JP2003297575A

JP2003297575A - 有機電界発光素子

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Publication number: JP2003297575A
Application number: JP2002104967A
Authority: JP
Inventors: Kunio Aketo; 邦夫明渡; Toshiichi Sato; 敏一佐藤; Hisayoshi Fujikawa; 久喜藤川; Yasunori Taga; 康訓多賀
Original assignee: Toyota Central R&D Labs Inc
Current assignee: Toyota Central R&D Labs Inc
Priority date: 2002-04-08
Filing date: 2002-04-08
Publication date: 2003-10-17

Abstract

(57)【要約】【課題】駆動電圧が低く、発光効率の高い上面射出型
又は透過型の有機ＥＬ素子を提供する。【解決手段】基板１０上に正孔注入電極１２、有機層
２０、電子注入電極１６がこの順に積層されて構成され
る有機ＥＬ素子であり、電子注入電極１６として仕事関
数の大きい透明導電性材料を用い、この電子注入電極１
６と有機層２０との間に、バッファ層４０として遷移金
属の窒化物又は酸窒化物を含有する層単独、またはこの
層と１３族元素の窒化物又は酸窒化物を含有する層との
積層構造を用いる。このバッファ層４０により電子注入
電極１６と有機層２０との電位障壁が緩和されて駆動電
圧が低減でき、かつ正孔ブロック機能を発揮することで
発光効率の向上が実現される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は有機電界発光素子、
特に発光効率の高い素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】有機電界発光素子（以下、有機ＥＬ素子
という）は、省電力に有利であり、高視野角かつ高輝度
発光が可能であるという特性を備えており、次世代平面
ディスプレイ素子や、その平面光源として注目されてい
る。

【０００３】この有機ＥＬ素子は、基板上に正孔注入電
極、発光層を含む有機層、電子注入電極がこの順に積層
されて構成され、正孔注入電極から注入される正孔と、
電子注入電極から注入される電子とが有機層中で再結合
し、これにより有機発光材料が励起され、この発光材料
が基底状態に戻る際に起こる発光現象を利用している。

【０００４】また、現在知られている有機ＥＬ素子の多
くは、基板側に形成されている正孔注入電極として、イ
オン化ポテンシャルの大きいＩＴＯ（Indium Tin Oxid
e）などの透明導電材料が用いられ、電子注入電極に
は、イオン化ポテンシャルの小さいＭｇＡｇ合金や、Ａ
ｌ等の遮光性の金属材料が用いられている。そして、有
機層から射出される光を外部に取り出すために、基板と
してガラスなどの透明基板を用い、有機層からの光を上
記透明な正孔注入電極と透明基板とを透過させて外部に
取り出している。

【０００５】基板側から光を取り出す上記構造の有機Ｅ
Ｌ素子は、現在、高輝度で長寿命の素子が提案されつつ
あるが、その一方で、基板側での光の損失が存在するこ
とや、有機ＥＬ素子の駆動回路などにより開口率（発光
面積）の向上が制限されるなどの課題もある。

【０００６】これに対し、最近、有機ＥＬ素子で上層に
形成されている電子注入電極として、上記不透明金属に
代え、透明導電性材料を採用することで、素子上方から
光を取り出す上面射出（トップエミッション）型や素子
上下から光を射出する透過型の有機ＥＬ素子の提案もさ
れている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】電子注入電極として透
明導電性材料を用いた場合、通常この透明導電性材料
は、上記ＩＴＯなど、イオン化ポテンシャルの大きな導
電性金属酸化物である。従って、このような透明導電性
材料を電子注入電極に用いると、この電極と有機層との
間の電位障壁が大きくなり、素子の駆動電圧を高くしな
ければならない。しかも、このような関係の電子注入電
極から有機層へは電子注入性が悪いため、有機層へ注入
される電子と正孔とのキャリアバランスが崩れ、単位電
流あたりの発光効率が低くなるという問題がある。

【０００８】Appl. Phys. Lett. Vol 72, pp2138(1998)
には、このような透明電子注入電極と有機層との間にバ
ッファ層として、銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）を用い
ることで、駆動電圧の比較的低い透過型の有機ＥＬ素子
を作製可能であることが報告されている。ＣｕＰｃはそ
のＬＵＭＯ（最低非占有分子軌道）準位がＩＴＯのフェ
ルミ準位と発光層のＬＵＭＯ準位との間に位置するの
で、確かに、電位障壁を低減し、素子の駆動電圧を低く
することができる。しかし、ＣｕＰｃを用いたとして
も、電子注入性は、依然として正孔注入性と比較して低
い。更に、ＣｕＰｃ自身はそれ自体正孔注入層に採用さ
れることからも明らかなように正孔ブロック性が無い。
従って、正孔注入電極側からの正孔はバッファ層である
ＣｕＰｃでブロックされずに電子注入電極に流れ込み、
素子の発光効率が低く、実用化には不十分な特性しか得
られていない。

【０００９】また、J. Appl. Phys. Vol 86, pp4067(19
99)には、上記ＣｕＰｃの代わりにバソクプロイン(2,9-
dymethl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline )をバッフ
ァ層に用いることが提案されている。しかし、このバソ
クプロイン等は、ガラス転移温度が低いなど、化学的に
不安定なものが多く、十分な耐久性が得られないという
問題がある。

【００１０】また、特開平８−２８８０６９号公報に
は、電子注入電極として従来通り仕事関数の小さい遮光
性の金属材料を用いた場合に、この金属電子注入電極と
有機層との間に例えば無機層を挿入することで、電位障
壁の低減や電子注入性を改善することが開示されてい
る。しかし、透明導電性材料を電子注入電極に採用した
場合には、電子注入電極と有機層とのエネルギ準位の関
係が金属材料からなる電子注入電極の場合とは大きく異
なるため、そのまま用いても電位障壁の低減と電子注入
性の向上を実現することができない。

【００１１】また、特開２０００−５８２６５号公報に
は、仕事関数の小さい金属を陰極（電子注入電極）とバ
ッファ層との界面に挿入することが開示されている。仕
事関数の小さい金属を用いれば、電子注入性は向上する
が、仕事関数の小さい金属は、酸化されやすく、長期に
わたる安定性に劣り、有機ＥＬ素子の長寿命化には障害
となる。また、上記金属は遮光性であるから、これを電
子注入電極側に設けると素子上方への光の射出量が少な
くなり、上面射出としたことによる開口率の向上の効果
が得られないという問題もある。

【００１２】更に、特開平１１−１４９９８５号公報に
は、ＧａＮ、ＩｎＧａＮを電子注入層として陰極とバッ
ファ層との界面に設けることが開示されている。このＧ
ａＮ、ＩｎＧａＮは、電子注入性の向上を目的とする
が、実際には、ＩＴＯを電子注入層に適用した場合、Ｇ
ａＮ、ＩｎＧａＮの伝導準位は、このＩＴＯのフェルミ
準位と発光層のＬＵＭＯ準位の間であって、発光層のＬ
ＵＭＯ準位に近いところに位置する。このため、ＩＴＯ
のフェルミ準位と上記ＧａＮ、ＩｎＧａＮの伝導準位と
では電位障壁が大きく、駆動電圧の大きな低減効果が得
られないという問題がある。

【００１３】また、特開２０００−６８０６５号公報に
はＳｉ、Ｇｅの酸化物、窒化物、炭化物等の絶縁層を挿
入することが開示されている。この手法によりホールブ
ロック性が向上して発光効率は高くなるが、電流駆動型
の有機ＥＬ素子中に絶縁層が挿入されることになり、駆
動電圧が高くなってしまうという問題がある。

【００１４】以上のように、従来の手法のいずれによっ
ても、イオン化ポテンシャルの大きい透明導電材料を電
子注入電極として用いた有機ＥＬ素子において、駆動電
圧は低く発光効率は高いという実用素子として不可欠な
特性を両立させることができなかった。

【００１５】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたものであり、低電圧駆動と高効率発光の可能な上面
射出型又は透明有機ＥＬ素子を実現することを目的とす
る。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、電子注入電極と、正孔注入電極との間に
有機発光材料を含む少なくとも一層の有機層を有する有
機電界発光素子であって、前記電子注入電極は、光透過
性電極であり、該電子注入電極と前記有機層との間に
は、遷移金属の窒化物又は酸窒化物を含有する層を備え
る。

【００１７】また本発明の他の態様では、電子注入電極
と正孔注入電極との間に有機発光材料を含む少なくとも
一層の有機層を有する有機電界発光素子であって、前記
電子注入電極は、光透過性電極であり、該電子注入電極
と前記有機層との間には、遷移金属の窒化物又は酸窒化
物を含有する層と、１３族元素の窒化物又は酸窒化物を
含有する層とを備える。

【００１８】本発明の他の態様では、上記有機電界発光
素子において、前記１３族元素の窒化物又は酸窒化物を
含有する層は、Ｇａ、Ｂ、Ａｌ、Ｉｎのいずれかの窒化
物又は酸窒化物のいずれか１つ、又は複数を含有する単
独層又は積層である。

【００１９】本発明の他の態様では、電子注入電極と正
孔注入電極との間に有機発光材料を含む少なくとも一層
の有機層を有する有機電界発光素子であって、前記電子
注入電極と前記有機層との間に、遷移金属の酸窒化物を
含む層を備える。

【００２０】本発明の他の態様では、上記有機電界発光
素子において、前記遷移金属の窒化物又は酸窒化物を含
有する層は、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃ
ｒ、Ｍｏ、Ｗのいずれかの窒化物又は酸窒化物のいずれ
か１つ又は複数を含有する単独層又は積層である。

【００２１】本発明の他の態様では、上記有機電界発光
素子において、前記窒化物又は酸窒化物の層は、スパッ
タリング法又はイオンプレーティング法又は電子ビーム
蒸着法で形成されている。

【００２２】本発明の他の態様では、上記有機電界発光
素子において、前記窒化物又は酸窒化物を含有する層
は、２０ｎｍ以下の厚さである。

【００２３】本発明の他の態様では、上記有機電界発光
素子において、前記電子注入電極は、透明導電層、又は
該透明導電層と金属薄膜との積層、又は金属粒子の分散
した透明導電層である。

【００２４】遷移金属の窒化物又は酸窒化物は、アモル
ファス状態においてその伝導帯がＩＴＯ等の光透過性の
導電性金属酸化物のフェルミ準位と有機層のＬＵＭＯ準
位の間にある。従って、電子注入電極と有機層との間に
遷移金属の窒化物又は酸窒化物を含む層を設けること
で、仕事関数の大きい上記電子注入電極と有機層との間
の電位障壁を緩和することができる。また、上記遷移金
属の窒化物又は酸窒化物、特にその酸窒化物は、価電子
帯が有機層の最高占有分子軌道（ＨＯＭＯ）準位よりも
低く、優れた正孔ブロック機能を有する。よって、この
ような材料を含む層（バッファ層）は、高い電子注入性
と高い正孔ブロック性の双方の機能を備えた薄膜とでき
る。従って、上記遷移金属の窒化物又は酸窒化物の層と
して、その伝導帯が透明電子注入電極のフェルミ準位と
有機層のＬＵＭＯ準位との間にある材料を選択すること
で、電位障壁を軽減させるように機能して素子駆動電圧
を低減できる。さらに、有機層へ電子を注入すると同時
に正孔をブロックして有機層中に閉じこめることがで
き、電子・正孔の再結合を有機発光層中で効率よく起こ
すことができ、有機ＥＬ素子の発光効率の向上を可能と
する。また１３族元素の窒化物又は酸窒化物との積層構
造とすることで、一層の電位障壁の軽減が可能となり、
駆動電圧を更に低くすることが可能となる。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態（以下
実施形態という）を、図面に従って説明する。

【００２６】図１は本発明の実施形態に係る有機ＥＬ素
子の断面構成を示している。この有機ＥＬ素子は、概略
すると、基板１０上に、正孔注入電極１２、有機層２
０、電子注入電極１６がこの順に形成されている。正孔
注入電極１２には仕事関数の大きい例えばＩＴＯなどの
透明導電性材料が用いられ、電子注入電極１６として
も、透明電極とするため、同様のＩＴＯなどの透明導電
性材料が用いられている。なお、この電子注入電極１６
は、透明導電材料の単独層の他、透明導電層とＡｌ等の
金属薄膜との積層、又は金属粒子の分散した透明導電層
などによって構成してもよい。

【００２７】有機層２０は、少なくとも有機発光材料を
含み、有機発光層の単層構造の他、正孔輸送層と発光
層、発光層と電子輸送層等の２層構造、正孔輸送層／発
光層／電子輸送層の３層構造、或いは更に正孔注入層、
電子注入層を備える多層構造が採用可能である。図１の
例では、後述するように正孔注入電極１２側から正孔注
入層２２、正孔輸送層２４、発光層２６、正孔ブロック
層２８、電子輸送層３０の積層構造が採用されている。
もちろんこれらの積層構造に限定されるものではなく、
様々な組み合わせが採用可能である。

【００２８】本実施形態において、透明電子注入電極１
６と、上記有機層２０との間に、電子注入機能を備えた
バッファ層４０を設けている。このバッファ層４０に
は、遷移金属の窒化物又は酸窒化物を含有する層を用い
る。遷移金属としては、Ｔｉが特に有効であるが、その
他、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ等が
採用可能である。これらの化合物は、その伝導帯準位が
電子注入電極１６に用いられるＩＴＯなどの透明導電性
材料のフェルミ準位と、有機層のＬＵＭＯ準位の間にあ
る。よって、仕事関数の大きい上記電子注入電極１６
と、有機層２０との間の電位障壁を緩和することができ
る。また、遷移金属の酸窒化物を採用すれば、ＬＵＭＯ
準位は変わらず、酸素の存在よりその価電子帯準位が低
くなるため高い正孔ブロック機能を発揮できる。従っ
て、酸窒化物は、バッファ層を単独材料で構成する場合
には好適であり、例えばＴｉＯＮを用いることで、電位
障壁の緩和機能に加え、非常に高い正孔ブロック機能を
この層だけで発揮することができる。なお、窒化物を採
用した場合においても、以下のように、この窒化物と併
せて正孔ブロック機能の高い材料との積層、又は混合層
を採用することで正孔ブロック機能を発揮させてもよ
い。

【００２９】また、上記バッファ層４０は、上記遷移金
属の窒化物又は酸窒化物を含有する層（以下遷移金属化
合物層）と、１３族元素の窒化物又は酸窒化物を含有す
る層（以下１３族元素化合物層）との積層構造としても
良い。１３族元素としては、Ｇａが特に有効であるが、
その他、Ｂ、Ａｌ、Ｉｎ等も採用可能である。これらの
１３族元素の窒化物又は酸窒化物も電位障壁の低減効果
と、高い正孔ブロック機能を備える。従って、上記遷移
金属化合物層と、この１３族元素化合物層との積層構造
とすることで、電位障壁の低減と正孔ブロック機能の向
上を図ることができる。

【００３０】ここで、１３族元素の窒化物又は酸窒化
物、例えばＧａＮの伝導帯準位は、電子注入電極１６の
ＩＴＯのフェルミ準位との電位障壁が大きいので、単独
で形成すると、駆動電圧の低減の効果が得られない。し
かし、上記遷移金属化合物層との積層構造とすること
で、電位障壁を緩和することができ非常に高い効果を実
現できる。特に、上記遷移金属の窒化物は、上述のよう
に、正孔ブロック機能が低いので、この遷移金属化合物
層として窒化物を用いる場合には、１３族元素化合物層
との積層構造とすることが好ましい。遷移金属化合物層
と１３族元素化合物層との積層構造は、上記のように１
３族元素化合物と電子注入電極１６との電位障壁が大き
いので、遷移金属化合物層を電子注入電極１６側とする
ことが好ましい。

【００３１】なお、これらの材料を用い単層又は積層に
よって構成されるバッファ層４０は、スパッタリング
法、イオンプレーティング法、又は電子ビーム蒸着法等
を利用して形成することができる。また、これらの材料
はあまり導電性が高くないため、厚すぎると駆動電圧の
上昇を招く可能性があり、電位障壁の低減機能と正孔ブ
ロック機能を発揮できる範囲でできるだけ薄くすること
が好適である。例えば、２０ｎｍ以下の厚さとすれば良
い。

【００３２】次に、本実施形態の有機層２０について、
具体的に説明する。正孔注入電極１２の上に形成された
正孔注入層２２には、ＣｕＰｃなどが用いられ、ＩＴＯ
など仕事関数の大きい正孔注入電極１２から有機発光層
２６への正孔注入効率を向上させている。正孔注入層２
２の上に形成された正孔輸送層２４は、正孔輸送機能を
備え、トリフェニルアミンの多量体、例えば４量体（Ｔ
ＰＴＥ）などが採用可能である。有機発光層２６は、目
的とする発光色、輝度などに応じて最適な有機発光材料
を含んでいる。この有機発光層２６は、発光材料の単独
層、発光材料がゲスト材料としてホスト材料中に少量ド
ープされた混合層、多色発光を実現するため、異なる発
光材料層が積層された多層構造など、様々な構成が採用
可能である。本実施形態では、例えばキノリノールアル
ミ錯体（Ａｌｑ₃）を採用することで高輝度で長期間、
緑色の発光が得られる。

【００３３】また、必ずしも必要ではないが有機発光層
２６の上には、本実施形態では、正孔ブロック層２８を
形成し、上記有機発光層２６からの電子注入電極１６側
への正孔の流出をより確実にブロックしている。この正
孔ブロック層２８の材料としては、下記式（１）

【化１】に示すような構造のイミダゾール化合物などが採用可能
である。

【００３４】また、本実施形態において、遷移金属の窒
化物や酸窒化物などからなるバッファ層４０と、上記イ
ミダゾール化合物等の正孔ブロック層２８との間には、
電子輸送層３０を設けている。この電子輸送層３０につ
いても必ずしも必要ではないが、この電子輸送層３０と
しては、そのＬＵＭＯ準位が、バッファ層４０の伝導帯
準位と正孔ブロック層２８（正孔ブロック層２８を省略
する場合には有機発光層２６）のＬＵＭＯ準位の中間に
ある材料を採用することで、バッファ層４０と正孔ブロ
ック層２８（又は有機発光層２６）との間の電位障壁を
低減し、電子輸送性を向上することができる。この電子
輸送層３０としては、例えばＣｕＰｃ等が採用可能であ
る。

【００３５】図２は、図１に示すような構造の有機ＥＬ
素子のエネルギ準位の関係を示している。正孔注入電極
（ＩＴＯ）１６から有機発光層（Ａｌｑ₃）２６の間に
は、それらの中間のＨＯＭＯ準位を備えた正孔注入層
（ＣｕＰｃ）２２、正孔輸送層（ＴＰＴＥ）２４が設け
られており、正孔注入電極１２から正孔注入層２２、正
孔輸送層２４を介して有機発光層２６に正孔が注入され
る。一方、電子注入電極１６（ＩＴＯ）は正孔注入電極
と同様に仕事関数が大きいが、この電子注入電極１６と
接して、電子注入電極１６のフェルミ準位より少し高い
伝導帯準位のバッファ層（ＴｉＯＮ）４０を形成してい
る。よって、電子注入電極１６からこのバッファ層４０
を介することで、電子注入電極１６から電子輸送層（Ｃ
ｕＰｃ）３０への電子の注入が容易となる。そして、こ
の電子は電子輸送層３０及び正孔ブロック層２８を介し
て、有機発光層２６に到達する。また、発光層２６と接
して、この発光層２６よりのＨＯＭＯ準位の低い正孔ブ
ロック層２８が設けられているため、ここで発光層２６
から電子注入電極１６側への正孔の移動がある程度ブロ
ックされている。本実施形態では、この正孔ブロック層
２８に加えて、図２に示すようにバッファ層４０として
遷移金属の酸窒化物（ここでは、ＴｉＯＮ）を用いてお
り、このＴｉＯＮは非常に深い伝導帯準位であるので、
正孔ブロック層２８を通り抜けてしまった正孔も、この
深い伝導帯準位のバッファ層４０を通過できず、電子注
入電極１６への到達が防がれている。

【００３６】以上のように、電子注入電極１６として、
仕事関数の大きい透明導電性材料を用いた場合であって
も、上述のような遷移金属の窒化物や酸窒化物を含むバ
ッファ層４０を電子注入電極１６と有機層２０との間に
設けることで、低電圧にて、有機層２０（特に有機発光
層２６）に電子を注入することが可能となる。また、正
孔の電子注入電極１６への到達を防止できる。このよう
に、本実施形態によれば、正孔注入電極１２と電子注入
電極１６とに同一導電材料を用いた場合であっても、有
機発光層２６に対してそれぞれ電子、正孔を選択的にか
つバランスよく注入し、発光層中に電子、正孔を閉じこ
めることができる。

【００３７】なお、基板１０としてはガラス、プラスチ
ック等の基板が採用でき、また、電子注入電極１６とし
て透明材料を用い、素子上方より光を射出することがで
きるので、ガラスのような透明基板には限らず、不透明
或いは透明度の低い基板を用いることもできる。

【００３８】

【実施例】以下、本発明の実施例１〜５及び比較例１に
ついて説明する。なお、実施例１〜５と比較例１に係る
有機ＥＬ素子は、基板から電子輸送層３０まで上記図１
と同一の構造とした。

【００３９】いずれも、基板として、ガラス基板１０上
に、正孔注入電極１２として予めＩＴＯが形成されたも
のを用いた。このＩＴＯの厚さは、１５０ｎｍである。
次に、正孔注入電極１２上に、真空蒸着により、正孔注
入層２２としてＣｕＰｃを１０ｎｍ、正孔輸送層２４と
してトリフェニルアミン４量体（ＴＰＴＥ）を５０ｎ
ｍ、発光層２６としてキノリノールアルミ錯体（Ａｌｑ
₃）を４０ｎｍ、正孔ブロック層２８として上記化学式
（１）のイミダゾール化合物を２０ｎｍ、電子輸送層３
０としてＣｕＰｃを１０ｎｍ、連続して形成した。

【００４０】実施例１〜４では、次に、この電子輸送層
３０の上に酸窒化チタン又は窒化チタンからなるバッフ
ァ層４０を形成した。このバッファ層４０の厚さは１０
ｎｍで、スパッタリングによって形成した。バッファ層
４０の上には、同じスパッタリングによってＩＴＯを１
００ｎｍの厚さに形成した。なお、基板１０上に作製さ
れた有機ＥＬ素子は、高真空排気したチャンバーに搬送
し、チャンバー内を窒素置換した後、エポキシ樹脂を用
いて金属製の封止キャップを基板１０に接着して密封し
た。

【００４１】実施例１では、上記バッファ層４０とし
て、酸窒化チタンをＴｉＮターゲットを用いてＡｒ−
０．１％Ｏ₂雰囲気で成膜した。作製された酸窒化チタ
ン層のＯとＮの原子濃度の比率は５：９５であった。

【００４２】実施例２では、上記バッファ層４０とし
て、酸窒化チタンをＴｉＮターゲットを用いてＡｒ−
０．５％Ｏ₂雰囲気で成膜した。作製された酸窒化チタ
ン層のＯとＮの原子濃度の比率は２０：８０であった。

【００４３】実施例３では、上記バッファ層４０とし
て、酸窒化チタンをＴｉＮターゲットを用いてＡｒ−
１．０％Ｏ₂雰囲気で成膜した。作製された酸窒化チタ
ン層のＯとＮの原子濃度の比率は５０：５０であった。

【００４４】実施例４では、上記バッファ層４０とし
て、窒化チタンをＴｉＮターゲットを用いてＡｒ雰囲気
で成膜した。

【００４５】実施例５では、バッファ層４０として上記
実施例４のＴｉＮ層とＧａＮ層との積層構造を用いた。
電子輸送層３０の上に、スパッタリング法によりＧａＮ
ターゲットを用いてＡｒ雰囲気でＧａＮ層を５ｎｍの厚
さに成膜し、このＧａＮ層の上に、実施例４と同じ条件
で１０ｎｍの厚さのＴｉＮ層を形成した。

【００４６】比較例１としては、図３に示すように、電
子注入電極１６と有機層２０との間にバッファ層の存在
しないものを作製した。バッファ層以外の構成、作製は
各実施例と同一である。

【００４７】

【表１】上記表１に、作製した実施例１〜５と比較例１の有機Ｅ
Ｌ素子をそれぞれ電流密度１１ｍＡ／ｃｍ²で駆動した
ときの駆動電圧（Ｖ）及び発光効率（ｌｍ／Ｗ）を示
す。

【００４８】まず、実施例１〜４については、比較例１
に対していずれも駆動電圧、発光効率が改善されてい
る。特に、酸窒化チタンのＯの比率が５０より小さい実
施例１及び２については、比較例１の駆動電圧１５．４
Ｖに対して、それぞれ実施例１が１１．５Ｖ、実施例２
が１３．０Ｖと大きく低減され、また、発光効率は、比
較例１が０．２７８ｌｍ／Ｗであるのに対し、実施例１
が０．４２３ｌｍ／Ｗ、実施例２が０．４７０ｌｍ／Ｗ
と大きく改善されている。実施例３では、駆動電圧の低
減の程度は小さいものの比較例１より改善され、発光効
率は非常に顕著に改善されている。バッファ層として窒
化チタンを採用した実施例４は、実施例３とは逆に、発
光効率は改善されているがその程度は小さいのに対し、
駆動電圧の低減効果は非常に大きい。いずれにしても遷
移金属の酸窒化物、窒化物を含むバッファ層の存在によ
り、透明な電子注入電極１６を採用した場合に、素子の
駆動電圧の低減と発光効率の改善が達成されることがわ
かる。また、実施例５では、駆動電圧が１１．０Ｖ、発
光効率が０．３３５ｌｍ／Ｗであり、比較例１の駆動電
圧及び発光効率に対して大きく改善されている。また、
実施例４と比べても更に改善されており、バッファ層と
して遷移金属の窒化物を用いる場合、この窒化物と１３
族元素の窒化物又は酸窒化物の層との積層構造とするこ
とでより改善効果が高まることがわかる。

【００４９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
電子注入電極と有機層との間に上述のようなバッファ層
を設けることで、電子注入電極の材料として仕事関数の
大きい光透過性の材料を用いた場合などにおいても、電
子注入電極と有機層との間の電位障壁を低減して素子駆
動電圧を低減できる。また、正孔ブロック機能を発揮す
ることで、素子の発光効率の向上が実現される。このた
め、低消費電力であって寿命の長い実用的な上面射出型
又は透過型の有機ＥＬ素子を実現することが可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態及び実施例に係る有機ＥＬ
素子の概略構成を示す図である。

【図２】本発明の実施形態に係る有機ＥＬ素子のエネ
ルギ準位を説明する図である。

【図３】比較例１の有機ＥＬ素子の概略構成を示す図
である。

【符号の説明】

１０基板、１２正孔注入電極（陽極）、１６電子
注入電極（陰極）、２０有機層、２２正孔注入層、
２４正孔輸送層、２６有機発光層、２８正孔ブロッ
ク層、３０電子輸送層、４０バッファ層。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者藤川久喜愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番地の１株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者多賀康訓愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番地の１株式会社豊田中央研究所内Ｆターム(参考） 3K007 AB03 AB06 CB01 CB04 DB03 FA01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電子注入電極と、正孔注入電極との間に
有機発光材料を含む少なくとも一層の有機層を有する有
機電界発光素子であって、前記電子注入電極は、光透過性電極であり、該電子注入電極と前記有機層との間に、遷移金属の窒化
物又は酸窒化物を含有する層を備えることを特徴とする
有機電界発光素子。
【請求項２】電子注入電極と正孔注入電極との間に有
機発光材料を含む少なくとも一層の有機層を有する有機
電界発光素子であって、前記電子注入電極は、光透過性電極であり、該電子注入電極と前記有機層との間に、遷移金属の窒化
物又は酸窒化物を含有する層と、１３族元素の窒化物又
は酸窒化物を含有する層とを備えることを特徴とする有
機電界発光素子。
【請求項３】請求項２に記載の有機電界発光素子にお
いて、前記１３族元素の窒化物又は酸窒化物を含有する層は、
Ｇａ、Ｂ、Ａｌ、Ｉｎのいずれかの窒化物又は酸窒化物
のいずれか１つ又は複数を含有する単独層又は積層であ
ることを特徴とする有機電界発光素子。
【請求項４】電子注入電極と正孔注入電極との間に有
機発光材料を含む少なくとも一層の有機層を有する有機
電界発光素子であって、前記電子注入電極と前記有機層との間に、遷移金属の酸
窒化物を含む層を備えることを特徴とする有機電界発光
素子。
【請求項５】請求項１〜請求項４のいずれか一つに記
載の有機電界発光素子において、前記遷移金属の窒化物又は酸窒化物を含有する層は、Ｔ
ｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗのい
ずれかの窒化物又は酸窒化物のいずれか１つ、又は複数
を含有する単独層又は積層であることを特徴とする有機
電界発光素子。
【請求項６】請求項１〜請求項５のいずれか一つに記
載の有機電界発光素子において、前記窒化物又は酸窒化物の層は、スパッタリング法又は
イオンプレーティング法又は電子ビーム蒸着法で形成さ
れたことを特徴とする有機電界発光素子。
【請求項７】請求項１〜請求項６のいずれか一つに記
載の有機電界発光素子において、前記窒化物又は酸窒化物を含有する層は、２０ｎｍ以下
の厚さであることを特徴とする有機電界発光素子。
【請求項８】請求項１〜請求項７のいずれか一つに記
載の有機電界発光素子において、前記電子注入電極は、透明導電層、又は該透明導電層と
金属薄膜との積層、又は金属粒子の分散した透明導電層
であることを特徴とする有機電界発光素子。