(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
陽極と、
前記陽極に対向する陰極と、
前記陽極と前記陰極との間に配された発光層と、
前記発光層に接して、前記発光層と前記陽極との間に配されたホール輸送層と、
前記発光層に接して、前記発光層と前記陰極との間に配された電子輸送層とを備え、
前記発光層における電子の移動度は、前記発光層におけるホールの移動度より大きく、
前記発光層に含まれる有機材料の最低空軌道（ＬＵＭＯ）準位と前記電子輸送層に含まれる有機材料のＬＵＭＯ準位との差が、前記ホール輸送層に含まれる有機材料の最高被占有軌道（ＨＯＭＯ）準位と前記発光層に含まれる有機材料のＨＯＭＯ準位との差よりも０．３ｅＶ以上大きい
有機ＥＬ素子。
【請求項２】
前記発光層に含まれる有機材料のＨＯＭＯ準位と前記電子輸送層に含まれる有機材料のＨＯＭＯ準位との差が、前記ホール輸送層に含まれる有機材料のＨＯＭＯ準位と前記発光層に含まれる有機材料のＨＯＭＯ準位との差よりも大きい
請求項１に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項３】
前記発光層に含まれる有機材料のＨＯＭＯ準位と前記電子輸送層に含まれる有機材料のＨＯＭＯ準位との差が、前記発光層に含まれる有機材料のＬＵＭＯ準位と前記電子輸送層に含まれる有機材料のＬＵＭＯ準位との差よりも大きい
請求項２に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項４】
前記発光層に含まれる有機材料のＨＯＭＯ準位と前記電子輸送層に含まれる有機材料のＨＯＭＯ準位との差が、前記発光層に含まれる有機材料のＬＵＭＯ準位と前記電子輸送層に含まれる有機材料のＬＵＭＯ準位との差よりも０．４ｅＶ以上大きい
請求項３に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項５】
前記陰極は、金属および金属酸化物の何れかを含み、
前記発光層と前記電子輸送層との界面から前記陰極までの距離が１０ｎｍ以上である
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】
前記陰極と前記電子輸送層との間に配され、金属および金属酸化物の何れかを含む機能層をさらに備え、
前記発光層と前記電子輸送層との界面から前記機能層までの距離が１０ｎｍ以上である
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】
前記電子輸送層に含まれる有機材料の励起三重項状態のエネルギー準位が、前記発光層に含まれる有機材料の励起三重項状態のエネルギー準位よりも高い
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】
前記発光層に含まれる有機材料のＬＵＭＯ準位と前記電子輸送層に含まれる有機材料のＬＵＭＯ準位との差が、０．５ｅＶ以上である
請求項１から７の何れか１項に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項９】
陽極と、
前記陽極に対向し、金属および金属酸化物の何れかを含む陰極と、
前記陽極と前記陰極との間に配された発光層と、
前記発光層に接して、前記発光層と前記陽極との間に配されたホール輸送層と、
前記発光層に接して、前記発光層と前記陰極との間に配された電子輸送層とを備え、
前記発光層における電子の移動度は、前記発光層におけるホールの移動度より大きく、
前記発光層に含まれる有機材料の最低空軌道（ＬＵＭＯ）準位と前記電子輸送層に含まれる有機材料のＬＵＭＯ準位との差が、０．５ｅＶ以上であり、
前記発光層と前記電子輸送層との界面から前記陰極までの距離が１０ｎｍ以上であり、
前記発光層に含まれる有機材料のＬＵＭＯ準位と前記電子輸送層に含まれる有機材料のＬＵＭＯ準位との差が、前記ホール輸送層に含まれる有機材料の最高被占有軌道（ＨＯＭＯ）準位と前記発光層に含まれる有機材料のＨＯＭＯ準位との差よりも０．３ｅＶ以上大きい
有機ＥＬ素子。
【請求項１０】
前記発光層に含まれる有機材料のＨＯＭＯ準位と前記電子輸送層に含まれる有機材料のＨＯＭＯ準位との差が、前記ホール輸送層に含まれる有機材料のＨＯＭＯ準位と前記発光層に含まれる有機材料のＨＯＭＯ準位との差よりも大きい
請求項９に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項１１】
前記発光層に含まれる有機材料のＨＯＭＯ準位と前記電子輸送層に含まれる有機材料のＨＯＭＯ準位との差が、前記発光層に含まれる有機材料のＬＵＭＯ準位と前記電子輸送層に含まれる有機材料のＬＵＭＯ準位との差よりも大きい
請求項１０に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項１２】
前記発光層に含まれる有機材料のＨＯＭＯ準位と前記電子輸送層に含まれる有機材料のＨＯＭＯ準位との差が、前記発光層に含まれる有機材料のＬＵＭＯ準位と前記電子輸送層に含まれる有機材料のＬＵＭＯ準位との差よりも０．５ｅＶ以上大きい
請求項１１に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項１３】
前記陰極と前記電子輸送層との間に配され、金属および金属酸化物の何れかを含む機能層をさらに備え、
前記発光層と前記電子輸送層との界面から前記機能層までの距離が１０ｎｍ以上である
請求項９から１２の何れか１項に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項１４】
前記電子輸送層に含まれる有機材料の励起三重項状態のエネルギー準位が、前記発光層に含まれる有機材料の励起三重項状態のエネルギー準位よりも高い
請求項９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、
前記陽極に対向する陰極と、
前記陽極と前記陰極との間に配された発光層と、
前記発光層に接して、前記発光層と前記陽極との間に配されたホール輸送層と、
前記発光層に接して、前記発光層と前記陰極との間に配された電子輸送層とを備え、
前記発光層における電子の移動度は、前記発光層におけるホールの移動度より大きく、
前記発光層に含まれる有機材料の最低空軌道（ＬＵＭＯ）準位と前記電子輸送層に含まれる有機材料のＬＵＭＯ準位との差が、０．５ｅＶ以上であり、
前記発光層に含まれる有機材料のＬＵＭＯ準位と前記電子輸送層に含まれる有機材料のＬＵＭＯ準位との差が、前記ホール輸送層に含まれる有機材料の最高被占有軌道（ＨＯＭＯ）準位と前記発光層に含まれる有機材料のＨＯＭＯ準位との差よりも０．３ｅＶ以上大きい
有機ＥＬ素子。
【請求項１６】
請求項１から１５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１７】
請求項１から請求項１５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、表示装置に有機ＥＬ素子を利用したものが普及しつつある。
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。そして、有機ＥＬ素子は、多くの場合、発光層にホールを供給するためのホール輸送層が陽極と発光層との間に挟まれ、発光層に電子を供給するための電子輸送層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。
【０００３】
陽極と陰極との間に電圧が印加されると、電子輸送層から発光層の最低空軌道（ＬＵＭＯ：Lowest Unoccupied Molecular Orbital）に電子が注入され、ホール輸送層から発光層の最高被占有軌道（ＨＯＭＯ：Highest Occupied Molecular Orbital）にホールが注入される。
また、発光層内には、陽極と陰極との間に印加された電圧により電界が発生している。発光層のＬＵＭＯに注入された電子は、電界の影響を受けて発光層内を陽極に向けて移動する。一方、発光層のＨＯＭＯに注入されたホールは、電界の影響を受けて発光層内を陰極に向けて移動する。
【０００４】
こうして発光層内を移動した電子とホールとが再結合すると励起子が生成される。この励起子が励起状態から基底状態に戻る際に発光が生じる（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−５１４２５７公報
【特許文献２】特開２００９−１４７２７６公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
有機ＥＬ素子の寿命に影響する因子は種々存在する。その中に発光層を形成する有機材料の劣化がある。有機材料の劣化は、発光により促進されることが知られている。
また、発光層内の膜厚方向における発光強度の分布が鋭いピークを持つ場合あることが知られている（以下、「分布」は、特に指定のない限り、膜厚方向の分布を指すこととする）。発光強度の分布が鋭いピークを持つことは、そのピークを示す位置での有機材料の劣化が特に促進されることを意味する。
【０００７】
このような有機材料の局所的な劣化は発光層の寿命を律速すると考えられるので、発光強度の分布のピークが鋭いこと、即ち、再結合の分布のピークが鋭いことは、有機ＥＬ素子の長寿命化の阻害要因になるという問題がある。
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、寿命を向上させた有機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】
【０００８】
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、前記陽極に対向する陰極と、前記陽極と前記陰極との間に配された発光層と、前記発光層に接して、前記発光層と前記陽極との間に配されたホール輸送層と、前記発光層に接して、前記発光層と前記陰極との間に配された電子輸送層とを備え、前記発光層を形成する有機材料のＬＵＭＯ準位と前記電子輸送層を形成する有機材料のＬＵＭＯ準位との差が、前記ホール輸送層を形成する有機材料のＨＯＭＯ準位と前記発光層を形成する有機材料のＨＯＭＯ準位との差よりも大きい。
【発明の効果】
【０００９】
発光層内での電子の移動度がホールの移動度よりも大きい場合、発光層に注入された電子の多くは、移動度が大きいことによりホールと再結合するまでにホール輸送層と発光層との界面近傍まで到達し、この界面近傍に蓄積される。
仮に、電子輸送層から発光層への電子の注入性がホール輸送層から発光層へのホールの注入性と同じであれば、発光層に注入されたホールの多くは、この界面近傍で蓄積されている電子と再結合する。よって、電子とホールとの両方のキャリアの注入性に差がない場合、再結合の分布はホール輸送層と発光層との界面近傍で鋭いピークを示すことになる。
【００１０】
一方、本発明に係る有機ＥＬ素子では、電子輸送層から発光層への電子の注入性がホール輸送層から発光層へのホール注入性よりも低い。
注入性の違いにより単位時間あたりに発光層内に注入される電子の数は、ホールよりも少ない。そのため、移動度の違いにより電子がホール輸送層と発光層との界面近傍に蓄積されやすいことに変わりはないが、この界面近傍での電子の蓄積量が、両方のキャリアの注入性に差がない場合に比較して抑えられる。結果、この界面近傍での再結合の分布のピークが緩和される。
【００１１】
逆に、単位時間あたりに電子よりも多く注入されるホールについては、両方のキャリアの注入性に差がない場合に比較して、ホール輸送層との界面近傍で電子と再結合することなくこの界面近傍の領域よりさらに電子輸送層側へ移動してから再結合する数が増える。この結果、発光層の膜厚方向の広い範囲で再結合が起こるので、再結合の分布の分散が大きくなる。
【００１２】
従って、本発明に係る有機ＥＬ素子では、発光層の寿命を律速する有機材料の局所的な劣化を抑制して長寿命化を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【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】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は第１の実施形態に係る有機ＥＬ素子の発光領域を説明する模式図である。
【図４】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は電子注入障壁Δｅとホール注入障壁Δｈ２とが同じ値である有機ＥＬ素子の発光領域を説明する模式図である。
【図５】（ａ）は比較例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り、（ｂ）は比較例２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６】（ａ）は電子注入障壁の違いによる寿命の違いを示すグラフ、（ｂ）は電子注入障壁の違いによる発光効率の違いを示すグラフである。
【図７】（ａ）は電子輸送層の膜厚の違いによる寿命の違いを示すグラフ、（ｂ）は電子輸送層の膜厚の違いによる発光効率の違いを示すグラフである。
【図８】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９】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１０】図９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１１】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】
【００１４】
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、電子輸送層１５、電子注入層１６、および陰極１７を備える。
【００１５】
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に接して電子輸送層１５が形成されている。電子輸送層１５と陰極１７との間には電子輸送層１６が形成されている。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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と電子輸送層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。
【００１９】
電子輸送層１５は、陰極１７側から供給される電子を発光層１４へと輸送する機能を有する。電子輸送層１５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。電子輸送層１５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。電子輸送層１５は、膜厚が１０ｎｍ以上、１００ｎｍ以下の範囲で形成されている。
【００２０】
電子注入層１６は、金属および金属酸化物の何れかを含む機能層である。電子注入層１６は、陰極１７から電子輸送層１５への電子注入性を高める。電子注入層１６の材料としては、例えばフッ化リチウム（ＬｉＦ）、フッ化ナトリウム（ＮａＦ）、キノリノールＬｉ錯体（Ｌｉｑ）、Ｂａ、Ａｇ等の電子注入性材料が選択される。
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、ホール輸送層１３、発光層１４、および電子輸送層１５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、および電子輸送層１５についてのみＬＵＭＯのエネルギー準位（以下、「ＬＵＭＯ準位」）とＨＯＭＯのエネルギー準位（以下、「ＨＯＭＯ準位」）とを示し、他の層のエネルギー準位は記載を省略している。
【００２４】
［２．１．エネルギー障壁］
電子輸送層１５から発光層１４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Δｅ」）は、発光層１４のＬＵＭＯ準位１４１と電子輸送層１５のＬＵＭＯ準位１５１との差の絶対値によって規定される。本実施の形態では、電子注入障壁Δｅが０．５ｅＶである。
【００２５】
ホール輸送層１３から発光層１４へホールを注入するためのエネルギー障壁（以下、「ホール注入障壁Δｈ２」）は、ホール輸送層１３のＨＯＭＯ準位１３２と発光層１４のＨＯＭＯ準位１４２との差の絶対値によって規定される。本実施の形態では、ホール注入障壁Δｈ２が０．２ｅＶである。
一般に、従来の有機ＥＬ素子では、電子注入障壁Δｅがホール注入障壁Δｈ２よりも小さいエネルギーバンド構造を有している。例えば、特許文献２では、電子注入障壁Δｅが０．０６ｅＶ、ホール注入障壁Δｈ２が０．３９ｅＶである有機ＥＬ素子が開示されている。
【００２６】
一方、有機ＥＬ素子１は、電子注入障壁Δｅとホール注入障壁Δｈ２とが、下記式（１）の関係を満たすことを特徴とする。さらに電子注入障壁Δｅとホール注入障壁Δｈ２とが、下記式（２）の関係を満たすことがより好ましい。本実施形態では、有機ＥＬ素子１の電子注入障壁Δｅがホール注入障壁Δｈ２よりも０．３ｅＶ大きくなるように、エネルギーバンド構造が設計されている。
【００２７】
Δｅ＞Δｈ２        ・・・式（１）
Δｅ−Δｈ２≧０．３ｅＶ      ・・・式（２）
また、発光層１４から電子輸送層１５へホールを注入するためのエネルギー障壁（以下、「ホール注入障壁Δｈ１」）は、発光層１４のＨＯＭＯ準位１４２と電子輸送層１５のＨＯＭＯ準位１５２との差の絶対値によって規定される。本実施の形態では、０．９ｅＶである。
【００２８】
有機ＥＬ素子１は、ホール注入障壁Δｈ１とホール注入障壁Δｈ２とが、下記式（３）の関係を満たすことを特徴とする。
Δｈ１＞Δｈ２      ・・・式（３）
また、有機ＥＬ素子１は、電子注入障壁Δｅとホール注入障壁Δｈ１とが、下記式（４）の関係を満たすことを特徴とする。さらに電子注入障壁Δｅとホール注入障壁Δｈ１とが、下記式（５）の関係を満たすことがより好ましい。本実施形態では、有機ＥＬ素子１のホール注入障壁Δｈ１が電子注入障壁Δｅよりも０．４ｅＶ大きくなるように、エネルギーバンド構造が設計されている。
【００２９】
Δｅ＜Δｈ１        ・・・式（４）
Δｈ１−Δｅ≧０．４ｅＶ      ・・・式（５）
［２．２．Ｔ1準位］
図２では、発光層１４、および電子輸送層１５における最も低い励起三重項状態のエネルギー準位（以下、最も低い励起三重項状態のエネルギー準位を「Ｔ1準位」という）を、一点鎖線で示している。
【００３０】
有機ＥＬ素子１は、発光層１４のＴ1準位Ｔ1(eml)１４３と、電子輸送層１５のＴ1準位Ｔ1(etl)１５３とが、下記式（６）の関係を満たすことを特徴とする。
Ｔ1(eml)＜Ｔ1(etl)      ・・・式（７）
そのため、発光層１４から電子輸送層１５への励起三重項状態のエネルギー移動が抑制され、無輻射失活が抑制される。
【００３１】
［３．発光領域］
有機ＥＬ素子１の発光領域を説明する。図３は、有機ＥＬ素子１に駆動電圧が印加された後、発光までの状態を３つの段階で模式的に示す図である。本図において電子およびホールの移動度の大きさは、各キャリアに付した矢印の長さで示している。
有機ＥＬ素子１では、駆動電圧が印加されると、図３（ａ）に示す初期段階では、電子が電子輸送層１５のＬＵＭＯにおいて発光層１４へ向けて移動し、ホールがホール輸送層１３のＨＯＭＯにおいて発光層１４へ向けて移動する。
【００３２】
ここでホールは、駆動電圧の印加により得たエネルギーによって、ホール注入障壁Δｈ２を超えて発光層のＨＯＭＯに注入される。一方、式（１）に示すように電子注入障壁Δｅがホール注入障壁Δｈ２より大きいために、発光層へのホールの注入に比較して、発光層への電子の注入は抑制される。
この結果、図３（ａ）に示す初期段階では、発光層１４へのホールの注入速度よりも電子の注入速度が小さくなり、電子輸送層１５では発光層１４との界面近傍に電子が蓄積される。なお、電子およびホールのそれぞれについて「注入速度」とは、単位時間あたりに発光層へ注入されるキャリアの数を意味する。
【００３３】
次に、図３（ｂ）に示すように、発光層１４に注入されたホールは、発光層１４のＨＯＭＯにおいて電子輸送層１５へ向けて移動する。ここでホールが電子輸送層１５との界面まで到達しても、式（３）に示すようにホール注入障壁Δｈ１がホール注入障壁Δｈ２より大きいため、多くのホールが駆動電圧の印加により得たエネルギーだけではホール注入障壁Δｈ１を超えることができず、電子輸送層１５へのホールの漏出が抑制される。
【００３４】
また、発光層１４内を移動したホールは、電子輸送層１５に近づくことにより、電子輸送層１５内に蓄積された電子と電界効果により互いに引き合う力が大きくなる。しかし、式（４）に示すように電子注入障壁Δｅがホール注入障壁Δｈ１より小さいため、発光層１４と電子輸送層１５との界面では、電子輸送層１５へのホールの漏出よりも、発光層１４への電子の注入が促進される。つまり、この電子注入障壁Δｅがホール注入障壁Δｈ１より小さいことが、発光層１４への電子の注入を促進するように作用する。
【００３５】
そのため、発光層１４内においてホールが電子輸送層１５側へ近づいた図３（ｂ）の状態では、駆動電圧を昇圧せずとも電子の注入速度が向上し、発光層１４内に注入されるキャリアバランスが改善される。
発光層１４内に注入された電子は、ホールよりも移動度が大きく、微小な時間でホール輸送層１３まで移動できる。しかし、図３（ｃ）に示すように、この状態までに多くのホールが発光層１４内を電子輸送層１５側へ移動している。そのため有機ＥＬ素子１では、ホール輸送層１３と発光層１４との界面からの幅Ｗ1が広い領域にホールが分布する。
【００３６】
その結果、有機ＥＬ素子１では、図３（ｃ）の破線で囲んだ領域Ａにおいて電子とホールとが再結合して励起子が形成され、この領域Ａが発光領域になる。
ここで比較のために、図４を参照して、電子注入障壁Δｅとホール注入障壁Δｈ２とが同じ値であるエネルギーバンド構造を有する有機ＥＬ素子の場合を説明する。電子注入障壁Δｅとホール注入障壁Δｈ２とが同じ値であれば、図４（ａ）に示すように、駆動電圧後の初期段階でホールおよび電子が同程度の注入速度で発光層１４に注入されると想定される。発光層１４に注入されたホールおよび電子は、図４（ｂ）に示すように、それぞれ電界の影響で移動するが、発光層１４でのホールの移動度は、発光層１４での電子の移動度に比べて小さい。
【００３７】
そのため図４（ｃ）に示すように、発光層１４内で電子がホール輸送層１３近傍まで移動する間に、ホールはホール輸送層１３と発光層１４との界面からあまり離れることができず、この界面からの幅Ｗ2の狭い範囲にホールが集中して分布する。その結果、電子注入障壁Δｅとホール注入障壁Δｈ２とが同じ値である有機ＥＬ素子では、幅の狭い領域Ｂが発光領域になる。
【００３８】
このように、図４（ｃ）に示す電子注入障壁Δｅとホール注入障壁Δｈ２とが同じ値である場合の発光領域Ｂに比べて、図３（ｃ）に示す有機ＥＬ素子１での発光領域Ａは、電子輸送層１５側に広い領域になる。
［４．実験］
［４．１．エネルギーバンド構造が寿命に及ぼす影響］
エネルギーバンド構造が互いに異なる３種類の有機ＥＬ素子を試験体として作成し、それぞれの試験体の寿命を測定した。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。
【００３９】
試験体は、図２に示すエネルギーバンド構造の実施例、図５（ａ）に示すエネルギーバンド構造の比較例１、および、図５（ｂ）に示すエネルギーバンド構造の比較例２、の３種類である。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。
【００４０】
実施例は、図２に示すように、電子注入障壁Δｅが０．５ｅＶ、ホール注入障壁Δｈ２が０．２ｅＶであり、電子注入障壁Δｅとホール注入障壁Δｈ２との差は、０．３ｅＶである。
比較例１および比較例２は、図５（ａ）および図５（ｂ）に示すように、ホール輸送層１３のＬＵＭＯ準位１３１およびＨＯＭＯ準位１３２と、発光層１４のＬＵＭＯ準位１４１およびＨＯＭＯ準位１４２とが、図２に示す実施例と同値である。
【００４１】
比較例１および比較例２は、ホール輸送層１３および発光層１４が実施例と同じ材料および構造で形成されており、図５（ａ）および図５（ｂ）に示すように、ホール注入障壁Δｈ２が図２に示す実施例と同じ０．２ｅＶである。
比較例１が実施例と相違するのは、図５（ａ）に示すように電子輸送層１５を省略した構造を有し、電子注入障壁Δｅが０ｅＶである点である。そのため比較例１では、電子注入障壁Δｅとホール注入障壁Δｈ２との差は、−０．２ｅＶである。
【００４２】
比較例２は、図５（ｂ）に示すように、電子注入障壁Δｅが０．２ｅＶである点で実施例と相違し、電子注入障壁Δｅとホール注入障壁Δｈ２との差は、０ｅＶである。この比較例２と実施例との相違は、電子輸送層１５を形成する有機材料が異なることによるものである。
図６（ａ）は寿命の測定結果を示すグラフである。本図において縦軸は、比較例１での測定値を基準値として正規化した値を示している。
【００４３】
電子注入障壁Δｅが０ｅＶのプロットは比較例１である。
電子注入障壁Δｅが０．２ｅＶのプロットは、比較例２であり、寿命が０．８であった。
電子注入障壁Δｅが０．５ｅＶのプロットは、実施例であり、寿命が１７．６であった。
【００４４】
比較例１と比較例２との間で比較すると、寿命に大きな変化は見られない。しかし、実施例は、比較例１および比較例２に比べて、長い寿命を示した。
この結果から、実施例では、電子注入障壁Δｅが大きいことによって、発光層１４への電子の注入速度を十分に抑制でき、その結果、図３を用いて説明したように発光層１４の発光領域が広がり、長寿命化が達成されたと考えられる。
【００４５】
従って、電子注入障壁Δｅは、０．５ｅＶ以上であれば、有機ＥＬ素子の長寿命化が期待できる。
また、電子注入障壁Δｅとホール注入障壁Δｈ２との差は、比較例１、比較例２、および実施例でそれぞれ−０．２ｅＶ、０ｅＶ、および０．３ｅＶであり、実施例において寿命の延びが顕著である。実施例では、電子注入障壁Δｅとホール注入障壁Δｈ２との差が大きいことで、発光層１４への電子の注入速度とホールの注入速度との差が大きくなったと考えられる。
【００４６】
従って、電子注入障壁Δｅとホール注入障壁Δｈ２との差が０．３ｅＶ以上であることによっても、有機ＥＬ素子の長寿命化が期待できる。
［４．２．エネルギーバンド構造が発光効率に及ぼす影響］
実施例、比較例１、および比較例２のそれぞれについて発光効率を測定した。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。
【００４７】
図６（ｂ）は電流効率の測定結果を示すグラフである。本図において縦軸は、比較例１での測定値を基準値として正規化した値を示している。
電子注入障壁Δｅが０ｅＶのプロットは比較例１である。
電子注入障壁Δｅが０．２ｅＶのプロットは、比較例２であり、発光効率が０．７３であった。
【００４８】
電子注入障壁Δｅが０．５ｅＶのプロットは、実施例であり、発光効率が０．９５であった。
比較例１と比較例２とを比較すると、比較例２で発光効率の低下が見られる。この発光効率の低下は、電子注入障壁Δｅの増大に伴い発光層１４への電子注入性が低下するためであると考えられる。つまり、電子注入障壁Δｅを増大させることは、有機ＥＬ素子の長寿命化に寄与するが、発光効率に対してはマイナス要因となるといえる。
【００４９】
しかし、実施例では、比較例２と比較して発光効率が改善している。実施例での発光効率の改善は、［３．発光領域］で図３（ｂ）を用いて説明した作用により発光層１４への電子の注入が促進され、電子注入障壁Δｅの増大による電子注入性の低下が補償されたためであると考えられる。
図３（ｂ）を用いて説明した発光層１４への電子の注入を促進する作用は、電子注入障壁Δｅよりもホール注入障壁Δｈ１が大きくなる程強くなる。ここで、ホール注入障壁Δｈ１と電子注入障壁Δｅとの差は、比較例２で０．３ｅＶ、実施例で０．４ｅＶであった。
【００５０】
従って、ホール注入障壁Δｈ１と電子注入障壁Δｅとの差が０．４ｅＶ以上であれば、発光効率の低下の抑制を期待できる。
［４．３．電子輸送層の膜厚が寿命、発光効率に及ぼす影響］
励起子は、金属層が近接していると金属層を形成する金属原子へエネルギー移動を起こし、無輻射失活する。
【００５１】
図２に示すエネルギーバンド構造では、図３に示す発光過程において発光層１４内の励起子の分布が電子輸送層１５側へ拡大している。また、本実施形態では、電子注入層１６および陰極１７が金属層を含んでいる。そのため、発光層１４内で電子輸送層１５よりに分布する励起子は、これらの金属層へエネルギー移動を起こすおそれがある（以下、励起子が電子注入層１６および陰極１７に含まれる金属原子へエネルギー移動を起こして無輻射失活することを「カソード消光」という）。
【００５２】
カソード消光を抑制するためには、励起子と金属層との距離を広げることが好ましい。本実施形態に係る有機ＥＬ素子１では、発光層１４と電子輸送層１５との界面から電子注入層１６までの距離、即ち、電子輸送層１５の膜厚を厚くすることがカソード消光の抑制に有効であると考えられる。
そこで、図２に示すエネルギーバンド構造で、電子輸送層１５の膜厚が異なる３種類の有機ＥＬ素子を試験体として作成し、各試験体の寿命、および発光効率を測定した。寿命の測定には、輝度が初期値より５％減少するまでの時間を用い、発光効率の測定には、電流効率を用いた。
【００５３】
試験体は、電子輸送層１５の膜厚Ｄが５ｎｍ、１０ｎｍ、１５ｎｍの３種類である。
図７（ａ）は電子輸送層の膜厚の違いによる寿命の違いを示すグラフ、図７（ｂ）は電子輸送層の膜厚の違いによる発光効率の違いを示すグラフである。何れのグラフでも縦軸は、電子輸送層１５の膜厚が１５ｎｍの試験体での測定値を基準値として正規化した値を示している。
【００５４】
発光効率を比較すると、図７（ｂ）に示すように、電子輸送層１５の膜厚が薄い程、電流効率が低下した。特に、膜厚が５ｎｍの試験体で発光効率の低下が顕著であった。
具体的には、膜厚が１５ｎｍの試験体での発光効率を基準値にして、膜厚が１０ｎｍの試験体では、発光効率が０．８６であった。膜厚が５ｎｍの試験体では、発光効率が０．２４であった。
【００５５】
また、寿命を比較すると、図７（ａ）に示すように、膜厚が１０ｎｍの試験体と膜厚が１５ｎｍの試験体とで違いはない。しかし、膜厚が５ｎｍの試験体で０．１３まで大幅に短縮した。膜厚が５ｎｍの試験体での寿命の短縮は、カソード消光により輝度の初期値が小さかった分、輝度がさらに低下するまでに要する時間も短時間であったためと考えられる。
【００５６】
この結果から、電子輸送層１５の膜厚が１０ｎｍ以上であれば、カソード消光によって寿命、発光効率が極度に低下することがないと考えられる。
従って、図２に示すエネルギーバンド構造を採用する場合、カソード消光を抑制するために、電子輸送層１５の膜厚を１０ｎｍ以上に形成することが好ましい。
なお、電子輸送層１５の厚膜化は、電子輸送層１５における光の吸収を増大させることになる。電子輸送層１５を透過する光を過度に減衰させないためには、電子輸送層１５の膜厚を１００ｎｍ以下に形成することが好ましい。
【００５７】
［５．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、発光層１４を形成する有機材料のＬＵＭＯ準位と電子輸送層１５を形成する有機材料のＬＵＭＯ準位との差である電子注入障壁Δｅが、ホール輸送層１３を形成する有機材料のＨＯＭＯ準位と発光層１４を形成する有機材料のＨＯＭＯ準位との差であるホール注入障壁Δｈ２よりも大きい。
【００５８】
そのため、発光層１４へのホールの注入速度に比べて発光層１４への電子の注入速度が低く抑えられる。注入速度の違いにより、発光層１４内でより多くのホールが電子輸送層１５側へ移動することができるため、励起子が形成される領域が電子輸送層１５側に広がり、励起子の分布の集中が緩和される。
この結果、有機ＥＬ素子１では、発光層１４における発光領域を、ホール輸送層１３との界面近傍だけでなく、電子輸送層１５側に広げることができる。発光領域が広がることにより、発光層１４において有機材料の劣化が局在化することを緩和でき、有機ＥＬ素子１の長寿命化を実現することができる。
【００５９】
特に、電子注入障壁Δｅが、ホール注入障壁Δｈ２よりも０．３ｅＶ以上大きいことが好ましい。電子注入障壁Δｅとホール注入障壁Δｈ２とがこの関係を満たすことで、十分な長寿命化を期待できる。
また、有機ＥＬ素子１の電子注入障壁Δｅは０．５ｅＶ以上であることが好ましい。電子注入障壁Δｅが０．５ｅＶであれば、有機ＥＬ素子の十分な長寿命化が期待できる。
【００６０】
また、発光層１４を形成する有機材料のＨＯＭＯ準位と電子輸送層１５を形成する有機材料のＨＯＭＯ準位との差であるホール注入障壁Δｈ１が、ホール輸送層１３を形成する有機材料のＨＯＭＯ準位と発光層１４を形成する有機材料のＨＯＭＯ準位との差であるホール注入障壁Δｈ２よりも大きい。
ホール注入障壁Δｈ１とホール注入障壁Δｈ２とがこの関係を満たす場合、発光層１４から電子輸送層１５へのホールの漏出を抑制でき、発光効率の向上を期待できる。
【００６１】
ところで、電子注入障壁Δｅの増大は、発光層１４への電子注入性を低下させ、駆動電圧の上昇を引き起こす恐れがある。しかし、有機ＥＬ素子１では、ホール注入障壁Δｈ１が電子注入障壁Δｅよりも大きいエネルギーバンド構造を有する。ホール注入障壁Δｈ１が電子注入障壁Δｅより大きいエネルギーバンド構造であれば、発光層１４内のホールと電子輸送層１５内の電子とが電界効果により互いに引き合う場合に、電子輸送層１５へのホールの漏出よりも、発光層１４への電子の注入が促進される。
【００６２】
これにより有機ＥＬ素子１では、電子注入障壁Δｅの増大に伴う発光層１４への電子注入性の低下が補償されるので、駆動電圧の上昇を抑制することができる。
また、ホール注入障壁Δｈ１が、電子注入障壁Δｅより０．４ｅＶ以上大きいことが好ましい。ホール注入障壁Δｈ１と電子注入障壁Δｅとがこの関係を満たすことで、駆動電圧の上昇の抑制効果が十分に期待できる。
【００６３】
また、有機ＥＬ素子１では、電子輸送層１５の膜厚が１０ｎｍ以上、１００ｎｍ以下の範囲で形成されている。本実施形態に係る有機ＥＬ素子１では、電子輸送層１５の膜厚が、発光層１４と電子輸送層１５との界面から電子注入層１６までの距離に相当する。
電子輸送層１５の膜厚が１０ｎｍ以上あれば、発光層１４内で電子輸送層１５よりの領域に励起子の分布が広がった場合にも、励起子から電子注入層１６に含まれる金属層までの間隔が十分に離れる。そのため、カソード消光の発生を抑制することができる。
【００６４】
なお、図１に示す構成では、陰極１７と電子輸送層１５との間には、電子注入層１６のみが配されているが、有機ＥＬ素子１は、例えば、陰極１７と電子輸送層１５との間に、電子注入層１６に加えてさらに他の機能層を追加する構成や、電子注入層１６に替えて他の機能層を追加する構成としてもよい。
追加された機能層が金属および金属酸化物の何れかを含む場合には、発光層１４内の励起子がこれらの機能層中の金属原子へエネルギー移動を起こすおそれがある。しかし、その場合にも、発光層１４と電子輸送層１５との界面から、発光層１４にもっとも近い機能層までの距離を１０ｎｍ以上に形成することで、エネルギー移動による励起子の無輻射失活を抑制することができる。
【００６５】
また、有機ＥＬ素子１は、例えば、電子注入層１６が金属層を含まない構成や、図１に示す構成から電子注入層１６を取り除いた構成としてもよい。
これらの構成では、陰極１７が、発光層１４と電子輸送層１５との界面にもっとも近い金属層になる。よって、これらの構成でも、カソード消光の抑制のためには、発光層１４と電子輸送層１５との界面から陰極１７までの距離を１０ｎｍ以上、１００ｎｍ以下の範囲で形成することが好ましい。
【００６６】
特に、電子注入層１６が金属層を含まない場合、および、陰極１７と電子輸送層１５との間に他の機能層が配されていても、これらの機能層が金属および金属酸化物の何れも含まない場合には、必ずしも電子輸送層１５のみで１０ｎｍ以上の膜厚をなす必要はない。陰極１７と電子輸送層１５との間に挟まれる機能層が金属および金属酸化物を含まない場合には、発光層１４と電子輸送層１５との界面から陰極１７までに挟まれた全ての層の膜厚の合計が１０ｎｍ以上、１００ｎｍ以下の範囲で形成されていれば、カソード消光を抑制する効果が得られる。このような場合に電子輸送層１５の膜厚は、１ｎｍ以上、１００ｎｍ以下の範囲で形成されていればよい。
【００６７】
一般に、発光層内での発光領域が電子輸送層に近いと、発光層から電子輸送層へ励起子のエネルギー移動が起こりやすくなる。
しかし、有機ＥＬ素子１では、電子輸送層１５のＴ1準位Ｔ1(etl)１５３が発光層１４のＴ1準位Ｔ1(eml)１４３よりも高い。そのため、有機ＥＬ素子１では、発光層１４から電子輸送層１５への励起三重項状態のエネルギー移動が防がれ、発光層１４内の励起子の無輻射失活が抑制される。
【００６８】
＜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８は、第２の実施形態に係る有機ＥＬ表示パネル１００（図１１参照）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８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。
【００６９】
有機ＥＬ表示パネル１００において、各有機ＥＬ素子１は、前方（図８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８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、電子輸送層１５、電子注入層１６、陰極１７、および封止層２３を備える。なお、ＴＦＴ基板２１、電子輸送層１５、電子注入層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。
【００７０】
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。
【００７１】
また、図８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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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８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、電子輸送層１５を水分および空気などから保護できる。
【００７５】
[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９、および図１０を参照しながら説明する。図９、および図１０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９（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９（ｂ）に示すように、陽極１１を形成する。
【００７６】
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９（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。
【００７７】
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９（ｄ）に示すようにホール注入層１２を形成する。
【００７８】
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９（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９（ｆ）に示すように発光層１４を形成する。
【００７９】
続いて、図１０（ａ）に示すように、発光層１４の上に、真空蒸着法などにより、電子輸送層１５を膜厚１０ｎｍ〜１００ｎｍの膜厚で成膜する。電子輸送層１５は隔壁層２２の上にも形成される。そして、図１０（ｂ）に示すように、電子輸送層１５の上に、真空蒸着法などにより電子注入層１６を成膜する。
続いて、図１０（ｃ）に示すように、電子注入層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。
【００８０】
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１０（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。
【００８１】
［３．有機ＥＬ表示装置の全体構成］
図１１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。
【００８２】
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。
【００８３】
（変形例１）各実施形態における有機ＥＬ素子１は、ホール注入層１２、電子注入層１６を備えていたが、これらのうち１つ以上の層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。
（変形例２）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もよく、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。
【００８４】
（変形例３）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、樹脂やセラミック等を用いてもよい。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、電子注入層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。
【００８５】
（変形例４）上記各実施形態においては、トップエミッション型であって、陽極１１が光反射性の陽極であり、陰極１７が光透過性の陰極であったが、逆に、画素電極が光透過性の陰極で、対向電極が光反射性の陽極であるボトムエミッション型も実施できる。
その場合、例えば、ＴＦＴ基板２１の層間絶縁層上に画素電極として陰極１７、および隔壁層２２を形成し、開口部２２ａ内において、陰極１７の上に、電子注入層１６、電子輸送層１５、発光層１４を順に形成し、その上に、ホール輸送層１３、ホール注入層１２を形成し、その上に共通電極として陽極１１を形成する。
【００８６】
（変形例５）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】
【００８７】
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】
【００８８】
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  電子輸送層
１６  電子注入層
１７  陰極
【図１】
0006387566.tif 000002
【図２】
0006387566.tif 000003
【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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【図１０】
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【図１１】
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