(57)【要約】発光および光電変換機能を備え、発光の際に発生する熱を低減しつつ、光電変換して得られる光電流値と暗電流値の比率が高い有機ＥＬ素子、光センサ、生体センサを提供する。本発明に係る有機ＥＬ素子（１）は、透明基材（２）、透明電極（３）、有機機能層（４）、対向電極（５）を有して成り、前記有機機能層（４）が、光吸収機能を持つ発光層（４１）を少なくとも一つ有し、前記発光層（４１）は複数の材料で構成されており、前記複数の材料のうち、可視光以上の波長領域で最も吸光度の高い吸収材料のエネルギーギャップが前記発光層（４１）の中で最も大きく、前記発光層（４１）における前記吸収材料の存在量を５０体積％以下としている。
2018198529.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基材、透明電極、有機機能層、対向電極を有して成り、
前記有機機能層が、光吸収機能を持つ発光層を少なくとも一つ有し、
前記発光層は複数の材料で構成されており、
前記複数の材料のうち、可視光以上の波長領域で最も吸光度の高い吸収材料のエネルギーギャップが前記発光層の中で最も大きく、
前記発光層における前記吸収材料の存在量が５０体積％以下である有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項２】
前記吸収材料が蛍光による発光を行う請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項３】
前記複数の材料のうちの少なくとも一つの材料がＩｒ錯体である請求項１または請求項２に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項４】
前記発光層における前記吸収材料の存在量が３０体積％未満である請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項５】
波長選択性を有する請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項６】
前記透明基材がフレキシブル性を有する請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項７】
前記透明電極にＡｇを用いている請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項８】
前記有機機能層が、少なくとも１つ以上のキャリア輸送層を前記発光層と隣接させて有する請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項９】
請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を用いた光センサ。
【請求項１０】
発光体と、請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子と、を同一基板上に有する光センサ。
【請求項１１】
前記発光体が有機エレクトロルミネッセンス素子である請求項１０に記載の光センサ。
【請求項１２】
前記発光体である前記有機エレクトロルミネッセンス素子が緑色発光をする請求項１１に記載の光センサ。
【請求項１３】
請求項９から請求項１２のいずれか１項に記載の光センサを用いた生体センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機エレクトロルミネッセンス素子と、これを用いた光センサおよび生体センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
有機物質に電圧を印加して発光する現象を有機エレクトロルミネッセンス（以下、「有機ＥＬ」ともいう）といい、有機ＥＬを発生させる素子を有機ＥＬ素子という。有機ＥＬ素子は、有機発光物質が含有された単層または多層の発光層（「有機ＥＬ層」、「有機薄膜層」、「有機発光物質含有層」、「有機発光層」などとも呼称されている）を陽極と陰極の間に有する構造となっている。有機ＥＬ素子は、電圧が印加されると、発光層に陰極から電子が注入されると共に、陽極から正孔が注入され、これらが発光層で再結合して励起子が生じる。有機ＥＬ素子はこのようにして生じた励起子からの光の放出（蛍光・リン光）を利用して発光する。【０００３】
なお、前記した有機ＥＬ素子の前記発光層は外部から光を受けると、発光の逆反応で光エネルギーを電力に変換（光電変換）することができる。
有機薄膜太陽電池も薄膜層中の光吸収層（光電変換層）で前記した光電変換を行う機能（光電変換機能）を発揮し、光エネルギーを電力に変換する。【０００４】
このような有機薄膜太陽電池に関して、例えば、特許文献１が開示されている。この特許文献１には、励起子生成層（ＥＨＬ）と励起子解離層（ＥＳＬ）のヘテロ接合型構成となる有機薄膜太陽電池が記載されている。この特許文献１には、ＥＨＬは二つ以上の材料Ａ、Ｂで構成されており、エネルギー準位がＳ１（Ａ）＞Ｓ１（Ｂ）＞Ｔ１（Ｂ）＞Ｔ１（Ａ）となることや、材料Ｂは項間交差（intersystem crossing；ＩＳＣ）を少なくとも２０％以上起こすことなどが記載されている。なお、Ｓ１（Ａ）は材料Ａの励起子の最も低い一重項状態、Ｓ１（Ｂ）は材料Ｂの励起子の最も低い一重項状態、Ｔ１（Ｂ）は材料Ｂの励起子の最も低い三重項状態、Ｔ１（Ａ）は材料Ａの励起子の最も低い三重項状態を表している。【０００５】
つまり、特許文献１に記載されている有機薄膜太陽電池は、光を受光した際のＥＨＬ内部でのエネルギー遷移に関して、Ｓ１（Ａ）→Ｓ１（Ｂ）→Ｔ１（Ｂ）→Ｔ１（Ａ）と励起子が移動するようなエネルギー準位や構造としている。
また、特許文献１には、材料Ａが主受光材料であり、材料Ａの濃度は３０％以上であると記載されている。さらに、特許文献１には、材料Ｂはフラーレンまたは金属錯体であると記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００９／０２３５９７１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前記したように、有機薄膜太陽電池は光電変換機能を発揮するものであるから、特許文献１に記載された光電変換機能に関する技術を適用して有機薄膜太陽電池の光電変換機能を向上させることが可能である。【０００８】
しかしながら、特許文献１に記載された光電変換機能に関する技術をそのまま有機ＥＬ素子に適用して発光させた場合、エネルギー準位の関係で発光が殆ど行われず、熱失活が起こる。熱失活によって発生する熱は、有機ＥＬ素子の有機材料にダメージを与える可能性がある。【０００９】
また、特許文献１に記載された光電変換機能に関する技術をそのまま適用した有機ＥＬ素子を生体センサなどの受光素子として用いた場合、当該受光素子で受光できる光が太陽光のように波長帯の広い光であるとは限らず、また、光の強さも十分でないことが考えられる。そのため、光を受光しているときの電流値（光電流値）が低くなったり、起電できなかったりする可能性がある。さらに、発光層（光電変換層）中の材料の選定や組成が適切でないと、光を受光していないときの電流値（暗電流値）が高くなる可能性がある。いずれの場合も光電変換して得られる光電流値と暗電流値の比率が低下するため、そのような有機ＥＬ素子を生体センサなどの受光素子として用いると性能が低くなってしまう。なお、光電流値と暗電流値の比率は、一般的に、信号対雑音比（Ｓ／Ｎ比、ＳＮＲ）などと呼ばれているものと同意義である。【００１０】
本発明は前記状況に鑑みてなされたものであり、発光および光電変換機能を備え、発光の際に発生する熱を低減しつつ、光電変換して得られる光電流値と暗電流値の比率が高い有機エレクトロルミネッセンス素子と、これを用いた光センサおよび生体センサとを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る前記課題は以下の手段により解決される。
（１）透明基材、透明電極、有機機能層、対向電極を有して成り、前記有機機能層が、光吸収機能を持つ発光層を少なくとも一つ有し、前記発光層は複数の材料で構成されており、前記複数の材料のうち、可視光以上の波長領域で最も吸光度の高い吸収材料のエネルギーギャップが前記発光層の中で最も大きく、前記発光層における前記吸収材料の存在量が５０体積％以下である有機エレクトロルミネッセンス素子。【００１２】
（２）前記吸収材料が蛍光による発光を行う前記（１）に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。【００１３】
（３）前記複数の材料のうちの少なくとも一つの材料がＩｒ錯体である前記（１）または前記（２）に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。【００１４】
（４）前記発光層における前記吸収材料の存在量が３０体積％未満である前記（１）から前記（３）のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。【００１５】
（５）波長選択性を有する前記（１）から前記（４）のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。【００１６】
（６）前記透明基材がフレキシブル性を有する前記（１）から前記（５）のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。【００１７】
（７）前記透明電極にＡｇを用いている前記（１）から前記（６）のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。【００１８】
（８）前記有機機能層が、少なくとも１つ以上のキャリア輸送層を前記発光層と隣接させて有する前記（１）から前記（７）のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。【００１９】
（９）前記（１）から前記（８）のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を用いた光センサ。【００２０】
（１０）発光体と、前記（１）に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子と、を同一基板上に有する光センサ。【００２１】
（１１）前記発光体が有機エレクトロルミネッセンス素子である前記（１０）に記載の光センサ。【００２２】
（１２）前記発光体である前記有機エレクトロルミネッセンス素子が緑色発光をする前記（１１）に記載の光センサ。【００２３】
（１３）前記（９）から前記（１２）のいずれか１項に記載の光センサを用いた生体センサ。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、発光および光電変換機能を備え、発光の際に発生する熱を低減しつつ、光電変換して得られる光電流値と暗電流値の比率が高い有機エレクトロルミネッセンス素子と、これを用いた光センサおよび生体センサとを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本実施形態に係る有機ＥＬ素子の全体構成を説明する概略図である。
【図２】本実施形態に係る有機ＥＬ素子の好ましい態様の全体構成を説明する概略図である。
【図３】本実施形態に係る光センサの構成を説明する斜視図である。
【図４】本実施形態に係る発光体と受光体を一体化した光センサの構成を説明する斜視図である。
【図５】本実施形態に係る生体センサの構成を説明する斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
（有機ＥＬ素子）
以下、適宜図面を参照して本発明に係る有機ＥＬ素子の一実施形態について詳細に説明する。
図１は、本実施形態に係る有機ＥＬ素子の全体構成を説明する概略図である。
図１に示すように、本実施形態に係る有機ＥＬ素子１は、透明基材２、透明電極３、有機機能層４、対向電極５を有して成り、前記した有機機能層４は、少なくとも一つの発光層４１を有している。
なお、図示はしないが、透明基材２上の透明電極３、有機機能層４および対向電極５は、封止材で封止されている。
以下、有機ＥＬ素子１の各構成について説明する。
【００２７】
（透明基材）
透明基材２は、透明電極３、有機機能層４、対向電極５を形成する土台となるものである。透明基材２は、例えば、ガラス、石英、透明樹脂フィルムなどの光透過性を有する基板材料で形成される。
【００２８】
ガラスとしては、例えば、シリカガラス、ソーダ石灰シリカガラス、鉛ガラス、ホウケイ酸塩ガラス、無アルカリガラスなどが挙げられる。これらのガラス材料の表面には、透明電極３との密着性、耐久性および平滑性の観点から、必要に応じて研磨等の物理的処理が施されていてもよいし、無機物または有機物からなる被膜や、これらの被膜を組み合わせたハイブリッド被膜、つまり、無機物と有機物の混合膜が形成されていてもよい。
【００２９】
透明樹脂フィルムとしては、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）などのポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン、セロファン、セルロースジアセテート、セルローストリアセテート（ＴＡＣ）、セルロースアセテートブチレート、セルロースアセテートプロピオネート（ＣＡＰ）、セルロースアセテートフタレート、セルロースナイトレートなどのセルロースエステル類またはそれらの誘導体、ポリ塩化ビニリデン、ポリビニルアルコール、ポリエチレンビニルアルコール、シンジオタクティックポリスチレン、ポリカーボネート、ノルボルネン樹脂、ポリメチルペンテン、ポリエーテルケトン、ポリイミド、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリフェニレンスルフィド、ポリスルホン類、ポリエーテルイミド、ポリエーテルケトンイミド、ポリアミド、フッ素樹脂、ナイロン、ポリメチルメタクリレート、アクリル、ポリアリレート類、アートン（商品名ＪＳＲ社製）やアペル（商品名三井化学社製）などのシクロオレフィン系樹脂などのフィルムが挙げられる。
【００３０】
透明樹脂フィルムの表面には、ガラスについて述べたのと同様の観点から、無機物または有機物からなる被膜や、これらの被膜を組み合わせたハイブリッド被膜が形成されていてもよい。このような被膜およびハイブリッド被膜を形成した樹脂フィルム（ガスバリア性フィルムということもある。）は、ＪＩＳ−Ｋ−７１２９−１９９２に準拠した方法で測定された水蒸気透過度（２５±０．５℃、相対湿度９０±２％ＲＨ）が０．０１ｇ／（ｍ２・２４時間）以下であることが好ましい。また、このようなガスバリア性フィルムは、ＪＩＳ−Ｋ−７１２６−１９８７に準拠した方法で測定された酸素透過度が１×１０−３ｍＬ／（ｍ２・２４時間・ａｔｍ）以下、水蒸気透過度が１×１０−５ｇ／（ｍ２・２４時間）以下であることが好ましい。
【００３１】
前記した被膜やハイブリッド被膜を形成する材料としては、水分や酸素などの有機ＥＬ素子１の劣化をもたらすものの侵入を抑制する機能を有するものであればよく、例えば、酸化ケイ素、二酸化ケイ素、窒化ケイ素、ポリシラザン、ポリ塩化ビニリデン、ポリエチレンなどを挙げることができる。さらに、前記した被膜やハイブリッド被膜の脆弱性を改良するために、これら無機材料からなる層（無機層）と有機材料からなる層（有機層）の積層構造を持たせることがより好ましい。無機層と有機層の積層順については特に制限はないが、両者を交互に複数回積層させることが好ましい。
【００３２】
透明基材２は、特に、透明樹脂フィルムの場合には、必要に応じて任意にブリードアウト防止層やハードコート層などを設けることができる。
【００３３】
ガスバリア性フィルムの形成方法、つまり、透明基材２への前記した被膜やハイブリッド被膜の形成方法については特に限定はなく、例えば、真空蒸着法、スパッタリング法、反応性スパッタリング法、分子線エピタキシー法、クラスターイオンビーム法、イオンプレーティング法、プラズマ重合法、大気圧プラズマ重合法、プラズマＣＶＤ法、レーザーＣＶＤ法、熱ＣＶＤ法、コーティング法などを用いることができるが、特開２００４−６８１４３号公報に記載の大気圧プラズマ重合法によるものが特に好ましい。
【００３４】
透明基材２は、波長４５０〜８００ｎｍの光の平均透過率が７０％以上であることが好ましく、８０％以上であることがより好ましく、８５％以上であることがさらに好ましい。透明基材２の光の平均透過率が低いと、有機ＥＬ素子１全体の光の平均透過率が低下する。また、透明基材２の波長４５０〜８００ｎｍの光の平均吸収率は１０％以下であることが好ましく、より好ましくは５％以下、さらに好ましくは３％以下である。
【００３５】
透明基材２の平均透過率は、透明基材２の正面に対して、５°傾けた角度から測定光を入射させて測定した値である。一方、平均吸収率は、平均透過率と同様の方法で透明基材２の平均反射率を測定し、［平均吸収率＝１００−（平均透過率＋平均反射率）］として算出される値である。平均透過率および平均反射率は分光光度計で測定できる。
【００３６】
透明基材２の屈折率は好ましくは１．４０〜１．９５であり、より好ましくは１．４５〜１．７５であり、さらに好ましくは１．４５〜１．７０である。透明基材２の屈折率は、通常、透明基材２の材質によって定まる。透明基材２の屈折率は、波長５１０ｎｍの光の屈折率であり、エリプソメーターで測定できる。
【００３７】
透明基材２の厚さは、１μｍ〜２０ｍｍであることが好ましく、より好ましくは１０μｍ〜２ｍｍである。透明基材２の厚さがこの範囲であると、透明基材２の強度が高いので透明基材２上に素子を形成する際の破損が抑制されると共に、透明基材２が厚すぎないので透明基材２の光透過性が低下するおそれもない。
【００３８】
また、透明基材２は、フレキシブル性を有していることが好ましい。フレキシブル性を有する透明基材２は、例えば、前記した樹脂フィルムを用いてフレキシブル性を有する厚さで形成することができる。
また、フレキシブル性を有する透明基材２として、例えば、厚さが１０〜２００μｍの薄膜ガラスを用いることができる。このような薄膜ガラスは、例えば、無アルカリガラスで形成することができる。このような薄膜ガラスは、厚さが５０〜１２０μｍであると、破損し難く、ロール搬送も容易であるので好ましい。このような薄膜ガラスとしては、例えば、特開２０１０−１３２５３２号公報に記載されているガラスフィルムを好適に用いることができる。
【００３９】
（透明電極）
以下の説明では、透明電極３を陽極とし、対向電極５を陰極として説明するが、これに限定されない。つまり、後記する電極の構成材料を相互に入れ替えて形成することで透明電極３を陰極とし、対向電極５を陽極とすることもできる。なお、電極の構成材料を相互に入れ替えて透明電極３を陰極とし、対向電極５を陽極とした場合、これに合わせて後述する有機機能層４の構成順序（積層順序）も入れ替わる。
【００４０】
透明電極３（陽極）は、発光層４１に正孔を供給（注入）する電極膜である。陽極は、仕事関数の大きい（４ｅＶ以上、好ましくは４．５ｅＶ以上）金属、合金、有機導電性化合物およびこれらの混合物を電極物質とするものが好ましく用いられる。このような電極物質の具体例としてはＡｇやＡｕなどの金属、ＣｕＩ、インジウムチンオキシド（ＩＴＯ）、ＳｎＯ２、ＺｎＯなどの導電性透明材料が挙げられる。陽極はこれらの電極物質を蒸着やスパッタリング等の方法によって薄膜を形成させ、フォトリソグラフィー法で所望の形状のパターンを形成することができる。また、パターン精度をあまり必要としない場合は、前記した電極物質の蒸着やスパッタリング時に所望の形状のパターンマスクを用いることで所望の形状のパターンに形成することができる。さらに、有機導電性化合物のように塗布可能な物質を用いる場合には、印刷方式、コーティング方式など湿式製膜法を用いることもできる。陽極のシート抵抗は数百Ω／□以下が好ましい。さらに膜厚は材料にもよるが、例えば、１０〜１０００ｎｍ、好ましくは１０〜２００ｎｍの範囲とすることができる。
【００４１】
（下地層）
陽極として厚さが５〜３０ｎｍの薄膜Ａｇを用いる場合は、透明基材２と陽極との間に、陽極の下地となる下地層（図示せず）が形成されていることが好ましい。透明基材２と陽極（薄膜Ａｇ）との間に下地層が形成されていると、導電性が向上する。
下地層は、Ａｇと相互作用する物質を含有した層であればよく、無機材料を含有していてもよいし、有機材料を含有していてもよい。
【００４２】
下地層が無機材料を含有する場合、銀と相互作用する物質として、銀よりも昇華熱エンタルピーが大きい高表面エネルギー材料を含むことが好ましい。このような高表面エネルギー材料としては、例えば、Ａｌ、Ｔｉ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｉｎ、Ｍｏ、Ｃｕなどが挙げられる。
【００４３】
下地層が有機材料を含有する場合、ルイス塩基を有する化合物、すなわち非共有電子対を持っている原子を含む化合物を用いて構成されていることが好ましい。このようなルイス塩基を有する化合物としては、窒素および硫黄から選ばれる元素を有する化合物、すなわち、窒素含有化合物または硫黄含有化合物が例示される。
【００４４】
一例として、下地層は、窒素含有化合物および硫黄含有化合物のうちの少なくとも一方を用いて構成された層であり、それぞれ複数種類の化合物を含有していてもよい。また、下地層を構成する化合物は、窒素と硫黄の両方を含有した化合物であってもよい。
【００４５】
下地層を構成する窒素含有化合物は、窒素原子（Ｎ）を含んだ化合物であればよいが、特に非共有電子対を有する窒素原子を含む有機化合物であることが好ましい。また、下地層を構成する硫黄含有化合物は、硫黄原子（Ｓ）を含んだ化合物であればよいが、特に非共有電子対を有する硫黄原子を含む有機化合物であることが好ましい。
【００４６】
なお、下地層は、導電性を有する材料で構成されている場合であっても、主たる電極となることはない。このため下地層は、電極として必要な層厚を備えている必要はない。下地層は、下地層が形成された陽極が用いられる有機ＥＬ素子１中において、陽極の配置状態に適した層厚を有していればよい。
【００４７】
また、下地層は、上述した無機材料を含有する層と有機材料層を含有する層とを積層した構成であってもよい。この場合、下地層は、陽極側から順に、無機材料を含有する層と有機材料を含有する層とを配置した構成とすることが好ましい。
【００４８】
（対向電極５）
対向電極５（陰極）は、発光層４１に電子を供給（注入）する電極膜である。陰極は、仕事関数の小さい（４ｅＶ以下）金属（電子注入性金属と称する）、合金、有機導電性化合物およびこれらの混合物を電極物質とするものが用いられる。このような電極物質の具体例としては、ナトリウム、ナトリウム−カリウム合金、マグネシウム、リチウム、マグネシウム／銅混合物、マグネシウム／銀混合物、マグネシウム／アルミニウム混合物、マグネシウム／インジウム混合物、アルミニウム／酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）混合物、インジウム、リチウム／アルミニウム混合物、希土類金属などが挙げられる。これらの中で、電子注入性や酸化などに対する耐久性の点から、電子注入性金属とこれより仕事関数の値が大きく安定な金属である第二金属との混合物、例えば、マグネシウム／銀混合物、マグネシウム／アルミニウム混合物、マグネシウム／インジウム混合物、アルミニウム／酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）混合物、リチウム／アルミニウム混合物などが好適である。陰極はこれらの電極物質を蒸着やスパッタリングなどの方法によって薄膜を形成させることにより、作製することができる。また、陰極のシート抵抗は数百Ω／□以下が好ましく、膜厚は、例えば、１０ｎｍ〜５μｍ、好ましくは５０ｎｍ〜２００ｎｍの範囲とすることができる。
なお、陰極も陽極と同様に透明とすることができる。このようにすると、発光輝度やデザイン性が向上する。
【００４９】
（有機機能層４）
有機機能層４は、陽極と陰極の間に形成されており、発光層４１を少なくとも一つ有している。有機機能層４は、発光層４１そのものであってもよいし、発光層４１にキャリア（正孔及び電子）を輸送、注入、阻止する機能などを有する各種の機能層で構成されていてもよい。発光層４１は単層であってもよいし、発光色が異なるまたは同一の多層であってもよい。
【００５０】
有機機能層４の構成の一例を下記〔１〕〜〔８〕に示す。なお、〔１〕〜〔８〕において、通常は、先に記載された層が陽極側に設けられ、以下、記載されている順に陰極側に設けられる。
〔１〕発光層
〔２〕発光層／電子輸送層
〔３〕正孔輸送層／発光層／電子輸送層
〔４〕正孔輸送層／発光層／正孔阻止層／電子輸送層
〔５〕正孔輸送層／発光層／正孔阻止層／電子輸送層／電子注入層（陰極バッファー層）
〔６〕正孔注入層（陽極バッファー層）／正孔輸送層／発光層／正孔阻止層／電子輸送層／電子注入層
〔７〕正孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／電子注入層
〔８〕正孔注入層／正孔輸送層／発光層／正孔阻止層／電子輸送層
【００５１】
（発光層）
発光層４１は、陽極から直接、または陽極から正孔輸送層などを介して注入される正孔と、陰極から直接、または陰極から電子輸送層などを介して注入される電子とが再結合することによって発光する機能（発光機能）を有する。また、発光層４１は、その逆反応として、特定の波長範囲の光を受光することによって正孔と電子とを解離して電子を得、起電流を生じる光電変換機能を有している。つまり、この発光層４１は、後述するように、優れた光電変換機能を有する発光層（＝吸収層）である。
【００５２】
そして、本実施形態では、発光層４１を複数の材料で構成すると共に、当該複数の材料のうち、可視光以上の波長領域で最も吸光度の高い吸収材料のエネルギーギャップ（Ｅｇ）を発光層４１の中で最も大きいこととしている。そのため、発光層４１に用いられている複数の材料のエネルギー準位の関係で、光を受光した際の励起子解離が速やかに行われる。そのため、光電交換効率が増大し、光電流値が向上する。従って、この発光層４１を有する有機ＥＬ素子１は、光電流値と暗電流値の比率（Ｓ／Ｎ比）を高くできる。これに対し、可視光以上の波長領域で最も吸光度の高い吸収材料のＥｇが発光層４１の中で最も大きくない場合、光を受光した際の励起子解離が速やかに行われないので、光電流値が向上しない。なお、可視光以上の波長領域とは、波長領域がおおよそ３６０ｎｍ以上の領域をいい、波長領域が７５０ｎｍ以上の赤外線領域を含む。なお、本実施形態における前記波長領域は、４００ｎｍを超えていることが好ましく、４２０ｎｍを超えていることがより好ましく、４５０ｎｍを超えていることがさらに好ましい。
【００５３】
さらに、本実施形態では、発光層４１における前記した可視光以上の波長領域で最も吸光度の高い吸収材料の存在量を５０体積％以下としている。ここで、発光層４１を構成する複数の材料としては、有機ＥＬを生じさせる発光材料と、それ以外のマトリクス材料が挙げられる。前記した可視光以上の波長領域で最も吸光度の高い吸収材料は、発光材料である。つまり、本実施形態では、発光層４１における発光材料の存在量を５０体積％以下としていると言うこともできる。このようにすることによって、光電変換を効率良く行うことができ、光を受光しているときの電流（光電流）を高めることができる。また、吸収材料（発光材料）の存在量を少なくすることで、励起子相互作用が小さくなり、励起子が失活して消光することが少なくなるので発光効率が上がり、発熱を抑えられる。従って、有機機能層４の構成材料および透明基材２に熱ダメージを与え難い。これらの効果をより高める観点から、発光層４１における前記した可視光以上の波長領域で最も吸光度の高い吸収材料の存在量は３０体積％以下とするのが好ましく、２０体積％以下とするのがより好ましい。これに対し、発光層４１における前記した可視光以上の波長領域で最も吸光度の高い吸収材料の存在量が５０体積％を超えると、かえって光電変換の効率が悪くなり、光電流が低くなる。
【００５４】
可視光以上の波長領域で最も吸光度の高い吸収材料の存在量を５０体積％以下とすることによって前記した効果が得られる理由は定かではないが、以下のようなものであると推察している。
すなわち、一般的な有機薄膜太陽電池は、光電変換量を多くする観点から、吸収材料（発光材料）の存在量を多くし、マトリクス材料の存在量を少なくしている。有機薄膜太陽電池による発電は、光吸収によって発生した励起子が隣接する材料との界面に移動し、当該界面で励起子解離が行われることによって成されると考えられている。有機薄膜太陽電池で一般的に用いられている材料はキャリア移動度が高いため、吸収材料の存在量を多くしても機能すると考えられる。
しかしながら、本実施形態に係る有機ＥＬ素子１で用いる吸収材料は光電変換機能を有してはいるが、基本的には有機ＥＬの発光に適した発光材料である。また、発光層４１における存在量も５０体積％以下と少なくしている。そのため、本実施形態では、発光層４１（吸収層）内の励起子解離が有機薄膜太陽電池の場合と異なった態様で行われていると考えられる。
例えば、有機ＥＬの発光に適した発光材料のキャリア移動度は非常に低く、また、発光効率が高いため、光吸収により発生した励起子が解離する前に再結合し、消滅（発光）してしまうと考えられる。この点、本実施形態では、吸収材料とマトリックス材料の関係を特定し、吸収材料（発光材料）と比較してＥｇの小さいマトリックス材料を用いるので、エネルギー準位の関係で、発光層４１（吸収層）内で励起子解離をスムーズに行うことが可能になったと考えられる。また、吸収材料の存在量を少なくしていることも励起子解離をスムーズに行って再結合を防ぎ、光電変換効率の増大に寄与していると考えられる。
【００５５】
前記した吸光度は、吸光度を測定する材料の希薄溶媒、または測定する材料を透明基板上に蒸着法等で成膜した薄膜を用意し、分光光度計を用いて、可視光領域（可視光以上の波長領域）の反射率と透過率を測定し、吸収率（吸光度）を下記式で算出することによって得ることができる。分光光度計は市販されているものであればどのようなものも用いることができるが、例えば、日立ハイテク社製Ｕ−３９００を好適に用いることができる。
吸収率＝１００[％]−（反射率＋透過率）
【００５６】
発光層４１における前記した吸収材料の存在量（体積％）は、ＴＯＦ−ＳＩＭＳ（Time-of-Flight Secondary Ion Mass Spectrometry）とＨＰＬＣ（High Performance Liquid Chromatography）を用いて分析することで同定できる。
【００５７】
前記した吸収材料は、蛍光による発光を行うものであることが好ましい。すなわち、吸収材料は、蛍光発光性化合物であることが好ましい。蛍光発光性化合物を用いると、可視光領域に強い吸収と発光を得ることができる。また、一般的に、Ｓｉｎｇｌｅｔ（一重項遷移）はＴｒｉｐｌｅｔ（三重項遷移）より吸収係数が大きいため、受光量を増大させることができる。
【００５８】
蛍光発光性化合物としては、例えば、クマリン系色素、ピラン系色素、シアニン系色素、クロコニウム系色素、スクアリウム系色素、オキソベンツアントラセン系色素、フルオレセイン系色素、ローダミン系色素、ピリリウム系色素、ペリレン系色素、スチルベン系色素、ポリチオフェン系色素や希土類錯体系蛍光体などが挙げられるが、これらに限定されない。本実施形態では、蛍光発光性化合物として下記の化合物を好適に用いることができる。
【００５９】
【化１】
2018198529.tif 000003
【００６０】
また、本実施形態では、特願２００８−５１６６４８（特許第５２６７１２３号公報）、特開２０１４−１３８００６号公報、特開２０１２−２１６８０１号公報、特開２０１０−５６１９０号公報、特開２００８−８１７０４号公報、特開２００７−２２４１７１号公報、特開２０１６−２１３４６９号公報、特表２０１３−５２９２４４号公報などに記載されている蛍光発光性化合物を用いることもできる。
【００６１】
発光層４１に含まれる前記した複数の材料のうちの少なくとも一つの材料、すなわちマトリクス材料は、前記した吸収材料とのＥｇの関係を満たしていれば、公知のホスト材料、ゲスト材料（ドーパント材料とも呼ばれている）、輸送性材料から適宜選択して用いることができる。
【００６２】
ホスト材料は、発光層４１において電子や正孔の電荷輸送を行う役割を担っている。ホスト材料としては、例えば、特開２０１３−４２４５号公報の段落０１６３〜０１７８に記載の化合物Ｈ１〜Ｈ７９を用いることができる。
【００６３】
また、本実施形態では、ホスト材料として、例えば、特開２００１−２５７０７６号公報、同２００２−３０８８５５号公報、同２００１−３１３１７９号公報、同２００２−３１９４９１号公報、同２００１−３５７９７７号公報、同２００２−３３４７８６号公報、同２００２−８８６０号公報、同２００２−３３４７８７号公報、同２００２−１５８７１号公報、同２００２−３３４７８８号公報、同２００２−４３０５６号公報、同２００２−３３４７８９号公報、同２００２−７５６４５号公報、同２００２−３３８５７９号公報、同２００２−１０５４４５号公報、同２００２−３４３５６８号公報、同２００２−１４１１７３号公報、同２００２−３５２９５７号公報、同２００２−２０３６８３号公報、同２００２−３６３２２７号公報、同２００２−２３１４５３号公報、同２００３−３１６５号公報、同２００２−２３４８８８号公報、同２００３−２７０４８号公報、同２００２−２５５９３４号公報、同２００２−２６０８６１号公報、同２００２−２８０１８３号公報、同２００２−２９９０６０号公報、同２００２−３０２５１６号公報、同２００２−３０５０８３号公報、同２００２−３０５０８４号公報、同２００２−３０８８３７号公報などに記載されている化合物を用いることもできる。
【００６４】
本実施形態におけるゲスト材料は、励起三重項からの発光が観測される化合物、すなわち、リン光発光性化合物であり、発光層４１において発光する役割を担っている。
リン光発光性化合物とは、室温（２５℃）でリン光発光する化合物をいい、リン光量子収率が２５℃において０．０１以上の化合物であると定義されるが、好ましいリン光量子収率は０．１以上である。
【００６５】
リン光量子収率は、第４版実験化学講座７の分光IIの３９８頁（１９９２年版、丸善）に記載の方法により測定できる。溶液中でのリン光量子収率は種々の溶媒を用いて測定できるが、本実施形態においてリン光発光性化合物を用いる場合、任意の溶媒のいずれかにおいてリン光量子収率（０．０１以上）が達成されればよい。
【００６６】
リン光発光性化合物は、一般的な有機ＥＬ素子の発光層に使用される公知のものの中から適宜選択して用いることができるが、好ましくは元素の周期表で８〜１０族の金属を含有する錯体系化合物であり、さらに好ましくはイリジウム化合物、オスミウム化合物、または白金化合物（白金錯体系化合物）、希土類錯体であり、中でも最も好ましいのはイリジウム化合物であり、特にＩｒ錯体である。つまり、本実施形態においては、発光層４１を構成する複数の材料のうちの少なくとも一つの材料がＩｒ錯体であることが好ましい。発光層４１を構成する材料にＩｒ錯体を用いると、より確実に発光効率（リン光量子収率）を向上させることができる。
【００６７】
本実施形態においては、少なくとも一つの発光層４１に２種以上のリン光発光性化合物を含有していてもよく、発光層４１におけるリン光発光性化合物の濃度比が発光層４１の層厚方向で変化していてもよい。
【００６８】
リン光発光性化合物の含有量は、好ましくは発光層４１の総量に対し０．１体積％以上３０体積％未満である。
【００６９】
本実施形態に適用可能なリン光発光性化合物としては、例えば、特開２０１３−４２４５号公報の段落０１８５〜０２４４に記載の一般式（４）、一般式（５）または一般式（６）で表される化合物、および、その例示化合物を好ましく挙げることができる。また、その他の例示化合物として、例えば、Ｉｒ−４６〜Ｉｒ−５０を以下に示す。
【００７０】
【化２】
2018198529.tif 000004
【００７１】
また、リン光発光性化合物は、発光層４１に使用される公知のものの中から適宜選択して用いることができる。
【００７２】
前記のリン光発光性化合物は、例えば、Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｌｅｔｔｅｒｓ誌、ｖｏｌ．３、Ｎｏ．１６、２５７９〜２５８１頁（２００１）、Ｉｎｏｒｇａｎｉｃ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，第３０巻、第８号、１６８５〜１６８７頁（１９９１年）、Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，１２３巻、４３０４頁（２００１年）、Ｉｎｏｒｇａｎｉｃ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，第４０巻、第７号、１７０４〜１７１１頁（２００１年）、Ｉｎｏｒｇａｎｉｃ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，第４１巻、第１２号、３０５５〜３０６６頁（２００２年）、Ｎｅｗ  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，第２６巻、１１７１頁（２００２年）、Ｅｕｒｏｐｅａｎ  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，第４巻、６９５〜７０９頁（２００４年）、さらにこれらの文献中に記載の参考文献等の方法を適用することにより合成できる。
【００７３】
以上に述べたように、発光層４１は、これを構成する吸収材料（発光材料）の種類を適宜選択することで受光する光の波長を任意に選択して設定することができる（波長選択性を有する）。よって、有機ＥＬ素子１は任意の波長領域の光を受光して光電変換を行うことができる。
【００７４】
（注入層（正孔注入層、電子注入層））
注入層（図示せず）は、駆動電圧低下や発光輝度向上を目的として、電極と発光層４１の間、つまり、透明電極３と発光層４１の間や対向電極５と発光層４１の間に設けることができる。注入層は、「有機ＥＬ素子とその工業化最前線（１９９８年１１月３０日エヌ・ティー・エス社発行）」の第２編第２章「電極材料」（１２３〜１６６頁）に詳細に記載されており、正孔注入層と電子注入層とがある。
【００７５】
注入層は、必要に応じて設けることができる。正孔注入層であれば、陽極と発光層４１または正孔輸送層４２（図２参照）との間に設けることができ、電子注入層であれば、陰極と発光層４１または電子輸送層４３（図２参照）との間に設けることができる。
【００７６】
正孔注入層は、特開平９−４５４７９号公報、同９−２６００６２号公報、同８−２８８０６９号公報などにもその詳細が記載されており、具体例として、銅フタロシアニンに代表されるフタロシアニン層、酸化バナジウムに代表される酸化物層、アモルファスカーボン層、ポリアニリン（エメラルディン）やポリチオフェンなどの導電性高分子を用いた高分子層などが挙げられる。
【００７７】
電子注入層は、特開平６−３２５８７１号公報、同９−１７５７４号公報、同１０−７４５８６号公報などにもその詳細が記載されており、具体例として、ストロンチウムやアルミニウムなどに代表される金属層、フッ化カリウムに代表されるアルカリ金属ハライド層、フッ化マグネシウムに代表されるアルカリ土類金属化合物層、酸化モリブデンに代表される酸化物層などが挙げられる。本実施形態における電子注入層は極薄い膜であることが好ましく、素材にもよるがその層厚は１ｎｍ〜１０μｍの範囲が好ましい。
【００７８】
（キャリア輸送層（正孔輸送層、電子輸送層））
図２は、本実施形態に係る有機ＥＬ素子の好ましい態様の全体構成を説明する概略図である。
図２に示すように、好ましい態様に係る有機ＥＬ素子１０は、有機機能層４が、少なくとも１つ以上のキャリア輸送層を発光層４１と隣接させて有している。キャリア輸送層とは、キャリア（正孔及び電子）を発光層４１に輸送する層をいう。つまり、有機機能層４は、図２に示すように、正孔輸送層４２および電子輸送層４３のうちの少なくとも一方を発光層４１と隣接させて有している。なお、図２は、正孔輸送層４２および電子輸送層４３の両方を有している例を図示している。このようにすると、発光効率が向上し、発光時の発熱が抑制される。また、光電変換効率が向上する（光電流値が向上する）と共に、暗電流が抑制される。従って、光電流値と暗電流値のＳ／Ｎ比を向上させることができる。正孔輸送層４２および電子輸送層４３はどちらか一方を有していればこれらの効果が得られるが、両方を有しているとこれらの効果はさらに向上するので、両方を有していることがより好ましい態様であるといえる。
【００７９】
キャリア輸送層を用いることで光電流がより向上し、暗電流が抑制される理由は、次のようなものであると推察される。まず、光電流の向上には、発光層４１のキャリア移動度の小ささが関係していると考えられる。つまり、発光層４１の移動度の低さをキャリア輸送層が補うことで素子全体での電流移動度を向上させることに繋がっていると考えられる。また、暗電流が抑制されることについては、発光層４１は有機機能層４の材料の中で比較的Ｅｇの小さい材料が用いられることが多いのに対し、キャリア輸送層はＥｇが比較的大きいため、発光層４１とキャリア輸送層の材料間の電圧印加時の漏れ電流を抑えることができ、暗電流が小さくなると推察される。
なお、有機薄膜太陽電池は電力を作るための装置であるので、一般的にキャリア移動度の高い吸収材料が好んで使用され、キャリア輸送のみを役割とする材料を使用する必要はない。
また、暗電流値はバイアス電圧を印加することにより測定される。有機薄膜太陽電池は電力を作るための装置であるので、電力を使用してしまうバイアス電圧を印加することはない。そのため、有機薄膜太陽電池ではバイアス電圧を印加することによる暗電流はそもそも発生しない。さらに、有機薄膜太陽電池ではバイアス電圧の印加を行わないため、暗電流は重要ではなく、検討・研究されていなかった。
【００８０】
（正孔輸送層）
正孔輸送層４２は、正孔を輸送する機能を有する正孔輸送材料からなり、広い意味で正孔注入層（図示せず）、電子阻止層（図示せず）も正孔輸送層４２に含まれる。正孔輸送層４２は単層構造または複数層の積層構造として設けることができる。
【００８１】
正孔輸送材料は、正孔の注入または輸送、電子の障壁性のいずれかを有するものであり、有機物、無機物のいずれであってもよい。正孔輸送材料としては、例えば、トリアゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、ポリアリールアルカン誘導体、ピラゾリン誘導体およびピラゾロン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、アリールアミン誘導体、アミノ置換カルコン誘導体、オキサゾール誘導体、スチリルアントラセン誘導体、フルオレノン誘導体、ヒドラゾン誘導体、スチルベン誘導体、シラザン誘導体、アニリン系共重合体、導電性高分子オリゴマー、特にチオフェンオリゴマーなどが挙げられる。
【００８２】
正孔輸送材料としては、前記のものを使用することができるが、ポルフィリン化合物、芳香族第３級アミン化合物およびスチリルアミン化合物、特に芳香族第３級アミン化合物を用いることが好ましい。
【００８３】
芳香族第３級アミン化合物およびスチリルアミン化合物の代表例としては、Ｎ，Ｎ，Ｎ′，Ｎ′−テトラフェニル−４，４′−ジアミノフェニル；Ｎ，Ｎ′−ジフェニル−Ｎ，Ｎ′−ビス（３−メチルフェニル）−〔１，１′−ビフェニル〕−４，４′−ジアミン（ＴＰＤ）；２，２−ビス（４−ジ−ｐ−トリルアミノフェニル）プロパン；１，１−ビス（４−ジ−ｐ−トリルアミノフェニル）シクロヘキサン；Ｎ，Ｎ，Ｎ′，Ｎ′−テトラ−ｐ−トリル−４，４′−ジアミノビフェニル；１，１−ビス（４−ジ−ｐ−トリルアミノフェニル）−４−フェニルシクロヘキサン；ビス（４−ジメチルアミノ−２−メチルフェニル）フェニルメタン；ビス（４−ジ−ｐ−トリルアミノフェニル）フェニルメタン；Ｎ，Ｎ′−ジフェニル−Ｎ，Ｎ′−ジ（４−メトキシフェニル）−４，４′−ジアミノビフェニル；Ｎ，Ｎ，Ｎ′，Ｎ′−テトラフェニル−４，４′−ジアミノジフェニルエーテル；４，４′−ビス（ジフェニルアミノ）クオードリフェニル；Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリ（ｐ−トリル）アミン；４−（ジ−ｐ−トリルアミノ）−４′−〔４−（ジ−ｐ−トリルアミノ）スチリル〕スチルベン；４−Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノ−（２−ジフェニルビニル）ベンゼン；３−メトキシ−４′−Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノスチルベンゼン；Ｎ−フェニルカルバゾール、さらには米国特許第５０６１５６９号明細書に記載されている２個の縮合芳香族環を分子内に有するもの、例えば、４，４′−ビス〔Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ〕ビフェニル（α−ＮＰＤ）、特開平４−３０８６８８号公報に記載されているトリフェニルアミンユニットが３つスターバースト型に連結された４，４′，４″−トリス〔Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ〕トリフェニルアミン（ＭＴＤＡＴＡ）などが挙げられる。
【００８４】
さらに、これらの材料を高分子鎖に導入した、またはこれらの材料を高分子の主鎖とした高分子材料を用いることもできる。また、ｐ型Ｓｉ、ｐ型ＳｉＣなどの無機化合物も正孔輸送材料（および正孔注入材料）として使用することができる。
【００８５】
また、正孔輸送材料として、特開平１１−２５１０６７号公報、Ｊ．Ｈｕａｎｇ  ｅｔ．ａｌ．，Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ，８０（２００２），ｐ．１３９に記載されているような、いわゆるｐ型正孔輸送材料を用いることもできる。本実施形態においては、より高効率の発光素子が得られることから、これらに記載されている材料を用いることが好ましい。
【００８６】
正孔輸送層４２は、前記正孔輸送材料を、例えば、真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、インクジェット法を含む印刷法、ＬＢ法などの公知の方法で薄膜化することにより形成することができる。正孔輸送層４２の層厚については特に制限はないが、通常は５ｎｍ〜５μｍ程度、好ましくは５〜２００ｎｍである。この正孔輸送層４２は、前記材料の１種または２種以上からなる一層構造であってもよい。
【００８７】
また、正孔輸送材料に不純物をドープして正孔輸送特性を高くすることもできる。その例としては、特開平４−２９７０７６号公報、特開２０００−１９６１４０号公報、同２００１−１０２１７５号公報、Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，９５，５７７３（２００４）などに記載されたものが挙げられる。このように正孔輸送層の正孔輸送特性を高くすると、より低消費電力の素子を作製することができる。
【００８８】
（電子輸送層）
電子輸送層４３は、電子を輸送する機能を有する電子輸送材料からなり、広い意味で電子注入層（図示せず）、正孔阻止層（図示せず）も電子輸送層４３に含まれる。電子輸送層４３は単層構造または複数層の積層構造として設けることができる。
【００８９】
単層構造の電子輸送層４３、および複数層の積層構造の電子輸送層４３において発光層４１に隣接する層部分を構成する電子輸送材料（正孔阻止材料を兼ねる。）としては、陰極から注入された電子を発光層４１に伝達する機能を有していればよい。このような材料としては従来公知の化合物の中から任意のものを選択して用いることができる。例えば、ニトロ置換フルオレン誘導体、ジフェニルキノン誘導体、チオピランジオキシド誘導体、カルボジイミド、フレオレニリデンメタン誘導体、アントラキノジメタン、アントロン誘導体およびオキサジアゾール誘導体などが挙げられる。さらに、前記オキサジアゾール誘導体において、オキサジアゾール環の酸素原子を硫黄原子に置換したチアジアゾール誘導体、電子吸引基として知られているキノキサリン環を有するキノキサリン誘導体も、電子輸送材料として用いることができる。さらに、これらの材料を高分子鎖に導入した、またはこれらの材料を高分子の主鎖とした高分子材料を用いることもできる。
【００９０】
また、８−キノリノール誘導体の金属錯体、例えば、トリス（８−キノリノール）アルミニウム（Ａｌｑ３）、トリス（５，７−ジクロロ−８−キノリノール）アルミニウム、トリス（５，７−ジブロモ−８−キノリノール）アルミニウム、トリス（２−メチル−８−キノリノール）アルミニウム、トリス（５−メチル−８−キノリノール）アルミニウム、ビス（８−キノリノール）亜鉛（Ｚｎｑ）など、およびこれらの金属錯体の中心金属がＩｎ、Ｍｇ、Ｃｕ、Ｃａ、Ｓｎ、ＧａまたはＰｂに置き替わった金属錯体も電子輸送材料として用いることができる。
【００９１】
その他、メタルフリーもしくはメタルフタロシアニン、またはそれらの末端がアルキル基やスルホン酸基などで置換されているものも電子輸送材料として好ましく用いることができる。また、ジスチリルピラジン誘導体も電子輸送材料として用いることができる。また、ｎ型Ｓｉ、ｎ型ＳｉＣなどの無機半導体も電子輸送材料として用いることができる。
【００９２】
電子輸送層４３は、前記電子輸送材料を、例えば、真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、インクジェット法を含む印刷法、ＬＢ法などの公知の方法で薄膜化することにより形成することができる。電子輸送層４３の層厚については特に制限はないが、通常は５ｎｍ〜５μｍ程度、好ましくは５〜２００ｎｍである。電子輸送層４３は、前記材料の１種または２種以上からなる一層構造であってもよい。
【００９３】
また、電子輸送層４３に不純物をドープし、電子輸送特性を高くすることもできる。その例としては、特開平４−２９７０７６号公報、同１０−２７０１７２号公報、特開２０００−１９６１４０号公報、同２００１−１０２１７５号公報、Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，９５，５７７３（２００４）などに記載されたものが挙げられる。さらに、電子輸送層４３には、カリウムやカリウム化合物などを含有させることが好ましい。カリウム化合物としては、例えば、フッ化カリウムなどを用いることができる。このように電子輸送層４３の電子輸送特性を高くすると、より低消費電力の素子を作製することができる。
【００９４】
また、電子輸送材料としては、例えば、特開２０１６−２１９１２６号公報に記載の化合物Ｎｏ．１〜Ｎｏ．４８の窒素含有化合物、一般式（１）〜（８ａ）で表される窒素含有化合物、および化合物１〜１６６の窒素含有化合物を用いることができる。
また、電子輸送材料としては、例えば、特開２０１６−２１９１２６号公報に記載の一般式（９）〜一般式（１２）で表される硫黄含有化合物、１−１〜１−９、２−１〜２−１１、３−１〜３−２３および４−１の硫黄含有化合物を用いることができる。
【００９５】
ここで、電子輸送層４３のＬＵＭＯ（Lowest Unoccupied Molecular Orbital；最低空軌道）と発光層４１のマトリクス材料のＬＵＭＯは、電子輸送層４３のＬＵＭＯ絶対値＞マトリクス材料のＬＵＭＯ絶対値という関係であることが好ましい。このようにすると、解離した電子が障壁なくマトリクス材料から電子輸送材料へと移動でき、電子の異動がスムーズに行われ、その結果、有機ＥＬ全体として光電変換効率を向上させることができる。
【００９６】
（阻止層（正孔阻止層、電子阻止層））
阻止層（図示せず）は、キャリア（正孔、電子）の輸送を阻止するための層であり、必要に応じて設けることができる。阻止層には、正孔阻止層と電子阻止層とがある。阻止層は、例えば、特開平１１−２０４２５８号公報、同１１−２０４３５９号公報、および「有機ＥＬ素子とその工業化最前線（１９９８年１１月３０日エヌ・ティー・エス社発行）」の２３７頁などに記載されているものを適用できる。
【００９７】
正孔阻止層は、広い意味では、電子輸送層の機能を有する。正孔阻止層は、電子を輸送する機能を有しつつ、正孔に対して、電子準位的に障壁になりうる材料からなりうる。正孔阻止層は、電子を輸送しつつ正孔を阻止することで電子と正孔の再結合確率を向上させることができる。また、上述した電子輸送層の構成を必要に応じて正孔阻止層として用いることができる。正孔阻止層は、発光層４１に隣接して設けられていることが好ましい。
【００９８】
電子阻止層は、広い意味では、正孔輸送層の機能を有する。電子阻止層は、正孔を輸送する機能を有しつつ、電子に対して、電子準位的に障壁になりうる材料からなりうる。電子阻止層は、正孔を輸送しつつ電子を阻止することで電子と正孔の再結合確率を向上させることができる。また、上述した正孔輸送層の構成を必要に応じて電子阻止層として用いることができる。正孔阻止層および電子阻止層の層厚はいずれも好ましくは３〜１００ｎｍであり、さらに好ましくは５〜３０ｎｍである。
【００９９】
正孔阻止層および電子阻止層は、輸送層で述べたのと同様の手法で形成することができる。
【０１００】
（封止材）
封止材（図示せず）は、透明電極３、有機機能層４および対向電極５などを覆うものであればよく、光透過性を有していてもよいし、有していなくてもよい。また、封止材は、板状やフィルム状の部材を接着剤（図示せず）で透明基材２に固定するものであってもよいし、封止膜であってもよい。
【０１０１】
板状の封止材としては、例えば、ガラス基板、ポリマー基板が挙げられるが、これらに限定されない。また、これらの基板の材料を用いて厚さを薄くし、フィルム状の封止材とすることができる。
【０１０２】
ガラス基板は、例えば、ソーダ石灰ガラス、バリウム・ストロンチウム含有ガラス、鉛ガラス、アルミノケイ酸ガラス、ホウケイ酸ガラス、バリウムホウケイ酸ガラス、石英などで形成することができる。
ポリマー基板は、例えば、ポリカーボネート、アクリル、ポリエチレンテレフタレート、ポリエーテルサルファイド、ポリサルフォンなどで形成することができる。
【０１０３】
なお、有機ＥＬ素子１、１０を薄膜化できることから、封止材としてはポリマー基板やこれを薄くしたフィルム状のポリマー基板を好ましく使用することができる。
【０１０４】
フィルム状のポリマー基板は、ＪＩＳ  Ｋ  ７１２６−１９８７に準拠した方法で測定された酸素透過度が１×１０−３ｍＬ／（ｍ２・２４ｈ・ａｔｍ）以下、ＪＩＳ  Ｋ  ７１２９−１９９２に準拠した方法で測定された水蒸気透過度（２５±０．５℃、相対湿度９０±２％ＲＨ）が１×１０−３ｇ／（ｍ２・２４ｈ）以下のものであることが好ましい。
【０１０５】
また、封止材は、平板状であってもよいし、凹板状であってもよい。凹板状の封止材は、平板状の封止材に対してサンドブラスト加工や化学エッチング加工などを施すことによって得ることができる。
【０１０６】
また、板状の封止材の他の例として、金属材料で構成されたものを用いることができる。金属材料としては、例えば、鉄、銅、アルミニウム、マグネシウム、ニッケル、亜鉛、クロム、チタン、モリブデン、シリコン、ゲルマニウムおよびタンタルからなる群から選ばれるいずれか一種の金属または前記した群から選ばれるいずれか一種を主成分とする合金からなるものが挙げられる。なお、ここでいう主成分とは、最も含有量が多い成分であることをいう。このような金属材料は、薄型のフィルム状にして封止材として用いることにより、有機ＥＬ素子１、１０の厚さを薄くすることができる。
【０１０７】
また、以上のような板状の封止材を透明基材２に固定するための接着剤は、封止材と透明基材２との間に挟持された有機機能層４などを封止するためのシール剤として用いられる。このような接着剤として、具体的には、アクリル酸系オリゴマー、メタクリル酸系オリゴマーなどの反応性ビニル基を有する光硬化および熱硬化型接着剤、２−シアノアクリル酸エステルなどの湿気硬化型接着剤を挙げることができる。
【０１０８】
また、このような接着剤として、エポキシ系などの熱および化学硬化型（二液混合）であるものを挙げることができる。また、ホットメルト型のポリアミド、ポリエステル、ポリオレフィンを挙げることができる。また、カチオン硬化タイプの紫外線硬化型エポキシ樹脂接着剤を挙げることができる。さらに、接着剤として、ポリイソブチレン系樹脂やポリブテン樹脂なども用いることができる。
【０１０９】
なお、有機ＥＬ素子１、１０を構成する有機材料は熱処理で劣化する場合がある。あるいは有機機能層４が熱処理で変質する場合がある。このため、接着剤は、室温から８０℃の間で接着硬化できるものが好ましい。また、接着剤中に乾燥剤を分散させておいてもよい。
【０１１０】
封止材と透明基材２の接着部分への接着剤の塗布は、市販のディスペンサーを使ってもよいし、スクリーン印刷のように印刷してもよい。この接着剤は、封止材の周縁のみに設けられてもよいし、硬化後に十分な光透過性を有する材料であれば、封止材と透明基材２の間に隙間なく充填されてもよい。
【０１１１】
また、板状の封止材と透明基材２と接着剤との間にスペースが形成される場合、このスペースに窒素、アルゴンなどの不活性気体やフッ化炭化水素、シリコンオイルのような不活性液体を注入することが好ましい。また、このスペースを真空とすることもできる。また、このスペースに吸湿性化合物を封入することもできる。
【０１１２】
吸湿性化合物（乾燥剤）としては、例えば、金属酸化物（例えば、酸化ナトリウム、酸化カリウム、酸化カルシウム、酸化バリウム、酸化マグネシウム、酸化アルミニウムなど）、硫酸塩（例えば、硫酸ナトリウム、硫酸カルシウム、硫酸マグネシウム、硫酸コバルトなど）、金属ハロゲン化物（例えば、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、フッ化セシウム、フッ化タンタル、臭化セリウム、臭化マグネシウム、ヨウ化バリウム、ヨウ化マグネシウムなど）、過塩素酸類（例えば、過塩素酸バリウム、過塩素酸マグネシウムなど）などを用いることができる。なお、硫酸塩、金属ハロゲン化物および過塩素酸類においては無水塩が好適に用いられる。
【０１１３】
封止材として封止膜を用いる場合、封止膜は、有機ＥＬ素子１、１０における透明電極３、有機機能層４および対向電極５を完全に覆い、かつ有機ＥＬ素子１、１０における透明電極３および対向電極５の端子部分を露出させた状態となるように設けることができる。
【０１１４】
このような封止膜は、無機材料や有機材料を用いて構成することもできる。特に、水分や酸素などの有機機能層４の劣化をもたらす物質の侵入を抑制する機能を有する材料で構成することが好ましい。このような材料として、例えば、酸化ケイ素、二酸化ケイ素、窒化ケイ素などの無機材料が用いられる。また、封止膜の脆弱性を改良するために、これらの無機材料からなる膜とともに、有機材料からなる膜を用いて積層構造としてもよい。
【０１１５】
封止膜の形成方法については特に限定はなく、例えば、真空蒸着法、スパッタリング法、反応性スパッタリング法、分子線エピタキシー法、クラスターイオンビーム法、イオンプレーティング法、プラズマ重合法、大気圧プラズマ重合法、プラズマＣＶＤ法、レーザーＣＶＤ法、熱ＣＶＤ法、コーティング法などを用いることができる。
【０１１６】
以上のような封止材は、有機ＥＬ素子１、１０における透明電極３および対向電極５の端子部分を露出させると共に透明電極３、有機機能層４および対向電極５を覆う状態で設けられている。また、封止材に電極を設け、有機ＥＬ素子１、１０の透明電極３および対向電極５の端子部分と、封止材の電極とを導通させるように構成されていてもよい。
【０１１７】
（有機薄膜太陽電池との相違）
以上に述べた本実施形態に係る有機ＥＬ素子１、１０と、光電変換機能を持つ有機薄膜太陽電池との相違について以下に説明する。
有機薄膜太陽電池は、吸収材料を多く用いると共に、太陽光に含まれる波長帯の内の広い範囲の光を吸収する構成を採用している。これにより、有機薄膜太陽電池は、太陽光を受光して大きな起電力を発生させている。つまり、有機薄膜太陽電池における重要な要素は、変換効率の高さ（起電力の大きさ）である。
【０１１８】
これに対し、本実施形態に係る有機ＥＬ素子１、１０は、発光層４１を構成する複数の材料のうち、可視光以上の波長領域で最も吸光度の高い吸収材料（発光材料）の存在量を５０体積％以下に制限している。そのため、得られる起電力は有機薄膜太陽電池と比較すると小さくなるが、得られる起電力よりも光電流値と暗電流値の比率（Ｓ／Ｎ比）を高くすることを重視している点で有機薄膜太陽電池と相違する。また、有機ＥＬ素子１、１０は、吸収材料（発光材料）の存在量を少なくすることで励起子相互作用が小さくなり、励起子が失活して消光することが少なくなるので発光効率が上がり、発熱を抑えられる点で有機薄膜太陽電池と相違している。
【０１１９】
本実施形態に係る有機ＥＬ素子１、１０は、特定の狭い波長範囲の光を受光して電気を得るという特性や暗電流値が低いという特性を活かし、後述する光センサ１００（図３参照）や光センサ２００（図４参照）に好適に用いることができる。
【０１２０】
一般的な光センサ（受光体）では、受光した際の光電流値と暗電流値のＳ／Ｎ比が悪化すると精密な測定が困難になるため、前記Ｓ／Ｎ比が重要になる。前述したように、有機ＥＬ素子１は、光電変換効率が向上（光電流値が向上）しているので、光電流値と暗電流値のＳ／Ｎ比を高くできる。また、有機ＥＬ素子１０は、キャリア輸送層を発光層と隣接させて有しているので、暗電流値が低くなり、Ｓ／Ｎ比をより高くすることができる。有機薄膜太陽電池ではこのような効果を得ることはできない。
【０１２１】
（有機ＥＬ素子の製造方法）
本実施形態に係る有機ＥＬ素子の製造方法の一例として層構造が、陽極／正孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／電子注入層／陰極からなる有機ＥＬ素子の製造方法について説明する。
【０１２２】
まず、透明基材２上に陽極用の電極物質からなる薄膜を１μｍ以下、好ましくは１０〜２００ｎｍの膜厚になるように蒸着やスパッタリングなどの手法で形成させ、陽極を作製する。
次に、この上に有機機能層４である正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層の有機化合物薄膜を形成させる。
【０１２３】
この有機化合物薄膜の薄膜化の方法としては、前記したように、真空蒸着法、ウェットプロセス（スピンコート法、キャスト法、インクジェット法、印刷法、ＬＢ法（ラングミュア−ブロジェット法）、スプレー法、印刷法、スロット型コータ法）などが挙げられるが、均質な膜が得られ易く、かつピンホールが生成し難いなどの点から、真空蒸着法、スピンコート法、インクジェット法、印刷法、スロット型コータ法が特に好ましい。
【０１２４】
なお、層毎に異なる製膜法を適用してもよい。製膜に真空蒸着法を採用する場合、その蒸着条件は使用する化合物の種類等により異なるが、一般にボート加熱温度５０〜４５０℃、真空度１０−６〜１０−２Ｐａ、蒸着速度０．０１〜５０ｎｍ／秒、基板温度−５０〜３００℃、膜厚０．１ｎｍ〜５μｍ、好ましくは５〜２００ｎｍの範囲で適宜選ぶことが望ましい。
【０１２５】
有機機能層４を形成後、その上に陰極用の電極物質からなる薄膜を１μｍ以下、好ましくは５０〜２００ｎｍの範囲の膜厚になるように、蒸着やスパッタリングなどの手法で形成させて陰極を設けることにより、所望の有機ＥＬ素子を製造することができる。
【０１２６】
この有機ＥＬ素子の製造は、一回の真空引きで一貫して正孔注入層から陰極まで作製するのが好ましいが、途中で取り出して異なる製膜法を施しても構わない。その際、作業を乾燥不活性ガス雰囲気下で行うなどするのが好ましい。
【０１２７】
また製造順序を逆にして、透明基材２から陰極、電子注入層、電子輸送層、発光層、正孔輸送層、正孔注入層、陽極の順に形成することも可能である。このようにして得られた多色の有機ＥＬ素子に、直流電圧を印加する場合には、陽極を＋、陰極を−の極性として電圧２〜４０Ｖ程度を印加すると、発光が観測できる。また、交流電圧を印加してもよい。なお、印加する交流の波形は任意でよい。
【０１２８】
有機ＥＬ素子の製造工程の一部やその後の事後処理として、例えば、熱硬化接着剤を用いた固体封止や、熱硬化接着剤を使用して有機ＥＬ素子をタイリングした応用製品の製造、性能安定化や向上を目的とした加熱アニールなどの加熱処理を実行してもよい。
当該加熱処理の加熱温度は、製造工程の効率化の観点より高い方がよく、７０℃以上であるのが好ましいが、８０℃以下であるのがより好ましい。なお、当該加熱処理の加熱温度は、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層などの有機機能層を形成するすべての有機化合物のガラス転移点Ｔｇ未満とするのがさらに好ましい。
【０１２９】
（光センサ）
次に、図３を参照して、本実施形態に係る光センサ（受光体）について説明する。
図３は、本実施形態に係る光センサの構成を説明する斜視図である。
図３に示すように、本実施形態に係る光センサ１００は、前記した有機ＥＬ素子１または有機ＥＬ素子１０（以下の説明において「有機ＥＬ素子１、１０」と記載することがある）を用いたものである。有機ＥＬ素子１、１０は、基板１０１の所定の取付位置に取り付けられている。
【０１３０】
この光センサ１００は、有機ＥＬ素子１、１０の光電変換機能を利用し、有機ＥＬ素子１、１０を受光素子として機能させる。つまり、光センサ１００の有機ＥＬ素子１、１０は、可視光以上の波長領域の光を発光層４１中の吸収材料が吸収することで電気を発生させ、光の強さを検出する。なお、前記したように有機ＥＬ素子１、１０は、発光層４１に用いられている複数の材料のエネルギー準位の関係で、光を受光した際の励起子解離が速やかに行われるため、光電交換効率が増大し、光電流値が向上する。また、光センサ１００は、前記した可視光以上の波長領域で最も吸光度の高い吸収材料の存在量を５０体積％以下としているので、光電変換を効率良く行うことができ、光電流が高められている。従って、この光センサ１００は、光電流値と暗電流値の比率（Ｓ／Ｎ比）が高い。
【０１３１】
また、この光センサ１００は、有機ＥＬ素子１、１０を用いているので、電圧を印加することによって有機ＥＬ素子１、１０を発光させることができる。このとき、光センサ１００の有機ＥＬ素子１、１０は、前記した可視光以上の波長領域で最も吸光度の高い吸収材料の存在量を５０体積％以下としているので、励起子相互作用が小さくなり、励起子が失活して消光することが少なくなるので発光効率が上がり、発熱を抑えられる。また、有機ＥＬ素子１、１０を発光させるとデザイン性を向上させることができる。
【０１３２】
光センサ１００の基板１０１は、光センサの基板として一般的に用いられている公知の基板を任意に用いることができる。有機ＥＬ素子１、１０の基板１０１への取付けは、光センサとして一般的に行われているものと同様にして行うことができる。
【０１３３】
また、図４は、本実施形態に係る発光体と受光体（光センサ）を一体化した光センサの構成を説明する斜視図である。
図４に示すように、本実施形態に係る光センサ２００は、発光体２０１と、受光体として、前記した有機ＥＬ素子１、１０と、を同一基板１０１上に有する。なお、光センサ２００の基板１０１は、光センサ１００と同様、公知の基板を任意に用いることができる。
【０１３４】
この光センサ２００は、前記した光センサ１００と同様、有機ＥＬ素子１、１０の光電変換機能を利用し、有機ＥＬ素子１、１０を受光素子として機能させる。つまり、光センサ２００の有機ＥＬ素子１、１０は、可視光以上の波長領域の光を発光層４１中の吸収材料が吸収することで電気を発生させ、光の強さを検出する。このとき、光センサ２００は、光センサ１００で述べたのと同じ理由で光電流値と暗電流値の比率（Ｓ／Ｎ比）が高い。従って、この光センサ２００は、発光体２０１から生体に向けて照射され、生体に吸収されないで反射してきた光を有機ＥＬ素子１、１０で精度良く検出することができる。
【０１３５】
前記した発光体２０１は、可視光以上の波長領域の光を発光できるものであれば任意のものを用いることができる。
なお、本実施形態においては、駆動電力が低く、発光輝度も十分に高いことから、発光体２０１は、有機ＥＬ素子であるのが好ましい。また、本実施形態においては、発光体２０１として用いられる有機ＥＬ素子が緑色発光するものであることが好ましい。緑色発光とは、波長領域が４９５〜５７０ｎｍである発光をいう。このようにすると、例えば、発光体２０１から生体に向けて照射された緑色の光がヘモグロビンにあたって反射し、有機ＥＬ素子１、１０で検出することができる。つまり、このようにすると、例えば、血管の収縮時にヘモグロビンにあたって反射する光の量が増え、血管の拡張時にはヘモグロビンにあたって反射する光の量が減る（つまり、血管の容積変化に伴って光の吸収量が変化する）ことから、脈拍を計測することができる。
【０１３６】
この光センサ２００も光センサ１００、有機ＥＬ素子１、１０を用いているので、電圧を印加することによって有機ＥＬを発光させることができる。このとき、光センサ１００の有機ＥＬ素子１、１０は、前記した可視光以上の波長領域で最も吸光度の高い吸収材料の存在量を５０体積％以下としているので、励起子相互作用が小さくなる。そのため、励起子が失活して消光することが少なくなるので発光効率が上がり、発熱を抑えられる。
光センサ２００の発光体２０１を有機ＥＬ素子とした場合は、発光体２０１と有機ＥＬ素子１、１０を同じ構成とすることもできるし、異なる構成とすることもできる。これは任意に設定することが可能である。同じ構成である場合は、同一基板上に同時に製膜して有機ＥＬ素子を製造できるため、製造が容易でコストダウンを図ることができる。また、異なる構成である場合は、有機ＥＬ素子１、１０の吸収特性に合わせた波長領域の発光が可能な発光体２０１（有機ＥＬ素子）とすることができるので、より高性能な光センサ２００を具現できる。
【０１３７】
また、光センサ２００は、発光体２０１と受光体（有機ＥＬ素子１、１０）を一体化しているので、装置としてトータルでコンパクト化することが可能である。
なお、前記した態様では、光センサ２００は、発光体２０１と有機ＥＬ素子１、１０を同一基板上に形成していたが、発光体２０１と、有機ＥＬ素子１、１０とをそれぞれ異なる基板（図示せず）上に有していてもよい。
【０１３８】
（生体センサ）
次に、図５を参照して、本実施形態に係る生体センサについて説明する。
図５は、本実施形態に係る生体センサの構成を説明する斜視図である。
図５に示すように、本実施形態に係る生体センサ３００は、前記した光センサ１００および光センサ２００のうちの少なくとも一方を用いたものである（図５では光センサ２００を用いた様子を図示している）。この生体センサ３００における光センサ１００、２００以外の構成は、例えば、光を照射して、対象物に光を反射または透過して、受光する光学式センサとして公知のものを採用することができる。なお、このような光学式センサとしては、例えば、脈波センサなどを挙げることができる。
【０１３９】
本実施形態に係る生体センサ３００は、光センサ１００および光センサ２００のうちの少なくとも一方を用いている、つまり、有機ＥＬ素子１、１０を用いているので、前記したように、可視光以上の波長領域の光を発光層４１中の吸収材料が吸収することで電気を発生させ、光の強さを検出できる。また、生体センサ３００は、有機ＥＬ素子１、１０の発光層４１に用いられている複数の材料のエネルギー準位の関係で、光を受光した際の励起子解離が速やかに行われるため、光電交換効率が増大し、光電流値が向上している。さらに、この生体センサ３００は、用いている有機ＥＬ素子１、１０が、前記した可視光以上の波長領域で最も吸光度の高い吸収材料の存在量を５０体積％以下としているので、光電変換を効率良く行うことができ、光電流が高められている。従って、この生体センサ３００は、光電流値と暗電流値の比率（Ｓ／Ｎ比）が高い。
【０１４０】
また、この生体センサ３００は、有機ＥＬ素子１、１０を用いているので、電圧を印加することによって有機ＥＬ素子１、１０を発光させることができる。このとき、この生体センサ３００の有機ＥＬ素子１、１０は、前記した可視光以上の波長領域で最も吸光度の高い吸収材料の存在量を５０体積％以下としているので、励起子相互作用が小さくなる。そのため、励起子が失活して消光することが少なくなるので発光効率が上がり、発熱を抑えることができる。
【実施例】
【０１４１】
以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
本実施例において用いられる各化合物を以下に示す。【０１４２】
【化３】
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【０１４３】
《Ｎｏ．１に係る有機ＥＬ素子の作製》
（フレキシブル基材の形成）
透明なフレキシブル基材である市販のポリエチレンテレフタレートフィルム（ＰＥＴフィルム）基材（厚さ１２５μｍ）を選択し、当該基材上に、特開２０１２−１１６１０１号公報の実施例１を参考にして、ガスバリア層を形成した。【０１４４】
具体的には、両面に易接着加工された幅５００ｍｍ、厚さ１２５μｍのポリエステルフィルム（帝人デュポンフィルム株式会社製、極低熱収ＰＥＴ  Ｑ８３）の片面に、ＪＳＲ株式会社製  ＵＶ硬化型有機／無機ハイブリッドハードコート材ＯＰＳＴＡＲ  Ｚ７５３５を、塗布・乾燥後の層厚が４μｍになるように塗布した後、乾燥条件；８０℃、３分で乾燥後、硬化条件；１．０Ｊ／ｃｍ２、空気雰囲気下、高圧水銀ランプ使用で硬化を行い、ブリードアウト防止層を形成した。【０１４５】
続けて、前記ＰＥＴフィルムの反対面に、ＪＳＲ株式会社製  ＵＶ硬化型有機／無機ハイブリッドハードコート材ＯＰＳＴＡＲ  Ｚ７５０１を、塗布・乾燥後の層厚が４μｍになるように塗布した後、乾燥条件；８０℃、３分で乾燥後、硬化条件；１．０Ｊ／ｃｍ２、空気雰囲気下、高圧水銀ランプ使用で硬化を行い、平坦層を形成した。
得られた平坦層の最大断面高さＲｔ（ｐ）は、ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１で規定される表面粗さで１６ｎｍであった。【０１４６】
なお、表面粗さは、ＳＩＩ社製の原子間力顕微鏡（Atomic Force Microscope；ＡＦＭ）ＳＰＩ３８００Ｎ  ＤＦＭを用いて測定した。１回の測定範囲は１０μｍ×１０μｍとし、測定箇所を変えて３回の測定を行い、それぞれの測定で得られたＲｔの値を平均したものを測定値とした。
前記のようにしてブリードアウト防止層および平坦層を形成したＰＥＴフィルムの総厚は、１３３μｍであった。【０１４７】
次いで、前記ＰＥＴフィルムの平坦層表面に、無機前駆体化合物を含有する塗布液を減圧押し出し方式のコータを用いて、乾燥層厚が１５０ｎｍとなるように、１層目のガスバリア層を塗布した。
無機前駆体化合物を含有する塗布液は、無触媒のパーヒドロポリシラザン２０質量％ジブチルエーテル溶液（ＡＺエレクトロニックマテリアルズ（株）製アクアミカ  ＮＮ１２０−２０）と、アミン触媒を固形分の５質量％含有するパーヒドロポリシラザン２０質量％ジブチルエーテル溶液（ＡＺエレクトロニックマテリアルズ（株）製アクアミカ  ＮＡＸ１２０−２０）と、を混合して用い、アミン触媒を固形分の１質量％に調整した後、さらに、ジブチルエーテルで希釈することにより５質量％ジブチルエーテル溶液として作製した。
前記塗布液をＰＥＴフィルムの平坦層表面に塗布した後、乾燥温度８０℃、乾燥時間３００秒、乾燥雰囲気の露点５℃の条件下で乾燥させた。
乾燥後、前記ＰＥＴフィルムを２５℃まで徐冷し、下記真空紫外線照射装置を用いて下記改質処理条件にて、塗布面に真空紫外線照射による改質処理を行った。真空紫外線照射装置の光源としては、１７２ｎｍの真空紫外線を照射する二重管構造を有するＸｅエキシマーランプを用いた。【０１４８】
〈真空紫外線照射装置〉
エム・ディ・コム社製エキシマー照射装置ＭＯＤＥＬ：ＭＥＣＬ−Ｍ−１−２００、波長１７２ｎｍ、ランプ封入ガス  Ｘｅ
〈改質処理条件〉
エキシマー光強度：３Ｊ／ｃｍ２（１７２ｎｍ）
ステージ加熱温度：１００℃
照射装置内の酸素濃度：１０００ｐｐｍ【０１４９】
改質処理後、ガスバリア層を形成したＰＥＴフィルムを、前記と同様にして乾燥させ、さらに、同条件にて２回目の改質処理を行い、乾燥層厚１５０ｎｍのガスバリア層を形成した。【０１５０】
次いで、１層目のガスバリア層と同様にして、１層目のガスバリア層上に２層目のガスバリア層を形成し、ガスバリア層を有するＰＥＴフィルムを作製した。
このようにして、透明基材を作製した。【０１５１】
（透明電極の形成）
市販の真空蒸着装置の基材ホルダーに前記で作製した透明基材を固定した。また、モリブデンまたはタングステン製の抵抗加熱ボートに、有機ＥＬ素子を構成する各層の構成材料を層形成に最適な量だけ充填した。これらの基材ホルダーおよび抵抗加熱ボートを真空蒸着装置の第１真空槽に取り付けた。また、モリブデンまたはタングステン製の抵抗加熱ボートに銀を入れ、第２真空槽に取り付けた。【０１５２】
次いで、第１真空槽および第２真空槽を４．０×１０−４Ｐａまで減圧後、窒素含有化合物である化合物１４の入った抵抗加熱ボートに通電して加熱し、化合物１４を蒸着速度０．１〜０．２ｎｍ／秒で透明基材上に蒸着し、層厚２５ｎｍの下地層を形成した。【０１５３】
次に、抵抗加熱を用いた真空蒸着法により導電性層（陽極）を形成した。具体的には、下地層を形成した透明基材を、真空状態に保ったまま第２真空槽に移し、銀の入った抵抗加熱ボートに通電して加熱し、銀を蒸着速度０．１〜０．２ｎｍ／秒で下地層上に蒸着し、層厚１０ｎｍの導電性層を形成した。また、銀を蒸着する際にマスクを使用し、導電性層をパターン状に形成した。
このようにして下地層と導電性層とからなる透明電極を形成した。【０１５４】
（正孔注入層の形成）
次に、透明電極を形成した透明基材を、真空状態に保ったまま第１真空槽に移した後、Ｆ４ＴＣＮＱおよびα−ＮＰＤの入った抵抗加熱ボートに通電して加熱し、形成される層中のＦ４ＴＣＮＱの含有量が４体積％、α−ＮＰＤの含有量が９６体積％となるように、蒸着速度０．１ｎｍ／秒で透明電極上に共蒸着し、層厚４０ｎｍの正孔注入層を形成した。【０１５５】
（発光層の形成）
次に、ルブレン（吸収材料（発光材料））およびペンタセン（マトリクス材料）の入った抵抗加熱ボートに通電して加熱し、形成される層中のルブレンの含有量が５０体積％、ペンタセンの含有量が５０体積％となるように、蒸着速度０．１ｎｍ／秒で正孔注入層上に共蒸着し、層厚８０ｎｍの発光層を形成した。【０１５６】
（電子注入層の形成）
次に、フッ化リチウム（ＬｉＦ）の入った抵抗加熱ボートに通電して加熱し、フッ化リチウムを蒸着速度０．０５ｎｍ／秒で発光層上に蒸着し、層厚１ｎｍの電子注入層を形成した。【０１５７】
（陰極の形成）
そして、蒸着法によりアルミニウム（Ａｌ）を蒸着して、厚さ１００ｎｍの陰極を形成した。【０１５８】
（封止）
ポリイソブチレン系樹脂として「オパノールＢ５０（ＢＡＳＦ社製、Ｍｗ：３４万）」１００質量部、ポリブテン樹脂として「日石ポリブテン  グレードＨＶ−１９００（新日本石油社製、Ｍｗ：１９００）」３０質量部、ヒンダードアミン系光安定剤として「ＴＩＮＵＶＩＮ７６５（ＢＡＳＦ社製、３級のヒンダードアミン基を有する）」０．５質量部、ヒンダードフェノール系酸化防止剤として「ＩＲＧＡＮＯＸ１０１０（ＢＡＳＦ社製、ヒンダードフェノール基のβ位が二つともターシャリーブチル基を有する）」０．５質量部、および環状オレフィン系重合体として「Ｅａｓｔｏｔａｃ  Ｈ−１００Ｌ  Ｒｅｓｉｎ（イーストマンケミカル．Ｃｏ．製）」５０質量部をトルエンに溶解し、固形分濃度約２５質量％の接着剤組成物を調製した。【０１５９】
次に、厚さ１００μｍのアルミニウム箔が張り合わされた厚さ５０μｍのポリエチレンテレフタレートフィルムのアルミニウム箔側の面をカーボンブラックで着色し、封止材を作製した。次に、調製した前記接着剤組成物の溶液を乾燥後に形成される接着層の層厚が２０μｍとなるように封止部材のアルミニウム箔側に塗工し、１２０℃で２分間乾燥させて接着層を形成した。次に、形成した接着層面に対して、剥離シートとして厚さ３８μｍの剥離処理をしたポリエチレンテレフタレートフィルムの剥離処理面を貼付し、封止部材を作製した。【０１６０】
上述の方法で作製した封止部材を４０ｍｍ×５０ｍｍのサイズで準備して窒素雰囲気下で剥離シートを除去し、１２０℃に加熱したホットプレート上で１０分間乾燥した。その後、室温まで低下するのを確認してから、前記形成した陰極を完全に覆う形でラミネートし、９０℃で１０分加熱して封止した。
このようにしてＮｏ．１に係る有機ＥＬ素子を作製した。【０１６１】
《Ｎｏ．２に係る有機ＥＬ素子の作製》
前記Ｎｏ．１に係る有機ＥＬ素子の作製と同様の方法で透明基材上に透明電極を形成した。【０１６２】
（正孔注入層の形成）
次に、透明電極を形成した透明基材を、真空状態に保ったまま第１真空槽に移した後、Ｆ４ＴＣＮＱおよびα−ＮＰＤの入った抵抗加熱ボートに通電して加熱し、形成される層中のＦ４ＴＣＮＱの含有量が４体積％、α−ＮＰＤの含有量が９６体積％となるように、蒸着速度０．１ｎｍ／秒で透明電極上に共蒸着し、層厚１５ｎｍの正孔注入層を形成した。【０１６３】
（正孔輸送層の形成）
次に、α−ＮＰＤの入った抵抗加熱ボートに通電して加熱し、α−ＮＰＤを蒸着速度０．１ｎｍ／秒で正孔注入層上に蒸着し、層厚４５ｎｍの正孔輸送層を形成した。【０１６４】
（発光層の形成）
次に、ルブレン（吸収材料（発光材料））およびペンタセン（マトリクス材料）の入った抵抗加熱ボートに通電して加熱し、形成される層中のルブレンの含有量が５０体積％、ペンタセンの含有量が５０体積％となるように、蒸着速度０．１ｎｍ／秒で正孔輸送層上に共蒸着し、層厚３０ｎｍの発光層を形成した。【０１６５】
（電子輸送層の形成）
次に、Ａｌｑ３の入った抵抗加熱ボートに通電して加熱し、Ａｌｑ３を蒸着速度０．１ｎｍ／秒で発光層上に蒸着し、層厚３０ｎｍの電子輸送層を形成した。【０１６６】
（電子注入層の形成）
次に、フッ化リチウムの入った抵抗加熱ボートに通電して加熱し、フッ化リチウムを蒸着速度０．０５ｎｍ／秒で電子輸送層上に蒸着し、層厚１ｎｍの電子注入層を形成した。
その後、陰極の形成および封止をＮｏ．１に係る有機ＥＬ素子と同様の方法で行い、Ｎｏ．２に係る有機ＥＬ素子を作製した。【０１６７】
《Ｎｏ．３〜１１に係る有機ＥＬ素子の作製》
Ｎｏ．３〜１１に係る有機ＥＬ素子は、発光層の構成材料および濃度を表１に示したように変更し、Ｎｏ．２に係る有機ＥＬ素子と同様の方法で作製した。なお、Ｎｏ．１１に係る有機ＥＬ素子はマトリクス材料を用いていないので、表１中のマトリクス材料の種類、Ｅｇおよび存在量を「−」で示している。【０１６８】
《Ｎｏ．１〜１１に係る有機ＥＬ素子の評価》
作製したＮｏ．１〜１１に係る有機ＥＬ素子について、マイナスの電圧を印加した際の暗闇での電流値（暗電流）および光を照射した際の電流値（光電流）を測定した。その結果を表１に示す。また、各有機ＥＬ素子について、プラスの電圧を印加して発光させた際の上昇温度の評価も行った。【０１６９】
（１）作製した有機ＥＬ素子の光電流・暗電流の測定および光電流値と暗電流値の比率
作製したＮｏ．１〜１１に係る有機ＥＬ素子について、以下の条件で光電流と暗電流を測定した。そして、得られた光電流値と暗電流値から、光電流値と暗電流値の比率を算出した。なお、光電流値と暗電流値の比率が１００以上であるものを合格、１００未満であるものを不合格とした。【０１７０】
・測定装置：株式会社エーディーシー社製  Ｒ６２４３
・測定条件：各有機ＥＬ素子に対する印加電圧：−３Ｖ
・照射光源：Ｐａｎａｓｏｎｉｃ社製緑色ＬＥＤ（型番ＬＮＪ６４７Ｗ８ＣＲＡ）［Ｎｏ．１〜５、７〜９、１１に係る有機ＥＬ素子に対して使用］
・照射光源：Ｐａｎａｓｏｎｉｃ社製青色ＬＥＤ（型番ＬＮＪ９４７Ｗ８ＣＲＡ）［Ｎｏ．６、１０に係る有機ＥＬ素子に対して使用］
・照射量：緑色ＬＥＤ  １．３ｍＷ、青色ＬＥＤ  １．６ｍＷ
・評価方法：光電流評価時は、暗室内でＬＥＤと、作製した有機ＥＬ素子とを１ｍｍの間隔で対向に設置し、ＬＥＤから有機ＥＬ素子に向けて光を照射して電流値を測定した。暗電流評価時は、暗室内でＬＥＤを駆動せずに電流値を測定した。【０１７１】
（２）発光時の上昇温度の測定
作製したＮｏ．１〜１１に係る有機ＥＬ素子について、発光時の上昇温度の評価を行った。発光時の上昇温度（ΔＴ）が＋１０．０℃以下であるものを合格、＋１０．０℃を超えるものを不合格とした。【０１７２】
・測定器具：日本アビオニクス社製  ＴＨ９１００ＭＶ
・測定条件：各有機ＥＬ素子に対する印加電圧：＋５Ｖで印加し、印加開始から３０分後の温度（℃）を評価した。なお、測定時のＴＨ９１００ＭＶの放射率は１．００に設定した。【０１７３】
前記各評価結果を発光層およびキャリア層の構成とともに表１に示した。
なお、表１に示す吸収材料（発光材料）について、ルブレンは５００〜６５０ｎｍの波長領域で光を吸収し、最も高い吸光度はこの範囲にある。
また、ＤＣＭは４００〜５５０ｎｍの波長領域で光を吸収し、最も高い吸光度を示す波長領域はこの範囲にある。
クマリン６は３８０〜４８０ｎｍの波長領域で光を吸収し、最も高い吸光度を示す波長領域はこの範囲にある。
ペンタセンは３００〜４００ｎｍの波長領域で光を吸収し、最も高い吸光度を示す波長領域はこの範囲にある。
Ｉｒ（ｐｉｑ）３は２５０〜４００ｎｍの波長領域で光を吸収し、最も高い吸光度を示す波長領域はこの範囲にある。
Ｉｒ（ｐｐｙ）３は３２０〜４５０ｎｍの波長領域で光を吸収し、最も高い吸光度を示す波長領域はこの範囲にある。
Ａｌｑ３は３００〜４２０ｎｍの波長領域で光を吸収し、最も高い吸光度を示す波長領域はこの範囲にある。【０１７４】
【表１】
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【０１７５】
表１に示すように、Ｎｏ．１〜７に係る有機ＥＬ素子は、本発明の要件を満たしていたので、光電流値と暗電流値の比率が高く、発光時の上昇温度も抑えられた。
なお、Ｎｏ．２〜７に係る有機ＥＬ素子は、正孔輸送層および電子輸送層を有していたので、これらの評価がＮｏ．１に係る有機ＥＬ素子よりも優れていた。【０１７６】
これに対し、Ｎｏ．８〜１１に係る有機ＥＬ素子は、本発明の要件を満たしていなかったので、光電流値と暗電流値の比率が低くなった。
具体的に、Ｎｏ．８、１１に係る有機ＥＬ素子は、発光層における吸収材料（発光材料）の存在量が５０体積％を超えていたので、光電流値と暗電流値の比率が低くなった。
なお、Ｎｏ．１１に係る有機ＥＬ素子は、発光時の上昇温度も高くなった。
Ｎｏ．９、１０に係る有機ＥＬ素子は、可視光以上の波長領域で最も吸光度の高い吸収材料のＥｇが前記発光層の中で最も大きくなかった（発光材料のＥｇよりもマトリクス材料のＥｇの方が大きかった）ので、光電流値と暗電流値の比率が低くなった。
【符号の説明】
【０１７７】
１、１０  有機ＥＬ素子（有機エレクトロルミネッセンス素子）
２      透明基材
３      透明電極
４      有機機能層
４１    発光層
４２    正孔輸送層
４３    電子輸送層
５      対向電極
１００  光センサ
１０１  基板
２００  生体センサ
２０１  発光体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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