(57)【要約】【課題】  再現性良く製造できる駆動電圧の低い有機エレクトロルミネッセンス素子、その製造方法、およびその有機エレクトロルミネッセンス素子を備えた有機エレクトロルミネッセンス装置を提供することである。【解決手段】  有機ＥＬ素子１００は、ホール注入電極２、ホール輸送層３、発光層４、第一電子輸送層５、金属層６、第二電子輸送層７および電子注入電極８を備える。金属層６は、第一電子輸送層５と第二電子輸送層７との間に形成される。金属層６の膜厚は、１ｎｍ以上２ｎｍ以下であることが好ましい。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ホール注入電極と、
光を発生する発光層と、
有機材料からなる第１の電子輸送層と、
金属からなる金属層と、
有機材料からなる第２の電子輸送層と、
電子注入電極とを順に備えたことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項２】
前記金属層は、アルカリ金属およびアルカリ土類金属の少なくとも１種を含む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。
【請求項３】
前記金属層は、リチウムを含む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。
【請求項４】
前記金属層の膜厚は、１ｎｍ以上２ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項５】
前記第１の電子輸送層と前記第２の電子輸送層とは、同じ有機材料から形成されることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項６】
前記第１の電子輸送層および前記第２の電子輸送層は、式（１）で示される分子構造を有する有機化合物を含み、式（１）中のＲ１〜Ｒ３は同一または異なり、水素原子、ハロゲン原子またはアルキル基であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【化１】
2006127986.tif 000020
【請求項７】
前記第１の電子輸送層および前記第２の電子輸送層は、式（２）で示されるトリス(8-ヒドロキシキノリナト)アルミニウムからなることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【化２】
2006127986.tif 000021
【請求項８】
前記発光層と前記第１の電子輸送層とは、同じ有機材料から形成されることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項９】
前記発光層は、５００ｎｍよりも大きく６５０ｎｍよりも小さい波長領域に少なくとも一つの発光ピークを有する光を発生する第１の発光層と、
４００ｎｍよりも大きく５００ｎｍよりも小さい波長領域に少なくとも一つの発光ピークを有する光を発生する第２の発光層とを含むことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれかに記載の１または複数の有機エレクトロルミネッセンス素子と、
前記１または複数の有機エレクトロルミネッセンス素子により発生された光を透過する１または複数の色変換部材と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装置。
【請求項１１】
透光性基板と、
前記透光性基板上に設けられた請求項１〜９のいずれかに記載の１または複数の有機エレクトロルミネッセンス素子と、
前記透光性基板と前記１または複数の有機エレクトロルミネッセンス素子との間に設けられる１または複数の色変換部材と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装置。
【請求項１２】
基板と、
前記基板上に設けられた請求項１〜９のいずれかに記載の１または複数の有機エレクトロルミネッセンス素子と、
前記１または複数の有機エレクトロルミネッセンス素子上に設けられる１または複数の色変換部材と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装置。
【請求項１３】
ホール注入電極上に光を発生する発光層を形成する工程と、
前記発光層上に有機材料からなる第１の電子輸送層を形成する工程と、
前記第１の電子輸送層上に金属からなる金属層を形成する工程と、
前記金属層上に有機材料からなる第２の電子輸送層を形成する工程と、
前記第２の電子輸送層上に電子注入電極を形成する工程とを備えたことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機エレクトロルミネッセンス素子、その製造方法、およびその有機エレクトロルミネッセンス素子を備えた有機エレクトロルミネッセンス装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、情報機器の多様化に伴い、一般に使用されているＣＲＴ（陰極線管）に比べて消費電力が少ない平面表示素子に対するニーズが高まってきている。このような平面表示素子の一つとして、高効率・薄型・軽量・低視野角依存性等の特徴を有する有機エレクトロルミネッセンス(以下、有機ＥＬと略記する)素子が注目されている。
【０００３】
有機ＥＬ素子は、ホール注入電極と電子注入電極との間に、ホール輸送層、発光層および電子輸送層が順に形成された積層構造を有する。
【０００４】
電子注入電極としては、例えば、リチウム（Ｌｉ）およびセシウム（Ｃｓ）等のアルカリ金属またはマグネシウム（Ｍｇ）等のアルカリ土類金属とアルミニウム（Ａｌ）等の金属とを合金化した材料を用いることができる。この場合、アルカリ金属およびアルカリ土類金属は、電子を電子注入電極から電子輸送層へと注入する際のエネルギー障壁を低下させる役割を担う。それにより、駆動電圧を低下させることができる。
【０００５】
しかし、アルカリ金属およびアルカリ土類金属は、不安定で反応性が高く容易に酸化する。そのため、上記のような金属材料を電子注入電極として用いた場合、電子注入電極が酸化することにより有機ＥＬ素子が劣化しやすい。
【０００６】
ところで、特許文献１には、単独の金属材料からなる陰極に接する有機化合物層に金属をドーピングすることにより駆動電圧を低下させた有機エレクトロルミネッセント素子が提案されている。
【特許文献１】特開平１０−２７０１７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記特許文献１の有機エレクトロルミネッセント素子においては、駆動電圧を低下させるためには金属のドーピング濃度を調整する必要がある。しかしながら、金属のドーピング濃度を正確に制御することは困難である。そのため、駆動電圧の低い有機ＥＬ素子を再現性良く製造することができない。
【０００８】
本発明の目的は、再現性良く製造できる駆動電圧の低い有機エレクトロルミネッセンス素子、その製造方法、およびその有機エレクトロルミネッセンス素子を備えた有機エレクトロルミネッセンス装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
第１の発明に係る有機エレクトロルミネッセンス素子は、ホール注入電極と、光を発生する発光層と、有機材料からなる第１の電子輸送層と、金属からなる金属層と、有機材料からなる第２の電子輸送層と、電子注入電極とを順に備えたものである。
【００１０】
本発明に係る有機エレクトロルミネッセンス素子においては、金属層は有機材料からなる第１の電子輸送層と第２の電子輸送層との間に形成されている。この場合、金属層は外部雰囲気の影響を受けにくくなるので、金属層の酸化が防止される。それにより、駆動電圧を低く抑制しつつ有機エレクトロルミネッセンス素子の劣化を防止することができる。また、金属層の厚さを制御することにより金属の量を容易に調整することができる。これらの結果、長寿命かつ低駆動電圧の有機エレクトロルミネッセンス素子を再現性良く製造することが可能となる。
【００１１】
金属層は、アルカリ金属およびアルカリ土類金属の少なくとも１種を含んでもよい。この場合、有機エレクトロルミネッセンス素子の駆動電圧を十分に低下させることができる。
【００１２】
金属層は、リチウムを含んでもよい。この場合、有機エレクトロルミネッセンス素子の駆動電圧をより十分に低下させることができる。
【００１３】
金属層の膜厚は、１ｎｍ以上２ｎｍ以下であってもよい。この場合、有機エレクトロルミネッセンス素子の高い発光効率を維持しつつ駆動電圧を低下させることができる。
【００１４】
第１の電子輸送層と第２の電子輸送層とは、同じ有機材料から形成されてもよい。この場合、有機エレクトロルミネッセンス素子の製造が容易になる。
【００１５】
第１の電子輸送層および第２の電子輸送層は、式（１）で示される分子構造を有する有機化合物を含み、式（１）中のＲ１〜Ｒ３は同一または異なり、水素原子、ハロゲン原子またはアルキル基であってもよい。この場合、電子が第１および第２の電子輸送層により効率よく輸送されるので、有機エレクトロルミネッセンス素子の駆動電圧を十分に低下させることができる。
【００１６】
【化１】
2006127986.tif 000003
【００１７】
第１の電子輸送層および前記第２の電子輸送層は、式（２）で示されるトリス(8-ヒドロキシキノリナト)アルミニウムからなってもよい。この場合、電子が第１および第２の電子輸送層により効率よく輸送されるので、有機エレクトロルミネッセンス素子の駆動電圧をより十分に低下させることができる。
【００１８】
【化２】
2006127986.tif 000004
【００１９】
発光層と第１の電子輸送層とは、同じ有機材料から形成されてもよい。この場合、有機エレクトロルミネッセンス素子の製造が容易になる。
【００２０】
発光層は、５００ｎｍよりも大きく６５０ｎｍよりも小さい波長領域に少なくとも一つの発光ピークを有する光を発生する第１の発光層と、４００ｎｍよりも大きく５００ｎｍよりも小さい波長領域に少なくとも一つの発光ピークを有する光を発生する第２の発光層とを含んでもよい。この場合、第１の発光層が発生する橙色光と第２の発光層が発生する青色光とにより、白色光を得ることができる。
【００２１】
第２の発明に係る有機エレクトロルミネッセンス装置は、第１の発明に係る１または複数の有機エレクトロルミネッセンス素子と、１または複数の有機エレクトロルミネッセンス素子により発生された光を透過する１または複数の色変換部材とを備えたものである。
【００２２】
第２の発明に係る有機エレクトロルミネッセンス装置においては、１または複数の有機エレクトロルミネッセンス素子により発生された光が、１または複数の色変換部材を通過して外部に出射される。また、第１の発明に係る有機エレクトロルミネッセンス素子が用いられているので、金属層の酸化を防止できかつ金属の量を容易に調整することができる。したがって、長寿命かつ低駆動電圧の有機エレクトロルミネッセンス装置を再現性良く製造することが可能となる。
【００２３】
第３の発明に係る有機エレクトロルミネッセンス装置は、透光性基板と、透光性基板上に設けられた第１の発明に係る１または複数の有機エレクトロルミネッセンス素子と、透光性基板と１または複数の有機エレクトロルミネッセンス素子との間に設けられる１または複数の色変換部材とを備えたものである。
【００２４】
第３の発明に係る有機エレクトロルミネッセンス装置においては、１または複数の有機エレクトロルミネッセンス素子により発生された光が、１または複数の色変換部材および透光性基板を通過して外部に出射される。また、第１の発明に係る有機エレクトロルミネッセンス素子が用いられているので、金属層の酸化を防止できかつ金属の量を容易に調整することができる。したがって、長寿命かつ低駆動電圧のバックエミッション構造の有機エレクトロルミネッセンス装置を再現性良く製造することが可能となる。
【００２５】
第４の発明に係る有機エレクトロルミネッセンス装置は、基板と、基板上に設けられた第１の発明に係る１または複数の有機エレクトロルミネッセンス素子と、１または複数の有機エレクトロルミネッセンス素子上に設けられる１または複数の色変換部材とを備えたものである。
【００２６】
第４の発明に係る有機エレクトロルミネッセンス装置においては、１または複数の有機エレクトロルミネッセンス素子により発生された光が、１または複数の色変換部材を通過して外部に出射される。また、第１の発明に係る有機エレクトロルミネッセンス素子が用いられているので、金属層の酸化を防止できかつ金属の量を容易に調整することができる。したがって、長寿命かつ低駆動電圧のトップエミッション構造の有機エレクトロルミネッセンス装置を再現性良く製造することが可能となる。
【００２７】
第５の発明に係る有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法は、ホール注入電極上に光を発生する発光層を形成する工程と、発光層上に有機材料からなる第１の電子輸送層を形成する工程と、第１の電子輸送層上に金属からなる金属層を形成する工程と、金属層上に有機材料からなる第２の電子輸送層を形成する工程と、第２の電子輸送層上に電子注入電極を形成する工程とを備えたものである。なお、ホール注入電極上に他の層を介して発光層が形成されてもよい。
【００２８】
第５の発明に係る有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法においては、金属層は有機材料からなる第１の電子輸送層と第２の電子輸送層との間に形成される。この場合、金属層は外部雰囲気の影響を受けにくくなるので、金属層の酸化が防止される。それにより、駆動電圧を低く抑制しつつ有機エレクトロルミネッセンス素子の劣化を防止することができる。また、金属層の厚さを制御することにより金属の量を容易に調整することができる。これらの結果、長寿命かつ低駆動電圧の有機エレクトロルミネッセンス素子を再現性良く製造することが可能となる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、金属層の酸化を防止しかつ金属の量を容易に調整することができる。それにより、長寿命かつ低駆動電圧の有機エレクトロルミネッセンス素子を再現性良く製造することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、本発明の実施の形態に係る有機エレクトロルミネッセンス（以下、有機ＥＬと略記する）素子およびそれを備える有機ＥＬ装置について図面を参照しながら説明する。
【００３１】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る有機ＥＬ素子を示す模式的な断面図である。
【００３２】
図１に示す有機ＥＬ素子１００の作製時には、例えばインジウム−スズ酸化物（ＩＴＯ）またはインジウム−亜鉛酸化物（ＩＺＯ）等の透明導電膜からなるホール注入電極２上に、ホール輸送層３、発光層４、第一電子輸送層５、金属層６および第二電子輸送層７を順に形成する。さらに、この第二電子輸送層７上に、例えばアルミニウム等からなる電子注入電極８を形成する。
【００３３】
ホール輸送層３は、例えば、下記式（３）に示されるN,N'-ジ(1-ナフチル)-N,N'-ジフェニル-ベンジジン（N,N'-Di(1-naphthyl)-N,N'-diphenyl-benzidine）（以下、ＮＰＢと略記する）からなる。
【００３４】
【化３】
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【００３５】
発光層４は、例えば、下記式（２）に示されるトリス(8-ヒドロキシキノリナト)アルミニウム（Tris(8-hydroxyquinolinato)aluminｕｍ）（以下、Ａｌｑ３と略記する）からなる。
【００３６】
【化４】
2006127986.tif 000006
【００３７】
第一電子輸送層５および第二電子輸送層７としては、例えば、下記式（１）に示される分子構造を有するアルミニウム錯体を用いることができる。
【００３８】
【化５】
2006127986.tif 000007
【００３９】
式（１）において、Ｒ１〜Ｒ３は互いに同一であってもよいし、互いに異なってもよく、式（１）中のキノリン環のいずれの位置にあってもよい。式（１）中のＲ１〜Ｒ３は、水素原子、ハロゲン原子または炭素数が４以下のアルキル基を示す。
【００４０】
本実施の形態において第一電子輸送層５および第二電子輸送層７として用いることができるアルミニウム錯体は、例えば、Ａｌｑ３である。この場合、電子注入電極８から注入された電子は、第一電子輸送層５および第二電子輸送層７により効率よく発光層４へと輸送される。それにより、有機ＥＬ素子１００の駆動電圧を低下させることができる。
【００４１】
また、第一電子輸送層５および第二電子輸送層７としては、例えば、下記式（４）に示される3-(4-ビフェニリル)-4-フェニル-5-tert-ブチルフェニル-1,2,4-トリアゾール（3-(４Ｂiphenylyl)-4-phenyl-5-tert-butylphenyl-1,2,4-triazole）（略称：ＴＡＺ）等のトリアゾール誘導体、下記式（５）に示される2,2'-(1,3-フェニレン)ビス[6-[4-(1,1-ジメチルエチル)フェニル]]-1,3,4-オキサジアゾール（2,2'-(1,3-Phenylene)bis[6-[4-(1,1-dimethylethyl)phenyl]]-1,3,4-Oxadiazole）（略称：ＯＸＤ）等のオキサジアゾール誘導体、下記式（６）に示される2,9-ジメチル-4,7-ジフェニル-1,10-フェナントロリン（2,9-Dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline）（略称：ＢＣＰ）等のバソフェナントロリン誘導体等の有機材料を用いてもよい。
【００４２】
【化６】
2006127986.tif 000008
【００４３】
【化７】
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【００４４】
【化８】
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【００４５】
なお、第一電子輸送層５と第二電子輸送層７とは、互いに異なる材料により形成されてもよいが、同じ材料から形成されることが好ましい。この場合、有機ＥＬ素子１００の製造が容易になる。
【００４６】
また、発光層４として電子輸送性の材料（例えば、Ａｌｑ３）を用いる場合、発光層４と第一電子輸送層５とは、同じ材料から形成されてもよい。それにより、有機ＥＬ素子１００の製造が容易になる。
【００４７】
金属層６の材料としては、リチウム（Ｌｉ）およびセシウム（Ｃｓ）等のアルカリ金属、マグネシウム（Ｍｇ）等のアルカリ土類金属またはそれらの合金等を用いることができる。金属層６の膜厚は０．５ｎｍ以上３ｎｍ以下であることが好ましく、１ｎｍ以上２ｎｍ以下であることがより好ましい。この場合、高い発光効率を維持しつつ駆動電圧を低下させることができる。
【００４８】
上記の有機ＥＬ素子１００においては、ホール注入電極２と電子注入電極８との間に電圧を印加することにより、ホール注入電極２からホールが注入され、電子注入電極８から電子が注入される。ホールはホール輸送層３を通して発光層４に輸送され、電子は第二電子輸送層７、金属層６および第一電子輸送層５を通して発光層４に輸送され、発光層４においてホールと電子とが再結合し、発光層４が発光する。
【００４９】
本実施の形態の有機ＥＬ素子１００においては、金属層６は有機材料からなる第一電子輸送層５と第二電子輸送層７との間に形成されている。この場合、金属層６は外部雰囲気の影響を受けにくくなるので、金属層６が酸化することが防止される。それにより、駆動電圧を低く抑制しつつ有機ＥＬ素子１００の劣化を防止することができる。
【００５０】
また、金属層６の厚さを制御することにより金属の量を容易に調整することができる。ここで、金属層６の厚さの制御は、金属のドーピング濃度の制御に比べて容易である。したがって、再現性良く有機ＬＥ素子１００を製造することができる。
【００５１】
これらの結果、長寿命かつ低駆動電圧の有機ＥＬ素子１００を再現性良く製造することが可能となる。
【００５２】
なお、電子注入電極８としては、インジウム−スズ酸化物（ＩＴＯ）またはインジウム−亜鉛酸化物（ＩＺＯ）等の透明導電膜を用いてもよい。この場合、ホール注入電極２側および電子注入電極８側の両方から光を取り出すことが可能となる。
【００５３】
また、ホール注入電極２または電子注入電極８に反射層を設けてもよい。この場合、電子注入電極８側またはホール注入電極２側から出射される光量が増加し、有機ＥＬ素子１００の発光効率を向上させることができる。反射層の材料としては、クロム（Ｃｒ）、銀（Ａｇ）、白金（Ｐｔ）、アルミニウム（Ａｌ）またはそれらの合金等を用いることができる。
【００５４】
また、上記実施の形態においては、発光層４の材料としてＡｌｑ３を用いて緑色発光を得ているが、発光層４の材料を変更することにより赤色発光または青色発光等の他の発光色を得てもよい。
【００５５】
赤色発光を得る場合、発光層４は、例えば、Ａｌｑ３をホスト材料とし、下記式（７）に示されるルブレン（Rubrene）を補助ドーパントとし、下記式（８）に示される（2-(1,1-ジメチルエチル)-6-(2-(2,3,6,7-テトラヒドロ-1,1,7,7-テトラメチル-lII,5II-ベンゾ〔ij〕キノリジン-9-イル)エテニル)-4H-ピラン-4-イリデン）プロパンジニトリル（(2-(1,1-Dimethylethyl)-6-(2-(2,3,6,7-tetrahydro-1,1,7,7-tetramethyl-lII,5II-benzo〔ij〕quinolizin-9-yl)ethenyl)-4H-pyran-4-ylidene)propanedinitrile）（略称：ＤＣＪＴＢ）を発光ドーパントとして形成される。この場合、発光ドーパントは発光し、補助ドーパントは、ホスト材料から発光ドーパントへのエネルギーの移動を促進することにより発光ドーパントの発光を補助する役割を担う。
【００５６】
【化９】
2006127986.tif 000011
【００５７】
【化１０】
2006127986.tif 000012
【００５８】
青色発光を得る場合、発光層４は、例えば、下記式（９）に示されるターシャリー-ブチル置換ジナフチルアントラセン（tert-butyl substituted dinaphthylanthracene）（以下、ＴＢＡＤＮと略記する）をホスト材料とし、下記式（１０）に示す1,4,7,10-テトラ-ターシャリー-ブチルペリレン（1,4,7,10-Tetra-tert-butylPerylene）（以下、ＴＢＰと略記する）を発光ドーパントとして形成される。
【００５９】
【化１１】
2006127986.tif 000013
【００６０】
【化１２】
2006127986.tif 000014
【００６１】
また、緑色発光を得る場合、発光層４は、ＴＢＡＤＮをホスト材料とし、下記式（１１）に示す5,12-ビス（4-ターシャリー-ブチルフェニル）-ナフタセン（5,12-Bis(4-tert-butylphenyl)-naphthacene）（略称：ｔＢｕＤＰＮ）または下記式（１２）に示される3-(2-ベンゾチアゾールイル)-7-(ジエチルアミノ)クマリン（3-(2-Benzothiazolyl)-7-(diethylamino)coumarin）（略称：クマリン６）を発光ドーパントとして形成してもよい。
【００６２】
【化１３】
2006127986.tif 000015
【００６３】
【化１４】
2006127986.tif 000016
【００６４】
（第２の実施の形態）
図２は、本発明の第２の実施の形態に係る有機ＥＬ素子を示す模式的な断面図である。
【００６５】
第２の実施の形態に係る有機ＥＬ素子１０１は、図１の有機ＥＬ素子１００の発光層４の代わりに橙色発光を得ることが可能な橙色発光層４Ｏおよび青色発光を得ることが可能な青色発光層４Ｂが設けられる点を除き第１の実施の形態に係る有機ＥＬ素子１００と同様の構成を有する。
【００６６】
橙色発光層４Ｏは、例えば、ＮＰＢをホスト材料とし、下記式（１３）に示す5,12-ビス(4-(6-メチルベンゾチアゾール-2-イル)フェニル)-6,11-ジフェニルナフタセン（5,12-Bis(4-(6-methylbenzothiazol-2-yl)phenyl)-6,11-diphenylnaphthacene）（以下、ＤＢｚＲと略記する）を発光ドーパントとして形成される。それにより、橙色発光層４Ｏは５００ｎｍよりも大きく６５０ｎｍよりも小さいピーク波長を有する橙色光を発生する。
【００６７】
【化１５】
2006127986.tif 000017
【００６８】
青色発光層４Ｂは、例えば、ＴＢＡＤＮをホスト材料とし、ＴＢＰを発光ドーパントとして形成される。それにより、青色発光層４Ｂは、４００ｎｍよりも大きく５００ｎｍよりも小さいピーク波長を有する青色光を発生する。
【００６９】
上記実施の形態に係る有機ＥＬ素子１０１においては、橙色発光層４Ｏおよび青色発光層４Ｂが発光することにより白色発光を得ることができる。
【００７０】
金属層６は有機材料からなる第一電子輸送層５と第二電子輸送層７との間に形成されている。この場合、金属層６は外部雰囲気の影響を受けにくくなるので、金属層６が酸化することが防止される。それにより、駆動電圧を低く抑制しつつ有機ＥＬ素子１０１の劣化を防止することができる。
【００７１】
また、金属層６の厚さを制御することにより金属の量を容易に調整することができる。ここで、金属層６の厚さの制御は、金属のドーピング濃度の制御に比べて容易である。したがって、再現性良く有機ＬＥ素子１０１を製造することができる。
【００７２】
これらの結果、長寿命かつ低駆動電圧の白色発光の有機ＥＬ素子１０１を再現性良く製造することが可能となる。
【００７３】
（第３の実施の形態）
図３は、本発明の第３の実施の形態に係る有機ＥＬ装置を示す模式的な断面図である。
【００７４】
図３の有機ＥＬ装置においては、ガラスまたはプラスチック等からなる透明の基板１上に、例えば酸化シリコン（ＳｉＯ2 ）からなる層と窒化シリコン（ＳｉＮX ）からなる層との積層膜１１が形成される。
【００７５】
積層膜１１上の一部にポリシリコン層等からなるチャネル領域１２が形成される。チャネル領域１２上には、ドレイン電極１３ｄ、ソース電極１３ｓおよびゲート酸化膜１４が形成される。ゲート酸化膜１４上にゲート電極１５が形成される。この、チャネル領域１２、ドレイン電極１３ｄ、ソース電極１３ｓ、ゲート酸化膜１４およびゲート電極１５によりＴＦＴ（薄膜トランジスタ）２０が形成される。
【００７６】
ゲート電極１５を覆うようにゲート酸化膜１４上に第１の層間絶縁膜１６が形成される。ドレイン電極１３ｄおよびソース電極１３ｓを覆うように第１の層間絶縁膜１６上に第２の層間絶縁膜１７が形成される。
【００７７】
なお、ゲート酸化膜１４は、例えば窒化シリコンからなる層と酸化シリコンからなる層との積層構造を有する。また、第１の層間絶縁膜１６は、例えば酸化シリコンからなる層と窒化シリコンからなる層との積層構造を有し、第２の層間絶縁膜１７は、例えば窒化シリコンからなる。
【００７８】
第２の層間絶縁膜１７上に、赤色カラーフィルタ層ＣＦＲ、緑色カラーフィルタ層ＣＦＧおよび青色カラーフィルタ層ＣＦＢがそれぞれ形成される。赤色カラーフィルタ層ＣＦＲは、赤色の波長領域の光を通過させ、緑色カラーフィルタ層ＣＦＧは、緑色の波長領域の光を通過させ、青色カラーフィルタ層ＣＦＢは、青色の波長領域の光を通過させる。
【００７９】
各カラーフィルタ層ＣＦＲ，ＣＦＧ，ＣＦＢは、例えばガラスまたはプラスチック等の透明な材料からなる。また、各カラーフィルタ層ＣＦＲ，ＣＦＧ，ＣＦＢとして、ＣＣＭ（色彩転換媒体）を用いてもよく、ガラスまたはプラスチック等の透明な材料およびＣＣＭの両方を用いてもよい。
【００８０】
赤色カラーフィルタ層ＣＦＲ、緑色カラーフィルタ層ＣＦＧおよび青色カラーフィルタ層ＣＦＢを覆うように第２の層間絶縁膜１７上に、例えばアクリル樹脂等からなる第１の平坦化層１８が形成される。
【００８１】
赤色カラーフィルタ層ＣＦＲの上方の第１の平坦化層１８上に有機ＥＬ素子１００Ｒが形成され、緑色カラーフィルタ層ＣＦＧの上方の第１の平坦化層１８上に有機ＥＬ素子１００Ｇが形成され、青色カラーフィルタ層ＣＦＢの上方の第１の平坦化層１８上に有機ＬＥ素子１００Ｂが形成される。
【００８２】
各有機ＥＬ素子１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂは、図１の有機ＥＬ素子１００と同様の構造を有する。有機ＥＬ素子１００Ｒは図１の発光層４として赤色に発光する赤色発光層４Ｒを有し、有機ＥＬ素子１００Ｇは図１の発光層４として緑色に発光する緑色発光層４Ｇを有し、有機ＥＬ素子１００Ｂは図１の発光層４として青色に発光する青色発光層４Ｂを有する。なお、赤色発光層４Ｂ、緑色発光層４Ｇおよび青色発光層４Ｂとしては、第１の実施の形態において説明した材料を用いることができる。
【００８３】
ホール注入電極２は有機ＥＬ素子ごとに形成され、有機ＥＬ素子間の領域においてホール注入電極２を覆うように絶縁性の第２の平坦化層１９が形成される。また、ホール注入電極２は、ＴＦＴ２０のドレイン電極１３ｄに接続される。
【００８４】
上記の有機ＥＬ装置においては、有機ＥＬ素子１００Ｒの赤色発光層４Ｒ、有機ＥＬ素子１００Ｇの緑色発光層４Ｇおよび有機ＥＬ素子１００Ｂの青色発光層４Ｂがそれぞれ赤色、緑色および青色に発光する。
【００８５】
各有機ＥＬ素子１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂから出射された光は、各カラーフィルタ層ＣＦＲ，ＣＦＧ，ＣＦＢおよび透明の基板１を通じて外部に取り出される。
【００８６】
以上のように、基板１上に積層膜１１、ＴＦＴ２０、第１の層間絶縁膜１６、第２の層間絶縁膜１７、各カラーフィルタ層ＣＦＲ，ＣＦＧ，ＣＦＢ、第１の平坦化層１８、第２の平坦化層１９および各有機ＥＬ素子１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂが形成されることにより、バックエミッション構造の有機ＥＬ装置が完成する。
【００８７】
本実施の形態の有機ＥＬ装置においては、各有機ＥＬ素子１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂの金属層６は有機材料からなる第一電子輸送層５と第二電子輸送層７との間に形成されている。この場合、金属層６は外部雰囲気の影響を受けにくくなるので、金属層６が酸化することが防止される。それにより、駆動電圧を低く抑制しつつ各有機ＥＬ素子１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂの劣化を防止することができる。
【００８８】
また、金属層６の厚さを制御することにより金属の量を容易に調整することができる。ここで、金属層６の厚さの制御は、金属のドーピング濃度の制御に比べて容易である。したがって、再現性良く有機ＬＥ素子１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂを製造することができる。
【００８９】
これらの結果、長寿命かつ低駆動電圧の有機ＥＬ装置を再現性良く製造することが可能となる。
【００９０】
（第４の実施の形態）
図４は、本発明の第４の実施の形態に係る有機ＥＬ装置を示す模式的な断面図である。図４の有機ＥＬ装置は以下の点で図３の有機ＥＬ装置と構造が異なる。
【００９１】
図４の有機ＥＬ装置においては、図３の有機ＥＬ装置と同様に、基板１上に積層膜１１、ＴＦＴ２０、第１の層間絶縁膜１６、第２の層間絶縁膜１７、第１の平坦化層１８、第２の平坦化層１９および各有機ＥＬ素子１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂが形成される。
【００９２】
その後、各有機ＥＬ素子１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂ上に、透明の接着剤層２３を介してオーバーコート層２２、各カラーフィルタ層ＣＦＲ，ＣＦＧ，ＣＦＢおよび透明の透明の封止基板２１が順に積層された積層体が接着される。これにより、トップエミッション構造の有機ＥＬ装置が完成する。
【００９３】
各有機ＥＬ素子１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂから出射された光は、各カラーフィルタ層ＣＦＲ，ＣＦＧ，ＣＦＢおよび透明の封止基板２１を通じて外部に取り出される。
【００９４】
なお、図４の有機ＥＬ装置においては、基板１は半導体基板およびフレキシブル基板等の不透明な材料により形成されてもよい。また、各有機ＥＬ素子１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂのホール注入電極２は、例えば、インジウム−スズ酸化物（ＩＴＯ）またはインジウム−亜鉛酸化物（ＩＺＯ）等の透明導電膜とクロム、銀、白金またはアルミニウム等からなる反射層とを積層することにより形成される。この場合、ホール注入電極２は、赤色発光層４Ｒ、緑色発光層４Ｇおよび青色発光層４Ｂにより発生された光を封止基板２１側へ反射する。
【００９５】
電子注入電極８は、例えば、インジウム−スズ酸化物（ＩＴＯ）またはインジウム−亜鉛酸化物（ＩＺＯ）等の透明導電膜からなる。オーバーコート層２２は、例えばアクリル樹脂等からなる。封止基板２１としては、例えば、ガラスおよび酸化シリコンからなる層または窒化シリコンからなる層を用いることができる。
【００９６】
本実施の形態の有機ＥＬ装置においては、トップエミッション構造であることによりＴＦＴ２０上の領域も画素領域として用いることができる。すなわち、図４の有機ＥＬ装置では、図３の各カラーフィルタ層ＣＦＲ，ＣＦＧ，ＣＦＢよりも大きいカラーフィルタ層ＣＦＲ，ＣＦＧ，ＣＦＢを用いることができる。それにより、より広い領域を画素領域として用いることができるので、有機ＥＬ装置の輝度が向上する。
【００９７】
なお、図３および図４の有機ＥＬ装置においては、第２の平坦化層１９上にホール注入電極２、ホール輸送層３、発光層（赤色発光層４Ｒ、緑色発光層４Ｇまたは青色発光層４Ｂ）、第一電子輸送層５、金属層６、第二電子輸送層７および電子注入電極８が順に形成されているが、第２の平坦化層１９上に電子注入電極８、第二電子輸送層７、金属層６、第一電子輸送層５、発光層（赤色発光層４Ｒ、緑色発光層４Ｇまたは青色発光層４Ｂ）、ホール輸送層３およびホール注入電極２を順に形成してもよい。
【００９８】
また、図３および図４の有機ＥＬ装置においては、各有機ＥＬ素子１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂから出射される光の色純度を高めるために、カラーフィルタ層ＣＦＲ，ＣＦＧ，ＣＦＢを設けているが、カラーフィルタ層ＣＦＲ，ＣＦＧ，ＣＦＢを設けなくてもよい。
【００９９】
また、図３および図４の構造を有する有機ＥＬ装置において、有機ＥＬ素子１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂの代わりに、図２の有機ＥＬ素子１０１を用いてもよい。有機ＥＬ素子１０１を用いた有機ＥＬ装置においては、有機ＥＬ素子１０１から出射された白色光は、各カラーフィルタ層ＣＦＲ，ＣＦＧ，ＣＦＢにより赤色光、緑色光および青色光に変換される。この場合、有機ＥＬ素子１０１からの白色発光によりフルカラー表示を得ることができる。したがって、赤色、緑色および青色に発光する各有機ＥＬ素子１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂを別個に作製する必要がないので、有機ＥＬ装置の作製が容易になる。
【０１００】
第１〜第４の実施の形態においては、第一電子輸送層５が第１の電子輸送層に相当し、第二電子輸送層７が第２の電子輸送層に相当し、橙色発光層４Ｏが第１の発光層に相当し、青色発光層４Ｂが第２の発光層に相当し、基板１が透光性基板または基板に相当し、赤色カラーフィルタ層ＣＦＲ、緑色カラーフィルタ層ＣＦＧおよび青色カラーフィルタ層ＣＦＢが色変換部材に相当する。
【実施例】
【０１０１】
以下、実施例および比較例の有機ＥＬ素子を作製し、作製した有機ＥＬ素子の１０ｍＡ／ｃｍ2 での発光効率および駆動電圧を測定した。なお、測定は室温で行った。
【０１０２】
（実施例１）
実施例１においては、図１の構造を有する有機ＥＬ素子を以下の条件で作製した。
【０１０３】
ホール注入電極２は、膜厚８０ｎｍを有し、インジウム−スズ酸化物（ＩＴＯ）からなる。ホール輸送層３は、膜厚５０ｎｍを有し、ＮＰＢからなる。発光層４は、膜厚６０ｎｍを有し、Ａｌｑ３からなる。
【０１０４】
第一電子輸送層５は、膜厚１０ｎｍを有し、Ａｌｑ３からなる。金属層６は、膜厚２ｎｍを有し、リチウムからなる。第二電子輸送層７は、膜厚５ｎｍを有し、Ａｌｑ３からなる。電子注入電極８は、膜厚２００ｎｍを有し、アルミニウムからなる。
【０１０５】
以上の条件で作製した有機ＥＬ素子の発光効率は１．８ｃｄ／Ａであり、駆動電圧は１１．０Ｖであった。
【０１０６】
（実施例２）
実施例２においては、金属層６の膜厚を１ｎｍとした点を除いて実施例１と同じ有機ＥＬ素子を作製した。
【０１０７】
実施例２の有機ＥＬ素子の発光効率は２．０ｃｄ／Ａであり、駆動電圧は１１．０Ｖであった。
【０１０８】
（実施例３）
実施例３においては、金属層６の膜厚を０．５ｎｍとした点を除いて実施例１と同じ有機ＥＬ素子を作製した。
【０１０９】
実施例３の有機ＥＬ素子の発光効率は１．６ｃｄ／Ａであり、駆動電圧は１６．５Ｖであった。
【０１１０】
（実施例４）
実施例４においては、金属層６の膜厚を３ｎｍとした点を除いて実施例１と同じ有機ＥＬ素子を作製した。
【０１１１】
実施例４の有機ＥＬ素子の発光効率は１．１ｃｄ／Ａであり、駆動電圧は１４．５Ｖであった。
【０１１２】
（実施例５）
実施例５においては、ホール注入電極２として膜厚１００ｎｍのインジウム−亜鉛酸化物（ＩＺＯ）を用い、電子注入電極８として膜厚１００ｎｍの銀および膜厚２０ｎｍのＩＴＯからなる積層膜を用い、第二電子輸送層７の膜厚を１０ｎｍにした点を除いて実施例１と同じ有機ＥＬ素子を作製した。
【０１１３】
実施例５の有機ＥＬ素子の発光効率は６．５ｃｄ／Ａであり、駆動電圧は１２．５Ｖであった。
【０１１４】
（実施例６）
実施例６においては、図２の構造を有する有機ＥＬ素子を以下の条件で作製した。
【０１１５】
ホール注入電極２は、膜厚１００ｎｍの銀および膜厚２０ｎｍのＩＴＯの積層膜からなる。ホール輸送層３は、膜厚５０ｎｍを有し、ＮＰＢからなる。
【０１１６】
橙色発光層４Ｏは、膜厚３０ｎｍを有し、ＮＰＢからなるホスト材料にＤＢｚＲからなる発光ドーパントを添加することにより形成される。青色発光層４Ｂは、膜厚４０ｎｍを有し、ＴＢＡＤＮからなるホスト材料にＴＢＰからなる発光ドーパントを添加することにより形成される。
【０１１７】
第一電子輸送層５は、膜厚１０ｎｍを有し、Ａｌｑ３からなる。金属層６は、膜厚２ｎｍを有し、リチウムからなる。第二電子輸送層７は、膜厚１０ｎｍを有し、Ａｌｑ３からなる。電子注入電極８は、膜厚１００ｎｍを有し、ＩＺＯからなる。
【０１１８】
実施例６の有機ＥＬ素子の発光効率は８．２ｃｄ／Ａであり、駆動電圧は１３．０Ｖであった。
【０１１９】
（比較例１）
比較例１においては、第二電子輸送層７を設けなかった点を除いて実施例１と同じ有機ＥＬ素子を作製した。
【０１２０】
比較例１の有機ＥＬ素子の発光効率は２．２ｃｄ／Ａであり、駆動電圧は１０．５Ｖであった。
【０１２１】
（比較例２）
比較例２においては、第一電子輸送層５として、膜厚１０ｎｍを有し、Ａｌｑ３とリチウムとから形成される混合層を設け、第二電子輸送層７を設けなかった点を除いて実施例１と同じ有機ＥＬ素子を作成した。なお、第一電子輸送層５におけるＡｌｑ３とリチウムとの分子比は１：１である。
【０１２２】
比較例２の有機ＥＬ素子の発光効率は２．１ｃｄ／Ａであり、駆動電圧は１１．５Ｖであった。
【０１２３】
（比較例３）
比較例３においては、ホール注入電極２として膜厚１００ｎｍのＩＺＯを用い、電子注入電極８として膜厚１００ｎｍの銀および膜厚２０ｎｍのＩＴＯからなる積層膜を用い、第二電子輸送層７を設けなかった点を除いて実施例１と同じ有機ＥＬ素子を作製した。
【０１２４】
比較例３の有機ＥＬ素子は発光しなかった。
【０１２５】
（評価）
表１に、実施例１〜６および比較例１〜３の有機ＥＬ素子の各層の条件を示す。表２に、実施例１〜６および比較例１〜３における発光効率および駆動電圧の測定結果を示す。
【０１２６】
【表１】
2006127986.tif 000018
【０１２７】
【表２】
2006127986.tif 000019
【０１２８】
（実施例１〜４、比較例１および比較例２の評価）
表２に示すように、実施例１〜４の有機ＥＬ素子の発光効率および駆動電圧は、比較例１および比較例２の有機ＥＬ素子の発光効率および駆動電圧とほぼ同等の値である。
【０１２９】
比較例１の有機ＥＬ素子は、アルミニウムとリチウムとの積層膜を電子注入電極として用いる従来の一般的な有機ＥＬ素子と同じ構造を有している。比較例１の有機ＥＬ素子においては、金属層６は、電子を電子注入電極８から第一電子輸送層５へと注入する際のエネルギー障壁を低下させる役割を担う。それにより、駆動電圧を低下させることができる。しかし、比較例１の有機ＥＬ素子の構造では、金属層６が外部雰囲気の影響を受け酸化しやすい。
【０１３０】
比較例２の有機ＥＬ素子は、Ａｌｑ３とリチウムとからなる混合層を第一電子輸送層５として用いている。この場合、混合層のリチウムの酸化は防止されるが、Ａｌｑ３とリチウムとの分子比を制御することが困難であり、有機ＥＬ素子を再現性良く作製することができない。
【０１３１】
一方、実施例１〜４の有機ＥＬ素子においては、金属層６は第一電子輸送層５と第二電子輸送層７との間に形成されているので、外部雰囲気の影響を受けにくい。それにより、金属層６が酸化することが防止されている。また、金属層６の厚さを制御することにより金属の量を容易に調整することができる。したがって、再現性良く有機ＥＬ素子を作製することができる。
【０１３２】
すなわち、実施例１〜４においては、発光特性を低下させることなく比較例１および比較例２に比べて再現性良く有機ＥＬ素子を作製することができる。
【０１３３】
また、特に、実施例１および実施例２の有機ＥＬ素子の発光効率および駆動電圧は、実施例３および実施例４の有機ＥＬ素子に比べて改善されている。このことから、金属層６の膜厚は１ｎｍ以上２ｎｍ以下であることがより好ましいと言える。
【０１３４】
（実施例５および比較例３の評価）
表２に示すように、実施例５の有機ＥＬ素子の発光効率は、実施例１および実施例２の発光効率に比べて高い。実施例５の有機ＥＬ素子においては、電子注入電極８の銀が反射層としての役割を担う。この場合、電子注入電極８は、発光層４により発光された光をホール注入電極２側へ反射するので、発光効率を向上させることができる。また、実施例５の有機ＥＬ素子の駆動電圧は、実施例１および実施例２の有機ＥＬ素子の駆動電圧とほぼ同等である。すなわち、実施例５の構成においては、駆動電圧を十分に抑制しつつ発光効率を向上させることができる。なお、比較例３の有機ＥＬ素子は発光しなかった。
【０１３５】
（実施例６の評価）
表２に示すように、実施例６の有機ＥＬ素子の発光効率は、実施例１および実施例２の発光効率に比べて高い。実施例６の有機ＥＬ素子においては、ホール注入電極２の銀が反射層としての役割を担う。この場合、ホール注入電極２は、橙色発光層４Ｏおよび青色発光層４Ｂにより発生された白色光を電子注入電極８側へ反射するので、発光効率を向上させることができる。また、実施例６の有機ＥＬ素子の駆動電圧は、実施例１および実施例２の有機ＥＬ素子の駆動電圧とほぼ同等である。すなわち、複数の発光層により白色光を発生する構成を有する有機ＥＬ素子においても、第一電子輸送層５と第二電子輸送層７との間に金属層６を設けることにより、発光特性を低下させることなく再現性良く有機ＥＬ素子を作製することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１３６】
本発明に係る有機エレクトロルミネッセンス素子、その製造方法、およびその有機エレクトロルミネッセンス素子を備えた有機エレクトロルミネッセンス装置は、各種光源または各種表示装置等に有効に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【０１３７】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る有機ＥＬ素子を示す模式的な断面図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態に係る有機ＥＬ素子を示す模式的な断面図である。
【図３】本発明の第３の実施の形態に係る有機ＥＬ装置を示す模式的な断面図である。
【図４】本発明の第４の実施の形態に係る有機ＥＬ装置を示す模式的な断面図である。
【符号の説明】
【０１３８】
１    基板
２    ホール注入電極
３    ホール輸送層
４    発光層
４Ｏ    橙色発光層
４Ｂ    青色発光層
４Ｒ    赤色発光層
４Ｇ    緑色発光層
５    第一電子輸送層
６    金属層
７    第二電子輸送層
８    電子注入電極
ＣＦＲ    赤色カラーフィルタ層
ＣＦＧ    緑色カラーフィルタ層
ＣＦＢ    青色カラーフィルタ層
【図１】
2006127986.tif 000022
【図２】
2006127986.tif 000023
【図３】
2006127986.tif 000024
【図４】
2006127986.tif 000025