有機ＥＬ素子
【課題】発光効率及び寿命の優れた有機ＥＬ素子を提供する。
【解決手段】有機ＥＬ素子は、アルカリ金属又はアルカリ土類金属を含んだ金属酸化物で構成された中間層と、中間層を挟持するように設けられ、且つ、中間層を介して電気的に直列に接合された第１及び第２有機発光素子ユニットと、を備える。
【解決手段】有機ＥＬ素子は、アルカリ金属又はアルカリ土類金属を含んだ金属酸化物で構成された中間層と、中間層を挟持するように設けられ、且つ、中間層を介して電気的に直列に接合された第１及び第２有機発光素子ユニットと、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機ＥＬ素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、液晶表示装置に代わる表示装置として、例えば有機エレクトロルミネッセンス（以下、有機ＥＬ）を用いた自発光型の表示装置が期待されている。有機ＥＬ素子は、陽極及び陰極に挟まれた有機ＥＬ層に電流を流すことで、有機ＥＬ層を構成する有機分子が発光する。有機ＥＬ素子を用いた有機ＥＬ表示装置は、自発光型であることから薄型化や軽量化、低消費電力化の点で優れている。また、有機ＥＬ素子を用いた有機ＥＬ表示装置は、広視野角性を有するため、次世代のフラットパネルディスプレイの候補として大きな注目を集めている。実際に、その薄さや広視野角性を生かして、携帯型音楽機器や携帯電話のサブディスプレイとして実用化が広がりつつある。
【０００３】
上記有機ＥＬ表示装置において、近年、駆動電流を変えずに輝度を上げる、即ち効率を改善する点から、複数の有機発光素子のユニットを中間層を介して電気的に直列に接合する構成の有機ＥＬ素子が研究・開発されている。ここで、中間層とは、電圧印加時において、電子輸送層側に配置された発光ユニットに対して電子を注入する一方、正孔輸送層側に配置された発光ユニットに対して正孔を注入する役割を果たす層である。中間層は、例えば、酸化バナジウム（Ｖ２Ｏ５）や酸化レニウム（Ｒｅ２Ｏ７）のような金属酸化物を用いて構成されている
そして、このような構成の有機ＥＬ表示素子が、特許文献１や特許文献２等に開示されている。
【特許文献１】特開２００６−１７３５５０号公報
【特許文献２】特開２００６−２１０１５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した構成の有機ＥＬ素子において、その中間層は、正孔輸送層に対しては容易に正孔を注入できるが、電子輸送層に対しては電子の注入が困難である。これに対し、従来、中間層から電子輸送層への電子注入効率を上げるために、電子注入層を発光ユニットにおける電荷発光層の電子輸送層側に設けると効果的であることが知られている。このような電子注入層としては、例えば、バソクプロイン（ＢＣＰ）と金属セシウム（Ｃｓ）との混合層や、（８−キノリノラト）リチウム錯体（Ａｌｑ３）と金属マグネシウム（Ｍｇ）との混合層が用いられる。
【０００５】
しかしながら、上述のような構成の有機ＥＬ素子では、電子輸送層中の金属が発光ユニットに設けられる有機材料と反応することにより、素子の寿命が低下するという問題がある。
【０００６】
本発明は、斯かる問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、発光効率及び寿命の優れた有機ＥＬ素子を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る有機ＥＬ素子は、アルカリ金属又はアルカリ土類金属を含んだ金属酸化物で構成された中間層と、中間層を挟持するように設けられ、且つ、中間層を介して電気的に直列に接合された第１及び第２有機発光素子ユニットと、を備えたことを特徴とする。
【０００８】
このような構成によれば、第１及び第２有機発光素子ユニット間に設けられたアルカリ金属又はアルカリ土類金属を含んだ金属酸化物で構成された中間層が、従来の有機物とアルカリ金属又はアルカリ土類金属とを混合した層、又は、アルカリ金属やアルカリ土類金属の単体等と比較して、非常に安定して存在する。このため、素子の発光効率及び寿命が良好となる。
【０００９】
また、本発明に係る有機ＥＬ素子は、金属酸化物が、酸化バナジウム、酸化レニウム、酸化インジウム・スズ、酸化モリブデン、酸化鉄、及び、酸化亜鉛のうちの少なくともいずれか１種を含んでいてもよい。
【００１０】
このような構成によれば、金属酸化物が、酸化バナジウム、酸化レニウム、酸化インジウム・スズ、酸化モリブデン、酸化鉄、及び、酸化亜鉛のうちの少なくともいずれか１種を含んでいるため、アルカリ金属又はアルカリ土類金属と良好に混合されて、安定した中間層を作製することができる。
【００１１】
さらに、本発明に係る有機ＥＬ素子は、アルカリ金属及びアルカリ土類金属が、それぞれ単体、塩化物、フッ化物、又は、酸化物として金属酸化物に含まれていてもよい。
【００１２】
このような構成によれば、アルカリ金属及びアルカリ土類金属が、それぞれ単体、塩化物、フッ化物、又は、酸化物として金属酸化物に含まれるので、より安定した中間層を作製することができ、素子の発光効率及び寿命がより良好となる。
【００１３】
また、本発明に係る有機ＥＬ素子は、中間層のアルカリ金属又はアルカリ土類金属を含んだ部分が構成する膜の中間層全体に対する膜厚比が５０％以下であってもよい。
【００１４】
このような構成によれば、中間層のアルカリ金属又はアルカリ土類金属を含んだ部分が構成する膜の中間層全体に対する膜厚比が５０％以下であるため、中間層の電子輸送性を良好に保つことができる。従って、素子の発光効率及び寿命が良好となる。
【００１５】
さらに、本発明に係る有機ＥＬ素子は、第１及び第２有機発光素子ユニットの一方には、中間層に対向するように電子輸送層が設けられており、中間層のアルカリ金属又はアルカリ土類金属が、中間層における電子輸送層に対向する部分に含まれていてもよい。
【００１６】
このような構成によれば、中間層のアルカリ金属又はアルカリ土類金属が、中間層における電子輸送層に対向する部分に含まれているため、素子の電子注入障壁が低減される。従って、より安定した中間層を作製することができ、素子の発光効率及び寿命がより良好となる。
【００１７】
また、本発明に係る有機ＥＬ素子は、第１及び第２有機発光素子ユニットの一方には、中間層に対向するように電子輸送層が設けられており、中間層のアルカリ金属又はアルカリ土類金属が、中間層の電子輸送層に対向する側からその反対側に向かうにつれて、徐々に中間層内での濃度が低くなるように含まれていてもよい。
【００１８】
このような構成によれば、中間層のアルカリ金属又はアルカリ土類金属が、中間層の電子輸送層に対向する側からその反対側に向かうにつれて、徐々に中間層内での濃度が低くなるように含まれているため、素子の電子注入障壁が低減される。従って、より安定した中間層を作製することができ、素子の発光効率及び寿命がより良好となる。
【００１９】
本発明に係る有機ＥＬ素子は、金属酸化物の層と、アルカリ金属又はアルカリ土類金属を含んだ金属酸化物の層と、で構成された中間層と、中間層を挟持するように設けられ、且つ、中間層を介して電気的に直列に接合された第１及び第２有機発光素子ユニットと、を備えたことを特徴とする。
【００２０】
このような構成によれば、中間層が、金属酸化物の層と、アルカリ金属又はアルカリ土類金属を含んだ金属酸化物の層と、で構成されているため、単層にするものよりさらに安定した中間層を作製することができ、素子の発光効率及び寿命がより良好となる。
【００２１】
本発明に係る有機ＥＬ素子は、アルカリ金属又はアルカリ土類金属を含んだ金属酸化物の層と、ｐ型ドーパントを含んだ金属酸化物の層と、で構成された中間層と、中間層を挟持するように設けられ、且つ、中間層を介して電気的に直列に接合された第１及び第２有機発光素子ユニットと、を備えたことを特徴とする。
【００２２】
このような構成によれば、中間層がアルカリ金属又はアルカリ土類金属を含んだ金属酸化物の層の他にｐ型ドーパントを含んだ金属酸化物の層を備えるため、素子の正孔輸送性・電子輸送性が高まる。従って、素子の発光効率がより良好となる。
【００２３】
また、本発明に係る有機ＥＬ素子は、ｐ型ドーパントが、フタロシアニン骨格、ｐ−キノン骨格、ｏ−キノン骨格、又は、キノジメタン骨格を有する有機化合物のうちの少なくともいずれか１種であってもよい。
【００２４】
このような構成によれば、ｐ型ドーパントが、フタロシアニン骨格、ｐ−キノン骨格、ｏ−キノン骨格、又は、キノジメタン骨格を有する有機化合物のうちの少なくともいずれか１種であるため、素子の正孔輸送性・電子輸送性がより高まる。従って、素子の発光効率がより良好となる。
【００２５】
さらに、本発明に係る有機ＥＬ素子は、ｐ型ドーパントが、遷移金属の酸化物であってもよい。
【００２６】
このような構成によれば、ｐ型ドーパントが、遷移金属の酸化物であるため、素子の正孔輸送性・電子輸送性がより高まる。従って、素子の発光効率がより良好となる。
【００２７】
また、本発明に係る有機ＥＬ素子は、中間層のアルカリ金属又はアルカリ土類金属を含んだ金属酸化物の層と、ｐ型ドーパントを含んだ金属酸化物の層とが、それぞれ中間層全体に対する膜厚比が５０％以下であってもよい。
【００２８】
このような構成によれば、中間層のアルカリ金属又はアルカリ土類金属を含んだ金属酸化物の層と、ｐ型ドーパントを含んだ金属酸化物の層とが、それぞれ中間層全体に対する膜厚比が５０％以下であるため、中間層の電子輸送性を良好に保つことができる。従って、素子の発光効率及び寿命が良好となる。
【００２９】
また、本発明に係る有機ＥＬ素子は、第１及び第２有機発光素子ユニットの一方には中間層に対向するように電子輸送層が設けられていると共に、他方には中間層に対向するように正孔輸送層が設けられており、アルカリ金属又はアルカリ土類金属を含んだ金属酸化物の層が電子輸送層に対向するように設けられ、ｐ型ドーパントを含んだ金属酸化物の層が正孔輸送層に対向するように設けられていてもよい。
【００３０】
このような構成によれば、アルカリ金属又はアルカリ土類金属を含んだ金属酸化物の層が電子輸送層に対向するように設けられ、ｐ型ドーパントを含んだ金属酸化物の層が正孔輸送層に対向するように設けられているため、素子の正孔輸送性・電子輸送性がより高まる。従って、素子の発光効率がより良好となる。
【００３１】
さらに、本発明に係る有機ＥＬ素子は、アルカリ金属又はアルカリ土類金属が、アルカリ金属又はアルカリ土類金属を含んだ金属酸化物の層における電子輸送層に対向する部分に含まれ、ｐ型ドーパントが、ｐ型ドーパントを含んだ金属酸化物の層における正孔輸送層に対向する部分に含まれていてもよい。
【００３２】
このような構成によれば、アルカリ金属又はアルカリ土類金属が、アルカリ金属又はアルカリ土類金属を含んだ金属酸化物の層における電子輸送層に対向する部分に含まれ、ｐ型ドーパントが、ｐ型ドーパントを含んだ金属酸化物の層における正孔輸送層に対向する部分に含まれているため、素子の正孔輸送性・電子輸送性がより高まる。従って、素子の発光効率がより良好となる。
【００３３】
また、本発明に係る有機ＥＬ素子は、アルカリ金属又はアルカリ土類金属が、アルカリ金属又はアルカリ土類金属を含んだ金属酸化物の層の電子輸送層に対向する側からその反対側に向かうにつれて、徐々に該金属酸化物の層内での濃度が低くなるように含まれ、ｐ型ドーパントが、ｐ型ドーパントを含んだ金属酸化物の層の正孔輸送層に対向する側からその反対側に向かうにつれて、徐々に金属酸化物の層内での濃度が低くなるように含まれていてもよい。
【００３４】
このような構成によれば、アルカリ金属又はアルカリ土類金属が、アルカリ金属又はアルカリ土類金属を含んだ金属酸化物の層の電子輸送層に対向する側からその反対側に向かうにつれて、徐々に該金属酸化物の層内での濃度が低くなるように含まれ、ｐ型ドーパントが、ｐ型ドーパントを含んだ金属酸化物の層の正孔輸送層に対向する側からその反対側に向かうにつれて、徐々に金属酸化物の層内での濃度が低くなるように含まれているため、素子の電子注入障壁及び正孔輸送障壁が低減される。従って、より安定した中間層を作製することができ、素子の発光効率及び寿命がより良好となる。
【００３５】
さらに、本発明に係る有機ＥＬ素子は、アルカリ金属又はアルカリ土類金属を含んだ金属酸化物の層及び電子輸送層の間と、ｐ型ドーパントを含んだ金属酸化物の層及び正孔輸送層の間と、アルカリ金属又はアルカリ土類金属を含んだ金属酸化物の層及びｐ型ドーパントを含んだ金属酸化物の層の間と、のうちの少なくともいずれか一つの間に金属酸化物のみで構成されるバッファ層を備えてもよい。
【００３６】
このような構成によれば、アルカリ金属又はアルカリ土類金属を含んだ金属酸化物の層及び電子輸送層の間と、ｐ型ドーパントを含んだ金属酸化物の層及び正孔輸送層の間と、アルカリ金属又はアルカリ土類金属を含んだ金属酸化物の層及びｐ型ドーパントを含んだ金属酸化物の層の間と、のうちの少なくともいずれか一つの間に金属酸化物のみで構成されるバッファ層を備えるため、バッファ層の上下の層の間で生じる金属と有機材料との反応を良好に抑制することができる。このため、素子の発光効率及び寿命がより良好となる。
【発明の効果】
【００３７】
本発明によれば、発光効率及び寿命の優れた有機ＥＬ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】
【００３８】
以下、本発明の実施形態について詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００３９】
（実施形態）
有機ＥＬ素子は、複数の画素領域がマトリクス状に配置された基板を備える。
【００４０】
基板上には、複数の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）、信号線等及び平坦化層が形成されており、平坦化層上には、第１電極（陽極又は陰極）が形成されている。これらにより、基板は、アクティブマトリクス基板を構成している。
【００４１】
なお、基板は、アクティブマトリクス基板でなくてもよく、例えば、基板上に複数の信号線と第１電極が形成されたパッシブマトリクス基板を構成していてもよい。
【００４２】
各画素領域の第１電極上には、複数の画素領域にそれぞれ設けられた中間層と、中間層を挟持するように設けられ、且つ、中間層を介して電気的に直列に接合された第１及び第２有機発光素子ユニットとが設けられている。
【００４３】
アクティブマトリクス基板上のＴＦＴ等のアクティブ素子部と、中間層、第１及び第２有機発光素子ユニットとは、平坦化層の機能を有する層間絶縁膜で分離されている。アクティブ素子部は、層間絶縁膜に穿たれたコンタクトホールを通し、コンタクトホールを埋める接続用の導電体を介して上層の第１電極に接続されている。このとき、接続用の導電体としては、有機ＥＬの第１電極を用いることも可能である。
【００４４】
アクティブ素子部のＴＦＴには、アモルファスシリコン薄膜又は多結晶膜等で構成された半導体層が用いられている。ＴＦＴは、トップゲート型であってもよく、ボトムゲート型であってもよい。
【００４５】
平坦化層としての機能を有する層間絶縁膜は、単層構造であってもよく、多層構造であってもよい。ＴＦＴ等の保護膜として窒化シリコン膜と、主として平坦化層として機能する樹脂等の積層膜が好適に用いられる。層間絶縁膜を平坦化層として機能ならしめるためには、アクリル系、エポキシ系、ポリイミド系等の樹脂層、ＳＯＧ（Spin on Glass）等の液状ガラス材料等が好適に用いられるが、本発明はこれらに限定するものではない。平坦化層としては、少なくとも２μｍ以上の膜厚があることが好ましい。平坦化層の凹凸の大きさを本発明の１００ｎｍ以下にする手法としては、平坦化層を厚くする、あるいは平坦化層表面を研磨すること等で実現できるが、これらに何ら限定するものではない。
【００４６】
次に、本発明の実施形態に係る有機ＥＬ素子の積層構造について、図を用いて詳細に説明する。
【００４７】
図１は、有機ＥＬ素子１０の断面図を示す。有機ＥＬ素子１０は、基板（不図示）上にそれぞれこの順に形成された、陽極１１、第１有機発光素子ユニット１２、中間層１３、第２有機発光素子ユニット１４及び陰極１５で構成されている。
【００４８】
第１及び第２有機発光素子ユニット１２，１４は、それぞれ低分子材料又は高分子材料が用いられた各種の機能性材料層の積層構造体により構成されている。具体的には、例えば下記（１）〜（４）の構成が挙げられる。
【００４９】
（１） 正孔輸送層／有機発光層／電子輸送層
（２） 正孔注入層／正孔輸送層／有機発光層／電子輸送層
（３） 正孔注入層／正孔輸送層／有機発光層／電子輸送層／電子注入層
（４） 正孔輸送層／有機発光層／電子輸送層／電子注入層
ここで、上記有機発光層は、一層でも多層構造でもよい。また母体材料にドーパントをドープした層でも構わない。
【００５０】
有機発光層は公知の方法で成膜することが可能である。例えば、低分子有機発光層は、真空蒸着法で成膜することが可能である。また、高分子有機発光層は、有機発光層形成用塗液を用いて、スピンコート法、ドクターブレード法、吐出コート法、スプレーコート法、インクジェット法、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等のウェットプロセスで成膜することが可能である。
【００５１】
以下、低分子有機発光層を用いた有機ＥＬを例として説明をするが、本発明はこれに何ら限定されるものではなく、無論、高分子有機発光層を用いても構わない。
【００５２】
発光材料としては、有機ＬＥＤ素子用の公知の発光材料を用いることができる。このような発光材料には低分子発光材料、低分子発光材料の前駆体等に分類される。以下にこれらの具体的な化合物を例示するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００５３】
低分子発光材料としては、例えば、ポリ（２―デシルオキシー１、４―フェニレン）（ＤＯ−ＰＰＰ）、ポリ［２、５―ビスー［２―（Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリエチルアンモニウム）エトキシ］―１、４―フェニルーアルトー１、４―フェニルレン］ジブロマイド（ＰＰＰ−ＮＥｔ３＋）、ポリ[２―（２’―エチルヘキシルオキシ）―５―メトキシー１、４―フェニレンビニレン]（ＭＥＨ−ＰＰＶ）等が挙げられる。
【００５４】
また、高分子発光材料の前駆体としては例えば、ポリ（Ｐ−フェニレンビニレン）前駆体（Ｐｒｅ−ＰＰＶ）、ポリ（Ｐ−ナフタレンビニレン）前駆体（Ｐｒｅ−ＰＮＶ）等が挙げられる
正孔輸送層及び電子輸送層（合わせて電荷輸送層）は、それぞれ単層構造でも多層構造でも良い。
【００５５】
電荷輸送層は発光層材料と同様に公知の方法で成膜が可能である。
【００５６】
電荷輸送材料としては、公知の材料が使用可能である。以下にこれらの具体的な化合物を示すが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００５７】
正孔輸送材料としては、例えば、ポルフィリン化合物、Ｎ，Ｎ’―ビス―(３―メチルフェニル)―Ｎ，Ｎ’―ビス―(フェニル)―ベンジジン(ＴＰＤ)、Ｎ，Ｎ’―ジ(ナフタレン―１―イル)―Ｎ，Ｎ’―ジフェニル―ベンジジン(ＮＰＤ)等の芳香族第３級アミン化合物、ヒドラゾン化合物、キナクリドン化合物、スチルアミン化合物等の低分子材料、ポリアニリン、３，４-ポリエチレンジオキシチオフェン／ポリスチレンサルフォネート(ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ)、ポリ（トリフェニルアミン誘導体）、ポリビニルカルバゾール（ＰＶＣｚ）等の高分子材料、ポリ(Ｐ―フェニレンビニレン)前駆体、ポリ(Ｐ―ナフタレンビニレン)前駆体等の高分子材料前駆体が挙げられる。
【００５８】
電子輸送材料としては、例えば、オキサジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、ベンゾキノン誘導体、ナフトキノン誘導体、フルオレン誘導体等の低分子材料、ポリ[オキサジアゾール]等の高分子材料が挙げられる。
【００５９】
陽極１１及び陰極１５には、それぞれ公知の電極材料を用いることが可能である。また陽極１１及び陰極１５と第１及び第２有機発光素子ユニット１２，１４との界面には必要に応じてキャリア注入層等の膜を挿入することもできる。
【００６０】
陽極１１としては、仕事関数の大きな金属材料（Ａｕ,Ｎｉ,Ｐｔ等）や導電性金属酸化物（ＩＴＯ,ＩＺＯ,ＺｎＯ,ＳｎＯ２等）を単層あるいは複数の材料の積層膜として用いることができる。また、これらの陽極１１上に導電性を大きく妨げない程度の厚み（例えば１ｎｍ程度）の酸化物を第１及び第２有機発光素子ユニット１２，１４に接する側に積層したものを用いてもよい。例えば、ＳｎＯ２等の薄い酸化物層を設けることにより、有機発光材料塗液やキャリア輸送材料塗液の被覆性をさらに良好なものにすることができる。
【００６１】
陰極１５として用いる電極材料としては、仕事関数が４．０ｅＶ以下の低仕事関数を有するＣａ、Ｃｅ、Ｃｓ、Ｒｂ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｍｇ、Ｌｉ等を用いることが可能であるが、高分子有機発光層に対しては、Ｃａ、Ｂａが好適に用いられる。陰極１５は、前述の低仕事関数の電極が酸素や水等による変質を抑えるために、Ｎｉ、Ｏｓ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｌ、Ａｕ、Ｒｈ、Ａｇ等の、科学的に比較的安定な金属との合金、あるいは積層構造が好適に用いられる。更に、トップエミッション型の有機ＥＬでは、前述の陰極１５には透光性を与えるために薄く形成する必要がある。したがって、電極として十分な導電性を確保するために、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＺｎＯ、ＳｎＯ２等の導電性金属酸化物を透明電極層として透光性を有する金属層上に形成することが出来る。透明電極層は、単層あるいは複数の材料の積層膜としてもよい。
【００６２】
中間層１３は、アルカリ金属又はアルカリ土類金属を含んだ金属酸化物で構成されている。中間層１３の金属酸化物は、酸化バナジウム、酸化レニウム、酸化インジウム・スズ、酸化モリブデン、酸化鉄、及び、酸化亜鉛のうちの少なくともいずれか１種を含んでいる。アルカリ金属及びアルカリ土類金属は、それぞれ単体、塩化物、フッ化物、又は、酸化物として金属酸化物に含まれている。中間層１３は、アルカリ金属又はアルカリ土類金属を含んだ部分が構成する膜の、中間層１３全体に対する膜厚比が５０％以下となるように形成されている。
【００６３】
また、本発明の実施形態に係る有機ＥＬ素子の中間層は、図１に示すものに限らず、例えば、図２〜６に示すようなものであってもよい。
【００６４】
図２に示す有機ＥＬ素子２０の中間層２３は、金属酸化物で構成されており、その金属酸化物の第１有機発光素子ユニット１２に設けられた電子輸送層に対向する部分に、アルカリ金属又はアルカリ土類金属が含まれている。すなわち、中間層２３は、金属酸化物のみの層２２と、金属酸化物にアルカリ金属又はアルカリ土類金属が含まれた層２１とで構成されている。
【００６５】
図３に示す有機ＥＬ素子３０の中間層３３は、第１有機発光素子ユニット１２に設けられた電子輸送層に対向する側からその反対側に向かうにつれて、徐々に中間層３３内でのアルカリ金属又はアルカリ土類金属の濃度が低くなるように、すなわち濃度勾配を設けて構成されている。
【００６６】
図４に示す有機ＥＬ素子４０の中間層４３は、アルカリ金属又はアルカリ土類金属を含んだ金属酸化物の層４１と、ｐ型ドーパントを含んだ金属酸化物の層４２と、で構成されている。
【００６７】
アルカリ金属又はアルカリ土類金属を含んだ金属酸化物の層４１が第１有機発光素子ユニット１２の電子輸送層に対向するように設けられ、ｐ型ドーパントを含んだ金属酸化物の層４２が第２有機発光素子ユニット１４の正孔輸送層に対向するように設けられている。
【００６８】
ｐ型ドーパントは、フタロシアニン骨格、ｐ−キノン骨格、ｏ−キノン骨格、又は、キノジメタン骨格を有する有機化合物のうちの少なくともいずれか１種で構成されている。なお、ｐ型ドーパントは、遷移金属の酸化物で構成されていてもよい。また、アルカリ金属又はアルカリ土類金属を含んだ金属酸化物の層４１と、ｐ型ドーパントを含んだ金属酸化物の層４２とは、それぞれ中間層４３全体に対する膜厚比が５０％以下となるように形成されていてもよい。
【００６９】
なお、アルカリ金属又はアルカリ土類金属は、アルカリ金属又はアルカリ土類金属を含んだ金属酸化物の層４１における電子輸送層に対向する部分に含まれていてもよい。また、ｐ型ドーパントは、ｐ型ドーパントを含んだ金属酸化物の層４２における正孔輸送層に対向する部分に含まれていてもよい。
【００７０】
図５に示す有機ＥＬ素子５０の中間層５３は、アルカリ金属又はアルカリ土類金属が、アルカリ金属又はアルカリ土類金属を含んだ金属酸化物の層５１の電子輸送層に対向する側からその反対側に向かうにつれて、徐々に金属酸化物の層内での濃度が低くなるように含まれている。また、ｐ型ドーパントは、ｐ型ドーパントを含んだ金属酸化物の層５２の正孔輸送層に対向する側からその反対側に向かうにつれて、徐々に金属酸化物の層内での濃度が低くなるように含まれている。すなわち、各金属酸化物の層５１，５２には、それぞれアルカリ金属又はアルカリ土類金属又はｐ型ドーパントの濃度勾配が形成されている。
【００７１】
図６に示す有機ＥＬ素子６０の中間層６３は、アルカリ金属又はアルカリ土類金属を含んだ金属酸化物の層６１とｐ型ドーパントを含んだ金属酸化物の層６２との間に、金属酸化物のみで構成されるバッファ層６４が設けられている。なお、これに限らず、バッファ層６４は、中間層６３において、アルカリ金属又はアルカリ土類金属を含んだ金属酸化物の層６１と第１有機発光素子ユニット１２の電子輸送層との間に設けられていてもよい。また、バッファ層６４は、ｐ型ドーパントを含んだ金属酸化物の層６２と第２有機発光素子ユニット１４の正孔輸送層との間に設けられていてもよい。さらに、上記の構成から任意に選択される複数の層間に設けられていてもよい。
【００７２】
なお、上記実施形態における有機ＥＬ素子１０〜６０において、第１有機発光素子ユニット１２、中間層１３〜６３、及び、第２有機発光素子ユニット１４の積層パターンは、さらに何回繰り返してもよい。具体的には、中間層１３〜６３を介して設けた第１及び第２有機発光素子ユニット１２，１４の上側又は下側（或いは両側）に、さらに中間層１３〜６３を介して第３（或いは第３及び第４）有機発光素子ユニットを設けてもよく、それ以上の積層パターンを設けてもよい。
【実施例１】
【００７３】
次に、本発明の有機ＥＬ素子の実施例１について、図を用いて詳細に説明する。
【００７４】
（有機ＥＬ素子の構成）
図７は、本発明の実施例１に係る有機ＥＬ素子７０の断面図を示す。有機ＥＬ素子７０は、ＩＴＯガラス基板（不図示）、陽極７１、第１有機発光素子ユニット７２、中間層７３、第２有機発光素子ユニット７４及び陰極７５が、この順で積層されている。
【００７５】
（有機ＥＬ素子７０の製造）
まず、ＩＴＯガラス基板（不図示）を準備する。なお、基板としては、ＩＴＯガラス基板に限らない。例えば、トップエミッション型有機ＥＬ素子では、基板と反対側から光を取出すために基板に透光性を必要としない。このため、シリコンウェハー等の半導体基板を用いてもよい。
【００７６】
次に、ＩＴＯガラス基板上にプラズマＣＶＤ法によりシリコン半導体膜を形成し、結晶化処理を施して多結晶シリコン半導体膜を形成した。
【００７７】
続いて、多結晶シリコン薄膜をエッチング処理し、複数の島状パターンを形成した。
【００７８】
次に、複数の島状パターンの上にゲート絶縁膜及びゲート電極層を順次形成し、エッチング処理によってパターニングを行った。
【００７９】
続いて、ドーピングにより島状パターンの多結晶シリコン半導体膜の各島に、ソース領域及びドレイン領域を形成することで複数のＴＦＴを作製し、さらに平坦化層としての機能を有する層間絶縁膜を形成した。本実施例の層間絶縁膜は、プラズマＣＶＤ法で形成した窒化シリコン膜とスピンコーターで形成したアクリル系樹脂層との積層で構成される。
【００８０】
層間絶縁膜の作製としては、まず、窒化シリコン膜を形成した後、ゲート絶縁膜と一緒にエッチングによりソース領域及び／又はドレイン領域に通ずるコンタクトホールを形成した。その後、ソース配線を形成し、さらにアクリル系樹脂層を形成した後、ゲート絶縁膜及び窒化シリコン膜に穿孔したドレイン領域のコンタクトホールと同じ位置にドレイン領域に通ずるコンタクトホールを形成した。平坦化層としての機能は、アクリル系樹脂層で実現される。アクリル系樹脂層は、表面の凹凸の大きさを１００ｎｍ以下とするために８μｍの厚さで形成した。これにより、平坦化層であるアクリル系樹脂層表面の凹凸の大きさは、最大で４８ｎｍであった。平坦化層であるアクリル系樹脂層表面の凹凸の大きさは、触針式段差計を用いて計測した。
【００８１】
次に、平坦化層を形成した基板上に平坦化層に設けたスルーホールを通して、ＴＦＴのドレイン電極と接続するように陽極７１を形成した。陽極７１にはＮｉを使用し、膜厚は１５０ｎｍとした。次に陽極７１のエッジ部を覆うように、ＳｉＯ２絶縁膜で１画素毎に画素電極を取り囲むようにカバーを形成した。これによって得られた隔壁に囲まれた開口部は、５０×５０μｍであった。
【００８２】
続いて、陽極７１上に、第１層目の正孔輸送層７２ａとして、α-ＮＰＤを真空蒸着法により３０ｎｍ（ 蒸着速度１Å／ｓｅｃ） の膜厚となるように形成した。さらに、ホストとしてのＣＢＰと、ドーパントとしてＩｒ（ｐｐｙ）３とを、３０ｎｍ（ＣＢＰ：蒸着速度１Å／ｓｅｃ、Ｉｒ（ｐｐｙ）３：蒸着速度０.１Å／ｓｅｃ）の膜厚となるように共蒸着することにより発光層７２ｂを形成した。
【００８３】
次に、バッファ層７２ｃとしてＢＣＰを１０ｎｍ（蒸着速度１Å／ｓｅｃ）の膜厚で形成し、その後、電子輸送層７２ｄとしてＡｌｑ３を４０ｎｍ（蒸着速度１Å／ｓｅｃ）の膜厚で形成することにより、第１有機発光素子ユニット７２を形成した。
【００８４】
続いて、第１有機発光素子ユニット７２上に、共蒸着により中間層７３を酸化モリブデン（ＭｏＯ３）とＣａを２０ｎｍ（ＭｏＯ３：蒸着速度１Å／ｓｅｃ、Ｃａ：蒸着速度０.１Å／ｓｅｃ）で形成した。
【００８５】
次に、中間層７３上に第２有機発光素子ユニット７４を陽極７１上の第１有機発光素子ユニット７２の形成と同じ手順で形成した。ここで、図７における第２有機発光素子ユニット７４を構成する複数の層（７４ａ〜７４ｄ）は、それぞれ第１有機発光素子ユニット７２を構成する複数の層（７２ａ〜７２ｄ）に対応するものである。
【００８６】
続いて、電子注入層７６としてＬｉＦを真空蒸着法により０．５ｎｍの膜厚で形成し（ 蒸着速度１Å／ｓｅｃ）、さらに陰極７５としてＡｌ膜（陰極７５）を５００ｎｍの膜厚で形成することにより、有機ＥＬ素子７０を作製した。
【比較例】
【００８７】
次に、比較例として、図８に示す構成の有機ＥＬ素子８０を作製した。ここで、有機ＥＬ素子８０は、上記実施例１の有機ＥＬ素子７０と比較して、中間層８３の金属酸化物にアルカリ金属等が含まれていない点が特徴である。また、有機ＥＬ素子８０は、第１有機発光素子ユニットの中間層に対向する側にキャリア注入層８６が形成されている。これら以外の構成要素は実施例１と同様であるため、同符号を付している。
【００８８】
有機ＥＬ素子８０の作製において、陽極７１側の電子輸送層７２ｄの形成時に、電子注入能力を上げるために、Ａｌｑ３を実施例１と同様に４０ｎｍ（蒸着速度１Å／ｓｅｃ）の膜厚で形成した後、Ａｌｑ３と金属カルシウム（Ｃａ）を共蒸着により１０ｎｍ（Ａｌｑ３：蒸着速度１Å／ｓｅｃ、Ｌｉ：蒸着速度０．５Å／ｓｅｃ）の膜厚となるように形成した。その後、酸化モリブデン（ＭｏＯ３）を真空蒸着法により、２０ｎｍ（蒸着速度１Å／ｓｅｃ）の膜厚で形成し、有機ＥＬ素子８０の中間層８３を形成した。
（評価結果１）
【００８９】
実施例１及び比較例で作製した有機ＥＬ素子７０，８０の発光効率及び素子寿命を比較評価した。発光効率は、実施例１及び比較例の差がほぼ生じなかった（実施例１：６２ｃｄ／Ａ、比較例１：６４ｃｄ／Ａ）。ただし、素子寿命については、実施例１の有機ＥＬ素子７０の方が大幅に延びることが確認された（実施例１：８０００時間、比較例：１２００時間 at ２０００ｃｄ／ｍ２）。
【００９０】
この結果から、電子輸送層中に存在する金属が有機材料と反応しやすいために、複数の有機発光素子ユニットを備えたマルチフォトン（タンデム）素子の寿命が良好ではなかったが、本実施例１のように金属酸化物と金属が存在すればそれらの反応が抑えられるために素子の寿命が良好となることがわかった。
【００９１】
有機発光素子ユニットの有機材料は、炭素原子、あるいはシリコン原子と酸素原子、硫黄原子、あるいはハロゲン原子の結合が存在するときは、酸素原子、硫黄原子、あるいはハロゲン原子上でマイナスに局在化しやすい。そして、そのマイナスに局在化した部位に金属のプラスに局在化した部位が配位する。このため、炭素原子、あるいはシリコン原子と酸素原子、硫黄原子、あるいはハロゲン原子の結合が弱まり、有機材料と金属が反応しやすくなる。一方、金属酸化物と金属とを組み合わせたときには、金属酸化物中の酸素原子は、有機材料ほどマイナスに局在化しない。このため、金属酸化物と金属との反応性は、有機材料と金属の反応性に比べて低くなる。金属酸化物と金属との反応性は低いが、金属を比較的高濃度（１０〜４０％）でドープすることにより、電子注入性を高めることはできる。
【実施例２】
【００９２】
次に、実施例２に係る有機ＥＬ素子９０について図を用いて詳細に説明する。
【００９３】
図９は、実施例２に係る有機ＥＬ素子９０の断面図である。実施例２に係る有機ＥＬ素子９０と、実施例１に係る有機ＥＬ素子７０とは、その中間層７３，９３の構成のみ異なっている。
【００９４】
実施例２に係る有機ＥＬ素子９０の中間層９３は、陽極７１側の第１有機発光素子ユニット７２における電子輸送層７２ｄのＡｌｑ３と中間層９３中の金属との反応、さらに陰極７５側の第２有機発光素子ユニット７４におけるα―ＮＰＤと金属との反応を、それぞれ抑制するように構成されている。具体的には、中間層９３は、陽極７１側の第１有機発光素子ユニット７２を形成した後に、ＭｏＯ３の層９７を１ｎｍの膜厚で形成し、その後、ＭｏＯ３とＣａとの層９８を共蒸着により２０ｎｍ（ＭｏＯ３：蒸着速度１Å／ｓｅｃ、Ｃａ：蒸着速度０.１Å／ｓｅｃ）の膜厚で形成した。その後、ＭｏＯ３の層９７を１ｎｍの膜厚で形成した。中間層９３以外の陽極７１、第１及び第２有機発光素子ユニット７２，７４、及び、陰極７５に関しては、それぞれ実施例１と同じ手順で形成した。
【実施例３】
【００９５】
次に、実施例３に係る有機ＥＬ素子１００について図を用いて詳細に説明する。
【００９６】
図１０は、実施例３に係る有機ＥＬ素子１００の断面図である。実施例３に係る有機ＥＬ素子１００と、実施例１に係る有機ＥＬ素子７０とは、その中間層７３，１０３の構成のみ異なっている。
【００９７】
本実施例３では、陽極７１側の第１有機発光素子ユニット７２を形成した後、ＭｏＯ３の層１０７を１ｎｍの膜厚で形成し、その後、ＭｏＯ３とＣａとの層１０８を共蒸着により1０ｎｍ（ＭｏＯ３：蒸着速度１Å／ｓｅｃ、Ｃａ：蒸着速度０.１Å／ｓｅｃ）の膜厚で形成した。続いて、さらにＭｏＯ３の層１０７を１ｎｍの膜厚で形成し、その後、ＭｏＯ３とＦ４ＴＣＮＱとの層１０９を共蒸着により1０ｎｍ（ＭｏＯ３：蒸着速度１Å／ｓｅｃ、Ｆ４ＴＣＮＱ：蒸着速度０.１Å／ｓｅｃ）の膜厚で形成した。最後に、ＭｏＯ３の層１０７を１ｎｍの膜厚で形成し、中間層１０３を作製した。中間層１０３以外の陽極７１、第１及び第２有機発光素子ユニット７２，７４、及び、陰極７５に関しては、それぞれ実施例１と同じ手順で形成した。
（評価結果２）
【００９８】
実施例１〜３で作製した有機ＥＬ素子７０，９０，１００について、駆動電圧、発光効率、及び、素子寿命をそれぞれ比較評価した。
【００９９】
駆動電圧は、実施例１の有機ＥＬ素子７０が６．４Ｖであり、実施例２の有機ＥＬ素子９０が６．５Ｖであり、両者はほぼ同等であった。これに対し、実施例３の有機ＥＬ素子１００は６．２Ｖとなり、実施例１及び２と比較して、低かった。
【０１００】
発光効率は、実施例１の有機ＥＬ素子７０及び実施例２の有機ＥＬ素子９０の間でほぼ差がなかった（実施例１：６２ｃｄ／Ａ、実施例２：６４ｃｄ／Ａ）。しかし、実施例３の有機ＥＬ素子１００の発光効率は、実施例１及び２と比較してやや低かった（５８ｃｄ／Ａ）。
【０１０１】
素子寿命は、実施例１の有機ＥＬ素子７０及び実施例２の有機ＥＬ素子９０の間でほぼ差がなかった。これに対し、実施例３の有機ＥＬ素子１００の寿命は、大幅に実施例１及び２よりも延びることが確認された（実施例１：８０００時間、実施例２：９０００時間、実施例３：１３０００時間 at ２０００ｃｄ／ｍ２）。
【０１０２】
上記結果から、中間層に存在する金属を隣接する有機材料に近づけなくすることで、金属と有機材料との反応を抑制させ、素子の長寿命化を図れることが確認された（実施例１〜３と比較例との比較から）。また、中間層を、陽極付近では電子注入性が増すように、陰極付近では正孔注入性が増すように、それぞれ配置させることで、より低い電圧で駆動し、発光効率の高い素子を得ることができた（実施例１及び２と実施例３との比較から）。中間層に存在する金属が隣接する有機材料に近づけなくすることで、金属と有機材料との反応を抑制できるメカニズムについては評価結果１で述べたものと同様である。
【実施例４】
【０１０３】
次に、実施例４に係る有機ＥＬ素子１１０について図を用いて詳細に説明する。
【０１０４】
図１１は、実施例４に係る有機ＥＬ素子１１０の断面図である。実施例４に係る有機ＥＬ素子１１０と、実施例１に係る有機ＥＬ素子７０とは、その中間層７３，１１３の構成のみ異なっている。
【０１０５】
本実施例４では、陽極７１側の第１有機発光素子ユニット７２を形成した後に、ＭｏＯ３の層１１７を１ｎｍの膜厚で形成した。その後、ＭｏＯ３とＣａとの層１１８を共蒸着により1０ｎｍ（ＭｏＯ３：蒸着速度１Å／ｓｅｃ、Ｃａ：蒸着速度０．２０Å／ｓｅｃから０．０５Å／ｓｅｃ）の膜厚で形成した。その際、Ｃａの蒸着速度は変化させる一方、ＭｏＯ３の蒸着速度は一定にして濃度勾配を設けた。その後、ＭｏＯ３の層１１７を１ｎｍの膜厚で形成した。続いて、ＭｏＯ３とＦ４ＴＣＮＱとの層１１９を共蒸着により1０ｎｍ（ＭｏＯ３：蒸着速度１Å／ｓｅｃ、Ｆ４ＴＣＮＱ：蒸着速度０．２０Å／ｓｅｃから００５Å／ｓｅｃ）の膜厚で形成した。この際もＦ４ＴＣＮＱの蒸着速度を変える一方、ＭｏＯ３の蒸着速度は一定として勾配を設けた。最後にＭｏＯ３の層１１７を１ｎｍの膜厚で形成し、中間層１１３を作製した。中間層１１３以外の陽極７１、第１及び第２有機発光素子ユニット７２，７４、及び、陰極７５に関しては、それぞれ実施例１と同じ手順で形成した。
【０１０６】
なお、濃度勾配は、インライン蒸着等の蒸着源が固定され、基板が搬送される方法を利用しても容易に形成できる。
（評価結果３）
【０１０７】
実施例３及び実施例４で作製した有機ＥＬ素子１００，１１０の駆動電圧、発光効率、及び、素子寿命を比較評価した。実施例３で作製した有機ＥＬ素子１００に対して、実施例４で作製した有機ＥＬ素子１１０は、素子寿命が５割長くなり、発光効率は同等であった。
【０１０８】
濃度勾配を設けることで電子及びホール注入障壁が低減され、電気化学的に安定になることがわかった。ドープ濃度を変えると、仕事関数が変わり、それにより各地点での電子及びホールの注入又は移動が容易になるためである。また、濃度勾配は、隣接する層同士の仕事関数から均等であることが望ましい。その際の電子およびホール移動の障壁が最も小さくなるためである。（参考文献：K. Okamoto et al. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 7014.）
【実施例５】
【０１０９】
次に、実施例５に係る有機ＥＬ素子について説明する。
【０１１０】
実施例５に係る有機ＥＬ素子と、実施例２に係る有機ＥＬ素子９０とは、その中間層９３の構成のみ異なっている。
【０１１１】
実施例５に係る有機ＥＬ素子の中間層として、まず、実施例２に係る有機ＥＬ素子９０と同様の陽極７１及び第１有機発光素子ユニット７２を形成した。続いて、ＭｏＯ３の層を１ｎｍの膜厚で形成し、さらに、ＭｏＯ３とＣａとの層を共蒸着により２０ｎｍ（ＭｏＯ３：蒸着速度１Å／ｓｅｃ、Ｃａ：蒸着速度０.５Å／ｓｅｃ）の膜厚で形成した。次に、ＭｏＯ３の層を１ｎｍの膜厚で形成した。また、第２有機発光素子ユニット７４、及び、陰極７５に関しては、それぞれ実施例２と同じ手順で形成した。
（評価結果４）
【０１１２】
実施例２及び実施例５でそれぞれ作製した有機ＥＬ素子の駆動電圧、発光効率、素子寿命を比較評価した。実施例５では、ＭｏＯ３に対して、相対膜厚比で５０％のＣａをドープした（実施例２では２０％）。実施例２の有機ＥＬ素子９０に対して、実施例５で作製した有機ＥＬ素子は、素子寿命が１割短くなる結果が得られた。
【０１１３】
ＭｏＯ３に対して、金属を５０％以上ドープしたあたりから素子寿命が短くなる結果が得られた。つまり、Ｃａが周囲と反応する活性点が増え、反応後に電子輸送性が落ちるために、全体として素子寿命が短くなったと考えられる。
【実施例６】
【０１１４】
次に、実施例６に係る有機ＥＬ素子について説明する。
【０１１５】
実施例６に係る有機ＥＬ素子と、実施例３に係る有機ＥＬ素子１００とは、その構成要素が同じであり、その中間層１０３の構成のみ異なっている。
【０１１６】
実施例６に係る有機ＥＬ素子の中間層は、実施例３係る有機ＥＬ素子１００の中間層１０３の作製において、そのＭｏＯ３とＦ４ＴＣＮＱとの共蒸着速度をＭｏＯ３：蒸着速度１Å／ｓｅｃ、Ｆ４ＴＣＮＱ：蒸着速度０.５Å／ｓｅｃとし、1０ｎｍの膜厚で形成した。
（評価結果５）
【０１１７】
実施例３及び実施例６でそれぞれ作製した有機ＥＬ素子の駆動電圧、発光効率、素子寿命を比較評価した。実施例６ではＭｏＯ３に対して、相対膜厚比で５０％のＦ４ＴＣＮＱをドープした（実施例３では２０％）。実施例３で作製した有機ＥＬ素子１００に対して、実施例６で作製した有機ＥＬ素子は、素子寿命が１割短くなる結果が得られた。
【０１１８】
ＭｏＯ３に対して、金属を５０％以上ドープするあたりから素子寿命が短くなる結果が得られていることから、Ｃａが周囲と反応する活性点が増え、反応後に電子輸送性が低下するために全体として素子寿命が短くなったと考えられる。
【産業上の利用可能性】
【０１１９】
以上説明したように、本発明は、有機ＥＬ素子に関する。
【図面の簡単な説明】
【０１２０】
【図１】図１は、本発明の実施形態に係る有機ＥＬ素子１０の断面図である。
【図２】図２は、本発明の実施形態に係る有機ＥＬ素子２０の断面図である。
【図３】図３は、本発明の実施形態に係る有機ＥＬ素子３０の断面図である。
【図４】図４は、本発明の実施形態に係る有機ＥＬ素子４０の断面図である。
【図５】図５は、本発明の実施形態に係る有機ＥＬ素子５０の断面図である。
【図６】図６は、本発明の実施形態に係る有機ＥＬ素子６０の断面図である。
【図７】図７は、本発明の実施例１に係る有機ＥＬ素子７０の断面図である。
【図８】図８は、比較例に係る有機ＥＬ素子８０の断面図である。
【図９】図９は、本発明の実施例２に係る有機ＥＬ素子９０の断面図である。
【図１０】図１０は、本発明の実施例３に係る有機ＥＬ素子１００の断面図である。
【図１１】図１１は、本発明の実施例４に係る有機ＥＬ素子１１０の断面図である。
【符号の説明】
【０１２１】
１０，２０，３０，４０，５０，６０，７０，９０，１００，１１０ 有機ＥＬ素子
１１，７１ 陽極
１２，７２ 第１有機発光素子ユニット
１３，２３，３３，４３，５３，６３，７３，９３，１０３，１１３ 中間層
１４，７４ 第２有機発光素子ユニット
１５，７５ 陰極
２１，４１，５１，６１ アルカリ金属又はアルカリ土類金属を含んだ金属酸化物の層
２２ 金属酸化物のみの層
４２，５２，６２ ｐ型ドーパントを含んだ金属酸化物の層
６４ バッファ層
７２ａ 正孔輸送層
７２ｂ 発光層
７２ｃ バッファ層
７２ｄ 電子輸送層
７６ 電子注入層
８６ キャリア注入層
９７，１０７，１１７ ＭｏＯ３の層
９８，１０８，１１８ ＭｏＯ３とＣａとの層
１０９，１１９ ＭｏＯ３とＦ４ＴＣＮＱとの層
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機ＥＬ素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、液晶表示装置に代わる表示装置として、例えば有機エレクトロルミネッセンス（以下、有機ＥＬ）を用いた自発光型の表示装置が期待されている。有機ＥＬ素子は、陽極及び陰極に挟まれた有機ＥＬ層に電流を流すことで、有機ＥＬ層を構成する有機分子が発光する。有機ＥＬ素子を用いた有機ＥＬ表示装置は、自発光型であることから薄型化や軽量化、低消費電力化の点で優れている。また、有機ＥＬ素子を用いた有機ＥＬ表示装置は、広視野角性を有するため、次世代のフラットパネルディスプレイの候補として大きな注目を集めている。実際に、その薄さや広視野角性を生かして、携帯型音楽機器や携帯電話のサブディスプレイとして実用化が広がりつつある。
【０００３】
上記有機ＥＬ表示装置において、近年、駆動電流を変えずに輝度を上げる、即ち効率を改善する点から、複数の有機発光素子のユニットを中間層を介して電気的に直列に接合する構成の有機ＥＬ素子が研究・開発されている。ここで、中間層とは、電圧印加時において、電子輸送層側に配置された発光ユニットに対して電子を注入する一方、正孔輸送層側に配置された発光ユニットに対して正孔を注入する役割を果たす層である。中間層は、例えば、酸化バナジウム（Ｖ２Ｏ５）や酸化レニウム（Ｒｅ２Ｏ７）のような金属酸化物を用いて構成されている
そして、このような構成の有機ＥＬ表示素子が、特許文献１や特許文献２等に開示されている。
【特許文献１】特開２００６−１７３５５０号公報
【特許文献２】特開２００６−２１０１５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した構成の有機ＥＬ素子において、その中間層は、正孔輸送層に対しては容易に正孔を注入できるが、電子輸送層に対しては電子の注入が困難である。これに対し、従来、中間層から電子輸送層への電子注入効率を上げるために、電子注入層を発光ユニットにおける電荷発光層の電子輸送層側に設けると効果的であることが知られている。このような電子注入層としては、例えば、バソクプロイン（ＢＣＰ）と金属セシウム（Ｃｓ）との混合層や、（８−キノリノラト）リチウム錯体（Ａｌｑ３）と金属マグネシウム（Ｍｇ）との混合層が用いられる。
【０００５】
しかしながら、上述のような構成の有機ＥＬ素子では、電子輸送層中の金属が発光ユニットに設けられる有機材料と反応することにより、素子の寿命が低下するという問題がある。
【０００６】
本発明は、斯かる問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、発光効率及び寿命の優れた有機ＥＬ素子を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る有機ＥＬ素子は、アルカリ金属又はアルカリ土類金属を含んだ金属酸化物で構成された中間層と、中間層を挟持するように設けられ、且つ、中間層を介して電気的に直列に接合された第１及び第２有機発光素子ユニットと、を備えたことを特徴とする。
【０００８】
このような構成によれば、第１及び第２有機発光素子ユニット間に設けられたアルカリ金属又はアルカリ土類金属を含んだ金属酸化物で構成された中間層が、従来の有機物とアルカリ金属又はアルカリ土類金属とを混合した層、又は、アルカリ金属やアルカリ土類金属の単体等と比較して、非常に安定して存在する。このため、素子の発光効率及び寿命が良好となる。
【０００９】
また、本発明に係る有機ＥＬ素子は、金属酸化物が、酸化バナジウム、酸化レニウム、酸化インジウム・スズ、酸化モリブデン、酸化鉄、及び、酸化亜鉛のうちの少なくともいずれか１種を含んでいてもよい。
【００１０】
このような構成によれば、金属酸化物が、酸化バナジウム、酸化レニウム、酸化インジウム・スズ、酸化モリブデン、酸化鉄、及び、酸化亜鉛のうちの少なくともいずれか１種を含んでいるため、アルカリ金属又はアルカリ土類金属と良好に混合されて、安定した中間層を作製することができる。
【００１１】
さらに、本発明に係る有機ＥＬ素子は、アルカリ金属及びアルカリ土類金属が、それぞれ単体、塩化物、フッ化物、又は、酸化物として金属酸化物に含まれていてもよい。
【００１２】
このような構成によれば、アルカリ金属及びアルカリ土類金属が、それぞれ単体、塩化物、フッ化物、又は、酸化物として金属酸化物に含まれるので、より安定した中間層を作製することができ、素子の発光効率及び寿命がより良好となる。
【００１３】
また、本発明に係る有機ＥＬ素子は、中間層のアルカリ金属又はアルカリ土類金属を含んだ部分が構成する膜の中間層全体に対する膜厚比が５０％以下であってもよい。
【００１４】
このような構成によれば、中間層のアルカリ金属又はアルカリ土類金属を含んだ部分が構成する膜の中間層全体に対する膜厚比が５０％以下であるため、中間層の電子輸送性を良好に保つことができる。従って、素子の発光効率及び寿命が良好となる。
【００１５】
さらに、本発明に係る有機ＥＬ素子は、第１及び第２有機発光素子ユニットの一方には、中間層に対向するように電子輸送層が設けられており、中間層のアルカリ金属又はアルカリ土類金属が、中間層における電子輸送層に対向する部分に含まれていてもよい。
【００１６】
このような構成によれば、中間層のアルカリ金属又はアルカリ土類金属が、中間層における電子輸送層に対向する部分に含まれているため、素子の電子注入障壁が低減される。従って、より安定した中間層を作製することができ、素子の発光効率及び寿命がより良好となる。
【００１７】
また、本発明に係る有機ＥＬ素子は、第１及び第２有機発光素子ユニットの一方には、中間層に対向するように電子輸送層が設けられており、中間層のアルカリ金属又はアルカリ土類金属が、中間層の電子輸送層に対向する側からその反対側に向かうにつれて、徐々に中間層内での濃度が低くなるように含まれていてもよい。
【００１８】
このような構成によれば、中間層のアルカリ金属又はアルカリ土類金属が、中間層の電子輸送層に対向する側からその反対側に向かうにつれて、徐々に中間層内での濃度が低くなるように含まれているため、素子の電子注入障壁が低減される。従って、より安定した中間層を作製することができ、素子の発光効率及び寿命がより良好となる。
【００１９】
本発明に係る有機ＥＬ素子は、金属酸化物の層と、アルカリ金属又はアルカリ土類金属を含んだ金属酸化物の層と、で構成された中間層と、中間層を挟持するように設けられ、且つ、中間層を介して電気的に直列に接合された第１及び第２有機発光素子ユニットと、を備えたことを特徴とする。
【００２０】
このような構成によれば、中間層が、金属酸化物の層と、アルカリ金属又はアルカリ土類金属を含んだ金属酸化物の層と、で構成されているため、単層にするものよりさらに安定した中間層を作製することができ、素子の発光効率及び寿命がより良好となる。
【００２１】
本発明に係る有機ＥＬ素子は、アルカリ金属又はアルカリ土類金属を含んだ金属酸化物の層と、ｐ型ドーパントを含んだ金属酸化物の層と、で構成された中間層と、中間層を挟持するように設けられ、且つ、中間層を介して電気的に直列に接合された第１及び第２有機発光素子ユニットと、を備えたことを特徴とする。
【００２２】
このような構成によれば、中間層がアルカリ金属又はアルカリ土類金属を含んだ金属酸化物の層の他にｐ型ドーパントを含んだ金属酸化物の層を備えるため、素子の正孔輸送性・電子輸送性が高まる。従って、素子の発光効率がより良好となる。
【００２３】
また、本発明に係る有機ＥＬ素子は、ｐ型ドーパントが、フタロシアニン骨格、ｐ−キノン骨格、ｏ−キノン骨格、又は、キノジメタン骨格を有する有機化合物のうちの少なくともいずれか１種であってもよい。
【００２４】
このような構成によれば、ｐ型ドーパントが、フタロシアニン骨格、ｐ−キノン骨格、ｏ−キノン骨格、又は、キノジメタン骨格を有する有機化合物のうちの少なくともいずれか１種であるため、素子の正孔輸送性・電子輸送性がより高まる。従って、素子の発光効率がより良好となる。
【００２５】
さらに、本発明に係る有機ＥＬ素子は、ｐ型ドーパントが、遷移金属の酸化物であってもよい。
【００２６】
このような構成によれば、ｐ型ドーパントが、遷移金属の酸化物であるため、素子の正孔輸送性・電子輸送性がより高まる。従って、素子の発光効率がより良好となる。
【００２７】
また、本発明に係る有機ＥＬ素子は、中間層のアルカリ金属又はアルカリ土類金属を含んだ金属酸化物の層と、ｐ型ドーパントを含んだ金属酸化物の層とが、それぞれ中間層全体に対する膜厚比が５０％以下であってもよい。
【００２８】
このような構成によれば、中間層のアルカリ金属又はアルカリ土類金属を含んだ金属酸化物の層と、ｐ型ドーパントを含んだ金属酸化物の層とが、それぞれ中間層全体に対する膜厚比が５０％以下であるため、中間層の電子輸送性を良好に保つことができる。従って、素子の発光効率及び寿命が良好となる。
【００２９】
また、本発明に係る有機ＥＬ素子は、第１及び第２有機発光素子ユニットの一方には中間層に対向するように電子輸送層が設けられていると共に、他方には中間層に対向するように正孔輸送層が設けられており、アルカリ金属又はアルカリ土類金属を含んだ金属酸化物の層が電子輸送層に対向するように設けられ、ｐ型ドーパントを含んだ金属酸化物の層が正孔輸送層に対向するように設けられていてもよい。
【００３０】
このような構成によれば、アルカリ金属又はアルカリ土類金属を含んだ金属酸化物の層が電子輸送層に対向するように設けられ、ｐ型ドーパントを含んだ金属酸化物の層が正孔輸送層に対向するように設けられているため、素子の正孔輸送性・電子輸送性がより高まる。従って、素子の発光効率がより良好となる。
【００３１】
さらに、本発明に係る有機ＥＬ素子は、アルカリ金属又はアルカリ土類金属が、アルカリ金属又はアルカリ土類金属を含んだ金属酸化物の層における電子輸送層に対向する部分に含まれ、ｐ型ドーパントが、ｐ型ドーパントを含んだ金属酸化物の層における正孔輸送層に対向する部分に含まれていてもよい。
【００３２】
このような構成によれば、アルカリ金属又はアルカリ土類金属が、アルカリ金属又はアルカリ土類金属を含んだ金属酸化物の層における電子輸送層に対向する部分に含まれ、ｐ型ドーパントが、ｐ型ドーパントを含んだ金属酸化物の層における正孔輸送層に対向する部分に含まれているため、素子の正孔輸送性・電子輸送性がより高まる。従って、素子の発光効率がより良好となる。
【００３３】
また、本発明に係る有機ＥＬ素子は、アルカリ金属又はアルカリ土類金属が、アルカリ金属又はアルカリ土類金属を含んだ金属酸化物の層の電子輸送層に対向する側からその反対側に向かうにつれて、徐々に該金属酸化物の層内での濃度が低くなるように含まれ、ｐ型ドーパントが、ｐ型ドーパントを含んだ金属酸化物の層の正孔輸送層に対向する側からその反対側に向かうにつれて、徐々に金属酸化物の層内での濃度が低くなるように含まれていてもよい。
【００３４】
このような構成によれば、アルカリ金属又はアルカリ土類金属が、アルカリ金属又はアルカリ土類金属を含んだ金属酸化物の層の電子輸送層に対向する側からその反対側に向かうにつれて、徐々に該金属酸化物の層内での濃度が低くなるように含まれ、ｐ型ドーパントが、ｐ型ドーパントを含んだ金属酸化物の層の正孔輸送層に対向する側からその反対側に向かうにつれて、徐々に金属酸化物の層内での濃度が低くなるように含まれているため、素子の電子注入障壁及び正孔輸送障壁が低減される。従って、より安定した中間層を作製することができ、素子の発光効率及び寿命がより良好となる。
【００３５】
さらに、本発明に係る有機ＥＬ素子は、アルカリ金属又はアルカリ土類金属を含んだ金属酸化物の層及び電子輸送層の間と、ｐ型ドーパントを含んだ金属酸化物の層及び正孔輸送層の間と、アルカリ金属又はアルカリ土類金属を含んだ金属酸化物の層及びｐ型ドーパントを含んだ金属酸化物の層の間と、のうちの少なくともいずれか一つの間に金属酸化物のみで構成されるバッファ層を備えてもよい。
【００３６】
このような構成によれば、アルカリ金属又はアルカリ土類金属を含んだ金属酸化物の層及び電子輸送層の間と、ｐ型ドーパントを含んだ金属酸化物の層及び正孔輸送層の間と、アルカリ金属又はアルカリ土類金属を含んだ金属酸化物の層及びｐ型ドーパントを含んだ金属酸化物の層の間と、のうちの少なくともいずれか一つの間に金属酸化物のみで構成されるバッファ層を備えるため、バッファ層の上下の層の間で生じる金属と有機材料との反応を良好に抑制することができる。このため、素子の発光効率及び寿命がより良好となる。
【発明の効果】
【００３７】
本発明によれば、発光効率及び寿命の優れた有機ＥＬ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】
【００３８】
以下、本発明の実施形態について詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００３９】
（実施形態）
有機ＥＬ素子は、複数の画素領域がマトリクス状に配置された基板を備える。
【００４０】
基板上には、複数の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）、信号線等及び平坦化層が形成されており、平坦化層上には、第１電極（陽極又は陰極）が形成されている。これらにより、基板は、アクティブマトリクス基板を構成している。
【００４１】
なお、基板は、アクティブマトリクス基板でなくてもよく、例えば、基板上に複数の信号線と第１電極が形成されたパッシブマトリクス基板を構成していてもよい。
【００４２】
各画素領域の第１電極上には、複数の画素領域にそれぞれ設けられた中間層と、中間層を挟持するように設けられ、且つ、中間層を介して電気的に直列に接合された第１及び第２有機発光素子ユニットとが設けられている。
【００４３】
アクティブマトリクス基板上のＴＦＴ等のアクティブ素子部と、中間層、第１及び第２有機発光素子ユニットとは、平坦化層の機能を有する層間絶縁膜で分離されている。アクティブ素子部は、層間絶縁膜に穿たれたコンタクトホールを通し、コンタクトホールを埋める接続用の導電体を介して上層の第１電極に接続されている。このとき、接続用の導電体としては、有機ＥＬの第１電極を用いることも可能である。
【００４４】
アクティブ素子部のＴＦＴには、アモルファスシリコン薄膜又は多結晶膜等で構成された半導体層が用いられている。ＴＦＴは、トップゲート型であってもよく、ボトムゲート型であってもよい。
【００４５】
平坦化層としての機能を有する層間絶縁膜は、単層構造であってもよく、多層構造であってもよい。ＴＦＴ等の保護膜として窒化シリコン膜と、主として平坦化層として機能する樹脂等の積層膜が好適に用いられる。層間絶縁膜を平坦化層として機能ならしめるためには、アクリル系、エポキシ系、ポリイミド系等の樹脂層、ＳＯＧ（Spin on Glass）等の液状ガラス材料等が好適に用いられるが、本発明はこれらに限定するものではない。平坦化層としては、少なくとも２μｍ以上の膜厚があることが好ましい。平坦化層の凹凸の大きさを本発明の１００ｎｍ以下にする手法としては、平坦化層を厚くする、あるいは平坦化層表面を研磨すること等で実現できるが、これらに何ら限定するものではない。
【００４６】
次に、本発明の実施形態に係る有機ＥＬ素子の積層構造について、図を用いて詳細に説明する。
【００４７】
図１は、有機ＥＬ素子１０の断面図を示す。有機ＥＬ素子１０は、基板（不図示）上にそれぞれこの順に形成された、陽極１１、第１有機発光素子ユニット１２、中間層１３、第２有機発光素子ユニット１４及び陰極１５で構成されている。
【００４８】
第１及び第２有機発光素子ユニット１２，１４は、それぞれ低分子材料又は高分子材料が用いられた各種の機能性材料層の積層構造体により構成されている。具体的には、例えば下記（１）〜（４）の構成が挙げられる。
【００４９】
（１） 正孔輸送層／有機発光層／電子輸送層
（２） 正孔注入層／正孔輸送層／有機発光層／電子輸送層
（３） 正孔注入層／正孔輸送層／有機発光層／電子輸送層／電子注入層
（４） 正孔輸送層／有機発光層／電子輸送層／電子注入層
ここで、上記有機発光層は、一層でも多層構造でもよい。また母体材料にドーパントをドープした層でも構わない。
【００５０】
有機発光層は公知の方法で成膜することが可能である。例えば、低分子有機発光層は、真空蒸着法で成膜することが可能である。また、高分子有機発光層は、有機発光層形成用塗液を用いて、スピンコート法、ドクターブレード法、吐出コート法、スプレーコート法、インクジェット法、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等のウェットプロセスで成膜することが可能である。
【００５１】
以下、低分子有機発光層を用いた有機ＥＬを例として説明をするが、本発明はこれに何ら限定されるものではなく、無論、高分子有機発光層を用いても構わない。
【００５２】
発光材料としては、有機ＬＥＤ素子用の公知の発光材料を用いることができる。このような発光材料には低分子発光材料、低分子発光材料の前駆体等に分類される。以下にこれらの具体的な化合物を例示するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００５３】
低分子発光材料としては、例えば、ポリ（２―デシルオキシー１、４―フェニレン）（ＤＯ−ＰＰＰ）、ポリ［２、５―ビスー［２―（Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリエチルアンモニウム）エトキシ］―１、４―フェニルーアルトー１、４―フェニルレン］ジブロマイド（ＰＰＰ−ＮＥｔ３＋）、ポリ[２―（２’―エチルヘキシルオキシ）―５―メトキシー１、４―フェニレンビニレン]（ＭＥＨ−ＰＰＶ）等が挙げられる。
【００５４】
また、高分子発光材料の前駆体としては例えば、ポリ（Ｐ−フェニレンビニレン）前駆体（Ｐｒｅ−ＰＰＶ）、ポリ（Ｐ−ナフタレンビニレン）前駆体（Ｐｒｅ−ＰＮＶ）等が挙げられる
正孔輸送層及び電子輸送層（合わせて電荷輸送層）は、それぞれ単層構造でも多層構造でも良い。
【００５５】
電荷輸送層は発光層材料と同様に公知の方法で成膜が可能である。
【００５６】
電荷輸送材料としては、公知の材料が使用可能である。以下にこれらの具体的な化合物を示すが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００５７】
正孔輸送材料としては、例えば、ポルフィリン化合物、Ｎ，Ｎ’―ビス―(３―メチルフェニル)―Ｎ，Ｎ’―ビス―(フェニル)―ベンジジン(ＴＰＤ)、Ｎ，Ｎ’―ジ(ナフタレン―１―イル)―Ｎ，Ｎ’―ジフェニル―ベンジジン(ＮＰＤ)等の芳香族第３級アミン化合物、ヒドラゾン化合物、キナクリドン化合物、スチルアミン化合物等の低分子材料、ポリアニリン、３，４-ポリエチレンジオキシチオフェン／ポリスチレンサルフォネート(ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ)、ポリ（トリフェニルアミン誘導体）、ポリビニルカルバゾール（ＰＶＣｚ）等の高分子材料、ポリ(Ｐ―フェニレンビニレン)前駆体、ポリ(Ｐ―ナフタレンビニレン)前駆体等の高分子材料前駆体が挙げられる。
【００５８】
電子輸送材料としては、例えば、オキサジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、ベンゾキノン誘導体、ナフトキノン誘導体、フルオレン誘導体等の低分子材料、ポリ[オキサジアゾール]等の高分子材料が挙げられる。
【００５９】
陽極１１及び陰極１５には、それぞれ公知の電極材料を用いることが可能である。また陽極１１及び陰極１５と第１及び第２有機発光素子ユニット１２，１４との界面には必要に応じてキャリア注入層等の膜を挿入することもできる。
【００６０】
陽極１１としては、仕事関数の大きな金属材料（Ａｕ,Ｎｉ,Ｐｔ等）や導電性金属酸化物（ＩＴＯ,ＩＺＯ,ＺｎＯ,ＳｎＯ２等）を単層あるいは複数の材料の積層膜として用いることができる。また、これらの陽極１１上に導電性を大きく妨げない程度の厚み（例えば１ｎｍ程度）の酸化物を第１及び第２有機発光素子ユニット１２，１４に接する側に積層したものを用いてもよい。例えば、ＳｎＯ２等の薄い酸化物層を設けることにより、有機発光材料塗液やキャリア輸送材料塗液の被覆性をさらに良好なものにすることができる。
【００６１】
陰極１５として用いる電極材料としては、仕事関数が４．０ｅＶ以下の低仕事関数を有するＣａ、Ｃｅ、Ｃｓ、Ｒｂ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｍｇ、Ｌｉ等を用いることが可能であるが、高分子有機発光層に対しては、Ｃａ、Ｂａが好適に用いられる。陰極１５は、前述の低仕事関数の電極が酸素や水等による変質を抑えるために、Ｎｉ、Ｏｓ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｌ、Ａｕ、Ｒｈ、Ａｇ等の、科学的に比較的安定な金属との合金、あるいは積層構造が好適に用いられる。更に、トップエミッション型の有機ＥＬでは、前述の陰極１５には透光性を与えるために薄く形成する必要がある。したがって、電極として十分な導電性を確保するために、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＺｎＯ、ＳｎＯ２等の導電性金属酸化物を透明電極層として透光性を有する金属層上に形成することが出来る。透明電極層は、単層あるいは複数の材料の積層膜としてもよい。
【００６２】
中間層１３は、アルカリ金属又はアルカリ土類金属を含んだ金属酸化物で構成されている。中間層１３の金属酸化物は、酸化バナジウム、酸化レニウム、酸化インジウム・スズ、酸化モリブデン、酸化鉄、及び、酸化亜鉛のうちの少なくともいずれか１種を含んでいる。アルカリ金属及びアルカリ土類金属は、それぞれ単体、塩化物、フッ化物、又は、酸化物として金属酸化物に含まれている。中間層１３は、アルカリ金属又はアルカリ土類金属を含んだ部分が構成する膜の、中間層１３全体に対する膜厚比が５０％以下となるように形成されている。
【００６３】
また、本発明の実施形態に係る有機ＥＬ素子の中間層は、図１に示すものに限らず、例えば、図２〜６に示すようなものであってもよい。
【００６４】
図２に示す有機ＥＬ素子２０の中間層２３は、金属酸化物で構成されており、その金属酸化物の第１有機発光素子ユニット１２に設けられた電子輸送層に対向する部分に、アルカリ金属又はアルカリ土類金属が含まれている。すなわち、中間層２３は、金属酸化物のみの層２２と、金属酸化物にアルカリ金属又はアルカリ土類金属が含まれた層２１とで構成されている。
【００６５】
図３に示す有機ＥＬ素子３０の中間層３３は、第１有機発光素子ユニット１２に設けられた電子輸送層に対向する側からその反対側に向かうにつれて、徐々に中間層３３内でのアルカリ金属又はアルカリ土類金属の濃度が低くなるように、すなわち濃度勾配を設けて構成されている。
【００６６】
図４に示す有機ＥＬ素子４０の中間層４３は、アルカリ金属又はアルカリ土類金属を含んだ金属酸化物の層４１と、ｐ型ドーパントを含んだ金属酸化物の層４２と、で構成されている。
【００６７】
アルカリ金属又はアルカリ土類金属を含んだ金属酸化物の層４１が第１有機発光素子ユニット１２の電子輸送層に対向するように設けられ、ｐ型ドーパントを含んだ金属酸化物の層４２が第２有機発光素子ユニット１４の正孔輸送層に対向するように設けられている。
【００６８】
ｐ型ドーパントは、フタロシアニン骨格、ｐ−キノン骨格、ｏ−キノン骨格、又は、キノジメタン骨格を有する有機化合物のうちの少なくともいずれか１種で構成されている。なお、ｐ型ドーパントは、遷移金属の酸化物で構成されていてもよい。また、アルカリ金属又はアルカリ土類金属を含んだ金属酸化物の層４１と、ｐ型ドーパントを含んだ金属酸化物の層４２とは、それぞれ中間層４３全体に対する膜厚比が５０％以下となるように形成されていてもよい。
【００６９】
なお、アルカリ金属又はアルカリ土類金属は、アルカリ金属又はアルカリ土類金属を含んだ金属酸化物の層４１における電子輸送層に対向する部分に含まれていてもよい。また、ｐ型ドーパントは、ｐ型ドーパントを含んだ金属酸化物の層４２における正孔輸送層に対向する部分に含まれていてもよい。
【００７０】
図５に示す有機ＥＬ素子５０の中間層５３は、アルカリ金属又はアルカリ土類金属が、アルカリ金属又はアルカリ土類金属を含んだ金属酸化物の層５１の電子輸送層に対向する側からその反対側に向かうにつれて、徐々に金属酸化物の層内での濃度が低くなるように含まれている。また、ｐ型ドーパントは、ｐ型ドーパントを含んだ金属酸化物の層５２の正孔輸送層に対向する側からその反対側に向かうにつれて、徐々に金属酸化物の層内での濃度が低くなるように含まれている。すなわち、各金属酸化物の層５１，５２には、それぞれアルカリ金属又はアルカリ土類金属又はｐ型ドーパントの濃度勾配が形成されている。
【００７１】
図６に示す有機ＥＬ素子６０の中間層６３は、アルカリ金属又はアルカリ土類金属を含んだ金属酸化物の層６１とｐ型ドーパントを含んだ金属酸化物の層６２との間に、金属酸化物のみで構成されるバッファ層６４が設けられている。なお、これに限らず、バッファ層６４は、中間層６３において、アルカリ金属又はアルカリ土類金属を含んだ金属酸化物の層６１と第１有機発光素子ユニット１２の電子輸送層との間に設けられていてもよい。また、バッファ層６４は、ｐ型ドーパントを含んだ金属酸化物の層６２と第２有機発光素子ユニット１４の正孔輸送層との間に設けられていてもよい。さらに、上記の構成から任意に選択される複数の層間に設けられていてもよい。
【００７２】
なお、上記実施形態における有機ＥＬ素子１０〜６０において、第１有機発光素子ユニット１２、中間層１３〜６３、及び、第２有機発光素子ユニット１４の積層パターンは、さらに何回繰り返してもよい。具体的には、中間層１３〜６３を介して設けた第１及び第２有機発光素子ユニット１２，１４の上側又は下側（或いは両側）に、さらに中間層１３〜６３を介して第３（或いは第３及び第４）有機発光素子ユニットを設けてもよく、それ以上の積層パターンを設けてもよい。
【実施例１】
【００７３】
次に、本発明の有機ＥＬ素子の実施例１について、図を用いて詳細に説明する。
【００７４】
（有機ＥＬ素子の構成）
図７は、本発明の実施例１に係る有機ＥＬ素子７０の断面図を示す。有機ＥＬ素子７０は、ＩＴＯガラス基板（不図示）、陽極７１、第１有機発光素子ユニット７２、中間層７３、第２有機発光素子ユニット７４及び陰極７５が、この順で積層されている。
【００７５】
（有機ＥＬ素子７０の製造）
まず、ＩＴＯガラス基板（不図示）を準備する。なお、基板としては、ＩＴＯガラス基板に限らない。例えば、トップエミッション型有機ＥＬ素子では、基板と反対側から光を取出すために基板に透光性を必要としない。このため、シリコンウェハー等の半導体基板を用いてもよい。
【００７６】
次に、ＩＴＯガラス基板上にプラズマＣＶＤ法によりシリコン半導体膜を形成し、結晶化処理を施して多結晶シリコン半導体膜を形成した。
【００７７】
続いて、多結晶シリコン薄膜をエッチング処理し、複数の島状パターンを形成した。
【００７８】
次に、複数の島状パターンの上にゲート絶縁膜及びゲート電極層を順次形成し、エッチング処理によってパターニングを行った。
【００７９】
続いて、ドーピングにより島状パターンの多結晶シリコン半導体膜の各島に、ソース領域及びドレイン領域を形成することで複数のＴＦＴを作製し、さらに平坦化層としての機能を有する層間絶縁膜を形成した。本実施例の層間絶縁膜は、プラズマＣＶＤ法で形成した窒化シリコン膜とスピンコーターで形成したアクリル系樹脂層との積層で構成される。
【００８０】
層間絶縁膜の作製としては、まず、窒化シリコン膜を形成した後、ゲート絶縁膜と一緒にエッチングによりソース領域及び／又はドレイン領域に通ずるコンタクトホールを形成した。その後、ソース配線を形成し、さらにアクリル系樹脂層を形成した後、ゲート絶縁膜及び窒化シリコン膜に穿孔したドレイン領域のコンタクトホールと同じ位置にドレイン領域に通ずるコンタクトホールを形成した。平坦化層としての機能は、アクリル系樹脂層で実現される。アクリル系樹脂層は、表面の凹凸の大きさを１００ｎｍ以下とするために８μｍの厚さで形成した。これにより、平坦化層であるアクリル系樹脂層表面の凹凸の大きさは、最大で４８ｎｍであった。平坦化層であるアクリル系樹脂層表面の凹凸の大きさは、触針式段差計を用いて計測した。
【００８１】
次に、平坦化層を形成した基板上に平坦化層に設けたスルーホールを通して、ＴＦＴのドレイン電極と接続するように陽極７１を形成した。陽極７１にはＮｉを使用し、膜厚は１５０ｎｍとした。次に陽極７１のエッジ部を覆うように、ＳｉＯ２絶縁膜で１画素毎に画素電極を取り囲むようにカバーを形成した。これによって得られた隔壁に囲まれた開口部は、５０×５０μｍであった。
【００８２】
続いて、陽極７１上に、第１層目の正孔輸送層７２ａとして、α-ＮＰＤを真空蒸着法により３０ｎｍ（ 蒸着速度１Å／ｓｅｃ） の膜厚となるように形成した。さらに、ホストとしてのＣＢＰと、ドーパントとしてＩｒ（ｐｐｙ）３とを、３０ｎｍ（ＣＢＰ：蒸着速度１Å／ｓｅｃ、Ｉｒ（ｐｐｙ）３：蒸着速度０.１Å／ｓｅｃ）の膜厚となるように共蒸着することにより発光層７２ｂを形成した。
【００８３】
次に、バッファ層７２ｃとしてＢＣＰを１０ｎｍ（蒸着速度１Å／ｓｅｃ）の膜厚で形成し、その後、電子輸送層７２ｄとしてＡｌｑ３を４０ｎｍ（蒸着速度１Å／ｓｅｃ）の膜厚で形成することにより、第１有機発光素子ユニット７２を形成した。
【００８４】
続いて、第１有機発光素子ユニット７２上に、共蒸着により中間層７３を酸化モリブデン（ＭｏＯ３）とＣａを２０ｎｍ（ＭｏＯ３：蒸着速度１Å／ｓｅｃ、Ｃａ：蒸着速度０.１Å／ｓｅｃ）で形成した。
【００８５】
次に、中間層７３上に第２有機発光素子ユニット７４を陽極７１上の第１有機発光素子ユニット７２の形成と同じ手順で形成した。ここで、図７における第２有機発光素子ユニット７４を構成する複数の層（７４ａ〜７４ｄ）は、それぞれ第１有機発光素子ユニット７２を構成する複数の層（７２ａ〜７２ｄ）に対応するものである。
【００８６】
続いて、電子注入層７６としてＬｉＦを真空蒸着法により０．５ｎｍの膜厚で形成し（ 蒸着速度１Å／ｓｅｃ）、さらに陰極７５としてＡｌ膜（陰極７５）を５００ｎｍの膜厚で形成することにより、有機ＥＬ素子７０を作製した。
【比較例】
【００８７】
次に、比較例として、図８に示す構成の有機ＥＬ素子８０を作製した。ここで、有機ＥＬ素子８０は、上記実施例１の有機ＥＬ素子７０と比較して、中間層８３の金属酸化物にアルカリ金属等が含まれていない点が特徴である。また、有機ＥＬ素子８０は、第１有機発光素子ユニットの中間層に対向する側にキャリア注入層８６が形成されている。これら以外の構成要素は実施例１と同様であるため、同符号を付している。
【００８８】
有機ＥＬ素子８０の作製において、陽極７１側の電子輸送層７２ｄの形成時に、電子注入能力を上げるために、Ａｌｑ３を実施例１と同様に４０ｎｍ（蒸着速度１Å／ｓｅｃ）の膜厚で形成した後、Ａｌｑ３と金属カルシウム（Ｃａ）を共蒸着により１０ｎｍ（Ａｌｑ３：蒸着速度１Å／ｓｅｃ、Ｌｉ：蒸着速度０．５Å／ｓｅｃ）の膜厚となるように形成した。その後、酸化モリブデン（ＭｏＯ３）を真空蒸着法により、２０ｎｍ（蒸着速度１Å／ｓｅｃ）の膜厚で形成し、有機ＥＬ素子８０の中間層８３を形成した。
（評価結果１）
【００８９】
実施例１及び比較例で作製した有機ＥＬ素子７０，８０の発光効率及び素子寿命を比較評価した。発光効率は、実施例１及び比較例の差がほぼ生じなかった（実施例１：６２ｃｄ／Ａ、比較例１：６４ｃｄ／Ａ）。ただし、素子寿命については、実施例１の有機ＥＬ素子７０の方が大幅に延びることが確認された（実施例１：８０００時間、比較例：１２００時間 at ２０００ｃｄ／ｍ２）。
【００９０】
この結果から、電子輸送層中に存在する金属が有機材料と反応しやすいために、複数の有機発光素子ユニットを備えたマルチフォトン（タンデム）素子の寿命が良好ではなかったが、本実施例１のように金属酸化物と金属が存在すればそれらの反応が抑えられるために素子の寿命が良好となることがわかった。
【００９１】
有機発光素子ユニットの有機材料は、炭素原子、あるいはシリコン原子と酸素原子、硫黄原子、あるいはハロゲン原子の結合が存在するときは、酸素原子、硫黄原子、あるいはハロゲン原子上でマイナスに局在化しやすい。そして、そのマイナスに局在化した部位に金属のプラスに局在化した部位が配位する。このため、炭素原子、あるいはシリコン原子と酸素原子、硫黄原子、あるいはハロゲン原子の結合が弱まり、有機材料と金属が反応しやすくなる。一方、金属酸化物と金属とを組み合わせたときには、金属酸化物中の酸素原子は、有機材料ほどマイナスに局在化しない。このため、金属酸化物と金属との反応性は、有機材料と金属の反応性に比べて低くなる。金属酸化物と金属との反応性は低いが、金属を比較的高濃度（１０〜４０％）でドープすることにより、電子注入性を高めることはできる。
【実施例２】
【００９２】
次に、実施例２に係る有機ＥＬ素子９０について図を用いて詳細に説明する。
【００９３】
図９は、実施例２に係る有機ＥＬ素子９０の断面図である。実施例２に係る有機ＥＬ素子９０と、実施例１に係る有機ＥＬ素子７０とは、その中間層７３，９３の構成のみ異なっている。
【００９４】
実施例２に係る有機ＥＬ素子９０の中間層９３は、陽極７１側の第１有機発光素子ユニット７２における電子輸送層７２ｄのＡｌｑ３と中間層９３中の金属との反応、さらに陰極７５側の第２有機発光素子ユニット７４におけるα―ＮＰＤと金属との反応を、それぞれ抑制するように構成されている。具体的には、中間層９３は、陽極７１側の第１有機発光素子ユニット７２を形成した後に、ＭｏＯ３の層９７を１ｎｍの膜厚で形成し、その後、ＭｏＯ３とＣａとの層９８を共蒸着により２０ｎｍ（ＭｏＯ３：蒸着速度１Å／ｓｅｃ、Ｃａ：蒸着速度０.１Å／ｓｅｃ）の膜厚で形成した。その後、ＭｏＯ３の層９７を１ｎｍの膜厚で形成した。中間層９３以外の陽極７１、第１及び第２有機発光素子ユニット７２，７４、及び、陰極７５に関しては、それぞれ実施例１と同じ手順で形成した。
【実施例３】
【００９５】
次に、実施例３に係る有機ＥＬ素子１００について図を用いて詳細に説明する。
【００９６】
図１０は、実施例３に係る有機ＥＬ素子１００の断面図である。実施例３に係る有機ＥＬ素子１００と、実施例１に係る有機ＥＬ素子７０とは、その中間層７３，１０３の構成のみ異なっている。
【００９７】
本実施例３では、陽極７１側の第１有機発光素子ユニット７２を形成した後、ＭｏＯ３の層１０７を１ｎｍの膜厚で形成し、その後、ＭｏＯ３とＣａとの層１０８を共蒸着により1０ｎｍ（ＭｏＯ３：蒸着速度１Å／ｓｅｃ、Ｃａ：蒸着速度０.１Å／ｓｅｃ）の膜厚で形成した。続いて、さらにＭｏＯ３の層１０７を１ｎｍの膜厚で形成し、その後、ＭｏＯ３とＦ４ＴＣＮＱとの層１０９を共蒸着により1０ｎｍ（ＭｏＯ３：蒸着速度１Å／ｓｅｃ、Ｆ４ＴＣＮＱ：蒸着速度０.１Å／ｓｅｃ）の膜厚で形成した。最後に、ＭｏＯ３の層１０７を１ｎｍの膜厚で形成し、中間層１０３を作製した。中間層１０３以外の陽極７１、第１及び第２有機発光素子ユニット７２，７４、及び、陰極７５に関しては、それぞれ実施例１と同じ手順で形成した。
（評価結果２）
【００９８】
実施例１〜３で作製した有機ＥＬ素子７０，９０，１００について、駆動電圧、発光効率、及び、素子寿命をそれぞれ比較評価した。
【００９９】
駆動電圧は、実施例１の有機ＥＬ素子７０が６．４Ｖであり、実施例２の有機ＥＬ素子９０が６．５Ｖであり、両者はほぼ同等であった。これに対し、実施例３の有機ＥＬ素子１００は６．２Ｖとなり、実施例１及び２と比較して、低かった。
【０１００】
発光効率は、実施例１の有機ＥＬ素子７０及び実施例２の有機ＥＬ素子９０の間でほぼ差がなかった（実施例１：６２ｃｄ／Ａ、実施例２：６４ｃｄ／Ａ）。しかし、実施例３の有機ＥＬ素子１００の発光効率は、実施例１及び２と比較してやや低かった（５８ｃｄ／Ａ）。
【０１０１】
素子寿命は、実施例１の有機ＥＬ素子７０及び実施例２の有機ＥＬ素子９０の間でほぼ差がなかった。これに対し、実施例３の有機ＥＬ素子１００の寿命は、大幅に実施例１及び２よりも延びることが確認された（実施例１：８０００時間、実施例２：９０００時間、実施例３：１３０００時間 at ２０００ｃｄ／ｍ２）。
【０１０２】
上記結果から、中間層に存在する金属を隣接する有機材料に近づけなくすることで、金属と有機材料との反応を抑制させ、素子の長寿命化を図れることが確認された（実施例１〜３と比較例との比較から）。また、中間層を、陽極付近では電子注入性が増すように、陰極付近では正孔注入性が増すように、それぞれ配置させることで、より低い電圧で駆動し、発光効率の高い素子を得ることができた（実施例１及び２と実施例３との比較から）。中間層に存在する金属が隣接する有機材料に近づけなくすることで、金属と有機材料との反応を抑制できるメカニズムについては評価結果１で述べたものと同様である。
【実施例４】
【０１０３】
次に、実施例４に係る有機ＥＬ素子１１０について図を用いて詳細に説明する。
【０１０４】
図１１は、実施例４に係る有機ＥＬ素子１１０の断面図である。実施例４に係る有機ＥＬ素子１１０と、実施例１に係る有機ＥＬ素子７０とは、その中間層７３，１１３の構成のみ異なっている。
【０１０５】
本実施例４では、陽極７１側の第１有機発光素子ユニット７２を形成した後に、ＭｏＯ３の層１１７を１ｎｍの膜厚で形成した。その後、ＭｏＯ３とＣａとの層１１８を共蒸着により1０ｎｍ（ＭｏＯ３：蒸着速度１Å／ｓｅｃ、Ｃａ：蒸着速度０．２０Å／ｓｅｃから０．０５Å／ｓｅｃ）の膜厚で形成した。その際、Ｃａの蒸着速度は変化させる一方、ＭｏＯ３の蒸着速度は一定にして濃度勾配を設けた。その後、ＭｏＯ３の層１１７を１ｎｍの膜厚で形成した。続いて、ＭｏＯ３とＦ４ＴＣＮＱとの層１１９を共蒸着により1０ｎｍ（ＭｏＯ３：蒸着速度１Å／ｓｅｃ、Ｆ４ＴＣＮＱ：蒸着速度０．２０Å／ｓｅｃから００５Å／ｓｅｃ）の膜厚で形成した。この際もＦ４ＴＣＮＱの蒸着速度を変える一方、ＭｏＯ３の蒸着速度は一定として勾配を設けた。最後にＭｏＯ３の層１１７を１ｎｍの膜厚で形成し、中間層１１３を作製した。中間層１１３以外の陽極７１、第１及び第２有機発光素子ユニット７２，７４、及び、陰極７５に関しては、それぞれ実施例１と同じ手順で形成した。
【０１０６】
なお、濃度勾配は、インライン蒸着等の蒸着源が固定され、基板が搬送される方法を利用しても容易に形成できる。
（評価結果３）
【０１０７】
実施例３及び実施例４で作製した有機ＥＬ素子１００，１１０の駆動電圧、発光効率、及び、素子寿命を比較評価した。実施例３で作製した有機ＥＬ素子１００に対して、実施例４で作製した有機ＥＬ素子１１０は、素子寿命が５割長くなり、発光効率は同等であった。
【０１０８】
濃度勾配を設けることで電子及びホール注入障壁が低減され、電気化学的に安定になることがわかった。ドープ濃度を変えると、仕事関数が変わり、それにより各地点での電子及びホールの注入又は移動が容易になるためである。また、濃度勾配は、隣接する層同士の仕事関数から均等であることが望ましい。その際の電子およびホール移動の障壁が最も小さくなるためである。（参考文献：K. Okamoto et al. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 7014.）
【実施例５】
【０１０９】
次に、実施例５に係る有機ＥＬ素子について説明する。
【０１１０】
実施例５に係る有機ＥＬ素子と、実施例２に係る有機ＥＬ素子９０とは、その中間層９３の構成のみ異なっている。
【０１１１】
実施例５に係る有機ＥＬ素子の中間層として、まず、実施例２に係る有機ＥＬ素子９０と同様の陽極７１及び第１有機発光素子ユニット７２を形成した。続いて、ＭｏＯ３の層を１ｎｍの膜厚で形成し、さらに、ＭｏＯ３とＣａとの層を共蒸着により２０ｎｍ（ＭｏＯ３：蒸着速度１Å／ｓｅｃ、Ｃａ：蒸着速度０.５Å／ｓｅｃ）の膜厚で形成した。次に、ＭｏＯ３の層を１ｎｍの膜厚で形成した。また、第２有機発光素子ユニット７４、及び、陰極７５に関しては、それぞれ実施例２と同じ手順で形成した。
（評価結果４）
【０１１２】
実施例２及び実施例５でそれぞれ作製した有機ＥＬ素子の駆動電圧、発光効率、素子寿命を比較評価した。実施例５では、ＭｏＯ３に対して、相対膜厚比で５０％のＣａをドープした（実施例２では２０％）。実施例２の有機ＥＬ素子９０に対して、実施例５で作製した有機ＥＬ素子は、素子寿命が１割短くなる結果が得られた。
【０１１３】
ＭｏＯ３に対して、金属を５０％以上ドープしたあたりから素子寿命が短くなる結果が得られた。つまり、Ｃａが周囲と反応する活性点が増え、反応後に電子輸送性が落ちるために、全体として素子寿命が短くなったと考えられる。
【実施例６】
【０１１４】
次に、実施例６に係る有機ＥＬ素子について説明する。
【０１１５】
実施例６に係る有機ＥＬ素子と、実施例３に係る有機ＥＬ素子１００とは、その構成要素が同じであり、その中間層１０３の構成のみ異なっている。
【０１１６】
実施例６に係る有機ＥＬ素子の中間層は、実施例３係る有機ＥＬ素子１００の中間層１０３の作製において、そのＭｏＯ３とＦ４ＴＣＮＱとの共蒸着速度をＭｏＯ３：蒸着速度１Å／ｓｅｃ、Ｆ４ＴＣＮＱ：蒸着速度０.５Å／ｓｅｃとし、1０ｎｍの膜厚で形成した。
（評価結果５）
【０１１７】
実施例３及び実施例６でそれぞれ作製した有機ＥＬ素子の駆動電圧、発光効率、素子寿命を比較評価した。実施例６ではＭｏＯ３に対して、相対膜厚比で５０％のＦ４ＴＣＮＱをドープした（実施例３では２０％）。実施例３で作製した有機ＥＬ素子１００に対して、実施例６で作製した有機ＥＬ素子は、素子寿命が１割短くなる結果が得られた。
【０１１８】
ＭｏＯ３に対して、金属を５０％以上ドープするあたりから素子寿命が短くなる結果が得られていることから、Ｃａが周囲と反応する活性点が増え、反応後に電子輸送性が低下するために全体として素子寿命が短くなったと考えられる。
【産業上の利用可能性】
【０１１９】
以上説明したように、本発明は、有機ＥＬ素子に関する。
【図面の簡単な説明】
【０１２０】
【図１】図１は、本発明の実施形態に係る有機ＥＬ素子１０の断面図である。
【図２】図２は、本発明の実施形態に係る有機ＥＬ素子２０の断面図である。
【図３】図３は、本発明の実施形態に係る有機ＥＬ素子３０の断面図である。
【図４】図４は、本発明の実施形態に係る有機ＥＬ素子４０の断面図である。
【図５】図５は、本発明の実施形態に係る有機ＥＬ素子５０の断面図である。
【図６】図６は、本発明の実施形態に係る有機ＥＬ素子６０の断面図である。
【図７】図７は、本発明の実施例１に係る有機ＥＬ素子７０の断面図である。
【図８】図８は、比較例に係る有機ＥＬ素子８０の断面図である。
【図９】図９は、本発明の実施例２に係る有機ＥＬ素子９０の断面図である。
【図１０】図１０は、本発明の実施例３に係る有機ＥＬ素子１００の断面図である。
【図１１】図１１は、本発明の実施例４に係る有機ＥＬ素子１１０の断面図である。
【符号の説明】
【０１２１】
１０，２０，３０，４０，５０，６０，７０，９０，１００，１１０ 有機ＥＬ素子
１１，７１ 陽極
１２，７２ 第１有機発光素子ユニット
１３，２３，３３，４３，５３，６３，７３，９３，１０３，１１３ 中間層
１４，７４ 第２有機発光素子ユニット
１５，７５ 陰極
２１，４１，５１，６１ アルカリ金属又はアルカリ土類金属を含んだ金属酸化物の層
２２ 金属酸化物のみの層
４２，５２，６２ ｐ型ドーパントを含んだ金属酸化物の層
６４ バッファ層
７２ａ 正孔輸送層
７２ｂ 発光層
７２ｃ バッファ層
７２ｄ 電子輸送層
７６ 電子注入層
８６ キャリア注入層
９７，１０７，１１７ ＭｏＯ３の層
９８，１０８，１１８ ＭｏＯ３とＣａとの層
１０９，１１９ ＭｏＯ３とＦ４ＴＣＮＱとの層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルカリ金属又はアルカリ土類金属を含んだ金属酸化物で構成された中間層と、
上記中間層を挟持するように設けられ、且つ、該中間層を介して電気的に直列に接合された第１及び第２有機発光素子ユニットと、
を備えた有機ＥＬ素子。
【請求項２】
請求項１に記載された有機ＥＬ素子において、
上記金属酸化物は、酸化バナジウム、酸化レニウム、酸化インジウム・スズ、酸化モリブデン、酸化鉄、及び、酸化亜鉛のうちの少なくともいずれか１種を含む有機ＥＬ素子。
【請求項３】
請求項１に記載された有機ＥＬ素子において、
上記アルカリ金属及びアルカリ土類金属は、それぞれ単体、塩化物、フッ化物、又は、酸化物として上記金属酸化物に含まれている有機ＥＬ素子。
【請求項４】
請求項１に記載された有機ＥＬ素子において、
上記中間層のアルカリ金属又はアルカリ土類金属を含んだ部分が構成する膜の、該中間層全体に対する膜厚比が５０％以下である有機ＥＬ素子。
【請求項５】
請求項１に記載された有機ＥＬ素子において、
上記第１及び第２有機発光素子ユニットの一方には、該中間層に対向するように電子輸送層が設けられており、
上記中間層のアルカリ金属又はアルカリ土類金属は、該中間層における上記電子輸送層に対向する部分に含まれている有機ＥＬ素子。
【請求項６】
請求項１に記載された有機ＥＬ素子において、
上記第１及び第２有機発光素子ユニットの一方には、該中間層に対向するように電子輸送層が設けられており、
上記中間層のアルカリ金属又はアルカリ土類金属は、該中間層の上記電子輸送層に対向する側からその反対側に向かうにつれて、徐々に該中間層内での濃度が低くなるように含まれている有機ＥＬ素子。
【請求項７】
金属酸化物の層と、アルカリ金属又はアルカリ土類金属を含んだ金属酸化物の層と、で構成された中間層と、
上記中間層を挟持するように設けられ、且つ、該中間層を介して電気的に直列に接合された第１及び第２有機発光素子ユニットと、
を備えた有機ＥＬ素子。
【請求項８】
アルカリ金属又はアルカリ土類金属を含んだ金属酸化物の層と、ｐ型ドーパントを含んだ金属酸化物の層と、で構成された中間層と、
上記中間層を挟持するように設けられ、且つ、該中間層を介して電気的に直列に接合された第１及び第２有機発光素子ユニットと、
を備えた有機ＥＬ素子。
【請求項９】
請求項８に記載された有機ＥＬ素子において、
上記金属酸化物は、酸化バナジウム、酸化レニウム、酸化インジウム・スズ、酸化モリブデン、酸化鉄、及び、酸化亜鉛のうちの少なくともいずれか１種を含む有機ＥＬ素子。
【請求項１０】
請求項８に記載された有機ＥＬ素子において、
上記ｐ型ドーパントは、フタロシアニン骨格、ｐ−キノン骨格、ｏ−キノン骨格、又は、キノジメタン骨格を有する有機化合物のうちの少なくともいずれか１種である有機ＥＬ素子。
【請求項１１】
請求項８に記載された有機ＥＬ素子において、
上記ｐ型ドーパントは、遷移金属の酸化物である有機ＥＬ素子。
【請求項１２】
請求項８に記載された有機ＥＬ素子において、
上記アルカリ金属及びアルカリ土類金属は、それぞれ単体、塩化物、フッ化物、又は、酸化物として上記金属酸化物に含まれている有機ＥＬ素子。
【請求項１３】
請求項８に記載された有機ＥＬ素子において、
上記中間層のアルカリ金属又はアルカリ土類金属を含んだ金属酸化物の層と、ｐ型ドーパントを含んだ金属酸化物の層とは、それぞれ該中間層全体に対する膜厚比が５０％以下である有機ＥＬ素子。
【請求項１４】
請求項８に記載された有機ＥＬ素子において、
上記第１及び第２有機発光素子ユニットの一方には該中間層に対向するように電子輸送層が設けられていると共に、他方には該中間層に対向するように正孔輸送層が設けられており、
上記アルカリ金属又はアルカリ土類金属を含んだ金属酸化物の層が上記電子輸送層に対向するように設けられ、
上記ｐ型ドーパントを含んだ金属酸化物の層が上記正孔輸送層に対向するように設けられた有機ＥＬ素子。
【請求項１５】
請求項１４に記載された有機ＥＬ素子において、
上記アルカリ金属又はアルカリ土類金属は、該アルカリ金属又はアルカリ土類金属を含んだ金属酸化物の層における上記電子輸送層に対向する部分に含まれ、
上記ｐ型ドーパントは、該ｐ型ドーパントを含んだ金属酸化物の層における上記正孔輸送層に対向する部分に含まれている有機ＥＬ素子。
【請求項１６】
請求項１４に記載された有機ＥＬ素子において、
上記アルカリ金属又はアルカリ土類金属は、該アルカリ金属又はアルカリ土類金属を含んだ金属酸化物の層の上記電子輸送層に対向する側からその反対側に向かうにつれて、徐々に該金属酸化物の層内での濃度が低くなるように含まれ、
上記ｐ型ドーパントは、該ｐ型ドーパントを含んだ金属酸化物の層の上記正孔輸送層に対向する側からその反対側に向かうにつれて、徐々に該金属酸化物の層内での濃度が低くなるように含まれている有機ＥＬ素子。
【請求項１７】
請求項１４に記載された有機ＥＬ素子において、
上記アルカリ金属又はアルカリ土類金属を含んだ金属酸化物の層及び上記電子輸送層の間と、
上記ｐ型ドーパントを含んだ金属酸化物の層及び上記正孔輸送層の間と、
上記アルカリ金属又はアルカリ土類金属を含んだ金属酸化物の層及び上記ｐ型ドーパントを含んだ金属酸化物の層の間と、
のうちの少なくともいずれか一つの間に金属酸化物のみで構成されるバッファ層を備えた有機ＥＬ素子。
【請求項１】
アルカリ金属又はアルカリ土類金属を含んだ金属酸化物で構成された中間層と、
上記中間層を挟持するように設けられ、且つ、該中間層を介して電気的に直列に接合された第１及び第２有機発光素子ユニットと、
を備えた有機ＥＬ素子。
【請求項２】
請求項１に記載された有機ＥＬ素子において、
上記金属酸化物は、酸化バナジウム、酸化レニウム、酸化インジウム・スズ、酸化モリブデン、酸化鉄、及び、酸化亜鉛のうちの少なくともいずれか１種を含む有機ＥＬ素子。
【請求項３】
請求項１に記載された有機ＥＬ素子において、
上記アルカリ金属及びアルカリ土類金属は、それぞれ単体、塩化物、フッ化物、又は、酸化物として上記金属酸化物に含まれている有機ＥＬ素子。
【請求項４】
請求項１に記載された有機ＥＬ素子において、
上記中間層のアルカリ金属又はアルカリ土類金属を含んだ部分が構成する膜の、該中間層全体に対する膜厚比が５０％以下である有機ＥＬ素子。
【請求項５】
請求項１に記載された有機ＥＬ素子において、
上記第１及び第２有機発光素子ユニットの一方には、該中間層に対向するように電子輸送層が設けられており、
上記中間層のアルカリ金属又はアルカリ土類金属は、該中間層における上記電子輸送層に対向する部分に含まれている有機ＥＬ素子。
【請求項６】
請求項１に記載された有機ＥＬ素子において、
上記第１及び第２有機発光素子ユニットの一方には、該中間層に対向するように電子輸送層が設けられており、
上記中間層のアルカリ金属又はアルカリ土類金属は、該中間層の上記電子輸送層に対向する側からその反対側に向かうにつれて、徐々に該中間層内での濃度が低くなるように含まれている有機ＥＬ素子。
【請求項７】
金属酸化物の層と、アルカリ金属又はアルカリ土類金属を含んだ金属酸化物の層と、で構成された中間層と、
上記中間層を挟持するように設けられ、且つ、該中間層を介して電気的に直列に接合された第１及び第２有機発光素子ユニットと、
を備えた有機ＥＬ素子。
【請求項８】
アルカリ金属又はアルカリ土類金属を含んだ金属酸化物の層と、ｐ型ドーパントを含んだ金属酸化物の層と、で構成された中間層と、
上記中間層を挟持するように設けられ、且つ、該中間層を介して電気的に直列に接合された第１及び第２有機発光素子ユニットと、
を備えた有機ＥＬ素子。
【請求項９】
請求項８に記載された有機ＥＬ素子において、
上記金属酸化物は、酸化バナジウム、酸化レニウム、酸化インジウム・スズ、酸化モリブデン、酸化鉄、及び、酸化亜鉛のうちの少なくともいずれか１種を含む有機ＥＬ素子。
【請求項１０】
請求項８に記載された有機ＥＬ素子において、
上記ｐ型ドーパントは、フタロシアニン骨格、ｐ−キノン骨格、ｏ−キノン骨格、又は、キノジメタン骨格を有する有機化合物のうちの少なくともいずれか１種である有機ＥＬ素子。
【請求項１１】
請求項８に記載された有機ＥＬ素子において、
上記ｐ型ドーパントは、遷移金属の酸化物である有機ＥＬ素子。
【請求項１２】
請求項８に記載された有機ＥＬ素子において、
上記アルカリ金属及びアルカリ土類金属は、それぞれ単体、塩化物、フッ化物、又は、酸化物として上記金属酸化物に含まれている有機ＥＬ素子。
【請求項１３】
請求項８に記載された有機ＥＬ素子において、
上記中間層のアルカリ金属又はアルカリ土類金属を含んだ金属酸化物の層と、ｐ型ドーパントを含んだ金属酸化物の層とは、それぞれ該中間層全体に対する膜厚比が５０％以下である有機ＥＬ素子。
【請求項１４】
請求項８に記載された有機ＥＬ素子において、
上記第１及び第２有機発光素子ユニットの一方には該中間層に対向するように電子輸送層が設けられていると共に、他方には該中間層に対向するように正孔輸送層が設けられており、
上記アルカリ金属又はアルカリ土類金属を含んだ金属酸化物の層が上記電子輸送層に対向するように設けられ、
上記ｐ型ドーパントを含んだ金属酸化物の層が上記正孔輸送層に対向するように設けられた有機ＥＬ素子。
【請求項１５】
請求項１４に記載された有機ＥＬ素子において、
上記アルカリ金属又はアルカリ土類金属は、該アルカリ金属又はアルカリ土類金属を含んだ金属酸化物の層における上記電子輸送層に対向する部分に含まれ、
上記ｐ型ドーパントは、該ｐ型ドーパントを含んだ金属酸化物の層における上記正孔輸送層に対向する部分に含まれている有機ＥＬ素子。
【請求項１６】
請求項１４に記載された有機ＥＬ素子において、
上記アルカリ金属又はアルカリ土類金属は、該アルカリ金属又はアルカリ土類金属を含んだ金属酸化物の層の上記電子輸送層に対向する側からその反対側に向かうにつれて、徐々に該金属酸化物の層内での濃度が低くなるように含まれ、
上記ｐ型ドーパントは、該ｐ型ドーパントを含んだ金属酸化物の層の上記正孔輸送層に対向する側からその反対側に向かうにつれて、徐々に該金属酸化物の層内での濃度が低くなるように含まれている有機ＥＬ素子。
【請求項１７】
請求項１４に記載された有機ＥＬ素子において、
上記アルカリ金属又はアルカリ土類金属を含んだ金属酸化物の層及び上記電子輸送層の間と、
上記ｐ型ドーパントを含んだ金属酸化物の層及び上記正孔輸送層の間と、
上記アルカリ金属又はアルカリ土類金属を含んだ金属酸化物の層及び上記ｐ型ドーパントを含んだ金属酸化物の層の間と、
のうちの少なくともいずれか一つの間に金属酸化物のみで構成されるバッファ層を備えた有機ＥＬ素子。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００９−４３６１２（Ｐ２００９−４３６１２Ａ）
【公開日】平成２１年２月２６日（２００９．２．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２０８２４１（Ｐ２００７−２０８２４１）
【出願日】平成１９年８月９日（２００７．８．９）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年２月２６日（２００９．２．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年８月９日（２００７．８．９）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
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