(57)【要約】  本発明の有機ＥＬ素子は、陽極と、陰極（Ａｌ層（１５））と、陽極と陰極との間に配置され発光層１４を含む有機層２０とを備える。陽極のうち少なくとも有機層（２０）側は透明な酸化物半導体層（ＩＴＯ層（１２））からなる。酸化物半導体層と有機層（２０）との間に酸化モリブデン層が配置されている。そして、酸化モリブデン層を厚さが均一な層であると仮定したときの酸化モリブデン層の厚さが２ｎｍ未満である。
2009063859.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
陽極と、陰極と、前記陽極と前記陰極との間に配置され発光層を含む有機層とを備える有機ＥＬ素子であって、
前記陽極のうち少なくとも前記有機層側が、透明な酸化物半導体層からなり、
前記酸化物半導体層と前記有機層との間に酸化モリブデン層が配置されており、
前記酸化モリブデン層を厚さが均一な層であると仮定したときの前記酸化モリブデン層の厚さが２ｎｍ未満である、有機ＥＬ素子。
【請求項２】
前記酸化物半導体層がＩＴＯ層である、請求項１に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項３】
前記有機層に含まれる層のうち前記陽極に最も近い層が、α−ＮＰＤ、ＴＰＤ、２−ＴＮＡＴＡ、α−６Ｔ、およびＣｕＰｃから選ばれるいずれか１つからなる、請求項１に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項４】
前記酸化モリブデン層を厚さが均一な層であると仮定したときの前記酸化モリブデン層の厚さが０．２５ｎｍ以上２ｎｍ未満である、請求項１に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項５】
前記酸化モリブデン層を厚さが均一な層であると仮定したときの前記酸化モリブデン層の厚さが０．２５ｎｍ以上１ｎｍ以下である、請求項１に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項６】
陽極と、陰極と、前記陽極と前記陰極との間に配置され発光層を含む有機層とを備える有機ＥＬ素子であって、
前記陽極のうち少なくとも前記有機層側が、透明な酸化物半導体層からなり、
前記酸化物半導体層と前記有機層との界面に、前記酸化物半導体層と前記有機層とが部分的に接触するように不均一に形成された酸化モリブデン層が配置されている、有機ＥＬ素子。
【請求項７】
前記酸化物半導体層がＩＴＯ層である、請求項６に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項８】
前記酸化モリブデン層を厚さが均一な層であると仮定したときの前記酸化モリブデン層の厚さが２ｎｍ未満である、請求項６に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項９】
前記酸化モリブデン層を厚さが均一な層であると仮定したときの前記酸化モリブデン層の厚さが０．２５ｎｍ以上１ｎｍ以下である、請求項６に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項１０】
前記有機層に含まれる層のうち前記陽極に最も近い層が、α−ＮＰＤ、ＴＰＤ、２−ＴＮＡＴＡ、α−６Ｔ、およびＣｕＰｃから選ばれるいずれか１つからなる、請求項６に記載の有機ＥＬ素子。
【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】
有機ＥＬ素子は、柔軟、薄い、軽量という利点を持つディスプレイや光源が作製できる点から大きな注目を集めている。しかし、有機ＥＬ素子にはまだ課題が多く、その利用を発展させるためには、さらなる特性向上が求められている。【０００３】
有機ＥＬ素子の特性を向上させる１つの方法として、陽極とホール輸送層との界面に、ホール注入層を挿入する方法が知られている。そして、ホール注入層としてＭｏＯ3層を用いることによって、特性を向上できることが報告されている。そのような報告は、特開２００５−３２６１８号公報および特開２００６−３４４７７４号公報に見られる。また、Ｔｏｋｉｔｏら（Ｓ．  Ｔｏｋｉｔｏ  ｅｔ  ａｌ．）も、そのような報告をしている（Ｊ．  Ｐｈｙｓ．  Ｄ：  Ａｐｐｌ．  Ｐｈｙｓ．  ２９，  ２７５０  （１９９６年））。また、Ｍｉｙａｓｈｉｔａら（Ｔ．  Ｍｉｙａｓｈｉｔａ  ｅｔ  ａｌ．）も、そのような報告をしている（Ｊｐｎ．  Ｊ．  Ａｐｐｌ．  Ｐｈｙｓ．  ４４，  ３６８２  （２００５年））。また、Ｃｈｅｎら（Ｃ．−Ｗ．  Ｃｈｅｎ  ｅｔ  ａｌ．）も、そのような報告をしている（Ａｐｐｌ．  Ｐｈｙｓ．  Ｌｅｔｔ．  ８７，  ２４１１２１  （２００５年））。また、Ｓａｔｏｈら（Ｒ．  Ｓａｔｏｈ  ｅｔ  ａｌ．）も、そのような報告をしている（Ｊｐｎ．  Ｊ．  Ａｐｐｌ．  Ｐｈｙｓ．  ４５，  １８２９  （２００６年））。また、Ｙｏｕら（Ｈ．  Ｙｏｕ  ｅｔ  ａｌ．）も、そのような報告をしている（Ｊ．  Ａｐｐｌ．  Ｐｈｙｓ．  １０１，  ０２６１０５  （２００７年））。しかし、従来から一般的に用いられてきたＭｏＯ3層は、膜厚が２〜５０ｎｍの範囲であった。【０００４】
特開２００６−３４４７７４号公報に記載の発明は、有機ＥＬ素子の高輝度化および省電力化を目的としている。特開２００６−３４４７７４号公報には、基板とは反対側に光を発するトップエミッション型の有機ＥＬ素子が開示されている。この有機ＥＬ素子では、アルミニウムからなる陽極と、有機層と、ＩＴＯからなる陰極とが、この順に基板上に形成されている。有機層で生じた光は、陰極を通って外部に発せられる。陽極と有機層との間には、Ｍｏ酸化物層（厚さがたとえば３．５〜１０００オングストローム）が配置されている。上記トップエミッション型の有機ＥＬ素子の陽極がＩＴＯなどの透明電極を含むと、発光層から陽極側に向かった光は外部に発せられるまでに透明電極を２回透過する。そのため、特開２００６−３４４７７４号公報には、上記トップエミッション型の有機ＥＬ素子の陽極がＩＴＯなどの透明電極を含むと、透明電極による光吸収が問題となることが記載されている（特開２００６−３４４７７４号公報の［０００４］段落）。また、特開２００６−３４４７７４号公報には、陽極にＩＴＯを用いると電流密度が低下するという問題が生じることが記載されている（特開２００６−３４４７７４号公報の［０００５］段落）。
【発明の開示】
【０００５】
現在、有機ＥＬ素子では、素子の長寿命化が課題となっている。このような状況において、本発明は、素子寿命が長い有機ＥＬ素子を提供することを目的の１つとする。
【０００６】
本件発明者らは、透明な酸化物半導体層（陽極）と有機層との間に非常に薄い酸化モリブデン層を配置することによって、酸化モリブデン層の効果として従来から知られている効果とは全く異なる優れた効果が得られることを見出した。本発明は、この新たな知見に基づくものである。
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の第１の有機ＥＬ素子は、陽極と、陰極と、前記陽極と前記陰極との間に配置され発光層を含む有機層とを備える有機ＥＬ素子であって、前記陽極のうち少なくとも前記有機層側が、透明な酸化物半導体層からなり、前記酸化物半導体層と前記有機層との間に酸化モリブデン層が配置されており、前記酸化モリブデン層を厚さが均一な層であると仮定したときの前記酸化モリブデン層の厚さが２ｎｍ未満である。
【０００８】
また、本発明の第２の有機ＥＬ素子は、陽極と、陰極と、前記陽極と前記陰極との間に配置され発光層を含む有機層とを備える有機ＥＬ素子であって、前記陽極のうち少なくとも前記有機層側が、透明な酸化物半導体層からなり、前記酸化物半導体層と前記有機層との界面に、前記酸化物半導体層と前記有機層とが部分的に接触するように不均一に形成された酸化モリブデン層が配置されている。
【０００９】
本発明によれば、素子寿命が長い有機ＥＬ素子が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１Ａ〜図１Ｅは、実施例１〜５で用いた化合物の構造を示す図である。
【図２】図２は、ＩＴＯとホール輸送層との間に酸化モリブデン層を配置したときのホール注入特性を示すグラフである。
【図３】図３は、実施例１で作製した有機ＥＬ素子の構造を模式的に示す図である。
【図４】図４は、実施例１で作製した有機ＥＬ素子について、駆動電圧と電流密度との関係を示すグラフである。
【図５】図５は、実施例１で作製した有機ＥＬ素子について、ＭｏＯ3層の厚さと、駆動電圧との関係を示すグラフである。
【図６】図６は、実施例１で作製した有機ＥＬ素子について、駆動時間と輝度の変化との関係を示すグラフである。
【図７】図７は、実施例１で作製した有機ＥＬ素子について、ＭｏＯ3層の厚さと、輝度が初期の９０％に低下するまでの駆動時間との関係を示すグラフである。
【図８】図８は、実施例２で作製した有機ＥＬ素子について、駆動時間と輝度の変化との関係を示すグラフである。
【図９】図９は、実施例３で作製した有機ＥＬ素子について、駆動時間と輝度の変化との関係を示すグラフである。
【図１０】図１０は、実施例４で作製した有機ＥＬ素子について、駆動時間と輝度の変化との関係を示すグラフである。
【図１１Ａ】図１１Ａは、ＩＴＯ層の表面のＡＦＭ像を示す。
【図１１Ｂ】図１１Ｂは、ＩＴＯ層／ＭｏＯ3層（仮想厚さ：０．７５ｎｍ）の表面のＡＦＭ像を示す。
【図１１Ｃ】図１１Ｃは、ＩＴＯ層／ＭｏＯ3層（仮想厚さ：１．０ｎｍ）の表面のＡＦＭ像を示す。
【図１１Ｄ】図１１Ｄは、ＩＴＯ層／ＭｏＯ3層（仮想厚さ：３．０ｎｍ）の表面のＡＦＭ像を示す。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態について説明する。なお、本発明は、以下の実施形態および実施例に限定されない。以下の説明では、特定の数値や特定の材料を例示する場合があるが、本発明の効果が得られる限り、他の数値や他の材料を適用してもよい。【００１２】
［有機ＥＬ素子］
以下、本発明の第１および第２の有機ＥＬ素子に共通する事項について説明する。本発明の有機ＥＬ素子は、陽極と、陰極と、有機層とを備える。有機層は、陽極と陰極との間に配置されており、発光層を含む。陽極のうち少なくとも有機層側は、透明な酸化物半導体層（透光性の酸化物半導体層）からなる。そして、酸化物半導体層と有機層との間には、酸化モリブデン層が配置されている。すなわち、本発明の有機ＥＬ素子は、酸化物半導体層／酸化モリブデン層／有機層という積層構造を有する。なお、典型的な一例では、酸化モリブデン層が不均一に形成されており、酸化物半導体層と有機層との界面において、酸化物半導体層と有機層とが部分的に接触している。【００１３】
酸化物半導体の好ましい例としては、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ：酸化インジウム錫）、アルミニウムを添加した酸化亜鉛（ＡＺＯ）、およびインジウムを添加した酸化亜鉛（ＩＺＯ）が挙げられる。これらの材料で形成された膜は、透明導電膜と呼ばれることもある。これらの中でもＩＴＯは、良好な特性が得られるため好ましい。【００１４】
陽極は、ホールを注入するための電極である。陽極は、酸化物半導体層のみで形成されてもよい。陽極の典型的な一例は、ＩＴＯや、アルミニウムを添加した酸化亜鉛（ＡＺＯ）や、インジウムを添加した酸化亜鉛（ＩＺＯ）のみで形成されている。ただし、陽極は多層膜で形成されてもよい。たとえば、アルミニウムなどの金属層と、その上に形成された酸化物半導体層（ＡＺＯ層、ＩＺＯ層またはＩＴＯ層）とを含む陽極を用いてもよい。【００１５】
有機層は、実質的に有機化合物で構成される層である。ただし、有機層には、無機化合物（ドーパントなど）が添加されていてもよい。【００１６】
有機層は、発光層に加えて他の層を含んでもよい。たとえば、有機層は、ホール輸送層、電子輸送層および電子注入層から選ばれる少なくとも１つの層を含んでもよい。また、酸化モリブデン層はホール注入層として機能すると考えられるが、本発明の効果が得られる限り、本発明の有機ＥＬ素子は、酸化モリブデン層に加えて他のホール注入層を含んでもよい。それらの層は、陽極／ホール注入層／ホール輸送層／発光層／電子輸送層／電子注入層／陰極の順に積層される。なお、陽極（酸化物半導体層を含む）、陰極および発光層以外の層は状況によって省略可能である。これらは、基板（たとえば透明基板であり、たとえばガラス基板）の上に、陽極側から順に積層されてもよいし、陰極側から順に積層されてもよい。本発明の効果が得られる限り、これらの層の材料には特に限定がなく、たとえば公知の有機材料を用いることができる。【００１７】
発光層で生じた光が基板側から出射される場合には、基板として、透明な材料（透光性の材料）からなる基板が用いられる。たとえば、ガラス基板や、ポリイミド基板などの樹脂基板を用いることができる。発光層で生じた光が基板側とは反対側から出射される場合には、基板は透明であってもよいし、透明でなくてもよい。【００１８】
ホール輸送層の材料としては、芳香族アミン誘導体を用いることができる。たとえば、トリフェニルアミン誘導体（ＴＰＤ、α−ＮＰＤ、β−ＮＰＤ、ＭｅＯ−ＴＰＤ、ＴＡＰＣ）、フェニルアミン４量体（ＴＰＴＥ）、スターバースト型トリフェニルアミン誘導体（ｍ−ＭＴＤＡＤＡ、ＮＡＴＡ、１−ＴＮＡＴＡ、２−ＴＮＡＴＡ）、スピロ型トリフェニルアミン誘導体（Ｓｐｉｒｏ−ＴＰＤ、Ｓｐｉｒｏ−ＮＰＤ、Ｓｐｉｒｏ−ＴＡＤ）、ルブレン、ペンタセン、銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）、チタニウムオキサイドフタロシアニン（ＴｉＯＰｃ）、アルファ−セキシチオフェン（α−６Ｔ）を用いることができる。発光層の材料としては、たとえば、アルミノキノリノール錯体（Ａｌｑ3）、カルバゾール誘導体（ＭＣＰ、ＣＢＰ、ＴＣＴＡ）、トリフェニルシリル誘導体（ＵＧＨ２、ＵＧＨ３）、イリジウム錯体（Ｉｒ（ｐｐｙ）3、Ｉｒ（ｐｐｙ）2（ａｃａｃ）、ＦＩｒＰｉｃ、Ｆｉｒ６、Ｉｒ（ｐｉｑ）3、Ｉｒ（ｂｔｐ）2（ａｃａｃ））、ルブレン、クマリン誘導体（Ｃｏｕｍａｒｉｎ６、Ｃ５４５Ｔ）、キナクリドン誘導体（ＤＭＱＡ）、ピラン誘導体（ＤＣＪＴＢ）、ユーロピウム錯体（Ｅｕ（ｄｂｍ）3（ｐｈｅｎ））が挙げられる。電子輸送層の材料としては、たとえば、キノリノール錯体（Ａｌｑ3、ＢＡｌｑ、Ｌｉｑ）、オキサジアゾール誘導体（ＯＸＤ−７、ＰＢＤ）、トリアゾール誘導体（ＴＡＺ）、フェナントロリン誘導体（ＢＣＰ、ＢＰｈｅｎ）、リンオキサイド誘導体（ＰＯＰｙ2）が挙げられる。有機化合物からなる電子注入層の材料としては、たとえば、リチウムフェナンスリジオネート（Ｌｉｐｈ）が挙げられる。これらの材料は、それぞれの特性を考慮して選択され組み合わされる。なお、１つの化合物が、異なる構成を有する素子において異なる機能を奏する層の材料となる場合がある。たとえば、Ａｌｑ3は、発光層の材料となることもあるし、電子輸送層の材料となることもあるし、発光層と電子輸送層とを兼ねる層の材料となることもある。【００１９】
なお、本発明の有機ＥＬ素子は、無機物からなる無機層を含んでもよい。その無機層は、有機層を構成する各層の層間に配置されていてもよいし、有機層と電極（陽極および／または陰極）との間に配置されていてもよい。たとえば、電子注入層は、無機物からなる層であってもよい。電子注入層に用いることができる無機材料としては、たとえば、リチウム、セシウム、バリウム、カルシウム、ナトリウム、マグネシウム、フッ化リチウム、フッ化セシウム、酸化リチウムおよびセシウムカーボネート（Ｃｓ2ＣＯ3）が挙げられる。【００２０】
陰極は、電子を注入するための電極である。陰極の材料としては、導電性を有する材料を用いることができ、たとえば、アルミニウム、銀、ネオジウム−アルミニウム合金、金−アルミニウム合金、マグネシウム−銀合金といった金属が挙げられる。陰極は、多層膜で形成されてもよい。【００２１】
本発明の典型的な一例では、発光層で生じた光が陽極側から出射される。ただし、本発明の効果が得られる限り、発光層で生じた光が陰極側から出射されてもよい。その場合には、陰極は、透明な導電性材料（たとえば上述した酸化物半導体）で形成される。【００２２】
本発明の有機ＥＬ素子の一例では、有機層のうち陽極に隣接する層（陽極に最も近い層）はホール輸送層である。その場合には、酸化モリブデン層は、陽極とホール輸送層との間に配置される。本発明の有機ＥＬ素子の他の一例では、有機層のうち陽極に隣接する層は発光層である。その場合には、酸化モリブデン層は、陽極と発光層との間に配置される。本発明の有機ＥＬ素子の一例では、有機層が、陽極に隣接するホール輸送層を含み、そのホール輸送層がα−ＮＰＤからなる。すなわち、その一例では、有機層に含まれる層のうち陽極に最も近い層がα−ＮＰＤからなる。また、有機層に含まれる層のうち陽極に最も近い層は、α−ＮＰＤ、ＴＰＤ、２−ＴＮＡＴＡ、α−６Ｔ、およびＣｕＰｃからなる群より選ばれるいずれか１つからなるものであってもよく、それらからなる群より選ばれる少なくとも１つからなるものであってもよい。【００２３】
酸化モリブデン層は、三酸化モリブデン（ＭｏＯ3）からなる層であってもよい。また、酸化モリブデン層は、組成式がＭｏＯxで表される酸化モリブデンからなる層であってもよい。一例では、ｘは、２．１≦ｘ≦３．０（たとえば２．５≦ｘ≦３．０）を満たす。ｘは、２．６以上または２．７以上であってもよく、３未満であってもよい。この明細書では、ｘの値を四捨五入すれば３となる場合のＭｏＯx層を、三酸化モリブデン層という場合がある。【００２４】
三酸化モリブデン層は、たとえば、ＭｏＯ3を蒸着源とする真空蒸着法や、スパッタリング法などの気相成膜法で形成できる。なお、ＭｏＯ3を蒸着源とする真空蒸着法で三酸化モリブデン層を形成した場合、形成される酸化モリブデン層の酸素濃度が蒸着源（ＭｏＯ3）の酸素濃度よりも減少し、上記ＭｏＯxで表される酸化モリブデン層が形成される場合がある。【００２５】
［有機ＥＬ素子の製造方法］
本発明の有機ＥＬ素子の製造方法に限定はなく、たとえば公知の方法によって製造してもよい。有機層および無機層は、真空蒸着法やスパッタリング法といった気相成膜法で形成してもよい。また、有機層は、有機材料を含む溶液を塗布することによって形成してもよい。【００２６】
［第１の有機ＥＬ素子における酸化モリブデン層］
本発明の第１の有機ＥＬ素子は、酸化モリブデン層を厚さが均一な層であると仮定したときの酸化モリブデン層の厚さが２ｎｍ未満であることを特徴とする。以下、酸化モリブデン層を厚さが均一な層であると仮定したときの酸化モリブデン層の厚さを、「仮想厚さ」という場合がある。仮想厚さは、０．２５ｎｍ以上や０．５ｎｍ以上であってもよく、また、１．５ｎｍ以下や１ｎｍ以下であってもよい。たとえば、仮想厚さは、０．２５ｎｍ以上２ｎｍ未満であってもよい。好ましい一例では、仮想厚さは０．２５ｎｍ以上１ｎｍ以下である。【００２７】
酸化モリブデン層は、たとえば、蒸着法やスパッタリング法といった気相成膜法で形成してもよい。酸化モリブデン層を、その厚さを測定しながら形成することは難しい場合がある。そのため、気相成膜法で酸化モリブデン層を形成する場合には、予め成膜速度を測定しておき、その成膜速度から成膜すべき時間を算出し、その時間だけ成膜することによって酸化モリブデン層の厚さを制御してもよい。実施例では、この方法で見積もられた酸化モリブデン層の厚さを「仮想厚さ」としている。【００２８】
本発明の第１の有機ＥＬ素子では、酸化物半導体層と有機層との界面に酸化モリブデン層が形成されている。この酸化モリブデン層は、酸化物半導体層と有機層とが部分的に接触するように、酸化物半導体層と有機層との界面に不均一に形成されていてもよい。酸化モリブデン層が不均一に形成されている状態の例については、第２の有機ＥＬ素子の説明において述べる。【００２９】
［第２の有機ＥＬ素子における酸化モリブデン層］
本発明の第２の有機ＥＬ素子は、酸化物半導体層と有機層との界面に、酸化物半導体層と有機層とが部分的に接触するように不均一に形成された酸化モリブデン層が配置されていることを特徴とする。【００３０】
第２の有機ＥＬ素子では、酸化物半導体層と有機層との界面には、酸化モリブデン層が不均一に形成されている。すなわち、第２の有機ＥＬ素子では、酸化モリブデン層は、酸化物半導体層と有機層との界面の全体に形成されているのではなく、その界面の一部のみに形成されている。酸化モリブデン層は、酸化物半導体層と有機層との界面（酸化物半導体層の表面）において、島状に形成されていてもよい。また、酸化モリブデン層が形成されている部分と酸化モリブデン層が形成されていない部分とが、まだらになるように形成されていてもよい。【００３１】
第２の有機ＥＬ素子では、酸化モリブデン層が形成されている部分が均一に分散していることが好ましい。たとえば、酸化物半導体層と有機層との界面において、任意に１０μｍ角（好ましくは０．５μｍ角）の領域を選択したときに、酸化モリブデン層が形成されている領域と酸化モリブデン層が形成されていない領域とが必ず含まれるように、それらの領域が均一に分散していることが好ましい。【００３２】
酸化モリブデン層は不均一に形成されているため、その厚さは一定ではない。しかし、不均一な厚さの酸化モリブデン層をならして均一な厚さの層にしたと仮定したときの酸化モリブデン層の厚さ（上記「仮想厚さ」）は２ｎｍ未満である。仮想厚さは、０．２５ｎｍ以上や０．５ｎｍ以上であってもよく、また、１．５ｎｍ以下や１ｎｍ以下であってもよい。たとえば、仮想厚さは、０．２５ｎｍ以上２ｎｍ未満であってもよい。好ましい一例では、仮想厚さは０．２５ｎｍ以上１ｎｍ以下である。【００３３】
第２の有機ＥＬ素子では、酸化モリブデン層が陽極の全面に形成されていないことが重要である。現在のところ詳細は明らかではないが、酸化モリブデン層が陽極の表面に点在することによって、予想外の効果が得られると考えられる。そのため、酸化モリブデン層が均一な膜とならないように、酸化モリブデン層をごく薄く形成することが重要であると考えられる。【００３４】
第２の有機ＥＬ素子の製造において、酸化モリブデン層を不均一に形成できる限り、酸化モリブデン層の形成方法に特に限定はない。酸化モリブデン層は、たとえば、蒸着法やスパッタリング法といった気相成膜法で形成してもよい。真空蒸着法で薄い層（たとえば厚さ１ｎｍ以下）を形成すると、不均一な層が形成されると考えられる。
【実施例】
【００３５】
以下、実施例を用いて本発明をさらに詳細に説明する。実施例では、ＩＴＯ層／酸化モリブデン層に隣接する有機層の材料として、α−ＮＰＤ、ＴＰＤ、２−ＴＮＡＴＡ、α−６Ｔ、およびＣｕＰｃを用いた。α−ＮＰＤの構造を図１Ａに示す。ＴＰＤの構造を図１Ｂに示す。２−ＴＮＡＴＡの構造を図１Ｃに示す。α−６Ｔの構造を図１Ｄに示す。ＣｕＰｃの構造を図１Ｅに示す。【００３６】
［実施例１］
実施例１では、ＩＴＯ層／酸化モリブデン層に隣接する層の材料として、α−ＮＰＤを用いた。まず、ＩＴＯ層とα−ＮＰＤ層との間に酸化モリブデン層（ＭｏＯ3層）を配置したときのホール注入特性を評価した。【００３７】
ホール注入特性の評価のために、ガラス／ＩＴＯ層（厚さ１５０ｎｍ）／ＭｏＯ3ホール注入層／α−ＮＰＤホール輸送層（厚さ１００ｎｍ）／ＭｏＯ3電子ブロッキング層（厚さ１０ｎｍ）／Ａｌ層（厚さ１００ｎｍ）という積層構造を有する素子を作製した。素子作製後はグローブボックス中で乾燥剤と共に封止し、一度も大気に暴露せずに素子特性の評価を行った。なお、ホール輸送層とＡｌ層との間に配置したＭｏＯ3層はＡｌ層からの電子の流入を防止するための層であり、陽極と有機層との間に配置される酸化モリブデン層とは無関係である。【００３８】
有機層は圧力１×１０-4〜４×１０-4Ｐａにおいて真空蒸着法で形成した。無機層（ＭｏＯ3層を含む）は、圧力１×１０-3〜３×１０-3Ｐａにおいて真空蒸着法で形成した。ＭｏＯ3層は、ＭｏＯ3の粉末を材料とする真空蒸着法によって形成した。なお、ＭｏＯ3を材料とする真空蒸着法で形成された酸化モリブデン層の酸素の組成比は、ＭｏＯ3よりも低い場合がある。しかし、ＭｏＯ3を材料とする気相成膜法（たとえば真空蒸着法）で形成された層は一般的にＭｏＯ3層（三酸化モリブデン層）と呼ばれることが多いため、実施例においてもＭｏＯ3層と表示する。【００３９】
ＭｏＯ3層の蒸着速度は０．０５ｎｍ／秒とした。α−ＮＰＤ層の蒸着速度は０．１ｎｍ／秒とした。Ａｌ層の蒸着速度は０．３ｎｍ／秒とした。これらの蒸着速度は、予め、蒸着速度測定用の厚い膜を形成して求めておいた。【００４０】
ＭｏＯ3ホール注入層の厚さは、０ｎｍ〜２０ｎｍの範囲で変化させた。なお、ここでいう「ＭｏＯ3ホール注入層の厚さ」とは、前述の「仮想厚さ」であり、ＭｏＯ3ホール注入層を、厚さが均一で凹凸がない層にならしたと仮定したときの厚さである。たとえば、仮想厚さが０．２５ｎｍのＭｏＯ3ホール注入層は、ＭｏＯ3が５秒間だけＩＴＯ層上に堆積するように蒸着装置のシャッターを操作して形成した。ＭｏＯ3の蒸着速度が０．０５ｎｍ／秒であったため、厚さが均一で凹凸がない層が形成されたと仮定すると、その厚さは０．２５ｎｍとなる。実際には均一な厚さの層は形成されず、ＩＴＯ層上にはＭｏＯ3層が形成されている領域とＭｏＯ3層が形成されていない領域とが存在するが、それらを均一にならしたと仮定すると厚さは０．２５ｎｍである。ただし、ＭｏＯ3ホール注入層は、ある程度以上の厚さになるとほぼ均一に隙間なく形成される。【００４１】
作製した素子に電流を流しても、エレクトロルミネッセンスは観測されなかった。このことから、素子にはホールのみが注入されていることが確認された。作製した素子について、電流密度−電圧特性（Ｊ−Ｖ特性）を測定した。測定結果を図２に示す。図２中の「ＭｏＯ3層単独」は、ＭｏＯ3層単体の特性を示すデータであり、ガラス／ＩＴＯ層（厚さ１５０ｎｍ）／ＭｏＯ3層（厚さ１００ｎｍ）／Ａｌ層（厚さ１００ｎｍ）という積層構造の特性を示す。【００４２】
図２に示すように、ＭｏＯ3ホール注入層の仮想厚さを０ｎｍから０．７５ｎｍに増加させるに従って電流密度が増加したが、仮想厚さを０．７５ｎｍよりも大きくすると、逆に電流密度が減少した。ＭｏＯ3ホール注入層の仮想厚さが０．７５ｎｍのときに電流密度は極大となり、電流密度は電圧の２乗に比例していた。このことは、Ｊ−Ｖ特性が空間電荷制限電流に支配されていることを示唆している。このことは、ＩＴＯ層からα−ＮＰＤ層へのホール注入に関して、両者の間に注入障壁の無い接合界面が形成されていることを実証するものである。【００４３】
次に、有機ＥＬ素子を作製して評価した。作製した有機ＥＬ素子１０の構造を、図３に模式的に示す。有機ＥＬ素子１０は、ガラス基板１１、ＩＴＯ層１２（厚さ１５０ｎｍ）、ＭｏＯ3ホール注入層（図示せず）、α−ＮＰＤからなるホール輸送層１３（厚さ６０ｎｍ）、発光層１４（厚さ６５ｎｍ）、ＬｉＦからなる電子注入層（厚さ０．５ｎｍ、図示せず）およびＡｌ層１５（１００ｎｍ）を含む。ホール輸送層１３および発光層１４は、有機層２０を構成する。ＭｏＯ3ホール注入層は、ＩＴＯ層１２（陽極）とホール輸送層１３との間に配置されている。電子注入層は、発光層１４とＡｌ層１５（陰極）との間に配置されている。発光層１４の材料には、Ａｌｑ3（アルミノキノリノール錯体）を用いた。発光層１４で生じた光は、ＩＴＯ層１２およびガラス基板１１を通って素子の外部に出射された。【００４４】
有機層および無機層は、ホール注入層の特性評価に用いた素子と同様の条件で作製した。なお、Ａｌｑ3の蒸着速度は０．１ｎｍ／秒とし、ＬｉＦの蒸着速度は０．０１ｎｍ／秒とした。【００４５】
ＭｏＯ3ホール注入層の厚さは、０ｎｍ〜２０ｎｍの範囲で変化させた。上述したように、「ＭｏＯ3ホール注入層の厚さ」とは、ＭｏＯ3ホール注入層を均一な厚さの層にならしたと仮定したときの仮想厚さである。【００４６】
作製した有機ＥＬ素子について、Ｊ−Ｖ特性を測定した。Ｊ−Ｖ特性を図４に示す。所定の電流密度に対する駆動電圧は、ＭｏＯ3ホール注入層の厚さが０．７５ｎｍのときに最も低くなった。厚さが０．７５ｎｍのＭｏＯ3ホール注入層を用いることによって、ＭｏＯ3ホール注入層がない場合に比べ、駆動電圧を約３０％低減できた。【００４７】
電流密度が１００ｍＡ／ｃｍ2となるときの駆動電圧と、ＭｏＯ3ホール注入層の仮想厚さとの関係を図５に示す。図５に示すように、駆動電圧は、ＭｏＯ3ホール注入層の仮想厚さが０．２５ｎｍ以上２ｎｍ未満の範囲で低く、仮想厚さが０．２５ｎｍ〜１ｎｍの範囲でより低く、仮想厚さが０．５ｎｍ〜１ｎｍの範囲で特に低かった。【００４８】
作製した有機ＥＬ素子を５０ｍＡ／ｃｍ2の定電流で駆動し、寿命特性を評価した。評価結果を図６に示す。図６の横軸は、駆動時間を示している。また、縦軸は、初期の輝度に対する輝度の維持率を示している。【００４９】
輝度が初期の輝度の９０％になるまでの駆動時間Ｔ90と、ＭｏＯ3ホール注入層の仮想厚さとの関係を図７に示す。図７に示すように、駆動時間Ｔ90は、ＭｏＯ3ホール注入層の仮想厚さが０．２５ｎｍ以上２ｎｍ未満の範囲で長くなり、仮想厚さが０．２５ｎｍ〜１ｎｍの範囲で特に長くなった。ＭｏＯ3ホール注入層の仮想厚さが０．２５ｎｍ〜１ｎｍの範囲にある場合、ＭｏＯ3ホール注入層の仮想厚さが２ｎｍ以上である場合に比べて、駆動時間Ｔ90を２倍程度にすることができた。評価した条件では、ＭｏＯ3ホール注入層の仮想厚さが０．７５ｎｍのときに寿命が最も長くなった。【００５０】
ＭｏＯ3ホール注入層の仮想厚さが２ｎｍよりも厚くなると有機ＥＬ素子の特性（駆動電圧および寿命）が悪化した。【００５１】
［実施例２］
実施例２では、ガラス／ＩＴＯ層（厚さ１５０ｎｍ）／ＭｏＯ3層／ＴＰＤ層（４０ｎｍ）／α−ＮＰＤ層（厚さ５０ｎｍ）／Ａｌｑ3層（７０ｎｍ）／ＬｉＦ層（０．５ｎｍ）／Ａｌ層（厚さ１００ｎｍ）という積層構造を有する素子を作製した。有機層は圧力１×１０-4〜４×１０-4Ｐａにおいて真空蒸着法で形成した。無機層は、圧力１×１０-4〜３×１０-3Ｐａにおいて真空蒸着法で形成した。ＭｏＯ3層は、実施例１と同様の方法で作製した。ＭｏＯ3層の仮想厚さは、０ｎｍ、０．５ｎｍまたは１０ｎｍとした。作製した素子の評価結果を、表１に示す。【００５２】
【表１】
2009063859.tif 000003
【００５３】
表１中の、駆動電圧、輝度および外部量子効率は、電流密度が５０ｍＡ／ｃｍ2であるときの値である。駆動時間Ｔ92は、５０ｍＡ／ｃｍ2の電流密度で素子を発光させたときに、輝度が初期の輝度の９２％になるまでの駆動時間を示している。５０ｍＡ／ｃｍ2の電流密度で素子を発光させたときの駆動時間と輝度の維持率との関係を、図８に示す。【００５４】
表１に示すように、ＭｏＯ3層の仮想厚さが０．５ｎｍの素子は駆動電圧が低かった。また、ＭｏＯ3層の仮想厚さが０．５ｎｍの素子の駆動時間Ｔ92は、ＭｏＯ3層がない素子の１００倍以上であり、ＭｏＯ3層の仮想厚さが１０ｎｍである素子の２倍以上であった。なお、寿命特性についてさらに実験を続けたところ、輝度が初期の輝度の８７％になるまでの駆動時間Ｔ87は、ＭｏＯ3層の仮想厚さが０ｎｍの素子で９．５時間、仮想厚さが０．５ｎｍの素子で３４８時間、仮想厚さが１０ｎｍの素子で１７２時間であった。【００５５】
［実施例３］
実施例３では、ガラス／ＩＴＯ層（厚さ１５０ｎｍ）／ＭｏＯ3層／２−ＴＮＡＴＡ層（４０ｎｍ）／α−ＮＰＤ層（厚さ５０ｎｍ）／Ａｌｑ3層（７０ｎｍ）／ＬｉＦ層（０．５ｎｍ）／Ａｌ層（厚さ１００ｎｍ）という積層構造を有する素子を作製した。各層は、実施例２と同様の方法で作製した。ＭｏＯ3層の仮想厚さは、０ｎｍ、０．７５ｎｍまたは１０ｎｍとした。作製した素子の評価結果を、表２に示す。【００５６】
【表２】
2009063859.tif 000004
【００５７】
表２中の、駆動電圧、輝度および外部量子効率は、電流密度が５０ｍＡ／ｃｍ2であるときの値である。駆動時間Ｔ73は、５０ｍＡ／ｃｍ2の電流密度で素子を発光させたときに、輝度が初期の輝度の７３％になるまでの駆動時間を示している。５０ｍＡ／ｃｍ2の電流密度で素子を発光させたときの駆動時間と輝度の維持率との関係を、図９に示す。【００５８】
表２に示すように、ＭｏＯ3層の仮想厚さが０．７５ｎｍの素子の駆動時間Ｔ73は、ＭｏＯ3層がない素子の約４倍、ＭｏＯ3層の厚さが１０ｎｍである素子の１．８倍であった。なお、寿命特性についてさらに実験を続けたところ、輝度が初期の輝度の６６％になるまでの駆動時間Ｔ66は、ＭｏＯ3層の仮想厚さが０ｎｍの素子で１９８時間、仮想厚さが０．７５ｎｍの素子で５１６時間、仮想厚さが１０ｎｍの素子で３３４時間であった。【００５９】
［実施例４］
実施例４では、ガラス／ＩＴＯ層（厚さ１５０ｎｍ）／ＭｏＯ3層／α−６Ｔ層（４０ｎｍ）／α−ＮＰＤ層（厚さ５０ｎｍ）／Ａｌｑ3層（７０ｎｍ）／ＬｉＦ層（０．５ｎｍ）／Ａｌ層（厚さ１００ｎｍ）という積層構造を有する素子を作製した。各層は、実施例２と同様の方法で作製した。ＭｏＯ3層の仮想厚さは、０ｎｍ、０．７５ｎｍまたは１０ｎｍとした。作製した素子の評価結果を、表３に示す。【００６０】
【表３】
2009063859.tif 000005
【００６１】
表３中の、駆動電圧、輝度および外部量子効率は、電流密度が５０ｍＡ／ｃｍ2であるときの値である。駆動時間Ｔ85は、５０ｍＡ／ｃｍ2の電流密度で素子を発光させたときに、輝度が初期の輝度の８５％になるまでの駆動時間を示している。５０ｍＡ／ｃｍ2の電流密度で素子を発光させたときの駆動時間と輝度の維持率との関係を、図１０に示す。【００６２】
表３に示すように、ＭｏＯ3層の仮想厚さが０．７５ｎｍの素子の駆動時間Ｔ85は、ＭｏＯ3層がない素子の約２倍であった。なお、寿命特性についてさらに実験を続けたところ、輝度が初期の輝度の７５％になるまでの駆動時間Ｔ75は、ＭｏＯ3層の仮想厚さが０ｎｍの素子で３０４時間、仮想厚さが０．７５ｎｍの素子で６３０時間、仮想厚さが１０ｎｍの素子で５００時間であった。【００６３】
［実施例５］
実施例５では、ガラス／ＩＴＯ層（厚さ１５０ｎｍ）／ＭｏＯ3層／ＣｕＰｃ層（４０ｎｍ）／α−ＮＰＤ層（厚さ５０ｎｍ）／Ａｌｑ3層（７０ｎｍ）／ＬｉＦ層（０．５ｎｍ）／Ａｌ層（厚さ１００ｎｍ）という積層構造を有する素子を作製した。各層は、実施例２と同様の方法で作製した。ＭｏＯ3層の仮想厚さは、０ｎｍ、０．７５ｎｍまたは１０ｎｍとした。作製した素子の評価結果を表４に示す。【００６４】
【表４】
2009063859.tif 000006
【００６５】
表４中の、駆動電圧、輝度および外部量子効率は、電流密度が５０ｍＡ／ｃｍ2であるときの値である。駆動時間Ｔ76は、５０ｍＡ／ｃｍ2の電流密度で素子を発光させたときに、輝度が初期の輝度の７６％になるまでの駆動時間を示している。【００６６】
表４に示すように、ＭｏＯ3層の仮想厚さが０．７５ｎｍの素子の駆動時間Ｔ76は、ＭｏＯ3層がない素子の約１．６倍であった。【００６７】
以上の実施例に示したように、本発明によれば、有機ＥＬ素子の長寿命化を図ることができる。また、本発明によれば、有機ＥＬ素子の駆動電圧を下げることが可能である。【００６８】
［ＩＴＯ層上のＭｏＯ3層の観察］
ＩＴＯ層上にＭｏＯ3層を形成し、その表面モルフォロジーを原子間力顕微鏡（Ａｔｏｍｉｃ  Ｆｏｒｃｅ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ；ＡＦＭ）によって観察した。また、表面の平均粗さを測定した。ＭｏＯ3層の仮想厚さは、０．７５ｎｍ、１．０ｎｍ、または３．０ｎｍとした。【００６９】
ＭｏＯ3層が形成されていないＩＴＯ層の表面のＡＦＭ像を、図１１Ａに示す。ＭｏＯ3層が形成されていない場合には、表面の凹凸が大きく、平均表面粗さは３．６８ｎｍであった。【００７０】
ＩＴＯ層／ＭｏＯ3層（仮想厚さ：０．７５ｎｍ）の表面のＡＦＭ像を、図１１Ｂに示す。仮想厚さが０．７５ｎｍのＭｏＯ3層が形成されることによって、表面の凹凸が少なくなっているが、ＩＴＯ層に由来すると考えられる凹凸が依然として表面に見られた。そのため、ＭｏＯ3層は不均一に形成されていると考えられる。平均表面粗さは２．９９ｎｍであった。【００７１】
ＩＴＯ層／ＭｏＯ3層（仮想厚さ：１．０ｎｍ）の表面のＡＦＭ像を、図１１Ｃに示す。仮想厚さが１．０ｎｍのＭｏＯ3層が形成されることによって、表面の凹凸が図１１Ｂよりも少なくなっている。しかし、ＩＴＯ層に由来すると考えられる凹凸が依然として表面に見られるため、ＭｏＯ3層は不均一に形成されていると考えられる。平均表面粗さは１．６７ｎｍであった。【００７２】
ＩＴＯ層／ＭｏＯ3層（仮想厚さ：３．０ｎｍ）の表面のＡＦＭ像を、図１１Ｄに示す。仮想厚さが３．０ｎｍのＭｏＯ3層が形成されることによって、表面の凹凸がより少なくなり、ＡＦＭ像にはＩＴＯ層に由来すると考えられる凹凸がほとんど見られなかった。そのため、ＭｏＯ3層は、ＩＴＯ層の表面全体を覆うように形成されていると考えられる。ＩＴＯ層／ＭｏＯ3層（仮想厚さ：３．０ｎｍ）の平均表面粗さは１．１７ｎｍであった。【００７３】
本発明は、その意図および本質的な特徴から逸脱しない限り、他の実施形態に適用しうる。この明細書に開示されている実施形態は、あらゆる点で説明的なものであってこれに限定されない。本発明の範囲は、請求項によって示されており、請求項と均等な意味および範囲にあるすべての変更はそれに含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
本発明は、有機ＥＬ素子に適用できる。本発明の有機ＥＬ素子は従来の有機ＥＬ素子に比べて、寿命が格段に長いという特性を有する。有機ＥＬ素子の長寿命化は有機ＥＬ素子の長年の課題であり、有機ＥＬ素子を利用する産業に本発明が与える影響は非常に大きい。本発明は、たとえば、有機ＥＬ素子を用いたディスプレイパネルなどに好ましく用いられる。
【図１】
2009063859.tif 000007
【図２】
2009063859.tif 000008
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2009063859.tif 000013
【図８】
2009063859.tif 000014
【図９】
2009063859.tif 000015
【図１０】
2009063859.tif 000016
【図１１Ａ】
2009063859.tif 000017
【図１１Ｂ】
2009063859.tif 000018
【図１１Ｃ】
2009063859.tif 000019
【図１１Ｄ】
2009063859.tif 000020
【手続補正書】
【提出日】平成22年6月18日(2010.6.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2009063859.tif 000021
【国際調査報告】
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2009063859.tif 000023