(57)【要約】【課題】発光効率を高くするとともに、駆動電圧を低くすることができる有機ＥＬ素子を提供する。【解決手段】有機ＥＬ素子１は、基板２上に、陽極３と、第１の有機層４と、中間電極５と、第２の有機層６と、陰極７とを備えている。中間電極５は少なくとも１層の金属膜５２を含み、金属膜５２は、粒子が柱状に成長する金属を含む不連続膜である。また、金属膜５２の陽極３側に接する層は、アルカリ金属またはアルカリ土類金属を含む層５１、または、アルカリ金属イオンまたはアルカリ土類金属イオンを含有する化合物を含む層である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に少なくとも、陽極と、発光機能を有する第１の有機層と、中間電極と、発光機能を有する第２の有機層と、陰極と、を積層し、
前記中間電極は少なくとも１層の金属膜を含み、
前記金属膜は、少なくともアルミニウムとインジウムとを含有し、粒子が柱状に成長する金属を含む平均膜厚が４ｎｍ以上２５ｎｍ以下の不連続膜であり、
前記金属膜を形成する粒子の、膜面に対して鉛直方向の長さが平均膜厚の３．７５倍より大きい、ことを特徴とする有機ＥＬ素子。
【請求項２】
前記金属膜を形成する粒子の、膜面に対して鉛直方向の長さが平均膜厚の５倍以上である、ことを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項３】
前記金属膜の平均膜厚が４ｎｍ以上１０ｎｍ以下である、ことを特徴とする請求項１または２に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項４】
基板上に少なくとも、陽極と、発光機能を有する第１の有機層と、中間電極と、発光機能を有する第２の有機層と、陰極と、を積層し、
前記中間電極は少なくとも１層の金属膜を含み、
前記金属膜は、平均膜厚が１ｎｍ以上２５ｎｍ以下であり、少なくともアルミニウムとインジウムとを含有するアモルファス状の金属を含む膜であり、少なくとも１種の金属元素がその他の金属元素と固溶体を形成せずに存在しており、
前記アモルファス状の金属の電子線回析において回析線が観察できないことを特徴とする有機ＥＬ素子。
【請求項５】
前記金属膜の平均膜厚が１ｎｍ以上１０ｎｍ以下である、ことを特徴とする請求項４に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項６】
前記陰極から前記中間電極までの距離は、λ／２ｎ（λは発光波長、ｎは陰極から中間電極間の屈折率）である、ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項７】
前記アルミニウムとインジウムとの混合比率は、その重量比で８８：１２〜３５：６５である、ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項８】
前記アルミニウムとインジウムとの混合比率は、その重量比で８８：１２〜５３：４７である、ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項９】
前記金属膜の陽極側に接する層は、アルカリ金属またはアルカリ土類金属を含む、ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項１０】
前記金属膜の陽極側に接する層は、アルカリ金属イオンまたはアルカリ土類金属イオンを含有する化合物を含む、ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項１１】
基板上に少なくとも、陽極と、発光機能を有する有機層と、陰極と、を順次積層し、
前記陰極は少なくとも１層の金属膜を含み、
前記金属膜は、少なくともアルミニウムとインジウムとを含有し、粒子が柱状に成長する金属を含む平均膜厚が４ｎｍ以上２５ｎｍ以下の不連続膜であり、
前記金属膜を形成する粒子の、膜面に対して鉛直方向の長さが平均膜厚の３．７５倍より大きい、ことを特徴とする有機ＥＬ素子。
【請求項１２】
前記金属膜を形成する粒子の、膜面に対して鉛直方向の長さが平均膜厚の５倍以上である、ことを特徴とする請求項１１に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項１３】
前記金属膜の平均膜厚が４ｎｍ以上１０ｎｍ以下である、ことを特徴とする請求項１１または１２に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項１４】
基板上に少なくとも、陽極と、発光機能を有する有機層と、陰極と、を順次積層し、
前記陰極は少なくとも１層の金属膜を含み、
前記金属膜は、平均膜厚が１ｎｍ以上２５ｎｍ以下であり、少なくともアルミニウムとインジウムとを含有するアモルファス状の金属を含む膜であり、少なくとも１種の金属元素がその他の金属元素と固溶体を形成せずに存在しており、
前記アモルファス状の金属の電子線回析において回析線が観察できないことを特徴とする有機ＥＬ素子。
【請求項１５】
前記金属膜の平均膜厚が１ｎｍ以上１０ｎｍ以下である、ことを特徴とする請求項１４に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項１６】
前記アルミニウムとインジウムとの混合比率は、その重量比で８８：１２〜３５：６５である、ことを特徴とする請求項１１乃至１５のいずれか１項に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項１７】
前記アルミニウムとインジウムとの混合比率は、その重量比で８８：１２〜５３：４７である、ことを特徴とする請求項１１乃至１５のいずれか１項に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項１８】
前記金属膜の陽極側に接する層は、アルカリ金属またはアルカリ土類金属を含む、ことを特徴とする請求項１１乃至１７のいずれか１項に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項１９】
前記金属膜の陽極側に接する層は、アルカリ金属イオンまたはアルカリ土類金属イオンを含有する化合物を含む、ことを特徴とする請求項１１乃至１７のいずれか１項に記載の有機ＥＬ素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は有機ＥＬ（電界発光）素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機ＥＬ素子は、例えば、数Ｖ〜数十Ｖ程度の低電圧で発光が可能であり、また、蛍光性有機化合物の種類を選択することにより種々の色の発光が可能なことから、様々な発光素子、表示素子等への応用が期待されている。このため、様々な素子に応用すべく、種々の提案がなされている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、陽極、陰極とは別に素子内に新たに中間導電層を形成する有機ＥＬ表示装置が提案されている。特許文献１によれば、より高い自由度で製造でき、しかも広い発光波長領域を得ることができる。また、製造工程が簡単で、高輝度の有機ＥＬ表示装置を得ることができる。
【０００４】
また、特許文献２には、特許文献１の中間導電層に用いる材料の選択幅を広げるため、中間導電層の電子注入を担う層と正孔注入を担う層の少なくとも一方を島状の層とする発光素子が提案されている。特許文献２によれば、中間導電層に用いる材料の選択幅を広げるとともに、発光効率が高く、消費電力の小さい発光素子を得ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−３２９７４８号公報
【特許文献２】特開２００６−５３４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、中間導電層等の用いられる金属膜が電極として機能するには、１ｎｍ以上、好ましくは４ｎｍ以上の膜厚が必要であり、膜厚が４ｎｍ以下となると、素子の駆動電圧が高くなってしまうという問題がある。しかし、特許文献２の島状の層である金属電極膜を４ｎｍ以上の膜厚にすると、この島が結合して連続膜になり、光透過性が大きく低下してしまう。また、金属電極膜の膜面方向の絶縁性の低下によるドット外発光が起こってしまう。このため、素子の発光効率が低くなってしまい、さらにはディスプレイとしてのマトリックス表示ができなくなるという問題がある。
【０００７】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、発光効率を高くするとともに、駆動電圧を低くすることができる有機ＥＬ素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明の第１の観点に係る有機ＥＬ素子は、
基板上に少なくとも、陽極と、発光機能を有する第１の有機層と、中間電極と、発光機能を有する第２の有機層と、陰極と、を積層し、
前記中間電極は少なくとも１層の金属膜を含み、
前記金属膜は、少なくともアルミニウムとインジウムとを含有し、粒子が柱状に成長する金属を含む平均膜厚が４ｎｍ以上２５ｎｍ以下の不連続膜であり、
前記金属膜を形成する粒子の、膜面に対して鉛直方向の長さが平均膜厚の３．７５倍より大きい、ことを特徴とする。
【０００９】
前記金属膜を形成する粒子の、膜面に対して鉛直方向の長さが平均膜厚の５倍以上であることが好ましい。
前記金属膜の平均膜厚が４ｎｍ以上１０ｎｍ以下であることが好ましい。
【００１０】
本発明の第２の観点に係る有機ＥＬ素子は、
基板上に少なくとも、陽極と、発光機能を有する第１の有機層と、中間電極と、発光機能を有する第２の有機層と、陰極と、を積層し、
前記中間電極は少なくとも１層の金属膜を含み、
前記金属膜は、平均膜厚が１ｎｍ以上２５ｎｍ以下であり、少なくともアルミニウムとインジウムとを含有するアモルファス状の金属を含む膜であり、少なくとも１種の金属元素がその他の金属元素と固溶体を形成せずに存在しており、
前記アモルファス状の金属の電子線回析において回析線が観察できないことを特徴とする。
【００１１】
前記金属膜の平均膜厚が１ｎｍ以上１０ｎｍ以下であることが好ましい。
前記陰極から前記中間電極までの距離は、λ／２ｎ（λは発光波長、ｎは陰極から中間電極間の屈折率）であることが好ましい。
前記アルミニウムとインジウムとの混合比率は、その重量比で８８：１２〜３５：６５であることが好ましい。
前記アルミニウムとインジウムとの混合比率は、その重量比で８８：１２〜５３：４７であることが好ましい。
前記金属膜の陽極側に接する層は、例えば、アルカリ金属またはアルカリ土類金属を含む。
前記金属膜の陽極側に接する層は、例えば、アルカリ金属イオンまたはアルカリ土類金属イオンを含有する化合物を含む。
【００１２】
本発明の第３の観点に係る有機ＥＬ素子は、
基板上に少なくとも、陽極と、発光機能を有する有機層と、陰極と、を順次積層し、
前記陰極は少なくとも１層の金属膜を含み、
前記金属膜は、少なくともアルミニウムとインジウムとを含有し、粒子が柱状に成長する金属を含む平均膜厚が４ｎｍ以上２５ｎｍ以下の不連続膜であり、
前記金属膜を形成する粒子の、膜面に対して鉛直方向の長さが平均膜厚の３．７５倍より大きい、ことを特徴とする。
【００１３】
前記金属膜を形成する粒子の、膜面に対して鉛直方向の長さが平均膜厚の５倍以上であることが好ましい。
前記金属膜の平均膜厚が４ｎｍ以上１０ｎｍ以下であることが好ましい。
【００１４】
本発明の第４の観点に係る有機ＥＬ素子は、
基板上に少なくとも、陽極と、発光機能を有する有機層と、陰極と、を順次積層し、
前記陰極は少なくとも１層の金属膜を含み、
前記金属膜は、平均膜厚が１ｎｍ以上２５ｎｍ以下であり、少なくともアルミニウムとインジウムとを含有するアモルファス状の金属を含む膜であり、少なくとも１種の金属元素がその他の金属元素と固溶体を形成せずに存在しており、
前記アモルファス状の金属の電子線回析において回析線が観察できないことを特徴とする。
【００１５】
前記金属膜の平均膜厚が１ｎｍ以上１０ｎｍ以下であることが好ましい。
前記アルミニウムとインジウムとの混合比率は、その重量比で８８：１２〜３５：６５であることが好ましい。
前記アルミニウムとインジウムとの混合比率は、その重量比で８８：１２〜５３：４７であることが好ましい。
【００１６】
前記金属膜の陽極側に接する層は、例えば、アルカリ金属またはアルカリ土類金属を含む。
前記金属膜の陽極側に接する層は、例えば、アルカリ金属イオンまたはアルカリ土類金属イオンを含有する化合物を含む。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、発光効率を高くするとともに、駆動電圧を低くすることができる有機ＥＬ素子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１および第２の実施の形態の有機ＥＬ素子の構成例を示す図である。
【図２】第１の実施の形態の金属膜の構造を説明するための図である。
【図３】本発明の柱状成長膜の構造を説明するための図である。
【図４】従来の島状成長膜の構造を説明するための図である。
【図５】有機ＥＬ素子の他の構成例を示す図である。
【図６】第２の実施の形態の金属膜の構造を説明するための図である。
【図７】第３の実施の形態の有機ＥＬ素子の構成例を示す図である。
【図８】第４の実施の形態の有機ＥＬ素子の構成例を示す図である。
【図９】実施例１の金属膜の構造を示す図である。
【図１０】比較例１の金属膜の構造を示す図である。
【図１１】実施例７１の金属膜の構造を示す図である。
【図１２】Ｉｎ添加量と透過率との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の有機ＥＬ素子について説明する。
【００２０】
（第１の実施の形態）
本実施の形態では、本発明の有機ＥＬ素子を、発光機能を有する有機層が複数積層され、この有機層の間に中間電極が形成されたタンデム構造の有機ＥＬ素子に適用した場合を例に説明する。図１は、第１の実施の形態の有機ＥＬ素子の構成の一例を示す図である。
【００２１】
図１に示すように、有機ＥＬ素子１は、基板２上に、陽極３と、第１の有機層４と、中間電極５と、第２の有機層６と、陰極７とを備えている。
【００２２】
基板２は、透明な材料から形成されており、例えば、ガラス板、透明プラスチックシート、透明セラミックスなどから形成されている。また、基板２に、例えば、カラーフィルター膜、色変換膜、誘電体反射膜等を組み合わせることにより、発光色をコントロールしてもよい。
【００２３】
陽極３は、図示しない外部電源に接続されて有機層に正孔を提供する機能を有する。陽極３は、透明な材料から形成されており、比較的仕事関数の大きい金属、合金または電気電導性化合物を電極物質として使用することが好ましい。陽極３に使用する電極物質としては、例えば、金、白金、銀、銅、コバルト、ニッケル、パラジウム、バナジウム、タングステン、酸化錫、酸化亜鉛、ＩＴＯ（インジウム・ティン・オキサイド）、ポリチオフェン、ポリピロールなどが挙げられる。これらの電極物質は、単独で使用してもよく、複数併用してもよい。陽極３は、これらの電極物質を、例えば、蒸着法、スパッタリング法等の気相成長法により、基板２の上に形成することができる。また、陽極３は、一層構造であっても、多層構造であってもよい。
【００２４】
第１の有機層４は、発光機能を有する有機材料から構成されている。本実施の形態では、第１の有機層４は、正孔注入輸送層４１と、発光層４２と、電子注入輸送層４３とを備えている。
【００２５】
正孔注入輸送層４１は、陽極３からの正孔（ホール）の注入を容易にする機能、注入された正孔を輸送する機能、および電子を妨げる機能を有する化合物を含有する層である。正孔注入輸送層４１に用いられる材料としては、テトラフェニルジアミノビフェニル誘導体（ＴＰＤ）、トリアリールアミン誘導体などの芳香族アミン化合物、フタロシアニン誘導体、トリアリールメタン誘導体、オキサゾール誘導体、ヒドラゾン誘導体、スチルベン誘導体、ピラゾリン誘導体、ポリシラン誘導体、ポリフェニレンビニレンおよびその誘導体、ポリチオフェンおよびその誘導体、ポリ−Ｎ−ビニルカルバゾール誘導体などを少なくとも１種用いたものが挙げられる。正孔注入輸送機能を有する化合物は、単独で使用してもよく、あるいは複数併用してもよい。
【００２６】
上記芳香族アミン化合物の中でも、結晶性が低く、ガラス転移温度が高いため安定な薄膜が得られ、さらに芳香族アミン化合物の中でも特に高いホール輸送性を有しているという理由から、下記式（Ｉ）で表されるテトラアリールジアミン誘導体であることが好ましい。
【００２７】
【化１】
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【００２８】
式（Ｉ）について説明すると、Ｒ１〜Ｒ４は、それぞれ独立にアリール基、フルオレン基、カルバゾリル基、アルキル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アミノ基又はハロゲン原子を示し、Ｒ１〜Ｒ４のうちの少なくとも１つはアリール基である。ｒ１〜ｒ４は、それぞれ０又は１〜５の整数であり、ｒ１〜ｒ４は同時に０になることはない。従って、ｒ１〜ｒ４の合計は１以上である。Ｒ５及びＲ６は、それぞれ独立にアリール基、アルキル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アミノ基又はハロゲン原子を示す。ｒ５及びｒ６は、それぞれ０又は１〜４の整数である。
【００２９】
Ｒ１〜Ｒ４で表されるアリール基としては、単環もしくは多環のものであってよく、縮合環も含まれる。総炭素数は６〜２０のものが好ましく、置換基を有していてもよい。この場合の置換基としては、アルキル基、アルコキシ基、アリール基、アリールオキシ基、アミノ基、ハロゲン原子等が挙げられる。
Ｒ１〜Ｒ４で表されるアリール基の具体例としては、フェニル基、（ｏ−，ｍ−，ｐ−）トリル基、ピレニル基、ナフチル基、アントリル基、ビフェニル基、フェニルアントリル基、トリルアントリル基等が挙げられ、特にホール輸送性が高く、ＨＯＭＯ−ＬＵＭＯ間エネルギーギャップが大きいという理由から、フェニル基であることが好ましい。
【００３０】
Ｒ１〜Ｒ４で表されるアルキル基としては、直鎖状でも分岐を有するものであってもよい。上記アルキル基は、ホール輸送性と蒸着成膜が容易であるという理由から、炭素数１〜１０のものが好ましく、置換基を有していてもよい。この場合の置換基としてはアリール基の場合と同様のものが挙げられる。
Ｒ１〜Ｒ４で表されるアルキル基の具体例としては、メチル基、エチル基、（ｎ−，ｉ−）プロピル基、（ｎ−，ｉ−，ｓ−，ｔ−）ブチル基等が挙げられる。
【００３１】
Ｒ１〜Ｒ４で表されるアルコキシ基としては、アルキル部分の炭素数１〜６のものが好ましく、その具体例としてはメトキシ基、エトキシ基、ｔ−ブトキシ基等が挙げられる。アルコキシ基はさらに置換されていてもよい。この場合の置換基としてはアリール基と同様のものが挙げられる。
Ｒ１〜Ｒ４で表されるアリールオキシ基としては、フェノキシ基、４−メチルフェノキシ基、４−（ｔ−ブチル）フェノキシ基等が挙げられる。
Ｒ１〜Ｒ４で表されるアミノ基としては、無置換でも置換基を有するものであってもよいが、置換基を有するものが好ましく、その具体例としてはジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、ジフェニルアミノ基、フェニル−トリルアミノ基、ビス（ビフェニル）アミノ基等が挙げられる。
Ｒ１〜Ｒ４で表されるハロゲン原子としては、塩素原子、臭素原子等が挙げられる。
【００３２】
Ｒ１〜Ｒ４のうちの少なくとも１つはアリール基であるが、さらには２つ以上、特には３つ以上のものが好ましい。従って、ｒ１〜ｒ４のうち２つ以上、さらには３つ以上が１以上の整数であることが好ましく、特にｒ１〜ｒ４のうち２つ以上、さらには３つ以上が１であることが好ましい。
【００３３】
Ｒ５、Ｒ６で表されるアリール基、アルキル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アミノ基、ハロゲン原子としてはＲ１〜Ｒ４の説明で挙げたものと同様のものが挙げられる。
ｒ５、ｒ６は、ともに０であることが好ましい。
なお、ｒ１〜ｒ４が２以上の整数の時、各Ｒ１〜Ｒ４同士はそれぞれ同一でも異なるものであってもよい。また、ｒ５、ｒ６が２以上の整数の時、Ｒ５、Ｒ６はそれぞれ同一でも異なるものであってもよい。
【００３４】
式（Ｉ）で表される化合物の中でも、式（Ｉ−１）又は式（Ｉ−２）で表される化合物が好ましい。
【化２】
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【００３５】
【化３】
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【００３６】
式（Ｉ−１）及び（Ｉ−２）において、Ｒ７〜Ｒ１０はそれぞれ独立にアルキル基、アルコキシ基、アリール基、アリールオキシ基、アミノ基又はハロゲン原子を示す。これらの具体例としては式（Ｉ）のＲ１〜Ｒ４の説明で挙げたものと同様なものが挙げられる。
ｒ７〜ｒ１０は、それぞれ０又は１〜４の整数であり、式（Ｉ−１）及び式（Ｉ−２）のいずれにおいても０であることが好ましい。
また、Ｒ１１〜Ｒ１４は、それぞれ独立にアルキル基、アルコキシ基、アリール基、アリールオキシ基、アミノ基又はハロゲン原子を示し、これらは同一でも異なっていてもよい。これらの具体例としては式（Ｉ）のＲ１〜Ｒ４の説明で挙げたものと同様なものが挙げられる。
ｒ１１〜ｒ１４はそれぞれ０又は１〜５の整数である。
また、式（Ｉ−１）及び式（Ｉ−２）において、Ｒ５、Ｒ６、ｒ５及びｒ６は式（Ｉ）のものと同義であり、ｒ５＝ｒ６＝０であることが好ましい。
【００３７】
なお、式（Ｉ−１）及び式（Ｉ−２）において、ｒ７〜ｒ１０がそれぞれ２以上の整数である時、各Ｒ７〜Ｒ１０同士は同一でも異なるものであってもよい、またｒ１１〜ｒ１４がそれぞれ２以上の整数である時、各Ｒ１１〜Ｒ１４同士は同一でも異なるものであってもよい。
【００３８】
また、式（Ｉ）で表される化合物の中で、式（Ｉ−３）で表される化合物も好ましい。
【化４】
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【００３９】
式（Ｉ−３）において、Ｒ５、Ｒ６、ｒ５及びｒ６は式（Ｉ）のものと同義であり、ｒ５＝ｒ６＝０であることが好ましい。
Ａｒ１、Ａｒ２は、それぞれ独立にアリール基を示し、これらは同一でも異なっていてもよい。アリール基の具体例としいては式（Ｉ）のＲ１〜Ｒ４の説明と同様のものを挙げることができ、フェニル基又はビフェニル基が特に好ましい。
Ｒ１５、Ｒ１６は、それぞれ独立にアルキル基、アルコキシ基、アリール基、アリールオキシ基、アミノ基又はハロゲン原子を示す。これらの具体例としては式（Ｉ）のＲ１〜Ｒ４の説明で挙げたものと同様なものが挙げられる。
ｒ１５、ｒ１６は、０又は１〜４の整数であるが、ｒ１５＝ｒ１６＝０であることが好ましい。
Ｒ１７、Ｒ１８は、それぞれ独立にアルキル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アミノ基又はハロゲン原子を示す。これらの具体例としては式（Ｉ）のＲ１〜Ｒ４の説明で挙げたものと同様なものが挙げられる。
ｒ１７、ｒ１８は、０又は１〜５の整数であるが、ｒ１７＝ｒ１８＝０であることが好ましい。
【００４０】
なお、式（Ｉ−３）において、ｒ１５、ｒ１６が２以上の整数である時、Ｒ１５同士、Ｒ１６同士はそれぞれ同一でも異なるものであってもよく、ｒ１７、ｒ１８が２以上の整数である時、Ｒ１７同士、Ｒ１８同士はそれぞれ同一でも異なるものであってもよい。
【００４１】
なお、正孔注入輸送層４１は、発光層４２に用いる化合物の正孔注入、正孔輸送の各機能の高さを考慮し、必要に応じて設けられる。例えば、発光層４２に用いる化合物の正孔注入輸送機能が高い場合には、正孔注入輸送層４１を設けずに、発光層４２が正孔注入輸送層４１を兼ねる構成とすることができる。また、正孔注入輸送層４１は、注入機能を持つ層と輸送機能を持つ層とに別個に設けてもよい。
【００４２】
発光層４２は、正孔（ホール）および電子の注入機能、それらの輸送機能、正孔と電子の再結合により励起子を生成させる機能（発光機能）を有する化合物を含有する層である。発光層４２に用いられる材料としては、クマリン誘導体、キナクリドン、ルブレン、スチリル系色素、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム等のキノリノール環を持つ有機材料、もしくはキノリノール環を持つ有機材料が配位した有機金属錯体などのキノリン誘導体、テトラフェニルブタジエン、アントラセン誘導体、ナフタセン誘導体、ペリレン、コロネン、１２−フタロペリノン誘導体、フェニルアントラセン誘導体、テトラアリールエテン誘導体、フルオランテン誘導体、アセナフトフルオランテン誘導体、テトラフェニルジアミノビフェニル誘導体（ＴＰＤ）、トリアリールアミン誘導体、などの芳香族アミン化合物などが挙げられる。特に上記式（Ｉ）、および下記式（ＩＩ）、（ＩＩＩａ）、（ＩＶ）、（Ｖ）、（ＶＩ）、（ＶＩＩ）で表される化合物のうち少なくとも１種の化合物を含むものであることが、青色から赤色までの所望の発光が高い効率で得られ、かつ連続駆動寿命と耐熱性が確保でき、さらには低電圧で駆動できるという理由から好ましい。以下、式（ＩＩ）、（ＩＩＩａ）、（ＩＶ）、（Ｖ）、（ＶＩ）、（ＶＩＩ）で表される化合物について説明する。
【００４３】
【化５】
2015111602.tif 000007
【００４４】
式（ＩＩ）中、Ａ１０１は、置換基を有していてもよいモノフェニルアントリル基又は置換基を有していてもよいジフェニルアントリル基を示す。ｎは１又は２であり、ｎが１である場合にはＬは水素原子、ｎが２である場合にはＬは単結合又は２価の連結基を示す。なお、ｎが２である場合、Ａ１０１はそれぞれ同一でも異なっていてもよい。
上記モノフェニルアントリル基及びジフェニルアントリル基が置換基を有する場合の置換基としては、置換基を有してもよいアルキル基、置換基を有してもよいアリール基等が挙げられ、アントラセン自体のＨＯＭＯ−ＬＵＭＯ間エネルギーギャップを変えることなく薄膜の安定性を向上させることができるという理由から、フェニル基であることが好ましい。これらのような置換基の置換位置は特に限定されないが、フェニル基が置換基を有することが、アントラセン自体のＨＯＭＯ−ＬＵＭＯ間エネルギーギャップを変えることなく薄膜の安定性を向上させることができるという理由から好ましい。
また、モノフェニルアントリル基及びジフェニルアントリル基におけるフェニル基の結合位置は、大きなＨＯＭＯ−ＬＵＭＯ間エネルギーギャップを有し、かつ合成が比較的容易であるという理由から、アントラセン環の９位及び／又は１０位であることが好ましい。
【００４５】
式（ＩＩ）において、Ｌは水素原子、単結合又は２価の連結基を示すが、２価の連結基としてはアルキレン基等が介在してもよいアリーレン基が好ましい。その具体例としてはフェニレン基、ビフェニレン基、アントリレン基等の通常のアリーレン基の他、２個ないしそれ以上のアリーレン基が直接連結したものが挙げられ、ｐ−フェニレン基、４，４′−ビフェニレン基等が電子移動度を向上させるという理由から、好ましい。
また、Ｌで表されるアリーレン基は、２個ないしそれ以上のアリーレン基がアルキレン基を介在して連結するものであってもよい。アルキレン基としてはメチレン基、エチレン基等が好ましい。このようなアリーレン基の具体例を下記式（２１）、（２２）に示す。
【００４６】
【化６】
2015111602.tif 000008
【００４７】
上記式（ＩＩ）で表される化合物の蒸着膜は安定なアモルファス状態なので、薄膜の膜物性が良好となりムラがなく均一な発光が可能である。また、大気下で１年以上安定であり結晶化を起こさない。
式（ＩＩ）で表される化合物の中でも、式（ＩＩ−１）又は（ＩＩ−２）で表される化合物が、薄膜の安定性が特に高いという理由からより好ましい。
【００４８】
【化７】
2015111602.tif 000009
【００４９】
【化８】
2015111602.tif 000010
【００５０】
式（ＩＩ−１）において、Ｍ１及びＭ２はそれぞれ独立に、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アルケニル基を示す。
Ｍ１、Ｍ２で表されるアルキル基としては、直鎖状でも分岐を有するものであってもよいが、炭素数１〜１０の置換基を有してもよいアルキル基が蒸着による成膜が容易であるという理由から好ましく、１〜４の置換基を有してもよいアルキル基がより好ましい。特に、炭素数１〜４の無置換のアルキル基が蒸着による成膜が容易であるという理由から好ましく、その具体例としてはメチル基、エチル基、（ｎ−，ｉ−）プロピル基、（ｎ−，ｉ−，ｓ−，ｔ−）ブチル基等が挙げられる。
Ｍ１、Ｍ２で表されるシクロアルキル基としては、シクロヘキシル基、シクロペンチル基等が挙げられる。
【００５１】
Ｍ１、Ｍ２で表されるアリール基としては、蒸着による成膜が容易であるという理由から、炭素数６〜２０のものが好ましく、さらにはフェニル基、トリル基等の置換基を有するものであってもよい。その具体例としては、フェニル基、（ｏ−，ｍ−，ｐ−）トリル基、ピレニル基、ナフチル基、アントリル基、ビフェニル基、フェニルアントリル基、トリルアントリル基等が挙げられる。
Ｍ１、Ｍ２で表されるアルケニル基としては、蒸着による成膜が容易でありかつ薄膜の安定性が高いという理由から、総炭素数６〜５０のものが好ましく、無置換のものであってもよいが置換基を有するものであってもよく、化学的安定性の観点から置換基を有する方が好ましい。このときの置換基としては、フェニル基等のアリール基が電子輸送性に影響を与えずに安定性を向上できるという理由から好ましい。その具体例としては、トリフェニルビニル基、トリトリルビニル基、トリビフェニルビニル基等が挙げられる。
【００５２】
式（ＩＩ−１）において、ｑ１及びｑ２は、それぞれ、０又は１〜５の整数を示し、特に、０又は１であることが合成が容易であるという理由から好ましい。ｑ１及びｑ２が、それぞれ、１〜５の整数、特に１又は２である時、Ｍ１及びＭ２は、それぞれ、アルキル基、アリール基、アルケニル基であることが分子内での電子の局在化が起こり難いため、他の材料との相互作用が起こり難く、また、高い電子移動度が得られるという理由から好ましい。
式（ＩＩ−１）において、Ｍ１とＭ２とは同一でも異なるものであってもよく、Ｍ１とＭ２とがそれぞれ複数存在するとき、Ｍ１同士、Ｍ２同士はそれぞれ同一でも異なるものであってもよく、Ｍ１同士あるいはＭ２同士は結合してベンゼン環等の環を形成してもよい。
式（ＩＩ−１）において、Ｌ１は水素原子、単結合又はアリーレン基を示す。Ｌ１で表されるアリーレン基は、式（ＩＩ）のＬと同義である。
【００５３】
次に、式（ＩＩ−２）について説明すると、Ｍ３及びＭ４は式（ＩＩ−１）におけるＭ１及びＭ２と、またｑ３及びｑ４は式（ＩＩ−１）におけるｑ１及びｑ２と、さらにＬ２は式（ＩＩ−１）におけるＬ１とそれぞれ同義であり、好ましいものも同様である。
式（ＩＩ−２）において、Ｍ３とＭ４とは同一でも異なるものであってもよく、Ｍ３とＭ４がそれぞれ複数存在するとき、Ｍ３同士、Ｍ４同士は、それぞれ同一でも異なるものであってもよく、Ｍ３同士あるいはＭ４同士は結合してベンゼン環等の環を形成してもよい。
式（ＩＩ−２）において、Ｌ２は水素原子、単結合又はアリーレン基を示す。Ｌ２で表されるアリーレン基は、式（ＩＩ）のＬと同義である。
【００５４】
【化９】
2015111602.tif 000011
【００５５】
式（ＩＩＩａ）中、Ｑ１０、Ｑ２０、Ｑ３０、Ｑ４０、Ｑ５０、Ｑ６０、Ｑ７０、Ｑ８０、Ｑ１１０、Ｑ１２０、Ｑ１３０及びＱ１４０は、それぞれ独立に水素原子、アルキル基、アリール基、アルケニル基、アラルキル基、アルコキシ基、アミノ基を示す。
【００５６】
式（ＩＩＩａ）中、Ｑ１０，Ｑ２０，Ｑ３０及びＱ４０（以下、Ｑ１０〜Ｑ４０と表す。）は水素原子、アルキル基、アリール基及びアルケニル基のいずれかであることが、分子内での電子の局在化が起こり難く、他の材料との相互作用が起こり難いという理由から好ましく、アリール基であることがより好ましい。また、特に、Ｑ１０，Ｑ４０が水素原子かつＱ２０，Ｑ３０が上記置換基であるものも分子の対象性を向上させ電子移動度を向上させるという理由から好ましい。
また、Ｑ１０とＱ４０、Ｑ２０とＱ３０とはそれぞれ同じものであることが分子の対象性を保ち電子の移動度を向上させるという理由から好ましいが、異なっていてもよい。
Ｑ５０，Ｑ６０，Ｑ７０及びＱ８０（以下、Ｑ５０〜Ｑ８０と表す。）は、水素原子、アルキル基、アリール基、及びアルケニル基のいずれかであることが、分子の対象性を保ち電子の移動度を向上させるという理由から好ましく、特に好ましくは水素原子又はアリール基である。また、Ｑ５０とＱ６０、Ｑ７０とＱ８０とは、それぞれ同じものであることが好ましいが、異なっていても良い。
また、Ｑ１１０、Ｑ１２０、Ｑ１３０及びＱ１４０（以下、Ｑ１１０〜Ｑ１４０と表す。）は水素原子が好ましい。
【００５７】
Ｑ１０〜Ｑ４０、Ｑ５０〜Ｑ８０及びＱ１１０〜Ｑ１４０で表されるアルキル基は、置換基を有していてもよく、蒸着による成膜が容易であるという理由から、炭素数が１〜６のものが好ましく、直鎖状であっても分岐を有していても良い。アルキル基の好ましい具体例としては、メチル基、エチル基、（ｎ，ｉ）−プロピル基、（ｎ，ｉ，ｓｅｃ，ｔｅｒｔ）−ブチル基、（ｎ，ｉ，ｎｅｏ，ｔｅｒｔ）−ペンチル基等が挙げられる。
Ｑ１０〜Ｑ４０、Ｑ５０〜Ｑ８０及びＱ１１０〜Ｑ１４０で表されるアリール基としては、単環もしくは多環のものであって良く、縮合環も含まれる。総炭素数は６〜３０のものが蒸着による成膜が容易であるという理由から好ましく、置換基を有していても良い。Ｑ１０〜Ｑ４０、Ｑ５０〜Ｑ８０、Ｑ１１０〜Ｑ１４０で表されるアリール基としては、好ましくはフェニル基、（ｏ−，ｍ−，ｐ−）トリル基、ピレニル基、ペリレニル基、コロネニル基、（１−、及び２−）ナフチル基、アントリル基、（ｏ−，ｍ−，ｐ−）ビフェニリル基、ターフェニル基、フェナントリル基が挙げられる。
【００５８】
Ｑ１０〜Ｑ４０、Ｑ５０〜Ｑ８０及びＱ１１０〜Ｑ１４０で表されるアルケニル基としては、少なくとも置換基の１つにフェニル基を有する（１−、及び２−）フェニルアルケニル基、（１，２−、及び２，２−）ジフェニルアルケニル基、（１，２，２−）トリフェニルアルケニル基等が好ましいが、無置換のものであっても良い。
Ｑ１０〜Ｑ４０、Ｑ５０〜Ｑ８０及びＱ１１０〜Ｑ１４０で表されるアラルキル基は、置換基を有していてもよく、総炭素数７〜３０のものが蒸着による成膜が容易であるという理由から好ましく、その具体例としてはベンジル基、フェネチル基等が挙げられる。
これら置換基の２種以上が縮合環を形成していてもよい。また、さらに置換されていても良く、その場合の好ましい置換基としては上記と同様である。
【００５９】
Ｑ１０〜Ｑ４０、Ｑ５０〜Ｑ８０及びＱ１１０〜Ｑ１４０が置換基を有する場合、特に、Ｑ１０〜Ｑ４０のうちの少なくともその２種以上が上記置換基を有することが分子の共役系を広げ高い電子移動度が得られるという理由から好ましい。その置換位置としては特に限定されるものではなく、Ｑ１０〜Ｑ４０がフェニル基を有するものであるとき、メタ、パラ、オルト位のいずれでも良い。
式（ＩＩＩａ）においては、Ｑ１０〜Ｑ４０及びＱ５０〜Ｑ８０の少なくとも１つ以上、さらにはＱ１０〜Ｑ４０の少なくとも１つ以上が置換又は無置換のアリール基であることが、分子の共役を広げかつ他の材料との相互作用が起こり難いという理由から好ましい。
特に、式（ＩＩＩａ）で表される化合物としては、下記式（ＩＩＩ−１）で表される化合物が比較的ＨＯＭＯ−ＬＵＭＯ間エネルギーギャップが大きく、緑色〜黄色の発光を得るのに好ましい。また式（ＩＩＩ−２）で表される化合物は黄色〜赤色の発光を得るのに好ましい。まず、式（ＩＩＩ−１）について説明する。
【００６０】
【化１０】
2015111602.tif 000012
【００６１】
式（ＩＩＩ−１）中、Ｑ５〜Ｑ８及びＱ１１〜Ｑ１６は、それぞれ独立に水素原子、アルキル基、アリール基、アルケニル基、アラルキル基又は複素環基を示し、これらは同一でも異なっていてもよい。Ｑ２１〜Ｑ２５、及びＱ５１〜Ｑ５５は、それぞれ独立に水素原子、アルキル基、アリール基、アルケニル基、アラルキル基を示し、これらは同一でも異なるものであってもよく、これらのうち隣接する２個以上が互いに結合して環を形成してもよい。
これらの基の具体例としては式（ＩＩＩａ）のＱ１０〜Ｑ４０と同義のものが挙げられる。
【００６２】
式（ＩＩＩ−１）中、Ｑ５１〜Ｑ５５及びＱ２１〜Ｑ２５は水素原子、アリール基、及びアルケニル基のいずれかであることが分子内での電子の局在化が起こり難く、他の材料との相互作用が起こり難いという理由から好ましく、特に好ましくはアリール基である。また、これらのうちの少なくとも１群中にはアリール基を置換基として有することが、分子の共役系を広げ高い電子移動度が得られるという理由から好ましい。これらのうち隣接する２個以上が縮合環を形成していてもよい。アリール基の好ましい態様としては上記Ｑ１０〜Ｑ４０と同様である。
【００６３】
形成される縮合環としては、例えばインデン、ナフタレン、アントラセン、フェナントレン等を挙げることができる。
式（ＩＩＩ−１）中のＱ５〜Ｑ８は、式（ＩＩＩａ）中のＱ５０〜Ｑ８０と同義のものである。またＱ１１〜Ｑ１６としては特に水素原子が好ましい。
【００６４】
【化１１】
2015111602.tif 000013
【００６５】
式（ＩＩＩ−２）中、Ｑ５〜Ｑ８、Ｑ１１〜Ｑ１４、Ｑ３１〜Ｑ３５、Ｑ４１〜Ｑ４５、Ｑ６１〜Ｑ６５、Ｑ７１〜Ｑ７５は式（ＩＩＩａ）のＱ１０等と同義のものである。
式（ＩＩＩ−２）中、Ｑ７１〜Ｑ７３、Ｑ６１〜Ｑ６３、Ｑ３１〜Ｑ３３及びＱ４１〜Ｑ４３は水素原子、アリール基及びアルケニル基のいずれかであることが好ましく、特に好ましくはアリール基である。また、これらのうちの少なくとも１群中にはアリール基を置換基として有することが好ましく、特に好ましくはアリール基である。これらの２個以上が結合して環を形成していてもよい。アリール基の好ましい態様としては式（ＩＩＩａ）中のＱ１０〜Ｑ４０と同様である。また、Ｑ７１〜Ｑ７３とＱ４１〜Ｑ４３、Ｑ６１〜Ｑ６３とＱ３１〜Ｑ３３は、それぞれ同じであることが好ましいが、異なっていてもよい。
形成される環としては、例えばインデン、ナフタレン、アントラセン、フェナントレン等を挙げることができる。
式（ＩＩＩ−２）中のＱ５〜Ｑ８は、式（ＩＩＩａ）中のＱ５０〜Ｑ８０と同義のものであり、Ｑ１１〜Ｑ１４、Ｑ７４、Ｑ７５、Ｑ６４、Ｑ６５、Ｑ４４、Ｑ４５、Ｑ３４、Ｑ３５は水素原子であることが好ましい。
【００６６】
【化１２】
2015111602.tif 000014
【００６７】
【化１３】
2015111602.tif 000015
【００６８】
Ｒ３１は上記式（１１）で表される基であり、Ｒ３２は上記式（１２）で表される基である。ｍ１は０又は１〜２の整数、ｍ２は1〜３の整数を示し、ｍ１＋ｍ２は３である。
また、ｍ１が２であるとき、Ｒ３１はそれぞれ互いに同一でも異なっていてもよく、ｍ２が２又は３であるとき、Ｒ３２はそれぞれ互いに同一でも異なっていてもよい。
【００６９】
Ｒ６１は水素原子又はアリール基を示す。Ｒ６１で表されるアリール基としては置換基を有するものであってもよく、総炭素数６〜３０のものが蒸着による成膜が容易であるという理由から好ましく、例えばフェニル基等が挙げられる。
【００７０】
Ｒ６２及びＲ６３はそれぞれ水素原子、アリール基又はアルケニル基を示し、これらは同一でも異なっていてもよい。
Ｒ６２及びＲ６３で表されるアリール基としては置換基を有するものであってもよく、総炭素数６〜７０のものが蒸着による成膜が容易であるという理由から好ましい。その具体例としてはフェニル基、ナフチル基、アントリル基等が挙げられ、置換基としてはアリールアミノ基（例えばジフェニルアミノ基）、アリールアミノアリール基等が蛍光強度を増大させ、ホールトラップ性を向上させて高い効率が得られるという理由から好ましい。また、このような置換基中にはスチリル基（スチリル基はさらにフェニル基、ジフェニルアミノ基、ナフチル（フェニル）アミノ基、ジフェニルアミノフェニル基等の置換基を有していてもよい）が含まれることも好ましい。このような場合、式（ＩＶ）で示される化合物から誘導される一価の基同士が、それ自体で又は連結基を介して結合したような構造であることも好ましい。
Ｒ６２及びＲ６３で表されるアルケニル基は置換基を有するものであってもよく、総炭素数２〜５０のものが蒸着による成膜が容易であるという理由から好ましく、ビニル基等が挙げられ、ビニル基とともにスチリル基を形成していることが好ましく、スチリル基はアリールアミノアリール基（例えばジフェニルアミノフェニル基）やアリールアミノ基（例えばジフェニルアミノ基）等の置換基を有していてもよい。このような場合、式（ＩＶ）で示される化合物から誘導される一価の基同士が、それ自体で又は連結基を介して結合したような構造であることも好ましい。
【００７１】
Ｒ６５はアリール基、アルキル基、アミノ基、アリールアミノ基又はアリールアミノアリール基を示し、これらはスチリル基（スチリル基はさらにフェニル基等の置換基を有していてもよい）を含んでいてもよい。このような場合、式（ＩＶ）で示される化合物から誘導される一価の基同士が、それ自体で又は連結基を介して結合したような構造であることも好ましい。
ｖ２は０又は１〜５の整数を示し、ｖ２が２以上の時、Ｒ６５同士が互いに結合してベンゼン環等を形成し、縮合環となっていてもよい。
【００７２】
Ｒ６６及びＲ６７はそれぞれ独立にアルキル基、アリール基を示す。
Ｒ６６及びＲ６７で表されるアルキル基としては、置換基を有していてもよく、直鎖状でも分岐を有していてもよく、総炭素数１〜６のものが蒸着による成膜が容易であるという理由から好ましく、その具体例としてはメチル基、エチル基等が挙げられる。
Ｒ６６及びＲ６７で表されるアリール基としては、置換基を有していてもよく、単環でも多環であってもよく総炭素数６〜２０のものが蒸着による成膜が容易であるという理由から好ましく、その具体例としてはフェニル基等が挙げられる。
ｖ３、ｖ４は０又は１〜４の整数を示す。
【００７３】
ｖ５は０又は１を示す。式（ＩＶ）の中でも、ｖ５が０であって、Ｒ６５が結合していてもよいジフェニルアミノ基と、Ｒ６１、Ｒ６２、Ｒ６３が結合したビニル基とがフェニレン基に対してパラ位となるように結合した構造が分子全体の共役系を広げて強い傾向強度が得られるという理由から好ましい。
式（ＩＶ）で表されるスチリル系アミン化合物の中でも、下記式（ＩＶ−１）、（ＩＶ−２）で表されるものが分子全体の共役系を広げて強い傾向強度が得られるという理由からさらに好ましい。
【００７４】
【化１４】
2015111602.tif 000016
【００７５】
【化１５】
2015111602.tif 000017
【００７６】
式（ＩＶ−１）中、Ｒ６１、Ｒ６２は式（１２）中のものと同義であり、Ｒ６４、Ｒ６５は式（１１）中のＲ６５と同義であり、ｖ１、ｖ２は、式（１１）中のＶ２と同義のものであり、ｎ１は０又は１を示し、Ｌ６１は結合手又はアリーレン基を示す。アリーレン基の好ましい具体例としては、フェニレン基、ビフェニレン基、ナフチレン基、アントリレン基等が挙げられ、これらの組合せも好ましく、これらの基は、さらに置換基を有していてもよい。
式（ＩＶ−２）中、Ｒ６１〜Ｒ６３、Ｒ６５、ｖ２は、式（ＩＶ−１）中のものと同義のものであり、ｎ２は０又は１を示し、Ｌ６２は式（ＩＶ−１）中のＬ６１と同義である。
【００７７】
【化１６】
2015111602.tif 000018
【００７８】
式（Ｖ）中、Ｚ１〜Ｚ６，Ｚ９〜Ｚ１０，Ｚ１１〜Ｚ１６，Ｚ１９及びＺ２０は水素原子、ハロゲン原子、置換基を有していてもよい直鎖、分岐又は環状のアルキル基、置換基を有していてもよい直鎖、分岐又は環状のアルコキシ基、置換基を有していてもよい直鎖、分岐又は環状のアルキルチオ基、置換基を有していてもよい直鎖、分岐又は環状のアルケニル基、置換基を有していてもよい直鎖、分岐又は環状のアルケニルオキシ基、置換基を有していてもよい直鎖、分岐又は環状のアルケニルチオ基、置換基を有していてもよいアラルキル基、置換基を有していてもよいアラルキルオキシ基、置換基を有していてもよいアラルキルチオ基、置換基を有していてもよいアリール基、置換基を有していてもよいアリールオキシ基、置換基を有していてもよいアリールチオ基、置換基を有していてもよいアリールアルケニル基、置換基を有していてもよいアルケニルアリール基、置換基を有していてもよいアミノ基、シアノ基、水酸基、−ＣＯＯＲ１００基（基中、Ｒ１００は水素原子、置換基を有していてもよい直鎖、分岐又は環状のアルキル基、置換基を有していてもよい直鎖、分岐又は環状のアルケニル基、置換基を有していてもよいアラルキル基、あるいは置換基を有していてもよいアリール基を示す）、−ＣＯＲ２００基（基中、Ｒ２００は水素原子、置換基を有していてもよい直鎖、分岐又は環状のアルキル基、置換基を有していてもよい直鎖、分岐又は環状のアルケニル基、置換基を有していてもよいアラルキル基、置換基を有していてもよいアリール基、あるいはアミノ基を示す）、あるいは−ＯＣＯＲ３００（基中、Ｒ３００は置換基を有していてもよい直鎖、分岐又は環状のアルキル基、置換基を有していてもよい直鎖、分岐又は環状のアルケニル基、置換基を有していてもよいアラルキル基、あるいは置換基を有していてもよいアリール基を示す）を示し、さらに、Ｚ１〜Ｚ２０から選ばれる隣接する基から選ばれる基は互いに結合して、置換している炭素原子と共に、置換基を有していてもよい炭素環式脂肪族環、芳香族環、あるいは縮合環を形成していてもよい。
なお、アリール基とは、例えば、フェニル基、ナフチル基などの炭素環式芳香族基、フリル基、チエニル基、ピリジル基などの複素環式芳香族基を示す。
【００７９】
また、一般式（Ｖ）において、Ｚ１〜Ｚ２０の直鎖、分岐又は環状のアルキル基、直鎖、分岐又は環状のアルコキシ基、直鎖、分岐又は環状のアルキルチオ基、直鎖、分岐又は環状のアルケニル基、直鎖、分岐又は環状のアルケニルオキシ基、及び直鎖、分岐又は環状のアルケニルチオ基は置換基を有していてもよく、例えば、ハロゲン原子、炭素数４〜２０のアリール基、炭素数１〜２０のアルコキシ基、炭素数２〜２０のアルコキシアルコキシ基、炭素数２〜２０のアルケニルオキシ基、炭素数４〜２０のアラルキルオキシ基、炭素数５〜２０のアラルキルオキシアルコキシ基、炭素数３〜２０のアリールオキシ基、炭素数４〜２０のアリールオキシアルコキシ基、炭素数５〜２０のアリールアルケニル基、炭素数６〜２０のアラルキルアルケニル基、炭素数１〜２０のアルキルチオ基、炭素数２〜２０のアルコキシアルキルチオ基、炭素数２〜２０のアルキルチオアルキルチオ基、炭素数２〜２０のアルケニルチオ基、炭素数４〜２０のアラルキルチオ基、炭素数５〜２０のアラルキルオキシアルキルチオ基、炭素数５〜２０のアラルキルチオアルキルチオ基、炭素数３〜２０のアリールチオ基、炭素数４〜２０のアリールオキシアルキルチオ基、炭素数４〜２０のアリールチオアルキルチオ基、炭素数４〜２０のヘテロ原子含有の環状アルキル基、あるいはハロゲン原子などで単置換又は多置換されていてもよい。さらに、これらの置換基に含まれるアリール基は、さらにハロゲン原子、炭素数１〜１０のアルキル基、炭素数１〜１０のアルコキシ基、炭素数３〜１０のアリール基、炭素数４〜１０のアラルキル基などで置換されていてもよい。
【００８０】
一般式（Ｖ）において、Ｚ１〜Ｚ２０のアラルキル基、アラルキルオキシ基、アラルキルチオ基、アリール基、アリールオキシ基、及びアリールチオ基中のアリール基は置換基を有していてもよく、例えば、炭素数１〜２０のアルキル基、炭素数２〜２０のアルケニル基、炭素数４〜２０のアラルキル基、炭素数３〜２０のアリール基、炭素数１〜２０のアルコキシ基、炭素数２〜２０のアルコキシアルキル基、炭素数２〜２０のアルコキシアルキルオキシ基、炭素数２〜２０のアルケニルオキシ基、炭素数３〜２０のアルケニルオキシアルキル基、炭素数３〜２０のアルケニルオキシアルキルオキシ基、炭素数４〜２０のアラルキルオキシ基、炭素数５〜２０のアラルキルオキシアルキル基、炭素数５〜２０のアラルキルオキシアルキルオキシ基、炭素数３〜２０のアリールオキシ基、炭素数４〜２０のアリールオキシアルキル基、炭素数４〜２０のアリールオキシアルキルオキシ基、炭素数２〜２０のアルキルカルボニル基、炭素数３〜２０のアルケニルカルボニル基、炭素数５〜２０のアラルキルカルボニル基、炭素数４〜２０のアリールカルボニル基、炭素数２〜２０のアルコキシカルボニル基、炭素数３〜２０のアルケニルオキシカルボニル基、炭素数５〜２０のアラルキルオキシカルボニル基、炭素数４〜２０のアリ−ルオキシカルボニル基、炭素数２〜２０のアルキルカルボニルオキシ基、炭素数３〜２０のアルケニルカルボニルオキシ基、炭素数５〜２０のアラルキルカルボニルオキシ基、炭素数４〜２０のアリールカルボニルオキシ基、炭素数１〜２０のアルキルチオ基、炭素数４〜２０のアラルキルチオ基、炭素数３〜２０のアリールチオ基、ニトロ基、シアノ基、ホルミル基、ハロゲン原子、ハロゲン化アルキル基、水酸基、アミノ基、炭素数１〜２０のＮ−モノ置換アミノ基、炭素数２〜４０のＮ，Ｎ−２置換アミノ基などの置換基で単置換あるいは多置換されていてもよい。
さらに、これらの置換基に含まれるアリール基は、さらにハロゲン原子、炭素数１〜１０のアルキル基、炭素数１〜１０のアルコキシ基、炭素数６〜１０のアリール基、炭素数７〜１０のアラルキル基などで置換されていてもよい。
【００８１】
一般式（Ｖ）において、Ｚ１〜Ｚ２０のアミノ基は置換基を有していてもよく、例えば、炭素数１〜２０のアルキル基、炭素数４〜２０のアラルキル基、あるいは炭素数３〜２０のアリール基で単置換又は２置換されていてもよい。
一般式（Ｖ）において、Ｒ１００、Ｒ２００及びＲ３００のアルキル基、アルケニル基、アラルキル基及びアリール基は置換基を有していてもよく、例えば、Ｚ１〜Ｚ２０で挙げた置換基で単置換又は多置換されていてもよい。
【００８２】
Ｚ１〜Ｚ２０は、好ましくは、Ｚ５，Ｚ６，Ｚ９，Ｚ１０，Ｚ１５，Ｚ１６，Ｚ１９及びＺ２０が水素原子であり、且つＺ１〜Ｚ４，Ｚ１１〜Ｚ１４が水素原子、ハロゲン原子、置換基を有していてもよい総炭素数１〜２４の直鎖、分岐又は環状のアルキル基、置換基を有していてもよい総炭素数１〜２４の直鎖、分岐又は環状のアルコキシ基、置換基を有していてもよい総炭素数２〜２４の直鎖、分岐又は環状のアルケニル基、アルケニルアリール基、アリ−ルアルケニル基、置換基を有していてもよい総炭素数７〜２４のアラルキル基、置換基を有していてもよい総炭素数６〜２４のアリール基、シアノ基、複素環基、水酸基、−ＣＯＯＲ１００、−ＣＯＲ２００、あるいは−ＯＣＯＲ３００（但し、基中のＲ１００〜Ｒ３００は前記と同義である）である。
さらに、Ｚ１〜Ｚ２０から選ばれる隣接する基は互いに結合あるいは縮合して、置換している炭素原子と共に、置換基を有していてもよい炭素環式脂肪族環、芳香族環、あるいは縮合環を形成していてもよい。
【００８３】
【化１７】
2015111602.tif 000019
【００８４】
【化１８】
2015111602.tif 000020
【００８５】
式(ＶＩＩ)中、Ｙ１〜Ｙ１４はアルキル基、アリール基、アミノ基、アルコキシ基、アリールオキシ基を示し、これらはさらに置換されていてもよい。また、Ｙ１〜Ｙ１４の少なくとも１つがアリール基もしくはアリールアミノ基で置換されているものも好ましい。
【００８６】
また、上記発光層は、素子の電気的特性及び安定性を変化させることなく種々の発光色が得られるという理由から、上記式（Ｉ）、（ＩＩ）、（ＩＩＩa）又は（ＶＩ）で表される第１の化合物、及び上記式（ＩＩＩa）、（ＩＶ）、（Ｖ）、(ＶＩＩ)で表される第２の化合物をそれぞれ少なくとも１種含むことも好ましい。この場合、第１の化合物をホスト物質、第２の化合物を発光ドーパント物質として混合したドーピング発光層を形成することが好ましい。ここでホスト物質とは発光層の組成の多くの部分を占め、主にキャリアの輸送物質としての機能、再結合中心としての機能、及び再結合エネルギーをドーパントに伝播する機能を有する物質を意味する。発光ドーパント物質とはホスト物質に比べて発光層中での含有量が低く、キャリアをトラップする機能、再結合中心としての機能、ホスト物質から再結合エネルギーを受け取って励起状態となり発光する機能を有する物質を意味する。ホスト物質に対するドーパント物質の含有量は、ホストの再結合エネルギーを受け取るために十分な量であり、かつ濃度消光を起こさない程度に少ない量であれば特に限定されないが、重量比で０．１〜５０質量％が好ましく、０．５〜２０質量％がさらに好ましく、１〜１０質量％が特に好ましい。また、青色もしくはシアン色発光層を得るためにはホスト物質として上記式（Ｉ）及び／又は（ＩＩ）で表される化合物を少なくとも１種を含み、発光ドーパント物質として、上記式（ＩＶ）で表される化合物を少なくとも１種含むことが好ましく、緑色発光層を得るためにはホスト物質として上記式（Ｉ）及び／又は（ＩＩ）及び／又は（ＶＩ）で表される化合物を少なくとも１種含み、発光ドーパント物質として（ＩＩＩa）で表される化合物を少なくとも１種含むことが好ましく、赤色発光層を得るためにはホスト物質として上記式（Ｉ）及び／又は（ＩＩＩa）で表される物質を少なくとも１種含み、発光ドーパント物質として上記式（Ｖ）で表される化合物を少なくとも１種含むことが好ましい。また、イエロー〜橙色発光層を得るためにはホスト物質として上記式（Ｉ）、（ＩＩ）、（ＶＩ）で表される化合物を少なくとも１種含み、発光ドーパントとして上記式（ＩＩＩa）または（ＶＩＩ）で表される化合物を少なくとも１種含むことが好ましい。
【００８７】
特に好ましいホスト物質とドーパント物質の組は表１に示す通りである。
【表１】
2015111602.tif 000021
【００８８】
所望の発光色が得られるという観点から、青色発光する層と、緑色発光する層と、赤色発光する層が中間層を挟んで配置されることが好ましい。
上記発光層はまた、所望の発光色が得られるという観点から、シアン色発光する層と黄色発光する層が中間層を挟んで配置されることが好ましい。
また、青色、緑色、および赤色発光する発光層が積層された発光層が中間電極を介してさらに積層された形態、もしくはシアン色発光する発光層と黄色発光する発光層が積層された発光層が中間電極を介してさらに積層された形態でもよい。
【００８９】
電子注入輸送層４３は、中間電極５からの電子の注入を容易にする機能、電子を輸送する機能および正孔の輸送を妨げる機能を有する層である。電子注入輸送層４３に用いられる材料としては、アントラセン誘導体、ナフタセン誘導体、フルオランテン誘導体、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム等のキノリノール環を持つ有機材料、もしくはキノリノール環を持つ有機材料が配位した有機金属錯体などのキノリン誘導体、オキサジアゾール誘導体、ピリジン誘導体、ピリミジン誘導体、キノリン誘導体、キノキサリン誘導体、ジフェニルキノン誘導体、ペリレン誘導体、ニトロ置換フルオレン誘導体、アントラキノジメタン及びその誘導体、ベンゾキノン及びその誘導体、ナフトキノン及びその誘導体、アントラキノン及びその誘導体、テトラシアノアンスラキノジメタン及びその誘導体、フルオレン及びその誘導体、ジフェニルジシアノエチレン及びその誘導体、フェナントロリン及びその誘導体、並びにこれらの化合物を配位子とする金属錯体などが挙げられる。また、電子輸送性高分子材料としては、ポリキノキサリン、ポリキノリンなどが挙げられる。
【００９０】
なお、電子注入輸送層４３は、発光層４２に用いる化合物の電子注入、電子輸送の各機能の高さを考慮し、必要に応じて設けられる。例えば、発光層４２に用いる化合物の電子注入輸送機能が高い場合には、電子注入輸送層４３を設けずに、発光層４２が電子注入輸送層４３を兼ねる構成とすることができる。また、電子注入輸送層４３は、注入機能を持つ層と輸送機能を持つ層とに別個に設けてもよい。
【００９１】
中間電極５は、少なくとも１層の金属膜を含んでいる。本実施の形態では、中間電極５は、アルカリ金属またはアルカリ土類金属を含む層５１と、金属膜５２と、電子受容層５３とを備えている。
【００９２】
アルカリ金属またはアルカリ土類金属を含む層５１は、電子の注入をサポートする機能を有する層である。金属膜５２の陽極３側にアルカリ金属またはアルカリ土類金属を含む層５１を設けることにより、発光強度を向上させることができ、発光効率を高くすることができる。アルカリ金属またはアルカリ土類金属を含む層５１に用いられる材料としては、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｒａが挙げられる。これらのアルカリ金属およびアルカリ土類金属は単独で用いられても良いが、これらのアルカリ金属またはアルカリ土類金属から電子供与を受けてラジカルアニオンまたは電荷移動錯体を形成する有機化合物が同時に含有されている場合も好ましい。このような有機化合物の例としてはトリス（８−キノリノラト）アルミニウム等のキノリノール環を持つ有機材料、もしくはキノリノール環を持つ有機材料が配位した有機金属錯体、およびオキサジアゾール誘導体、ピリジン誘導体、ピリミジン誘導体、キノリン誘導体、キノキサリン誘導体、フェナントロリン誘導体などの複素環化合物などが挙げられる。
【００９３】
また、中間電極５のアルカリ金属またはアルカリ土類金属を含む層５１に換えて、アルカリ金属イオンまたはアルカリ土類金属イオンを含有する化合物を含む層を形成してもよい。この場合にも、アルカリ金属またはアルカリ土類金属を含む層５１と同様の効果を得ることができる。このようなアルカリ金属イオンまたはアルカリ土類金属イオンを含有する化合物としては、アルカリ金属ハロゲン化物、アルカリ土類金属ハロゲン化物、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物、アルカリ金属カルコゲン化物、アルカリ土類金属カルコゲン化物などの無機材料、もしくはアルカリ金属アルコキシド、アルカリ土類金属アルコキシド、アルカリ金属アリールオキシド、アルカリ土類金属アリールオキシド、およびアルカリ金属を中心金属とする有機金属錯体、アルカリ土類金属を中心金属とする有機金属錯体などが挙げられ、具体的には、ＬｉＦ、ＭｇＦ、Ｌｉキノリノールなどが挙げられる。これらのアルカリ金属イオンまたはアルカリ土類金属イオンを含有する化合物は単独で用いられても良いが、アルカリ金属またはアルカリ土類金属から電子供与を受けてラジカルアニオンまたは電荷移動錯体を形成する有機化合物が同時に含有されている場合も好ましい。このような有機化合物の例としてはトリス（８−キノリノラト）アルミニウム等のキノリノール環を持つ有機材料、もしくはキノリノール環を持つ有機材料が配位した有機金属錯体、およびオキサジアゾール誘導体、ピリジン誘導体、ピリミジン誘導体、キノリン誘導体、キノキサリン誘導体、フェナントロリン誘導体などの複素環化合物などが挙げられる。
また、中間電極５にアルカリ金属またはアルカリ土類金属を含む層５１や電子受容層５３を形成しなくてもよい。この場合にも、形成される有機ＥＬ素子１の発光効率が向上するとともに、素子の駆動電圧の上昇を抑制することができる。
【００９４】
金属膜５２は、粒子が柱状に成長する金属を含む不連続膜である。図２（ａ）に、金属膜５２の構造を説明するための図を示す。なお、比較のため、図２（ｂ）に従来の島状の金属膜の構造を説明するための図を示す。
【００９５】
図２（ａ）に示すように、金属膜５２に含まれる金属は、膜厚が厚くなると、その金属結晶が基板に対して鉛直方向に延びるように柱状に成長する。このため、金属膜５２の膜厚が厚くなっても光透過率が低下しない。また、膜面方向の絶縁性が維持される。一方、図２（ｂ）に示すように、従来の島状の金属膜では、膜厚が厚くなると、その金属結晶が基板に対して水平方向に面状に大きくなり、例えば、膜厚４ｎｍ程度で光透過率が大きく低下する。さらに、膜厚が１０ｎｍ以上になるとほとんど光を透過せず、さらに膜面方向の絶縁性が低下する。このように、本発明の金属膜５２は、粒子が柱状に成長する金属を含む不連続膜であり、その膜厚が厚くなっても光透過率が低下せず、膜面方向の絶縁性が維持される。
【００９６】
このような金属膜５２としては、例えば、アルミニウムとインジウムとを含有する混合膜を用いることが好ましい。アルミニウムとインジウムとを含有する混合膜は、その膜厚が厚くなると、アルミニウムの金属結晶が柱状に成長しやすく、光透過率が低下せず、膜面方向の絶縁性が維持されやすいためである。
【００９７】
このような柱状成長膜と従来技術の島状成長膜との構造の違いを更に詳しく説明する。
本発明における金属膜では粒子が成長し互いに接した際に、新たに大きな球状に近い構造に再結晶して成長するため、個々の粒子は図３に示すように膜面方向（図３のＡ方向）に短く、膜面に対して鉛直方向（図３のＢ方向）に長い柱状の形状となる。そのため後述する図９（ｂ）に示すように４ｎｍ程度の膜厚では空隙率が高く、光の透過率が高い。本発明においては、１０ｎｍ程度まで膜厚が厚くなっても粒子が基板に対して鉛直方向に成長し、Ｂ方向の長さは平均膜厚に対して大きな値を維持するため、粒子同士は結合せずに不連続膜の形態が維持される。このような不連続膜の状態は平均膜厚が２５ｎｍ程度となっても維持される。また、粒界の空隙には金属膜に接する層の物質が充填された形態をとっている。
【００９８】
本発明の金属膜がこのような結晶成長をする理由には、ＡｌとＩｎが固溶体を形成し難い性質があるためと考えられる。すなわち、ＡｌはＩｎを結晶外に排除しながら結晶を成長させていかなければならない。そのために、従来の島状膜ではＡｌの粒子が成長して接した際に互いの粒子界面で接合するのに対し、本発明の柱状膜では粒子全体が再結晶して成長した構造で安定化すると考えられる。したがって本発明の金属膜は単なるＡｌとＩｎの合金膜ではなくＡｌの柱状粒子の周囲にＩｎが偏析した特殊な構造をとっている。またＡｌの柱状粒子自体も従来のＡｌの島状粒子よりも結晶性が非常に高い。本発明の金属膜の高い光透過性と高い膜面方向の絶縁性はこのような構造的特徴に起因している。高い光透過率を示す理由は、一つには柱状粒子の空隙を光が透過することができるからであるが、もう一つの理由としてＡｌ粒子の表面にＩｎが偏析しているためＡｌ粒子表面でのプラズモン吸収を抑えることができているとも考えられる。また、高い膜面方向の絶縁性を示す理由は金属粒子間の空隙が金属粒子間を絶縁しているからであるが、その一方で個々の金属粒子の結晶性は非常に良好であるため、膜厚方向には高い導電性を持つ異方性電気伝導を示すことが本発明の金属膜の大きな特徴の一つであり、この特徴によりディスプレイを作成した際のドット外発光、クロストーク等の不具合を防止することができる。
【００９９】
本発明の金属膜がこのような形態になっていることは膜面方向および断面方向からのＴＥＭ像またはＳＴＥＭ像により観察することができる。また、膜面方向の抵抗値を確認することでもこのような構造になっていることを確認することができる。一般的な金属膜では５〜１０ｎｍの膜厚で横方向の導通が確認できる。これはすなわち５〜１０ｎｍの膜厚で島状粒子が結合して連続膜が形成されていることを示している。これに対し本発明の金属膜では２５ｎｍまで厚膜化しても横方向の導通が得られない。これは本発明の金属膜が厚膜化しても空隙を有する不連続膜の形態を維持していることを示している。また本実施の形態のような中間電極層を有する素子の場合、横方向の絶縁が維持できないとドット外発光が見られるため、本実施の形態のような素子を作成してドット外発光の有無を観察することでも空隙を有する不連続膜が形成されていることが確認できる。また、金属膜の結晶性の高さに関してはＸ線回折、電子線回折などで確認することができる。
【０１００】
これに対し、従来技術の島状成長膜の場合は、膜厚が厚くなり粒子が成長し粒子同士が互いに接した際に、膜面に沿って並んだ状態で粒界を埋めながら粒子が成長する。このため、個々の粒子は膜厚が厚くなるに従い図４に示すように膜面方向（図４のＡ方向）に長く、膜面に対して鉛直方向（図４のＢ方向）に短い島状の形状となる。このような島状成長膜は後述する図１０に示すように４ｎｍ程度までは不連続膜の状態を維持しているものの、平均膜厚に対するＢ方向の長さは本発明の金属膜の場合より小さい値を示すため、粒界の空隙率が低く、光透過率は、著しく低くなる。更に膜厚が厚くなり１０ｎｍ程度となると島状粒子同士が更に結合し、均一な連続膜を形成する。この段階では平均膜厚と粒子のＢ方向の膜厚はほぼ一致する。なお、ＡｌとＩｎが本発明に示す範囲の物質比で存在していれば成膜方法によらずこのような構造が自己組織化するため、成膜方法は本実施の形態に示す方法に限定されるものではないが、スパッタや電子線蒸着などに比べると成膜時の素子へのダメージが低減できるという観点から抵抗加熱蒸着法を用いることが特に好ましい。また、前述のような膜の自己組織化のためのエネルギーを供給する観点からもスパッタ成膜よりも加熱蒸着を用いるほうが好ましいが、自己組織化のためのエネルギーが蒸着源以外から供給されうるような環境での成膜ではこれに限定されるものではない。
以上のように本発明の金属膜の構造的特長により中間電極５の光透過性を大きく向上させるとともに、膜面方向の高い絶縁性と膜厚方向への高い導電性を確保できるが、中間電極５には光透過性以外に有機層４に電子を注入する機能と有機層６にホールを注入する機能が要求される。本発明の金属膜は中間電極５にこれらの機能を発現させるためにも好ましく、またこのような観点からもＡｌとＩｎの混合膜を用いることが特に好ましい。
中間電極５に電子注入機能を発現させるには金属膜の陽極側に接する層のアルカリ金属またはアルカリ土類金属が酸化されることなく安定に存在しなければならない。また、金属膜の陽極側に接する層がアルカリ金属イオンまたはアルカリ土類金属イオンを含有する化合物を含む層である場合、これらのアルカリ金属イオンやアルカリ土類金属イオンは金属膜５２の還元機能によりアルカリ金属やアルカリ土類金属に還元される必要がある。このような還元機能を持つ金属膜はアルミニウムやマグネシウム合金など比較的光透過性の低い少数の金属種に限られる。またこのような還元機能を有する金属においても従来の島状膜の形態に形成した場合、不連続膜ゆえに比表面積が大きく連続膜よりも酸化に弱く、電極としての性質、特に還元機能が膜中および外部からの酸化性物質の侵入により失われやすい。したがって従来の島状膜では光が透過する程度まで薄膜化してしまうと電極としての機能が損なわれてしまう。しかしながら、本発明の金属膜はこのような還元機能と高い光透過性の両方を有している。本発明の金属膜が空隙を有する不連続膜であるにもかかわらずＡｌの還元機能が全く損なわれない理由については、Ａｌ粒子の高い結晶性およびＡｌ粒子表面に偏析したＩｎによってもたらされるＡｌの対酸化性の向上が考えられる。すなわち、Ａｌの還元機能は成膜中に取り込まれる酸素、水等の酸化性物質および成膜後に外部から侵入する同様の酸化性物質により失われるが、本発明の金属膜の場合はＡｌの結晶性が非常に高く、さらに表面をＩｎで被覆された構造となっているためこのような酸化性物質がＡｌ粒子中に侵入し難い構造となっている。そのため耐酸化性が向上していると考えられる。本実施の形態で金属膜の陽極側に接する層がアルカリ金属イオンまたはアルカリ土類金属イオンを含有する化合物を含む層であってもアルカリ金属またはアルカリ土類金属を含む層であっても同様な効果が得られるのは、本発明の金属膜がアルカリ金属イオンやアルカリ土類金属イオンを還元してアルカリ金属やアルカリ土類金属を発生させる機能を不連続膜の状態でも維持していることを示すものである。また、このような還元機能を持つため、金属膜の陽極側に接する層にアルカリ金属およびアルカリ土類金属を含む層を用いた場合でも、アルカリ金属やアルカリ土類金属の酸化による電子注入機能低下を抑制し、耐久性を向上させることができる。
次に、ホール注入機能について説明する。中間電極５にホール注入機能を発現させるには、電子受容層５３が第２の有機層６の正孔注入輸送層６１から電子を受容し、その電子がさらに金属膜５２によって受容されなければならない。本発明の金属膜を用いることにより、電子受容層５３から金属膜５２が電子を受け取る際のエネルギー障壁を低くできるため、中間電極５は高いホール注入性を発現することができる。その結果として低電圧駆動が可能となる。また、このような観点からも金属膜５２がＡｌとＩｎの混合膜である場合が好ましい。本発明の金属膜の優れたホール注入機能は、金属膜の柱状粒子の空隙に電子受容層５３を構成する材料が充填されている構造からもたらされるものと考えられる。すなわち、中間電極からのホール注入性を向上させるには電子受容層５３から金属膜への電子の供与が必要になるが、本発明の中間電極では電子受容層５３を構成する材料の一部は金属膜の柱状粒子の空隙に入り込んでいるため電子受容層５３と金属膜の接触面積が非常に大きくなっている。これにより低い界面電界強度で電子の授受が行われるため、界面全体としてのエネルギー障壁を低くすることができていると考えられる。また、個々のＡｌ粒子の結晶性が高く高密度であることも起因していると考えられる。ＡｌとＩｎの混合膜が特に好ましい理由は一つには金属膜の空隙に電子受容層５３の材料が入り込んだ構造を形成できることであるが、もう一つには金属膜のＬＵＭＯ順位と金属膜５２の仕事関数の値が近い値となるため、電子受容層５３から電子を受容する際のエネルギー障壁が特に低くなるからである。
以上のように、本発明の金属膜は柱状粒子が自己組織化し、且つ個々の柱状粒子は非常に結晶性が高いため、空隙を介した光透過機能、異方性電気伝導、高い耐酸化性、隣接層との接触面積増大などの従来の島状膜には無い特徴を有している。また、金属膜をＡｌとＩｎの混合膜にすることにより特に柱状の構造が形成しやすくなるだけでなく、ＩｎによるＡｌ粒子の被覆の効果が得られるため、プラズモン吸収の抑制、さらなる耐酸化性の向上などＡｌ単体膜にもＩｎ単体膜にもない膜構造由来の新たな機能が発現している。このような本発明の金属膜に特有の性質により高い光透過性、高い膜面方向の絶縁性、高い電子注入性、高いホール注入性が得られ、これらの機能が両立した結果として発光効率が高く低電圧駆動が可能な有機ＥＬ素子が作成できる。またその素子を用いてディスプレイを作成することによりドット外発光やクロストークの無い高品位なディスプレイを作成することができる。
【０１０１】
金属膜５２に、アルミニウムとインジウムとを含有する混合膜を用いる場合、アルミニウムとインジウムとの混合比率は、その重量比で８８：１２〜３５：６５であることが好ましく、８８：１２〜５３：４７であることがさらに好ましい。インジウムの含有量が重量比で１２％未満の場合は金属粒子が柱状成長しないか、もしくはその効果が不十分であるため、従来技術同様の島状成長膜となってしまい、金属粒子間の空隙が少なく光透過率の低い膜となってしまう。その結果として発光効率が低い素子となってしまう。これはＩｎが少量であるため、ＩｎをＡｌの粒子外に偏析させるのにＡｌ粒子が再結晶を必要としないためであると考えられる。したがってインジウム含有量が１２％未満の場合はＡｌとＩｎのそれぞれの性質が発現するのみで、前述したような混合することによる特殊な効果は生まれない。また、インジウムの含有量が６５％を超える組成の場合には光透過率の高い膜は得られるが、電子受容層５３から電子を受容する機能が低下するため有機層２へのホール注入の機能が損なわれる。この理由としては、一つには過剰なＩｎのＡｌへの固溶が考えられる。前述したようにＡｌとＩｎは固溶し難い性質を持っているが、Ａｌに対するＩｎ量が過剰になると、Ａｌ粒子内へのＩｎの固溶がわずかながら進行し、これによってＡｌ粒子の結晶性が損なわれるために電子受容層５３との電子の授受が阻害されていると考えられる。その結果として駆動電圧が高く発光効率の低い素子となってしまう。また、Ｉｎの含有量が４７％を超えるとアルカリ金属イオンおよびアルカリ土類金属イオンに対する還元機能が低下する。その結果として金属膜の陽極側に接する層がアルカリ金属イオンまたはアルカリ土類金属イオンを含む層である場合、電子注入機能が低くなってしまい、駆動電圧が高くなり、発光効率も低下する。また、金属膜の陽極側に接する層がアルカリ金属またはアルカリ土類金属を含む層である場合には耐久性が損なわれる。この理由についてはＩｎによるＡｌ粒子の被覆が厚くなりすぎるためにＡｌの持つ還元機能が発揮できなくなるためと考えられる。以上のように、アルミニウムとインジウムとの混合比率を本発明の範囲内とすることにより、前述したようなＡｌ単体膜にもＩｎ単体膜にもない膜構造由来の特殊な機能が得られ、本発明の範囲外では単にＡｌとＩｎの性質が共に現われるのみの膜となってしまう。
【０１０２】
また、金属膜５２の膜厚は、１ｎｍ〜２５ｎｍであることが好ましく、１ｎｍ〜１０ｎｍであることがさらに好ましい。１ｎｍ未満の場合には電極としての機能が損なわれ、２５ｎｍを超えると光透過性が損なわれるため好ましくない。従来技術の金属膜は電極としての機能が発現する１ｎｍ以上になると急激に光透過性が低下するのに対し、本発明の金属膜は１〜２５ｎｍに電極の機能と光透過性が両立する範囲が存在し、１ｎｍ〜１０ｎｍの範囲は特に光透過性と電極としての機能が両立する範囲であり、この膜厚領域では特に従来技術の金属膜との差異が顕著となる。したがって、金属膜の膜厚をかかる範囲にすることにより、形成される有機ＥＬ素子１の発光効率を高くするとともに、駆動電圧を低くすることができ、さらに、有機ＥＬ素子１の視野角依存が小さくすることができる。
【０１０３】
なお、明細書中でいうところの膜厚と平均膜厚とは同義であり、以下のように定義する。
膜厚（ｎｍ）＝平均膜厚（ｎｍ）＝Ｗ(ｇ／ｎｍ２)／ｄ（ｇ／ｎｍ３）
Ｗ（ｇ／ｎｍ２）＝ｎ（ｍｏｌ／ｎｍ２）×ｗ（ｇ／ｍｏｌ）
式中Ｗは単位面積辺りに存在する膜を構成する物質の重量を、ｄは膜を構成する物質の密度をそれぞれ示す。また、ｎは単位面積当たりに存在する膜を構成する物質のモル数、ｗは原子量または分子量を示す。
【０１０４】
ここで、Ｗおよびｎの値は作成した面積既知の膜を定量分析することにより計測することができるが、分析範囲は膜を構成する粒子径に対して十分広い必要があり、４ｍｍ２以上であることが好ましい。この場合の定量分析の方法は特に限定されないが、例えば蛍光Ｘ線元素分析法、ＩＣＰ発光分析、ＩＣＰ質量分析、原子吸光分析などの手法を用いることができる。
また、Ｗの値を求めるもう１つの方法として、水晶振動子式膜厚計（クリスタルセンサー）を用いることができる。水晶振動子式膜厚計は予め段差計などを用いて校正する必要があるが、校正に用いるサンプルは均一な連続膜となる厚い膜である必要があり、本発明の金属膜の場合、２００ｎｍ以上の膜厚であることが好ましい。
【０１０５】
また、本発明の金属膜の断面をＴＥＭなどの方法で観察した場合の基板に対して鉛直方向の金属膜の距離は、金属粒子の基板に対して鉛直方向の長さを示すもので、明細書中でいうところの膜厚および平均膜厚とは定義が異なる。粒子の基板に対して鉛直方向の長さは完全に均一な膜の場合は平均膜厚と一致するが、空隙を有する膜の場合は平均膜厚に対して大きな値となり、空隙率が大きくなるほどその差は大きくなる。
【０１０６】
電子受容層５３は、正孔の注入を促進する機能を有する層である。金属膜５２の陰極７側に電子受容層５３を設けることにより、発光強度を向上させることができ、発光効率を高くすることができる。電子受容層５３に用いられる材料としては、例えば、塩化第二鉄、塩化アルミニウム、塩化ガリウム、塩化インジウム、五塩化アンチモン、五酸化二バナジウム、酸化タングステン又は酸化モリブデン等の無機材料や、ピラジン誘導体、ヘキサアザトリフェニレン誘導体、キノン類、あるいはシアノ基又はニトロ基等の電子受容性の大きな置換基を有した、フルオラニル、トリニトロフルオレノン、テトラシアノキノジメタン、ヘキサシアノブタジエン、テトラシアノエチレン、テトラシアノベンゼン、ヘキサシアノヘキサアザトリフェニレン、ジメチルテトラシアノキノジメタン、ＤＤＱ、クロラニル等の有機材料が挙げられる。
【０１０７】
第２の有機層６は、発光機能を有する有機材料から構成され、本実施の形態では、第１の有機層４と同様に、正孔注入輸送層６１と、発光層６２と、電子注入輸送層６３とを備えている。この正孔注入輸送層６１、発光層６２、及び、電子注入輸送層６３の構成は、第１の有機層４の正孔注入輸送層４１、発光層４２、及び、電子注入輸送層４３の構成と同様である。
【０１０８】
陰極７は、図示しない外部電源に接続されて有機層に電子を提供する。陰極７は、比較的仕事関数の小さい金属、合金または電気電導性化合物を電極物質として使用することが好ましい。陰極７に使用する電極物質としては、例えば、リチウム、リチウム−インジウム合金、ナトリウム、ナトリウム−カリウム合金、カルシウム、マグネシウム、マグネシウム−銀合金、マグネシウム−インジウム合金、インジウム、ルテニウム、チタニウム、マンガン、イットリウム、アルミニウム、アルミニウム−リチウム合金、アルミニウム−カルシウム合金、アルミニウム−マグネシウム合金、グラファイト薄膜等が挙げられる。これらの電極物質は、単独で使用してもよく、あるいは複数併用してもよい。陰極７は、これらの電極物質を、例えば、蒸着法、スパッタリング法、イオン化蒸着法、イオンプレーティング法、クラスターイオンビーム法等の方法により、電子注入輸送層の上に形成することができる。また、陰極７は一層構造であっても、多層構造であってもよい。
【０１０９】
ここで、陰極７から中間電極５までの距離は、λ／２ｎ（λは発光波長、ｎは陰極から中間電極間の屈折率）であることが好ましい。これは、陰極７から中間電極５までの距離をλ／２ｎとすると、中間電極５の光透過率が小さい場合にも、特定の発光波長λの光取り出しが向上し、形成される有機ＥＬ素子１の発光効率をさらに高くすることができるためである。
【０１１０】
ここでいう陰極７から中間電極５までの距離とは電子受容層５３、第２のホール注入輸送層６１、第２の発光層６２、および、第２の電子注入輸送層６３の膜厚の和である。また、屈折率とは種々の材料の積層体である有機ＥＬ素子を構成した場合の陰極７から中間電極５までの屈折率であり、個々の材料の固有物性値である屈折率とは必ずしも一致しない。したがって実施する場合には電子受容層５３、第２のホール注入輸送層６１、第２の発光層６２、および、第２の電子注入輸送層６３の膜厚を変えることによって、所望の波長領域の光取り出し効率が最大となる陰極７から中間電極５までの距離を調整する。この場合、素子の反射率スペクトルを測定することにより取り出し効率が向上している波長領域を検出することができる。
【０１１１】
もしくは、シリコンなどの反射基板上に、電子受容層５３、第２のホール注入輸送層６１、第２の発光層６２、および、第２の電子注入輸送層６３の積層膜を作成し、エリプソメーターによって屈折率ｎを測定しても良い。この場合、測定した屈折率ｎの値および所望の波長の値をλ／２ｎに代入することにより所望の波長領域の取り出し効率が最大となる陰極７から中間電極５までの距離を求めることができる。
【０１１２】
さらに、陰極７から中間電極５までの距離をλ／２ｎにするとともに、金属膜５２にアルミニウムとインジウムとを含有する混合膜を用いることにより、光の干渉を抑え、光の吸収を減らすことができる。この結果、広い波長域にわたって、形成される有機ＥＬ素子１の発光効率をさらに高くすることができる。
【０１１３】
このように構成された有機ＥＬ素子１によれば、発光層４２からの光は正孔注入輸送層４１、陽極３、及び、基板２を透過して外部に放出されるとともに電子注入輸送層４３、中間電極５、第２の有機層６を通過して陰極７で反射され、さらに第２の有機層６、中間電極５、第１の有機層４、陽極３、基板２を通過して外部に放出される。また、発光層６２からの光は正孔注入輸送層６１、中間電極５、第１の有機層４、陽極３、及び、基板２を透過して外部に放出されるとともに電子注入輸送層６３を通過して陰極７で反射され、さらに第２の有機層６、中間電極５、第１の有機層４、陽極３、基板２を通過して外部に放出される。本実施の形態では、中間電極５の金属膜５２に、粒子が柱状に成長する金属を含む不連続膜を用いているので、金属膜５２を電極として機能する膜厚（１ｎｍ以上、好ましくは４ｎｍ以上）にしても、光透過性が低下せず、金属電極膜の膜面方向の絶縁性の低下によるドット外発光が起こらなくなる。このため、有機ＥＬ素子１の発光効率を向上させることができる。また、有機ＥＬ素子１の駆動電圧の上昇を抑制することができる。
【０１１４】
また、陽極３と陰極７との間に、発光機能を有する第１の有機層４と第２の有機層６とが積層され、第１の有機層４と第２の有機層６との間に中間電極５が形成されているので、高輝度の有機ＥＬ素子１を形成することができる。
【０１１５】
なお、上記実施の形態では、陽極３と陰極７との間に、第１の有機層４、中間電極５、第２の有機層６を設けた場合を例に本発明を説明したが、例えば、図５に示すように、発光機能を有する有機層４と、中間電極５とを、さらに積層してもよい。この場合、さらに高輝度の有機ＥＬ素子１を形成することができる。
【０１１６】
上記第１の実施の形態では、それぞれ発光機能を有する第１の有機層４と第２の有機層６が中間電極５を介して積層されている場合を説明したが、本実施の形態はこれに限らず、例えば、第２の有機層６と陰極７の間にさらに中間電極と発光機能を有する有機層との積層体が挟持された形態であってもよい。
また、所望の発光色が得られるという観点から、青色発光する層と、緑色発光する層と、赤色発光する層とが中間層を挟んで配置された形態、もしくはシアン色発光する層と黄色発光する層が中間層を挟んで配置される形態であることが好ましい。
さらに、青色、緑色、および赤色発光する発光層が積層された発光層が中間電極を介してさらに積層された形態、もしくはシアン色発光する発光層と黄色発光する発光層が積層された発光層が中間電極を介してさらに積層された形態であってもよい。
【０１１７】
（第２の実施の形態）
本実施の形態は、金属膜５２がアモルファス状の金属（アルミニウム）を含む膜（アモルファス状の金属膜）で構成されている以外、第１の実施の形態と同様である。
ここで、本明細書中で定義するアモルファス状の金属膜とは、図６に示すように、その膜厚が厚くなっても結晶核の成長が進まず、新たな結晶核が多数形成され、結果的に微細結晶の集合体となった状態の金属膜をいう。このようなアモルファス状の金属膜では、結晶粒同士の結合による核成長が起こらないため、微結晶と微結晶の間に微細空隙が存在する疎な膜となる。このため、微細空隙を介して光が透過し、その膜厚が厚くなっても光透過率が低下しない。一方、図２（ｂ）に示すように、従来の島状の金属膜では、その膜厚が厚くなると、結晶核同士が結合して粒成長するため、水平方向に面状に大きくなり空隙が減少し、光透過率が低下する。
【０１１８】
このようなアモルファス状の金属膜としては、例えば、アルミニウムとインジウムとを含有する混合膜を用いることが好ましい。本発明の金属膜がこのようなアモルファス状を形成する理由としては、ＡｌとＩｎが固溶体を形成し難い性質があるためと考えられる。すなわち、Ａｌの結晶核の間にＩｎが存在するとＡｌの結晶核同士が結合することができず、また、ＡｌとＩｎは固溶体を形成し難いため、Ａｌの結晶核とＩｎの結晶核が結合することもできず、微結晶のままで存在するもとの考えられる。
本発明の金属膜がこのような形態になっていることは膜面方向および断面方向からのＴＥＭ像もしくはＳＴＥＭ像により観察することができる。ＴＥＭ像もしくはＳＴＥＭ像によると、Ｉｎの粒子は観察できるがその粒子同士は接触しておらず、粒子間に空隙が存在する。Ｉｎの粒子上にはそれに接触する形でＡｌの粒子が存在している部位もあるが、Ｉｎ粒子間の空隙にはＡｌの粒子および粒界は全く観察されず、元素分析（ＥＤＳ）でのみＡｌの存在が確認できることから、Ａｌが微結晶状態で存在していることが解る。また、Ｉｎの粒子とそれに接触する形で存在するＡｌの粒子は互いに混ざることなく別個の粒子として存在しており、ＡｌとＩｎは互いに固溶していないことが解る。Ａｌ微結晶の粒子径についてはＴＥＭおよびＳＴＥＭにて観測できないため正確に測定できていないが、Ｉｎ粒子の空隙部分に存在するＡｌ微結晶の多くが粒径１ｎｍ以下であると推測される。また、電子線回折を測定すると、結晶性が低いため、ほとんど回折線が観察できないことからもＡｌが微結晶状態であることが確認できる。なお、本発明で意味するところのアモルファス状の膜はＴＥＭおよびＳＴＥＭによって前述のような特徴が観察できる形態のものに限るものではなく、微結晶状のＡｌが存在し、その微結晶の空隙から光が透過するものを意味するものである。またこのような微結晶状態のＡｌが膜中で占有する領域は膜全体であっても、膜中の一部分であっても本発明の効果は得られる。
【０１１９】
なお、このようなアモルファス状の金属膜を得る成膜方法は、限定されるものではないが、スパッタ法を用いることが好ましい。スパッタ法は、抵抗加熱、誘導加熱、電子線蒸着などの加熱による蒸着法に比べて原子線とともに基板に供給される熱エネルギーが小さく、結晶成長が起こるためのエネルギーが不足すると考えられるためである。本発明のＡｌとＩｎとの混合膜の場合、Ａｌの粒同士が結合して成長するためにはＩｎを排除し偏析させなければならず、そのための物質移動のエネルギーが必要になる。スパッタ法によって成膜を行うと、この物質移動のエネルギーが供給されず、アモルファス状の金属膜が形成されると考えられる。
【０１２０】
ここで、第１の実施の形態の柱状膜と第２の実施の形態のアモルファス状膜とを比較して説明する。どちらの形態もＡｌとＩｎという互いに固溶体を形成し難い金属元素の混合膜であり、Ａｌの結晶粒子同士が結合し難いため、粒子間に空隙が存在する点で共通する。しかしながら、第１の実施の形態の柱状膜の場合は比較的大きな空隙が少数存在しているのに対し、第２の実施の形態のアモルファス状膜の場合は微細な空隙が多数存在し、全体で光透過性が向上している点で異なっている。
すなわち、ＡｌとＩｎとが本発明に示す範囲の物質比で存在していれば、Ａｌの結晶粒同士は結合せずに空隙を有する膜を作ることができ、光透過率を向上させることができる。ただし、成膜方法により柱状膜になる場合とアモルファス状膜になる場合とがあり、第１の実施の形態の柱状膜の方がより透過率が高く、素子の効率を向上させるためには特に好ましい実施の形態である。
【０１２１】
（第３の実施の形態）
本実施の形態では、本発明の有機ＥＬ素子を、トップエミション構造の有機ＥＬ素子に適用した場合を例に説明する。図７は、第３の実施の形態の有機ＥＬ素子の構成の一例を示す図である。
【０１２２】
図７に示すように、第３の実施の形態の有機ＥＬ素子１０１は、基板１０２上に、陽極１０３と、反射層１０４、有機層１０５と、陰極１０６とを備えている。なお、基板１０２、陽極１０３及び有機層１０５の構成は、第１の実施の形態の基板２、陽極３及び第１の有機層４の構成と同様である。
【０１２３】
反射層１０４は、有機層１０５からの光を有機層１０５側に反射させる機能を有する層である。反射層１０４は、陽極１０３と有機層１０５との間に設けられている。なお、反射層１０４を基板１０２と陽極１０３との間に設けてもよい。反射層１０４に用いられる材料としては、光反射性のよい、Ａｇ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｎｄ、Ｉｒ、Ｃｒ、及びこれらの化合物からなる群から選択された材料などが挙げられる。
【０１２４】
陰極１０６は、少なくとも１層の金属膜を含んでいる。本実施の形態では、陰極１０６は、アルカリ金属またはアルカリ土類金属を含む層１０７と、金属膜１０８と、導電層１０９とを備えている。アルカリ金属またはアルカリ土類金属を含む層１０７の構成は、第１の実施の形態のアルカリ金属またはアルカリ土類金属を含む層５１の構成と同様である。金属膜１０８は第１の実施の形態または第２の実施の形態の金属膜５２の構成と同様である。すなわち、金属膜１０８は、粒子が柱状に成長する金属を含む不連続膜、またはアモルファス状の金属膜である。
【０１２５】
導電層１０９は、金属膜１０８の保護電極及び面方向の導電電極として機能する層である。導電層１０９に用いる材料としては、金属薄膜、高い透過率と導電率を持つ、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、インジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）のような導電膜などが挙げられる。
【０１２６】
このように構成された有機ＥＬ素子１０１によれば、有機層１０５からの光が陰極１０６を透過して外部に放出されるとともに、有機層１０５からの光が反射層１０４で反射され、有機層１０５、陰極１０６を透過して外部に放出される。本実施の形態では、陰極１０６の金属膜１０８が第１または第２の実施の形態の金属膜５２の構成と同様に、粒子が柱状に成長する金属を含む不連続膜、もしくはアモルファス状の金属膜であることから、金属膜１０９を電極として機能する膜厚にしても、光透過性が低下しない。このため、有機ＥＬ素子１０１の発光効率を向上させることができる。また、有機ＥＬ素子１０１の駆動電圧の上昇を抑制することができる。
【０１２７】
（第４の実施の形態）
本実施の形態では、本発明の有機ＥＬ素子を、シースルー構造の有機ＥＬ素子に適用した場合を例に説明する。図８は、第４の実施の形態の有機ＥＬ素子の構成の一例を示す図である。
【０１２８】
図８に示すように、第４の実施の形態の有機ＥＬ素子２０１は、基板２０２上に、陽極２０３と、有機層２０４と、陰極２０５とを備えている。なお、基板２０２、有機層２０４及び陰極２０５の構成は、第３の実施の形態の基板１０２、有機層１０５及び陰極１０６の構成と同様である。すなわち、陰極２０５の金属膜は、粒子が柱状に成長する金属を含む不連続膜またはアモルファス状の金属膜である。また、陽極２０３の構成は、第１の実施の形態の陽極３の構成と同様である。
【０１２９】
このように構成された有機ＥＬ素子２０１によれば、有機層２０４からの光が陰極２０５を透過して外部に放出されるとともに、有機層２０４からの光が陽極２０３、及び、基板２０２を透過して外部に放出される。本実施の形態では、陰極２０５の金属膜が第１または第２の実施の形態の金属膜５２の構成と同様に、粒子が柱状に成長する金属を含む不連続膜またはアモルファス状の金属膜であることから、この金属膜を電極として機能する膜厚にしても、光透過性が低下しない。このため、有機ＥＬ素子２０１の発光効率を向上させることができる。また、有機ＥＬ素子２０１の駆動電圧の上昇を抑制することができる。
【０１３０】
なお、第３及び第４の実施の形態においても、陰極１０６、２０５のアルカリ金属またはアルカリ土類金属を含む層に換えて、アルカリ金属イオンまたはアルカリ土類金属イオンを含有する化合物を含む層を形成してもよい。この場合にも、アルカリ金属またはアルカリ土類金属を含む層と同様の効果を得ることができる。第３及び第４の実施の形態のような素子の陰極には高い導電性と高い電子注入性、そして高い光透過性の３種の機能が同時に求められる。光透過性の高い導電膜としてはＩＴＯ酸化物透明導電材料や比較的光吸収の少ない銀などの金属薄膜を用いればよいが、これらの導電層のみでは電子注入性を得ることができないため、本発明の金属膜を有機層と導電層の間に挿入して用いることが好ましい。本発明の金属膜はアルカリ金属イオンおよびアルカリ金属イオンを還元する機能と柱状粒子またはアモルファス状の膜が自己組織化する機能を併せ持った膜であるため、安定した高い電子注入性と高い光透過性を両立させることができ、高効率で低電圧駆動が可能な素子を得ることができる。
また、第３及び第４の実施の形態においても、第１の実施の形態と同様に金属膜５２にアルミニウムとインジウムとを含有する混合膜を用いる場合にはアルミニウムとインジウムとの混合比率は、その重量比で８８：１２〜３５：６５であることが好ましく、その理由も第１の実施の形態と同様である。
【実施例】
【０１３１】
以下、本発明の具体的な実施例を比較例とともに示し、本発明をさらに詳細に説明する。
【０１３２】
（実施例１〜１５、比較例１〜１１）
ガラス基板上にＲＦスパッタ法で、ＩＴＯ透明電極薄膜（陽極）を１００ｎｍの厚さに成膜し、パターニングした。このＩＴＯ透明電極付きガラス基板を、中性洗剤、アセトン、エタノールを用いて超音波洗浄し、煮沸エタノール中から引き上げて乾燥した。透明電極表面をＵＶ／Ｏ３洗浄した後、抵抗加熱真空蒸着法により第１の有機層／アルカリ金属を含む層／金属膜／電子受容層／第２の有機層／陰極の構成で成膜を行い、タンデム構造の有機ＥＬ素子を作成した。
【０１３３】
第１の有機層はホール注入材１（１００ｎｍ）／ホール輸送材１（１０ｎｍ）／ホスト材１＋発光ドーパント１（２０ｎｍ、体積比９７：４）、アルカリ金属を含む層は（Ａｌｑ３+Ｌｉ（４ｎｍ，体積比９５：５））、金属膜はＡｌ＋Ｉｎ合金（膜厚=１〜２５ｎｍ（Ａｌ：Ｉｎ＝８８：１２〜３５：６５））、電子受容層は電子受容材１（４ｎｍ）、第２の有機層はホール輸送材１（１０ｎｍ）／ホスト材１＋ホール輸送材１（２０ｎｍ、体積比８５：１５）／ホスト材１（２０ｎｍ）／Ａｌｑ３（１０ｎｍ）、陰極は（ＬｉＦ(０．５ｎｍ)/Ａｌ（１００ｎｍ））である。なお、金属膜から陰極までの距離は６４ｎｍである。
【０１３４】
【化１９】
2015111602.tif 000022
【０１３５】
【化２０】
2015111602.tif 000023
【０１３６】
【化２１】
2015111602.tif 000024
【０１３７】
【化２２】
2015111602.tif 000025
【０１３８】
【化２３】
2015111602.tif 000026
【０１３９】
また、実施例１〜４、１４、１５では金属膜のＡｌとＩｎの混合比を変化させ、実施例５〜１３では実施例２の混合比で金属膜の膜厚を変化させた。また、比較例１〜１１では、金属膜に用いる金属、混合比、膜厚を変化させた。
【０１４０】
素子特性評価は、電流密度５００ｍＡ／ｃｍ２、１００Ｈｚ、Ｄｕｔｙ＝１／１２０の駆動条件にて、５８０ｎｍ（第１の有機層での発光）と４７０ｎｍ（第２の有機層での発光）における分光放射輝度と駆動電圧を測定した。また、金属膜の光透過性の指標として、素子の発光面側からの反射率を測定した。反射率については金属膜を設けない有機ＥＬ素子を別途作成し、この素子の反射率を１００％とした場合の相対反射率で評価を行った。結果を表２に示す。
【０１４１】
【表２】
2015111602.tif 000027
【０１４２】
表２に示すように、金属膜をＡｌ＋Ｉｎ合金とすることにより、発光効率が向上し、駆動電圧の上昇を抑制することができる有機ＥＬ素子が形成できることが確認できた。さらに、Ｉｎの混合比率が低くなると光透過率が低く発光が弱くなり、Ｉｎの混合比率が高くなるとキャリア注入性が低く、高駆動電圧となることから、ＡｌとＩｎとの混合比率を重量比で８８：１２〜５３：４７とすることが、より好ましいことが確認できた。また、素子の相対反射率はＩｎの混合比率が高くなるに従って高くなっていることから、発光強度の向上が金属膜の光透過性の向上に起因することがわかる。
【０１４３】
また、実施例５〜１３の結果より、ＡｌとＩｎとの混合膜の膜厚は２〜１０ｎｍ程度が好ましく、この範囲であれば、特に、強い発光強度と低駆動電圧とが両立することが確認できた。これに対して、比較例１〜５のＡｌ単組成膜の場合には膜厚が厚くなるに従いキャリア注入性が向上して低駆動電圧になる点ではＡｌ＋Ｉｎ合金の場合と同様であるが、厚くなるに従って、急激な光透過性の減少が起こり低効率化する。このため、Ａｌ単組成膜の場合には膜厚を調整しても、強い発光強度と低駆動電圧とを両立することはできないことが確認できた。また、比較例６〜１１のように、金属膜をＬｉ、Ａｌ＋Ｌｉ、Ａｇ、Ａｌ＋Ａｇにしても、強い発光強度と低駆動電圧とを両立することはできないことが確認できた。
【０１４４】
実施例１、比較例１の金属膜について、その構造を図示する。図９に実施例１の金属膜の構造を示し、図１０に比較例１の金属膜の構造を示す。
図９に示すように、実施例１の金属膜では、膜厚４ｎｍであっても金属結晶が島状に配置されている（柱状成長膜）であることが確認できた。一方、図１０（ｂ）に示すように、比較例３の金属膜では、金属結晶の島が成長して粒子が膜面方向に互いに結合するように成長するため空孔部分が少なくなり、一部で連続膜となっていることが確認できた。このように、実施例１の金属膜では、粒子が柱状に成長するため、光透過性が低下せず、金属電極膜の膜面方向の絶縁性の低下によるドット外発光が起こらなくなることが確認できた。このような構造は透過型電子顕微鏡（Transmission Electron Microscope）のＴＥＭ像およびＳＴＥＭ像により確認することができる。
【０１４５】
（実施例１６〜２４、比較例１２〜１８）
アルカリ金属を含む層の代わりにアルカリ金属イオン含有物質を含む層としてＡｌｑ+ＬｉＦ（４ｎｍ, 体積比９４：６）を成膜した以外は同様にして有機ＥＬ素子を作成し評価した。結果を表３に示す。
【０１４６】
【表３】
2015111602.tif 000028
【０１４７】
表３に示すように、アルカリ金属を含む層に換え、アルカリ金属イオン含有物質を含む層としても、金属膜をＡｌ＋Ｉｎ合金とすることにより、発光効率が向上し、駆動電圧の上昇を抑制することができる有機ＥＬ素子が形成できることが確認できた。これはＡｌ+Ｉｎの合金膜がＡｌと同様にアルカリもしくはアルカリ土類金属イオンを還元する機能を有することを示している。
【０１４８】
（実施例２５、２６、比較例１９〜２０）
第１の発光層をホール注入材１（９６ｎｍ）／ホール輸送材２（１０ｎｍ）／ホスト材２＋ドーパント１（２０ｎｍ、体積比９６：４）／ホスト材２(７４ｎｍ)とし、第２の有機層をホール輸送材２（６１ｎｍ）／ホスト材３＋ホール輸送材２＋ドーパント材２（３０ｎｍ、体積比８５：１５：３）／ホスト材３（１０ｎｍ）／Ａｌｑ３（４ｎｍ）とした以外は実施例１と同様にして有機ＥＬ素子を作成した。この構成にすることによって電子受容層と第２の有機層の膜厚の和である金属膜から陰極までの距離を１０９ｎｍとし、実施例１と同様の評価を行った。結果を表４に示す。
【０１４９】
【化２４】
2015111602.tif 000029
【０１５０】
【化２５】
2015111602.tif 000030
【０１５１】
【化２６】
2015111602.tif 000031
【０１５２】
【化２７】
2015111602.tif 000032
【０１５３】
【表４】
2015111602.tif 000033
【０１５４】
表４に示すように、金属膜から陰極までの距離を換えても金属膜をＡｌ＋Ｉｎ合金とすることにより、発光効率が向上し、駆動電圧の上昇を抑制すること、および、視野角依存による色度変化を抑制することができる有機ＥＬ素子が形成できることが確認できた。
【０１５５】
（実施例２７〜４１、比較例２１〜２４）
ガラス基板上にＲＦスパッタ法で、ＩＴＯ透明電極薄膜（陽極）を１００ｎｍの厚さに成膜し、パターニングした。このＩＴＯ透明電極付きガラス基板を、中性洗剤、アセトン、エタノールを用いて超音波洗浄し、煮沸エタノール中から引き上げて乾燥した。透明電極表面をＵＶ／Ｏ３洗浄した後、抵抗加熱真空蒸着法で、反射電極（Ａｇ１００ｎｍ）／第１の有機層／Ｌｉを含む層／金属膜（Ａｌ＋Ｉｎ合金）／導電層（Ａｇ８ｎｍ）／Ａｒ膜（有機層）の構成で成膜を行い、トップエミション構造の有機ＥＬ素子を作成した。第１の有機層をホール注入材料１（５５ｎｍ）／ホール輸送材１（１０ｎｍ）／ホスト材４＋発光ドーパント１（２０ｎｍ、体積比９７：４）、Ａｒ膜をホール輸送材料１とした以外は前述と同様に、金属膜の金属種、混合比、膜厚を変化させた場合について素子特性評価を行った。結果を表５に示す。
【０１５６】
【化２８】
2015111602.tif 000034
【０１５７】
【表５】
2015111602.tif 000035
【０１５８】
表５に示すように、トップエミション構造の有機ＥＬ素子についても、陰極の金属膜をＡｌ＋Ｉｎ合金とすることにより、発光効率が向上し、駆動電圧の上昇を抑制することができる有機ＥＬ素子が形成できることが確認できた。さらに、ＡｌとＩｎとの混合比率を重量比で８８：１２〜５３：４７とすることにより、発光効率がより向上し、駆動電圧の上昇をより抑制できることが確認できた。
【０１５９】
（実施例４２〜４８、比較例２５）
Ｌｉを含む層の代わりにＬｉＦを含む層とした以外は同様にしてトップエミション構造の有機ＥＬ素子を作成し、素子特性評価を行った。結果を表６に示す。
【０１６０】
【表６】
2015111602.tif 000036
【０１６１】
表６に示すように、Ｌｉを含む層の代わりにＬｉＦを含む層としても、金属膜をＡｌ＋Ｉｎ合金とすることにより、発光効率が向上し、駆動電圧の上昇を抑制することができる有機ＥＬ素子が形成できることが確認できた。
【０１６２】
（実施例４９〜６３、比較例２６〜２９）
ガラス基板上にＲＦスパッタ法で、ＩＴＯ透明電極薄膜（陽極）を１００ｎｍの厚さに成膜し、パターニングした。このＩＴＯ透明電極付きガラス基板を、中性洗剤、アセトン、エタノールを用いて超音波洗浄し、煮沸エタノール中から引き上げて乾燥した。透明電極表面をＵＶ／Ｏ３洗浄した後、抵抗加熱真空蒸着法で、第１の有機層／Ｌｉを含む層／金属膜（Ａｌ＋Ｉｎ合金）／導電層（Ａｇ８ｎｍ）／Ａｒ膜（有機層）の構成で成膜を行い、シースルー構造の有機ＥＬ素子を作成した。第１の有機層をホール注入材料１（５５ｎｍ）／ホール輸送材１（１０ｎｍ）／ホスト材５＋発光ドーパント１（２０ｎｍ、体積比９７：４）、Ａｒ膜をホール輸送材料１とした以外は前述と同様に、金属膜の金属種、混合比、膜厚を変化させた場合について素子特性評価を行った。結果を表７に示す。
【０１６３】
【化２９】
2015111602.tif 000037
【０１６４】
【表７】
2015111602.tif 000038
【０１６５】
表７に示すように、シースルー構造の有機ＥＬ素子についても、陰極の金属膜をＡｌ＋Ｉｎ合金とすることにより、発光効率が向上し、駆動電圧の上昇を抑制することができる有機ＥＬ素子が形成できることが確認できた。さらに、ＡｌとＩｎとの混合比率を重量比で８８：１２〜５３：４７とすることにより、発光効率がより向上し、駆動電圧の上昇をより抑制できることが確認できた。
【０１６６】
（実施例６４〜７０、比較例３０）
Ｌｉを含む層の代わりにＬｉＦを含む層とした以外は同様にしてシースルー構造の有機ＥＬ素子を作成し、素子特性評価を行った。結果を表８に示す。
【０１６７】
【表８】
2015111602.tif 000039
【０１６８】
表８に示すように、Ｌｉを含む層の代わりにＬｉＦを含む層としても、金属膜をＡｌ＋Ｉｎ合金とすることにより、発光効率が向上し、駆動電圧の上昇を抑制することができる有機ＥＬ素子が形成できることが確認できた。
【０１６９】
（実施例７１〜８５、比較例３１〜３５）
金属膜をスパッタ法で成膜してアモルファス状の金属膜とした以外は実施例１〜１５、比較例１〜１１と同様にして有機ＥＬ素子を作成した。結果を表９に示す。なお、ＡｌとＩｎの組成比は純ＡｌターゲットおよびＡｌ：Ｉｎ＝７７：２３の混合ターゲットを用い、更にＩｎ片をターゲット上に配置することにより変化させた。
【表９】
2015111602.tif 000040
【０１７０】
表９に示すように、金属膜をスパッタ法で成膜してアモルファス状の金属膜としても、発光効率が向上し、駆動電圧の上昇を抑制することができる有機ＥＬ素子が形成できることが確認できた。また、ＡｌとＩｎとの混合比率を重量比で８８：１２〜５３：４７とすることにより、発光効率がより向上し、駆動電圧の上昇をより抑制できることが確認できた。さらに、ＡｌとＩｎとの混合膜の膜厚は２〜１０ｎｍ程度が好ましく、この範囲であれば、特に、強い発光強度と低駆動電圧とが両立することが確認できた。
【０１７１】
ここで、実施例７１の金属膜について、その構造を図示する。図１１に実施例７１の金属膜の構造を示す。図１１に示すように、実施例７１の金属膜では、その膜厚が厚くなっても、膜中のＡｌの大部分が微小結晶を維持したまま堆積するため、微結晶間に微細な空隙が存在し、その空隙により光が透過する。なお、膜中のＩｎは結晶粒子として存在する。このため、膜厚が厚くなっても光透過率が低下しない。
【０１７２】
（実施例８６〜９４、比較例３６〜３８）
アルカリ金属を含む層の代わりにアルカリ金属イオン含有物質を含む層としてＡｌｑ+ＬｉＦ（４ｎｍ, 体積比９４：６）を成膜した以外は実施例７１〜８５、比較例３１〜３５と同様にしてアモルファス状の金属膜を含む有機ＥＬ素子を作成し評価した。結果を表１０に示す。
【０１７３】
【表１０】
2015111602.tif 000041
【０１７４】
表１０に示すように、アルカリ金属を含む層に換え、アルカリ金属イオン含有物質を含む層としても、発光効率が向上し、駆動電圧の上昇を抑制することができるアモルファス状の金属膜を含む有機ＥＬ素子が形成できることが確認できた。
【０１７５】
（実施例９５〜１０９、比較例３９〜４２）
金属膜をスパッタ法で成膜してアモルファス状の金属膜とした以外は実施例２７〜４１、比較例２１〜２４と同様にしてトップエミション構造の有機ＥＬ素子を作成した。結果を表１１に示す。なお、ＡｌとＩｎの組成比は純ＡｌターゲットおよびＡｌ：Ｉｎ＝７７：２３の混合ターゲットを用い、更にＩｎ片をターゲット上に配置することにより変化させた。
【０１７６】
【表１１】
2015111602.tif 000042
【０１７７】
表１１に示すように、トップエミション構造の有機ＥＬ素子についても、陰極の金属膜をアモルファス状の金属膜とすることにより、発光効率が向上し、駆動電圧の上昇を抑制することができる有機ＥＬ素子が形成できることが確認できた。
【０１７８】
（実施例１１０〜１１６、比較例４３）
アルカリ金属を含む層の代わりにアルカリ金属イオン含有物質を含む層としてＡｌｑ+ＬｉＦ（４ｎｍ, 体積比９４：６）を成膜した以外は実施例９５〜１０９、比較例３９〜４２と同様にしてトップエミション構造のアモルファス状の金属膜を含む有機ＥＬ素子を作成し評価した。結果を表１２に示す。
【０１７９】
【表１２】
2015111602.tif 000043
【０１８０】
表１２に示すように、アルカリ金属を含む層に換え、アルカリ金属イオン含有物質を含む層としても、発光効率が向上し、駆動電圧の上昇を抑制することができるトップエミション構造のアモルファス状の金属膜を含む有機ＥＬ素子が形成できることが確認できた。
【０１８１】
（実施例１１７〜１３１、比較例４４〜４７）
金属膜をスパッタ法で成膜してアモルファス状の金属膜とした以外は実施例４９〜６３、比較例２６〜２９と同様にしてシースルー構造の有機ＥＬ素子を作成した。結果を表１３に示す。なお、ＡｌとＩｎの組成比は純ＡｌターゲットおよびＡｌ：Ｉｎ＝７７：２３の混合ターゲットを用い、更にＩｎ片をターゲット上に配置することにより変化させた。
【０１８２】
【表１３】
2015111602.tif 000044
【０１８３】
表１３に示すように、シースルー構造の有機ＥＬ素子についても、陰極の金属膜をアモルファス状の金属膜とすることにより、発光効率が向上し、駆動電圧の上昇を抑制することができる有機ＥＬ素子が形成できることが確認できた。
【０１８４】
（実施例１３２〜１３８、比較例４８）
アルカリ金属を含む層の代わりにアルカリ金属イオン含有物質を含む層としてＡｌｑ+ＬｉＦ（４ｎｍ, 体積比９４：６）を成膜した以外は実施例１１７〜１３１、比較例４４〜４７と同様にしてシースルー構造のアモルファス状の金属膜を含む有機ＥＬ素子を作成し評価した。結果を表１４に示す。
【０１８５】
【表１４】
2015111602.tif 000045
【０１８６】
表１４に示すように、アルカリ金属を含む層に換え、アルカリ金属イオン含有物質を含む層としても、発光効率が向上し、駆動電圧の上昇を抑制することができるシースルー構造のアモルファス状の金属膜を含む有機ＥＬ素子が形成できることが確認できた。
【０１８７】
（Ａｌ＋Ｉｎ膜のＩｎ添加量と透過率）
ガラス上に第１の実施の形態の柱状膜及び第２の実施の形態のアモルファス状膜を１０ｎｍ成膜し、大気にさらすことなく、ガラスキャップにより封止を行い、５１５ｎｍの透過率の組成依存性を測定した。なお、抵抗加熱蒸着法（蒸着）によりＡｌ+Ｉｎ膜を成膜することにより第１の実施の形態の柱状膜が形成され、スパッタ法によりＡｌ+Ｉｎ膜を成膜することにより第２の実施の形態のアモルファス状膜が形成される。結果を図１２に示す。図１２に示すように、第１の実施の形態の柱状膜及び第２の実施の形態のアモルファス状膜ともに透過率が向上することが確認できた。
【産業上の利用可能性】
【０１８８】
本発明は、有機ＥＬ素子に有用である。
【符号の説明】
【０１８９】
１  有機ＥＬ素子
２  基板
３  陽極
４  第１の有機層
５  中間電極
６  第２の有機層
７  陰極
４１、６１  正孔注入輸送層
４２、６２  発光層
４３、６３  電子注入輸送層
５１  アルカリ金属またはアルカリ土類金属を含む層
５２  金属膜
５３  電子受容層
【図１】
2015111602.tif 000046
【図２】
2015111602.tif 000047
【図５】
2015111602.tif 000048
【図６】
2015111602.tif 000049
【図７】
2015111602.tif 000050
【図８】
2015111602.tif 000051
【図３】
2015111602.tif 000052
【図４】
2015111602.tif 000053
【図９】
2015111602.tif 000054
【図１０】
2015111602.tif 000055
【図１１】
2015111602.tif 000056
【図１２】
2015111602.tif 000057