(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
陽極と、
前記陽極の上方に配された発光層と、
前記発光層上に前記発光層に接して配された第１機能層と、
前記第１機能層上に前記第１機能層に接して配された第２機能層と、
前記第２機能層の上方に配された陰極とを備え、
前記第２機能層は、金属材料を含み、
前記第１機能層の最低空軌道（ＬＵＭＯ）準位は、前記第２機能層のＬＵＭＯ準位または前記第２機能層に含まれる前記金属材料のフェルミ準位のいずれか低い側より低い
有機ＥＬ素子。
【請求項２】
前記第１機能層のＬＵＭＯ準位は、前記第２機能層のＬＵＭＯ準位または前記第２機能層に含まれる前記金属材料のフェルミ準位のいずれか低い側より０．３ｅＶ以上低い
請求項１に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項３】
前記第１機能層のＬＵＭＯ準位と前記発光層のＬＵＭＯ準位との差は、０．３ｅＶ以上である
請求項１または請求項２に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項４】
前記金属材料は、アルカリ金属およびアルカリ土類金属から選択される
請求項１から３の何れか１項に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項５】
前記金属材料は、バリウムである
請求項１から４の何れか１項に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項６】
前記第１機能層の膜厚は、１ｎｍより厚く、１５０ｎｍ未満である
請求項１から５の何れか１項に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項７】
前記陽極が光反射性を有し、前記陰極が光透過性を有し、
前記発光層から発光される光を前記陰極側から出射する構造を有する
請求項１から６の何れか１項に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項８】
陽極と、
前記陽極の上方に配された発光層と、
前記発光層上に前記発光層に接して配された第１機能層と、
前記第１機能層上に前記第１機能層に接して配された第２機能層と、
前記第２機能層の上方に配された陰極とを備え、
前記第１機能層は、アルカリ金属およびアルカリ土類金属から選択される第１金属材料を含み、
前記第２機能層は、第２金属材料を含み、
前記第１機能層に含まれる前記第１金属材料のフェルミ準位は、前記第２機能層の最低空軌道（ＬＵＭＯ）準位または前記第２機能層に含まれる前記第２金属材料のフェルミ準位のいずれか低い側より低い
有機ＥＬ素子。
【請求項９】
前記第１機能層に含まれる前記第１金属材料のフェルミ準位は、前記第２機能層のＬＵＭＯ準位または前記第２機能層に含まれる前記第２金属材料のフェルミ準位のいずれか低い側より０．３ｅＶ以上低い
請求項８に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項１０】
前記第１機能層に含まれる前記第１金属材料のフェルミ準位と前記発光層のＬＵＭＯ準位との差は、０．３ｅＶ以上である
請求項８または請求項９に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項１１】
前記第２金属材料は、アルカリ金属およびアルカリ土類金属から選択される
請求項８から１０の何れか１項に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項１２】
前記第２金属材料は、バリウムである
請求項８から１１の何れか１項に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項１３】
前記第１機能層の膜厚は、１ｎｍより厚く、１５０ｎｍ未満である
請求項８から１２の何れか１項に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項１４】
前記陽極が光反射性を有し、前記陰極が光透過性を有し、
前記発光層から発光される光を前記陰極側から出射する構造を有する
請求項８から１３の何れか１項に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項１５】
陽極と、
前記陽極の上方に配された発光層と、
前記発光層上に前記発光層に接して配された第１機能層と、
前記第１機能層上に前記第１機能層に接して配された第２機能層と、
前記第２機能層の上方に配された陰極とを備え、
前記発光層の最低空軌道（ＬＵＭＯ）準位と前記第１機能層のＬＵＭＯ準位との差が０．５ｅＶ以上であり、
前記第２機能層は、アルカリ金属およびアルカリ土類金属から選択される金属材料を含む
有機ＥＬ素子。
【請求項１６】
前記金属材料は、バリウムである
請求項１５に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項１７】
前記第１機能層の膜厚は、１ｎｍより厚く、１５０ｎｍ未満である
請求項１５または１６に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項１８】
前記陽極が光反射性を有し、前記陰極が光透過性を有し、
前記発光層から発光される光を前記陰極側から出射する構造を有する
請求項１５から１７の何れか１項に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項１９】
陽極と、
前記陽極の上方に配された発光層と、
前記発光層上に前記発光層に接して配された第１機能層と、
前記第１機能層上に前記第１機能層に接して配された第２機能層と、
前記第２機能層の上方に配された陰極とを備え、
前記第１機能層は、アルカリ金属およびアルカリ土類金属から選択される金属材料を含み、
前記発光層の最低空軌道（ＬＵＭＯ）準位と前記第１機能層に含まれる前記金属材料のフェルミ準位との差が０．５ｅＶ以上であり、
前記第２機能層は、バリウムを含む
有機ＥＬ素子。
【請求項２０】
前記第１機能層の膜厚は、１ｎｍより厚く、１５０ｎｍ未満である
請求項１９に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項２１】
前記陽極が光反射性を有し、前記陰極が光透過性を有し、
前記発光層から発光される光を前記陰極側から出射する構造を有する
請求項１９または２０に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項２２】
請求項１から２１の何れか１項に記載の有機ＥＬ素子が、基板の表面に複数形成された有機ＥＬ表示パネル。
【請求項２３】
請求項１から２１の何れか１項に記載の有機ＥＬ素子が、フレキシブル基板上に複数形成された有機ＥＬ表示パネル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機ＥＬ素子を形成する有機材料のエネルギーバンド構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、基板の表面に複数の有機ＥＬ素子を配列させた表示装置が普及しつつある。
有機ＥＬ素子は、陽極および陰極の間に、少なくとも発光層が挟まれた構成を有している。
発光層を構成する有機材料の最低空軌道（ＬＵＭＯ：Lowest Unoccupied Molecular Orbital）のエネルギー準位（以下、「ＬＵＭＯ準位」）は、多くの場合、陰極材料のフェルミ準位との差が大きい。そこで、有機ＥＬ素子は、発光層に電子を供給するための機能層（電子注入層、電子輸送層等）が発光層と陰極との間にさらに挟まれた構成を有している。特に、発光層のＬＵＭＯ準位と値の近いフェルミ準位を有する金属材料を含む層を機能層に用いると、良好な電子注入性が得られることが知られている。このような金属材料として、アルカリ金属やアルカリ土類金属がある（特許文献１）。
【０００３】
アルカリ金属やアルカリ土類金属を含む機能層は、例えば、金属材料と有機材料との共蒸着法により、有機材料に金属材料をドープすることで成膜される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−５１４６６５公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、共蒸着法による成膜では、基板表面に配列する複数の有機ＥＬ素子間で、金属材料のドープ濃度を高精度に均一化することが困難である。金属材料のドープ濃度の違いは、機能層における電子の注入性に違いを生じさせるため、有機ＥＬ素子の電流効率や寿命等の特性に影響を及ぼす。そのため、基板表面に配列する複数の有機ＥＬ素子間で、機能層における金属材料のドープ濃度が不均一であると、複数の有機ＥＬ素子間で特性にばらつきが生じるという問題がある。
【０００６】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、アルカリ金属やアルカリ土類金属を含む機能層を有しながら、特性のばらつきを抑えた有機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】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る有機ＥＬ素子は、陽極と、前記陽極の上方に配された発光層と、前記発光層上に前記発光層に接して配された第１機能層と、前記第１機能層上に前記第１機能層に接して配され、アルカリ金属およびアルカリ土類金属から選択される金属材料を含む第２機能層と、前記第２機能層の上方に配された陰極とを備え、前記第１機能層の最低空軌道（ＬＵＭＯ）準位は、前記第２機能層のＬＵＭＯ準位または前記第２機能層に含まれる前記金属材料のフェルミ準位より低い。
【０００８】
なお、ＬＵＭＯ準位およびフェルミ準位の比較に関して、「低い」とは電子の真空準位からの差が大きいことを意味し、「高い」とは電子の真空準位からの差が小さいことを意味する。
【発明の効果】
【０００９】
上記態様に係る有機ＥＬ素子は、第２機能層から第１機能層へ電子を注入するためのエネルギー障壁（以下、「電子注入障壁」）が負の値をとる。そのため、第２機能層において金属材料のドープ濃度にばらつきがあっても、第２機能層から第１機能層への電子注入障壁が、第１機能層から発光層への電子注入障壁より大きくなりにくい。結果、有機ＥＬ素子の電流効率、寿命等の特性への影響は、第１機能層から発光層への電子注入障壁の大きさが支配的になる。
【００１０】
第１機能層から発光層への電子注入障壁の大きさは、第２機能層に含まれる金属材料のドープ濃度にばらつきがあっても変化しないため、電流効率、寿命等の特性も、第２機能層に含まれる金属材料のドープ濃度のばらつきに対して安定する。
従って、上記態様に係る有機ＥＬ素子では、アルカリ金属やアルカリ土類金属を含む第２機能層を有しながら、特性のばらつきを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１の実施形態に係る有機ＥＬ素子の構成を模式的に示す図である。
【図２】第１の実施形態に係る有機ＥＬ素子のエネルギーバンド構造を示すバンドダイアグラムである。
【図３】比較例のエネルギーバンド構造を示すバンドダイアグラムである。
【図４】（ａ）は比較例におけるバリウム濃度に応じた特性の変化を示すグラフ、（ｂ）は実施例におけるバリウム濃度に応じた特性の変化を示すグラフである。
【図５】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は変形例におけるエネルギーバンド構造を示すバンドダイアグラムである。
【図６】第２の実施形態に係る有機ＥＬ表示パネルの部分断面図である。
【図７】第２の実施形態に係る有機ＥＬ素子の製造過程の一部を模式的に示す部分断面図であって、（ａ）は、ＴＦＴ基板であり、（ｂ）は、ＴＦＴ基板上に陽極が形成された状態、（ｃ）は、ＴＦＴ基板および陽極上に隔壁層が形成された状態、（ｄ）は、隔壁層の開口部内において陽極上にホール注入層が形成された状態、（ｅ）は、隔壁層の開口部内においてホール注入層上にホール輸送層が形成された状態、（ｆ）は、隔壁層の開口部内においてホール輸送層上に発光層が形成された状態を示す。
【図８】図７の続きの有機ＥＬ素子の製造過程の一部を模式的に示す部分断面図であって、（ａ）は、発光層および隔壁層上に電子輸送層が形成された状態、（ｂ）は、電子輸送層上に電子注入層が形成された状態（ｃ）は、電子輸送層上に対向電極が形成された状態、（ｄ）は、対向電極上に封止層が形成された状態を示す。
【図９】第２の実施形態に係る有機ＥＬ素子を備えた有機ＥＬ表示装置の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、実施の形態にかかる有機ＥＬ素子について説明する。なお、以下の説明は、本発明の一態様に係る構成および作用・効果を説明するための例示であって、本発明の本質的部分以外は以下の形態に限定されない。
＜第１の実施形態＞
［１．有機ＥＬ素子の構成］
図１は、本実施形態に係る有機ＥＬ素子１の断面構造を模式的に示す図である。有機ＥＬ素子１は、陽極１１、ホール注入層１２、ホール輸送層１３、発光層１４、第１機能層１５、第２機能層１６、および陰極１７を備える。
【００１３】
有機ＥＬ素子１において、陽極１１と陰極１７とは互いに対向して配されており、陽極１１と陰極１７との間に発光層１４が形成されている。
発光層１４の陽極１１側には、発光層１４に接してホール輸送層１３が形成されている。ホール輸送層１３と陽極１１との間にはホール注入層１２が形成されている。
発光層１４の陰極１７側には、発光層１４に接して第１機能層１５が形成されている。第１機能層１５と陰極１７との間には第１機能層に接して第２機能層１６が形成されている。
【００１４】
陽極１１は、光反射性の金属材料からなる金属層を含む。光反射性を具備する金属材料の具体例としては、銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、アルミニウム合金、モリブデン（Ｍｏ）、ＡＰＣ（銀、パラジウム、銅の合金）、ＡＲＡ（銀、ルビジウム、金の合金）、ＭｏＣｒ（モリブデンとクロムの合金）、ＭｏＷ（モリブデンとタングステンの合金）、ＮｉＣｒ（ニッケルとクロムの合金）などが挙げられる。
【００１５】
ホール注入層１２は、陽極１１から発光層１４へのホールの注入を促進させる機能を有する。ホール注入層１２は、例えば、Ａｇ、Ｍｏ、クロム（Ｃｒ）、バナジウム（Ｖ）、タングステン（Ｗ）、ニッケル（Ｎｉ）、イリジウム（Ｉｒ）などの酸化物、あるいは、ＰＥＤＯＴ（ポリチオフェンとポリスチレンスルホン酸との混合物）などの導電性ポリマー材料からなる。
【００１６】
ホール輸送層１３は、ホール注入層１２から注入されたホールを発光層１４へ輸送する機能を有する。例えば、ポリフルオレンやその誘導体、あるいはポリアリールアミンやその誘導体などの高分子化合物などを用いることができる。
ホール輸送層１３と第１機能層１５とに挟まれて、この両方に接して形成されている発光層１４は、ホールと電子の再結合により光を出射する機能を有する。発光層１４を形成する材料としては公知の有機材料を利用することができる。例えば、オキシノイド化合物、ペリレン化合物、クマリン化合物、アザクマリン化合物、オキサゾール化合物、オキサジアゾール化合物、ペリノン化合物、ピロロピロール化合物、ナフタレン化合物、アントラセン化合物、フルオレン化合物、フルオランテン化合物、テトラセン化合物、ピレン化合物、コロネン化合物、キノロン化合物及びアザキノロン化合物、ピラゾリン誘導体及びピラゾロン誘導体、ローダミン化合物、クリセン化合物、フェナントレン化合物、シクロペンタジエン化合物、スチルベン化合物、ジフェニルキノン化合物、スチリル化合物、ブタジエン化合物、ジシアノメチレンピラン化合物、ジシアノメチレンチオピラン化合物、フルオレセイン化合物、ピリリウム化合物、チアピリリウム化合物、セレナピリリウム化合物、テルロピリリウム化合物、芳香族アルダジエン化合物、オリゴフェニレン化合物、チオキサンテン化合物、シアニン化合物、アクリジン化合物、８−ヒドロキシキノリン化合物の金属錯体、２−ビピリジン化合物の金属錯体、シッフ塩とIII族金属との錯体、オキシン金属錯体、希土類錯体等の蛍光物質や、トリス(２-フェニルピリジン)イリジウムなどの燐光を発光する金属錯体等の燐光物質を用いることができる。
【００１７】
第１機能層１５は、発光層１４への電子の注入を制限する機能を有する。この機能は、後述のエネルギーバンド構造の設計により実現される。第１機能層１５は、電子輸送性が高い有機材料からなり、アルカリ金属、およびアルカリ土類金属を含まない。また、第１機能層１５は膜厚が１ｎｍより厚く、１５０ｎｍ未満の範囲で形成されている。第１機能層１５の膜厚が過度に薄いと、第２機能層１６から発光層１４へ電子が直接移動し、第１機能層１５と発光層１４との界面におけるエネルギー障壁の大きさが、陰極１７と発光層１４との間に流れる電流に十分な影響を及ぼさないおそれがある。しかし、第１機能層１５の膜厚が１ｎｍより厚ければ、電子が第２機能層１６から発光層１４へ直接移動することを抑制することができる。
【００１８】
なお、第１機能層１５の厚膜化は、第１機能層１５における光の吸収を増大させることになる。第１機能層１５を透過する光を過度に減衰させないためには、第１機能層１５の膜厚を１５０ｎｍ未満に形成することが好ましい。
第２機能層１６は、陰極１７から供給される電子を発光層１４側へと輸送する機能を有する。第２機能層１６は、例えば、電子輸送性が高い有機材料に、アルカリ金属またはアルカリ土類金属から選択されるドープ金属がドープされて形成されている。
【００１９】
アルカリ金属に該当する金属は、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、フランシウムであり、アルカリ土類金属の該当する金属は、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、ラジウムである。
第２機能層１６に用いられる有機材料としては、例えば、オキサジアゾール誘導体（ＯＸＤ）、トリアゾール誘導体（ＴＡＺ）、フェナンスロリン誘導体（ＢＣＰ、Ｂｐｈｅｎ）などのπ電子系低分子有機材料が挙げられる。
【００２０】
陰極１７は、金属材料で形成された金属層および金属酸化物で形成された金属酸化物層の少なくとも一方を含んでいる。陰極１７に含まれる金属層の膜厚は１ｎｍ〜５０ｎｍ程度に薄く設定されて光透過性を有している。金属材料は光反射性の材料であるが、金属層の膜厚を５０ｎｍ以下と薄くすることによって、光透過性を確保することができる。従って、発光層１４からの光の一部は陰極１７において反射されるが、残りの一部は陰極１７を透過する。
【００２１】
陰極１７に含まれる金属層を形成する金属材料としては、Ａｇ、Ａｇを主成分とする銀合金、Ａｌ、Ａｌを主成分とするＡｌ合金が挙げられる。Ａｇ合金としては、マグネシウム−銀合金（ＭｇＡｇ）、インジウム−銀合金が挙げられる。Ａｇは、基本的に低抵抗率を有し、Ａｇ合金は、耐熱性、耐腐食性に優れ、長期にわたって良好な電気伝導性を維持できる点で好ましい。Ａｌ合金としては、マグネシウム−アルミニウム合金（ＭｇＡｌ）、リチウム−アルミニウム合金（ＬｉＡｌ）が挙げられる。その他の合金として、リチウム−マグネシウム合金、リチウム−インジウム合金、が挙げられる。
【００２２】
陰極１７に含まれる金属層は、例えばＡｇ層あるいはＭｇＡｇ合金層の単層で構成してもよいし、Ｍｇ層とＡｇ層の積層構造（Ｍｇ／Ａｇ）、あるいは、ＭｇＡｇ合金層とＡｇ層の積層構造（ＭｇＡｇ／Ａｇ）にしてもよい。
また、陰極１７は、金属層単独、または金属酸化物層単独で構成してもよいが、金属層の上に、ＩＴＯやＩＺＯのような金属酸化物からなる金属酸化物層を積層した積層構造としてもよい。
【００２３】
［２．エネルギーバンド構造］
有機ＥＬ素子１は、発光層１４、第１機能層１５、および第２機能層１６のエネルギーバンド構造に特徴を有する。以下、各層を形成する有機材料のエネルギー準位を、それぞれの層のエネルギー準位として説明する。
図２は、有機ＥＬ素子１のエネルギーバンド構造を示すバンドダイアグラムである。本図では、ホール輸送層１３、発光層１４、第１機能層１５、および第２機能層１６のＬＵＭＯのエネルギー準位（以下、「ＬＵＭＯ準位」）と最高被占有軌道（ＨＯＭＯ：Highest Occupied Molecular Orbital）のエネルギー準位（以下、「ＨＯＭＯ準位」）とを示し、他の層は記載を省略している。また、本図では電子の真空準位を図示していないが、ＬＵＭＯ準位は、バンドダイアグラムにおいて下側になるほど、電子の真空準位からの差が大きく、エネルギーレベルが低い。
【００２４】
［２．１．エネルギー障壁］
陰極１７側から発光層１４へ電子を注入するためのエネルギー障壁が、陰極１７から発光層１４までの各層の界面に存在する。このエネルギー障壁は、界面の陽極１１側の層と陰極１７側の層とのＬＵＭＯ準位の差に起因する。以下、隣り合う２つの層の界面において陰極１７側から陽極１１側へ電子を注入するためのエネルギー障壁を「電子注入障壁」という。
【００２５】
陰極１７から第２機能層１６への電子の注入では、陰極１７から第２機能層１６中のドープ金属へ電子が移動し、ドープ金属から第２機能層１６を構成する有機材料のＬＵＭＯへ電子が移動する。そのため陰極１７から第２機能層１６への電子注入障壁Ｅｇ（ｆ２）は、第２機能層１６のＬＵＭＯ準位１６１と第２機能層１６のドープ金属のフェルミ準位との差に相当する。本実施の形態では、電子注入障壁Ｅｇ（ｆ２）が０ｅＶである。
【００２６】
第２機能層１６から第１機能層１５への電子注入障壁Ｅｇ（ｆ１）は、第１機能層１５のＬＵＭＯ準位１５１と第２機能層１６のＬＵＭＯ準位１６１との差によって規定される。第１機能層１５のＬＵＭＯ準位１５１は、第２機能層１６のＬＵＭＯ準位１６１に比較して、エネルギーレベルが低く、Ｅｇ（ｆ１）は下記式（１）を満たすことを特徴とする。本実施の形態では、電子注入障壁Ｅｇ（ｆ１）が−０．３ｅＶである。
【００２７】
Ｅｇ（ｆ１）＜０        ・・・式（１）
第１機能層１５から発光層１４へ電子を注入するための電子注入障壁Ｅｇ（ｅｍｌ）は、発光層１４のＬＵＭＯ準位１４１と第１機能層１５のＬＵＭＯ準位１５１との差によって規定される。電子注入障壁Ｅｇ（ｅｍｌ）は、陰極１７から発光層１４までの各層の界面に存在する電子注入障壁の中で最も大きい。本実施の形態では、電子注入障壁Ｅｇ（ｅｍｌ）が０．５ｅＶである。
【００２８】
陽極１１側から陰極１７側へホールを注入するためのエネルギー障壁が、陽極１１から発光層１４までの各層の界面に存在する。このエネルギー障壁は、界面の陽極１１側の層と陰極１７側の層とのＨＯＭＯ準位の差に起因する。以下、隣り合う２つの層の界面において陽極１１側から陰極１７側へホールを注入するためのエネルギー障壁を「ホール注入障壁」という。
【００２９】
ホール輸送層１３から発光層１４へのホール注入障壁Ｈｇ（ｅｍｌ）は、ホール輸送層１３のＨＯＭＯ準位１３２と発光層１４のＨＯＭＯ準位１４２との差によって規定される。本実施の形態では、ホール注入障壁Ｈｇ（ｅｍｌ）が０．２ｅＶである。
電子注入障壁Ｅｇ（ｅｍｌ）とホール注入障壁Ｈｇ（ｅｍｌ）とが、下記式（２）の関係を満たしている。さらに電子注入障壁Ｅｇ（ｅｍｌ）とホール注入障壁Ｈｇ（ｅｍｌ）とが、下記式（３）の関係を満たしている。本実施形態では、有機ＥＬ素子１の電子注入障壁Ｅｇ（ｅｍｌ）がホール注入障壁Ｈｇ（ｅｍｌ）よりも０．３ｅＶ大きい。
【００３０】
Ｅｇ（ｅｍｌ）＞Ｈｇ（ｅｍｌ）        ・・・式（２）
Ｅｇ（ｅｍｌ）−Ｈｇ（ｅｍｌ）≧０．３ｅＶ      ・・・式（３）
また、発光層１４から第１機能層１５へホールを注入するためのホール注入障壁Ｈｇ（ｆ１）は、第１機能層１５のＨＯＭＯ準位１５２と発光層１４のＨＯＭＯ準位１４２との差によって規定される。本実施の形態では、０．９ｅＶである。
【００３１】
ホール注入障壁Ｈｇ（ｆ１）とホール注入障壁Ｈｇ（ｅｍｌ）とが、下記式（４）の関係を満たしている。
Ｈｇ（ｆ１）＞Ｈｇ（ｅｍｌ）      ・・・式（４）
また、電子注入障壁Ｅｇ（ｅｍｌ）とホール注入障壁Ｈｇ（ｆ１）とが、下記式（５）の関係を満たしている。さらに電子注入障壁Ｅｇ（ｅｍｌ）とホール注入障壁Ｈｇ（ｆ１）とが、下記式（６）の関係を満たしている。本実施形態では、有機ＥＬ素子１のホール注入障壁Ｈｇ（ｆ１）が電子注入障壁Ｅｇ（ｅｍｌ）よりも０．４ｅＶ大きい。
【００３２】
Ｅｇ（ｅｍｌ）＜Ｈｇ（ｆ１）        ・・・式（５）
Ｈｇ（ｆ１）−Ｅｇ（ｅｍｌ）≧０．４ｅＶ      ・・・式（６）
［３．実験］
第２機能層１６におけるドープ金属のドープ濃度が、有機ＥＬ素子１の特性に及ぼす影響を評価するために、図２に示すエネルギーバンド構造の実施例と、図３に示すエネルギーバンド構造の比較例とで、様々なドープ濃度の試験体を作成し、それぞれの試験体の発光効率、電圧、および寿命を測定した。発光効率の測定には、単位電流量に対する輝度（以下、「電流効率」）を用いた。寿命の測定には、試験体を連続駆動させ輝度が初期値より５％減少するまでの時間を用いた。
【００３３】
実施例のエネルギーバンド構造は、図２に示すように、Ｅｇ（ｅｍｌ）が０．５ｅＶ、Ｅｇ（ｆ１）が−０．３ｅＶである。ＨＯＭＯ準位の値は、光電子分光装置（理研計器（株）製、ＡＣ−２）を用いて測定した。また、ＬＵＭＯ準位の値は薄膜の光学吸収端をエネルギーギャップとし、ＨＯＭＯ準位の値から減算することにより得た。実施例では、第２機能層１６のドープ金属としてバリウム（Ｂａ）を用い、５ｗｔ％、１０ｗｔ％、３０ｗｔ％の３つのドープ濃度で試験体を作成した。
【００３４】
図３に示す比較例のエネルギーバンド構造は、図２に示す実施例のエネルギーバンド構造から第１機能層１５を省略した構造であり、Ｅｇ（ｅｍｌ）が０．２ｅＶである。ホール輸送層１３、発光層１４、および第２機能層１６は、比較例においても実施例と同じ材料および構造で形成されている。比較例では、第２機能層１６のドープ金属としてＢａを用い、５ｗｔ％、２０ｗｔ％、４０ｗｔ％の３つのドープ濃度で試験体を作成した。
【００３５】
図４（ａ）は比較例における測定結果を示すグラフであり、図４（ｂ）は実施例における測定結果を示すグラフである。横軸はＢａのドープ濃度を示している。縦軸は、電流効率、および寿命のそれぞれで、最も高かった測定値を基準値として百分率で示している。電圧については値が低いほど有機ＥＬ素子の特性として好ましいため、最も低い測定値の逆数を基準値として、各ドープ濃度での測定値の逆数を百分率で示している。
【００３６】
比較例では、ドープ濃度の違いに応じて、電流効率、電圧、寿命の何れにも大きな違いが見られた。実施例では、電流効率、電圧、寿命の何れの特性でもドープ濃度の違いによる変動は小さかった。
例えば、基板表面に形成した複数の有機ＥＬ素子間で第２機能層１６におけるＢａのドープ濃度が２５ｗｔ％から５％幅で変動がある場合を想定すると、比較例では、電流効率の変動幅は３．８％、電圧の変動幅は１．１％、寿命の変動幅は１２％であり、何れの特性も大きなばらつきが生じる。一方、実施例では、同じようにＢａのドープ濃度が２５ｗｔ％から５％幅で変動があっても、電流効率の変動幅は１．２％、電圧の変動幅は０％、寿命の変動幅は０．５％に抑えられ、何れの特性も大きなばらつきが生じない。
【００３７】
このように実施例は比較例に比べて、電流効率、電圧、寿命のいずれでも、第２機能層１６におけるＢａのドープ濃度に対する依存性が抑制されている。
この結果から、実施例では、第１機能層１５のＬＵＭＯ１５１が、第２機能層１６のＬＵＭＯ１６１よりも低く、発光層１４への電子の注入を十分に抑制できる程度にＥｇ（ｅｍｌ）が大きいことによって、第２機能層１６のＢａのドープ濃度の変動による影響が抑えられたと考えられる。
【００３８】
従って、第１機能層１５と発光層１４との界面における電子障壁Ｅｇ（ｅｍｌ）は、０．３ｅＶ以上であれば、第２機能層１６におけるＢａのドープ濃度に対する依存性の抑制が期待できる。より好ましくは、Ｅｇ（ｅｍｌ）が０．５ｅＶ以上であれば、ドープ濃度に対する依存性を十分に抑制できる。
なお、比較例において、ドープ濃度の変動に応じた電流効率、電圧の逆数、寿命の変動には、相反する傾向が見られた。具体的には、電流効率は、ドープ濃度の増加に従って単調に増加し、ドープ濃度が４０ｗｔ％で最大になった。電圧の逆数は、ドープ濃度が５ｗｔ％で最大になり、ドープ濃度の増加に従って単調に減少した。寿命は、ドープ濃度が５ｗｔ％から増加するに従って増加し、ドープ濃度が２０ｗｔ％で最大になったが、その後は減少した。
【００３９】
Ｂａのドープ濃度の変動に対する傾向が複数の特性間で相反することは、有機ＥＬ素子の設計の難易度を高める要因となる。
一方、実施例では図４（ｂ）に示すように、電圧の逆数、寿命ともにドープ濃度の変動に対してほぼ変動がなく、電流効率についてもドープ濃度が３０ｗｔ％で最低になるものの最大値の９０％を維持している。従って、実施例では、ドープ濃度の変動に応じた電流効率、電圧の逆数、寿命の変動が相反する傾向が小さく、有機ＥＬ素子の設計がより容易になるといえる。
【００４０】
［４．まとめ］
以上説明したように本実施形態に係る有機ＥＬ素子１は、第１機能層のＬＵＭＯ準位１５１が第２機能層１６のＬＵＭＯ準位１６１よりも低く、第２機能層１６から第１機能層１５へ電子を注入するための電子注入障壁Ｅｇ（ｆ１）が負の値をとる。そのため、第２機能層１６において金属材料のドープ濃度にばらつきがあっても、第２機能層１６から第１機能層１５への電子注入障壁Ｅｇ（ｆ１）が、第１機能層１５から発光層１４への電子注入障壁Ｅｇ（ｅｍｌ）より大きくなりにくい。結果、有機ＥＬ素子１の電流効率、電圧、寿命等の特性への影響は、第１機能層１５から発光層１４への電子注入障壁Ｅｇ（ｅｍｌ）の大きさが支配的になる。
【００４１】
これは、第２機能層１６におけるドープ金属のドープ濃度のばらつきにより、電子注入障壁Ｅｇ（ｆ２）およびＥｇ（ｆ１）にばらつきが生じていても、陰極１７から発光層１４へ流れる電流の大きさは、電子注入障壁Ｅｇ（ｆ２）およびＥｇ（ｆ１）ではなく、より大きな電子注入障壁Ｅｇ（ｅｍｌ）によって律速されるためである。
電子注入障壁Ｅｇ（ｅｍｌ）の大きさは、第２機能層１６における金属材料のドープ濃度にばらつきがあっても変化しないため、電流効率、電圧、寿命等の特性も、第２機能層１６における金属材料のドープ濃度のばらつきに対して安定する。
【００４２】
従って、本実施形態に係る有機ＥＬ素子１では、アルカリ金属やアルカリ土類金属を含む第２機能層１６を有しながら、特性のばらつきを抑制することができる。
ここで、一般に、陰極１７から発光層１４へ流れる電流は、電子注入障壁だけでなく、陰極１７から発光層１４の間の各層における電子輸送性にも影響を受ける。
しかし、電子注入障壁Ｅｇ（ｅｍｌ）が十分に大きければ、陰極１７から発光層１４の間に介設された第２機能層１６等における電子輸送性にばらつきがあっても、これらの電子輸送性のばらつきによる電流への影響を低減することができる。
【００４３】
従って、本実施形態に係る有機ＥＬ素子１では、第２機能層１６等における電子輸送性にばらつきがある場合にも、電流効率、電圧、寿命等の特性のばらつきを抑制することができる。
特に、第１機能層１５のＬＵＭＯ準位１５１と発光層１４のＬＵＭＯ準位１４１との差が０．３ｅＶ以上であることが好ましい。この条件を満たすことで、第２機能層１６における金属材料のドープ濃度のばらつきに対して、有機ＥＬ素子１の電流効率、寿命、電圧の安定性が期待できる。
【００４４】
また、第２機能層１６に含まれる金属材料がＢａであるので、陰極１７から第２機能層１６への高い電子注入性が期待できる。
また、第１機能層１５の膜厚が１ｎｍより厚く、１５０ｎｍ未満である範囲では、電子が第２機能層１６から発光層１４へ直接移動することを抑制し、第１機能層１５から発光層１４への電子注入障壁Ｅｇ（ｅｍｌ）が、電流効率、電圧、寿命等の特性へ支配的な影響を及ぼすことができる。
【００４５】
また、有機ＥＬ素子１は、陽極１１が光反射性を有し、陰極１７が光透過性を有し、発光層１４から発光される光を陰極１７側から出射するトップエミッション型の構造を有する。トップエミッション型の有機ＥＬ素子１を基板の表面に複数配列して有機ＥＬ表示パネルを構成する場合、金属材料と有機材料との共蒸着法により基板の上方に一様に成膜することで、複数の有機ＥＬ素子１の第２機能層１６を一度に形成することができる。本実施形態に係る有機ＥＬ素子１では、第２機能層１６における金属材料のドープ濃度のばらつきに対して特性が安定しているため、このような製造方法に適している。
【００４６】
また、本実施形態に係る有機ＥＬ素子１は、第１機能層１５のＬＵＭＯ準位１５１と発光層１４のＬＵＭＯ準位１４１との差が０．５ｅｖである。この差は、第１機能層１５から発光層１４への電子注入障壁Ｅｇ（ｅｍｌ）となる。Ｅｇ（ｅｍｌ）が０．５ｅＶ以上であれば、第２機能層１６における金属材料のドープ濃度のばらつきに対して、有機ＥＬ素子１の電流効率、寿命、電圧の十分な安定性が期待できる。
【００４７】
＜第２の実施形態＞
第２の実施形態では、第１の実施形態で説明した有機ＥＬ素子１を基板上に複数配列して構成した有機ＥＬ表示パネル１００について説明する。
[１．有機ＥＬ表示パネルの構成]
図６は、第２の実施形態に係る有機ＥＬ表示パネル１００（図９参照）の部分断面図である。有機ＥＬ表示パネル１００は、３つの色（赤色、緑色、青色）を発光する有機ＥＬ素子１（Ｒ）、１（Ｇ）、１（Ｂ）で構成される画素を複数備えている。図６では、その１つの青色の有機ＥＬ素子１（Ｂ）を中心としてその周辺の断面を示している。
【００４８】
有機ＥＬ表示パネル１００において、各有機ＥＬ素子１は、前方（図６における紙面上方）に光を出射するいわゆるトップエミッション型である。
有機ＥＬ素子１（Ｒ）と、有機ＥＬ素子１（Ｇ）と、有機ＥＬ素子１（Ｂ）は、ほぼ同様の構成を有するので、以下では、まとめて有機ＥＬ素子１として説明する。
図６に示すように、有機ＥＬ素子１は、ＴＦＴ基板２１、陽極１１、隔壁層２２、ホール注入層１２、ホール輸送層１３、発光層１４、第１機能層１５、第２機能層１６、陰極１７、および封止層２３を備える。なお、ＴＦＴ基板２１、第１機能層１５、第２機能層１６、陰極１７、および封止層２３は、画素ごとに形成されているのではなく、有機ＥＬ表示パネル１００が備える複数の有機ＥＬ素子１に共通して形成されている。
【００４９】
以下、第１の実施形態で説明した有機ＥＬ素子１の構成については、その説明を省略して、第２の実施形態に係る有機ＥＬ表示パネル１００において追加された要素についてのみ説明する。
ＴＦＴ基板２１は、絶縁材料である基材と、ＴＦＴ（Thin  Film  Transistor）層と、層間絶縁層とを含む。ＴＦＴ層には、画素毎に駆動回路が形成されている。基材は、例えばガラス材料からなる基板である。ガラス材料としては、無アルカリガラス、ソーダガラス、無蛍光ガラス、燐酸系ガラス、硼酸系ガラス、石英等のガラスなどが挙げられる。層間絶縁層は、樹脂材料からなり、ＴＦＴ層の上面の段差を平坦化するためのものである。樹脂材料としては、例えば、ポジ型の感光性材料が挙げられる。また、このような感光性材料として、アクリル系樹脂、ポリイミド系樹脂、シロキサン系樹脂、フェノール系樹脂が挙げられる。
【００５０】
また、図６の断面図には示されていないが、ＴＦＴ基板２１の層間絶縁層には、画素毎にコンタクトホールが形成されている。
陽極１１は、ＴＦＴ基板２１の層間絶縁層上に形成されている。陽極１１は、画素毎に個々に設けられ、コンタクトホールを通じてＴＦＴ層と電気的に接続されている。陽極１１は、金属層単独で構成してもよいが、金属層の上に、ＩＴＯやＩＺＯのような金属酸化物からなる層を積層した積層構造としてもよい。
【００５１】
隔壁層２２は、陽極１１の上面の一部の領域を露出させ、その周辺の領域を被覆した状態で陽極１１上に形成されている。陽極１１上面において隔壁層２２で被覆されていない領域（以下、「開口部」という）は、サブピクセルに対応している。即ち、隔壁層２２は、サブピクセル毎に設けられた開口部２２ａを有する。
ホール注入層１２、ホール輸送層１３、および発光層１４は、陽極１１上の開口部２２ａ内に、この順で積層して設けられている。
【００５２】
本実施形態においては、隔壁層２２は、陽極１１が形成されていない部分においては、ＴＦＴ基板２１上に形成されている。即ち、陽極１１が形成されていない部分においては、隔壁層２２の底面はＴＦＴ基板２１の上面と接している。
隔壁層２２は、例えば、絶縁性の有機材料（例えばアクリル系樹脂、ポリイミド系樹脂、ノボラック樹脂、フェノール樹脂等）からなる。隔壁層２２は、発光層１４を塗布法で形成する場合には塗布されたインクがあふれ出ないようにするための構造物として機能し、発光層１４を蒸着法で形成する場合には蒸着マスクを載置するための構造物として機能する。本実施形態では、隔壁層２２は、樹脂材料からなり、隔壁層２２の材料としては、例えば、ポジ型の感光性材料が挙げられる。また、このような感光性材料として、アクリル系樹脂、ポリイミド系樹脂、シロキサン系樹脂、フェノール系樹脂が挙げられる。本実施形態においては、フェノール系樹脂が用いられている。
【００５３】
各サブピクセル共通に設けられている陰極１７の上には、発光層１４が水分や酸素等に触れて劣化することを抑制する目的で封止層２３が設けられている。有機ＥＬ表示パネル１００はトップエミッション型であるため、封止層２３の材料としては、例えばＳｉＮ（窒化シリコン）、ＳｉＯＮ（酸窒化シリコン）等の光透過性材料が選択される。
なお図６には示されないが、封止層２３の上に、封止樹脂を介してカラーフィルタや上部基板を貼り合せてもよい。上部基板を貼り合せることによって、ホール輸送層１３、発光層１４、第１機能層１５、第２機能層１６を水分および空気などから保護できる。
【００５４】
[２．有機ＥＬ素子の製造方法]
有機ＥＬ素子１の製造方法について、図７、および図８を参照しながら説明する。図７、および図８は、有機ＥＬ素子１の製造過程を模式的に示す断面図である。
まず、図７（ａ）に示すように、ＴＦＴ基板２１を準備する。そして、サブピクセル毎に、金属材料を真空蒸着法またはスパッタ法で５０ｎｍ〜５００ｎｍの膜厚で成膜して、図７（ｂ）に示すように、陽極１１を形成する。
【００５５】
次に、陽極１１上に、隔壁層２２の材料である隔壁層用樹脂を一様に塗布し、隔壁材料層を形成する。隔壁層用樹脂には、例えば、ポジ型の感光性材料であるフェノール樹脂が用いられる。この隔壁材料層に露光と現像を行うことで隔壁層２２の形状にパターン形成し、焼成することによって隔壁層２２を形成する（図７（ｃ））。この焼成は、例えば、１５０℃以上２１０℃以下の温度で６０分間行う。形成された隔壁層２２によって、発光層１４の形成領域となる開口部２２ａが規定される。
【００５６】
隔壁層２２の形成工程においてさらに、隔壁層２２の表面を所定のアルカリ性溶液や水、有機溶媒等によって表面処理したり、プラズマ処理を施してもよい。隔壁層２２の表面処理は、開口部２２ａに塗布するインクに対する接触角を調節したり、隔壁層２２の表面に撥液性を付与する目的で行われる。
そして、マスク蒸着法やインクジェットによる塗布法によって、ホール注入層１２の材料を成膜し、焼成することによって、図７（ｄ）に示すようにホール注入層１２を形成する。
【００５７】
次に、隔壁層２２が規定する開口部２２ａに対し、ホール輸送層１３の構成材料を含むインクを塗布し、焼成（乾燥）を経て、図７（ｅ）に示すようにホール輸送層１３を形成する。
同様に、発光層１４の材料を含むインクを塗布し、焼成（乾燥）することにより、図７（ｆ）に示すように発光層１４を形成する。
【００５８】
続いて、図８（ａ）に示すように、発光層１４の上に、有機材料の真空蒸着法などにより、第１機能層１５を１ｎｍより厚く、１５０ｎｍ未満の膜厚で成膜する。第１機能層１５は隔壁層２２の上にも形成される。そして、図８（ｂ）に示すように、第１機能層１５の上に、アルカリ金属またはアルカリ土類金属から選択される金属材料と、有機材料との共蒸着法により第２機能層１６を成膜する。
【００５９】
続いて、図８（ｃ）に示すように、第２機能層１６の上に、金属材料等を、真空蒸着法、スパッタ法等で成膜することにより、陰極１７を形成する。
そして、陰極１７の上に、ＳｉＮ、ＳｉＯＮ等の光透過性材料を、スパッタ法、ＣＶＤ法等で成膜することによって、図８（ｄ）に示すように封止層２３を形成する。
以上の工程を経ることにより、有機ＥＬ素子１が完成すると共に、複数の有機ＥＬ素子１を備えた有機ＥＬ表示パネル１００ができあがる。なお、封止層２３の上にカラーフィルタや上部基板を貼り合せてもよい。
【００６０】
［３．有機ＥＬ表示装置の全体構成］
図９は、有機ＥＬ表示装置１０００の構成を示す模式ブロック図である。当図に示すように、有機ＥＬ表示装置１０００は、有機ＥＬ表示パネル１００と、これに接続された駆動制御部２００とを有している。駆動制御部２００は、４つの駆動回路２１０〜２４０と制御回路２５０とから構成されている。
【００６１】
なお、実際の有機ＥＬ表示装置１０００では、有機ＥＬ表示パネル１００に対する駆動制御部２００の配置については、これに限られない。
＜変形例＞
以上、第１の実施形態および第２の実施形態について説明したが、本発明は各実施形態に限定されることはなく、例えば以下に示すような変形例を実施することも出来る。
【００６２】
（変形例１）各実施形態において第２機能層１６は、アルカリ金属またはアルカリ土類金属から選択されるドープ金属が有機材料にドープされて形成されていた。しかし、第２機能層１６は、陰極１７からの電子の注入性を向上する機能を実現する材料で形成されていればよく、必ずしもドープ金属とホスト材料としての有機材料との組合せで形成する必要はない。
【００６３】
例えば、第２機能層１６は、アルカリ金属またはアルカリ土類金属から選択される金属材料の単体で形成してもよい。このような第２機能層１６は、金属材料をターゲット部材としたスパッタリング法等を用いて形成することができる。
第２機能層１６をアルカリ金属またはアルカリ土類金属から選択される金属材料の単体で形成する場合、有機ＥＬ素子１のエネルギーバンド構造を、図５（ａ）に示すバンドダイアグラムのよう設計する。このエネルギーバンド構造では、第２機能層１６から第１機能層１５への電子注入障壁Ｅｇ（ｆ１）は、第１機能層１５のＬＵＭＯ準位１５１と第２機能層１６を形成する金属材料のフェルミ準位１６１ａとの差によって規定される。第１機能層１５のＬＵＭＯ準位１５１が、第２機能層１６を形成する金属材料のフェルミ準位１６１ａに比較してエネルギーレベルが低いため、Ｅｇ（ｆ１）は上述の式（１）を満たす。
【００６４】
そのため、図５（ａ）に示すエネルギーバンド構造を有する有機ＥＬ素子でも、第１の実施形態で説明した図２に示すエネルギーバンド構造を有する有機ＥＬ素子１と同様の効果が得られる。
また、他の例として、第２機能層１６は、例えば、電子輸送性が高いＢａｔｈｏｃｕｐｒｏｉｎｅ（ＢＣＰ）と、陰極１７からの電子注入性、電子輸送性が高いキノリノールＡｌ錯体（Ａｌｑ）との組合せ等、２種類以上の有機材料で形成してもよい。このような第２機能層は、２種類以上の有機材料の共蒸着法等を用いて成膜することができる。
【００６５】
２種類以上の有機材料の共蒸着法においても、金属材料と有機材料との共蒸着法と同様に、基板の中心部分と周辺部分とで材料の蒸着比率を高精度に均一化することは困難である。
しかし、基板表面に配列する複数の有機ＥＬ素子１間で第２機能層１６における有機材料の蒸着比率にばらつきがあっても、第２機能層１６から第１機能層１５への電子注入障壁Ｅｇ（ｆ１）が上述の式（１）を満たすようにエネルギーバンド構造を設計することで、電子注入障壁Ｅｇ（ｅｍｌ）が大きくなり複数の有機ＥＬ素子１間における特性のばらつきを抑制することができる。
【００６６】
（変形例２）各実施形態において第２機能層１６が、１つの層で形成された構造について説明したが、第２機能層１６が２以上の複数の層からなる構造であってもよい。
例えば、図５（ｂ）に示すように、第２機能層１６は、アルカリ金属またはアルカリ土類金属から選択される第１金属のフッ化物で形成されている第１の層１６ａと、電子輸送性が高い有機材料にアルカリ金属またはアルカリ土類金属から選択されるドープ金属がドープされて形成された第２の層１６ｂとの２層で形成してもよい。
【００６７】
アルカリ金属またはアルカリ土類金属のフッ化物で形成した膜は、不純物をブロックする働きをなす。従って、第１の層１６ａは、ホール注入層１２、ホール輸送層１３、発光層１４、第１機能層１５、隔壁層２２の内部や表面に存在する不純物が、２の層１６ｂや陰極１７へと侵入するのを防止する働きをなす。
第１金属としては、特に、ナトリウムあるいはリチウムが好ましく、第１の層１６ａを、フッ化ナトリウム（ＮａＦ）あるいはフッ化リチウム（ＬｉＦ）で形成することが好ましい。
【００６８】
第２機能層を第１の層１６ａと第２の層１６ｂとの２層で形成する場合、有機ＥＬ素子１のエネルギーバンド構造を、図５（ｂ）に示すバンドダイアグラムのよう設計する。このエネルギーバンド構造では、第２機能層１６から第１機能層１５への電子注入障壁Ｅｇ（ｆ１）は、第１機能層１５のＬＵＭＯ準位１５１と第１の層１６ａを形成する第１金属のフッ化物のフェルミ準位１６１ｂとの差によって規定される。第１機能層１５のＬＵＭＯ準位１５１が、第１の層１６ａを形成する第１金属のフッ化物のフェルミ準位１６１ｂに比較してエネルギーレベルが低いため、Ｅｇ（ｆ１）は上述の式（１）を満たす。
【００６９】
そのため、図５（ｂ）に示すエネルギーバンド構造を有する有機ＥＬ素子でも、第１の実施形態で説明した図２に示すエネルギーバンド構造を有する有機ＥＬ素子１と同様の効果が得られる。
さらに他の変形例として、例えば、図５（ｃ）に示すように、第２機能層１６を、第１の層１６ｃ、第２の層１６ｄ、および第３の層１６ｅの３つの層で形成してもよい。第１の層１６ｃ、第２の層１６ｄ、および第３の層１６ｅの３つの層のうち少なくとも１つの層は、アルカリ金属およびアルカリ土類金属から選択される金属材料を含む層である。
【００７０】
この場合、第２機能層１６から第１機能層１５への電子注入障壁Ｅｇ（ｆ１）は、第１機能層１５のＬＵＭＯ準位１５１と、第２機能層１６を形成する３つの層のうち第１機能層１５に直接接する層、即ち第１の層１６ｃのＬＵＭＯ準位１６１ｃとの差によって規定される。第１機能層１５のＬＵＭＯ準位１５１が、第１の層１６ｃのＬＵＭＯ準位１６１ｃに比較してエネルギーレベルが低いため、Ｅｇ（ｆ１）は上述の式（１）を満たす。
【００７１】
そのため、図５（ｃ）に示すエネルギーバンド構造を有する有機ＥＬ素子でも、第１の実施形態で説明した図２に示すエネルギーバンド構造を有する有機ＥＬ素子１と同様の効果が得られる。
また、さらに他の例として、第２機能層１６は、例えば、Ａｌｑで形成された第１の層と、第１の層に接して積層されたＡｌ薄膜である第２の層との２層で形成してもよい。
【００７２】
第１の層を形成するＡｌｑは、Ａｌ薄膜である第２の層が積層されることで還元され、高い電子輸送性、電子注入性を示すようになる。しかし、光透過性を過度に低下させないためにＡｌからなる第２の層は、非常に薄く成膜することが望まれる。
このようなＡｌ薄膜の形成では、Ａｌをターゲット部材としたスパッタリング法等を用いることができるが、基板面内においてＡｌ薄膜の膜厚にばらつきが生じることがある。このような基板面内におけるＡｌ薄膜の膜厚のばらつきは、第１の層を形成するＡｌｑの還元性に影響を及ぼし、第１の層における電子輸送性、電子注入性にばらつきが生じることが想定される。
【００７３】
しかし、基板表面に配列する複数の有機ＥＬ素子１間で第１の層における電子輸送性、電子注入性にばらつきがあっても、第１機能層１５に接する第１の層から第１機能層１５への電子注入障壁Ｅｇ（ｆ１）が上述の式（１）を満たすようにエネルギーバンド構造を設計することで、電子注入障壁Ｅｇ（ｅｍｌ）が大きくなり複数の有機ＥＬ素子１間における特性のばらつきを抑制することができる。
【００７４】
（変形例３）各実施形態では、第１機能層１５がアルカリ金属またはアルカリ土類金属を含まない構成について説明した。しかし、第１機能層１５は、アルカリ金属またはアルカリ土類金属から選択されるドープ金属を有機材料にドープして形成してもよい。
このような第１機能層において、ホスト材料としての有機材料のＬＵＭＯ準位よりドープ金属のフェルミ準位が高い場合、第２機能層１６から第１機能層１５への電子注入障壁Ｅｇ（ｆ１）は、第１機能層１５に含まれるドープ金属のフェルミ準位と、第２機能層１６のＬＵＭＯ準位との差によって規定される。また、第１機能層１５から発光層１４への電子注入障壁Ｅｇ（ｅｍｌ）は、発光層１４のＬＵＭＯ準位と第１機能層１５に含まれるドープ金属のフェルミ準位との差によって規定される。
【００７５】
この変形例においても、電子注入障壁Ｅｇ（ｆ１）が上述の式（１）を満たすようにエネルギーバンド構造を設計することで、電子注入障壁Ｅｇ（ｅｍｌ）が大きくなり複数の有機ＥＬ素子１間における特性のばらつきを抑制することができる。
（変形例４）各実施形態における有機ＥＬ素子１は、ホール注入層１２を備えていたが、これを備えない構成の有機ＥＬ素子も同様に実施することができる。
【００７６】
（変形例５）上記各実施形態における膜厚の範囲についての条件は、必ずしも開口部２２ａで規定されるサブピクセルの全領域で満たさなくてとも、サブピクセルの一部の領域で満たせばよい。例えば、サブピクセルの中央部での膜厚が、上記説明における膜厚の条件を満たしていればよい。
（変形例６）上記第２の実施形態においては、有機ＥＬ素子１の基材は、絶縁材料としてガラスを用いた例について説明したが、これに限られない。基材を構成する絶縁材料として、例えば、セラミックや樹脂等を用いてもよい。基材に用いるセラミックとしては、例えばアルミナが挙げられる。基材に用いる樹脂としては、例えば、ポリイミド系樹脂、アクリル系樹脂、スチレン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリエーテルサルフォン、ポリエチレン、ポリエステル、シリコーン系樹脂等の絶縁性材料が挙げられる。基材に樹脂を用いると、フレキシブル性を有するが、酸素や水分の透過率が高い事が知られており、酸素や水分によって金属材料などの劣化を招くことがある。本実施形態に係る有機ＥＬ表示パネル１００では、第２機能層１６における金属材料のドープ濃度のばらつきに対して特性が安定しているため、特にこのような樹脂基材を用いた有機ＥＬ素子に適している。
【００７７】
（変形例７）各実施形態においては、陽極１１が光反射性を有し、陰極１７が光透過性を有するトップエミッション型の構造について説明したが、逆に、陽極１１が光透過性を有し、陰極１７が光反射性を有するボトムエミッション型の構造でも実施できる。
（変形例８）各実施形態においては、ホール輸送層１３、発光層１４をインク塗布で製造しているがこれに限らない。例えば、ホール輸送層、発光層の少なくとも一方を蒸着により製造してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７８】
本発明の有機ＥＬ素子は、家庭用、公共施設、あるいは業務用の各種表示装置、テレビジョン装置、携帯型電子機器用ディスプレイ、照明等に利用可能である。
【符号の説明】
【００７９】
１    有機ＥＬ素子
１１  陽極
１２  ホール注入層
１３  ホール輸送層
１４  発光層
１５  第１機能層
１６  第２機能層
１７  陰極
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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