(57)【要約】【課題】発光効率が高く、かつ信頼性の向上した有機電界発光素子を提供する。【解決手段】少なくともアルミニウムを含む陽極１１と、陰極３１との間に発光層２３を含む有機層２０を備えている。有機層２０は、陽極１１と発光層２３との間に、スルホン酸誘導体からなる正孔注入層２１を有している。正孔注入層２１がスルホン酸誘導体により構成されていることにより、正孔注入性が向上し、陽極１１からの正孔が発光層２３へ効率よく輸送される。【選択図】図１
2011119411.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくともアルミニウム（Ａｌ）を含む陽極と、
陰極と、
前記陽極と陰極との間に、発光層を含む有機層とを備え、
前記有機層は、前記陽極と前記発光層との間に、スルホン酸誘導体からなる正孔注入層を有する
有機電界発光素子。
【請求項２】
前記スルホン酸誘導体は、式（１）で表される化合物を含む、請求項１に記載の有機電界発光素子。
【化１】
2011119411.tif 000027
（Ｂ１は、ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、フェナントレン環もしくは複素環を有する３価の基である。Ｒ１およびＲ２は、カルボキシル基あるいは水酸基である。）
【請求項３】
前記スルホン酸誘導体は、式（２）で表される化合物、式（３）で表される構造部を有する化合物および式（４）で表される構造部を有する高分子化合物のうちの少なくとも１種を含む、請求項１に記載の有機電界発光素子。
【化２】
2011119411.tif 000028
（Ｚ１は、酸素原子、硫黄原子あるいは−ＮＨ−である。Ｂ２は、ナフタレン環もしくはアントラセン環を有する（ｎ1 ＋１）価の基である。Ｒ３は、炭化水素基、１，３，５−トリアジン環を有する基、式（５）で表される構造部を有する基、式（６）で表される構造部を有する基あるいはそれらの誘導体であり、その価数はａである。ａは１以上の整数である。ｎ1 は１以上４以下の整数である。）
【化３】
2011119411.tif 000029
（Ｚ２は、各々独立して、酸素原子、硫黄原子あるいは−ＮＨ−である。Ｂ３は、ナフタレン環もしくはアントラセン環を有する（ｎ2 ＋２）価の基である。Ｒ４は、炭化水素基、１，３，５−トリアジン環を有する基、式（５）に示した構造部を有する基、式（６）に示した構造部を有する基あるいはそれらの誘導体である。ｂは１以上の整数である。ｎ2 は１以上４以下の整数である。）
【化４】
2011119411.tif 000030
（ｉは１以上の整数である。）
【化５】
2011119411.tif 000031
（Ｚ３およびＺ４は、酸素原子、硫黄原子、スルフィニル基（−Ｓ（＝Ｏ）−）あるいはスルホニル基（−Ｓ（＝Ｏ）2−）、または、窒素原子、ケイ素原子、リン原子もしくはＰ（＝Ｏ）基のいずれかを含む基である。）
【請求項４】
前記スルホン酸誘導体は、式（７）で表される化合物、式（８）で表される化合物、式（９）および式（１０）のうちの少なくとも式（９）で表される構造部を有する化合物、ならびに、式（１１）および式（１２）のうちの少なくとも式（１１）で表される構造部を有する化合物からなる群のうちの少なくとも１種を含む、請求項１に記載の有機電界発光素子。
【化６】
2011119411.tif 000032
（Ｒ５〜Ｒ９は、水素原子あるいはハロゲン原子、または、炭化水素基あるいはその誘導体である。Ｌ１は、単結合、または、酸素原子、硫黄原子あるいは−ＮＨ−である。Ｚ５は、水素原子、スルフィニル基あるいはスルホニル基、または、炭化水素基、１，３，５−トリアジン環を有する基、式（５）に示した構造部を有する基、式（６）に示した構造部を有する基あるいはそれらの誘導体、または、窒素原子、ケイ素原子、リン原子もしくはＰ（＝Ｏ）基のいずれかを含む基、または、Ｌ１が単結合の場合にはハロゲン原子あるいは硫黄原子である。ｎ1 は１以上の整数である。ｍは１以上４以下の整数である。）
【化７】
2011119411.tif 000033
（Ｒ１０〜Ｒ１４は、水素原子あるいはハロゲン原子、または、炭化水素基あるいはその誘導体である。Ｌ２およびＬ３は、単結合、または、酸素原子、硫黄原子あるいは−ＮＨ−である。Ｚ６は、炭化水素基、１，３，５−トリアジン環を有する基、式（５）に示した構造部を有する基、式（６）に示した構造部を有する基あるいはそれらの誘導体であり、その価数は（ｎ2 ＋１）である。Ｚ７は、水素原子、スルフィニル基あるいはスルホニル基、または、炭化水素基、１，３，５−トリアジン環を有する基、式（５）に示した構造部を有する基、式（６）に示した構造部を有する基あるいはそれらの誘導体、または、窒素原子、ケイ素原子、リン原子もしくはＰ（＝Ｏ）基のいずれかを含む基、または、Ｌ２およびＬ３が単結合の場合にはハロゲン原子あるいは硫黄原子であり、その価数はｐ1 である。ｍは１以上４以下の整数である。ｎ2 およびｐ1 は１以上の整数である。）
【化８】
2011119411.tif 000034
（Ｒ１５〜Ｒ１９は、水素原子あるいはハロゲン原子、または、炭化水素基あるいはその誘導体である。Ｌ４〜Ｌ６は、単結合、または、酸素原子、硫黄原子あるいは−ＮＨ−である。Ｚ８は、炭化水素基、１，３，５−トリアジン環を有する基、式（５）に示した構造部を有する基、式（６）に示した構造部を有する基あるいはそれらの誘導体であり、その価数は（ｎ3 ＋２）である。Ｚ９は、炭化水素基、１，３，５−トリアジン環を有する基、式（５）に示した構造部を有する基、式（６）に示した構造部を有する基あるいはそれらの誘導体である。ｍは１以上４以下の整数である。ｎ3 およびｑ1 は１以上の整数である。ｑ2 は０以上の整数である。ただし、ｑ1 およびｑ2 は１≦ｑ1＋ｑ2≦１００００を満たす。）
【化９】
2011119411.tif 000035
（Ｒ２０〜Ｒ３０は、水素原子あるいはハロゲン原子、または、炭化水素基あるいはその誘導体である。Ｌ７およびＬ８は、単結合、または、酸素原子、硫黄原子あるいは−ＮＨ−である。Ｚ１０〜Ｚ１２は、炭化水素基、１，３，５−トリアジン環を有する基、式（５）に示した構造部を有する基、式（６）に示した構造部を有する基あるいはそれらの誘導体であり、Ｚ１０の価数は（ｎ4 ＋１）、Ｚ１１の価数は（ｐ2 ＋１）である。ｍは１以上４以下の整数である。ｎ4 、ｐ2 およびｕ1 は１以上の整数である。ｕ2 は０以上の整数である。ただし、ｕ1 およびｕ2 は１≦ｕ1＋ｕ2≦１００００を満たす。）
【化１０】
2011119411.tif 000036
（Ｚ３およびＺ４は、酸素原子、硫黄原子、スルフィニル基あるいはスルホニル基、または、窒素原子、ケイ素原子、リン原子もしくはＰ（＝Ｏ）基のいずれかを含む基である。）
【請求項５】
前記スルホン酸誘導体は、式（１３）で表される構造部を有する化合物を含む、請求項１に記載の有機電界発光素子。
【化１１】
2011119411.tif 000037
（ｘ、ｙおよびｚは１以上の整数である。)
【請求項６】
前記正孔注入層は、塗布法により形成される、請求項１に記載の有機電界発光素子。
【請求項７】
前記正孔注入層の厚さは、５ｎｍ以上５０ｎｍ以下である、請求項１に記載の有機電界発光素子。
【請求項８】
前記陽極は光反射性、前記陰極は光透過性をそれぞれ有し、
前記発光層から発せられた光を前記陰極側から射出する、請求項１に記載の有機電界発光素子。
【請求項９】
前記陽極は、アルミニウムを主成分として含み、かつ副成分としてアルミニウムよりも仕事関数が低い元素を含む、請求項７に記載の有機電界発光素子。
【請求項１０】
少なくともアルミニウムを含む陽極と、
陰極と、
前記陽極と陰極との間に、発光層を含む有機層とを有する有機電界発光素子を備え、
前記有機層は、前記陽極と前記発光層との間に、スルホン酸誘導体からなる正孔注入層を有する
表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カラーディスプレイなどに用いられる有機電界発光素子およびそれを用いた表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ディスプレイ、バッテリ、トランジスタあるいは記録デバイスなどに、有機物質を薄膜化して用いる有機電界発光（有機ＥＬ）、有機太陽電池、有機トランジスタあるいは有機メモリなどに関する技術、いわゆる有機エレクトロニクスが脚光を浴びている。
【０００３】
この中でも、有機ＥＬに関しては、次世代のディスプレイ技術として注目を集めている。具体的には、１９８７年にイーストマン・コダック社のタンらにより、低電圧駆動および高輝度発光が可能な有機電界発光素子が発表された。この有機電界発光素子は、陽極および陰極の間に有機層を備え、その有機層が正孔輸送層、発光層および電子輸送層などを含む積層構造を有している。
【０００４】
それ以来、有機電界発光素子についての研究開発が盛んになされているが、長寿命が要求されるディスプレイに用いるものとしては、発光寿命が短く、十分な寿命特性が得られていなかった。そこで、寿命特性の向上を目的として、有機層に用いられる有機材料（有機ＥＬ材料）、特に正孔輸送層に用いられる正孔輸送材料について検討されている。具体的には、正孔輸送材料として、カルバゾール誘導体を用いる技術が提案されている。
【０００５】
このような有機ＥＬ材料の研究により、携帯電話用あるいはＭＰ３プレーヤ用のディスプレイやカムコーダ用ビューファインダなどのディスプレイとしての使用には、十分な寿命特性が確保できるようになった。これによって、車載オーディオ用途あるいはモバイル機器用途のディスプレイとして商品化が進められているが、ＣＲＴや液晶ディスプレイなどのテレビ用のディスプレイとしての表示寿命までには至っていない。このため、さらに寿命特性を向上させ、ＣＲＴやプラズマディスプレイあるいは液晶ディスプレイに代わるホームユースの表示装置に用いられる有機電界発光素子の開発が進められている。
【０００６】
この表示装置に用いられる有機電界発光素子としては、上面発光型の有機電界発光素子が知られている。具体的には、例えば、図４に示したように、上面発光型の有機電界発光素子１０１は、薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor；ＴＦＴ）などの駆動回路を有する駆動基板１０２上に、光反射性の陽極１０３、有機層１０４および光透過性の陰極１０５がこの順で積層された構成を有している。有機層１０４は、陽極１０３側から順に、正孔輸送層１０４Ａ、発光層１０４Ｂおよび電子輸送層１０４Ｃを有している。これにより、駆動基板１０２の反対側（陰極１０５側）から発光光を取り出せるため、発光部の開口率を向上させるうえで有利となる。この開口率の向上によって、有機層１０４に印加する電流密度を低く抑えても、十分な発光輝度が得られるため、寿命特性の向上に繋がることになる。
【０００７】
このような上面発光型の有機電界発光素子における陽極は、陰極側から発光光を効率的に取り出すために、反射率の高い材料により構成されている。この材料としては、例えば、アルミニウムが挙げられる。しかしながら、アルミニウムは、仕事関数が比較的小さいため、有機層に対して十分に正孔を注入することが難しく、良好な発光効率が得られにくい。そこで、このことを補うために、副成分金属として、銅、パラジウム、金あるいはニッケルなどの仕事関数が高い金属を２０〜３０％含むアルミニウム合金を用いることが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００８】
また、陽極の材料としては、アルミニウムを主成分とし、副成分金属としてパラジウムなどよりも安価であると共にアルミニウムの仕事関数よりも相対的に低いネオジム等を用いることも提案されている（例えば、特許文献２参照）。この場合には、陽極上に設けられた正孔注入層の材料として、アザトリフェニレンやトリフェニレンの誘導体が用いられている。ところが、これらの正孔注入性の材料は、結晶性が強いため、微結晶薄膜になりやすく、これにより剥離、水分の浸入が生じ、長時間駆動するとダークスポットが成長しやすくなり、信頼性に問題があった。
【０００９】
ところで、有機層を構成する各層は、通常、真空蒸着法などの気相法により成膜されている。この場合、例えば、陽極上に異物が存在すると、その異物の上に有機層が成膜されるため、陽極上に被覆されない箇所（非被覆部）が生じる。そして、その非被覆部が生じた状態で有機層の上に、陰極を設けると、非被覆部において陽極と陰極とが短絡し、その短絡が生じた画素において発光しないことになる。これによっても、信頼性が低下しやすいという問題がある。
【００１０】
そこで、これらの問題を解決するために、正孔注入層として、アニリン誘導体に電子受容物質をドーピングした混合層を、塗布法により形成することが提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００３−２３４１９３号公報
【特許文献２】特開２００６−０７９８３６号公報
【特許文献３】特開２００２−１５１２７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、特許文献３の技術では、塗布条件および塗布後の焼成条件等によっては、陽極からの正孔注入性に大きく影響する電子受容性物質が、膜中において凝集して偏在することにより、発光効率が低下しやすいという問題があった。また、正孔注入層において、２種類以上の混合物が用いられているため、均質な組成を保つことが難しいという問題もあった。これらのことから、さらに発光効率および信頼性の高い有機電界発光素子が望まれている。
【００１３】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、発光効率が高く、かつ信頼性の向上した有機電界発光素子および表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の有機電界発光素子は、少なくともアルミニウム（Ａｌ）を含む陽極と、陰極と、陽極と陰極との間に、発光層を含む有機層とを備え、有機層は、陽極と発光層との間に、スルホン酸誘導体からなる正孔注入層を有するものである。また、本発明の表示装置は、本発明の有機電界発光素子を備えたものである。
【００１５】
ここで、スルホン酸誘導体は、構造中に１あるいは２以上のスルホン酸基を有する化合物であるが、スルホン酸誘導体からなる正孔注入層には、正孔注入層中にスルホン酸誘導体以外のものを含むことを排除するものではない。例えば、スルホン酸誘導体の合成時に用いる溶媒あるいはその溶媒に含まれる不純物や、正孔注入層あるいはそれ以外の有機層を形成する際に混入する不純物や水などが正孔注入層中に含まれていることを否定するものではない。
【００１６】
本発明の有機電界発光素子および表示装置では、陽極と発光層との間にスルホン酸誘導体からなる正孔注入層を有している。これにより、少なくともアルミニウムを含む陽極から発光層への良好な正孔注入性が得られるため、有機層に対して電界を印加すると、発光層が印加された電流に対して効率よく発光する。その上、正孔注入層がスルホン酸誘導体の他に、他の化合物を含む場合やスルホン酸誘導体以外の化合物により構成されている場合と比較して、製造時の環境に左右されることなく、均質性の高い正孔注入層が得られるため、良好な正孔注入性を長期間維持できる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の有機電界発光素子または表示装置によれば、少なくともアルミニウムを含む陽極と発光層との間にスルホン酸誘導体からなる正孔注入層を有するようにしたので、発光層への良好な正孔注入性が得られることにより、高い発光効率を得ることができる。その上、均質性の高い正孔注入層が得られるため、長時間駆動しても発光強度が維持され、寿命特性等の信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施の形態に係る有機電界発光素子の断面構成を表す模式図である。
【図２】図１に示した有機電界発光素子を備えた表示装置の断面構成を表す模式図である。
【図３】実験例における正孔注入層の厚さと駆動電圧との関係を表す特性図である。
【図４】従来の有機電界発光素子の構成を説明するための断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。説明する順序は以下の通りである。
１．有機電界発光素子（上面発光型の例）
２．表示装置（有機電界発光素子の使用例）
３．変形例
【００２０】
［１．有機電界発光素子（上面発光型の例）］
図１は、本発明の一実施の形態に係る有機電界発光素子１の断面構成を表している。有機電界発光素子１（有機ＥＬ素子）は、例えばカラーディスプレイなどの表示装置に用いられるものであり、基板１０上に、陽極１１、有機層２０および陰極３１をこの順で備えている。また、有機層２０は、陽極１１側から順に、正孔注入層２１、正孔輸送層２２、発光層２３および電子輸送層２４を積層した構造を有している。ここでは、発光層２３から発せられる光（以下、発光光という）が陰極３１側から取り出される上面発光型について説明する。
【００２１】
基板１０は、例えば、ガラスなどの透明基板や、シリコン基板や、フィルム状のフレキシブル基板などを含んで構成されている。また、基板１０は、複数の有機電界発光素子１を用いた表示装置において駆動方式がアクティブマトリックス方式である場合には、画素ごとにＴＦＴなどの駆動回路が設けられたものなどでもよい。この場合の基板１０には、画素ごとに、陽極１１がマトリックス状に設けられており、これによりアクティブマトリックス方式の表示装置では、各画素が独立して駆動する。
【００２２】
陽極１１は、発光層２３に電界を印加する一方の電極であり、可視光を反射できるように形成されている。陽極１１は、可視光の実質的全波長成分を反射できるように形成されていることが好ましい。発光効率が向上するからである。陽極１１は、少なくともアルミニウムを含んで構成されている。アルミニウムは、反射率が高いうえに、比較的安価であるため、陽極１１がアルミニウムを含むことにより、発光効率が向上すると共に、製造コストが低く抑えられるからである。陽極１１を構成する材料としては、例えば、アルミニウムを主成分として含み、かつ副成分としてアルミニウムよりも相対的に仕事関数が低い元素を含む合金（以下、アルミニウム合金という）が好ましい。陽極１１の安定性が向上すると共に十分な正孔注入性が得られるからである。アルミニウム合金が含む副成分としては、中でも、ランタノイド系列元素が好ましい。ランタノイド系列元素の仕事関数は高くはないが、陽極１１がランタノイド系列元素を含むアルミニウム合金により構成されることにより、十分な正孔注入性が得られると共に安定性がより向上するからである。また、アルミニウム合金は、副成分として、ランタノイド系列元素の他に、ケイ素や銅などを含んでいてもよい。アルミニウム合金に含まれる副成分元素の含有量は、１０重量％以下であることが好ましい。これにより、陽極１１では、良好な反射率が得られ、導電性も高くなり、さらに基板１０との密着性も向上する。更に、有機電界発光素子１を製造する際に、アルミニウム合金の反射率が良好かつ安定的に維持される共に、高い加工精度および化学的安定性が得られる。
【００２３】
また、陽極１１は、その構成材料として上記のアルミニウム合金を用いる場合には、例えば、複数の層により形成されていてもよい。具体的には、このアルミニウム合金を含む層を第１層とし、有機層２０側に優れた光透過性を有する第２層を設けた２層構造としてもよい。この優れた光透過性を有する第２層を構成する材料としては、上記のアルミニウム合金の酸化物、タングステンの酸化物、モリブデンの酸化物、ジルコニウムの酸化物、クロムの酸化物、タンタルの酸化物、バナジウムの酸化物、スズの酸化物、亜鉛の酸化物、ＩＴＯあるいはＩＺＯなどが挙げられる。中でも、アルミニウム合金の酸化物は、アルミニウム合金を含む第１層を形成したのちに、超高真空中に保持していなければ、その第１層の表面が酸化されて自然に形成される。このため、真空蒸着法やスパッタ法などの成膜工程を行わなくてもよいことから好ましい。また、アルミニウム合金を含む層を第１層とし、この第１層と基板１０との間に、陽極１１と基板１０との密着性を向上させるために、導電性を有する第２層を形成してもよい。この導電性を有する第２層を構成する材料としては、例えば、ＩＴＯやＩＺＯなどの透明導電性材料などが挙げられる。なお、陽極１１では、上記で説明した２層構造の双方を併せて有していてもよい。すなわち、基板１０との密着性を向上させるための導電性を有する層と、その上に設けられた上記したアルミニウム合金を含む層と、その上に設けられた優れた光透過性を有する層とを備えた３層構造としてもよい。
【００２４】
なお、陽極１１の主成分は、アルミニウムに限らず、例えば、ニッケル、銀、金、白金、パラジウム、セレン、ロジウム、ルテニウム、イリジウム、レニウム、タングステン、モリブデン、クロム、タンタルあるいはニオブ、またはこれらのうちの１種あるいは２種以上を含む合金や、それらの酸化物などでもよい。その他に、陽極１１の主成分は、酸化スズ、ＩＴＯ、酸化亜鉛あるいは酸化チタンなどでもよい。これらは単独で用いてもよいし、複数種を併せて用いてもよい。
【００２５】
有機層２０が備えた正孔注入層２１は、陽極１１において生じた正孔を正孔輸送層２２に効率よく注入するためのものである。正孔注入層２１は、１種あるいは２種以上のスルホン酸誘導体により構成され、スルホン酸誘導体は、電子受容性を有している。これにより、正孔注入層２１が正孔輸送層２２の側から電子を受容して陽極１１へ輸送することによって、陽極１１からの正孔をより効率よく正孔輸送層２２に注入できる。すなわち、スルホン酸誘導体が電子受容性物質として作用することにより、陽極１１から発光層２３への正孔注入性が向上するため、駆動電圧が低く抑えられ、高い発光効率が得られると共に、寿命特性を向上させることができる。更に、正孔注入層２１がスルホン酸誘導体のみから構成されることにより、製造時の環境に左右されることなく、正孔注入層２１の均質性が向上するため、ダークスポットの発生や長時間の駆動によるダークスポットの成長が抑制されるうえに、陽極１１との密着性も高いため、信頼性が向上する。なお、正孔注入層２１には、上記の特性（効果）に影響しなければ、スルホン酸誘導体の他に、不純物や水が含まれていてもよい。正孔注入層２１中における不純物等の含有量は、例えば２重量％程度である。
【００２６】
スルホン酸誘導体は、１あるいは２以上のスルホン酸基を有する化合物であれば任意であるが、例えば、式（１）で表される化合物が挙げられる。優れた正孔注入性が得られるからである。式（１）に示したもののうちの１種を単独で用いられてもよいし、複数種を混合して用いてもよく、他のスルホン酸誘導体と併せて用いてもよい。
【００２７】
【化１】
2011119411.tif 000003
（Ｂ１は、ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、フェナントレン環もしくは複素環を有する３価の基である。Ｒ１およびＲ２は、カルボキシル基あるいは水酸基である。）
【００２８】
式（１）に示した化合物は、水酸基あるいはカルボキシル基を有するスルホン酸化合物である。式（１）中で説明したＢ１は、上記のようにベンゼン環等を有していれば、ベンゼン環等にさらに置換基が導入されていてもよい。ベンゼン環等に導入される置換基としては、例えば、ハロゲン原子、炭化水素基、あるいはスルホン酸基などが挙げられる。Ｂ１に結合したスルホン酸基は、Ｂ１に含まれるベンゼン環等を構成する炭素原子と結合してもよいし、ベンゼン環等に導入された置換基と結合してもよいが、ベンゼン環等を構成する炭素原子と結合していることが好ましい。高い正孔注入性が得られるからである。このことは、Ｂ１に結合するＲ１およびＲ２についても同様である。Ｒ１およびＲ２は、同じ種類の基でもよいし、異なる種類の基でもよい。
【００２９】
式（１）に示した化合物の具体例としては、式（１−１）で表される化合物（５−スルホサリチル酸）あるいは式（１−２）で表される化合物（４−スルホフタル酸）などが挙げられる。十分な正孔注入性が得られるからである。ただし、式（１）に示した化合物は、以下の化合物に限定されない。
【００３０】
【化２】
2011119411.tif 000004
【００３１】
また、スルホン酸誘導体としては、例えば、式（２）で表される化合物、式（３）で表される構造部を有する化合物、あるいは式（４）で表される構造部を有する高分子化合物などが挙げられる。優れた正孔注入性が得られるからである。これらは単独で用いてもよいし、複数種を混合して用いてもよく、他のスルホン酸誘導体と併せて用いてもよい。
【００３２】
【化３】
2011119411.tif 000005
（Ｚ１は、酸素原子、硫黄原子あるいは−ＮＨ−である。Ｂ２は、ナフタレン環もしくはアントラセン環を有する（ｎ1 ＋１）価の基である。Ｒ３は、炭化水素基、１，３，５−トリアジン環を有する基、式（５）で表される構造部を有する基、式（６）で表される構造部を有する基あるいはそれらの誘導体であり、その価数はａである。ａは１以上の整数である。ｎ1 は１以上４以下の整数である。）
【００３３】
【化４】
2011119411.tif 000006
（Ｚ２は、各々独立して、酸素原子、硫黄原子あるいは−ＮＨ−である。Ｂ３は、ナフタレン環もしくはアントラセン環を有する（ｎ2 ＋２）価の基である。Ｒ４は、炭化水素基、１，３，５−トリアジン環を有する基、式（５）に示した構造部を有する基、式（６）に示した構造部を有する基あるいはそれらの誘導体である。ｂは１以上の整数である。ｎ2 は１以上４以下の整数である。）
【００３４】
【化５】
2011119411.tif 000007
（ｉは１以上の整数である。）
【００３５】
【化６】
2011119411.tif 000008
（Ｚ３およびＺ４は、酸素原子、硫黄原子、スルフィニル基（−Ｓ（＝Ｏ）−）あるいはスルホニル基（−Ｓ（＝Ｏ）2−）、または、窒素原子、ケイ素原子、リン原子もしくはＰ（＝Ｏ）基のいずれかを含む基である。）
【００３６】
式（２）に示した化合物は、ナフタレン環あるいはアントラセン環と１あるいは２以上のスルホン酸基とを有する化合物である。式（２）中で説明したＺ１について、酸素原子は−Ｏ−（オキソ基あるいはエーテル結合）、硫黄原子は−Ｓ−（チオ基あるいはチオエーテル結合）を表している。このことは、以降においても同様である。また、式（２）中で説明したＢ２は、ナフタレン環等を有していれば、ナフタレン環等にさらに置換基が導入されていてもよい。ナフタレン環等に導入される置換基としては、例えば、ハロゲン原子あるいは炭化水素基などが挙げられる。このため、Ｂ２に結合するＺ１およびスルホン酸基は、Ｂ２に含まれるナフタレン環等を構成する炭素原子と結合してもよいし、ナフタレン環等に導入された置換基と結合してもよいが、ナフタレン環等を構成する炭素原子と結合していることが好ましい。高い正孔注入性が得られるからである。また、式（２）中で説明したＲ３の詳細は以下の通りである。炭化水素基は、直鎖状であってもよいし、分岐状であってもよいし、脂環式あるいは芳香族環などの環状構造を含んでいてもよい。中でも、炭化水素基は、芳香族環を含むことが好ましい。高い正孔注入性が得られるからである。炭化水素基等（炭化水素基、１，３，５−トリアジン環を有する基、式（５）に示した構造部を有する基および式（６）に示した構造部を有する基）の誘導体は、炭化水素基等に含まれる水素原子のうちの１または２以上が他の原子あるいは原子団により置換された基であり、すなわち炭化水素基等に置換基が導入された基である。その置換基は、炭化水素基やハロゲン原子やスルホン酸基でもよいし、それ以外の基でもよい。この誘導体の意味することは以降においても同様である。
【００３７】
式（５）中で説明したＺ３および式（６）中で説明したＺ４について、窒素原子、ケイ素原子、リン原子もしくはＰ（＝Ｏ）基のいずれかを含む基は、それらの原子あるいはＰ（＝Ｏ）基を含んでいれば、その他に水素原子やハロゲン原子や置換基を有していてもよい。
【００３８】
式（３）に示した構造部を有する化合物は、その繰り返し単位の中にナフタレン環あるいはアントラセン環と１あるいは２以上のスルホン酸基とを有する化合物である。式（３）中で説明したＺ２は、同じ種類の基でもよいし、異なる種類の基でもよい。Ｚ２のその他の詳細は式（２）中のＺ１と同様である。また、式（３）中で説明したＢ３に関する詳細は、式（２）中のＢ２と同様であると共に、式（３）中で説明したＲ４に関する詳細は式（２）中のＲ３と同様である。
【００３９】
式（４）に示した構造部を有する高分子化合物は、スチレンスルホン酸誘導体である。式（４）中に説明したｉは、例えばスチレンスルホン酸誘導体の重合度を表し、１以上であれば任意であるが、１０００程度が好ましい。高い正孔注入性が得られると共に、塗布法により容易に正孔注入層２１が形成されるからである。なお、ｉ＝１０００程度とは、ｉが１０００以上のものと、ｉが１０００より小さいものとが混合されている状態を表し、ｉの平均が１０００程度であることを表している。
【００４０】
式（２）に示した化合物の具体例としては、式（２−１）あるいは式（２−２）で表される化合物などが挙げられる。十分な正孔注入性が得られるからである。また、式（３）に示した構造部を有する化合物の具体例としては、式（３−１）で表される構造部を有する化合物などが挙げられる。十分な正孔注入性が得られるからである。ただし、式（２）に示した化合物および式（３）に示した構造部を有する化合物は、以下に示した化合物に限定されない。また、式（４）に示した構造部を有する高分子化合物の具体例としては、式（４）中のｉが１０００程度の高分子化合物が挙げられる。十分な正孔注入性が得られるからである。
【００４１】
【化７】
2011119411.tif 000009
（式（３−１）中において、ｂは５である。）
【００４２】
また、スルホン酸誘導体としては、例えば、式（７）で表される化合物、式（８）で表される化合物、式（９）および式（１０）のうちの少なくとも式（９）で表される構造部を有する化合物、あるいは、式（１１）および式（１２）のうちの少なくとも式（１１）で表される構造部を有する化合物などが挙げられる。優れた正孔注入性が得られるからである。これらは単独で用いてもよいし、複数種を混合して用いてもよく、他のスルホン酸誘導体と併せて用いてもよい。
【００４３】
【化８】
2011119411.tif 000010
（Ｒ５〜Ｒ９は、水素原子あるいはハロゲン原子、または、炭化水素基あるいはその誘導体である。Ｌ１は、単結合、または、酸素原子、硫黄原子あるいは−ＮＨ−である。Ｚ５は、水素原子、スルフィニル基あるいはスルホニル基、または、炭化水素基、１，３，５−トリアジン環を有する基、式（５）に示した構造部を有する基、式（６）に示した構造部を有する基あるいはそれらの誘導体、または、窒素原子、ケイ素原子、リン原子もしくはＰ（＝Ｏ）基のいずれかを含む基、または、Ｌ１が単結合の場合にはハロゲン原子あるいは硫黄原子である。ｎ1 は１以上の整数である。ｍは１以上４以下の整数である。）
【００４４】
【化９】
2011119411.tif 000011
（Ｒ１０〜Ｒ１４は、水素原子あるいはハロゲン原子、または、炭化水素基あるいはその誘導体である。Ｌ２およびＬ３は、単結合、または、酸素原子、硫黄原子あるいは−ＮＨ−である。Ｚ６は、炭化水素基、１，３，５−トリアジン環を有する基、式（５）に示した構造部を有する基、式（６）に示した構造部を有する基あるいはそれらの誘導体であり、その価数は（ｎ2 ＋１）である。Ｚ７は、水素原子、スルフィニル基あるいはスルホニル基、または、炭化水素基、１，３，５−トリアジン環を有する基、式（５）に示した構造部を有する基、式（６）に示した構造部を有する基あるいはそれらの誘導体、または、窒素原子、ケイ素原子、リン原子もしくはＰ（＝Ｏ）基のいずれかを含む基、または、Ｌ２およびＬ３が単結合の場合にはハロゲン原子あるいは硫黄原子であり、その価数はｐ1 である。ｍは１以上４以下の整数である。ｎ2 およびｐ1 は１以上の整数である。）
【００４５】
【化１０】
2011119411.tif 000012
（Ｒ１５〜Ｒ１９は、水素原子あるいはハロゲン原子、または、炭化水素基あるいはその誘導体である。Ｌ４〜Ｌ６は、単結合、または、酸素原子、硫黄原子あるいは−ＮＨ−である。Ｚ８は、炭化水素基、１，３，５−トリアジン環を有する基、式（５）に示した構造部を有する基、式（６）に示した構造部を有する基あるいはそれらの誘導体であり、その価数は（ｎ3 ＋２）である。Ｚ９は、炭化水素基、１，３，５−トリアジン環を有する基、式（５）に示した構造部を有する基、式（６）に示した構造部を有する基あるいはそれらの誘導体である。ｍは１以上４以下の整数である。ｎ3 およびｑ1 は１以上の整数である。ｑ2 は０以上の整数である。ただし、ｑ1 およびｑ2 は１≦ｑ1＋ｑ2≦１００００を満たす。）
【００４６】
【化１１】
2011119411.tif 000013
（Ｒ２０〜Ｒ３０は、水素原子あるいはハロゲン原子、または、炭化水素基あるいはその誘導体である。Ｌ７およびＬ８は、単結合、または、酸素原子、硫黄原子あるいは−ＮＨ−である。Ｚ１０〜Ｚ１２は、炭化水素基、１，３，５−トリアジン環を有する基、式（５）に示した構造部を有する基、式（６）に示した構造部を有する基あるいはそれらの誘導体であり、Ｚ１０の価数は（ｎ4 ＋１）、Ｚ１１の価数は（ｐ2 ＋１）である。ｍは１以上４以下の整数である。ｎ4 、ｐ2 およびｕ1 は１以上の整数である。ｕ2 は０以上の整数である。ただし、ｕ1 およびｕ2 は１≦ｕ1＋ｕ2≦１００００を満たす。）
【００４７】
式（７）に示した化合物等は、いずれも１，４−ベンゾジオキサン骨格のベンゼン環に１あるいは２以上のスルホン酸基が導入された１，４−ベンゾジオキサンスルホン酸化合物である。
【００４８】
式（７）に示した化合物について、Ｒ５〜Ｒ９は、同じ種類の基でもよいし、異なる種類の基でもよい。Ｒ５〜Ｒ９の詳細は以下の通りである。ハロゲン原子の種類は、フッ素、塩素あるいはヨウ素など、任意であるが、中でもフッ素が好ましい。より高い正孔注入性が得られるからである。炭化水素基は、その炭素数やその構造などは任意であり、例えば、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、シクロアルキル基あるいはフェニル基などである。炭化水素基の誘導体は、例えば、ハロゲン化アルキル基などである。式（７）中で説明したＬ１について、単結合は、Ｒ８およびＲ９が導入された炭素原子とＺ５とが直接結合することを表している。式（７）中で説明したＺ５の詳細は、以下の通りである。炭化水素基等およびそれらの誘導体については、上記した式（２）中のＲ３についての炭化水素基等と同様である。窒素原子、ケイ素原子、リン原子もしくはＰ（＝Ｏ）基のいずれかを含む基については、式（４）中で説明したＺ４についての窒素原子を含む基等と同様である。ただし、Ｚ５は、Ｌ１が単結合である場合には、ハロゲン原子あるいは硫黄原子である。
【００４９】
式（８）に示した化合物について、Ｒ１０〜Ｒ１４は、同じ種類の基でもよいし、異なる種類の基でもよい。このことは、Ｌ２およびＬ３、ならびに、Ｚ６およびＺ７についても同様である。Ｒ１０〜Ｒ１４に関する詳細は、式（７）中のＲ５〜Ｒ９に関する詳細と同様であると共に、Ｌ２およびＬ３に関する詳細は、式（７）中のＬ１に関する詳細と同様である。また、Ｚ６およびＺ７に関する詳細は、それらの基の価数を除き式（７）中のＺ５と同様であるが、Ｌ２およびＬ３が共に単結合の場合には、ハロゲン原子あるいは硫黄原子である。
【００５０】
式（９）および式（１０）のうちの少なくとも式（９）に示した構造部を有する化合物（以下、式（９）に示した構造部を有する化合物という）について、Ｒ１５〜Ｒ１９は、同じ種類の基でもよいし、異なる種類の基でもよい。このことは、Ｌ４〜Ｌ６、ならびにＺ８およびＺ９についても同様である。Ｒ１５〜Ｒ１９に関する詳細は、式（７）中のＲ５〜Ｒ９に関する詳細と同様であると共に、Ｌ４〜Ｌ６に関する詳細は、式（７）中のＬ１に関する詳細と同様である。また、Ｚ８およびＺ９に関する詳細は、それらの基の価数を除き式（７）中のＺ５と同様である。なお、Ｚ９は、２価以上の基でもよい。
【００５１】
式（１１）および式（１２）のうちの少なくとも式（１１）に示した構造部を有する化合物（以下、式（１１）に示した構造部を有する化合物という）について、Ｒ２０〜Ｒ３０は、同じ種類の基でもよいし、異なる種類の基でもよい。このことは、Ｌ７およびＬ８、ならびにＺ１０〜Ｚ１２についても同様である。Ｒ２０〜Ｒ３０に関する詳細は、式（７）中のＲ５〜Ｒ９に関する詳細と同様であると共に、Ｌ７およびＬ８に関する詳細は、式（７）中のＬ１に関する詳細と同様である。また、Ｚ１０〜Ｚ１２に関する詳細は、それらの基の価数を除き式（７）中のＺ５と同様である。
【００５２】
式（７）に示した化合物の具体例としては、例えば、式（７−１）あるいは式（７−２）で表される化合物などが挙げられる。十分な正孔注入性が得られるからである。また、式（８）に示した化合物の具体例としては、例えば、式（８−１）〜式（８−４）で表される化合物などが挙げられる。十分な正孔注入性が得られるからである。また、式（９）に示した構造部を有する化合物の具体例としては、例えば、式（９−１）で表される構造部を有する化合物などが挙げられる。十分な正孔注入性が得られるからである。さらに、式（１１）に示した構造部を有する化合物の具体例としては、例えば、式（１１−１）で表される構造部を有する化合物などが挙げられる。十分な正孔注入性が得られるからである。ただし、式（７）に示した化合物、式（８）に示した化合物、式（９）に示した構造部を有する化合物および式（１１）に示した構造部を有する化合物は、以下に示した化合物に限定されない。
【００５３】
【化１２】
2011119411.tif 000014
（式（７−２）中において、ａ、ｂおよびｃは２≦ａ＋ｂ＋ｃ≦４を満たす整数である。）
【００５４】
【化１３】
2011119411.tif 000015
【００５５】
【化１４】
2011119411.tif 000016
【００５６】
【化１５】
2011119411.tif 000017
（式（９−１）中においてｑ1 ＝５である。式（１１−１）中において、ｕ1 は５であり、ビフェニル骨格に結合する３つの酸素原子はビフェニル骨格を構成する炭素原子のいずれかに結合し、ビフェニル骨格に結合する７つのフッ素原子はビフェニル骨格を構成する炭素原子のうちの酸素原子が結合していない炭素原子に結合している。）
【００５７】
また、スルホン酸誘導体としては、例えば、式（１３）で表される構造部を有する化合物などが挙げられる。優れた正孔注入性が得られるからである。これらは単独で用いてもよいし、複数種を混合して用いてもよく、他のスルホン酸誘導体と併せて用いてもよい。
【００５８】
【化１６】
2011119411.tif 000018
（ｘ、ｙおよびｚは１以上の整数である。)
【００５９】
式（１３）に示した構造部を有する化合物は、フッ素化されたエーテルスルホン酸誘導体である。式（１３）中のｘ、ｙおよびｚは、１以上の整数であれば、それぞれ同一でもよいし、異なっていてもよい。式（１３）に示した構造部を有する化合物の具体例としては、例えば、式（１３）中のｘ、ｙおよびｚの合計が２０以下の化合物などが挙げられる。十分な正孔注入性が得られるからである。
【００６０】
なお、スルホン酸誘導体であれば、上記した式（１）に示した化合物等に限定されるものではないが、上記した式（１）に示した化合物等のうちの１種あるいは２種以上を用いて正孔注入層２１を形成することにより、より高い正孔注入性が得られる。
【００６１】
正孔注入層２１の膜厚は、特に限定されないが、５ｎｍ以上５０ｎｍ以下であることが好ましい。その範囲外よりも駆動電圧を低く抑えることができるため、発光効率と共に寿命特性などの信頼性が向上するからである。中でも、正孔注入層２１の膜厚は、１０ｎｍ以上３５ｎｍ以下が好ましい。より高い効果が得られるからである。
【００６２】
正孔注入層２１を形成する方法としては、湿式方式（塗布法）が好ましい。これにより、正孔注入層２１を形成する前に、陽極１１およびその周縁部の上に異物があったとしても、その異物による短絡が抑制される。具体的には、湿式方法を用いて形成した有機膜は、陽極１１上に異物があったとしても、非被覆部が生じないように、陽極１１を良好に被覆できる。このため、陰極３１の形成時において、有機層２０の非被覆部によって生じるおそれがある電極間の短絡の発生が抑制され、これにより、非発光の素子が生じにくくなる。その結果、歩留まりが向上し、低コスト化が可能になり、真空蒸着法などの気相法を用いた場合と比べると、さらに低コスト化が可能になる。湿式方式としては、例えば、スピンコート法、ディップコート法、インクジェット法、あるいはスプレー法などの一般的な方法が挙げられる。湿式方式で有機層２０の各層を形成する場合に用いる溶媒としては、例えば、水、メタノール、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ−メチルピロリドン、Ｎ，Ｎ’−ジメチルイミダゾリジノン、ジメチルスルホキシド、クロロホルム、トルエン、またはメタノールなどが挙げられる。
【００６３】
上記の溶媒の他に、粘度、沸点などを調整するために、シクロヘキサノール、エチレングリコール、エチレングリコールジクリシジルエーテル、１，３−オクチレングリコール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリエチレングリコール、トリプロピレングリコール、１，３−ブタンジオール、１，４−ブタンジオール、プロピレングリコール、へキシレングリコール、ブチルセロソルブ、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、エチルカルビトール、ジアセトンアルコール、γ−ブチロラクトンまたは乳酸エチルなどの溶媒を混合して用いてもよい。
【００６４】
正孔輸送層２２は、正孔注入層２１から注入された正孔を発光層２３へ効率よく輸送するためのものである。この正孔輸送層２２を構成する材料としては、例えば、Ｎ，Ｎ’−ビス（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（ＮＰＤ）、Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−１，１’−ジフェニル−４，４’−ジアミン（ＴＰＤ）、あるいはＮ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ビス［Ｎ−フェニル−Ｎ−（２−ナフチル）−４’−アミノビフェニル−４−イル］−１，１’−ビフェニル−４，４’−ジアミン（ＮＰＴＥ）などが挙げられる。なお、正孔注入層２１を正孔輸送層２２として用いてもよい。
【００６５】
発光層２３は、陽極１１と陰極３１との間で電界が印加された際に、陽極１１側から注入された正孔と、陰極３１側から注入された電子とが再結合し、光を発生する領域である。発光層２３を構成する材料としては、発光機能（正孔と電子との再結合の場を提供し、この再結合を発光につなげる機能）と共に、例えば、電荷の注入機能および電荷の輸送機能を有するものが好ましい。これにより、発光効率が向上する一方で、正孔輸送層２２および後述する電子輸送層２４を設けなくとも、発光することが可能となる。ここでいう電荷の注入機能とは、電界印加時において、正孔注入層２１からの正孔を注入することができると共に、陰極３１からの電子を注入することができる機能のことである。また、電荷の輸送機能とは、注入された正孔および電子を電界の力で移動させる機能のことである。すなわち、この発光層２３は、正孔輸送性を有する正孔輸送層２２および電子輸送性を有する電子輸送層２４を兼ね備えたものでもよい。
【００６６】
発光層２３は、例えば、ホストとなる化合物（ホスト材料）に対して、各色（青色、緑色、赤色）の発光色素（発光性ゲスト材料）がドーピングされており、電界が印加されると、その発光色素の色調に従って、各色を発光する。
【００６７】
ホスト材料としては、例えば、ナフタレン誘導体、インデン誘導体、フェナントレン誘導体、ピレン誘導体、ナフタセン誘導体、トリフェニレン誘導体、アントラセン誘導体、ペリレン誘導体、ピセン誘導体、フルオランテン誘導体、アセフェナントリレン誘導体、ペンタフェン誘導体、ペンタセン誘導体、コロネン誘導体、ブタジエン誘導体、スチルベン誘導体、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム錯体あるいはビス（ベンゾキノリノラト）ベリリウム錯体などが挙げられる。具体的には、例えば、９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン（ＡＤＮ）などが挙げられる。
【００６８】
また、発光性ゲスト材料としては、発光効率が高い材料、例えば、低分子蛍光色素、蛍光性の高分子、さらには金属錯体等の有機発光材料が用いられる。以下で各色の発光ゲスト材料について説明する。
【００６９】
青色の発光性ゲスト材料とは、約４００ｎｍ〜４９０ｎｍの波長範囲に発光のピークを有する化合物のことであり、このような有機化合物としては、ナフタレン誘導体、アントラセン誘導体、ナフタセン誘導体、スチリルアミン誘導体あるいはビス（アジニル）メテンホウ素錯体などが挙げられる。具体的には、アミノナフタレン誘導体、アミノアントラセン誘導体、アミノクリセン誘導体、アミノピレン誘導体、スチリルアミン誘導体あるいはビス（アジニル）メテンホウ素錯体が挙げられ、これらのうちの１種あるいは２種以上が好ましく用いられる。
【００７０】
緑色の発光性ゲスト材料とは、約４９０ｎｍ〜５８０ｎｍの波長範囲に発光のピークを有する化合物ことであり、このような有機化合物としては、ナフタレン誘導体、アントラセン誘導体、ピレン誘導体、ナフタセン誘導体、フルオランテン誘導体、ペリレン誘導体、クマリン誘導体、キナクリドン誘導体、インデノ［１，２，３−ｃｄ］ペリレン誘導体あるいはビス（アジニル）メテンホウ素錯体ピラン系色素などが挙げられる。具体的には、アミノアントラセン誘導体、フルオランテン誘導体、クマリン誘導体、キナクリドン誘導体、インデノ［１，２，３−ｃｄ］ペリレン誘導体あるいはビス（アジニル）メテンホウ素錯体が挙げられ、これらのうちの１種あるいは２種以上が好ましく用いられる。
【００７１】
赤色発光性ゲスト材料とは、約５８０ｎｍ〜７００ｎｍの波長範囲に発光のピークを有する化合物のことであり、このような有機化合物としては、ニールレッドや、ＤＣＭ１（｛４−ジシアノメチレン−２−メチル―６(ｐ−ジメチルアミノスチリル)−４Ｈ−ピラン｝）あるいはＤＣＪＴ（｛４−（ジシアノメチレン）−２−ｔ−ブチル−６−（ジュロリジルスチリル）−ピラン｝）などのピラン誘導体や、スクアリリウム誘導体や、ポルフィリン誘導体や、クロリン誘導体や、ユーロジリン誘導体などが挙げられ、これらのうちの１種あるいは２種以上が好ましく用いられる。
【００７２】
なお、発光層２３は、上記した各色の発光性ゲスト材料を用いて、それらのうちの１色を発光するようにしてもよいし、各色のうちの１色を発光する層を積層して発光光を白色としてもよい。すなわち、発光層２３は、青色発光層、緑色発光層あるいは赤色発光層のうちのいずれかでもよいし、それらを積層して白色発光層としてもよい。もちろん、上記以外の色調を発光するようにしてもよい。
【００７３】
電子輸送層２４は、陰極３１から注入された電子を発光層２３に効率よく輸送するためのものである。電子輸送層２４を構成する材料としては、例えば、キノリン、ペリレン、フェナントロリン、ビススチリル、ピラジン、トリアゾール、オキサゾール、オキサジアゾール、フルオレノン、またはこれらの誘導体や金属錯体が挙げられる。具体的には、トリス（８−ヒドロキシキノリン）アルミニウム（略称Ａｌｑ３）が挙げられ、その他、アントラセン、ナフタレン、フェナントレン、ピレン、アントラセン、ペリレン、ブタジエン、クマリン、アクリジン、スチルベンあるいは１，１０−フェナントロリンまたはこれらの誘導体や金属錯体などが挙げられる。これらは単独で用いてもよく、複数種を混合して用いてもよい。
【００７４】
陰極３１は、発光層２３に電界を印加する一方の電極であり、光透過性の材料により構成されている。これにより、発光層２３からの発光光およびその発光光が陽極１１表面において反射した光が、陰極３１から外側へ取り出されることとなる。この陰極３１は、発光層２３側に仕事関数が小さい材料を用いた層が形成されており、発光層２３側から順に第１陰極層３１Ａおよび第２陰極層３１Ｂが積層されている。
【００７５】
第１陰極層３１Ａは、光透過性が良好であると共に、仕事関数が小さく、かつ電子輸送層２４に電子を効率よく注入することが可能な材料により構成されている。このような材料としては、例えば、Ｌｉ2 Ｏ、Ｃｓ2 Ｏ、ＬｉＦあるいはＣａＦ2 などのアルカリ金属酸化物、アルカリ金属弗化物、アルカリ土類金属酸化物あるいはアルカリ土類弗化物などが挙げられる。これらは単独で用いてもよいし、複数種を混合して用いてもよい。
【００７６】
また、第２陰極層３１Ｂは、薄膜のＭｇＡｇ電極材料やＣａ電極材料などの光透過性を有し、かつ導電性が良好な材料により構成されている。また、有機電界発光素子１が、特に陽極１１と陰極３１との間で発光光を共振させて取り出すキャビティ構造を備える場合には、第２陰極層３１Ｂは、例えば、Ｍｇ−Ａｇ（９：１）１０ｎｍ厚のような半透過性反射材料を用いて構成してもよい。
【００７７】
なお、陰極３１は、必要に応じて、第２陰極層３１Ｂ上に、電極の劣化抑制のための封止電極として第３陰極層（図示せず）を積層した構造でもよい。
【００７８】
陰極３１の各層（第１陰極層３１Ａ、第２陰極層３１Ｂおよび必要に応じて第３陰極層）を形成する方法としては、真空蒸着法、スパッタリング法あるいはプラズマＣＶＤ法などが挙げられる。
【００７９】
このような有機電界発光素子１は、例えば、以下のように製造することができる。
【００８０】
まず、基板１０上に陽極１１を蒸着法やスパッタリング法などにより形成し、続いて、陽極１１上に、有機層２０を形成する。この場合には、まず、陽極１１の上に、スルホン酸誘導体からなる正孔注入層２１をスピンコート法等の湿式方式（塗布法）により形成する。続いて、正孔注入層２１の上に、真空蒸着法などの気相方式により、正孔輸送層２２、発光層２３および電子輸送層２４をこの順で積層する。これにより、有機層２０が形成される。最後に、電子輸送層２４の上に、蒸着法などにより、第１陰極層３１Ａおよび第２陰極層３１Ｂをこの順で積層して、陰極３１を形成する。これにより、図１に示した有機電界発光素子が完成する。なお、ここでは、有機層２０のうち、正孔輸送層２２、発光層２３および電子輸送層２４を真空蒸着法など気相方式により形成したが、湿式方式により形成してもよい。これにより、上記したように異物混入による短絡の発生がより抑制され、歩留まり等がより向上する。
【００８１】
この有機電界発光素子１では、陽極１１と陰極３１との間に電圧が印加され、有機層２０に電界がかかると、陽極１１からの正孔が、正孔注入層２１により正孔輸送層２２へ効率よく注入される。この注入された正孔を正孔輸送層２２が発光層へ効率よく輸送する。その一方で、陰極３１からの電子が電子輸送層２４を介して発光層２３に輸送される。このように陽極１１側から移動してきた正孔と、陰極３１側から移動してきた電子とが、発光層２３において再結合し、光を発することとなる。この発光層２３からの発光光と、この発光光が陽極１１の表面で反射した光とが陰極３１を透過して射出される。
【００８２】
本実施の形態の有機電界発光素子１では、陽極１１と発光層２３との間にスルホン酸誘導体からなる正孔注入層２１を有している。これにより、少なくともアルミニウムを含む陽極１１から発光層２３への良好な正孔注入性が得られるため、有機層２０に対して電界を印加すると、発光層２３が印加された電流に対して効率よく発光する。その上、正孔注入層２１がスルホン酸誘導体の他に、他の化合物（例えば、アニリン誘導体など）を含む場合やスルホン酸誘導体以外の化合物（例えば、アザトリフェニレン誘導体など）により構成されている場合と比較して、製造時の環境に左右されることなく、均質性の高い正孔注入層２１が得られるため、良好な正孔注入性を長期間維持できる。よって、高い発光効率が得られると共に、寿命特性などの信頼性を向上させることができる。更に、安価なアルミニウムを陽極１１に用いることに加えて、正孔注入層２１に高価なアニリン誘導体を用いる必要がないため、低コスト化が可能となる。
【００８３】
また、アルミニウムは反射率が高いため、少なくともアルミニウムを含む陽極１１を用いることにより、陰極３１を透過する光量を確保することができる。すなわち、駆動電圧を低く抑えることも可能となる。さらに、陽極１１が、アルミニウムを主成分として含み、かつ副成分としてアルミニウムよりも仕事関数が低い元素を含むようにすれば、十分な正孔注入性が得られると共に安定性が向上するため、良好な発光効率を維持しつつ、信頼性をより向上させることができる。
【００８４】
この場合、正孔注入層２１を構成するスルホン酸誘導体が、式（１）に示した化合物を含む、または、式（２）に示した化合物、式（３）で表される構造部を有する化合物および式（４）に示した構造部を含む高分子化合物のうちの少なくとも１種を含む、または、式（７）に示した化合物、式（８）に示した化合物、式（９）に示した構造部を有する化合物および式（１１）に示した構造部を有する化合物のうちの少なくとも１種を含む、または、式（１３）に示した構造部を有する化合物を含むことにより、より高い発光効率が得られると共に、寿命特性などの信頼性をより向上させることができる。
【００８５】
特に、正孔注入層２１が塗布法により形成されることにより、高い発光効率が得られるうえに、陽極１１上の異物による短絡の発生が抑えられるため、リーク素子が減少し、信頼性をさらに向上させることができる。その上、コストが抑えられ、歩留まりが向上する。
【００８６】
さらに、正孔注入層２１の厚さを５ｎｍ以上５０ｎｍ以下にすることにより、駆動電圧をより低く抑えることができるため、より高い発光効率が得られると共に、寿命特性がより向上するため、特に信頼性を向上させることができる。
【００８７】
次に、上記した有機電界発光素子１の適用例について説明する。ここで、表示装置を例に挙げると、上記した有機電界発光素子１は以下のように用いられる。
【００８８】
［２．表示装置］
図２は表示装置の断面構成を表している。この表示装置は、ＴＦＴなどの駆動回路（図示せず）を備えた基板１０の上に絶縁層１２および有機電界発光素子１Ｒ，１Ｇ，１Ｂを有する構成となっている。また、この表示装置では、有機電界発光素子１Ｒ，１Ｇ，１Ｂの上に、それらを覆うように保護層３２が形成され、この保護層３２上に設けられた接着層３３により接着された封止用基板４０により全面にわたって封止されている。すなわち、ここで説明する表示装置の駆動方式は、アクティブマトリックス方式である。
【００８９】
基板１０は、ガラスなどの透明基板や、シリコン基板や、フィルム状のフレキシブル基板などの上に、有機電界発光素子１Ｒ，１Ｇ，１ＢごとにＴＦＴなどの駆動回路（図示せず）および平坦化絶縁膜（図示せず）が設けられている。
【００９０】
有機電界発光素子１Ｒ，１Ｇ，１Ｂは、上記した有機電界発光素子１と同様の構成を有している。ここでは、有機電界発光素子１Ｒ，１Ｇ，１Ｂから取り出される光は、表示装置において、それぞれ赤色、緑色および青色を呈することとする。なお、ここでは、後述する封止用基板４０がカラーフィルタ（図示せず）を有しているので、有機電界発光素子１Ｒ，１Ｇ，１Ｂが有する発光層２３は、同一の構成を有しているが、それぞれ異なる構成を有していてもよい。その場合には、有機電界発光素子１Ｒ，１Ｇ，１Ｂにおいて、それぞれの発光層２３が含む発光性ゲスト材料が異なることとなる。
【００９１】
絶縁層１２は、有機電界発光素子１Ｒ，１Ｇ，１Ｂの陽極１１と陰極３１との絶縁性を確保すると共に発光領域を正確に所望の形状にするためのものである。この絶縁層１２は、基板１０の上において、有機電界発光素子１Ｒ，１Ｇ，１Ｂの各陽極１１との間に、各陽極１１を取り囲み、開口部を形成するように設けられている。このような絶縁層１２は、例えばポリイミドなどの感光性樹脂により構成されている。なお、ここでは、有機層２０および陰極３１は、絶縁層１２の上にも連続して設けられているが、発光光が生じるのは絶縁層１２の開口部（陽極１１の上部）だけである。
【００９２】
保護層３２は、有機層２０に水分などが侵入することを防止するためのものであり、透過水性および吸水性の低い材料により構成されると共に十分な厚みを有している。また、保護層３２は、発光層２３で発生した光に対する透過性が高く、例えば８０％以上の透過率を有する材料により構成されている。このような保護層３２は、例えば、厚さが２μｍ〜３μｍ程度であり、アモルファスな絶縁性材料により構成されている。具体的には、アモルファスシリコン（α−Ｓｉ）、アモルファス炭化シリコン（α−ＳｉＣ）、アモルファス窒化シリコン（α−Ｓｉ1-x Ｎx ）あるいはアモルファスカーボン（α−Ｃ）が好ましい。これらのアモルファスな絶縁性材料は、グレインを構成しないので透水性が低く、良好な保護層３２となる。また、保護層３２は、ＩＴＯのような透明導電性材料により構成されていてもよい。
【００９３】
接着層３３は、例えば、熱硬化型樹脂または紫外線硬化型樹脂により構成されている。
【００９４】
封止用基板４０は、有機電界発光素子１Ｒ，１Ｇ，１Ｂの陰極３１側に位置しており、接着層３３と共に有機電界発光素子１Ｒ，１Ｇ，１Ｂを封止するものである。この封止用基板４０は、有機電界発光素子１Ｒ，１Ｇ，１Ｂで発生した光を透過可能なガラスなどの材料により構成されている。封止用基板４０には、例えば、カラーフィルタ（図示せず）が設けられている。これにより、有機電界発光素子１Ｒ，１Ｇ，１Ｂで発生した光を取り出すと共に、有機電界発光素子１Ｒ，１Ｇ，１Ｂならびにその間の配線（図示せず）において反射された外光を吸収し、コントラストを改善するようになっていてもよい。
【００９５】
カラーフィルタは、封止用基板４０のどちら側の面に設けられてもよいが、有機電界発光素子１Ｒ，１Ｇ，１Ｂの側に設けられることが好ましい。カラーフィルタが表面に露出せず、接着層３３により保護することができるからである。また、発光層２３とカラーフィルタとの間の距離が狭くなることにより、有機電界発光素子１Ｒ，１Ｇ，１Ｂから射出された光が隣接する他の色のカラーフィルタに入射して混色を生じることを避けることができるからである。カラーフィルタは、赤色フィルタ、緑色フィルタおよび青色フィルタ（いずれも図示せず）を有しており、有機電界発光素子１Ｒ，１Ｇ，１Ｂに対応して順に配置されている。赤色フィルタ、緑色フィルタおよび青色フィルタは、それぞれ例えば矩形形状で隙間なく形成されている。これらの赤色フィルタ、緑色フィルタおよび青色フィルタは、顔料を混入した樹脂によりそれぞれ構成されていてもよい。この顔料を選択することにより、目的とする赤、緑あるいは青の波長域における光透過率が高く、他の波長域における光透過率が低くなるように調整されている。
【００９６】
この表示装置は、例えば、次のようにして製造することができる。
【００９７】
まず、基板１０を用意し、その上に、例えばスパッタリング法により、陽極１１を形成し、例えばドライエッチングにより所定の形状に成形する。
【００９８】
続いて、基板１０の全面にわたり、陽極１１を覆うように感光性樹脂を塗布し、例えばフォトリソグラフィ法により発光領域に対応して開口部を設け、焼成することにより、絶縁層１２を形成する。
【００９９】
そののち、例えば、上記した有機電界発光素子１を製造する際の手順と同様の手順により、有機層２０を形成したのち、有機層２０の上に陰極３１を形成する。このようにして、有機電界発光素子１Ｒ，１Ｇ，１Ｂを形成する。
【０１００】
有機電界発光素子１Ｒ，１Ｇ，１Ｂを形成したのち、これらの上に保護層３２を形成する。保護層３２の形成方法は、下地に対して影響を及ぼすことのない程度に、成膜粒子のエネルギーが小さい成膜方法、例えば蒸着法またはＣＶＤ法が好ましい。また、保護層３２は、陰極３１を大気に暴露することなく、陰極３１の形成と連続して行うことが望ましい。大気中の水分や酸素により有機層２０が劣化してしまうのを抑制することができるからである。さらに、有機層２０の劣化による輝度の低下を防止するため、保護層３２の成膜温度は常温に設定すると共に、保護層３２の剥がれを防止するために膜のストレスが最小になる条件で成膜することが望ましい。
【０１０１】
また、例えば、封止用基板４０の上に、赤色フィルタの材料をスピンコートなどにより塗布し、フォトリソグラフィ技術によりパターニングして焼成することにより赤色フィルタを形成する。続いて、赤色フィルタと同様にして、青色フィルタおよび緑色フィルタを順次形成する。
【０１０２】
そののち、保護層３２の上に、接着層３３を形成し、この接着層３３を介して封止用基板４０を貼り合わせる。その際、封止用基板４０のカラーフィルタを形成した面を、有機電界発光素子１Ｒ，１Ｇ，１Ｂ側にして配置することが好ましい。以上により、図２に示した表示装置が完成する。
【０１０３】
このような表示装置では、画像データに基づいて選択された各有機電界発光素子１Ｒ，１Ｇ，１Ｂにおいて、陽極１１および陰極３１の間に駆動電圧が印加されると、有機層２０に電界がかかる。この電界がかかった有機層２０では、発光層２３において正孔と電子とが再結合して発光光が生じる。この発光光は、カラーフィルタおよび封止用基板４０を透過して取り出される。
【０１０４】
この表示装置によれば、有機電界発光素子１Ｒ，１Ｇ，１Ｂが、上記した有機電界発光素子１と同様の構成を有していることにより、高い発光効率が得られると共に、寿命特性などの信頼性を向上させることができる。この他の作用効果については、上記した有機電界発光素子１と同様である。
【０１０５】
［３．変形例］
なお、本実施の形態における有機電界発光素子１では、有機層２０を構成する正孔注入層２１、正孔輸送層２２、発光層２３および電子輸送層２４をそれぞれ単層で形成する場合について主に説明したが、各層を複数層で形成するようにしてもよい。この場合においても、同様の作用効果を得ることができる。
【０１０６】
また、上記した実施の形態および変形例では、単一の有機層２０を備えた有機電界発光素子について説明したが、有機層２０を積層して、いわゆるスタック型としてもよい。このスタック型とは、マルチフォトンエミッション素子（ＭＰＥ素子）とも呼ばれる構成であり、例えば、特開２００３−２７２８６０号公報に記載されている。このように、複数の有機層２０が絶縁性の電荷発生層を介して積層された場合でも、同様の作用効果を得ることができる。
【実施例】
【０１０７】
本発明の具体的な実施例について、詳細に説明する。
【０１０８】
（実験例１−１）
以下の手順により、図１に示した有機電界発光素子１を作製した。
【０１０９】
まず、３０ｍｍ×３０ｍｍのガラスからなる基板１０上に、陽極１１を形成した。この場合には、第１層として、ランタノイド系元素であるネオジウム（Ｎｄ）を１０重量％含むアルミニウム合金層（ＡｌＮｄ層；厚さ１５０ｎｍ）を蒸着した。続いて、この第１層を大気に暴露し、陽極１１の第２層として、厚さ５ｎｍのアルミニウム合金の自然酸化膜を第１層の表面に形成した。なお、陽極１１の反射率は、波長４５０ｎｍの光に対して９０％以上であった。
【０１１０】
続いて、陽極１１の上に、発光領域となる２ｍｍ×２ｍｍの開口部を有するように、ＲＦスパッタ法により酸化ケイ素（ＳｉＯ2 ）からなる絶縁層を形成した。
【０１１１】
次に、陽極１１および絶縁層上に有機層２０を形成した。まず、陽極１１上に、厚さ２０ｎｍの正孔注入層２１を形成した。この場合、正孔注入層２１を構成する材料として、式（１）に示した化合物である式（１−１）に示した化合物（５−スルホサリチル酸）を用いた。これを、Ｎ，Ｎ’−ジメチルイミダゾリジノン（ＤＭＩ）に固形分濃度１．５重量％で溶解させた。この溶液を用いて、大気雰囲気下で、スピンコート法（３０００ｒｐｍ、１２０秒）により塗布膜を形成した。続いて、大気雰囲気の加熱炉により、この塗布膜を２００℃、３０分間加熱し、乾燥させたのち、大気中にて室温（２５℃、湿度４０％）まで冷却させた。
【０１１２】
続いて、正孔注入層２１上に、厚さ１１８ｎｍの正孔輸送層２２を蒸着法により形成した。この際、蒸着速度は０．２〜０．４ｎｍ／秒とした。この場合には、正孔輸送層２２を形成する材料としては、式（１４）で表される化合物（α−ＮＰＤ）を用いた。
【０１１３】
【化１７】
2011119411.tif 000019
【０１１４】
次に、正孔輸送層２２上に、膜厚３０ｎｍの発光層２３を蒸着法により形成した。この場合には、ホスト材料として式（１５）で表される化合物（ＡＤＮ）を用い、発光性ゲスト材料（ドーパント）として式（１６）で表される化合物（アミノクリセン誘導体）をドーピングした。蒸着速度は、それぞれ２．０ｎｍ／秒（ホスト材料）、０．１１ｎｍ／秒（発光性ゲスト材料）として、発光性ゲスト材料のドーピング量は濃度が膜厚比で５％となるようにした。
【０１１５】
【化１８】
2011119411.tif 000020
【０１１６】
【化１９】
2011119411.tif 000021
【０１１７】
続いて、発光層２３上に、厚さ２０ｎｍの電子輸送層２４を蒸着法により形成した。この場合には、式（１７）で表される化合物（Ａｌｑ３）を２ｎｍ／秒の蒸着速度で蒸着した。これにより、有機層２０が形成された。
【０１１８】
【化２０】
2011119411.tif 000022
【０１１９】
次に、有機層２０上に、第１陰極層３１Ａおよび第２陰極層３１Ｂを有する陰極３１を真空蒸着法により形成した。この場合には、ＬｉＦよりなる厚さ約０．３ｎｍの第１陰極層３１Ａを、０．０１ｎｍ／秒の蒸着速度で形成したのち、ＭｇＡｇ（体積比９：１）よりなる厚さ１０ｎｍの第２陰極層３１Ｂを１．５ｎｍ／秒（Ｍｇ）および０．１７ｎｍ／秒（Ａｇ）の蒸着速度で形成した。これにより、図１に示した有機電界発光素子１が完成した。なお、本実験例では、上記した有機電界発光素子１を１００個作製した。このことは以下の実験例１−２〜１−１９においても同様である。
【０１２０】
（実験例１−２）
正孔注入層２１を形成する際に、式（１−１）に示した化合物に代えて、式（１）に示した化合物である式（１−２）に示した化合物（４−スルホフタル酸）を用いたことを除き、実験例１−１と同様の手順を経た。
【０１２１】
（実験例１−３）
正孔注入層２１を形成する際に、式（１−１）に示した化合物に代えて、式（２）に示した化合物である式（２−１）に示した化合物（ナフタレンジスルホン酸化合物）を用いたことを除き、実験例１−１と同様の手順を経た。
【０１２２】
（実験例１−４）
正孔注入層２１を形成する際に、式（１−１）に示した化合物に代えて、式（２）に示した化合物である式（２−２）に示した化合物（ナフタレンジスルホン酸化合物）を用いたことを除き、実験例１−１と同様の手順を経た。
【０１２３】
（実験例１−５）
正孔注入層２１を形成する際に、式（１−１）に示した化合物に代えて、式（３）に示した構造部を有する化合物である式（３−１）に示した構造部を有する化合物（ナフタレンジスルホン酸化合物）を用いたことを除き、実験例１−１と同様の手順を経た。ここでは式（３−１）中のｂ＝５のものを用いた。
【０１２４】
（実験例１−６）
正孔注入層２１を形成する際に、式（１−１）に示した化合物に代えて、式（４）に示した構造部を有する高分子化合物（スチレンスルホン酸化合物）を用いたことを除き、実験例１−１と同様の手順を経た。ここでは式（４）中のｉが１０００程度のものを用いた。
【０１２５】
（実験例１−７）
正孔注入層２１を形成する際に、式（１−１）に示した化合物に代えて、式（７）に示した化合物である式（７−１）に示した化合物（１，４−ベンゾジオキサンスルホン酸化合物）を用いたことを除き、実験例１−１と同様の手順を経てた。
【０１２６】
（実験例１−８）
正孔注入層２１を形成する際に、式（１−１）に示した化合物に代えて、式（７）に示した化合物である式（７−２）に示した化合物を用いたことを除き、実験例１−１と同様の手順を経た。ここでは式（７−２）中のａ＋ｂ＋ｃ＝２〜４のものを用いた。
【０１２７】
（実験例１−９）
正孔注入層２１を形成する際に、式（１−１）に示した化合物に代えて、式（８）に示した化合物である式（８−１）に示した化合物を用いたことを除き、実験例１−１と同様の手順を経てた。
【０１２８】
（実験例１−１０）
正孔注入層２１を形成する際に、式（１−１）に示した化合物に代えて、式（８）に示した化合物である式（８−４）に示した化合物を用いたことを除き、実験例１−１と同様の手順を経た。
【０１２９】
（実験例１−１１）
正孔注入層２１を形成する際に、式（１−１）に示した化合物に代えて、式（８）に示した化合物である式（８−２）に示した化合物を用いたことを除き、実験例１−１と同様の手順を経た。
【０１３０】
（実験例１−１２）
正孔注入層２１を形成する際に、式（１−１）に示した化合物に代えて、式（８）に示した化合物である式（８−３）に示した化合物を用いたことを除き、実験例１−１と同様の手順を経た。
【０１３１】
（実験例１−１３）
正孔注入層２１を形成する際に、式（１−１）に示した化合物に代えて、式（１１）に示した構造部を有する化合物として、式（１１−１）に示した構造部を有する化合物を用いたことを除き、実験例１−１と同様の手順を経た。ここでは式（１１−１）中のｕ1 が５のものを用いた。
【０１３２】
（実験例１−１４）
正孔注入層２１を形成する際に、式（１−１）に示した化合物に代えて、式（９）に示した構造部を有する化合物である式（９−１）に示した構造部を有する化合物を用いたことを除き、実験例１−１と同様の手順を経た。ここでは式（９−１）中のｑ1 ＝５のものを用いた。
【０１３３】
（実験例１−１５）
正孔注入層２１を形成する際に、式（１−１）に示した化合物に代えて、式（１３）に示した構造部を有する化合物（フッ素化されたエーテルスルホン酸化合物）を用いたことを除き、実験例１−１と同様の手順を経た。ここでは式（１３）中のｘ、ｙおよびｚが３≦ｘ＋ｙ＋ｚ≦２０のものを用いた。
【０１３４】
（実験例１−１６）
正孔注入層２１を形成する際に、式（１−１）に示した化合物に代えて、式（１−１）に示した化合物と式（９−１）に示した構造部を有する化合物との混合物（モル比１：１）を用いたことを除き、実験例１−１と同様の手順を経た。ここでは式（９−１）に示した構造部を有する化合物として式（９−１）中のｑ1 ＝５のものを用いた。
【０１３５】
次に、実験例１−１〜１−１６に対する比較例として、実験例１−１７〜１−１９について説明する。
【０１３６】
（実験例１−１７）
正孔注入層２１を形成する際に、式（１−１）に示した化合物に代えて、式（１８）に示したアニリン５量体と式（１−１）に示した化合物とをモル比（式（１８）：式（１−１））で１：３にて混合した混合物を用いたことを除き、実験例１−１と同様の手順を経た。
【０１３７】
【化２１】
2011119411.tif 000023
【０１３８】
（実験例１−１８）
正孔注入層２１を形成する際に、式（１−１）に示した化合物に代えて、式（１９）に示したアザトリフェニレン誘導体を用いると共に、真空蒸着法（蒸着速度１ｎｍ／秒、膜厚２０ｎｍ）によって形成したことを除き、実験例１−１と同様の手順を経た。
【０１３９】
【化２２】
2011119411.tif 000024
【０１４０】
（実験例１−１９）
正孔注入層２１を設けずに、式（１４）に示した化合物（α―ＮＰＤ）を用いた正孔輸送層２２の膜厚を１３８ｎｍとしたことを除き、実験例１−１と同様の手順を経てた。
【０１４１】
これらの実験例１−１〜１−１９の有機電界発光素子１について、駆動電圧および発光効率を測定すると共に発光寿命を評価し、さらに、ダークスポット成長およびリーク素子数を調べたところ、表１に示した結果が得られた。
【０１４２】
駆動電圧および発光効率を測定する際には、電流密度を１０ｍＡ／ｃｍ2 とした。また、発光寿命を評価する際には、電流密度；ピーク１００ｍＡ／ｃｍ2 、ｄｕｔｙ；５０％として駆動した時の初期輝度に対する相対輝度が１０％低下するまでの時間を測定した。また、ダークスポット成長は、電流密度１０ｍＡ／ｃｍ2 における初期のダークスポット総面積と、１０００時間駆動後のダークスポット総面積とを測定し、それらの面積比＝［（１０００時間駆動後のダークスポット総面積）／（初期のダークスポット総面積）］により評価した。なお、上記した特性評価は、いずれも酸素濃度が０．５ｐｐｍ以下の窒素ガス雰囲気中において、雰囲気温度２５℃、露点温度−８０℃の条件で行った。また、駆動電圧および発光効率はリーク素子を除く素子の平均値であり、発光寿命およびダークスポットの成長の結果はリークしていない一つの素子の結果である。
【０１４３】
【表１】
2011119411.tif 000025
【０１４４】
表１に示したように、実験例１−１〜１−１６では、実験例１−１７〜１−１９と比較して、駆動電圧、発光効率、寿命、ダークスポットの成長およびリーク素子数において、いずれも良好な素子特性を示した。
【０１４５】
実験例１−１〜１−１６と実験例１−１７とを比較すると、実験例１−１７では、駆動電圧、発光効率、寿命およびダークスポットの成長の点で劣っていた。この実験例１−１７の結果は、以下によるものと考えられる。実験例１−１７では、正孔注入層２１がアニリン誘導体とスルホン酸誘導体とを混合して形成されている。このため、正孔注入層２１の形成工程における焼成後の冷却工程において、大気中の水分が膜表面に結露し、その結露部分でスルホン酸誘導体が凝集する。これにより、正孔注入層２１中においてスルホン酸誘導体とアニリン誘導体との分布の偏りが生じ、スルホン酸誘導体が疎の部分では、非発光状態もしくは低輝度状態、すなわち、ダークスポットとなる。そして、このような分布の偏りが、駆動電圧の上昇および発光効率の低下を引き起こし、分布の偏りが駆動時間と共に進行したため、発光寿命が短くなり、ダークスポットが成長した。これに対して、実験例１−１〜１−１６でも上記した結露は起こりうるが、正孔注入層２１がスルホン酸誘導体のみで形成されていることにより、結露してもスルホン酸誘導体の分布の偏りが起こることはない。
【０１４６】
実験例１−１８では、実験例１−１〜１−１６と比較して、駆動電圧、発光効率および寿命は、ほぼ同等であるが、リーク素子数が増大した。これは、実験例１−１８の正孔注入層２１を真空蒸着法によって成膜したことにより、陽極１１上に存在した異物の有機層２０による被覆率が低かったため、陽極１１と陰極３１の間で短絡が生じた素子が多くなったものと考えられる。また、実験例１−１７では、正孔注入層２１は、陽極１１との付着力も低いため、膜剥がれによるダークスポットの成長が速くなったものと考えられる。
【０１４７】
実験例１−１９では、正孔注入層２１を形成していないので、発光層２３への正孔注入性が低かったため、駆動電圧が上昇し、発光効率が低下したものと考えられる。また、実験例１−１９では、有機層２０が塗布法で成膜された層を持たないため、リーク素子数が多くなったものと考えられる。
【０１４８】
これらのことから、少なくともアルミニウムを含む陽極１１を備えた有機電界発光素子１では、以下のことが確認された。すなわち、正孔注入層２１が、スルホン酸誘導体のみから形成されることにより、駆動電圧を低く抑えつつ、高い発光効率を得ることができると共に、寿命特性等が向上するため、信頼性を向上させることができる。
【０１４９】
（実験例２−１〜２−１０）
正孔注入層２１を構成する材料を含む溶液濃度（固形分濃度０．２〜２．５重量％）および塗布膜を形成する際のスピンコートの回転数（７５０〜６０００ｒｐｍ）を調整することにより、表２に示したように正孔注入層２１の膜厚を変更すると共に、正孔輸送層２２の膜厚を変更したことを除き、実験例１−１４と同様に有機電界発光素子を作製した。この場合、正孔注入層２１の膜厚を、３，４，５，１０，２０，３５，５０，５５，６０，７０ｎｍとし、各正孔注入層２１に対応する正孔輸送層２２の膜厚を、それぞれ１３５，１３４，１３３，１２８，１１８，１０３，８８，８３，７８，６８ｎｍとした。これらの実験例２−１〜２−１０の有機電界発光素子について、駆動電圧を測定したところ、表２および図３に示した結果が得られた。なお、実験例２−５は、実験例１−１４と同じである。
【０１５０】
【表２】
2011119411.tif 000026
【０１５１】
図３（Ａ）は、駆動電圧と正孔注入層２１の膜厚との相関関係を表したものである。また、図３（Ｂ）は、図３（Ａ）の膜厚１０ｎｍ以下の部分を拡大したものである。更に、表２は正孔注入層２１の各膜厚における駆動電圧の数値データの一覧である。これらの結果から、正孔注入層２１の膜厚は５ｎｍ以上５０ｎｍ以下において駆動電圧が低く抑えられることがわかった。すなわち、少なくともアルミニウムを含む陽極１１を備えた有機電界発光素子１では、正孔注入層２１の膜厚は５ｎｍ以上５０ｎｍ以下であることが好ましいことが確認された。
【０１５２】
ちなみに、正孔注入層２１の膜厚が５ｎｍ未満における駆動電圧の急激な上昇は、正孔注入層２１による陽極１１の被覆が不完全になったため、正孔注入層２１として機能する十分な膜厚に達していないものと考えられる。また、正孔注入層２１の膜厚が５０ｎｍより厚い場合における駆動電圧の急激な上昇は、正孔注入層２１の抵抗による電圧降下が顕著に影響したものと考えられる。
【０１５３】
なお、本実施例では示していないが、式（９−１）に示した構造部を有する化合物以外の他のスルホン酸誘導体（式（１−１）に示した化合物等）を用いて、正孔注入層２１の厚さを上記のように変化させて駆動電圧を測定したところ、駆動電圧は実験例２−１〜２−１０と同じ傾向を示した。その一方で、スルホン酸誘導体とアニリン誘導体とを含む正孔注入層２１の厚さを上記のように変化させて駆動電圧を測定したところ、いずれの厚さにおいても駆動電圧は、実験例２−１〜２−１０よりも著しく高くなった。すなわち、本実施例の有機電界発光素子１では、正孔注入層２１の厚さに依存することなく、駆動電圧を低く抑えることができるため、高い発光効率が得られ、かつ信頼性が向上する。特に、正孔注入層２１の厚さを上記の範囲にすることにより、駆動電圧をより低く抑えることができるため、発光効率および信頼性をより向上させることができる。
【０１５４】
以上、実施の形態および実施例を挙げて本発明を説明したが、本発明は、上記した実施の形態および実施例において説明した態様に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、上記した実施の形態および実施例では、上面発光型の有機電界発光素子について説明したが、下面発光型としてもよい。この場合には、基板を透明材料により構成し、基板上に、上記した陰極、有機層および陽極の順で積層し、その有機層を陰極側から順に、電子輸送層、発光層、正孔輸送層および正孔注入層が積層した構造にする。
【０１５５】
また、上記した実施の形態では、アクティブマトリックス方式の表示装置について説明したが、パッシブ方式の表示装置であってもよい。
【符号の説明】
【０１５６】
１，１Ｒ，１Ｂ，１Ｇ…有機電界発光素子、１０…基板、１１…陽極、１２…絶縁層、２０…有機層、２１…正孔注入層、２２…正孔輸送層、２３…発光層、２４…電子輸送層、３１…陰極、３１Ａ…第１陰極層、３１Ｂ…第２陰極層、３２…保護層、３３…接着層、４０…封止用基板。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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