(57)【要約】【課題】連続駆動させても発光特性が劣化しにくい逆構造の有機ＥＬ素子およびその製造方法を提供する。【解決手段】基板２と陰極３と電子注入層１と発光層６と陽極９とがこの順に配置され、電子注入層１が、少なくとも金属酸化物と三級アミンとを含む混合物からなり、発光層６側の表面粗さＲａが２．５ｎｍ以下である。有機エレクトロルミネッセンス素子１０とする。金属酸化物が酸化亜鉛であることが好ましい。三級アミンが２−ジメチルアミノピリジンであることが好ましい。【選択図】図１
2018093089.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と陰極と電子注入層と発光層と陽極とがこの順に配置され、
前記電子注入層が、少なくとも金属酸化物と三級アミンとを含む混合物からなり、
前記発光層側の表面粗さＲａが２．５ｎｍ以下である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】
前記金属酸化物が酸化亜鉛であることを特徴とする請求項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】
前記三級アミンが２−ジメチルアミノピリジンであることを特徴とする請求項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】
前記発光層と前記陽極との間に正孔注入層が設けられていることを特徴とする請求項１〜請求項３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。
【請求項５】
前記発光層と前記正孔注入層との間に正孔輸送層が設けられていることを特徴とする請求項４に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項６】
前記発光層と前記電子注入層との間に、有機材料からなる有機電子注入層が設けられていることを特徴とする請求項１〜請求項５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。
【請求項７】
前記基板が樹脂材料からなる請求項１〜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】
請求項１〜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を含むことを特徴とする表示装置。
【請求項９】
請求項１〜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を含むことを特徴とする照明装置。
【請求項１０】
基板上に、陰極と電子注入層と発光層と陽極とをこの順に形成する有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法であって、
前記電子注入層を形成する工程が、金属塩と三級アミンとを含む溶液を、前記電子注入層の被形成面に塗布する塗布工程と、前記溶液の塗布された前記被形成面を熱処理することにより、少なくとも金属酸化物と三級アミンとを含む混合物からなる前記電子注入層を形成する熱処理工程とを含む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。
【請求項１１】
前記金属塩が亜鉛アセチルアセトナート錯体であり、前記三級アミンが２−ジメチルアミノピリジンである請求項１０に記載の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（以下、エレクトロルミネッセンス（電界発光）を「ＥＬ」と記す場合がある。）およびその製造方法、表示装置、照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機ＥＬ素子は、低電圧で駆動できる、薄型化、軽量化、フレキシブル化が可能であるなどの特徴を有している。このため、有機ＥＬ素子は、画像表示装置および照明装置に好適に用いられている。
有機ＥＬ素子は、陰極と陽極との間に、電子輸送層、発光層、正孔輸送層等の複数の層が積層された構造を有している。有機ＥＬ素子としては、基板と発光層との間に陽極が配置された順構造のものと、基板と発光層との間に陰極が配置された逆構造のものとがある。逆構造の有機ＥＬ素子では、これを画像表示装置などに用いる場合に、陰極とトランジスタなどとを容易に接続できる。
【０００３】
近年、大気中で安定かつ仕事関数が小さい金属酸化物層を、陰極表面に成膜した逆構造の有機−無機ハイブリッド有機ＥＬ素子(Hybrid  Organic  Inorganic  LED：HOILED)が提案されている（例えば、非特許文献１および非特許文献２参照）。このような有機ＥＬ素子では、金属酸化物層を設けることにより、電子注入性が良好となる。
金属酸化物としては、酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化タングステン（ＷＯ３）、酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）、酸化鉄（Ｆｅ２Ｏ３）、酸化錫（ＳｎＯ２）等が使用可能である（例えば、特許文献１および特許文献２参照）。
【０００４】
上記金属酸化物層は、一般的にスパッタリング法を用いて成膜されている。しかし、スパッタリング法を用いて金属酸化物層を形成する場合、高温での熱処理が必要であった。
低温で金属酸化物層を形成する方法として、亜鉛アセチルアセトナートを塗布して熱処理する方法がある。例えば、非特許文献３には、亜鉛アセチルアセトナートを塗布して１２０度で熱処理する成膜手法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−４４９２号公報
【特許文献２】特開２００７−５３２８６号公報
【特許文献３】特開２０１３−２３９９６１号公報
【特許文献４】特開２０１４−１６８０１４号公報
【特許文献５】特開２０１１−１８４４３０号公報
【特許文献６】特開２０１２−１５１１４８号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】APPLIED  PHYSICS  LETTERS  Volume89,page183510(2006)
【非特許文献２】Advanced  Materials  Volume23,page1829(2011)
【非特許文献３】Advanced  Materials  Volume26,page2750(2014)
【非特許文献４】H.Choら、Science,vol.350,p.1222(2015)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、金属酸化物層からなる電子注入層を有する逆構造の有機ＥＬ素子は、連続駆動させると短時間で発光特性が劣化して、発光輝度が低下することが問題となっていた。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、連続駆動させても発光特性が劣化しにくい逆構造の有機ＥＬ素子およびその製造方法を提供することを課題とする。
また、上記の有機ＥＬ素子を含み、長期間安定して使用できる表示装置および照明装置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】
【０００８】
本発明者は、上記課題を解決するために、以下に示すように、鋭意検討を重ねた。
まず、亜鉛アセチルアセトナートを塗布して熱処理する方法により形成した金属酸化物層を、電子注入層として用いた逆構造の有機ＥＬ素子において、連続駆動させると短時間で発光特性が劣化する原因について検討した。
その結果、発光特性が劣化する原因は、金属酸化物層からなる電子注入層の発光層側の表面粗さが大きいためであることが分かった。逆構造の有機ＥＬ素子において、電子注入層の発光層側の表面粗さが大きいと、電子注入層上に形成される各層に悪影響を及ぼす。具体的には、有機ＥＬ素子におけるリーク電流が大きくなるとともに、電子注入層の発光層側界面における欠陥が多くなり、発光特性の劣化が促進されると推定される。
【０００９】
そこで、本発明者は、金属酸化物層の表面粗さが大きくなる理由について検討した。その結果、金属酸化物層中に金属酸化物からなる大きい凝集物が多数存在しているためであることが分かった。本発明者は、金属酸化物の凝集物の生成を抑制して、表面粗さの小さい金属酸化物層を形成すべく、鋭意検討した。その結果、金属塩と三級アミンとを含む溶液を塗布して熱処理する方法により、金属酸化物を含む層を形成すればよいことを見出した。
【００１０】
上記の方法では、塗布する溶液中に三級アミンが含まれているので、溶液中およびこれを塗布して得られる塗膜中での金属塩の凝集が抑制される。このことにより、塗膜を熱処理して得られた金属酸化物を含む層中における金属酸化物の凝集が抑えられ、平坦な金属酸化物を含む層が得られる。また、三級アミンは、電子供与性の性質を有しており、電子注入層の材料として好適である。
【００１１】
本発明者は、さらに鋭意検討を重ね、上記の方法により形成した平坦な金属酸化物を含む層を電子注入層として用いることで、高輝度かつ高効率で、連続駆動させても発光特性が劣化しにくい逆構造の有機ＥＬ素子が得られることを確認し、本発明を想到した。
【００１２】
すなわち、本発明は、以下の発明に関わる。
〔１〕  基板と陰極と電子注入層と発光層と陽極とがこの順に配置され、
前記電子注入層が、少なくとも金属酸化物と三級アミンとを含む混合物からなり、
前記発光層側の表面粗さＲａが２．５ｎｍ以下であることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
【００１３】
〔２〕  前記金属酸化物が酸化亜鉛であることを特徴とする〔１〕に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
〔３〕  前記三級アミンが２−ジメチルアミノピリジンであることを特徴とする〔１〕または〔２〕に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【００１４】
〔４〕  前記発光層と前記陽極との間に正孔注入層が設けられていることを特徴とする〔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。
〔５〕  前記発光層と前記正孔注入層との間に正孔輸送層が設けられていることを特徴とする〔４〕に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
〔６〕  前記発光層と前記電子注入層との間に、有機材料からなる有機電子注入層が設けられていることを特徴とする〔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。
〔７〕  基板が樹脂材料からなる〔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。
【００１５】
〔８〕  〔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を含むことを特徴とする表示装置。
〔９〕  〔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を含むことを特徴とする照明装置。
【００１６】
〔１０〕  基板上に、陰極と電子注入層と発光層と陽極とをこの順に形成する有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法であって、
前記電子注入層を形成する工程が、金属塩と三級アミンとを含む溶液を、前記電子注入層の被形成面に塗布する塗布工程と、前記溶液の塗布された前記被形成面を熱処理することにより、少なくとも金属酸化物と三級アミンとを含む混合物からなる前記電子注入層を形成する熱処理工程とを含む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。
【００１７】
〔１１〕  前記金属塩が亜鉛アセチルアセトナート錯体であり、前記三級アミンが２−ジメチルアミノピリジンである〔１０〕に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の有機ＥＬ素子は、逆構造であり、電子注入層が、少なくとも金属酸化物と三級アミンとを含む混合物からなり、発光層側の表面粗さＲａが２．５ｎｍ以下である。本発明の有機ＥＬ素子は、少なくとも金属酸化物と三級アミンとを含む混合物からなる電子注入層を有するため、電子注入性が良好であり、高輝度・高効率である。しかも、電子注入層の発光層側の表面が平坦であるため、電子注入層の発光層側の表面粗さが大きいことによる発光特性の劣化を抑制できる。よって、本発明の有機ＥＬ素子は、連続駆動させても発光特性が劣化しにくい。また、本発明の有機ＥＬ素子は、発光特性が劣化しにくいため、必ずしも厳密な封止をする必要はない。
本発明の表示装置および照明装置は、本発明の有機ＥＬ素子を含むため、長期間安定して使用できる。
【００１９】
また、本発明の有機ＥＬ素子の製造方法は、逆構造の有機ＥＬ素子の製造方法であり、電子注入層を形成する工程が、金属塩と三級アミンとを含む溶液を、電子注入層の被形成面に塗布する塗布工程と、前記溶液の塗布された前記被形成面を熱処理することにより、少なくとも金属酸化物と三級アミンとを含む混合物からなる前記電子注入層を形成する熱処理工程とを含む。このため、得られた電子注入層は、例えば、金属塩を溶媒に分散および／または溶解させた三級アミンを含まない溶液を塗布して熱処理した場合と比較して、電子注入層中における金属酸化物の凝集が抑えられ、表面が平坦なものとなる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本実施形態の有機ＥＬ素子の一例を説明するための断面模式図である。
【図２】実施例および比較例の有機ＥＬ素子各々の印加電圧と電流密度との関係を示すグラフである。
【図３】実施例および比較例の有機ＥＬ素子各々の印加電圧と輝度との関係を示すグラフである。
【図４】実施例および比較例の有機ＥＬ素子各々の電流密度と外部量子効率との関係を示すグラフである。
【図５】有機ＥＬ寿命測定装置を用い、一定電流での駆動を開始してからの経過時間と、相対輝度との関係を示したグラフである。
【図６】実施例の電子注入層の表面形状を示す原子間力顕微鏡観察写真である。
【図７】比較例の電子注入層の表面形状を示す原子間力顕微鏡観察写真である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の有機ＥＬ素子およびその製造方法、表示装置、照明装置について、図面を用いて詳細に説明する。
「有機ＥＬ素子」
図１は、本実施形態の有機ＥＬ素子の一例を説明するための断面模式図である。図１に示す本実施形態の有機ＥＬ素子１０は、陽極９（電極）と陰極３（電極）との間に、発光層６を含む積層構造が形成されているものである。
【００２２】
本実施形態の有機ＥＬ素子１０における積層構造は、電子注入層１と、有機電子注入層４と、電子輸送層５と、発光層６と、正孔輸送層７と、正孔注入層８とがこの順に形成されたものである。本実施形態の有機ＥＬ素子１０は、基板２と発光層６との間に陰極３が配置された逆構造のものである。また、本実施形態の有機ＥＬ素子１０は、電子注入層１が無機材料である金属酸化物を含む逆構造の有機−無機ハイブリッド有機ＥＬ素子である。
【００２３】
図１に示す有機ＥＬ素子１０は、基板２と反対側に光を取り出すトップエミッション型のものであってもよいし、基板２側に光を取り出すボトムエミッション型のものであってもよい。
【００２４】
本実施形態の有機ＥＬ素子１０において、各層を形成する材料は低分子化合物であってもよいし、高分子化合物であってもよく、これらを混合して用いてもよい。
本発明において低分子化合物とは、高分子化合物（重合体）ではない材料を意味し、必ずしも分子量が低い有機化合物を意味するものではない。
【００２５】
（基板）
基板２の材料としては、樹脂材料、ガラス材料等が挙げられる。基板２の材料は、１種のみを用いてもよいし、２種以上組み合わせて使用してもよい。
基板２に用いられる樹脂材料としては、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）、シクロオレフィンポリマー、ポリアミド、ポリエーテルサルフォン、ポリメチルメタクリレート、ポリカーボネート、ポリアリレート等が挙げられる。基板２の材料として、樹脂材料を用いた場合、柔軟性に優れた有機ＥＬ素子１０が得られるため好ましい。
基板２に用いられるガラス材料としては、石英ガラス、ソーダガラス等が挙げられる。
【００２６】
有機ＥＬ素子１０がボトムエミッション型のものである場合には、基板２の材料として、透明基板を用いる。
有機ＥＬ素子１０がトップエミッション型のものである場合には、基板２の材料として、透明基板だけでなく、不透明基板を用いてもよい。不透明基板としては、例えば、アルミナのようなセラミックス材料からなる基板、ステンレス鋼のような金属板の表面に酸化膜（絶縁膜）を形成した基板、樹脂材料で構成された基板等が挙げられる。
【００２７】
基板２の平均厚さは、０．１〜３０ｍｍであることが好ましく、より好ましくは０．１〜１０ｍｍである。
基板２の平均厚さはデジタルマルチメーター、ノギスなどにより測定できる。
【００２８】
（陰極）
陰極３の材料としては、ＩＴＯ（インジウム酸化錫）、ＩＺＯ（インジウム酸化亜鉛）、ＦＴＯ（フッ素酸化錫）、ＩｎＳｎＺｎＯ（インジウム酸化亜鉛錫、ＩＴＺＯ）、Ｉｎ３Ｏ３、ＳｎＯ２、Ｓｂ含有ＳｎＯ２、Ａｌ含有ＺｎＯ等の酸化物の導電材料を用いることが好ましい。これらの中でも特に、陰極３の材料としてＩＴＯ、ＩＺＯ、ＦＴＯを用いることが好ましい。
【００２９】
陰極３の平均厚さは、特に制限されないが、１０〜５００ｎｍであることが好ましく、より好ましくは１００〜２００ｎｍである。
【００３０】
（電子注入層）
電子注入層１は、少なくとも金属酸化物と三級アミンとを含む混合物からなる。
金属酸化物は、インジウム、ガリウム、亜鉛、スズ、アルミニウム、シリコン、マンガン、チタン、モリブデン、マグネシウム、カルシウム、ジルコニウム、ハフニウムのうちいずれか１つの元素を含むことが好ましい。電子注入層１に含まれる金属酸化物は、電子注入性に優れているため、酸化亜鉛であることが好ましい。
【００３１】
三級アミンとしては、下記一般式（１）で示される２−ジメチルアミノピリジン（２−ＤＭＡＰ）、N−ブチルジメチルアミン、Ｎ，Ｎ−ジプロピルエチルアミン、ポリエチレンイミンなどの脂肪族アミンや、Ｎ，Ｎ−ジメチルアニリン、４−ジメチルアミノピリジンなどの芳香族アミンなどを用いることができる。電子注入層１に含まれる三級アミンとしては、特に２−ジメチルアミノピリジンが好ましい。２−ジメチルアミノピリジンは、電子注入性が良好であり、しかも常温常圧で液体であるため後述する製造方法においてアセチルアセトナート金属錯体と三級アミンとを含む溶液中に容易に均一に分散し、電子注入層１中における金属酸化物の凝集を効果的に抑制する。したがって、より一層発光層６側の表面が平坦な電子注入層１となる。
【００３２】
【化１】
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【００３３】
電子注入層１を形成している混合物中における金属酸化物と三級アミンとの割合は、金属酸化物１００質量％に対して、三級アミンを０．５〜４００質量％含むことが好ましい。金属酸化物と三級アミンとの割合が上記範囲であると、発光特性の劣化をより効果的に抑制できる。金属酸化物と三級アミンとの割合は、より好ましくは３〜２００質量％、さらに好ましくは８０〜１２０質量％である。
【００３４】
電子注入層１の発光層６側の表面粗さＲａは２．５ｎｍ以下であり、好ましくは２．０ｎｍ以下であり、１．５ｎｍ以下であることがより好ましい。電子注入層１の発光層６側の表面粗さＲａが２．５ｎｍを超えると、有機ＥＬ素子１０におけるリーク電流および／または電子注入層１の発光層６側界面における欠陥を充分に抑制できず、発光特性が劣化しやすくなる。
電子注入層１の発光層６側の表面粗さＲａは、Ｘ線反射率（ＸＲＲ）法を用いることにより測定できる。
【００３５】
電子注入層１の平均厚さは、特に限定されないが、１〜１０００ｎｍであることが好ましく、より好ましくは２〜１００ｎｍである。電子注入層１の平均厚さが１ｎｍ以上であると、電子注入層１を有することによる効果が十分に得られる。また、電子注入層１の平均厚さが１０００ｎｍ以下であると、電子注入層１を効率よく形成できる。
電子注入層１の平均厚さは、触針式段差計、分光エリプソメトリーにより測定することができる。
【００３６】
（有機電子注入層）
有機電子注入層４の材料としては、例えば、トランス型ポリアセチレン、シス型ポリアセチレン、ポリ（ジ−フェニルアセチレン）（ＰＤＰＡ）、ポリ（アルキル，フェニルアセチレン）（ＰＡＰＡ）のようなポリアセチレン系化合物；ポリ（パラ−フェンビニレン）（ＰＰＶ）、ポリ（２，５−ジアルコキシ−パラ−フェニレンビニレン）（ＲＯ−ＰＰＶ）、シアノ−置換−ポリ（パラ−フェンビニレン）（ＣＮ−ＰＰＶ）、ポリ（２−ジメチルオクチルシリル−パラ−フェニレンビニレン）（ＤＭＯＳ−ＰＰＶ）、ポリ（２−メトキシ，５−（２’−エチルヘキソキシ）−パラ−フェニレンビニレン）（ＭＥＨ−ＰＰＶ）のようなポリパラフェニレンビニレン系化合物；ポリ（３−アルキルチオフェン）（ＰＡＴ）、ポリ（オキシプロピレン）トリオール（ＰＯＰＴ）のようなポリチオフェン系化合物；ポリ（９，９−ジオクチルフルオレンのようなポリ（９，９−ジアルキルフルオレン）（ＰＤＡＦ）、ポリ（ジオクチルフルオレン−アルト−ベンゾチアジアゾール）（Ｆ８ＢＴ）、α，ω−ビス［Ｎ，Ｎ’−ジ（メチルフェニル）アミノフェニル］−ポリ［９，９−ビス（２−エチルヘキシル）フルオレン−２，７−ジル］（ＰＦ２／６ａｍ４）、ポリ（９，９−ジオクチル−２，７−ジビニレンフルオレニル−オルト−コ（アントラセン−９，１０−ジイル）のようなポリフルオレン系化合物；ポリ（パラ−フェニレン）（ＰＰＰ）、ポリ（１，５−ジアルコキシ−パラ−フェニレン）（ＲＯ−ＰＰＰ）のようなポリパラフェニレン系化合物；ポリ（Ｎ−ビニルカルバゾール）（ＰＶＫ）のようなポリカルバゾール系化合物；ポリ（メチルフェニルシラン）（ＰＭＰＳ）、ポリ（ナフチルフェニルシラン）（ＰＮＰＳ）、ポリ（ビフェニリルフェニルシラン）（ＰＢＰＳ）のようなポリシラン系化合物や、特許文献３に記載のホウ素含有化合物や、特許文献４に記載のポリアミン類等が挙げられる。これらは１種を用いてもよく、２種以上を用いてもよい。
【００３７】
有機電子注入層４の平均厚さは５〜１００ｎｍであることが好ましく、より好ましくは１０〜６０ｎｍである。
有機電子注入層４の平均厚さは、触針式段差計、分光エリプソメトリーにより測定することができる。または、水晶振動子膜厚計により成膜時に測定することができる。
【００３８】
（電子輸送層）
電子輸送層５の材料としては、電子輸送層５の材料として通常用いることができるいずれの材料も用いることができ、これらを混合して用いてもよい。
電子輸送層５の材料として用いることができる低分子化合物の例としては、ビス［２−（ｏ−ヒドロキシフェニルベンゾチアゾール］亜鉛（ＩＩ）（ＺｎＢＴＺ２）、ホウ素含有化合物、トリス−１，３，５−（３’−（ピリジン−３’’−イル）フェニル）ベンゼン（ＴｍＰｙＰｈＢ）のようなピリジン誘導体、（２−（３−（９−カルバゾリル）フェニル）キノリン（ｍＣＱ））のようなキノリン誘導体、２−フェニル−４，６−ビス（３，５−ジピリジルフェニル）ピリミジン（ＢＰｙＰＰＭ）のようなピリミジン誘導体、ピラジン誘導体、バソフェナントロリン（ＢＰｈｅｎ）のようなフェナントロリン誘導体、２，４−ビス（４−ビフェニル）−６−（４’−（２−ピリジニル）−４−ビフェニル）−［１，３，５］トリアジン（ＭＰＴ）のようなトリアジン誘導体、３−フェニル−４−（１’−ナフチル）−５−フェニル−１，２，４−トリアゾール（ＴＡＺ）のようなトリアゾール誘導体、オキサゾール誘導体、２−（４−ビフェニリル）−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル−１，３，４−オキサジアゾール）（ＰＢＤ）のようなオキサジアゾール誘導体、２，２’，２’’−（１，３，５−ベントリイル）−トリス（１−フェニル−１−Ｈ−ベンズイミダゾール）（ＴＰＢＩ）のようなイミダゾール誘導体、ナフタレン、ペリレン等の芳香環テトラカルボン酸無水物、ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）ベンゾチアゾラト］亜鉛（Ｚｎ（ＢＴＺ）２）、トリス（８−ヒドロキシキノリナト）アルミニウム（Ａｌｑ３）等に代表される各種金属錯体、２，５−ビス（６’−（２’，２’’−ビピリジル））−１，１−ジメチル−３，４−ジフェニルシロール（ＰｙＰｙＳＰｙＰｙ）等のシロール誘導体に代表される有機シラン誘導体等が挙げられ、これらの１種または２種以上を用いることができる。
これらの中でも、ＺｎＢＴＺ２が好ましい。
【００３９】
電子輸送層５の平均厚さは、特に限定されないが、１０〜１５０ｎｍであることが好ましく、より好ましくは、４０〜１００ｎｍである。
電子輸送層５の平均厚さは、水晶振動子膜厚計により成膜時に測定できる。
【００４０】
（発光層）
発光層６を形成する材料は、低分子化合物であってもよいし、高分子化合物であってもよいし、これらを混合して用いてもよい。
【００４１】
発光層６を形成する高分子化合物としては、例えば、トランス型ポリアセチレン、シス型ポリアセチレン、ポリ（ジ−フェニルアセチレン）（ＰＤＰＡ）、ポリ（アルキルフェニルアセチレン）（ＰＡＰＡ）のようなポリアセチレン系化合物；ポリ（パラ−フェンビニレン）（ＰＰＶ）、ポリ（２，５−ジアルコキシ−パラ−フェニレンビニレン）（ＲＯ−ＰＰＶ）、シアノ−置換−ポリ（パラ−フェンビニレン）（ＣＮ−ＰＰＶ）、ポリ（２−ジメチルオクチルシリル−パラ−フェニレンビニレン）（ＤＭＯＳ−ＰＰＶ）、ポリ（２−メトキシ，５−（２’−エチルヘキソキシ）−パラ−フェニレンビニレン）（ＭＥＨ−ＰＰＶ）のようなポリパラフェニレンビニレン系化合物；ポリ（３−アルキルチオフェン）（ＰＡＴ）、ポリ（オキシプロピレン）トリオール（ＰＯＰＴ）のようなポリチオフェン系化合物；ポリ（９，９−ジアルキルフルオレン）（ＰＤＡＦ）、ポリ（ジオクチルフルオレン−アルト−ベンゾチアジアゾール）（Ｆ８ＢＴ）、α，ω−ビス［Ｎ，Ｎ’−ジ（メチルフェニル）アミノフェニル］−ポリ［９，９−ビス（２−エチルヘキシル）フルオレン−２，７−ジル］（ＰＦ２／６ａｍ４）、ポリ（９，９−ジオクチル−２，７−ジビニレンフルオレニル−オルト−コ（アントラセン−９，１０−ジイル）のようなポリフルオレン系化合物；ポリ（パラ−フェニレン）（ＰＰＰ）、ポリ（１，５−ジアルコキシ−パラ−フェニレン）（ＲＯ−ＰＰＰ）のようなポリパラフェニレン系化合物；ポリ（Ｎ−ビニルカルバゾール）（ＰＶＫ）のようなポリカルバゾール系化合物；ポリ（メチルフェニルシラン）（ＰＭＰＳ）、ポリ（ナフチルフェニルシラン）（ＰＮＰＳ）、ポリ（ビフェニリルフェニルシラン）（ＰＢＰＳ）のようなポリシラン系化合物；更には特許文献５および特許文献６に記載のホウ素化合物系高分子化合物等が挙げられる。
【００４２】
発光層６を形成する低分子化合物としては、リン光発光材料の他、８−ヒドロキシキノリンアルミニウム（Ａｌｑ３）、トリス[１−フェニルイソキノリン−Ｃ２,Ｎ]イリジウム(III)（Ｉｒ（ｐｉｑ）３）、ビス［２−（ｏ−ヒドロキシフェニルベンゾチアゾール］亜鉛（ＩＩ）（ＺｎＢＴＺ２）トリス（４−メチル−８キノリノレート）アルミニウム（III）（Ａｌｍｑ３）、８−ヒドロキシキノリン亜鉛（Ｚｎｑ２）、（１，１０−フェナントロリン）−トリス−（４，４，４−トリフルオロ−１−（２−チエニル）−ブタン−１，３−ジオネート）ユーロピウム（III）（Ｅｕ（ＴＴＡ）３（ｐｈｅｎ））、２，３，７，８，１２，１３，１７，１８−オクタエチル−２１Ｈ，２３Ｈ−ポルフィンプラチナム（II）のような各種金属錯体；ジスチリルベンゼン（ＤＳＢ）、ジアミノジスチリルベンゼン（ＤＡＤＳＢ）のようなベンゼン系化合物、ナフタレン、ナイルレッドのようなナフタレン系化合物、フェナントレンのようなフェナントレン系化合物、クリセン、６−ニトロクリセンのようなクリセン系化合物、ペリレン、Ｎ，Ｎ’−ビス（２，５−ジ−ｔ−ブチルフェニル）−３，４，９，１０−ペリレン−ジ−カルボキシイミド（ＢＰＰＣ）のようなペリレン系化合物、コロネンのようなコロネン系化合物、アントラセン、ビススチリルアントラセンのようなアントラセン系化合物、ピレンのようなピレン系化合物、４−（ジ−シアノメチレン）−２−メチル−６−（パラ−ジメチルアミノスチリル）−４Ｈ−ピラン（ＤＣＭ）のようなピラン系化合物、アクリジンのようなアクリジン系化合物、スチルベンのようなスチルベン系化合物、４，４’−ビス［９−ジカルバゾリル］−２，２’−ビフェニル（ＣＢＰ）、４、４’−ビス（９−エチルー３−カルバゾビニレン）−１，１’−ビフェニル（ＢＣｚＶＢｉ）のようなカルバゾール系化合物、２，５−ジベンゾオキサゾールチオフェンのようなチオフェン系化合物、ベンゾオキサゾールのようなベンゾオキサゾール系化合物、ベンゾイミダゾールのようなベンゾイミダゾール系化合物、２，２’−（パラ−フェニレンジビニレン）−ビスベンゾチアゾールのようなベンゾチアゾール系化合物、ビスチリル（１，４−ジフェニル−１，３−ブタジエン）、テトラフェニルブタジエンのようなブタジエン系化合物、ナフタルイミドのようなナフタルイミド系化合物、クマリンのようなクマリン系化合物、ペリノンのようなペリノン系化合物、オキサジアゾールのようなオキサジアゾール系化合物、アルダジン系化合物、１，２，３，４，５−ペンタフェニル−１，３−シクロペンタジエン（ＰＰＣＰ）のようなシクロペンタジエン系化合物、キナクリドン、キナクリドンレッドのようなキナクリドン系化合物、ピロロピリジン、チアジアゾロピリジンのようなピリジン系化合物、２，２’，７，７’−テトラフェニル−９，９’−スピロビフルオレンのようなスピロ化合物、フタロシアニン（Ｈ２Ｐｃ）、銅フタロシアニンのような金属または無金属のフタロシアニン系化合物等が挙げられ、これらの１種又は２種以上を用いることができる。
【００４３】
発光層６としては、可視光を発光する材料以外にも、例えば赤外の発光を示す有機材料を用いることもできる。また、発光層６の材料としては、有機材料以外にも、例えば量子ドットやＣＨ３ＮＨ３ＰｂＢｒ３に代表されるようなペロブスカイト構造の材料（例えば、非特許文献４参照。）を用いてもよい。発光層６の材料としては、蛍光材料やリン光材料に加え、熱活性化遅延蛍光材料を用いてもよい。
【００４４】
発光層６の平均厚さは、特に限定されないが、１０〜１５０ｎｍであることが好ましくより好ましくは２０〜１００ｎｍである。
発光層６の平均厚さは、発光層６の材料が低分子化合物である場合、水晶振動子膜厚計により測定できる。発光層６の材料が高分子化合物である場合、接触式段差計により測定できる。
【００４５】
（正孔輸送層）
正孔輸送層７の材料としては、正孔輸送層７の材料として通常用いることができるいずれの材料も用いることができ、これらを混合して用いてもよい。
【００４６】
正孔輸送層７の材料としては、Ｎ４，Ｎ４’−ビス（ジベンゾ［ｂ，ｄ］チオフェン−４−イル）−Ｎ４，Ｎ４’−ジフェニルビフェニルー４，４’−ジアミン（ＤＢＴＰＢ）、１，１−ビス（４−ジ−パラ−トリアミノフェニル）シクロへキサン、１，１’−ビス（４−ジ−パラ−トリルアミノフェニル）−４−フェニル−シクロヘキサンのようなアリールシクロアルカン系化合物、４，４’，４’’−トリメチルトリフェニルアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラフェニル−１，１’−ビフェニル−４，４’−ジアミン、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（ＴＰＤ１）、Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ビス（４−メトキシフェニル）−１，１’−ビフェニル−４，４’−ジアミン（ＴＰＤ２）、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラキス（４−メトキシフェニル）−１，１’−ビフェニル−４，４’−ジアミン（ＴＰＤ３）、Ｎ，Ｎ’−ジ（１−ナフチル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−１，１’−ビフェニル−４，４’−ジアミン（α−ＮＰＤ）、ＴＰＴＥのようなアリールアミン系化合物、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラフェニル−パラ−フェニレンジアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラ（パラ−トリル）−パラ−フェニレンジアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラ（メタ−トリル）−メタ−フェニレンジアミン（ＰＤＡ）のようなフェニレンジアミン系化合物、カルバゾール、Ｎ−イソプロピルカルバゾール、Ｎ−フェニルカルバゾールのようなカルバゾール系化合物、スチルベン、４−ジ−パラ−トリルアミノスチルベンのようなスチルベン系化合物、ＯｘＺのようなオキサゾール系化合物、トリフェニルメタン、ｍ−ＭＴＤＡＴＡのようなトリフェニルメタン系化合物、１−フェニル−３−（パラ−ジメチルアミノフェニル）ピラゾリンのようなピラゾリン系化合物、ベンジン（シクロヘキサジエン）系化合物、トリアゾールのようなトリアゾール系化合物、イミダゾールのようなイミダゾール系化合物、１，３，４−オキサジアゾール、２，５−ジ（４−ジメチルアミノフェニル）−１，３，４，−オキサジアゾールのようなオキサジアゾール系化合物、アントラセン、９−（４−ジエチルアミノスチリル）アントラセンのようなアントラセン系化合物、フルオレノン、２，４，７，−トリニトロ−９−フルオレノン、２，７−ビス（２−ヒドロキシ−３−（２−クロロフェニルカルバモイル）−１−ナフチルアゾ）フルオレノンのようなフルオレノン系化合物、ポリアニリンのようなアニリン系化合物、シラン系化合物、１，４−ジチオケト−３，６−ジフェニル−ピロロ−（３，４−ｃ）ピロロピロールのようなピロール系化合物、フルオレンのようなフルオレン系化合物、ポルフィリン、金属テトラフェニルポルフィリンのようなポルフィリン系化合物、キナクリドンのようなキナクリドン系化合物、フタロシアニン、銅フタロシアニン、テトラ（ｔ−ブチル）銅フタロシアニン、鉄フタロシアニンのような金属または無金属のフタロシアニン系化合物、銅ナフタロシアニン、バナジルナフタロシアニン、モノクロロガリウムナフタロシアニンのような金属または無金属のナフタロシアニン系化合物、Ｎ，Ｎ’−ジ（ナフタレン−１−イル）���Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−ベンジジン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラフェニルベンジジンのようなベンジジン系化合物等が挙げられ、これらの１種または２種以上を用いることができる。
これらの中でも、ＤＢＴＰＢ、α−ＮＰＤ、ＴＰＴＥのようなアリールアミン系化合物が好ましい。
【００４７】
正孔輸送層７の平均厚さは、特に限定されないが、１０〜１５０ｎｍであることが好ましい。より好ましくは、４０〜１００ｎｍである。
正孔輸送層７の平均厚さは、水晶振動子膜厚計により成膜時に測定できる。
【００４８】
（正孔注入層）
正孔注入層８は、無機材料からなるものであってもよいし、有機材料からなるものであってもよい。
正孔注入層８が有機材料である場合、正孔注入層８の材料として、例えばテトラフルオロテトラシアノキノジメタン（Ｆ４ＴＣＮＱ）および／または１，４，５，８，９，１２−ヘキサアザトリフェニレン−２，３，６，７，１０，１１−ヘキサカルボニトリル（ＨＡＴ−ＣＮ）等を用いることができる。
【００４９】
正孔注入層８が無機材料である場合、正孔注入層８の材料として、酸化バナジウム（Ｖ２Ｏ５）、三酸化モリブデン（酸化モリブデン：ＭｏＯ３）、酸化ルテニウム（ＲｕＯ２）等のうち、１種または２種以上の酸化物を用いることが好ましい。これらの中でも特に、酸化バナジウムまたは酸化モリブデンを主成分とすることが好ましい。
【００５０】
正孔注入層８の平均厚さは、特に限定されないが、１〜１０００ｎｍであることが好ましく、５〜５０ｎｍであることがより好ましい。
正孔注入層８の平均厚さは、水晶振動子膜厚計により成膜時に測定することができる。
【００５１】
（陽極）
陽極９の材料としては、Ａｕ、Ｐｔ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｌまたはこれらを含む合金等が挙げられる。この中でも陽極９の材料として、Ａｕ、Ａｇ、Ａｌのいずれかを用いることが好ましい。
【００５２】
陽極９の平均厚さは、特に限定されないが、例えば１０〜１０００ｎｍであることが好ましく、より好ましくは３０〜１５０ｎｍである。
有機ＥＬ素子１０がトップエミッション型のものである場合には、陽極９の材料として、透明な材料を用いることが好ましい。有機ＥＬ素子１０がトップエミッション型のものであって、陽極９の材料として照射光に不透明な材料を用いる場合、平均厚さを１０〜３０ｎｍ程度にすることで、透明な陽極９として使用できる。
陽極９の平均厚さは、水晶振動子膜厚計により成膜時に測定できる。
【００５３】
本実施形態の有機ＥＬ素子１０は、基板２と陰極３と電子注入層４と発光層６と陽極９とがこの順に配置され、電子注入層１が、少なくとも金属酸化物と三級アミンとを含む混合物からなり、発光層６側の表面粗さＲａが２．５ｎｍ以下である。本実施形態の有機ＥＬ素子１０は、少なくとも金属酸化物と三級アミンとを含む混合物からなる電子注入層１を有するため、電子注入性が良好であり、高輝度・高効率である。しかも、電子注入層１の発光層６側の表面が平坦であるため、電子注入層１の発光層６側の表面粗さが大きいことによる発光特性の劣化を抑制できる。よって、本実施形態の有機ＥＬ素子１０は、連続駆動させても発光特性が劣化しにくい。また、本実施形態の有機ＥＬ素子１０は、発光特性が劣化しにくいため、必ずしも厳密な封止をする必要はない。したがって、本実施形態の有機ＥＬ素子１０は、表示装置や照明装置の材料等として好適に用いることができる。
【００５４】
「有機ＥＬ素子の製造方法」
本実施形態では、本発明の有機ＥＬ素子の製造方法の一例として、図１に示す有機ＥＬ素子１０を製造する方法を例に挙げて説明する。
図１に示す有機ＥＬ素子１０は、基板２上に、陰極３と、電子注入層１と、有機電子注入層４と、電子輸送層５と、発光層６と、正孔輸送層７と、正孔注入層８と、陽極９とをこの順に形成することにより製造できる。
【００５５】
本実施形態では、電子注入層１を形成する工程が、金属塩と三級アミンとを含む溶液を、電子注入層１の被形成面に塗布する塗布工程と、溶液の塗布された被形成面を熱処理することにより、少なくとも金属酸化物と三級アミンとを含む混合物からなる電子注入層１を形成する熱処理工程とを含む。
【００５６】
金属塩としては、例えば、酢酸亜鉛、酢酸マグネシウム、酢酸モリブデン、酢酸カルシウムなどの酢酸塩、硝酸亜鉛や硝酸アルミニウムなどの硝酸塩、炭酸亜鉛や炭酸マンガンなどの炭酸塩、硫酸スズや硫酸ハフニウムなどの硫酸塩、テトラエトキシシランやチタンテトライソプロポキシドなどのアルコキシド金属錯体、亜鉛アセチルアセトナート錯体やジルコニウムアセチルアセトナート錯体、インジウムアセチルアセトナート錯体、ガリウムアセチルアセトナート錯体などのアセチルアセトナート金属錯体などが挙げられる。これらの金属塩の中でも、低温の熱処理により金属酸化物を形成できることなどから、亜鉛アセチルアセトナート錯体が好ましい。
本実施形態における「金属塩」は金属の塩および金属の錯体を含むものを意味する。
【００５７】
金属塩と三級アミンとを含む溶液は、金属塩および三級アミンと、これらを分散および／または溶解させる溶媒とからなる溶液とすることができる。溶媒は、金属塩および／または三級アミンの種類に応じて決定でき、例えば、エタノール、メタノール、イソプロパノール、トルエン、キシレン、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、クロロホルム、トルエン、シクロペンタノンなどを用いることができる。また、金属塩と三級アミンとを含む溶液は、金属塩と三級アミンと溶媒の他に、必要に応じて、分散剤などを含むものであってもよい。また、金属塩と三級アミンとを含む溶液は、金属塩および／または三級アミンが常温常圧で液体である場合には金属塩と三級アミンのみからなる溶液であってもよい。
【００５８】
金属塩と三級アミンとを含む溶液の製造方法は、特に限定されるものではなく、例えば、金属塩と溶媒とからなる金属塩溶液と、三級アミンと溶媒とからなるアミン溶液とを任意の割合で混合する方法などにより製造できる。金属塩溶液中の溶媒と、アミン溶液中の溶媒とは、同じであってもよいし、異なっていてもよい。
【００５９】
熱処理工程は、金属塩（前駆体）の一部または全部を金属酸化物に変化させるために行う。すなわち、熱処理工程後に得られる電子注入層１は、金属酸化物と三級アミンのみからなる混合物であってもよいし、金属塩と金属酸化物と三級アミンとを含む混合物であってもよい。
【００６０】
熱処理工程における熱処理温度および熱処理時間は、使用する金属塩に応じて決定する。例えば、金属塩として、亜鉛アセチルアセトナート錯体を用いた場合、熱処理温度は、１００〜２５０℃の範囲であることが好ましく、１２０〜１５０℃の範囲であることがより好ましい。熱処理温度を１００℃以上とすることで、亜鉛アセチルアセトナート錯体を酸化亜鉛に効率よく変化させることができる。熱処理温度が２５０℃以下であると、基板１として樹脂材料からなるものを用いた場合に、基板２の変形を充分に防止できる。
金属塩として、亜鉛アセチルアセトナート錯体を用いた場合、熱処理時間は、１５秒〜６０分であることが好ましく、３０秒〜１０分であることがより好ましい。熱処理時間を１５秒以上とすることで、亜鉛アセチルアセトナート錯体を充分に酸化亜鉛に変化させることができる。また、熱処理時間を６０分超にすると熱処理による効果が飽和するため、６０分以下にすることが好ましい。
【００６１】
図１に示す有機ＥＬ素子１０の陰極３と、有機電子注入層４と、電子輸送層５と、発光層６と、正孔輸送層７と、正孔注入層８と、陽極９の各層の形成方法は、特に限定されず、各層に用いられる材料の特性に合わせて、従来公知の種々の形成方法を適宜用いて形成できる。
【００６２】
具体的には、例えば、図１に示す有機ＥＬ素子１０の陰極３、陽極９を形成する方法として、スパッタ法、真空蒸着法、ゾルゲル法、スプレー熱分解（ＳＰＤ）法、原子層堆積（ＡＬＤ）法、気相成膜法、液相成膜法等が挙げられる。
【００６３】
有機電子注入層４、電子輸送層５、発光層６、正孔輸送層７、正孔注入層８の各層を形成する方法として、各層となる有機化合物を含む有機化合物溶液を塗布する塗布法、真空蒸着法、ＥＳＤＵＳ（Ｅｖａｐｏｒａｔｉｖｅ  Ｓｐｒａｙ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ  ｆｒｏｍ  Ｕｌｔｒａ−ｄｉｌｕｔｅ  Ｓｏｌｕｔｉｏｎ）法などが挙げられる。これらの形成方法の中でも、塗布法を用いることが好ましい。
【００６４】
塗布法により塗布する塗布液の調製に使用する溶媒としては、有機化合物を溶解できるものである限り特に制限されないが、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、トルエン、キシレン、クロロホルム、ジクロロメタン、ジクロロエタン、クロロベンゼン、シクロペンタノン等から選ばれる１種または２種以上を用いることができる。これらの中でも、ＴＨＦ、トルエン、クロロホルム、ジクロロエタン、シクロペンタノンが好ましい。
【００６５】
上記塗布液は、溶媒中の有機化合物の濃度が０．０５〜１０質量％であることが好ましい。このような濃度であると、塗布した時の塗りムラや凹凸の発生を抑えることができる。溶媒中の有機化合物の濃度は、より好ましくは０．１〜５質量％であり、さらに好ましくは０．１〜３質量％である。
【００６６】
上記各層を形成する方法として塗布法を用いる場合、スピンコート法、キャスティング法、グラビアコート法、バーコート法、ロールコート法、ディップコート法、スプレーコート法、スクリーン印刷法、オフセット印刷法、インクジェット印刷法等の各種塗布方法を用いることができる。この中でも、スピンコート法が好ましい。
【００６７】
また、電子輸送層５、正孔輸送層７、正孔注入層８のうちいずれかの層が無機材料からなるものである場合、無機材料からなる層は、例えば、スパッタ法、真空蒸着法等の方法を用いて形成できる。
【００６８】
なお、図１に示す有機ＥＬ素子１０を形成している各層の厚さは、触針式段差計、分光エリプソメトリーを用いて測定できる。また、各層を真空蒸着法で形成する場合、各層の厚さは、水晶振動子膜厚計を用いて製膜時に測定できる。
【００６９】
本実施形態の有機ＥＬ素子１０の製造方法は、基板２上に、陰極３と電子注入層４と発光層６と陽極９とをこの順に形成する製造方法であり、電子注入層１を形成する工程が、金属塩と三級アミンとを含む溶液を、電子注入層１の被形成面（図１では陰極３上）に塗布する塗布工程と、溶液の塗布された被形成面を熱処理することにより、少なくとも金属酸化物と三級アミンとを含む混合物からなる電子注入層１を形成する熱処理工程とを含む。このため、得られた電子注入層１は、例えば、金属塩を溶媒に分散および／または溶解させた三級アミンを含まない溶液を塗布して熱処理した場合と比較して、電子注入層１中における金属酸化物の凝集が抑えられ、表面が平坦なものとなる。具体的には、本実施形態の有機ＥＬ素子１０の製造方法において、例えば、金属塩として亜鉛アセチルアセトナート錯体を用い、三級アミンとして２−ジメチルアミノピリジンを用いた場合、表面粗さＲａが１．５ｎｍ以下である平坦な電子注入層１が得られる。
【００７０】
また、本実施形態の有機ＥＬ素子１０の製造方法では、金属塩として亜鉛アセチルアセトナート錯体を用いた場合、スパッタリング法を用いて金属酸化物層を成膜する場合と比較して、低い熱処理温度で電子注入層１を形成できる。このため、必要に応じて、柔軟性に優れたフレキシブルな有機ＥＬ素子１０を実現するために、樹脂材料からなる基板を用いることが可能である。
【００７１】
「他の例」
本発明の有機ＥＬ素子は、上述した実施形態において説明した有機ＥＬ素子に限定されるものではない。
図１に示す有機ＥＬ素子１０において、有機電子注入層４、電子輸送層５、正孔輸送層７、正孔注入層８は、必要に応じて形成すればよく、設けられていなくてもよい。
また、陰極３、有機電子注入層４、電子輸送層５、発光層６、正孔輸送層７、正孔注入層８、陽極９の各層は、１層で形成されているものであってもよいし、２層以上からなるものであってもよい。
【００７２】
また、図１に示す有機ＥＬ素子１０は、陰極３、電子注入層１、有機電子注入層４、電子輸送層５、発光層６、正孔輸送層７、正孔注入層８、陽極９の各層の間に、他の層を有するものであってもよい。具体的には、有機ＥＬ素子の特性をさらに向上させる等の理由から、必要に応じて、電子阻止層などを有していてもよい。
【００７３】
「表示装置」
本実施形態の表示装置は、有機ＥＬ素子を複数配列した素子配列群を用いて画像を表示するものである。本実施形態の表示装置は、連続駆動させても発光特性が劣化しにくく、発光輝度の低下が生じにくい有機ＥＬ素子を備える。このため、長期間安定して使用できる。
「照明装置」
本実施形態の照明装置は、有機ＥＬ素子を複数配列した素子配列群を用いて面発光を行うものである。本発明の照明装置は、連続駆動させても発光特性が劣化しにくく、発光輝度の低下が生じにくい有機ＥＬ素子を備える。このため、長期間安定して使用できる。
【実施例】
【００７４】
以下、本発明の実施例および比較例について説明する。なお、本発明は以下に示す実施例に限定されるものではない。
【００７５】
＜実施例＞
以下に示す方法により、図１に示す逆構造の有機ＥＬ素子１０を製造した。
［１］ＩＴＯ膜（膜厚１５０ｎｍ、幅３ｍｍにパターニング済）からなる陰極３を有する平均厚さ０．７ｍｍの市販されているガラス製透明基板（以下、単に基板とも称する）２を用意した。
【００７６】
［２］次に、陰極３を有する基板２を、アセトン中およびイソプロパノール中でそれぞれ１０分間超音波洗浄し、さらにイソプロパノール中で５分間煮沸した。その後、基板２をイソプロパノール中から取り出し、窒素ブローにより乾燥させ、ＵＶオゾン洗浄を１５分間行った。
【００７７】
［３］次に、亜鉛アセチルアセトナート錯体の水和物（シグマアルドリッチ社製）１０ｇ／Ｌのエタノール溶液を作製した。また、２−ジメチルアミノピリジン（東京化成工業社製）１０ｇ／Ｌのエタノール溶液を作製した。上記２種類のエタノール溶液を等量の体積で混ぜ合わせ、混合溶液とした。
上記の陰極３を有する洗浄した基板２を、スピンコーターにセットした。基板２の陰極３上（被形成面）に上記混合溶液を滴下し、毎分２０００回転で４５秒間回転させて塗布した（塗布工程）。陰極３上に混合溶液の塗布された基板２を、大気中で１２０℃にセットしたホットプレートにより３０秒間熱処理した（熱処理工程）。これにより、少なくとも酸化亜鉛と２−ジメチルアミノピリジンとを含む混合物からなる平均膜厚５ｎｍの電子注入層１を形成した。
【００７８】
［４］次に、下記一般式（１）で示されるホウ素含有化合物の１．０重量％のシクロペンタノン溶液を作成した。電子注入層１まで形成した基板２をスピンコーターにセットし、上記ホウ素含有化合物のシクロペンタノン溶液を滴下し、毎分３０００回転で３０秒間回転させて塗布した。さらに、上記ホウ素含有化合物のシクロペンタノン溶液を塗布した基板２を、窒素雰囲気中で１５０℃にセットしたホットプレートを用いて、１時間アニールした。これにより、平均膜厚が３０ｎｍのホウ素含有化合物からなる有機電子注入層４を形成した。
【００７９】
【化２】
2018093089.tif 000004
【００８０】
［５］次に、有機電子注入層４まで形成した基板２を、真空蒸着装置のチャンバー内の基板ホルダーに固定した。下記一般式（２）で示されるビス［２−（ｏ−ヒドロキシフェニルベンゾチアゾール］亜鉛（ＩＩ）（ＺｎＢＴＺ２）、下記一般式（３）で示されるトリス［１−フェニルイソキノリン−Ｃ２，Ｎ］イリジウム（ＩＩＩ）（Ｉｒ（ｐｉｑ）３）、下記一般式（４）で示されるＮ，Ｎ’−ジ（１−ナフチル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−１，１’−ビフェニル−４，４’−ジアミン（α−ＮＰＤ）、下記一般式（５）で示されるＮ４，Ｎ４’−ビス（ジベンゾ［ｂ，ｄ］チオフェン−４−イル）−Ｎ４，Ｎ４’−ジフェニルビフェニルー４，４’−ジアミン（ＤＢＴＰＢ）、下記一般式（６）で示される１，４，５，８，９，１２−ヘキサアザトリフェニレン−２，３，６，７，１０，１１−ヘキサカルボニトリル（ＨＡＴ−ＣＮ）、Ａｌをそれぞれルツボに入れて蒸着源にセットした。
【００８１】
【化３】
2018093089.tif 000005
【００８２】
［６］真空蒸着装置内を約１×１０−５Ｐａまで減圧し、ＺｎＢＴＺ２を１０ｎｍ成膜して電子輸送層５とした。さらに、ＺｎＢＴＺ２をホスト、（Ｉｒ（ｐｉｑ）３）をドーパントとして２０ｎｍ共蒸着し、発光層６を製膜した。この時、（Ｉｒ（ｐｉｑ）３）のドープ濃度が発光層６全体に対して６％となるようにした。次に、ＤＢＴＰＢを１０ｎｍ成膜し、さらにα−ＮＰＤを４０ｎｍ成膜することにより、正孔輸送層７を製膜した。次に、ＨＡＴ−ＣＮを膜厚１０ｎｍ蒸着し、正孔注入層８とした。最後に、Ａｌを膜厚１００ｎｍになるように蒸着し、陽極９を形成した。以上の工程により、有機ＥＬ素子１０を得た。
なお、陽極９を蒸着する時、ステンレス製の蒸着マスクを用いて蒸着面が幅３ｍｍの帯状になるようにした。このことにより、有機ＥＬ素子１０の発光面積を９ｍｍ２とした。
【００８３】
＜比較例＞
以下に示す方法により、電子注入層を形成する工程の塗布工程において、混合溶液に代えて、亜鉛アセチルアセトナート錯体の水和物（シグマアルドリッチ社製）５ｇ／Ｌのエタノール溶液を用いたこと以外は、実施例と同様にして有機ＥＬ素子を製造した。
電子注入層の平均膜厚は５ｎｍであった。
【００８４】
（有機ＥＬ素子の発光特性測定）
ケースレー社製の「２４００型ソースメーター」により、有機ＥＬ素子への電圧印加と、電流測定を行った。また、コニカミノルタ社製の「ＬＳ−１１０」により、発光輝度を測定した。
【００８５】
実施例および比較例の有機ＥＬ素子各々の印加電圧と電流密度との関係を図２に示す。図２に示すように、実施例の有機ＥＬ素子では、比較例の有機ＥＬ素子と比較して、低い印加電圧で高い電流密度が得られている。なお、図２に示すように３Ｖ以下の低電圧領域では、比較例において、実施例よりも高い電流密度が得られている。これは、比較例の有機ＥＬ素子では、発光に寄与しないリーク電流が多いためである。つまり、実施例の有機ＥＬ素子は、比較例の有機ＥＬ素子と比較して、リーク電流が抑制されているとともに、発光特性が良好であることが分かる。
【００８６】
また、実施例および比較例の有機ＥＬ素子各々の印加電圧と輝度との関係を図３に示す。図３に示すように、実施例の有機ＥＬ素子では、比較例の有機ＥＬ素子と比較して、低い印加電圧で高い輝度が得られている。
【００８７】
実施例および比較例の有機ＥＬ素子各々の電流密度と外部量子効率との関係を図４に示す。図４に示すように、実施例の有機ＥＬ素子では、どの電流密度領域でも比較例の有機ＥＬ素子と比較して、高い外部量子効率が得られている。これは、実施例の有機ＥＬ素子は、比較例の有機ＥＬ素子と比較して、リーク電流が抑制されているとともに、発光特性が良好であることによるものであると考えられる。
【００８８】
（有機ＥＬ素子の寿命特性測定）
実施例および比較例の有機ＥＬ素子について、ＥＨＣ社製の「有機ＥＬ寿命測定装置」により、一定電流での駆動を開始してからの経過時間と、相対輝度との関係を調べた。具体的には、有機ＥＬ素子に一定電流が流れるように電圧を自動的に調整し、一定電流での駆動を開始してからの経過時間に対する相対輝度の測定（コニカミノルタ社製の輝度計（ＬＳ−１１０）による）を行った。なお、電流値は、測定開始時の輝度が１０００ｃｄ／ｍ２になるように、実施例および比較例の各有機ＥＬ素子ごとに設定した。その結果を図５に示す。
【００８９】
図５は、有機ＥＬ寿命測定装置を用い、一定電流での駆動を開始してからの経過時間と、相対輝度との関係を示したグラフである。図５に示すように、実施例および比較例のいずれの有機ＥＬ素子においても、経過時間に伴って輝度が低下している。しかし、実施例では、比較例と比較して輝度の低下が抑制されている。例えば、経過時間７００時間の時点で、比較例では１８０ｃｄ／ｍ２程度輝度が減少している。これに対し、実施例では６０ｃｄ／ｍ２程度しか減少していない。
このことから、実施例の有機ＥＬ素子とすることで、連続駆動させた場合の輝度の劣化を抑制できることが確認できた。
【００９０】
（電子注入層の表面形状観察）
タカノ社製の「原子間力顕微鏡（ＡＳ-７Ｂ−Ｗ）」により、実施例および比較例の有機ＥＬ素子の製造中に、基板の陰極上に形成した電子注入層の表面における表面粗さを測定した。表面粗さの測定範囲は１μｍ×１μｍの正方形とした。
図６は、実施例の電子注入層の表面形状を示す原子間力顕微鏡観察写真である。実施例の表面粗さ（Ｒａ）は１．３０ｎｍであった。
また、図７は、比較例の電子注入層の表面形状を示す原子間力顕微鏡観察写真である。比較例の表面粗さ（Ｒａ）は３．０１ｎｍであった。
【００９１】
図７に示すように、比較例の電子注入層では、電子注入層中に金属酸化物からなる大きい凝集物が多数存在していた。これに対し、図６に示す実施例の電子注入層では、電子注入層中に金属酸化物からなる凝集物が存在しているものの、比較例と比較して凝集物の数が少なく、大きさも小さかった。このように、実施例の電子注入層では、比較例の電子注入層と比較して、金属酸化物の凝集が抑えられ、平坦な電子注入層が形成されていた。
【符号の説明】
【００９２】
１    電子注入層
２    基板
３    陰極
４    有機電子注入層
５    電子輸送層
６    発光層
７    正孔輸送層
８    正孔注入層
９    陽極
１０    有機ＥＬ素子（有機エレクトロルミネッセンス素子）
【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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【図６】
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【図７】
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