(57)【要約】【課題】  有機ＥＬ素子において、透過性が高くかつ有効な電子注入電極として働く陰極を実現する。【解決手段】  陽極２０、正孔輸送層４０、発光層５０、電子輸送層６０および陰極７０を順次積層してなる有機ＥＬ素子において、陰極７０は、電子輸送層６０側から酸化リチウムなどからなる第１の電子注入層７１、ポルフィリン化合物などからなるバッファー層７２、酸化リチウムなどからなる第２の電子注入層７３およびＩＴＯ、ＩＺＯまたはＺｎＯなどからなる透明な導電膜層７４を順次積層してなる透明な膜である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
陽極（２０）、正孔輸送層（４０）、発光層（５０）、電子輸送層（６０）および陰極（７０）を順次積層してなる有機ＥＬ素子において、
前記陰極（７０）は、前記電子輸送層（６０）側から第１の電子注入層（７１）、バッファー層（７２）、第２の電子注入層（７３）および透明な導電膜層（７４）を順次積層してなる透明な膜であり、
前記電子輸送層（６０）中および前記バッファー層（７２）中には前記第１の電子注入層（７１）の成分が拡散されており、
前記第２の電子注入層（７３）は、アルカリ金属フッ化物、アルカリ土類金属フッ化物、アルカリ金属酸化物、またはアルカリ土類金属酸化物であり、
前記正孔輸送層（４０）、前記発光層（５０）および前記電子輸送層（６０）のガラス転移温度が、１２０℃以上であることを特徴とする有機ＥＬ素子。
【請求項２】
前記透明な導電膜層（７４）は、ＩＴＯ、ＩＺＯまたはＺｎＯ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】
前記バッファー層（７２）は、ポルフィリン化合物からな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】
前記ポルフィリン化合物は、銅フタロシアニンであることを特徴とする請求項３に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項５】
前記第１の電子注入層（７１）および前記第２の電子注入層（７３）の少なくとも一方は、酸化リチウム層であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の有機ＥＬ素子。
【請求項６】
前記アルカリ金属フッ化物は、フッ化リチウム、フッ化ナトリウム、フッ化カリウム、フッ化ルビジウム、またはフッ化セシウムであることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の有機ＥＬ素子。
【請求項７】
前記アルカリ土類金属フッ化物は、フッ化マグネシウム、フッ化カルシウム、フッ化ストロンチウム、またはフッ化バリウムであることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の有機ＥＬ素子。
【請求項８】
前記アルカリ金属酸化物は、酸化リチウム、酸化ナトリウム、酸化カリウム、酸化ルビジウム、または酸化セシウムであることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の有機ＥＬ素子。
【請求項９】
前記アルカリ土類金属酸化物は、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化ストロンチウム、または酸化バリウムであることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の有機ＥＬ素子。
【請求項１０】
前記陽極（２０）と前記正孔輸送層（４０）との間には、銅フタロシアニンからなる正孔注入層（３０）が設けられており、
前記銅フタロシアニンのＸ線回折法により現れる回折ピークの値において、前記有機ＥＬ素子の使用温度内の加熱による前記回折ピークの変化量が、前記加熱前の回折ピークの±２５％以内となっていることを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１つに記載の有機ＥＬ素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子注入効率に優れた、透明な陰極を有する有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）素子に関し、特に、透明な有機ＥＬ素子およびトップエミッション方式の有機ＥＬ素子への適用に最適である。
【背景技術】
【０００２】
有機ＥＬ素子は自己発光のため、視認性に優れ、かつ数Ｖ〜数十Ｖの低電圧駆動が可能なため駆動回路を含めた軽量化が可能である。そこで、有機ＥＬ素子は、薄膜型ディスプレイ、照明、バックライトとしての活用が期待されている。
【０００３】
また、有機ＥＬ素子は色バリエーションが豊富であることも特徴である。さらに、複数の発光色を組み合わせることで、混色によってさまざまな発光が可能となることも特徴である。
【０００４】
このような有機ＥＬ素子は、一般に、基板の上に、下部電極である陽極、正孔輸送層、発光層、電子輸送層および上部電極である陰極を順次積層してなり、陽極から正孔を、陰極から電子をそれぞれ発光層へ注入し、発光層を発光させるようにしている。この一般的な構成では、発光層の光は下部電極側すなわち基板側から取り出される。
【０００５】
ここで、有機ＥＬ素子の駆動方法を大きく分けると、パッシブ方式（単純マトリクス方式）とアクティブ方式の２つの方式がある。
【０００６】
パッシブ方式では、パネルの必要輝度にロウライン（走査線）数をかけあわせた輝度で各ロウラインを発光させる必要がある。そのため、パネルサイズが大きくなるにつれて各ロウラインを発光させる輝度が高くなるので、大型パネルには不向きである。
【０００７】
それに対し、アクティブ方式ではＴＦＴ（薄膜トランジスタ）技術を応用し、各画素が常時パネル必要輝度で発光しているため、大型パネルに有利である。
【０００８】
しかしながら、このアクティブ方式では、基板部にＴＦＴを配置するため基板方向から光を取り出す際に、開口率が制限を受ける。そのため、光の取り出し方法として、開口率の制限を受けない基板と反対方向、すなわち上部電極方向から光を取り出すトップエミッション方式が開発されている。
【０００９】
このトップエミッション方式を採用する場合、上部電極を透明にすることにより、パネル全体が透明であるデバイスを形成することが可能である。そして、トップエミッション構造にすることで、アクティブ駆動で問題となる開口率の向上が見込まれ、輝度低下特性の優れたデバイスも形成可能である。
【００１０】
この開口率の向上について具体的に述べると、アクティブ駆動では、各画素毎に下部電極の下側に画素駆動用のＴＦＴ（薄膜トランジスタ）が設けられるが、下部電極側から光の取り出しを行う場合、画素中にＴＦＴが占める領域では光が透過せず、その領域の分、開口率が小さくなる。
【００１１】
しかし、上部電極側から光の取り出しを行う場合、ＴＦＴの領域に関係なく光を取り出すことができ、開口率低下の問題は回避される。
【００１２】
このように、トップエミッション方式では、上部電極である陰極を透明にする必要があるが、陰極は、一般にはＭｇＡｇやＡｌのような不透明な金属層が用いられるため、従来より、透明な陰極の開発が行われている。
【００１３】
たとえば、そのような透明な陰極として、ＭｇＡｇ層を薄くし、その上に厚膜のＩＴＯ膜を成膜した２層構造の陰極構造を有する有機ＥＬ素子が提案されている（非特許文献１参照）。
【００１４】
さらに、そのような透明な陰極として、上記非特許文献１に記載の陰極において、ＭｇＡｇ薄膜層の代わりに銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）の薄膜層を用い、その上にＩＴＯ膜をスパッタにて成膜した２層構造の陰極が提案されている（非特許文献１および非特許文献２参照）。
【００１５】
また、そのような透明な陰極としては、たとえばＬｉなどからなる電子インジェクタ薄膜の上に、たとえばＡｌなどからなる金属薄膜層、および１．２以上の屈折率を有する透明層（たとえばＭｇＯ）からなる陰極構造を有する有機ＥＬ素子が提案されている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００１−５２８７８号公報
【非特許文献１】Ｇ．Ｇｕ等，ＡＰＰＬＩＥＤ  ＰＨＹＳＩＣＳ  ＬＥＴＴＥＲＳ，（米国），ＶＯＬＵＭＥ６８，ｐ．２６０６（１９９６）
【非特許文献２】Ｐａｒｔｈａｓａｒａｔｈｙ等，ＡＰＰＬＩＥＤ  ＰＨＹＳＩＣＳ  ＬＥＴＴＥＲＳ，（米国），ＶＯＬＵＭＥ７２，ｐ．２１３８（１９９８）
【非特許文献３】Ｈｕｎｇ等，ＡＰＰＬＩＥＤ  ＰＨＹＳＩＣＳ  ＬＥＴＴＥＲＳ，（米国），ＶＯＬＵＭＥ７４，ｐ．３２０９（１９９９）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
しかしながら、上記非特許文献１に記載されている陰極を有する有機ＥＬ素子では、ＩＴＯ膜の成膜による下地の有機層のダメージによって、電極の短絡すなわち下部電極である陽極と上部電極である陰極との間の短絡が発生した。
【００１７】
この対策として、下地の有機層ＩＴＯ膜のダメージを抑えるために、ＩＴＯ膜の成膜時にスパッタリング電力をたとえば５Ｗと低くすることが考えられるが、そのようにした場合、当該スパッタリング速度が極めて遅くなり（たとえば約０．３ｎｍ／分）、実用的ではなかった。
【００１８】
また、上記非特許文献２および非特許文献３に記載されている陰極を有する有機ＥＬ素子では、ＣｕＰｃ薄膜層は、明らかにその上のＩＴＯ膜のスパッタリングプロセスによって起きる短絡の問題を小さくするバッファー層として作用する。これは、上記非特許文献１に記載の陰極におけるＭｇＡｇ薄膜層に比べて、ＣｕＰｃが透明性が大きいため比較的厚くできることによると考えられる。
【００１９】
しかし、このＣｕＰｃ薄膜層は、Ａｌｑ３などからなる電子輸送層との界面における電子注入障壁が大きいため、非発光であるＣｕＰｃ薄膜層中にて電子と正孔との再結合が起こり、電流効率の実質的な低下を生じる。
【００２０】
そこで、上記界面のところの電子注入障壁を減少させ、電流効率を向上させるためには電子輸送層とＣｕＰｃ薄膜層との界面のところにＬｉなどからなる電子注入層を導入することが必要であった。
【００２１】
しかしながら、本発明者が行った実験検討によれば、このような陰極構造とした有機ＥＬ素子においては、通常の金属陰極を用いる有機ＥＬ素子と比較した場合、十分な電流効率は得られなかった。
【００２２】
つまり、この上記非特許文献２および非特許文献３に記載されている陰極において、電子輸送層とＣｕＰｃ薄膜層との界面のところにＬｉなどからなる電子注入層を導入した構成としても、当該陰極は、電子注入電極として充分に機能しない。
【００２３】
また、上記特許文献１に記載されている陰極を有する有機ＥＬ素子では、上記した陰極構造とすることにより、陰極の全ての膜を熱蒸着により成膜できるため、スパッタ成膜を用いる場合と比較して下地の有機層へのダメージが少ない。
【００２４】
しかしながら、この場合、反射率が高い金属薄膜層を用いているため、１．２以上の屈折率を有する透明層により反射を抑えた場合でも、透過率は６０％ほどしか得られない。
そのため、通常の有機ＥＬ素子と比較して、電流効率は低下する。つまり、この場合、陰極の透過性が不十分なものである。
【００２５】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、陽極、正孔輸送層、発光層、電子輸送層および陰極を順次積層してなる有機ＥＬ素子において、透過性が高くかつ有効な電子注入電極として働く陰極を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
上記目的を達成するため、本発明者は鋭意検討を行った結果、２層の電子注入層を用いる透明陰極構造が電流効率に優れており、有効であることを見出した。
【００２７】
すなわち、請求項１に記載の発明では、陽極（２０）、正孔輸送層（４０）、発光層（５０）、電子輸送層（６０）および陰極（７０）を順次積層してなる有機ＥＬ素子において、陰極（７０）は、電子輸送層（６０）側から第１の電子注入層（７１）、バッファー層（７２）、第２の電子注入層（７３）および透明な導電膜層（７４）を順次積層してなる透明な膜であることを特徴としている。
【００２８】
本発明は実験的に見出されたものであり、それによれば、陰極（７０）を上記構成とすることにより、トップエミッション方式を採用した場合においても、９０％以上の高い透過性を実現できる。
【００２９】
また、バッファー層（７２）を有することにより、透明な導電膜層（７４）をスパッタなどにて成膜する際のエネルギーを吸収し、下地の有機層のダメージを緩和することができるので、電極の短絡すなわち陽極（２０）と陰極（７０）との短絡を防止することができる。
【００３０】
また、電子輸送層（６０）とバッファー層（７２）との間およびバッファー層（７２）と導電膜層（７４）との間に、それぞれ第１の電子注入層（７１）、第２の電子注入層（７３）を介在させているため、電流効率を従来の有機ＥＬ素子よりも大幅に向上させることができる。
【００３１】
第１の電子注入層（７１）は、成膜時において電子輸送層（６０）およびバッファー層（７２）中に拡散することで、電子輸送層（６０）とバッファー層（７２）との電子エネルギー障壁を小さくすると考えられる。
【００３２】
また、第２の電子注入層（７３）は、成膜時において、バッファー層（７２）に拡散するとともに、導電膜層（７４）と電気２重層を形成するために導電膜層（７４）の仕事関数を、より第２の電子注入層（７３）に近づけて小さくする。そのために、導電膜層（７４）からの電子の注入効率を高めることができる。
【００３３】
このことにより、本発明によれば、電流効率を高めることができていると考えられる。
【００３４】
したがって、本発明によれば、有機ＥＬ素子において、透過性が高くかつ有効な電子注入電極として働く陰極（７０）を実現することができる。
【００３５】
そして、このような優れた陰極（７０）を有する本発明の有機ＥＬ素子は、陰極（７０）側から発光層（５０）の光を取り出すトップエミッション方式の有機ＥＬ素子として好適に使用することができる。
【００３６】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の有機ＥＬ素子において、透明な導電膜層（７４）は、ＩＴＯ、ＩＺＯまたはＺｎＯであることを特徴としている。
【００３７】
それによれば、透明な導電膜層（７４）として、陽極としても用いることができる一般的なＩＴＯ（インジウム−錫オキシド）、ＩＺＯ（インジウム−亜鉛オキシド）またはＺｎＯを（亜鉛オキシド）用いることができる。それゆえ、陽極（２０）と同じ材料を陰極（７０）に用いることができる。
【００３８】
請求項３に記載の発明では、請求項１または請求項２に記載の有機ＥＬ素子において、バッファー層（７２）は、ポルフィリン化合物からなることを特徴としている。
【００３９】
請求項４に記載の発明では、請求項３に記載の有機ＥＬ素子において、ポルフィリン化合物は、銅フタロシアニンであることを特徴としている。
【００４０】
このように、バッファー層（７２）としては通常ホール注入層として用いられる、ポルフィリン化合物を用いることができる。その中でも、特に銅フタロシアニン（以下、「ＣｕＰｃ」と略記する）を用いた場合は、スパッタの衝撃にも安定でありバッファー層にも最適である。
【００４１】
請求項５に記載の発明では、請求項１〜請求項４に記載の有機ＥＬ素子において、第１の電子注入層（７１）および第２の電子注入層（７３）の少なくとも一方は、酸化リチウム層であることを特徴としている。
【００４２】
このように、第１の電子注入層（７１）および第２の電子注入層（７３）のいずれか一方もしくは両方としては、通常の有機ＥＬ素子で使用される安価な酸化リチウム層を用いることができる。
【００４３】
また、請求項１に記載の発明では、正孔輸送層（４０）、発光層（５０）および電子輸送層（６０）の３層のガラス転移温度が、１２０℃以上であることを特徴としている。それによれば、高温での耐久性向上のためには好ましい。
【００４４】
ところで、請求項１０に記載の発明のように、陽極（２０）と正孔輸送層（４０）との間に正孔注入層（３０）を設ける場合、ＣｕＰｃからなるものが好ましい。このＣｕＰｃは分子内の分極が大きいため、陽極（２０）との密着性が高いためである。
【００４５】
高温下での安定性を向上させるには、陽極（２０）との界面の密着性を向上させることは重要である。そこで、陽極（２０）と接する正孔注入層（３０）としては、形態変化の小さいポルフィリン系化合物層を設けることが好ましい。
【００４６】
本発明者は、陽極（２０）と接する正孔注入層（３０）としてポルフィリン系化合物であるＣｕＰｃを採用した場合について、そのＣｕＰｃ膜の結晶状態の変化に着目した。
【００４７】
その結果、高温環境下の放置前後で、このＣｕＰｃ膜の結晶状態が大きく異なることを見出した。このＣｕＰｃ膜の結晶状態の変化について、具体的に調べた結果を示す。
【００４８】
この結晶状態における変化の確認は効率良く行うため、放置環境温度を１２０℃と高くして加速し、放置時間は２時間で評価することとした。以下、この条件における放置を加速高温放置という。
【００４９】
ガラス基板上に、ＩＴＯ（インジウム−スズの酸化物）からなる陽極を形成し、アルゴンと酸素混合のプラズマによる表面処理を陽極表面に施した後、陽極上にＣｕＰｃを成膜した。この場合におけるＣｕＰｃ膜の結晶の状態を、上記加速高温放置の前と後でＸ線回折によって分析した結果を図２に示す。
【００５０】
図２に示すように、回折ピークにおいて、２θ＝６．６８°に発生しているピークがＣｕＰｃの結晶構造に由来している。図２では、このピークにおいて実線で図示するものが加速高温放置の前のピークすなわち初期のピークであり、破線で図示するものが加速高温放置の後のピークすなわち１２０℃、２時間放置後のピークである。
【００５１】
そして、このピーク値の積分値が大きい、すなわちピーク値が高いほど、ＣｕＰｃ膜の結晶性が高いことを示している。図２では、１２０℃、２時間の加速高温放置によって、当該ピーク値（積分値）が加速高温放置前の１．５倍に変化している。
【００５２】
このことから、本発明者らは、結晶性正孔注入層であるＣｕＰｃ膜上に正孔輸送層、発光層、電子輸送層、陰極等が成膜された後、つまり、発光素子形態になってから、ＣｕＰｃ膜がこのような結晶状態の変化を起こすことが、ＣｕＰｃ膜の密着性の低下を引き起こす原因であると考えた。
【００５３】
つまり、ＣｕＰｃ膜の結晶性ができるだけ高くなるように成膜すれば、ＣｕＰｃ膜の密着性、特に、陽極との界面の密着性を向上させることができると考えた。
【００５４】
そして、鋭意検討の結果、請求項１０に記載の発明のように、陽極（２０）と正孔輸送層（４０）との間に、ＣｕＰｃからなる正孔注入層（３０）を設けた場合、ＣｕＰｃのＸ線回折法により現れる回折ピークの値において、有機ＥＬ素子の使用温度内の加熱による回折ピークの変化量が、前記加熱前の回折ピークの±２５％以内となっているものであれば、よいことがわかった。
【００５５】
このように、正孔注入層（３０）としてのＣｕＰｃ膜の高温環境下における結晶状態の変化を小さくすれば、ＣｕＰｃ膜の密着性を向上できる。その結果、高温での耐久性向上に有利となる。また、温度変化により生じるＣｕＰｃ膜の凹凸を極力低減し、ショートやリークの発生を抑制できる。
【００５６】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５７】
本実施形態における有機ＥＬ素子は、陽極、正孔輸送層、発光層、電子輸送層および陰極を備えるものであり、必要に応じて、陽極と正孔輸送層との間に正孔注入層を設けてもよい。
【００５８】
図１は本発明の実施形態に係る有機ＥＬ素子Ｓ１の概略断面構成を示す図である。本例の有機ＥＬ素子Ｓ１は、陽極２０と正孔輸送層４０との間に正孔注入層３０を設けたものである。
【００５９】
図１中、基板１０は、通常、ソーダガラス、バリウムシリケートガラス、アルミノシリケートガラスなどのガラスか、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリスルホン、ポリメチルメタクリレート、ポリプロピレン、ポリエチレンなどのプラスチック、石英、陶器などのセラミックをはじめとする汎用の基板材料を板状、シート状またはフィルム状に形成して用いられ、必要に応じて、これらは適宜積層して用いられる。
【００６０】
望ましい基板材料は透明なガラスおよびプラスチックであり、シリコンなどの不透明なセラミックは、透明な電極と組合せて用いられる。発光の色度を調節する。必要があるときには、基板１０の適所に、たとえば、フィルター膜、色度変換膜、誘電体反射膜などの色度調節手段を設ける。
【００６１】
陽極２０は、電気的に低抵抗率であって、しかも、全可視領域にわたって光透過率の大きい金属若しくは電導性化合物の１または複数を、たとえば、真空蒸着、スパッタリング、化学蒸着（ＣＶＤ）、原子層エピタクシー（ＡＬＥ）、塗布、浸漬などの方法により、基板１０の一側に密着させてなる。
【００６２】
ここで、陽極２０は、この陽極２０における抵抗率が１ｋΩ／□以下、望ましくは、５〜５０Ω／□になるように、厚さ１０〜１０００ｎｍ、望ましくは、５０〜５００ｎｍの単層または多層に成膜することによって形成される。
【００６３】
陽極２０における電導性材料としては、たとえば、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、アルミニウムなどの金属、酸化亜鉛、酸化錫、酸化インジウム、酸化錫と酸化インジウムとの混合系（つまりインジウム−錫オキシド、これを以下、「ＩＴＯ」と略記する）などの金属酸化物、さらには、アニリン、チオフェン、ピロールなどを反復単位とする電導性オリゴマーおよび電導性ポリマーが挙げられる。
【００６４】
このうち、ＩＴＯは、低抵抗率のものが容易に得られるうえに、酸などを用いてエッチングすることにより、微細パターンを容易に形成できる特徴がある。
【００６５】
正孔注入層３０は、通常、陽極２０におけると同様の方法により、陽極２０に密着させて、正孔注入性物質を厚さ１〜１００ｎｍに成膜することによって形成される。
【００６６】
正孔注入性物質としては、陽極２０からの正孔注入と輸送を容易ならしめるべく、イオン化電位が小さく、かつ、たとえば、１０4〜１０6Ｖ／ｃｍの電界下において、少なくとも、１０-6ｃｍ2／Ｖ・秒の正孔移動度を発揮するものが望ましい。
【００６７】
個々の正孔注入性物質としては、有機ＥＬ素子において汎用される、たとえば、ポルフィリン誘導体、フタロシアニン誘導体、特に銅フタロシアニンが最も好ましい。
【００６８】
正孔輸送層４０は、通常、陽極２０におけると同様の方法により、正孔注入層３０に密着させて、正孔輸送性物質を、たとえば厚さ１〜１００ｎｍに成膜することによって形成される。
【００６９】
個々の正孔輸送性物質としては、有機ＥＬ素子において汎用される、たとえば、アリールアミン誘導体、イミダゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、オキサゾール誘導体、トリアゾール誘導体、カルコン誘導体、スチリルアントラセン誘導体、スチルベン誘導体、テトラアリールエテン誘導体、トリアリールアミン誘導体、トリアリールエテン誘導体、トリアリールメタン誘導体、フタロシアニン誘導体、フルオレノン誘導体、ヒドラゾン誘導体、Ｎ−ビニルカルバゾール誘導体、ピラゾリン誘導体、ピラゾロン誘導体、フェニルアントラセン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、ポリアリールアルカン誘導体、ポリシラン誘導体、ポリフェニレンビニレン誘導体などが挙げられ、必要に応じて、これらは適宜組合せて用いられる。
【００７０】
また、分子内の分極が大きく、陽極２０すなわちＩＴＯ等との密着性が高い化合物は、正孔注入性物質あるいは、正孔注入／輸送層性物質としても用いることができる。
【００７１】
発光層５０は、通常正孔輸送層４０に密着させて、ホスト化合物を蒸着させるかまたはホスト化合物とドーパントを共蒸着させることにより得られる。また、必要に応じて、発光層は単層または多層に分離してそれぞれ厚さ１０〜１００ｎｍに成膜することによって形成される。
【００７２】
この発光層５０の領域では、電子−正孔の再結合が起こり、その結果として発光が観測される。
【００７３】
発光層の好ましい態様は、１種以上の蛍光色素成分がドープされたホスト材料からなる複合構成材料を含んでなる。この方法を用いると、非常に効率のよい有機ＥＬ素子を構成することができる。異なる発光波長を発生する発光層を積層することで、発光色の調整をすることができる。
【００７４】
発光層５０におけるドーパントとしては、有機ＥＬ素子において汎用される蛍光色素材料を用いることができる。そのような蛍光色素材料としては、たとえば、青色系の発光を行うペリレン、黄色系の発光を行うルブレン、緑色系の発光を行うクマリン等が挙げられる。
【００７５】
また、発光層５０におけるホスト材料としては、正孔輸送性と電子輸送性の両方の特性を持ったものが好ましい。このようなホスト材料はたとえば、トリス（８−キノリノラート）アルミニウム（以下、「Ａｌｑ３」という）のような１つの化合物から形成してもよいし、または正孔輸送性物質と電子輸送性物質を混合しても良い。
【００７６】
混合する場合、ホスト材料中の正孔輸送性物質としては、上記正孔輸送層４０に用いられる正孔輸送性物質から選択された物質を用いることができる。また、ホスト材料中の電子輸送性物質としては、後述の電子輸送層６０に用いられる電子輸送性物質から選択された物質を用いることができる。
【００７７】
また、発光層５０におけるドーパントは、ホスト材料全体に対して、０．０５〜５０重量％、望ましくは、０．１〜３０重量％の割合とすることができる。
【００７８】
次に、図１において、発光層５０の上に位置する電子輸送層６０は、通常、発光層５０に密着させて、電子親和力の大きい有機化合物を１つまたは複数を厚さ１０〜１００ｎｍに成膜することによって形成される。
【００７９】
複数の電子輸送性物質を用いる場合には、その複数の電子輸送性物質を均一に混合して単層に形成しても、混合することなく、電子輸送性物質ごとに隣接する複数の層に形成してもよい。
【００８０】
好ましい電子輸送性物質はキノリノール金属錯体、ベンゾキノン、アントラキノン、フルオレノンなどの環状ケトンまたはその誘導体、シラザン誘導体であり、この中でもキノリノール金属錯体が最も好ましい。
【００８１】
ここでいうキノリノール金属錯体とは、分子内にピリジン残基とヒドロキシ基とを有する、たとえば、８−キノリノール類、ベンゾキノリン−１０−オール類などの配位子としてのキノリノール類と、そのピリジン残基における窒素原子から電子対の供与を受けて配位子と配位結合を形成する、中心原子としての、たとえば、リチウム、ベリリウム、マグネシウム、カルシウム、亜鉛、アルミニウム、ガリウム、インジウムなどの周期律表における第１族、第２族、第１２族または第１３族に属する金属若しくはその酸化物からなる錯体一般を意味する。
【００８２】
配位子が８−キノリノール類またはベンゾキノリン−１０−オールのいずれかである場合、それらは置換基を１または複数有していてもよく、ヒドロキシ基が結合する８位または１０位の炭素以外の炭素へ、たとえば、フルオロ基、クロロ基、ブロモ基、ヨード基などのハロゲン基、メチル基、トリフルオロメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、ｔｅｒｔ−ペンチル基などの脂肪族炭化水素基、メトキシ基、トリフルオロメトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、イソプロポキシ基、ブトキシ基、イソブトキシ基、ｓｅｃ−ブトキシ基、ｔｅｒｔ−ブトキシ基、ペンチルオキシ基、イソペンチルオキシ基、フェノキシ基、ベンジルオキシ基などのエーテル基、アセトキシ基、トリフルオロアセトキシ基、ベンゾイルオキシ基、メトキシカルボニル基、トリフルオロメトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、プロポキシカルボニル基などのエステル基、さらには、シアノ基、ニトロ基、スルホ基などの置換基が１つまたは複数結合することを妨げない。キノリノール金属錯体が分子内に２以上の配位子を有する場合、それらの配位子は互いに同じものであっても異なるものであってもよい。
【００８３】
具体的なキノリノール金属錯体としては、たとえば、上記Ａｌｑ３、トリス（３，４−ジメチル−８−キノリノラート）アルミニウム、トリス（４−メチル−８−キノリノラート）アルミニウム、トリス（４−メトキシ−８−キノリノラート）アルミニウム、トリス（４，５−ジメチル−８−キノリノラート）アルミニウム、トリス（４，６−ジメチル−８−キノリノラート）アルミニウム、トリス（５−クロロ−８−キノリノラート）アルミニウム、トリス（５−ブロモ−８−キノリノラート）アルミニウム、トリス（５，７−ジクロロ−８−キノリノラート）アルミニウム、トリス（５−シアノ−８−キノリノラート）アルミニウム、トリス（５−スルホニル−８−キノリノラート）アルミニウム、トリス（５−プロピル−８−キノリノラート）アルミニウム、ビス（２−メチル−８−キノリノラート）アルミニウムオキシドなどのアルミニウム錯体が挙げられる。
【００８４】
また、亜鉛錯体としては、たとえば、ビス（８−キノリノラート）亜鉛、ビス（２−メチル−８−キノリノラート）亜鉛、ビス（２，４−ジメチル−８−キノリノラート）亜鉛、ビス（２−メチル−５−クロロ−８−キノリノラート）亜鉛、ビス（２−メチル−５−シアノ−８−キノリノラート）亜鉛、ビス（３，４−ジメチル−８−キノリノラート）亜鉛、ビス（４，６−ジメチル−８−キノリノラート）亜鉛、ビス（５−クロロ−８−キノリノラート）亜鉛、ビス（５，７−ジクロロ−８−キノリノラート）亜鉛などが挙げられる。
【００８５】
さらに、ベリリウム錯体としては、たとえば、ビス（８−キノリノラート）ベリリウム、ビス（２−メチル−８−キノリノラート）ベリリウム、ビス（２，４−ジメチル−８−キノリノラート）ベリリウム、ビス（２−メチル−５−クロロ−８−キノリノラート）ベリリウム、ビス（２−メチル−５−シアノ−８−キノリノラート）ベリリウム、ビス（３，４−ジメチル−８−キノリノラート）ベリリウム、ビス（４，６−ジメチル−８−キノリノラート）ベリリウム、ビス（５−クロロ−８−キノリノラート）ベリリウム、ビス（５，７−ジクロロ−８−キノリノラート）ベリリウム、ビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］キノリノラート）ベリリウムなどが挙げられる。
【００８６】
上記以外のキノリノール金属錯体としては、たとえば、ビス（８−キノリノラート）マグネシウム、ビス（２−メチル−８−キノリノラート）マグネシウム、ビス（２，４−ジメチル−８−キノリノラート）マグネシウム、ビス（２−メチル−５−クロロ−８−キノリノラート）マグネシウム、ビス（２−メチル−５−シアノ−８−キノリノラート）マグネシウム、ビス（３，４−ジメチル−８−キノリノラート）マグネシウム、ビス（４，６−ジメチル−８−キノリノラート）マグネシウム、ビス（５−クロロ−８−キノリノラート）マグネシウム、ビス（５，７−ジクロロ−８−キノリノラート）マグネシウムなどのマグネシウム錯体、トリス（８−キノリノラート）インジウムなどのインジウム錯体、トリス（５−クロロ−８−キノリノラート）ガリウムなどのガリウム錯体、ビス（５−クロロ−８−キノリノラート）カルシウムなどのカルシウム錯体などが挙げられる。なお、上記したキノリノール金属錯体は、必要に応じて、適宜組合せて用いられる。
【００８７】
また、上記した電子輸送性物質は単なる例示であって、本実施形態で用いる電子輸送性物質は決してこれらに限定されてはならない。
【００８８】
ここで、本実施形態では、正孔輸送層４０、発光層５０、電子輸送層６０は、高温での耐久性向上のために、ガラス転移温度が、１２０℃以上であることが好ましい。
【００８９】
また、本実施形態では、図１に示されるように、電子輸送層６０の上の陰極７０は、電子輸送層６０側から第１の電子注入層７１、バッファー層７２、第２の電子注入層７３および透明な導電膜層７４を順次積層してなる透明な膜である。
【００９０】
第１および第２の電子注入層７１および７３は、金属フッ化物または金属酸化物からなる。ここで、金属フッ化物層は、アルカリ金属フッ化物またはアルカリ土類金属フッ化物から選択することができる。金属酸化物層は、アルカリ金属酸化物またはアルカリ土類金属酸化物から選択することができる。
【００９１】
このアルカリ金属フッ化物には、フッ化リチウム、フッ化ナトリウム、フッ化カリウム、フッ化ルビジウム、またはフッ化セシウムが含まれる。また、上記のアルカリ金属酸化物には、酸化リチウム、酸化ナトリウム、酸化カリウム、酸化ルビジウム、または酸化セシウムが含まれる。
【００９２】
また、上記のアルカリ土類金属フッ化物には、フッ化マグネシウム、フッ化カルシウム、フッ化ストロンチウム、またはフッ化バリウムが含まれ、上記のアルカリ土類金属酸化物には、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化ストロンチウム、または酸化バリウムが含まれる。
【００９３】
この金属フッ化物層または金属酸化物層からなる第１および第２の電子注入層７１、７３は、蒸着法により形成することができるものであり、その厚みは、たとえば０．２ｎｍ〜２．０ｎｍの範囲である。
【００９４】
バッファー層７２は、ポルフィリン化合物からなる。ポルフィリン化合物はポルフィリン自身を含んでいるものか、またはポルフィリン構造から誘導されるものを含む天然または合成のいずれかの化合物である。好ましいポルフィリン化合物は次の化学式（１）で表される。
【００９５】
【化１】
2008219033.tif 000003
上記化学式（１）において、Ｑは、ＮまたはＣ−Ｒ（置換基Ｒを持つＣ）であり、Ｍは、金属、金属酸化物、または金属ハロゲン化物であり、上記Ｃ−ＲにおけるＲは水素、アルキル、アラルキル、アリール、またはアルカリルであり、Ｔ１およびＴ２は水素を表すかまたは一緒になってアルキル若しくはハロゲン等の置換基を含みうる不飽和６員環を完成する。好ましい６員環は炭素、硫黄、および窒素環原子から形成されるものである。好ましいアルキル部分は約１から６炭素原子を含み、一方フェニルは好ましいアリール部分を構成する構造のものである。
【００９６】
また、別の好ましい形態においては、ポルフィリン化合物は、次の化学式（２）で表される。
【００９７】
【化２】
2008219033.tif 000004
この化学式（２）は、上記化学式（１）と比較して金属原子Ｍを二つの水素で置換した点で異なる。
【００９８】
また、本実施形態では、上記ポルフィリン化合物の中でも、フタロシアニン化合物が最も好ましい。さらに中心に＋２価の価数を有する金属を含む化合物が好ましい。具体的には銅フタロシアニン、亜鉛フタロシアニン、カルシウムフタロシアニンをあげることができる。
【００９９】
また、他のバッファー層７２としては、酸化バナジウム、酸化モリブデン、酸化ルテニウム等を挙げることができる。
【０１００】
このバッファー層７２は、蒸着法により形成することができるものであり、その厚みは、たとえば数ｎｍ〜数十ｎｍの範囲である。
【０１０１】
透明な導電膜層７４としては、金属酸化物、窒化物（たとえば、窒化ガリウム）、セレン化物（たとえば、セレン化亜鉛）、および硫化物（たとえば、硫化亜鉛）からなる群より選ばれる化合物がある。
【０１０２】
好適な金属酸化物には、インジウム−錫オキシド（ＩＴＯ）、インジウム−亜鉛オキシド（ＩＺＯ）、亜鉛オキシド（ＺｎＯ）、アルミニウムドープまたはインジウムドープ酸化亜鉛、酸化スズ、マグネシウム−インジウムオキシド、ニッケルタングステンオキシド、またはカドミウム−錫オキシドを挙げることができる。
【０１０３】
この導電膜層７４は、スパッタ法により形成することができるものであり、その厚みは、たとえば１００ｎｍ〜数百ｎｍの範囲である。
【０１０４】
なお、本実施形態において、陰極７０と、有機化合物を含有する電子輸送層６０との間の密着性を高めるために、必要に応じて、たとえば、芳香族ジアミン化合物、キナクリドン化合物、ナフタセン化合物、有機シリコン化合物または有機燐化合物を含んでなる界面層を設けてもよい。
【０１０５】
上記有機ＥＬ素子Ｓ１における各層２０〜７０を形成するにあたっては、有機化合物の酸化や分解、さらには、酸素や水分の吸着などを最小限に抑えるべく、高真空下、詳細には、１０-5Ｔｏｒｒ以下で一貫作業するのが望ましい。
【０１０６】
また、発光層５０において、あらかじめ、ホストとドーパントとを所定の割合で混合しておくか、あるいは、真空蒸着における両者の加熱速度を互いに独立して制御することによって、発光層５０における両者の配合比を調節する。
【０１０７】
このようにして形成された有機ＥＬ素子Ｓ１は、使用環境における劣化を最小限に抑えるべく、素子の一部または全体を、たとえば、不活性ガス雰囲気下で封止ガラスや金属キャップにより封止するか、あるいは、紫外線硬化樹脂などによる保護層で覆うことが望ましい。
【０１０８】
本実施形態の有機ＥＬ素子Ｓ１の使用方法について説明すると、この有機ＥＬ素子Ｓ１は、用途に応じて、比較的高電圧のパルス性電圧を間欠的に印加するか、あるいは、比較的低電圧の直流電圧（通常、３〜５０Ｖ）を連続的に印加して駆動する。
【０１０９】
この有機ＥＬ素子Ｓ１は、陽極２０の電位が陰極７０の電位より高いときにのみ発光する。したがって、この有機ＥＬ素子Ｓ１へ印加する電圧は直流であっても交流であってもよく、印加する電圧の波形、周期も適宜のものとすればよい。
【０１１０】
交流を印加すると、この有機ＥＬ素子Ｓ１は、原理上、印加する交流の波形および周期に応じて輝度が増減したり点滅を繰返す。図１に示す有機ＥＬ素子Ｓ１の場合、陽極２０と陰極７０との間に電圧を印加すると、陽極２０から注入された正孔が正孔注入層３０、正孔輸送層４０を経て発光層５０へ、また、陰極７０から注入された電子が電子輸送層６０を経て発光層５０へそれぞれ到達する。
【０１１１】
その結果、発光層５０において、正孔と電子の再結合が起こり、それにより生じた励起状態のドーパントから目的とする色の発光が、陽極２０および基板１０を透過して放出されるとともに、透明な陰極７０を透過して放出されることとなる。
【０１１２】
ところで、本実施形態によれば、図１に示されるように、陽極２０、正孔輸送層４０、発光層５０、電子輸送層６０および陰極７０を順次積層してなる有機ＥＬ素子Ｓ１において、陰極７０は、電子輸送層６０側から第１の電子注入層７１、バッファー層７２、第２の電子注入層７３および透明な導電膜層７４を順次積層してなる透明な膜であることを特徴する有機ＥＬ素子Ｓ１が提供される。
【０１１３】
それによれば、陰極７０を上記した構成とすることにより、本実施形態の有機ＥＬ素子Ｓ１をトップエミッション方式として採用した場合においても、９０％以上の高い透過性を実現できる。
【０１１４】
また、バッファー層７２を有することにより、透明な導電膜層７４をスパッタなどにて成膜する際のエネルギーを吸収し、下地の有機層３０〜６０のダメージを緩和することができる。そのため、電極の短絡すなわち陽極２０と陰極７０との短絡を防止することができる。
【０１１５】
また、電子輸送層６０とバッファー層７２との間およびバッファー層７２と導電膜層７４との間に、それぞれ第１の電子注入層７１、第２の電子注入層７３を介在させているため、電流効率を従来の有機ＥＬ素子よりも大幅に向上させることができる。
【０１１６】
第１の電子注入層７１は、成膜時において電子輸送層６０およびバッファー層７２中に拡散することで、電子輸送層６０とバッファー層７２との電子エネルギー障壁を小さくする。
【０１１７】
また、第２の電子注入層７３は、成膜時において、バッファー層７２に拡散するとともに、導電膜層７４と電気２重層を形成するために導電膜層７４の仕事関数を、より第２の電子注入層７３に近づけて小さくする。そのために、導電膜層７４からの電子の注入効率を高めることができる。
【０１１８】
このことにより、本実施形態の有機ＥＬ素子Ｓ１によれば、電流効率を高めることができていると考えられる。
【０１１９】
したがって、本実施形態によれば、有機ＥＬ素子において、透過性が高くかつ有効な電子注入電極として働く陰極７０を実現することができる。なお、この効果の具体的な例については、後述する実施例に記してある。
【０１２０】
そして、このような優れた陰極７０を有する本実施形態の有機ＥＬ素子Ｓ１は、陰極７０側から発光層５０の光を取り出すトップエミッション方式の有機ＥＬ素子として好適に使用することができる。
【０１２１】
また、本実施形態の有機ＥＬ素子Ｓ１においては、透明な導電膜層７４としては、ＩＴＯ、ＩＺＯまたはＺｎＯを採用することが好ましい。
【０１２２】
それによれば、透明な導電膜層７４として、陽極としても用いることができる一般的なＩＴＯ（インジウム−錫オキシド）、ＩＺＯ（インジウム−亜鉛オキシド）またはＺｎＯを（亜鉛オキシド）用いることができる。それゆえ、陽極２０と同じ材料を陰極７０に用いることができ、簡素化が図れる。
【０１２３】
また、本実施形態の有機ＥＬ素子Ｓ１では、バッファー層７２として、ポルフィリン化合物を採用することができるが、その中でも、特にＣｕＰｃを用いた場合は、スパッタの衝撃にも安定でありバッファー層にも最適である。
【０１２４】
また、本実施形態の有機ＥＬ素子Ｓ１では、第１の電子注入層７１および第２の電子注入層７３の少なくとも一方に、安価な酸化リチウムを採用することが好ましく、それにより、安価な有機ＥＬ素子を提供することができる。
【０１２５】
さらに、上述したように、本実施形態の有機ＥＬ素子Ｓ１においては、正孔輸送層４０、発光層５０および電子輸送層６０の３層のガラス転移温度が、１２０℃以上であることが好ましい。それによれば、高温での耐久性向上のためには好ましい。
【０１２６】
このように、本実施形態の有機ＥＬ素子Ｓ１は、電流効率が高く、その結果として、輝度が大きいので、発光体や、情報を視覚的に表示する情報表示機器において多種多様の用途を有する。
【０１２７】
この有機ＥＬ素子Ｓ１を光源とする発光体は、消費電力が小さいうえに、軽量なパネル状に構成することができるので、一般照明の光源に加えて、たとえば、液晶素子、複写装置、印字装置、電子写真装置、コンピューターおよびその応用機器、工業制御機器、電子計測器、分析機器、計器一般、通信機器、医療用電子計測機器、自動車を含む車輌、船舶、航空機、宇宙船などに搭載する機器、航空機の管制機器、インテリア、看板、標識などにおける省エネルギーにして省スペースな光源として有用である。
【０１２８】
また、この有機ＥＬ素子Ｓ１を、たとえば、コンピューター、テレビジョン、ビデオ、ゲーム、時計、電話、カーナビゲーション、車載用マルチメーター、オシロスコープ、レーダー、ソナーなどの情報表示機器に用いる場合には、単独で用いるか、あるいは、緑色域、青色域、および赤色域で発光する有機ＥＬ素子の組合せとしてフルカラー用のディスプレイなどに使用できる。
【０１２９】
この中でも、特に耐久性が要求される車載用途のディスプレイに使用した場合が最も本実施形態の有機ＥＬ素子Ｓ１の特徴を生かすことができる。駆動方式としては、汎用の単純マトリックス方式（パッシブ方式）やアクティブマトリックス方式を適用できる。特に、トップエミッション方式を採用してアクティブ方式に適用すれば、輝度の高い有機ＥＬ素子が得られる。
【０１３０】
また、本実施形態の有機ＥＬ素子Ｓ１を自動車や車輌に搭載して使用する場合、高温環境（たとえば７０〜８０℃程度）となることは避けられない。有機層のうちアモルファス性の有機層はガラス転移温度（Ｔｇ）以上になると結晶化して膜表面の凹凸が増大し、電流のリークが生じやすくなる。
【０１３１】
そこで、車載用とする場合には、上述したように、有機ＥＬ素子Ｓ１における有機層全てのＴｇが１２０℃以上であることが好ましい。
【０１３２】
また、本実施形態の有機ＥＬ素子Ｓ１を、たとえば、車載用のディスプレイ等に採用した場合においては、その使用温度は−４０℃〜１２０℃程度のものである。
【０１３３】
このような使用温度において、高温環境下での安定性を向上させるには、正孔注入層３０の密着性、特に、陽極２０との界面の密着性を向上させる必要がある。これは、両者の線膨張係数の差が大きいためと考えられる。
【０１３４】
そこで、陽極２０と接する正孔注入層３０としては、形態変化の小さいポルフィリン系化合物層を設けることが好ましい。
【０１３５】
具体的には、ポルフィリン系化合物としてＣｕＰｃを用いた場合、ＣｕＰｃのＸ線回折法により現れる回折ピークの値において、有機ＥＬ素子Ｓ１の使用温度内の加熱による回折ピーク変化量が、加熱前の回折ピークの±２５％以内になっているものが好ましい。使用温度は、本例では−４０〜１２０℃である。
【０１３６】
ここで、ＣｕＰｃの回折ピークはＣｕＰｃの結晶性を示すもので、ＣｕＰｃからなる正孔注入層３０すなわちＣｕＰｃ膜３０をＸ線回折法により測定したとき、基板１０と平行なＣｕＰｃ膜３０の（２００）面の回折ピークである。具体的には、上記図２に示した２θ＝６．６８°に発生しているピークに相当するものであり、これを、以下、ＣｕＰｃ結晶性ピークという。
【０１３７】
そして、本実施形態では、このＣｕＰｃ結晶性ピーク（２θ＝６．６８°）の値つまりピークの積分値において、有機ＥＬ素子Ｓ１の使用温度（−４０℃〜１２０℃）内の加熱による当該ＣｕＰｃ結晶性ピークの変化量が、加熱前の当該ＣｕＰｃ結晶性ピークの値の±２５％以内とすることが好ましい。
【０１３８】
このＣｕＰｃ結晶性ピークの値の加熱前後における変化量を±２５％以内に小さく抑えることにより、ＣｕＰｃ膜の密着性を向上させることができる。そして、高温環境下で使用しても、ショートやリークが発生しない程度にまで、有機材料の結晶状態の変化を小さくすることができる。
【０１３９】
ちなみに、上記図２に示したデータでは、加熱前のＣｕＰｃ結晶性ピークの値に比べ、加熱後のＣｕＰｃ結晶性ピークの値は１．５倍と大きく変化しており、ショートおよびリークが発生しやすくなっている。
【０１４０】
このような、ＣｕＰｃ結晶性ピークの値の加熱前後における変化量を±２５％以内に小さく抑えたＣｕＰｃ膜３０は、たとえば、下地である陽極２０の表面を１５０℃で紫外線オゾン処理し、続いて、５２０℃の材料加熱温度にてＣｕＰｃを蒸着して成膜することにより実現可能である。
【０１４１】
そして、本実施形態において、正孔注入層３０をこのようなＣｕＰｃ膜３０とすれば、正孔注入層３０の密着性を向上させ、より高温環境に適した有機ＥＬ素子Ｓ１を提供することができる。
【０１４２】
また、上述したように、素子を形成した後、高温環境下において、正孔注入層３０の結晶性が変化しがたい特性を有することが重要である。
【０１４３】
そのため、図１において、陽極２０の直上の結晶性材料を結晶性が高い安定した膜に成膜するためには、陽極２０の表面粗度が重要となる。つまり、より平坦な方が結晶性の高い安定した膜が形成できる。
【０１４４】
本実施形態では、陽極２０としてＩＴＯを使用した場合、具体的には、その平均表面粗さＲａが２ｎｍ以下であり、１０点平均表面粗さＲｚが２０ｎｍ以下であることが望ましい。図１の実施形態において、たとえば、ガラス基板１０上に形成した陽極２０としてのＩＴＯの表面を研磨することによって、Ｒａを約１ｎｍ以下、Ｒｚを約１０ｎｍとすることができる。
【０１４５】
次に、本実施形態について、限定するものではないが、以下の実施例および比較例を参照して、より具体的に述べる。
【実施例１】
【０１４６】
ガラス基板１０上に１５０ｎｍの厚さのＩＴＯである陽極２０をスパッタリング法により形成した。パターニング後、ＩＴＯ表面を研磨し、表面を平坦にする。
【０１４７】
具体的には、その平均表面粗さＲａが２ｎｍ以下であり、１０点平均表面粗さＲｚが２０ｎｍ以下であることが望ましい。本例では、ＩＴＯの表面を研磨してＲａを約１ｎｍ以下、Ｒｚを約１０ｎｍとしたものを使用した。
【０１４８】
その陽極２０の上に正孔注入層３０として、ＣｕＰｃ（銅フタロシアニン）を真空蒸着法により１０ｎｍ形成した。さらに正孔輸送層４０としてトリフェニルアミン４量体を真空蒸着法により４０ｎｍ形成した。
【０１４９】
そして、発光層５０として、ホスト材料にＡｌｑ３を用い、ドープ材料としてジメチルキナクリドンを１％添加した層を真空蒸着法により４０ｎｍ形成した。さらに、電子輸送層６０としてＡｌｑ３を真空蒸着法により２０ｎｍ形成した。
【０１５０】
これら有機層を形成した後、陰極７０として、電子輸送層６０側からＬｉ2Ｏ（酸化リチウム）からなる第１の電子注入層７１を真空蒸着法により０．５ｎｍ、ＣｕＰｃからなるバッファー層７２を真空蒸着法により１０ｎｍ、Ｌｉ2Ｏからなる第２の電子注入層７３を真空蒸着法により０．５ｎｍ、およびＩＺＯからなる導電膜層７４をスパッタ法により１５０ｎｍ形成した。このように、本例では、電子輸送層６０の上に、４層７１〜７４よりなる陰極７０を形成した。
【０１５１】
本例の有機ＥＬ素子では、緑色発光であり、トップエミッション方式として透過率は９０％以上であった。また、その電流効率（１／１６Ｄｕｔｙ駆動）は、２．５ｃｄ／Ａであり、透明有機ＥＬとしては非常に高効率であった。
【０１５２】
（比較例１）
陰極７０として、電子輸送層６０側からＬｉ2Ｏからなる電子注入層を真空蒸着法により０．５ｎｍ、ＣｕＰｃからなるバッファー層を真空蒸着法により１０ｎｍ、およびＩＺＯからなる導電膜層をスパッタ法により１５０ｎｍ形成する以外は、上記実施例１と同様に有機ＥＬ素子を作製した。
【０１５３】
つまり、本例の有機ＥＬ素子は、上記図１に示される有機ＥＬ素子において、陰極７０が第２の電子注入層７３を持たず、第１の電子注入層７１、バッファー層７２、導電膜層７４の３層からなるものとした。
【０１５４】
なお、この構成は、上記非特許文献２および非特許文献３に記載されている陰極において、電子輸送層とＣｕＰｃ薄膜層との界面のところにＬｉなどからなる電子注入層を導入した構成に相当するものである。
【０１５５】
本例の有機ＥＬ素子では、緑色発光であり、トップエミッション方式として透過率は９０％以上であったが、その電流効率（１／１６Ｄｕｔｙ駆動）は、０．４ｃｄ／Ａであり、実施例１の透明有機ＥＬと比べると低効率であった。
【０１５６】
（比較例２）
陰極７０として、電子輸送層６０側からＣｕＰｃからなるバッファー層を真空蒸着法により１０ｎｍ、Ｌｉ2Ｏからなる電子注入層を真空蒸着法により０．５ｎｍ、およびＩＺＯからなる導電膜層をスパッタ法により１５０ｎｍ形成する以外は、上記実施例１と同様に有機ＥＬ素子を作製した。
【０１５７】
つまり、本例の有機ＥＬ素子は、上記図１に示される有機ＥＬ素子において、陰極７０が第１の電子注入層７１を持たず、バッファー層７２、第２の電子注入層７３、導電膜層７４の３層からなるものとした。
【０１５８】
本例の有機ＥＬ素子では、緑色発光であり、トップエミッション方式として透過率は９０％以上であったが、その電流効率（１／１６Ｄｕｔｙ駆動）は、０．５ｃｄ／Ａであり、実施例１の透明有機ＥＬと比べると低効率であった。
【実施例２】
【０１５９】
陰極７０として、電子輸送層６０側からＬｉＦ（フッ化リチウム）からなる第１の電子注入層７１を真空蒸着法により０．５ｎｍ、ＣｕＰｃからなるバッファー層７２を真空蒸着法により１０ｎｍ、ＬｉＦからなる第２の電子注入層７３を真空蒸着法により０．５ｎｍ、およびＩＺＯからなる導電膜層７４をスパッタ法により１５０ｎｍ形成した。
【０１６０】
それ以外は、上記実施例１と同様に有機ＥＬ素子を作製した。本例の有機ＥＬ素子Ｓ１は、上記実施例１と比較して、第１および第２の電子注入層７１、７３の材質をＬｉ2ＯからＬｉＦに変えたものである。
【０１６１】
本例の有機ＥＬ素子では、緑色発光であり、トップエミッション方式として透過率は９０％以上であった。また、その電流効率（１／１６Ｄｕｔｙ駆動）は２．０ｃｄ／Ａであり、透明有機ＥＬとしては非常に高効率であった。
【実施例３】
【０１６２】
陰極７０として、電子輸送層６０側からＬｉ2Ｏからなる第１の電子注入層７１を真空蒸着法により０．５ｎｍ、ＣｕＰｃからなるバッファー層７２を真空蒸着法により１０ｎｍ、Ｌｉ2Ｏからなる第２の電子注入層７３を真空蒸着法により０．５ｎｍ、およびＩＴＯからなる導電膜層７４をスパッタ法により１５０ｎｍ形成した。
【０１６３】
それ以外は、上記実施例１と同様に有機ＥＬ素子を作製した。本例の有機ＥＬ素子Ｓ１は、上記実施例１と比較して、導電膜層７４の材質をＩＺＯからＩＴＯに変えたものである。
【０１６４】
本例の有機ＥＬ素子では、緑色発光であり、トップエミッション方式として透過率は９０％以上であった。また、その電流効率（１／１６Ｄｕｔｙ駆動）は２．３ｃｄ／Ａであり、透明有機ＥＬとしては非常に高効率であった。
【実施例４】
【０１６５】
陰極７０として、電子輸送層６０側からＬｉ2Ｏからなる第１の電子注入層７１を真空蒸着法により０．５ｎｍ、ＣｕＰｃからなるバッファー層７２を真空蒸着法により１０ｎｍ、Ｌｉ2Ｏからなる第２の電子注入層７３を真空蒸着法により０．５ｎｍ、およびＺｎＯからなる導電膜層７４をスパッタ法により１５０ｎｍ形成した。
【０１６６】
それ以外は、上記実施例１と同様に有機ＥＬ素子を作製した。本例の有機ＥＬ素子Ｓ１は、上記実施例１と比較して、導電膜層７４の材質をＩＺＯからＺｎＯに変えたものである。
【０１６７】
本例の有機ＥＬ素子では、緑色発光であり、トップエミッション方式として透過率は９０％以上であった。また、その電流効率（１／１６Ｄｕｔｙ駆動）は２．０ｃｄ／Ａであり、透明有機ＥＬとしては非常に高効率であった。
【実施例５】
【０１６８】
陰極７０として、電子輸送層６０側からＬｉ2Ｏからなる第１の電子注入層７１を真空蒸着法により０．５ｎｍ、ＶＯｘ（酸化バナジウム）からなるバッファー層７２を真空蒸着法により１０ｎｍ、Ｌｉ2Ｏからなる第２の電子注入層７３を真空蒸着法により０．５ｎｍ、およびＩＺＯからなる導電膜層７４をスパッタ法により１５０ｎｍ形成した。
【０１６９】
それ以外は、上記実施例１と同様に有機ＥＬ素子を作製した。本例の有機ＥＬ素子Ｓ１は、上記実施例１と比較して、バッファー層７２の材質をＣｕＰｃからＶＯｘに変えたものである。
【０１７０】
本例の有機ＥＬ素子では、緑色発光であり、トップエミッション方式として透過率は９０％以上であった。また、その電流効率（１／１６Ｄｕｔｙ駆動）は２．５ｃｄ／Ａであり、透明有機ＥＬとしては非常に高効率であった。
【０１７１】
以上述べてきたように、上記実施形態は、陽極２０、正孔輸送層４０、発光層５０、電子輸送層６０および陰極７０を順次積層してなる有機ＥＬ素子において、陰極７０は、電子輸送層６０側から第１の電子注入層７１、バッファー層７２、第２の電子注入層７３および透明な導電膜層７４を順次積層してなる透明な膜であることを特徴する有機ＥＬ素子を提供するものである。
【０１７２】
この特徴点について言い換えるならば、上記有機ＥＬ素子Ｓ１は、自身の上に形成される膜が成膜される際のエネルギーを吸収し下地膜へのダメージを緩和するためのバッファー層７２とその上に形成される膜としての導電膜層７４とを有している陰極７０において、バッファー層７２と電子輸送層６０との間およびバッファー層７２と導電膜層７４との間に電子注入層７１、７３を介在させたものである。
【０１７３】
そして、このように、バッファー層の上下に２層の電子注入層を用いる透明陰極構成とすることにより、透過性を十分に確保しつつ、電柱効率に優れた電子注入電極としての陰極７０を実現できているのである。
【０１７４】
そして、陽極２０、正孔輸送層４０、発光層５０、電子輸送層６０については、上記実施形態に示したもの以外にも、通常の有機ＥＬ素子に使用されるかまたは使用される可能性のある材質や構成を適宜用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１７５】
【図１】本発明の実施形態に係る有機ＥＬ素子の概略断面図である。
【図２】ＣｕＰｃ膜の結晶性の状態を加速高温放置の前と後でＸ線回折によって分析した結果を示す図である。
【符号の説明】
【０１７６】
１０…基板、２０…陽極、３０…正孔注入層、４０…正孔輸送層、
５０…発光層、６０…電子輸送層、７０…陰極、
７１…陰極における第１の電子注入層、７２…陰極におけるバッファー層、
７３…陰極における第２の電子注入層、７４…陰極における導電膜層。
【図１】
2008219033.tif 000005
【図２】
2008219033.tif 000006