(57)【要約】  本発明は、電子注入電極、発光層をはじめとする１層以上の有機層、および正孔注入電極、が積層された有機発光素子であって、前記電子注入電極と前記有機層間にはバンドギャップが３．３ｅＶ以上で、バンドオフセットが０．４５ｅＶ以下の材料で構成された無機絶縁層が備わっていることを特徴とする有機発光素子およびこれの製造方法を提供する。
2009526378.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子注入電極、発光層をはじめとする１層以上の有機層、および正孔注入電極、が積層された有機発光素子であって、前記電子注入電極と前記有機層間にはバンドギャップが３．３ｅＶ以上で、バンドオフセット（ｂａｎｄ  ｏｆｆｓｅｔ）が０．４５ｅＶ以下の材料で構成された無機絶縁層が備わっていることを特徴とする有機発光素子。
【請求項２】
前記無機絶縁層はＴａ２Ｏ５、ＳｒＴｉＯ３、Ｐｂ（Ｔｉ０．５５Ｚｒ０．４５）Ｏ３、およびＳｒＢｉ２Ｔａ２Ｏ９のうちの１種以上、またはＴａ２Ｏ５、ＢａＺｒＯ３、ＺｒＯ２、ＨｆＯ２、Ｙ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３、ＺｒＳｉＯ４、ＳｒＴｉＯ３、Ｐｂ（Ｔｉ０．５５Ｚｒ０．４５）Ｏ３およびＳｒＢｉ２Ｔａ２Ｏ９の中から選択される２種以上の複合酸化物、またはＴａ２Ｏ５、ＢａＺｒＯ３、ＺｒＯ２、ＨｆＯ２、Ｙ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３、ＺｒＳｉＯ４、ＳｒＴｉＯ３、Ｐｂ（Ｔｉ０．５５Ｚｒ０．４５）Ｏ３およびＳｒＢｉ２Ｔａ２Ｏ９のうちの１種以上とＴｉＯ２およびＢａＴｉＯ３のうちの１種以上の複合酸化物、を備える１層または２層以上の複合層であることを特徴とする、請求項１に記載の有機発光素子。
【請求項３】
前記無機絶縁層はバンドオフセット（ｂａｎｄ  ｏｆｆｓｅｔ）が０．３ｅＶ以下の材料から構成されることを特徴とする、請求項１に記載の有機発光素子。
【請求項４】
前記無機絶縁層はＴａ２Ｏ５からなることを特徴とする、請求項２に記載の有機発光素子。
【請求項５】
前記無機絶縁層の材料は誘電率が２０以上であることを特徴とする、請求項１に記載の有機発光素子。
【請求項６】
前記無機絶縁層の厚さは１〜１０ｎｍであることを特徴とする、請求項１に記載の有機発光素子。
【請求項７】
前記無機絶縁層に接する有機層はｎ型有機層であることを特徴とする、請求項１に記載の有機発光素子。
【請求項８】
前記無機絶縁層に接する有機層は電子輸送層であることを特徴とする、請求項７に記載の有機発光素子。
【請求項９】
電子注入電極、発光層をはじめとする１層以上の有機層、および正孔注入電極、を形成するステップを含む有機発光素子の製造方法であって、前記電子注入電極形成ステップと有機層形成ステップの間にバンドギャップが３．３ｅＶ以上で、バンドオフセットが０．４５ｅＶ以下の無機物材料を用いて無機絶縁層を形成するステップを含むことを特徴とする有機発光素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機発光素子およびこれの製造方法に関する。より詳しくは、電子注入層として電子注入および正孔遮断能力に優れた無機絶縁層を用いた有機発光素子およびこれの製造方法に関する。
【０００２】
本出願は２００６年２月６日に韓国特許庁に提出された韓国特許出願第１０−２００６−００１１３３０号の出願日の利益を主張し、その内容の全てが本明細書に含まれる。
【背景技術】
【０００３】
一般的に有機発光現象とは、有機物質を用いて電気エネルギーを光エネルギーに転換させる現象をいう。有機発光現象を用いる有機発光素子は通常、アノードとカソードおよびこれらの間に有機層を含む構造を有する。ここで、有機層は、有機発光素子の効率と安全性を高めるためにそれぞれ異なる物質から構成された多層の構造からなる場合が多く、例えば、正孔注入層（ＨＩＬ）、正孔輸送層（ＨＴＬ）、発光層（ＥＭＬ）、電子輸送層（ＥＴＬ）、電子注入層（ＥＩＬ）等で形成される。このような有機発光素子の構造において２つの電極間に電圧をかけると、アノードでは正孔が、カソードでは電子が有機層に注入されるようになって、注入された正孔と電子が出会ったとき、エキシトン（ｅｘｃｉｔｏｎ）が形成され、このエキシトンが再び基底状態に落ちるとき、光が放出される。このような有機発光素子は、自発光、高輝度、高効率、低い駆動電圧、広い視野角、高いコントラスト、高速応答性等の特性を有することが知られている。
【０００４】
しかし、従来の有機発光素子は、電子輸送層とカソード材料間の仕事関数差が大きいために電子注入が容易でなく、相対的に多量の正孔がカソード方向に注入されて発光効率が低下する問題があった。現在、電子輸送層とカソードの間に備わっている電子注入層の物質としてはＬｉＦが主に用いられているが、この物質は正孔遮断能力がない。
【特許文献１】国際公開第２００３／０１２８９０号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明者らは、電子注入電極、発光層をはじめとする１層以上の有機層および正孔注入電極からなる有機発光素子において、前記電子注入電極と有機層間には、バンドギャップが３．３ｅＶ以上で、バンドオフセット（ｂａｎｄ  ｏｆｆｓｅｔ）が０．４５ｅＶ以下の材料で形成された無機絶縁層を具備させることによって、素子において、電子注入だけでなく電子注入電極方向への正孔遮断効果を向上させることができるという事実を明らかにした。
【０００６】
ここで、本発明は、電子注入および正孔遮断効果に優れた電子注入層を備えた有機発光素子およびこれの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的を達成するために、本発明は、電子注入電極、発光層をはじめとする１層以上の有機層、および正孔注入電極、が積層された有機発光素子であって、前記電子注入電極と前記有機層間には、バンドギャップが３．３ｅＶ以上で、バンドオフセットが０．４５ｅＶ以下の材料で形成された無機絶縁層が備わっていることを特徴とする有機発光素子を提供する。
【０００８】
本発明はまた、電子注入電極、発光層をはじめとする１層以上の有機層、および正孔注入電極、を形成するステップを含む有機発光素子の製造方法であって、前記電子注入電極形成ステップと有機層形成ステップの間にバンドギャップが３．３ｅＶ以上で、バンドオフセットが０．４５ｅＶ以下の材料を用いて無機絶縁層を形成するステップを含むことを特徴とする有機発光素子の製造方法を提供する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る素子は、有機層と電子注入電極の間の電子注入層として、バンドギャップが３．３ｅＶ以上で、バンドオフセットが０．４５ｅＶ以下の材料から構成された無機絶縁層を備えることによって、この層の優れた電子注入および正孔遮断効果と、それによる優れた素子の効率、輝度、寿命特性等を示している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下で本発明について詳細に説明する。
本発明に係る有機発光素子は、電子注入電極と有機層間にバンドギャップが３．３ｅＶ以上で、バンドオフセットが０．４５ｅＶ以下の材料から構成された無機絶縁層が備わっていることを特徴とする。
【００１１】
本発明において、前記バンドギャップは、無機絶縁層の伝導帯と価電子帯間のエネルギー差を意味する。また、前記バンドオフセットは、シリコンに無機絶縁層を積層して、シリコンの伝導帯と無機絶縁層の伝導帯が整列（ａｌｉｇｎ）されたときの無機絶縁層とシリコン間のエネルギー障壁の高さを意味する。前記シリコンを基準に測定した無機絶縁層のバンドオフセット値は、物質固有の数値で、これはシリコンでないＡｌ等の電子注入電極材料を基準に測定した無機絶縁層のバンドオフセット値に比例する。バンドオフセットは、ＸＰＳ（ｘ−ｒａｙ  ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎ  ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）、ＵＰＳ（Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ  Ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）等で測定可能である。
【００１２】
前記バンドギャップが３．３ｅＶ以上で、バンドオフセットが０．４５ｅＶ以下の材料から構成された無機絶縁層は、電子注入電極から有機層に電子を注入する効率に優れ、有機層から電子注入電極に正孔が移動するのを遮断する能力に優れる。より具体的に説明すれば、次の通りである。
【００１３】
一般的に、順構造、すなわち基板、正孔注入電極、有機層および電子注入電極が順次積層された有機発光素子において、電子輸送層（ＥＴＬ）と電子注入電極（ｃａｔｈｏｄｅ）の間に電子注入層として厚さ１．５〜２ｎｍ程度のＬｉＦ層を挿入する場合、前記ＬｉＦ層のうちＬｉはＬｉ＋イオン形態で存在し、電子を供給できる反応が誘導されるため電子注入能力が増加する。このような原理を用いて電子注入層として用いるＬｉＦ層は正孔遮断能力を有さない。
【００１４】
一方、本発明に係る無機絶縁層の電子注入能力および正孔遮断能力は、バンド整列（ｂａｎｄ  ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）特性で説明することができる。本発明者らは、電子注入層物質が単独ではなく他の物質との接合時において、電子注入層物質の特性であるバンドオフセット値が電子注入能力および正孔遮断能力に大きく影響を及ぼすという事実を明らかにして、電子注入物質の最適なバンドオフセット範囲を見つけ出した。本発明では通常アルミニウム（仕事関数：４．１ｅＶ）を備える電子注入電極と無機絶縁層との接合において、適切な伝導帯を有する無機絶縁層材料を選択するために、前記無機絶縁層材料のバンドオフセット範囲が決定される。これによって、電極から無機絶縁層への電子注入障壁の高さが、電極から電子輸送層のような有機層（ＬＵＭＯ：２．８ｅＶ）への電子注入障壁の高さより低くなる。具体的には、本発明者らは、前記のような条件を満足するバンドオフセット値を有する無機絶縁層材料としてＴａ２Ｏ５およびＰｂ（Ｔｉ０．５５Ｚｒ０．４５）Ｏ３を見つけ出した。この物質のバンドオフセット値は、それぞれ０．３ｅＶおよび０．４５ｅＶである。これと同じか、もしくはこれより小さいバンドオフセット値を有する物質を用いて電子注入層を形成する場合、Ｔａ２Ｏ５およびＰｂ（Ｔｉ０．５５Ｚｒ０．４５）Ｏ３と同じか、もしくはこれより優れた電子注入能力を達成することができる。したがって、本発明において前記無機絶縁層材料の適切なバンドオフセット範囲は０．４５ｅＶ以下である。
【００１５】
これと同時に、本発明に係る無機絶縁層材料の価電子帯が従来正孔遮断物質として用いられてきたＢＣＰ（２、９−ｄｉｍｅｔｈｙｌ−４、７−ｄｉｐｈｅｎｙｌ−１、１０−ｐｈｅｎａｎｔｈｒｏｌｉｎｅ）のＨＯＭＯレベルと同じか、もしくはこれよりさらに下に位置するように、すなわちＢＣＰのＨＯＭＯレベルと同じか、もしくはさらに高いエネルギーを有するように、上記の通り定めたバンドオフセット範囲を考慮して、前記無機絶縁層材料のバンドギャップ範囲を定めた。
【００１６】
前記のような原理により、本発明の有機発光素子には電子注入電極と有機層間にバンドギャップが３．３ｅＶ以上でバンドオフセットが０．４５ｅＶ以下の無機絶縁層を具備させることを特徴とする。前記無機絶縁層材料のバンドギャップは３．３ｅＶ以上９ｅＶ以下であることが好ましく、バンドオフセットは０．３ｅＶ以下であることが好ましい。
【００１７】
前述した原理により、本発明では前記ＬｉＦ層の代わりにバンドギャップが３．３ｅＶ以上で、バンドオフセットが０．４５ｅＶ以下の材料から構成された無機絶縁層を用いることによって、電子注入電極から電子輸送層をはじめとする有機層に直接電子が注入される場合に比べて、エネルギー障壁を低くすることができ、これによって、電子注入能力が増加する。また、本発明に係る無機絶縁層は、従来、一般的に用いられた正孔遮断物質であるＢＣＰより正孔遮断能力に優れる。したがって、本発明に係る有機発光素子は別途の正孔遮断層を含まずに電子注入電極と有機層間に前述した条件を満足する無機絶縁層を含むことによって優れた電子注入能力および正孔遮断能力を有することができる。
【００１８】
具体的には、電子注入電極材料は、Ａｌ、Ｍｏ、Ｃａ／Ａｇ、Ｍｇ／Ａｇ、Ａｇ、Ｙｂ、またはＴｉＮ、ＴａＮ、ＺｒＮ、ＨｆＮのような遷移金属窒化物等がある。また、電子輸送層物質としては、陰極から電子が注入された際に生成される陰イオンラジカルを安定化することができる電子求引体を保有している化合物や電子移動度が高い有機金属化合物が主に用いられる。電子求引体を保有している化合物としては、シアン基、オキサジアゾール、トリアゾールのように共鳴によって電子を引っ張る官能基を含む化合物がある。電子輸送層物質の具体的な例としては、Ａｌｑ３、ＰＢＤ（２−ｂｉｐｈｅｎｙｌ−４−ｙｌ−５−（４−ｔ−ｂｕｔｙｌｐｈｅｎｙｌ）−１、３、４−ｏｘａｄｉａｚｏｌｅ）、スピロ−ＰＢＤ、イミダゾール環を有する芳香族化合物といったオリゴチオフェン、ペルフルオロ化オリゴ−ｐ−フェニレン（ｐｅｒｆｌｕｏｒｉｎａｔｅｄ  ｏｌｉｇｏ−ｐ−ｐｈｅｎｙｌｅｎｅ）等がある。前記のような材料からなる電子注入電極と電子輸送層間にＴａ２Ｏ５層を備える場合、電子注入電極から無機絶縁層までの電子注入障壁の高さが約０．９ｅＶで、無機絶縁層から電子輸送層までのエネルギー障壁の高さが約０．４ｅＶである。したがって、Ｔａ２Ｏ５層を具備することは、電子注入電極から電子輸送有機層までの１．３ｅＶの電子注入障壁を乗り越えることより好ましい。
【００１９】
また、従来の正孔遮断物質であるＢＣＰは、ＬＵＭＯ３．２ｅＶ、ＨＯＭＯ６．７ｅＶ、バンドギャップ３．５ｅＶであるが、本発明に係る無機絶縁層材料の一例であるＴａ２Ｏ５は、導電帯３．２ｅＶ、価電子帯７．６ｅＶ、バンドギャップが４．４ｅＶであるので、ＢＣＰより０．９ｅＶ正孔障壁の高さが高い。すなわち、本発明に係る無機絶縁層は、電子注入の側面だけでなく正孔遮断の効果も同時に発揮する。
【００２０】
一方、本発明に係る無機絶縁層は、ボトムエミッション構造（ｂｏｔｔｏｍ  ｅｍｉｓｓｉｏｎ）（順構造）、すなわち基板、正孔注入電極、有機層および電子注入電極が順次積層された構造の素子にも適用され、トップエミッション構造（ｔｏｐ  ｅｍｉｓｓｉｏｎ）（ｉｎｖｅｒｔｅｄ  ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ、逆構造）、すなわち基板、電子注入電極、有機層および正孔注入電極が順次積層された構造の素子にも適用されるが、特に逆構造の素子で一層優れた効果を発揮する。
【００２１】
具体的に説明すると、ボトムエミッション構造の有機発光素子と逆構造の有機発光素子において、電子注入層としてＬｉＦ層を用いる場合、電子注入電極、例えば、アルミニウム電極を通して流れる電流レベルそのものが１オーダ程度の差が発生する。すなわち、逆構造の有機発光素子での動作電圧がボトムエミッション構造の有機発光素子より〜１Ｖ高くなる現象を見せる。このような現象は、ＬｉＦが動作電圧に異なる影響を及ぼすために蒸着されるべき表面に存在しているからである。言い換えれば、アルミニウム上でのＬｉＦの反応より有機物上でのＬｉＦの反応の方ががより盛んである。したがって、表面反応に起因して基板に依存しているＬｉＦを用いるより電子注入層の表面反応に依存していない無機絶縁層を用いることは、トップエミッション構造を有している有機発光素子に対して、さらに効果的である。
【００２２】
本発明において、前記無機絶縁層材料は高誘電率を有するのが好ましく、特に誘電率２０以上のものが良い。前記無機絶縁層材料としては誘電率２０以上７５以下であるものがより好ましい。誘電率が２０未満の場合、形成された有機発光素子の（＋）電圧側での電流が低くなって発光効率も落ちることで、駆動電圧が高くなるという問題がある。また、前記無機絶縁層の厚さは数ｎｍ、好ましくは１〜１０ｎｍであるものが良い。無機絶縁層の厚さが前記範囲内の場合、素子の動作電圧が過度に増加するのを防止することができる。
【００２３】
本発明において、前記無機絶縁層の材料としては、Ｔａ２Ｏ５、ＳｒＴｉＯ３、Ｐｂ（Ｔｉ０．５５Ｚｒ０．４５）Ｏ３、およびＳｒＢｉ２Ｔａ２Ｏ９のうちの１種以上、またはＴａ２Ｏ５、ＢａＺｒＯ３、ＺｒＯ２、ＨｆＯ２、Ｙ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３、ＺｒＳｉＯ４、ＳｒＴｉＯ３、Ｐｂ（Ｔｉ０．５５Ｚｒ０．４５）Ｏ３およびＳｒＢｉ２Ｔａ２Ｏ９の中から選択される２種以上の複合酸化物、またはＴａ２Ｏ５、ＢａＺｒＯ３、ＺｒＯ２、ＨｆＯ２、Ｙ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３、ＺｒＳｉＯ４、ＳｒＴｉＯ３、Ｐｂ（Ｔｉ０．５５Ｚｒ０．４５）Ｏ３およびＳｒＢｉ２Ｔａ２Ｏ９のうちの１種以上とＴｉＯ２およびＢａＴｉＯ３のうちの１種以上の複合酸化物を用いるのが好ましく、Ｔａ２Ｏ５を用いるのがより好ましい。前記無機絶縁層は、上述した材料のうちの１種を単独で、または２種以上を混合して、１層に形成することもでき、互いに異なる材料からなる層を積層した複合層（ｌａｍｉｎａｔｅ  ｌａｙｅｒ）に形成することもできる。
【００２４】
前記無機絶縁層は、スパッタリング（ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ）、化学気相蒸着法（ＣＶＤ）、ＡＬＤ（Ａｔｏｍｉｃ  ｌａｙｅｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、ＰＥＣＶＤ（Ｐｌａｓｍａ  ｅｎｈａｎｃｅｄ  ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｖａｐｏｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、電子ビーム（ｅ−ｂｅａｍ）真空蒸着法、イオンビーム（ｉｏｎ−ｂｅａｍ）真空蒸着法等で形成可能であるが、本発明の範囲がこれらの方法によって限定されるものではない。
【００２５】
本発明の有機発光素子は、前述した本発明に係る無機絶縁層を電子注入電極と有機層間に形成することを除いては、当技術分野で知られている有機発光素子の製造方法および材料によって製造され得る。
【００２６】
本発明の一実施形態において、有機発光素子は、電子注入電極と正孔注入電極およびこれらの間に配置された有機層を含む構造から形成される。本発明に係る有機発光素子の構造は図１に例示されている。
【００２７】
例えば、本発明に係る有機発光素子は、スパッタリング（ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ）や電子ビーム蒸発（ｅ−ｂｅａｍ  ｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ）といったＰＶＤ（ｐｈｙｓｉｃａｌ  ｖａｐｏｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）方法を用いて基板上に金属または伝導性を有する金属酸化物またはこれらの合金を蒸着させて正孔注入電極を形成し、その上に正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層を含む有機層を形成した後、その上に前述した方法で無機絶縁層を形成し、その上に電子注入電極に用いることができる物質を蒸着させることで製造される。このような方法以外にも、基板上に電子注入電極物質から、無機絶縁層、有機層、正孔注入電極を順に形成して有機発光素子を製造することもできる（国際特許出願公開第２００３／０１２８９０号参照）。
【００２８】
前記有機層は、正孔注入層、正孔輸送層、発光層および電子輸送層等を含む多層構造であってもよく、これに限定されることなく単層構造であってもよい。また、前記有機層は多様な高分子素材を用いて、蒸着法でない溶媒処理（ｓｏｌｖｅｎｔ  ｐｒｏｃｅｓｓ）、例えば、スピンコーティング、ディップコーティング、ドクターブレード、スクリーン印刷、インクジェット印刷または熱転写法等の方法によって、さらに少ない数の層で製造することができる。
【００２９】
本発明の素子には、前述した無機絶縁層と接する有機層としてｎ型の有機層、例えば電子輸送層またはｎ型発光層が配置されるのが好ましい。また、本発明の素子には電子注入電極がアルミニウム（Ａｌ）の仕事関数と同じか、もしくはこれより小さい仕事関数を有し、高い光反射率を有する材料から形成されるのが好ましい。
【００３０】
以下では実施例を通して、本発明をより詳細に説明する。しかし、以下の実施例は本発明を例示するためのものであり、本発明の範囲が実施例によって限定されるわけではない。
［実施例］
［実施例１］
【００３１】
Ｔａ２Ｏ５の電子注入能力および正孔遮断能力を確認するために、ガラス基板上にＡｌ層を１００ｎｍの厚さで形成し、その上にＴａ２Ｏ５層を電子ビーム蒸着（ｅ−ｂｅａｍ  ｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ）方式で１．５ｎｍの厚さで形成した。続いて、前記Ｔａ２Ｏ５層上に電子輸送物質である下記化学式１の化合物を真空蒸着して２０ｎｍ厚さの電子輸送層を形成した。
【００３２】
【化１】
2009526378.tif 000003
【００３３】
その上にＬｉＦ層を１．５ｎｍの厚さで形成し、その上に１００ｎｍ厚さのＡｌ層を形成した。このように製造された素子の電子注入能力（順方向電流特性）を測定して、その結果を図３に示した。また、前記素子の正孔遮断能力（逆方向電流特性）を測定して、その結果を図４に示した。
［比較例１］
【００３４】
Ｔａ２Ｏ５層の代わりにＬｉＦ層を形成したことを除いては、実施例１と同じ方式で素子を製造した。この素子の電子注入能力および正孔遮断能力を測定して、その結果を図３および図４に示した。
【００３５】
前記実施例１および比較例１の素子で測定した順方向および逆方向電流特性の結果において、同一電圧での電流量を相対比較してみれば、図３に示した通り、ＬｉＦ層を用いた素子（比較例１）よりＴａ２Ｏ５層を用いた素子（実施例１）で順方向電流量が１オーダ程度高く表れた。また、図４に示した通り、ＬｉＦ層を用いた素子（比較例１）よりＴａ２Ｏ５層を用いた素子（実施例１）で逆方向電流値が１オーダ程度低く表れた。すなわち、Ｔａ２Ｏ５層を用いた実施例１の素子は、ＬｉＦ層を用いた比較例１の素子に比べて順方向電流特性が高く、逆方向電流特性が低かった。このような結果は、実施例１の素子が比較例１の素子より電子注入および正孔遮断能力に優れていることを示す。
［実施例２］
【００３６】
ガラス基板上に電子注入電極としてＡｌ電極を１００ｎｍの厚さで形成してその上にＴａ２Ｏ５層を電子ビーム蒸着（ｅ−ｂｅａｍ  ｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ）方式で２０ｎｍの厚さで積層した。その上に有機層として電子輸送層（ＥＴＬ）、発光層（ＥＭＬ）、正孔輸送層（ＨＴＬ）および正孔注入層（ＨＩＬ）をそれぞれ前記化学式１の電子輸送物質、Ａｌｑ３、ＮＰＢ、下記化学式２の正孔注入物質（ヘキサニトリルヘキサアザトリフェニレン、ＨＡＴ）を真空蒸着して形成した。
【００３７】
【化２】
2009526378.tif 000004
【００３８】
前記有機層のそれぞれの厚さは２０ｎｍ、３０ｎｍ、４０ｎｍおよび５０ｎｍとした。続いて、前記有機層上に正孔注入電極としてＩＺＯ電極をスパッタリング法によって１５０ｎｍの厚さで形成した。製造された素子の構造は図１の通りである。
【００３９】
上記の通り製造された素子の発光層、電子輸送層、無機絶縁層および電子注入電極のエネルギーレベルは、図２の右側図の通りである。前記素子の輝度および寿命を測定して、その結果をそれぞれ図５および６に示した。ここで、エネルギーレベルはＵＰＳで、輝度はＰｈｏｔｏ−Ｒｅｓｅａｒｃｈ社のＰＲ６５０  ｃｏｌｏｒｉｍｅｔｅｒ／ｒａｄｉｏｍｅｔｅｒで測定し、寿命測定は一定電流下で輝度、電圧等を測定できる寿命測定機器で測定した。
［比較例２］
【００４０】
Ｔａ２Ｏ５層の代わりにＬｉＦ層を形成したことを除いては、実施例２のような方式で素子を製造した。このように製造された素子の発光層、電子輸送層、無機絶縁層および電子注入電極のエネルギーレベルは、図２の左側図の通りである。また、前記素子の輝度および寿命を測定して、その結果をそれぞれ図５および６に示した。
【００４１】
輝度測定の結果、図５に示した通り、比較例２の素子に比べて実施例２の素子が同一電流で高い輝度を示した。寿命測定の結果、図６に示した通り、比較例２の素子に比べて実施例２の素子が優れた効果を示した。このような結果から、比較例１の素子より実施例１の素子で電子と正孔が適切に均衡が形成されているということが分かる。すなわち、実施例２の素子で測定された前記結果は、正孔注入が過度に形成される従来の有機発光素子構造より正孔注入が減少し、過度な正孔注入による発光効率低下が改善されたことを示す。このような理由は、実施例２の素子で図２の右側のようなバンド構造を形成するためで、このような効果は電子注入層がＴａ２Ｏ５と類似のバンド構造またはバンドオフセットを有する無機絶縁層で構成された素子で同様に現れる。
［比較例３］
【００４２】
Ｔａ２Ｏ５層の代わりにＡｌ２Ｏ３層（バンドギャップ８．８ｅＶ、バンドオフセット２．８ｅＶ、誘電率９）を形成したことを除いては、実施例１のような方式で素子を製造した。この素子の順方向電流特性結果（電子注入能力）を測定して、その結果を図７に示した。
【００４３】
前記実施例１および比較例３の素子で測定した順方向電流特性結果において、同一電圧で電流量を相対比較してみると、図７に示したＡｌ２Ｏ３層を用いた素子（比較例３）より図３に示したＴａ２Ｏ５層を用いた素子（実施例１）で順方向電流量が１オーダ程度高く表れた。すなわち、Ｔａ２Ｏ５層を用いた実施例１の素子は、Ａｌ２Ｏ３層を用いた比較例３の素子に比べて順方向電流特性が高かった。このような結果は、実施例１の素子が比較例３の素子より電子注入能力に優れていることを示す。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明に係る有機発光素子の構造を例示した図である（実施例２）。
【図２】本発明に係る素子（実施例２）における発光層、電子輸送層、無機絶縁層およびカソードのエネルギーレベルと従来の素子（比較例２）における発光層、電子輸送層、ＬｉＦ層およびカソードのエネルギーレベルを比較した図である。
【図３】実施例１および比較例１で製造された素子の順方向電流特性（電子注入特性）を示したグラフである。
【図４】実施例１および比較例１で製造された素子の逆方向電流特性（正孔遮断特性）を示したグラフである。
【図５】実施例２および比較例２で製造された素子の輝度特性を示したグラフである。
【図６】実施例２および比較例２で製造された素子の寿命特性を示したグラフである。
【図７】比較例３で製造された素子の順方向電流特性（電子注入特性）を示したグラフである。
【図１】
2009526378.tif 000005
【図２】
2009526378.tif 000006
【図３】
2009526378.tif 000007
【図４】
2009526378.tif 000008
【図５】
2009526378.tif 000009
【図６】
2009526378.tif 000010
【図７】
2009526378.tif 000011
【国際調査報告】
2009526378.tif 000012
2009526378.tif 000013