(57)【要約】【課題】正孔注入層を有する有機ＥＬ素子であって、励起エネルギーが正孔注入層に到達することを防止し、また電子が正孔注入層に到達することを防止することにより素子寿命を向上することができ、しかも電流が流れにくくならないようにすることができる有機ＥＬ素子、それを備えた表示装置及び照明装置を提供する。【解決手段】  陽極、正孔注入層、発光層及び陰極がこの順に積層された構造を有する有機エレクトロルミネッセンス素子であって、該有機エレクトロルミネッセンス素子は、正孔注入層と発光層との間に正孔輸送層を有するものであり、かつ、正孔輸送層のバンドギャップエネルギー（Eg(HTL)）と発光層のバンドギャップエネルギー（Eg(EML)）とが下記関係式（１）を満たす有機エレクトロルミネッセンス素子。|Eg(HTL)|＜|Eg(EML)|  （１）【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
陽極、正孔注入層、発光層及び陰極がこの順に積層された構造を有する有機エレクトロルミネッセンス素子であって、
該有機エレクトロルミネッセンス素子は、正孔注入層と発光層との間に正孔輸送層を有するものであり、かつ、正孔輸送層のバンドギャップエネルギー（Eg(HTL)）と発光層のバンドギャップエネルギー（Eg(EML)）とが下記関係式（１）を満たすことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
|Eg(HTL)|＜|Eg(EML)|  （１）
【請求項２】
前記有機エレクトロルミネッセンス素子は、正孔注入層のバンドギャップエネルギー（Eg(HIL)）と発光層のバンドギャップエネルギー（Eg(EML)）とが下記関係式（２）を満たすことを特徴とする請求項１記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
|Eg(HIL)|＜|Eg(EML)|  （２）
【請求項３】
前記正孔輸送層のバンドギャップエネルギー（Eg(HTL)）は、３．０ｅＶ以下であることを特徴とする請求項１又は２記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項４】
前記正孔輸送層のバンドギャップエネルギー（Eg(HTL)）は、２．０ｅＶ以下であることを特徴とする請求項３記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項５】
陽極、正孔注入層、発光層及び陰極がこの順に積層された構造を有する有機エレクトロルミネッセンス素子であって、
該有機エレクトロルミネッセンス素子は、正孔注入層と発光層との間に正孔輸送層を有するものであり、かつ、正孔輸送層の電子親和力（Ea(HTL)）と発光層の電子親和力（Ea(EML)）とが下記関係式（３）を満たすことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
|Ea(HTL)|＜|Ea(EML)|  （３）
【請求項６】
前記有機エレクトロルミネッセンス素子は、正孔注入層の電子親和力（Ea(HIL)）と発光層の電子親和力（Ea(EML)）とが下記関係式（４）を満たすことを特徴とする請求項５記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
|Ea(HIL)|＜|Ea(EML)|  （４）
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を備えることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス表示装置。
【請求項８】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を備えることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）素子に関する。より詳しくは、電界発光素子により構成され、表示装置や照明装置等に好適な有機ＥＬ素子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電界発光素子（以下、「ＥＬ素子」、「ＥＬデバイス」ともいう。）は、自発光性による高い視認性や衝撃に強い等の特徴があり、有機ＥＬ素子や無機ＥＬ素子が各種の情報端末等のディスプレイ素子や照明装置として広く応用が期待されている。このようなＥＬ素子において、種々の優れた特性を有する有機ＥＬ素子が検討されているが、今後の技術課題の一つとして高分子型有機ＥＬ素子における寿命の向上が挙げられている。
【０００３】
従来、高分子型有機ＥＬ素子においては、正孔注入層と発光層からなる２層構成（陽極／正孔注入層／発光層／陰極）が主流であり、正孔注入層としてＰＥＤＯＴ−ＰＳＳ（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イト）が、高発光効率、長寿命の点で一般的に用いられてきた。しかし、近年、発光層で生成された励起エネルギー（励起子）により、また、陰極から発光層を経て正孔注入層に漏れ出した電子と陽極からの正孔が、正孔注入層で再結合し生成した励起エネルギーにより、正孔注入層として用いられるＰＥＤＯＴ−ＰＳＳが分解することが、高分子型有機ＥＬ素子の劣化の原因であると考えられるようになった（例えば、非特許文献１参照）。
【０００４】
この問題に対しての解決法の一つとして、近年、正孔（ホール）注入層と発光層の間に発光層よりバンドギャップの広い励起子防止層（インターレーヤー）を挿入して、励起エネルギーが発光層からホール輸送層に拡散することを防止することで寿命を向上させる技術が開発された（例えば、非特許文献２参照）。
この技術は、発光層より幅の広いバンドギャップの材料、すなわち吸収スペクトルが短波長の材料を励起子ブロッキング層として用いる必要がある。高分子型有機ＥＬ素子で、実際に、この技術をフルカラー化において赤、青、緑の発光素子に効果的に用いる場合、緑色発光素子や赤色発光素子では、緑色発光材料、赤色発光材料よりバンドギャップの広い材料は多くあることから充分に適用することができるが、青色発光素子の場合、青色発光材料よりバンドギャップが広く、かつ、正孔を効率良く陽極側から発光層に流す材料は、非常に少ない。これは、一般的に、バンドギャップの広い材料は、絶縁物であるためである。励起子ブロッキング層が絶縁物に近くなると、電流が流れにくくなり、高分子型有機ＥＬ素子の性能を低下させることになる。
【０００５】
ところで、陽極、正孔注入層、正孔輸送層、電子ブロック層、発光層、電子輸送層、陰極が順次形成されており、発光層と正孔輸送層との間に設けられた電子ブロック層により、発光層から正孔輸送層への電子の注入が防止されている有機ＥＬ素子であって、発光層のエネルギーギャップＥｇ（ＥＭＬ）と正孔輸送層のエネルギーギャップＥｇ（ＨＴＬ）との関係が、Ｅｇ（ＥＭＬ）＞Ｅｇ（ＨＴＬ）−０．５（単位：ｅＶ）であることが開示されている（例えば、特許文献１参照。）。この有機ＥＬ素子については、Ｅｇ（ＨＴＬ）がＥｇ（ＥＭＬ）よりも大きくなる構成が開示され、また、電子ブロック層のエネルギーギャップの絶対値が３．０ｅＶ以上であることが開示されている。
【０００６】
また陽極、正孔輸送層、電子注入抑制層、発光層、正孔注入抑制層、電子輸送層及び陰極とから構成される有機エレクトロルミネッセンス素子であって、電子注入抑制層及び発光層が、｜Ｅａ(A) ｜≧｜Ｅａ(EBL) ｜かつ｜Ｅａ(EM)｜≧｜Ｅａ(EBL) ｜（式中、Ｅａ(A) はアクセプターの電子親和力、Ｅａ(EBL) は電子注入抑制層を構成する材料の電子親和力、Ｅａ(EM)は発光層を構成する材料の電子親和力）を満たす材料から構成されることが開示されている（例えば、特許文献２参照。）。この素子については、発光層のエネルギーギャップと正孔輸送層のエネルギーギャップとの関係が開示されていない。
これら従来の正孔注入層を有する有機ＥＬ素子においては、発光層で生成された励起エネルギーによる正孔注入層の劣化を防止して素子寿命を向上するために、励起エネルギーが発光層と陽極との間にある正孔注入層に到達することを防止するに際し、電流が流れにくくならないようにして正孔注入層の劣化防止をすることができる構成とするための工夫の余地があった。
【非特許文献１】「オーガニック・エレクトロニクス（Organic Electronics）」、（米国）、エルセビアーサイエンス(Elsevier Science)、２００２年、第３巻、ｐ．１１１−１１８
【非特許文献２】「ジャーナル  オブ  ザ  ソサイアティ  フォア  インフォメーション  ディスプレイ（Journal of the Society for Information Display）」、（米国）、ソサイアティ  フォア  インフォメーション  ディスプレイ（Society for Information Display, SID）、２００４年、ｐ．１５１７
【特許文献１】特開２００２−１７５８８７号公報（第１、２、５、６頁）
【特許文献２】特開２０００−１９６１４０号公報（第１、２、９頁）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、正孔注入層を有する有機ＥＬ素子であって、励起エネルギーが正孔注入層に到達することを防止し、また電子が正孔注入層に到達することを防止することにより素子寿命を向上することができ、しかも電流が流れにくくならないようにすることができる有機ＥＬ素子、それを備えた表示装置及び照明装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、有機ＥＬ素子の寿命向上技術について種々検討したところ、陽極と発光層との間に正孔注入層を有する有機ＥＬ素子においては、発光層で生成された励起エネルギー（励起子）が正孔注入層に到達することにより正孔注入層が劣化することに着目した。
そして、正孔注入層と発光層との間に、発光層のバンドギャップより狭い材料からなる正孔輸送層を挿入することで、発光層で生成された励起エネルギー（励起子）が、正孔注入層へ移動する前に、正孔輸送層でクエンチング（補足され）されることで、発光層で生成された励起エネルギー（励起子）により、正孔注入層として用いられるＰＥＤＯＴ−ＰＳＳ等が分解することに伴う、有機ＥＬ素子の劣化の原因を防止でき、寿命を向上させることが可能となり、また発光層よりバンドギャップの広い励起子防止層を挿入する場合と比較して電流が流れにくくならないことを見いだし、上記課題をみごとに解決することができることに想到し、本発明に到達したものである。
【０００９】
すなわち、本発明は、陽極、正孔注入層、発光層及び陰極がこの順に積層された構造を有する有機エレクトロルミネッセンス素子であって、上記有機エレクトロルミネッセンス素子は、正孔注入層と発光層との間に正孔輸送層を有するものであり、かつ、正孔輸送層のバンドギャップエネルギー（Eg(HTL)）と発光層のバンドギャップエネルギー（Eg(EML)）とが下記関係式（１）を満たす有機エレクトロルミネッセンス素子である。
|Eg(HTL)|＜|Eg(EML)|  （１）
【００１０】
上記有機エレクトロルミネッセンス素子は、少なくとも、陽極と、陰極と、該陽極と該陰極との間に形成された、正孔注入層、発光層からなる有機ＥＬデバイスであり、上記構成とすることにより、励起エネルギーが正孔注入層に到達することを防止して素子寿命を向上することになる。
また上記有機エレクトロルミネッセンス素子は、正孔注入層のバンドギャップエネルギー（Eg(HIL)）と発光層のバンドギャップエネルギー（Eg(EML)）とが下記関係式（２）を満たすことにより、励起エネルギーの正孔注入層への到達防止がより充分に行われることになる。
|Eg(HIL)|＜|Eg(EML)|  （２）
【００１１】
上記正孔輸送層のバンドギャップエネルギー（Eg(HTL)）は、３．０ｅＶ以下であることが好ましい。有機ＥＬ素子から可視光を出すためには、例えば通常のディスプレイでは、発光層が、２．０〜３．０ｅＶのバンドギャップを持つことから、本発明の関係式（１）を満たすには、正孔輸送層のバンドギャップとして３．０ｅＶ以下とすることが適当である。
また上記正孔輸送層のバンドギャップエネルギー（Eg(HTL)）は、２．０ｅＶ以下であることが好ましい。これにより、Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）それぞれの画素の色に対する正孔輸送層を共通化できるという利点を有することになる。
【００１２】
本発明はまた、陽極、正孔注入層、発光層及び陰極がこの順に積層された構造を有する有機エレクトロルミネッセンス素子であって、上記有機エレクトロルミネッセンス素子は、正孔注入層と発光層との間に正孔輸送層を有するものであり、かつ、正孔輸送層の電子親和力（Ea(HTL)）と発光層の電子親和力（Ea(EML)）とが下記関係式（３）を満たす有機エレクトロルミネッセンス素子でもある。これにより、電子が正孔注入層に到達することを防止して素子寿命を向上することになる。
|Ea(HTL)|＜|Ea(EML)|  （３）
【００１３】
上記有機エレクトロルミネッセンス素子は、正孔注入層の電子親和力（Ea(HIL)）と発光層の電子親和力（Ea(EML)）とが下記関係式（４）を満たすことにより、電子の正孔注入層への到達防止がより充分に行われることになる。
|Ea(HIL)|＜|Ea(EML)|  （４）
【００１４】
本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子は、上述したように、バンドギャップエネルギーに関し、(1)正孔輸送層のバンドギャップエネルギー（Eg(HTL)）と発光層のバンドギャップエネルギー（Eg(EML)）との関係を特定した形態、(2)前記(1)の関係を特定し、かつ正孔注入層のバンドギャップエネルギー（Eg(HIL)）と発光層のバンドギャップエネルギー（Eg(EML)）との関係を特定した形態、電子親和力に関し、(3)正孔輸送層の電子親和力（Ea(HTL)）と発光層の電子親和力（Ea(EML)）との関係を特定した形態、(4)前記(3)の関係を特定し、かつ正孔注入層の電子親和力（Ea(HIL)）と発光層の電子親和力（Ea(EML)）との関係を特定した形態の４つのうちのいずれかを満たすものである。
また本発明においては、上記(1)又は(2)のバンドギャップエネルギーに関する特性を満たしたうえで、上記(3)又は(4)の電子親和力に関する特性を満たすこともでき、これらの形態を組み合わせることが可能である。
【００１５】
上記陽極、正孔注入層、発光層及び陰極がこの順に積層された構造を有する有機ＥＬ素子は、正孔注入層による特性を充分に発揮しつつ該正孔注入層の劣化を防止して素子寿命が向上され、有機ＥＬ素子として優れた基本性能を有するものであり、ディスプレイ素子や照明装置等に好適に適用されるものである。すなわち、本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子を備える有機エレクトロルミネッセンス表示装置や、本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子を備える有機エレクトロルミネッセンス照明装置もまた、本発明の一つである。
本発明の有機ＥＬ素子、表示装置及び照明装置の構成としては、上述した特徴を必須としてこれらの装置が通常有する構成要素を備えたものであればよく、その他の構成において特に限定されるものではない。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の有機ＥＬ素子によれば、正孔注入層を有する有機ＥＬ素子において励起エネルギーが正孔注入層に到達することを防止し、また電子が正孔注入層に到達することを防止することにより、正孔注入層の劣化に起因する有機ＥＬ素子の劣化を防止して素子寿命を向上することができ、しかも電流が流れにくくなることを解消して正孔注入層の機能を充分に発揮することができることから、各種の情報端末等の表示装置や照明装置として好適に適用することができるものである。更に、有機ＥＬ素子に通常用いられる発光層に対して容易に適用することができ、またＲ，Ｇ，Ｂそれぞれの画素の色に対する正孔輸送層を共通化することも可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下に本発明を実施するための最良の形態として高分子有機ＥＬ素子に具現化させた例を掲げ、図面を参照して更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施の形態のみに限定されるものではない。
【００１８】
高分子有機ＥＬ素子の基板構成は、下記のとおりである。
本発明の高分子有機ＥＬ素子；陽極／正孔注入層／本発明の正孔輸送層／発光層／陰極
従来技術による高分子型有機ＥＬ素子１；陽極／正孔注入層／発光層／陰極
従来技術による高分子型有機ＥＬ素子２；陽極／正孔注入層／励起子ブロッキング層／発光層／陰極
これらの高分子有機ＥＬ素子は、基板上に上記に示される順に各層が積層された構造を有するものである。なお、本実施形態においては、上述した以外に発光層と陰極との間に電子輸送層や電子注入層を有する素子構成としてもよい。更に、表示装置とするために偏光板を備えた構成としてもよく、また水分や酸素の影響を遮断するために封止膜、封止基板により各層を封止した構成としてもよい。
以下に、本実施形態に適用可能である(1)基板、(2)電極、(3)発光層、(4)電荷注入層、(5)電荷輸送層、(6)偏光板、(7)封止膜、封止基板の構成について説明し、実施例と比較例を示す。
【００１９】
１．基板
本実施形態に用いることができる基板としては、通常では絶縁性基板が用いられ、例えば、ガラス、石英等の無機材料、ポリエチレンテレフタレート等のプラスティック材料、アルミナ等のセラミックス等の材料からなる基板；アルミニウム、鉄等の金属基板にＳｉＯ２、有機絶縁材料等の絶縁物をコートした基板；アルミニウム等の金属基板の表面を陽極酸化等の方法で絶縁化処理を施した基板等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
基板構成としては、基板上には、薄膜トランジスタ等のスイッチング素子が形成されていてもよい。なお、低温プロセスで形成したポリシリコンＴＦＴを用いた薄膜トランジスタを形成するためには、５００℃以下の温度で融解せず、かつ、歪みが生じない基板を用いることが好適である。また、高温プロセスで形成したポリシリコンＴＦＴを用いた薄膜トランジスタを形成するためには、１０００℃以下の温度で融解せず、かつ、歪みが生じない基板を用いることが好ましい。
【００２０】
２．電極
本実施形態の電極としては、通常有機ＥＬ素子に使用できる電極材料を用いればよいが、特に限定されるものではない。陽極としては、効率よく正孔（ホール）を有機層に注入する目的で、仕事関数が高い金属（Ａｕ、Ｐｔ、Ｎｉ等）、又は、発光を外部に取り出す目的では、透明電極（ＩＴＯ、ＩＤＩＸＯ、ＳｎＯ２等）を用いることが好ましい。陰極としては、効率よく電子を有機層に注入する目的で、仕事関数の低い金属と安定な金属とを積層した電極（Ｃａ／Ａｌ、Ｃｅ／Ａｌ、Ｃｓ／Ａｌ、Ｂａ／Ａｌ等）、仕事関数の低い金属を少なくとも含有するもの（Ｃａ：Ａｌ合金、Ｍｇ：Ａｇ合金、Ｌｉ：Ａｌ合金等）、薄膜の絶縁層と金属電極を組み合わせたもの（ＬｉＦ／Ａｌ、ＬｉＦ／Ｃａ／Ａｌ、ＢａＦ２／Ｂａ／Ａｌ等）、又は、発光を外部に取り出す目的では、透明電極中に仕事関数の低い金属を含有したもの（ＩＴＯ：Ｃｓ、ＩＤＩＸＯ：Ｃｓ、ＳｎＯ２：Ｃｓ等）、透明電極と仕事関数の低い金属を積層したもの（Ｂａ／ＩＴＯ、Ｃａ／ＩＤＩＸＯ、Ｂａ／ＳｎＯ２等）が好ましい。これらの材料は、蒸着法、ＥＢ法、ＭＢＥ法、スパッタ法等のドライプロセス、又は、スピンコート法、印刷法、インクジェット法等のウエットプロセスを用いることが可能であるが、これも特に限定されるものではない。
【００２１】
３．発光層
本実施形態の発光層（有機発光層）は、発光材料を用いて成膜することにより形成することが可能であり、１層であってもよいし、多層構造であってもよく、特に限定されるものではない。
上記有機発光層は、１種類の発光材料をドライプロセスにより成膜しても、複数の発光材料をドライプロセスにより成膜してもよい。また、発光アシスト剤、正孔輸送材料、添加剤（ドナー、アクセプター等）、発光性のドーパント等が含有されていてもよい。
また上記有機発光層は、発光層形成用塗液からウエットプロセスにより成膜してもよい。発光層形成用塗液は、少なくとも発光材料を含有した溶液であり、１種類又は多種類の発光材料を含有していてもよく、結着用の樹脂や、その他に、レベリング剤、発光アシスト剤、正孔注入輸送材料、添加剤（ドナー、アクセプター等）、発光性のドーパント等が含有されていてもよい。
【００２２】
上記発光材料としては、通常有機ＥＬ素子に使用できる発光材料であればよく、特に限定されるものではない。低分子発光材料としては、例えば、４，４′−ビス（２，２′−ジフェニルビニル）−ビフェニル（ＤＰＶＢｉ）等の芳香族ジメチリデェン化合物、５−メチル−２−［２−［４−（５−メチル−２−ベンゾオキサゾリル）フェニル］ビニル］ベンゾオキサゾール等のオキサジアゾール化合物、３−（４−ビフェニルイル）−４−フェニル−５−ｔ−ブチルフェニル−１，２，４−トリアゾール（ＴＡＺ）等のトリアゾ−ル誘導体、１，４−ビス（２−メチルスチリル）ベンゼン等のスチリルベンゼン化合物、チオピラジンジオキシド誘導体、ベンゾキノン誘導体、ナフトキノン誘導体、アントラキノン誘導体、ジフェノキノン誘導体、フルオレノン誘導体等の蛍光性有機材料、アゾメチン亜鉛錯体、（８−ヒドロキシキノリナト）アルミニウム錯体（Ａｌｑ３）等の蛍光性有機金属化合物等が挙げられ、高分子発光材料としては、例えば、ポリ（２−デシルオキシ−１，４−フェニレン）ＤＯ−ＰＰＰ、ポリ［２，５−ビス−［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−アルト−１，４−フェニレン］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−１，４−フェニレンビニレン］（ＭＥＨ−ＰＰＶ）、ポリ［５−メトキシ−（２−プロパノキシサルフォニド）−１，４−フェニレンビニレン］（ＭＰＳ−ＰＰＶ）、ポリ［２，５−ビス−（ヘキシルオキシ）−１，４−フェニレン−（１−シアノビニレン）］（ＣＮ−ＰＰＶ）、ポリ（９，９−ジオクチルフルオレン）（ＰＤＡＦ）、ポリスピロ（ＰＳ）等が挙げられ、高分子発光材料の前駆体としては、例えば、ＰＰＶ前駆体、ＰＮＶ前駆体、ＰＰＰ前駆体等が挙げられる。
【００２３】
上記結着用樹脂としては、例えば、ポリカーボネート、ポリエステル等が挙げられる。
上記溶剤としては、発光材料を溶解又は分散できる溶剤であればよく、例えば、純水、メタノール、エタノール、ＴＨＦ、クロロホルム、トルエン、キシレン、トリメチルベンゼン等が挙げられる。成膜法として、インクジェット法等を用いる場合には、１５０℃以上の高沸点をもつ高沸点溶剤を含有させることが好ましい。
上記有機発光層の膜厚としては、通常では５Å〜１μｍであり、好ましくは１０ｎｍ〜２００ｎｍである。有機発光層の膜厚が１０ｎｍ未満であると、ピンホールが発生するおそれがあり、２００ｎｍを超えると、素子の抵抗が増加し、高い駆動電圧が必要となるおそれがある。
【００２４】
４．電荷注入層
本実施形態で用いることができる電荷注入層は、通常有機ＥＬ素子に使用できる電荷注入材料を用いて成膜することにより形成することが可能であり、１層であってもよいし、多層構造であってもよく、特に限定されるものではない。電荷注入層としては、正孔（ホール）注入層、電子注入層等が挙げられる。このような電荷注入層は、少なくも電荷注入材料をドライプロセスにより成膜することができる。
また電荷注入層形成用塗液からウエットプロセスにより成膜してもよい。電荷注入層形成用塗液は、少なくとも電荷注入材料を含有した溶液であり、１種類又は多種類の注入材料を含有していてもよく、結着用の樹脂や、その他にレベリング剤、添加剤（ドナー、アクセプター等）等が含有されていてもよい。
【００２５】
上記正孔注入層を形成する正孔注入材料としては、有機ＥＬ用、有機光導電体用の正孔注入材料が使用可能であるが、特にこれらに限定されるものではなく、例えば、銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）等の金属フタロシアニン類やフタロシアニン類、４，４′，４′−トリス（３−メチルフェニルフェニルアミノ）トリフェニルアミン（ｍ−ＭＴＤＡＴＡ）、Ｎ，Ｎ′−(３−メチルフェニル)−１，１′−ビフェニル−４，４′−ジアミン（ＴＰＤ）等の低分子材料、ポリアニリン（ＰＡＮＩ）、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イト（ＰＥＤＯＴ−ＰＳＳ）、ポリピロール、ポリパラフェニレンビニレン（ＰＰＶ）及びこれらの誘導体、ポリシラン及び誘導体、ポリシロキサン及び誘導体等に代表されるｐ型導電性高分子等が挙げられる。
【００２６】
上記電子注入層を形成する電子注入材料としても、有機ＥＬ用、有機光導電体用の電子注入材料が使用可能であるが、特にこれらに限定されるものではなく、例えば、低分子化合物として、３−（４−ビフェニル）−４−フェニル−５−（４−ｔ−ブチルフェニル）１，２，４−トリアゾールに代表されるアゾール誘導体、１，３−ビス｛［４−（４−ジフェニルアミノ）］フェニル−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル｝ベンゼンに代表されるオキサジアゾール誘導体等が挙げられ、高分子電子注入材料として、ポリチオフェン等の電子親和性の高いｎ型電性高分子等が挙げられる。
【００２７】
上記結着用樹脂としては、例えば、ポリカーボネート、ポリエステル等が挙げられる。
上記溶剤としては、正孔注入材料を溶解又は分散できる溶剤であればよく、例えば、純水、メタノール、エタノール、ＴＨＦ、クロロホルム、キシレン、トリメチルベンゼン等が挙げられる。
上記電荷注入層の膜厚としては、通常では５Å〜１μｍであり、好ましくは１０ｎｍ〜２００ｎｍである。電荷注入層の膜厚が１０ｎｍ未満であると、ピンホールが発生するおそれがあり、２００ｎｍを超えると、素子の抵抗が増加し、高い駆動電圧が必要となるおそれがある。
【００２８】
５．電荷輸送層
本実施形態で用いることができる電荷輸送層は、通常有機ＥＬ素子に使用できる電荷輸送材料を用いて成膜することにより形成することが可能であり、１層であってもよいし、多層構造であってもよく、特に限定されるものではない。電荷輸送層としては、正孔（ホール）輸送層、電子輸送層等が挙げられる。このような電荷輸送層は、少なくも電荷輸送材料をドライプロセスにより成膜することができる。
また電荷輸送層形成用塗液からウエットプロセスにより成膜してもよい。電荷輸送層形成用塗液は、少なくとも電荷輸送材料を含有した溶液であり、１種類又は多種類の輸送材料を含有していてもよく、他の高分子材料や結着用の樹脂、その他に、レベリング剤、添加剤（ドナー、アクセプター等）等が含有されていてもよい。
【００２９】
上記正孔輸送層を形成する正孔輸送材料としては、例えば、４, ４′−ビス（Ｎ−３−メチルフェニル−Ｎ−フェニルアミノ）ビフェニル、１, ３, ５−トリス（Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノ）ベンゼン及びそれらの誘導体等が挙げられる。
上記電子輸送層を形成する電子輸送材料としては、例えば、３−（４−ビフェニル）−４−フェニル−５−（４−ｔ−ブチルフェニル）１，２，４−トリアゾールに代表されるアゾール誘導体、１，３−ビス｛［４−（４−ジフェニルアミノ）］フェニル−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル｝ベンゼンに代表されるオキサジアゾール誘導体が挙げられる。
上記高分子材料としては、例えば、ポリカルバゾール、ポリ（Ｎ−ビニルカルバゾール）、ポリアニリン及びその誘導体、ポリチオフェン及びその誘導体、ポリ（ｐ−フェニレンビニレン）及びその誘導体、ポリ（２，５−チエニレンビニレン）及びその誘導体、ポリカーボネート、ポリシロキサン、ポリメチルアクリレート、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル等のビニル系重合体、ポリエーテルスルホン等が挙げられる。
【００３０】
６．偏光板
本実施形態で用いることができる偏光板としては、通常用いられる直線偏向板と１／４λ板を組み合わせたものが好適である。これにより、コントラストを向上させることが可能である。
【００３１】
７．封止膜、封止基板
本実施形態で用いることができる封止膜又は封止基板としては特に限定されるものではなく、通常、有機ＥＬ素子において封止に用いられる材料、封止方法を用いることが可能であり、例えば、窒素ガス、アルゴンガス等の不活性ガスをガラス、金属等で封止する方法、更に、不活性ガス中に酸化バリウム等の吸湿剤等を混入する方法をとることができる。また、対向電極上に樹脂を直接スピンコート、又は、貼り合わせて封止膜としてもよい。これにより、外部からの酸素、水分が素子内に混入するのを防止することが可能となり、寿命の向上に有効である。
【００３２】
本実施形態の有機ＥＬ素子により有機ＥＬ表示装置（有機ＥＬ表示パネル）を形成することができる。この有機ＥＬ表示パネルの駆動方法としては、通常の有機ＥＬ表示パネルの駆動方法を用いることが可能であるが、特に限定されるものではない。例えば、パッシブマトリックス駆動でもアクティブマトリックス駆動でもよい。
また本実施形態の有機ＥＬ素子から発光光源としての各種照明装置を形成することができる。
発光光源としては、例えば、家庭用照明、車内照明、時計や液晶用のバックライト、看板広告、信号機、光記憶媒体の光源、電子写真複写機の光源、光通信処理機の光源、光センサーの光源等が挙げられる。
このように、本実施形態の有機ＥＬ素子は、各種情報端末等の表示装置として、また各種照明装置として好適なものである。
【００３３】
（実施例１）
実施例１の有機ＥＬデバイスは、２５×２５ｍｍ角のガラス基板上に、陽極としてＩＴＯ電極が１９０ｎｍ成膜された上に、スピンコーターにより正孔注入材料（ＰＥＤＯＴ−ＰＳＳ）を用いて形成された正孔注入層、その上にスピンコーターにより正孔輸送材料（ポリフルオレン誘導体：バンドギャップ＝２．０ｅＶ）を用いて形成された正孔輸送層（励起子クエンチング層、厚さ：２０ｎｍ）、その上にスピンコーターにより高分子発光材料（緑色発光ポリフルオレン誘導体：バンドギャップ＝２．６ｅＶ）を用いて形成された発光層（厚さ：８０ｎｍ）、陰極としてカルシウム（膜厚１０ｎｍ）、アルミニウム（膜厚３００ｎｍ）が順次積層された構造を有している。
【００３４】
実施例１の有機ＥＬデバイスにおける発光層のバンドギャップＥｇ（ＥＭＬ）は２．６ｅＶ、であり、正孔輸送層のバンドギャップＥｇ（ＨＴＬ）は２．０ｅＶである。
図１では、実施例１の有機ＥＬデバイスにおけるバンドギャップに関するエネルギーダイヤグラムが概念的に示されている。図中の左方向の矢印は、励起エネルギーが正孔注入層に到達することが妨げられていることを概念的に示したものである。
【００３５】
従って、図１に示されるように、実施例１の有機ＥＬデバイスは、本発明のバンドギャップの関係式|Eg(HTL)|＜|Eg(EML)|を満足しており、緑色発光層で生成された励起エネルギー（励起子）が、ホール注入層へ移動する前に、正孔輸送層でクエンチング（補足され）されることで、発光層で生成された励起エネルギー（励起子）により、ホール注入層として用いられるＰＥＤＯＴ−ＰＳＳが分解することに伴う、高分子型有機ＥＬ素子の劣化の原因を防止でき、後述する励起子クエンチング層を有していない素子（比較例１）より寿命が向上している。
【００３６】
実施例１の有機ＥＬデバイスは、本発明の正孔輸送層のバンドギャップエネルギー（Eg(HTL)）と発光層のバンドギャップエネルギー（Eg(EML)）との関係式|Eg(HTL)|＜|Eg(EML)|を満足するとともに、正孔注入層のバンドギャップエネルギー（Eg(HIL)）と発光層のバンドギャップエネルギー（Eg(EML)）との関係式|Eg(HIL)|＜|Eg(EML)|を満たすものであり、また正孔輸送層のバンドギャップエネルギー（Eg(HTL)）が２．０ｅＶ以下であることも満たしていることから、Ｒ，Ｇ，Ｂそれぞれの画素の色に対する正孔輸送層を共通化することが可能である。
【００３７】
（比較例１）
比較例１の有機ＥＬデバイスは、２５×２５ｍｍ角のガラス基板上に、陽極としてＩＴＯ電極が１９０ｎｍ成膜された上に、スピンコーターにより正孔注入材料（ＰＥＤＯＴ−ＰＳＳ：バンドギャップ＝１．６ｅＶ）を用いて形成された正孔注入層、その上にスピンコーターにより青色高分子発光材料（緑色発光ポリフルオレン誘導体：バンドギャップ＝２．６ｅＶ）を用いて形成された発光層（厚さ：８０ｎｍ）、陰極としてカルシウム（膜厚１０ｎｍ）、アルミニウム（膜厚３００ｎｍ）が順次積層された構造を有している。
図２では、比較例１の有機ＥＬデバイスにおけるバンドギャップに関するエネルギーダイヤグラムが概念的に示されている。図中の左方向の矢印は、励起エネルギーが正孔注入層に到達してしまうことを概念的に示したものである。
【００３８】
（比較例２）
比較例２の有機ＥＬデバイスは、２５×２５ｍｍ角のガラス基板上に、陽極としてＩＴＯ電極が１９０ｎｍ成膜された上に、スピンコーターにより正孔注入材料（ＰＥＤＯＴ−ＰＳＳ）を用いて形成された正孔注入層、その上にスピンコーターによりバンドギャップの広い高分子材料（ポリフルオレン誘導体：バンドギャップ＝２．９ｅＶ）を用いて形成された励起子ブロッキング層（厚さ：８０ｎｍ）とし、緑色高分子発光材料（緑色発光ポリフルオレン誘導体：バンドギャップ＝２．６ｅＶ）を用いて形成された発光層（厚さ：８０ｎｍ）、陰極としてカルシウム（膜厚１０ｎｍ）、アルミニウム（膜厚３００ｎｍ）が順次積層された構造を有している。
図４には、実施例１の輝度半減寿命が比較例１及び２に比べて向上されることが示されている。また、図５には、比較例２と実施例１を比較して、比較例２では、広いバンドギャップを持つ材料を用いているため、電流が流れにくいことが示されている。一般に、バンドギャップが広い材料は、絶縁物に近くなるので、電流が流れにくくなる。
【００３９】
（実施例２）
実施例２の有機ＥＬデバイスは、２５×２５ｍｍ角のガラス基板上に、陽極としてＩＴＯ電極が１９０ｎｍ成膜された上に、スピンコーターにより正孔注入材料（ＰＥＤＯＴ−ＰＳＳ：電子親和力＝３．３ｅＶ）を用いて形成された正孔注入層、その上にスピンコーターにより正孔輸送材料（銅フタロシアニン：電子親和力＝３．１ｅＶ）を用いて形成された正孔輸送層（厚さ：２０ｎｍ）、その上にスピンコーターにより高分子発光材料（青色発光ポリフルオレン誘導体：電子親和力＝２．７ｅＶ）を用いて形成された発光層（厚さ：８０ｎｍ）、陰極としてカルシウム（膜厚１０ｎｍ）、アルミニウム（膜厚３００ｎｍ）６が順次積層された構造を有している。
実施例２の有機ＥＬデバイスは、正孔輸送層の電子親和力（Ea(HTL)）と発光層の電子親和力（Ea(EML)）との関係式|Ea(HTL)|＜|Ea(EML)| を満足するとともに、正孔注入層の電子親和力（Ea(HIL)）と発光層の電子親和力（Ea(EML)）との関係式|Ea(HIL)|＜|Ea(EML)| を満たすものである。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】実施例１における本発明の高分子有機ＥＬ素子のエネルギーダイヤグラムを示す概念図である。正孔注入層、正孔輸送層及び発光層のバンドギャップが示されている。
【図２】比較例１における従来の高分子有機ＥＬ素子１のエネルギーダイヤグラムを示す概念図である。正孔注入層及び発光層のバンドギャップが示されている。
【図３】比較例２における従来の高分子有機ＥＬ素子２のエネルギーダイヤグラムを示す概念図である。正孔注入層、正孔輸送層及び発光層のバンドギャップが示されている。
【図４】実施形態における高分子有機ＥＬ素子（実施例１、比較例１及び２）の輝度半減寿命を示すグラフである。
【図５】実施形態における高分子有機ＥＬ素子（実施例１、比較例２）の電流密度−電圧特性を示すグラフである。
【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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