(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
陽極（２０）の上に、少なくともホール注入層（３０）、ホール輸送層（４０）、発光層（５０）、電子輸送層（６０）、陰極（８０）が順次積層されてなる有機ＥＬ素子において、
前記ホール注入層は、前記陽極側に位置する結晶性の有機化合物からなる結晶性ホール注入層（３１）と前記ホール輸送層側に位置するアモルファス性の有機化合物からなるアモルファス性ホール注入層（３２）とからなり、
前記アモルファス性ホール注入層の方が前記結晶性ホール注入層よりも厚く、
前記結晶性の有機化合物がポルフィリン系化合物である銅フタロシアニンであり、
前記ポルフィリン系化合物である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変化量が、前記加熱前の前記回折ピークの±２５％以内になっていることを特徴とする有機ＥＬ素子。
【請求項２】
前記結晶性ホール注入層（３１）の膜厚が２０ｎｍ以下であり、前記アモルファス性ホール注入層（３２）の膜厚が５０ｎｍ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】
前記アモルファス性ホール注入層（３２）の膜厚が２００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項２に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項４】
前記陽極（２０）のイオン化ポテンシャルエネルギーから前記結晶性ホール注入層（３１）のイオン化ポテンシャルエネルギーを差し引いた値、および前記陽極のイオン化ポテンシャルエネルギーから前記アモルファス性ホール注入層（３２）のイオン化ポテンシャルエネルギーを差し引いた値は、ともに−０．２ｅＶ以上であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一つに記載の有機ＥＬ素子。
【請求項５】
前記陽極（２０）のイオン化ポテンシャルエネルギーから前記結晶性ホール注入層（３１）のイオン化ポテンシャルエネルギーを差し引いた値、および前記陽極のイオン化ポテンシャルエネルギーから前記アモルファス性のホール注入層（３２）のイオン化ポテンシャルエネルギーを差し引いた値は、ともに０ｅＶ以上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】
前記結晶性ホール注入層（３１）のイオン化ポテンシャルエネルギーから前記ホール輸送層（４０）のイオン化ポテンシャルエネルギーを差し引いた値、および前記アモルファス性ホール注入層（３２）のイオン化ポテンシャルエネルギーから前記ホール輸送層のイオン化ポテンシャルエネルギーを差し引いた値は、ともに＋０．０５〜−０．４ｅＶの範囲であることを特徴とする請求項４または５に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項７】
前記アモルファス性の有機化合物が芳香族第三級アミン系化合物であることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか一つに記載の有機ＥＬ素子。
【請求項８】
前記陰極（８０）がＡｌであり、前記アモルファス性ホール注入層（３２）の膜厚Ｂと前記陰極の膜厚Ａとの比Ｂ／Ａが０．６以上であることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか一つに記載の有機ＥＬ素子。
【請求項９】
前記比Ｂ／Ａが５．０以下であることを特徴とする請求項８に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項１０】
前記陰極（８０）がＡｌであって、その膜厚が１５０ｎｍ以下であり、かつ、前記アモルファス性ホール注入層（３２）の膜厚が１００ｎｍ以上であることを特徴とする請求項１ないし９のいずれか一つに記載の有機ＥＬ素子。
【請求項１１】
前記陰極（８０）がＡｌであって、その膜厚が８０ｎｍ以下であり、かつ、前記アモルファス性ホール注入層（３２）の膜厚が５０ｎｍ以上であることを特徴とする請求項１ないし９のいずれか一つに記載の有機ＥＬ素子。
【請求項１２】
前記陽極（２０）がインジウム−スズの酸化物からなるものであることを特徴とする請求項１ないし１１のいずれか一つに記載の有機ＥＬ素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、陽極の上に、少なくともホール注入層、ホール輸送層、発光層、電子輸送層、陰極が順次積層されてなる有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
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。また、複数の発光色を組み合わせる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、基板上に陽極を形成し、この陽極の上にホール注入層、ホール輸送層、発光層、電子輸送層、陰極が順次積層された構成を有する（例えば特許文献１参照）。さらに、電子輸送層と陰極との間には電子注入層が存在することが多い。
【０００５】
そして、陽極と陰極との間の有機層に対し、電界を印加することにより、陰極からは電子が、陽極からはホールがそれぞれ発光層へ向かって移動し、発光層にて電子とホールとが再結合し、そのエネルギーによって発光層が発光するようになっている。
【０００６】
【特許文献１】
特許第２５９７３７７号公報（第３頁、第１図）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、有機ＥＬ素子は、電極間（陽極と陰極との間）の距離すなわち有機層の膜厚が１００ｎｍ程度であるため、基板の欠陥や基板上の導電性の異物により、リーク電流が発生して電極間が導通する。それによって、本来発光すべき部分に発光しない部分すなわち非発光部が発生する。
【０００８】
非発光部の発生を抑制するためには、有機層の膜厚を厚くして、上記欠陥や異物による凹凸を緩和することが考えられる。しかし、発光層やこの発光層の両側に位置するホール輸送層および電子輸送層を厚くすると駆動電圧が上昇し、逆に非発光部の発生が増加してしまう。
【０００９】
とすると、電極間に介在する層のうちホール輸送層、発光層および電子輸送層以外のホール注入層や電子注入層を厚くすることが考えられる。ここにおいて、ホール移動度は電子移動度と比較して約１００倍の移動度があり、特にホール注入層中ではホール移動度が大きいため、唯一ホール注入層は膜厚を厚くしても電圧上昇はほとんどない。
【００１０】
一般に、ホール注入層としては、上記特許文献１に記載されているように、ポルフィリン系化合物が用いられるが、この材料は結晶性の有機化合物であるため、膜厚の増加とともに膜表面の凹凸が増大し、その凸部分に電界が集中し、非発光部の発生につながってしまう。
【００１１】
また、ホール注入層としてアモルファス性の有機化合物である芳香族第三級アミン系化合物を用いた場合、下地の陽極との密着性が弱く、特に高温での体積変化が大きいため、高温下において陽極からホール注入層が剥離しやすくなってしまう。
【００１２】
そこで、本発明は上記問題に鑑み、陽極の上に、少なくともホール注入層、ホール輸送層、発光層、電子輸送層、陰極が順次積層されてなる有機ＥＬ素子において、有機層の膜厚を適切に厚くし、非発光部の発生を抑制できるようにすることを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、陽極（２０）の上に、少なくともホール注入層（３０）、ホール輸送層（４０）、発光層（５０）、電子輸送層（６０）、陰極（８０）が順次積層されてなる有機ＥＬ素子において、ホール注入層は、陽極側に位置する結晶性の有機化合物からなる結晶性ホール注入層（３１）とホール輸送層側に位置するアモルファス性の有機化合物からなるアモルファス性ホール注入層（３２）とからなり、アモルファス性ホール注入層の方が結晶性ホール注入層よりも厚いことを特徴とする。さらに、請求項１ではく、結晶性の有機化合物がポルフィリン系化合物である銅フタロシアニンであり、ポルフィリン系化合物である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、有機ＥＬ素子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％以内になっていることを特徴とするが、この回折ピーク変化量の根拠については後述する。
【００１４】
本発明は、結晶性ホール注入層はアモルファス性ホール注入層よりも陽極との密着性に優れること、および、アモルファス性ホール注入層は結晶性ホール注入層よりも膜厚の増加とともに凹凸が増大しにくいことを利用したものである。
【００１５】
つまり、本発明によれば、結晶性ホール注入層によってホール注入層と陽極との密着性を確保できるとともに、アモルファス性ホール注入層の方を厚くすることによって膜表面の凹凸の増大を抑制しつつホール注入層全体を厚くすることができる。そのため、有機層の膜厚を適切に厚くすることができ、非発光部の発生を抑制することができる。
【００１６】
ここで、請求項２に記載の発明のように、結晶性ホール注入層（３１）の膜厚が２０ｎｍ以下であり、アモルファス性ホール注入層（３２）の膜厚が５０ｎｍ以上であることが好ましい。
【００１７】
結晶性ホール注入層は一般に色つき物質が多く、厚すぎると結晶性ホール注入層の色が有機ＥＬ素子の発光色に影響しやすい。また、結晶性ホール注入層は結晶性であるがゆえ、厚すぎると膜表面の凹凸が増大し、電界集中が生じやすく、非発光部が発生しやすくなる。これらの制約から結晶性ホール注入層の膜厚は２０ｎｍ以下が好ましい。
【００１８】
また、アモルファス性ホール注入層が薄すぎ、膜厚が５０ｎｍに満たないと非発光部の発生の抑制効果が十分でなくなる恐れがあるので好ましくない。よって、結晶性ホール注入層（３１）の膜厚が２０ｎｍ以下であり、アモルファス性ホール注入層（３２）の膜厚が５０ｎｍ以上であることが好ましい。
【００１９】
また、請求項３に記載の発明では、請求項２の発明において、アモルファス性ホール注入層（３２）の膜厚が２００ｎｍ以下であることを特徴とする。アモルファス性ホール注入層の膜厚が２００ｎｍより厚いと駆動電圧が高くなりすぎるので好ましくないためである。
【００２０】
また、有機ＥＬ素子に用いられる材料において、イオン化ポテンシャルエネルギーＩｐが小さいほどホール輸送性が大きくなり、このＩｐが大きいほどホール輸送性が小さくなる。そして、一般にホール輸送性の大きいものはホール注入層、小さいものはホール輸送層として用いられる。
【００２１】
この点について有機ＥＬの分野では、一般的に陽極との間のＩｐの差が−０．２ｅＶ以上の材料、例えば当該差が−０．１ｅＶや−０．１５ｅＶといった材料がホール注入層として用いられる。陽極との間のＩｐの差が−０．２ｅＶ未満、例えば当該差が−０．３ｅＶといった材料をホール注入層に用いると、陽極とホール注入層との間のエネルギー障壁が大きく高電圧化を招いてしまう。
【００２２】
そのような観点から、本発明の有機ＥＬ素子におけるホール注入層も、陽極との間のＩｐの差が−０．２ｅＶ以上の材料であることが好ましい。このことは、請求項４の発明として提供される。
【００２３】
すなわち、請求項４に記載の発明では、陽極（２０）のイオン化ポテンシャルエネルギーから結晶性ホール注入層（３１）のイオン化ポテンシャルエネルギーを差し引いた値、および陽極のイオン化ポテンシャルエネルギーからアモルファス性ホール注入層（３２）のイオン化ポテンシャルエネルギーを差し引いた値が、ともに−０．２ｅＶ以上であることを特徴とする。
【００２４】
また、請求項５に記載の発明では、陽極（２０）のイオン化ポテンシャルエネルギーから結晶性ホール注入層（３１）のイオン化ポテンシャルエネルギーを差し引いた値、および陽極のイオン化ポテンシャルエネルギーからアモルファス性のホール注入層（３２）のイオン化ポテンシャルエネルギーを差し引いた値は、ともに０ｅＶ以上であることを特徴とする。
【００２５】
陽極の上にホール注入層を成膜する前には、陽極表面をＵＶオゾン処理で清浄化するのが通常であるが、このＵＶオゾン処理後さらにプラズマ処理して、より陽極表面の清浄化を進めた場合には、陽極とホール注入層との間のＩｐの差が０ｅＶ以上となるときもある。そして、このようなＩｐの差でも、本発明は適用可能である。
【００２６】
さらに、請求項６に記載の発明では、請求項４または請求項５の発明に加えて、結晶性ホール注入層（３１）のイオン化ポテンシャルエネルギーからホール輸送層（４０）のイオン化ポテンシャルエネルギーを差し引いた値、およびアモルファス性ホール注入層（３２）のイオン化ポテンシャルエネルギーからホール輸送層のイオン化ポテンシャルエネルギーを差し引いた値が、ともに＋０．０５〜−０．４ｅＶの範囲であることを特徴とする。
【００２７】
このように、ホール注入層（３１、３２）との間のＩｐの差が＋０．０５〜−０．４ｅＶである材料、例えば当該差が−０．１ｅＶや−０．１５ｅＶといった材料を、ホール輸送層に用いることが好ましい。
【００２８】
これは、ホール注入層との間のＩｐの差が−０．４ｅＶ未満、例えば当該差が−０．５ｅＶといった材料をホール輸送層に用いると、ホール注入層とホール輸送層との間のエネルギー障壁が大きく高電圧化を招いてしまうためである。
【００２９】
ここで、ホール注入層とホール輸送層との間のＩｐの差が−０．４ｅＶ以上というように、陽極とホール注入層との間のＩｐの差（−０．２ｅＶ）に比べてマイナスの範囲が広くなっているのは、ホール注入層とホール輸送層との間の電荷の伝達が、無機材料と有機材料との間の電荷の伝達ではなく、有機材料と有機材料との間の電荷の伝達であるためである。
【００３０】
なお、結晶性ホール注入層（３１）とアモルファス性ホール注入層（３２）との間のＩｐの差は、好ましくは±０．２ｅＶ以下、さらに好ましくは±０．１ｅＶ以下である。この差が大きいと高電圧化を招いてしまうためである。
【００３１】
ここで、上述したように、請求項１の発明では、結晶性ホール注入層を構成する結晶性の有機化合物としては、ポルフィリン系化合物を採用することができ、具体的にポルフィリン系化合物としては、銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）を採用する。また、請求項７の発明のように、アモルファス性ホール注入層を構成するアモルファス性の有機化合物としては、芳香族第三級アミン系化合物を採用することができる。
【００３２】
さらに、高温環境下での安定性を向上させるには、ポルフィリン系化合物の密着性、特に、陽極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。そこで、陽極と接する結晶性ホール注入層としては、高結晶化させた、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。
【００３３】
そこで、本発明者は、陽極と接する結晶性ホール注入層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。
【００３４】
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。
【００３５】
この結晶状態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２Ｈｒ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。
【００３６】
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膜の結晶性の状態を、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７に示す。
【００３７】
図７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７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℃、２Ｈｒ後のピークである。
【００３８】
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７では、１２０℃、２Ｈｒ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。
【００３９】
このことから、本発明者等は、結晶性ホール注入層であるＣｕＰｃ膜上にアモルファス性ホール注入層やホール輸送層、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。
【００４０】
つまり、結晶性を有する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。
【００４１】
そして、鋭意検討の結果、上記請求項１に記載の発明のように、ポルフィリン系化合物である銅フタロシアニン（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であれば、よいことがわかった。
【００４２】
このように、結晶性ホール注入層としてのＣｕＰｃ膜の高温環境下における結晶形態の変化を小さくすれば、ＣｕＰｃ膜の密着性を向上できる。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。
【００４３】
さらに検討を進めたところ、本発明の有機ＥＬ素子においては、陰極にＡｌ（アルミニウム）を用いた場合にアモルファス性ホール注入層の膜厚によっては、輝度寿命の低下が見られた。この原因は次のように考えられる。
【００４４】
Ａｌ陰極の下の有機層においては、アモルファス性ホール注入層の両界面、例えば、ホール輸送層とアモルファス性ホール注入層との界面やアモルファス性ホール注入層と結晶性ホール注入層との界面、といった界面の密着性が弱い。
【００４５】
そのため、これらアモルファス性ホール注入層の界面に対して、Ａｌ陰極の応力および熱により増幅される応力が印加されると、界面剥離が発生すると考えられる。このことが輝度寿命の低下を生じさせる原因と考えられる。
【００４６】
そこで、アモルファス性ホール注入層の膜厚を大きくすれば、Ａｌ陰極からの応力を緩和し易くできるのではないかと考え、Ａｌ陰極やアモルファス性ホール注入層の膜厚やこれら両者の膜厚の比に着目して検討を進めた。
【００４７】
その結果、アモルファス性ホール注入層の膜厚ＢとＡｌ陰極の膜厚Ａとの比Ｂ／Ａが所定の範囲であるときや、Ａｌ陰極の膜厚やアモルファス性ホール注入層の膜厚が所定の範囲にあるときに、有機ＥＬ素子の輝度寿命の悪化が抑制されることを実験的に見出した（図５、図６参照）。
【００４８】
すなわち、請求項８に記載の発明では、陰極（８０）がＡｌであり、アモルファス性ホール注入層（３２）の膜厚Ｂと前記陰極の膜厚Ａとの比Ｂ／Ａが０．６以上であることを特徴とする。
【００４９】
それによれば、さらに、有機ＥＬ素子の輝度寿命の悪化を抑制することができる。
【００５０】
ここで、請求項９に記載の発明のように、上記比Ｂ／Ａの上限は５．０にすることができる。これは、上述したように、アモルファス性ホール注入層の膜厚が２００ｎｍより厚いと駆動電圧が高くなりすぎ、実用的でないことから、アモルファス性ホール注入層の膜厚が２００ｎｍ以下が好ましいことに起因する。アモルファス性ホール注入層の膜厚の上限を２００ｎｍとすると、駆動電圧を考慮したＡｌの膜厚が４０ｎｍ以上であることから、上記比Ｂ／Ａは５．０が上限として決められる。
【００５１】
また、請求項１０に記載の発明では、陰極（８０）がＡｌであって、その膜厚が１５０ｎｍ以下であり、かつ、アモルファス性ホール注入層（３２）の膜厚が１００ｎｍ以上であることを特徴とする。
【００５２】
また、請求項１１に記載の発明では、陰極（８０）がＡｌであって、その膜厚が８０ｎｍ以下であり、かつ、アモルファス性ホール注入層（３２）の膜厚が５０ｎｍ以上であることを特徴とする。
【００５３】
これら請求項１０、１１に記載の発明によっても、さらに、有機ＥＬ素子の輝度寿命の悪化を抑制することができる。
【００５４】
また、陽極（２０）としてはインジウム−スズの酸化物、いわゆるＩＴＯからなるものにできる。
【００５５】
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。
【００５６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図に示す実施形態について説明する。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。
【００５７】
この有機ＥＬ素子Ｓ１は、ガラス等の可視光に対して透明性を有する基板１０を備えている。そして、基板１０の上には、陽極２０、ホール注入層３０、ホール輸送層４０、発光層５０、電子輸送層６０、電子注入層７０および陰極８０が順次積層されている。
【００５８】
陽極２０は、スパッタ法等にて成膜された透明性を有する導電膜からなり、具体的には、インジウム−スズの酸化物（ＩＴＯ）やインジウム−亜鉛の酸化物の膜からなるものであり、その膜厚は１００ｎｍ〜１μｍ程度とすることができる。本例では、陽極２０は、膜厚が１５０ｎｍ程度のＩＴＯ膜からなる。
【００５９】
この陽極２０の上には、ホール注入材料からなるホール注入層３０が形成されている。このホール注入層３０は、陽極２０側に位置する結晶性の有機化合物からなる結晶性ホール注入層３１とホール輸送層４０側に位置するアモルファス性の有機化合物からなるアモルファス性ホール注入層３２とからなり、アモルファス性ホール注入層３２の方が結晶性ホール注入層３１よりも厚いことを主たる特徴としている。
【００６０】
本例では、結晶性ホール注入層３１は、真空蒸着法により成膜された膜厚１０ｎｍの銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）からなる膜として形成されており、その上のアモルファス性ホール注入層３２は、真空蒸着法により成膜された膜厚８０ｎｍの４、４’、４”−トリス（Ｎ−ビス（ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）アミノ）トリフェニルアミンからなる膜として形成されている。
【００６１】
ここで、銅フタロシアニンはポルフィリン系化合物であり、４、４’、４”−トリス（Ｎ−ビス（ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）アミノ）トリフェニルアミン（以下、ＴＢＴＡという）は芳香族第三級アミン系化合物である。
【００６２】
ホール注入層３０のうちのアモルファス性ホール注入層３２の上には、ホール輸送層４０が形成されている。本例では、ホール輸送層４０は真空蒸着法により成膜された膜厚４０ｎｍのトリフェニルアミン４量体からなる膜として形成されている。
【００６３】
このホール輸送層４０の上には発光層５０が形成されている。この発光層５０は、ホール輸送層４０の上に形成された第１の発光層５１とこの第１の発光層５１の上に形成された第２の発光層５２とからなる。
【００６４】
本例では、第１の発光層５１は、蛍光色素としてのドーパントであるルブレンをホストであるトリフェニルアミン４量体に５ｗｔ％添加した膜を、真空蒸着法により膜厚２ｎｍにて形成したものである。この第１の発光層５１においてはルブレンによる黄色発光が行われる。
【００６５】
また、本例の第２の発光層５２は、蛍光色素であるペリレンをアダマンタン誘導体に１ｗｔ％添加した膜を、真空蒸着法により膜厚４０ｎｍにて形成したものである。この第２の発光層５２においてはペリレンによる青色発光が行われる。
【００６６】
そして、発光層５０の上には電子輸送層６０が形成されている。本例では、電子輸送層６０は、真空蒸着法により成膜された膜厚２０ｎｍのアルミニウムキノレート（Ａｌｑ３）からなる膜として形成されている。本例では、これらホール注入層３０、ホール輸送層４０、発光層５０および電子輸送層６０が有機層として構成されている。
【００６７】
さらに、電子輸送層６０の上には、膜厚０．５ｎｍのＬｉＦ（フッ化リチウム）からなる電子注入層７０、膜厚１００ｎｍのＡｌ（アルミニウム）からなる陰極８０が順次成膜されている。
【００６８】
ここで、本例の有機ＥＬ素子Ｓ１におけるエネルギーバンド図を図２に示す。図２において、陽極２０としてのＩＴＯは、イオン化ポテンシャルエネルギーを示し、電子注入層７０としてのＬｉＦおよび陰極８０としてのＡｌは仕事関数を示し、他の有機層３０〜６０については、図２の上側が電子親和力（以下、Ｅａという）、下側がイオン化ポテンシャルエネルギー（以下、Ｉｐという）を示している。
【００６９】
具体的に、図２において、ＩＴＯのＩｐは５．０ｅＶ、銅フタロシアニンのＥａ、Ｉｐはそれぞれ３．５２ｅＶ、５．１７ｅＶ、ＴＢＴＡのＥａ、Ｉｐはそれぞれ２．４５ｅＶ、５．１７ｅＶ、トリフェニルアミン４量体のＥａ、Ｉｐはそれぞれ２．４０ｅＶ、５．４０ｅＶ、アダマンタン誘導体のＥａ、Ｉｐはそれぞれ２．６１ｅＶ、５．７３ｅＶ、Ａｌｑ３のＥａ、Ｉｐはそれぞれ２．９８ｅＶ、５．７３ｅＶ、ＬｉＦおよびＡｌの仕事関数はそれぞれ２．９ｅＶ、３．７４ｅＶである。
【００７０】
このような有機ＥＬ素子Ｓ１においては、陽極２０と陰極８０との間に電界を印加することにより、陰極８０からは電子が、陽極２０からはホールがそれぞれ発光層５０へ向かって移動し、発光層５０（５１、５２）にてホールと電子とが再結合し、そのときのエネルギーによって発光層５０が発光する。つまり、第１および第２の発光層５１、５２における各ドーパントが発光し、黄色および青色の混色として白色発光が行われる。
【００７１】
具体的に、本例の有機ＥＬ素子では白色発光素子が得られ、発光色の色度は（０．３０、０．３５）であった。このような色度が（０．３０±０．０５、０．３５±０．０５）程度の白色発光素子は、自動車のメータやディスプレイ等に用いて好ましいものである。
【００７２】
ところで、本実施形態では、ホール注入層３０を、陽極２０側に位置する結晶性ホール注入層３１とホール輸送層４０側に位置するアモルファス性ホール注入層３２とからなるものとし、アモルファス性ホール注入層３２の方が結晶性ホール注入層３１よりも厚くした独自の構成を採用している。
【００７３】
これは、有機ＥＬ素子において膜厚の増加に伴う駆動電圧の上昇が極力小さいホール注入層を厚くする上で、結晶性ホール注入層はアモルファス性ホール注入層よりも陽極との密着性に優れること、および、アモルファス性ホール注入層は結晶性ホール注入層よりも膜厚の増加とともに凹凸が増大しにくいことを利用したものである。
【００７４】
つまり、本実施形態のホール注入層３０によれば、結晶性ホール注入層３１によってホール注入層３０と陽極２０との密着性を確保できるとともに、アモルファス性ホール注入層３２の方を厚くすることによって膜表面の凹凸の増大を抑制しつつホール注入層３０全体を厚くすることができる。
【００７５】
具体的には、結晶性ホール注入層３１の膜厚を１０ｎｍ以上（本例では１０ｎｍ）、アモルファス性ホール注入層３２の膜厚を５０ｎｍ以上（本例では８０ｎｍ）として、ホール注入層３０全体の膜厚として６０〜７０ｎｍ以上にまで厚くすることができる。それにより、有機層３０〜６０全体の膜厚を１５０ｎｍ以上（本例では１９０ｎｍ）にできる。
【００７６】
ただし、発光層５０からの発光は基板１０側から取り出されることから、ホール注入層３０（特に結晶性ホール注入層３１）を厚くしすぎることは、素子の透過率が悪化するため好ましくない。例えば、有機層３０〜６０全体の可視光領域の透過率が８０％以上確保できるようにホール注入層３０の厚さを制御することが好ましい。
【００７７】
このように本有機ＥＬ素子Ｓ１においては、有機層３０〜６０の膜厚を適切に厚くすることができる。厚い有機層３０〜６０を実現することにより、基板１０の欠陥や基板１０上の導電性の異物が存在しても、リーク電流の発生が抑制されて電極間の導通も抑制される。その結果、非発光部の発生を抑制することができる。
【００７８】
ここで、本実施形態における、ホール注入層３０の好ましい膜厚について述べる。すなわち、結晶性ホール注入層３１の膜厚が２０ｎｍ以下であり、アモルファス性ホール注入層３２の膜厚が５０ｎｍ以上であることが好ましい。
【００７９】
有機ＥＬ素子において、結晶性ホール注入層３１を構成する材料は、一般に色つき物質が多く、厚すぎると結晶性ホール注入層３１の色が有機ＥＬ素子の発光色に影響しやすい。また、結晶性ホール注入層３１は結晶性であるがゆえ、厚すぎると膜表面の凹凸が増大し、電界集中が生じやすく、非発光部が発生しやすくなる。
【００８０】
これらの制約から結晶性ホール注入層３１の膜厚は２０ｎｍ以下が好ましい。また、アモルファス性ホール注入層３２が薄すぎて、膜厚が５０ｎｍに満たないと非発光部の発生の抑制効果が十分でなくなる恐れがあるので好ましくない。よって、結晶性ホール注入層３１の膜厚が２０ｎｍ以下であり、アモルファス性ホール注入層３２の膜厚が５０ｎｍ以上であることが好ましい。
【００８１】
さらに、アモルファス性ホール注入層３２については、その膜厚が２００ｎｍ以下であることが好ましい。アモルファス性ホール注入層の膜厚３２が２００ｎｍより厚いと駆動電圧が高くなりすぎて好ましくないためである。
【００８２】
（具体例１）
本実施形態による非発光部の発生抑制効果の具体例として、図２に示した本例の有機ＥＬ素子Ｓ１を、８５℃、５００ｃｄ／ｍ2で１／６４デューティ駆動にて１０００時間発光し続けたが、当該素子Ｓ１には非発光部は発生しなかった。
【００８３】
この非発光部の発生抑制効果について、次の比較例１〜３を参照してさらに具体的に述べる。
【００８４】
（比較例１）
ＴＢＴＡからなるアモルファス性ホール注入層３２を設けずに、ホール注入層を銅フタロシアニンからなる結晶性ホール注入層３１のみからなるものとした以外は、上記図２に示す例と同様の有機ＥＬ素子を作製した。
【００８５】
すなわち、図３に示すように、陽極２０をＩＴＯ、結晶性ホール注入層３１を膜厚１０ｎｍの銅フタロシアニン、ホール輸送層４０を膜厚４０ｎｍのトリフェニルアミン４量体、第１の発光層５１を膜厚２ｎｍのトリフェニルアミン４量体＋ルブレン、第２の発光層５２を膜厚４０ｎｍのアダマンタン誘導体＋ペリレン、電子輸送層６０を膜厚２０ｎｍのＡｌｑ３、電子注入層７０を膜厚０．５ｎｍのＬｉＦ、陰極８０を膜厚１００ｎｍのＡｌとした積層構成とした。
【００８６】
この有機ＥＬ素子は白色発光素子であり、発光色の色度は（０．３２、０．３６）であった。この素子を８５℃、５００ｃｄ／ｍ2で１／６４デューティ駆動にて発光し続けたところ、５００時間で当該素子に非発光部が発生した。これは、ホール注入層３１が１０ｎｍの薄い銅フタロシアニンのみであることから有機層全体も薄くなって電極間で短絡が発生しやすくなったためと考えられる。
【００８７】
（比較例２）
銅フタロシアニンからなる結晶性ホール注入層３１を設けずに、ホール注入層をＴＢＴＡからなるアモルファス性ホール注入層３２のみからなるものとした以外は、上記図２に示す例と同様の有機ＥＬ素子を作製した。
【００８８】
すなわち、図４に示すように、陽極２０をＩＴＯ、アモルファス性ホール注入層３２を膜厚８０ｎｍのＴＢＴＡ、ホール輸送層４０を膜厚４０ｎｍのトリフェニルアミン４量体、第１の発光層５１を膜厚２ｎｍのトリフェニルアミン４量体＋ルブレン、第２の発光層５２を膜厚４０ｎｍのアダマンタン誘導体＋ペリレン、電子輸送層６０を膜厚２０ｎｍのＡｌｑ３、電子注入層７０を膜厚０．５ｎｍのＬｉＦ、陰極８０を膜厚１００ｎｍのＡｌとした積層構成とした。
【００８９】
この有機ＥＬ素子は白色発光素子であり、発光色の色度は（０．３１、０．３６）であった。この素子を８５℃、５００ｃｄ／ｍ2で１／６４デューティ駆動にて発光し続けたところ、１００時間で当該素子全体が非発光部になった。
【００９０】
これは、陽極であるＩＴＯとアモルファス性の有機化合物であるＴＢＴＡとの密着性が悪いため、耐久試験時にＩＴＯとＴＢＴＡとの界面で剥離が発生したためと考えられる。
【００９１】
（比較例３）
上記図３に示す比較例１と同様、ＴＢＴＡからなるアモルファス性ホール注入層３２を設けずに、ホール注入層を銅フタロシアニンからなる結晶性ホール注入層３１のみからなるものとし、さらに本比較例３では、結晶性ホール注入層３１の膜厚を９０ｎｍと厚くした。
【００９２】
すなわち、上記図３に示すように、陽極２０をＩＴＯ、結晶性ホール注入層３１を膜厚９０ｎｍの銅フタロシアニン、ホール輸送層４０を膜厚４０ｎｍのトリフェニルアミン４量体、第１の発光層５１を膜厚２ｎｍのトリフェニルアミン４量体＋ルブレン、第２の発光層５２を膜厚４０ｎｍのアダマンタン誘導体＋ペリレン、電子輸送層６０を膜厚２０ｎｍのＡｌｑ３、電子注入層７０を膜厚０．５ｎｍのＬｉＦ、陰極８０を膜厚１００ｎｍのＡｌとした積層構成とした。
【００９３】
この有機ＥＬ素子の発光色は青白色であり、発光色の色度は（０．２０、０．２２）であった。これは、青色の膜である銅フタロシアニンを厚膜化したためと考えられる。上述したように、結晶性ホール注入層は一般に色つき物質が多く、そのような面からも、結晶性ホール注入層のみを厚膜化するには制約が多い。
【００９４】
また、この素子を８５℃、５００ｃｄ／ｍ2で１／６４デューティ駆動にて発光し続けたところ、３００時間で当該素子に非発光部が発生した。これは、結晶性の有機化合物である銅フタロシアニンを厚膜化したことにより、膜表面の凹凸が増大し、その凸部分に電界集中が起こるため、非発光部の発生につながったことによると考えられる。
【００９５】
これらの制約から、上述したように、結晶性ホール注入層３１の膜厚は２０ｎｍ以下が好ましい。ちなみに、本発明者の検討によれば、銅フタロシアニンからなる結晶性ホール注入層３１が２０ｎｍよりも厚いと、有機ＥＬ素子の発光色が青味を帯び、しかも、上記同様のデューティ駆動にて発光し続けたところ、３００時間で当該素子に非発光部が発生した。
【００９６】
これらの実験検討から、結晶性ホール注入層３１の膜厚は２０ｎｍ以下が好ましく、より好ましくは１５ｎｍ以下が望ましい。
【００９７】
これら比較例と比べても、本実施形態の有機ＥＬ素子Ｓ１は、ホール注入層３０を結晶性化合物とアモルファス性化合物とが組み合わされたものとすることで、有機層３０〜６０の膜厚を適切に厚くすることができ、非発光部の発生を抑制できることがわかる。
【００９８】
また、本実施形態においては、ホール注入層３０は、陽極２０のＩｐからホール注入層３０のＩｐを差し引いた値が−０．２ｅＶ以上である材料を用いることが好ましい。つまり、陽極２０のＩｐから結晶性ホール注入層３１のＩｐを差し引いた値、および陽極２０のＩｐからアモルファス性ホール注入層３２のＩｐを差し引いた値が、ともに−０．２ｅＶ以上であることが好ましい。これは、次のような理由による。
【００９９】
有機ＥＬ素子に用いられる材料において、イオン化ポテンシャルエネルギーＩｐが小さいほどホール輸送性が大きくなり、このＩｐが大きいほどホール輸送性が小さくなる。そして、ホール輸送性の大きいものはホール注入層、小さいものはホール輸送層として用いられる。
【０１００】
この点について有機ＥＬの分野では、一般的に陽極との間のＩｐの差が−０．２ｅＶ以上の材料、例えば当該差が−０．１ｅＶや−０．１５ｅＶといった材料がホール注入層として用いられる。陽極との間のＩｐの差が−０．２ｅＶ未満、例えば当該差が−０．３ｅＶといった材料をホール注入層に用いると、陽極とホール注入層との間のエネルギー障壁が大きく高電圧化を招いてしまう。
【０１０１】
そのような観点から、本実施形態のホール注入層３１、３２も、陽極２０との間のＩｐの差が−０．２ｅＶ以上の材料であることが好ましい。
【０１０２】
このことは、図２において、陽極２０のＩｐからホール注入層３１、３２のＩｐを差し引いた値がともに−０．１７ｅＶであることで例示される。なお、図２では、陽極２０のＩｐからホール輸送層４０のＩｐを差し引いた値は−０．４ｅＶであり、−０．２ｅＶ未満となっている。
【０１０３】
また、陽極２０のＩｐからホール注入層３１、３２のＩｐを差し引いた値は、０ｅＶ以上であっても良い。陽極２０の上にホール注入層３１、３２を成膜する前には、陽極２０表面をＵＶオゾン処理で清浄化するのが通常であるが、このＵＶオゾン処理後さらにプラズマ処理して、より陽極２０表面の清浄化を進めた場合には、陽極２０とホール注入層３１、３２との間のＩｐの差が０ｅＶ以上となるときもある。
【０１０４】
図２中、陽極（ＩＴＯ）２０のＩｐは実線では５．０ｅＶと表されているが、破線では５．４ｅＶと大きくなっている。そして、このようなＩｐの差でも、本実施形態は適用可能である。
【０１０５】
図２中、Ｉｐが５．０ｅＶである陽極（ＩＴＯ）２０の場合は、１５０℃の高温下でＵＶオゾン表面処理を行ったものである。一方、Ｉｐが５．４ｅＶである陽極（ＩＴＯ）２０の場合は、前記ＵＶオゾン表面処理の後、さらに、アルゴンと酸素混合ガスを用いたプラズマ表面処理を行ったものである。
【０１０６】
後者の場合は、より陽極２０の表面が清浄化されたため、Ｉｐが大きくなったものと考えられる。そして、この後者（Ｉｐが５．４ｅＶ）の場合でも、陽極２０とホール注入層３１、３２との間のエネルギー障壁が大きく高電圧化を招くようなことは、抑制できた。
【０１０７】
さらに、結晶性ホール注入層３１のＩｐからホール輸送層４０のＩｐを差し引いた値、およびアモルファス性ホール注入層３２のＩｐからホール輸送層４０のＩｐを差し引いた値が、ともに＋０．０５〜−０．４ｅＶの範囲であることが好ましい。
【０１０８】
このように、ホール注入層３１、３２との間のＩｐの差が＋０．０５〜−０．４ｅＶである材料、例えば当該差が−０．１ｅＶや−０．１５ｅＶといった材料を、ホール輸送層４０に用いることが好ましい。上記図２の例では、ホール注入層３１、３２とホール輸送層４０の間のＩｐの差が−０．２２ｅＶ（＝５．１７−５．４０）である。
【０１０９】
これは、ホール注入層３１、３２との間のＩｐの差が−０．４ｅＶ未満、例えば当該差が−０．５ｅＶといった材料をホール輸送層４０に用いると、ホール注入層３１、３２とホール輸送層４０との間のエネルギー障壁が大きく高電圧化を招いてしまうためである。
【０１１０】
ここで、ホール注入層３１、３２とホール輸送層４０との間のＩｐの差が−０．４ｅＶ以上というように、陽極２０とホール注入層３１、３２との間のＩｐの差（−０．２ｅＶ）に比べてマイナスの範囲が広くなっているのは、ホール注入層３１、３２とホール輸送層４０との間の電荷の伝達が、無機材料と有機材料との間の電荷の伝達ではなく、有機材料と有機材料との間の電荷の伝達であるためである。
【０１１１】
なお、結晶性ホール注入層３１とアモルファス性ホール注入層３２との間のＩｐの差は、好ましくは±０．２ｅＶ以下、さらに好ましくは±０．１ｅＶ以下である。図２の例では０ｅＶである。この差が大きいと高電圧化を招いてしまうためである。
【０１１２】
また、本実施形態において、結晶性ホール注入層３１としては、銅フタロシアニン以外にも、アルミニウムフタロシアニンクロリド、フタロシアニン、ジリチウムフタロシアニン、銅テトラメチルフタロシアニン、クロムフタロシアニン、亜鉛フタロシアニン、鉛フタロシアニン、チタニウムフタロシアニンオキシド、マグネシウムフタロシアニン、銅オクタメチルフタロシアニン等を使用することができる。
【０１１３】
また、アモルファス性ホール注入層３２としてはＴＢＴＡ以外にも、Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ジ（３−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−４，４’−ジアミノビフェニル、２，２−ビス（４−ジ−ｐ−トリルアミノフェニル）プロパン、１，１−ビス（４−ジ−ｐ−トリルアミノフェニル）シクロヘキサン、３−ｔｅｒｔ−ブトキシ−４’−Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノスチルベンゼン等を使用することができる。
【０１１４】
（具体例２、３）
さらに、アモルファス性ホール注入層３２の密着性が弱いことによる輝度寿命の低下を防止するために、Ａｌからなる陰極８０の膜厚、アモルファス性ホール注入層３２の膜厚やこれら両者の膜厚の比に着目して検討した結果を、本実施形態の具体例２、具体例３として、それぞれ、図５、図６に示す。
【０１１５】
（具体例２）
銅フタロシアニンからなる結晶性ホール注入層３１の膜厚を１５ｎｍとし、Ａｌからなる陰極８０の膜厚を１５０ｎｍとしたこと以外は、上記図２に示したものと同等の素子構造からなる有機ＥＬ素子Ｓ１を作製した。
【０１１６】
ここで、Ａｌからなる陰極８０の膜厚を１５０ｎｍと一定にして、ＴＢＴＡからなるアモルファス性ホール注入層３２の膜厚を５０ｎｍから１８０ｎｍまで変化させた。この素子を８５℃、５００ｃｄ／ｍ2、１／６４デューティ駆動にて駆動したが、１０００時間後でも非発光部は発生しなかった。つまり、本具体例２でも、上記した非発光部の発生抑制効果が発揮された。
【０１１７】
図５は、本具体例２において、Ａｌからなる陰極８０の膜厚を１５０ｎｍと一定にして、ＴＢＴＡからなるアモルファス性ホール注入層３２の膜厚を５０ｎｍから１８０ｎｍまで変化させたときの輝度寿命を調べた結果を示す図である。
【０１１８】
ここで、輝度寿命は、上記８５℃、５００ｃｄ／ｍ2、１／６４デューティ駆動の２００時間後の輝度を初期輝度と比べたパーセンテージで示しており、７５％以上ならば、実用上問題なしとしている。
【０１１９】
図５において、（ａ）は、アモルファス性ホール注入層３２の膜厚（図中では、ＴＢＴＡ層膜厚と図示）と輝度寿命との関係を示し、（ｂ）は、アモルファス性ホール注入層３１の膜厚ＢとＡｌ陰極の膜厚Ａとの比Ｂ／Ａ（図中では、ＴＢＴＡ層膜厚／Ａｌ膜厚と図示）と輝度寿命との関係を示している。
【０１２０】
図５（ａ）から陰極８０がＡｌであって、その膜厚が１５０ｎｍであり、かつ、アモルファス性ホール注入層３２の膜厚が１００ｎｍ以上であれば、２００時間後の輝度７５％以上すなわち実用的な輝度寿命を確保でき、輝度寿命の悪化を防止できることがわかる。
【０１２１】
この原因は明確ではないが、Ａｌ陰極８０の応力および熱により増幅される応力が、ある程度厚くしたＴＢＴＡ層３２により緩和され、ＴＢＴＡ層３２の界面の剥離が抑制されるためと考えられる。
【０１２２】
また、Ａｌ陰極８０からの応力は陰極８０の膜厚が薄いほど小さくなることは、証明するまでもなく言えることである。そのため、図５（ａ）の結果から、陰極８０の膜厚が１５０ｎｍよりも小さい場合であっても、ＴＢＴＡ層３２すなわちアモルファス性ホール注入層３２の膜厚が１００ｎｍ以上であれば、実用的な輝度寿命を確保できると言える。
【０１２３】
また、図５（ｂ）に示す結果から、アモルファス性ホール注入層３２の膜厚Ｂと陰極８０の膜厚Ａとの比Ｂ／Ａ（ＴＢＴＡ層膜厚／Ａｌ膜厚）が０．６以上であれば、２００時間後の輝度７５％以上を確保でき、輝度寿命の悪化を防止できると言える。
【０１２４】
ここで、上記比Ｂ／Ａの上限は５．０にすることができる。これは、上述したように、アモルファス性ホール注入層３２の膜厚が２００ｎｍより厚いと駆動電圧が高くなりすぎ、実用的でないことから、アモルファス性ホール注入層３２の膜厚が２００ｎｍ以下が好ましいことに起因する。アモルファス性ホール注入層３２の膜厚の上限を２００ｎｍとすると、駆動電圧を考慮したＡｌの膜厚が４０ｎｍ以上であることから、上記比Ｂ／Ａは５．０が上限として決められる。
【０１２５】
（具体例３）
銅フタロシアニンからなる結晶性ホール注入層３１の膜厚を１５ｎｍとし、ＴＢＴＡからなるアモルファス性ホール注入層３２の膜厚を５０ｎｍとしたこと以外は、上記図２に示したものと同等の素子構造からなる有機ＥＬ素子Ｓ１を作製した。
【０１２６】
ここで、ＴＢＴＡからなるアモルファス性ホール注入層３２の膜厚を５０ｎｍと一定にして、Ａｌからなる陰極８０の膜厚を４０ｎｍから２００ｎｍまで変化させた。この素子を８５℃、５００ｃｄ／ｍ2、１／６４デューティ駆動にて駆動したが、１０００時間後でも非発光部は発生しなかった。つまり、本具体例３でも、上記した非発光部の発生抑制効果が発揮された。
【０１２７】
図６は、本具体例３において、ＴＢＴＡからなるアモルファス性ホール注入層３２の膜厚を５０ｎｍと一定にして、Ａｌからなる陰極８０の膜厚を４０ｎｍから２００ｎｍまで変化させたときの輝度寿命を調べた結果を示す図である。輝度寿命は、上記具体例２と同様に２００時間後の輝度とした。
【０１２８】
図６において、（ａ）は、陰極８０の膜厚（図中では、Ａｌ膜厚と図示）と輝度寿命との関係を示し、（ｂ）は、アモルファス性ホール注入層３１の膜厚ＢとＡｌ陰極の膜厚Ａとの比Ｂ／Ａ（図中では、ＴＢＴＡ層膜厚／Ａｌ膜厚と図示）と輝度寿命との関係を示している。
【０１２９】
図６（ａ）から、アモルファス性ホール注入層３２の膜厚が５０ｎｍであり、且つ、Ａｌ陰極８０の膜厚が８０ｎｍ以下であれば、２００時間後の輝度７５％以上すなわち実用的な輝度寿命を確保でき、輝度寿命の悪化を防止できることがわかる。
【０１３０】
この原因も、Ａｌ陰極８０の応力および熱により増幅される応力が、Ａｌ陰極８０を薄くすることによって緩和され、ＴＢＴＡ層３２の界面の剥離が抑制されるためと考えられる。
【０１３１】
また、アモルファス性ホール注入層（ＴＢＴＡ層）３２の緩和作用は、アモルファス性ホール注入層３２の膜厚が厚いほど大きくなることは、証明するまでもなく言えることである。そのため、図６（ａ）の結果から、アモルファス性ホール注入層３２の膜厚が５０ｎｍよりも小さい場合であっても、Ａｌ陰極８０の膜厚が８０ｎｍ以下であれば、実用的な輝度寿命を確保できると言える。
【０１３２】
また、図６（ｂ）に示す結果では、上記図５（ｂ）と同様に、アモルファス性ホール注入層３２の膜厚Ｂと陰極８０の膜厚Ａとの比Ｂ／Ａ（ＴＢＴＡ層膜厚／Ａｌ膜厚）が０．６以上であるとき、２００時間後の輝度７５％以上を確保でき、輝度寿命の悪化を防止できている。
【０１３３】
また、上記有機ＥＬ素子を自動車に搭載して使用する場合、高温環境（例えば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ホール注入層を含む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。そこで、車載用とする場合には、素子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。
【０１３４】
また、本実施形態の有機ＥＬ素子Ｓ１を、例えば、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。
【０１３５】
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、ポルフィリン系化合物であるＣｕＰｃ膜（結晶性ホール注入層）３１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。
【０１３６】
そこで、陽極２０と接する結晶性ホール注入層３１としては、高結晶化させた、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。
【０１３７】
具体的には、ポルフィリン系化合物である銅フタロシアニン（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。
【０１３８】
ここで、ＣｕＰｃの回折ピークはＣｕＰｃの結晶性を示すもので、ＣｕＰｃからなる結晶性ホール注入層３１すなわちＣｕＰｃ膜３１をＸ線回折法により測定したとき、基板１０と平行なＣｕＰｃ膜３１の（２００）面の回折ピークである。具体的には、上記図７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、以下、ＣｕＰｃ結晶性ピークという。
【０１３９】
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（例えば−４０℃〜１２０℃）内の加熱による当該ＣｕＰｃ結晶性ピーク値の変化量が、加熱前の当該ＣｕＰｃ結晶性ピークの±２５％以内とすることが好ましい。
【０１４０】
このＣｕＰｃ結晶性ピーク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。
【０１４１】
ちなみに、上記図７に示したデータでは、加熱前のＣｕＰｃ結晶性ピーク値に比べ、加熱後のＣｕＰｃ結晶性ピーク値は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。
【０１４２】
このような、ＣｕＰｃ結晶性ピーク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３１は、例えば、下地である陽極２０の表面を１５０℃でＵＶ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。
【０１４３】
そして、本実施形態において、このようなＣｕＰｃ膜３１とすれば、結晶性ホール注入層３１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。
【０１４４】
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、結晶性ホール注入層３１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。そのため、陽極（ＩＴＯ）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。
【０１４５】
本実施形態では、陽極２０はＩＴＯを使用しているが、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。例えば、上記例において、ガラス基板１０上に形成した陽極２０としてのＩＴＯの表面を研磨してＲａを約１ｎｍ以下、Ｒｚを約１０ｎｍとすることができる。
【０１４６】
また、ホール注入層が、陽極側の結晶性ホール注入層とホール輸送層側のアモルファス性ホール注入層とからなり、アモルファス性ホール注入層の方が結晶性ホール注入層よりも厚いものであれば、その他の有機層、基板、陽極、陰極等として、有機ＥＬ素子に用いられているか、用いられる可能性のある材料を適宜採用することができる。
【図面の簡単な説明】
【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】上記第１実施形態における有機ＥＬ素子のエネルギーバンド図である。
【図３】比較例１としての有機ＥＬ素子の概略断面図である。
【図４】比較例２としての有機ＥＬ素子の概略断面図である。
【図５】Ａｌからなる陰極の膜厚を一定にして、ＴＢＴＡからなるアモルファス性ホール注入層の膜厚を変化させたときの輝度寿命を調べた結果を示す図である。
【図６】ＴＢＴＡからなるアモルファス性ホール注入層の膜厚を一定にして、Ａｌからなる陰極の膜厚を変化させたときの輝度寿命を調べた結果を示す図である。
【図７】本発明者等の検討による１００℃、２ｈｒで高温放置する前と後でのＣｕＰｃ膜のＸ線回折スペクトルを示す図である。
【符号の説明】
２０…陽極、３０…ホール注入層、３１…結晶性ホール注入層、
３２…アモルファス性ホール注入層、４０…ホール輸送層、５０…発光層、
６０…電子輸送層、８０…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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