦ４（四フッ化メタン）プラズマを照射すること、アニール処理を行うことが挙げられる。また、液滴吐出法などの湿式法を用いて正孔注入輸送層を形成する場合には、溶媒や分散媒を除去する乾燥時の加熱温度や加熱雰囲気（例えば酸素雰囲気や窒素雰囲気など）を調節することで改質処理を行ってもよい。なお、改質処理としては、正孔注入輸送層の表面形状に大きくダメージを与えない処理を用いることが好ましい。
また、微粒子を分散配置させることで正孔注入輸送層の抵抗率を５×１０７Ω・ｃｍ以上５×１０１１Ω・ｃｍ以下としているが、あらかじめ抵抗率が５×１０７Ω・ｃｍ以上５×１０１１Ω・ｃｍ以下である材料を正孔注入輸送層材料として用いてもよい。
【００３７】
また、正孔注入輸送層、発光層、正孔ブロック層及び正孔注入輸送層は、インクジェット法などの液滴吐出法により形成されているが、スピンコーティング法など他の湿式法を用いて形成してもよい。
【００３８】
また、正孔機能層は、正孔注入輸送層のみで構成されているが、正孔注入層と正孔輸送層とを積層した構成や、正孔注入層と正孔輸送層とのいずれかのみを有する構成、発光層との間に電子ブロック層を設ける構成としてもよい。ここで、電子ブロック層は、電子が陽極層に到達することを防止する機能を有している。
そして、電子機能層は、電子注入輸送層及び正孔ブロック層を積層して構成されているが、上述と同様に、電子注入層と電子輸送層とを積層した構成や、電子注入層と電子輸送層とのいずれかのみを有する構成、正孔ブロック層を設けない構成としてもよい。
【００３９】
また、有機ＥＬ素子は、基板上に陽極層を設けた構成となっているが、基板上に陰極層を設ける構成としてもよい。すなわち、陰極層よりも上層に発光層を形成すると共に、発光層上に正孔機能層を形成した構成としてもよい。
そして、有機ＥＬ素子は、基板の下面側から光を射出するボトムエミッション構造となっているが、基板の上面側から光を射出するトップエミッション構造であってもよい。このとき、発光機能層よりも上層に形成される電極層をＩＴＯなどの透光性の導電材料で形成する。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の一実施形態における有機ＥＬ素子を示す概略断面図である。
【図２】正孔注入輸送層の抵抗率の評価素子を示す説明図である。
【図３】正孔注入輸送層の抵抗率と輝度半減寿命との関係を示すグラフである。
【図４】有機ＥＬ表示装置を示す概略平面図である。
【図５】図４の等価回路図である。
【図６】有機ＥＬ表示装置を備える携帯電話機を示す概略斜視図である。
【符号の説明】
【００４１】
１ 有機ＥＬ素子、３ 陽極層、５ 陰極層、１１ 正孔注入輸送層（正孔機能層）、１２ 発光層、１４ 微粒子、５０ 有機ＥＬ表示装置（表示装置）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
陽極層及び陰極層の間に正孔機能層及び発光層が設けられた有機ＥＬ素子であって、
前記発光層が、燐光材料を含有し、
該正孔機能層は、前記陽極層及び前記陰極層で挟持された状態で、電界強度を５×１０５Ｖ／ｃｍとしたときの電流密度が０．００１ｍＡ／ｃｍ２以上１０ｍＡ／ｃｍ２以下となることを特徴とする有機ＥＬ素子。
【請求項２】
前記正孔機能層は、前記陽極層及び前記陰極層で挟持された状態で、電界強度を５×１０５Ｖ／ｃｍとしたときの電流密度が０．００１ｍＡ／ｃｍ２以上０．５ｍＡ／ｃｍ２以下となることを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項３】
前記正孔機能層が、内部に分散配置された粒状体を有することを特徴とする請求項１または２に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項４】
前記正孔機能層の表面に改質処理が施されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項５】
陽極層及び陰極層の間に正孔機能層及び発光層が設けられた有機ＥＬ素子の製造方法であって、
前記正孔機能層を形成する工程は、前記陽極層及び前記陰極層で前記正孔機能層を挟持した状態で、前記陽極層及び前記陰極層の間の電界強度を５×１０５Ｖ／ｃｍとしたときの電流密度が０．００１ｍＡ／ｃｍ２以上１０ｍＡ／ｃｍ２以下となる正孔機能材料を含有する液状体を塗布する工程を有し、
前記発光層を形成する工程は、燐光材料を含有する液状体を塗布する工程を有することを特徴とする有機ＥＬ素子の製造方法。
【請求項１】
陽極層及び陰極層の間に正孔機能層及び発光層が設けられた有機ＥＬ素子であって、
前記発光層が、燐光材料を含有し、
該正孔機能層は、前記陽極層及び前記陰極層で挟持された状態で、電界強度を５×１０５Ｖ／ｃｍとしたときの電流密度が０．００１ｍＡ／ｃｍ２以上１０ｍＡ／ｃｍ２以下となることを特徴とする有機ＥＬ素子。
【請求項２】
前記正孔機能層は、前記陽極層及び前記陰極層で挟持された状態で、電界強度を５×１０５Ｖ／ｃｍとしたときの電流密度が０．００１ｍＡ／ｃｍ２以上０．５ｍＡ／ｃｍ２以下となることを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項３】
前記正孔機能層が、内部に分散配置された粒状体を有することを特徴とする請求項１または２に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項４】
前記正孔機能層の表面に改質処理が施されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項５】
陽極層及び陰極層の間に正孔機能層及び発光層が設けられた有機ＥＬ素子の製造方法であって、
前記正孔機能層を形成する工程は、前記陽極層及び前記陰極層で前記正孔機能層を挟持した状態で、前記陽極層及び前記陰極層の間の電界強度を５×１０５Ｖ／ｃｍとしたときの電流密度が０．００１ｍＡ／ｃｍ２以上１０ｍＡ／ｃｍ２以下となる正孔機能材料を含有する液状体を塗布する工程を有し、
前記発光層を形成する工程は、燐光材料を含有する液状体を塗布する工程を有することを特徴とする有機ＥＬ素子の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００８−２７７６４８（Ｐ２００８−２７７６４８Ａ）
【公開日】平成２０年１１月１３日（２００８．１１．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１２１４５６（Ｐ２００７−１２１４５６）
【出願日】平成１９年５月２日（２００７．５．２）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１１月１３日（２００８．１１．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年５月２日（２００７．５．２）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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