JP2012238613A - 有機発光素子 - Google Patents

Abstract

【課題】長寿命の有機発光素子を提供する。
【解決手段】第１電極と、前記第１電極に対向する第２電極と、前記第１電極と前記第２電極との間に位置する有機層と、を備え、前記第１電極は、ＩＴＯの仕事関数の絶対値より小さい仕事関数の絶対値を有する金属を含む有機発光素子である。
【選択図】図２

Description

本発明は、有機発光素子に関する。

２１世紀に入り情報化社会への動きがさらに加速化している。これに応じて、情報をいつでもどこでも送受信することができるように、情報表示装置は、既存の陰極線管（ＣＲＴ）ディスプレイから平板ディスプレイに、その比重が順次に移っている。平板ディスプレイの中で、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）は、軽くて電力消費が少ないという長所があるため、現在最も多く使われている。しかし、ＬＣＤは、自発光型素子ではなく受発光型素子であるため、輝度、コントラスト比、視野角、大面積化の面で技術的限界がある。したがって、このような短所を克服できる新たな平板ディスプレイの研究開発が全世界的に活発に行われている。このような新たな平板ディスプレイの一つが有機発光素子を利用した有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）である。ＯＬＥＤは、自発光型で、低電圧駆動が可能であり、広視野角及び速い応答速度を達成できるだけでなく、容易に軽量薄型とすることができる。このため現在、日本や韓国や米国において、ＯＬＥＤの実用化が積極的に試みられている。

ＯＬＥＤの実用化において、携帯用製品やＴＶ向け製品などの多様な製品に有機発光素子を使用するためには、５０ｍＡ／ｃｍ^２での半減寿命が５００時間以上であることが要求される。

韓国特許出願公開第２００７−００７１９７８号明細書

本発明が解決しようとする課題は、長寿命の有機発光素子を提供することである。

本発明の一実施形態によれば、第１電極と、前記第１電極に対向する第２電極と、前記第１電極と前記第２電極との間に位置する有機層と、を備え、前記第１電極は金属を含み、前記金属の仕事関数の絶対値はＩＴＯ（酸化インジウムスズ）の仕事関数の絶対値より小さいことを特徴とする有機発光素子が提供される。

本発明の一実施形態の有機発光素子において、前記金属は、銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）またはこれらの合金である。

本発明の一実施形態の有機発光素子において、前記有機層は正孔注入層を備える。

本発明の一実施形態の有機発光素子において、前記正孔注入層のＬＵＭＯ（最低空軌道）のエネルギー準位の絶対値は、前記金属のエネルギー準位の絶対値より大きい。

本発明の一実施形態の有機発光素子において、前記正孔注入層は非酸化物系物質を含み、前記非酸化物系物質のＬＵＭＯのエネルギー準位の絶対値が前記金属の仕事関数の絶対値より大きい。かような実施形態において、前記正孔注入層の厚さは、５０Å〜１００Åでありうる。

本発明の一実施形態の有機発光素子において、前記正孔注入層は酸化物系物質を含み、前記酸化物系物質のＬＵＭＯのエネルギー準位の絶対値が前記金属の仕事関数エネルギー準位の絶対値より大きい。かような実施形態において、前記正孔注入層の厚さは、１００Å〜８００Åでありうる。

本発明の一実施形態の有機発光素子において、前記正孔注入層は、１，４，５，８，９，１２−ヘキサアザ−トリフェニレン−２，３，６，７，１０，１１−ヘキサカルボニトリル、ヘキサデカフルオロ銅フタロシアニン、ＭｏＯ_ｘ（ｘは２〜６である）、Ｗ_ｘＯ_ｙ（ｘは１〜１８であり、ｙは２〜４９である）またはこれらの混合物を含む。

本発明の一実施形態の有機発光素子において、前記正孔注入層は、前記第１電極と接触している。

本発明の一実施形態の有機発光素子において、前記正孔注入層と接触している前記第１電極の部位は、酸化されていない。

本発明の一実施形態の有機発光素子において、前記有機層の厚さは、８００Å〜１５００Åである。

本発明の一実施形態の有機発光素子において、前記第１電極は正極であり、前記第２電極は負極である。

本発明の一実施形態の有機発光素子において、前記第１電極の厚さは、２００Å〜５０００Åである。

本発明の有機発光素子は、金属を含む第１電極（金属正極）を採用することによって、Ｉｎの移動がなく、電子の攻撃に強くて長寿命を有する。

また、本発明の一実施形態による有機発光素子の正孔注入層を採用することによって、円滑な正孔注入がなされ、電子の攻撃に強くて長寿命を有する。

本発明の一実施形態による金属正極及び正孔注入層を備える有機発光素子によって、暗点のない長寿命の薄膜素子の製造が可能である。

本発明の一実施形態による有機発光素子は、イン・シチュ（Ｉｎ−ｓｉｔｕ）工程で製造されることによって、正極の上部が酸化されず、長寿命が可能である。

一般的な有機発光素子を構成する電極及び有機層のＬＵＭＯ（最低空軌道）、ＨＯＭＯ（最高被占軌道）のエネルギー準位、ならびに有機発光素子の作動原理及び劣化を示す図面である。 本発明の一実施形態による有機発光素子の各構成要素の相対的エネルギー準位を模式的に示す図面である。 本発明の一実施形態による有機発光素子を模式的に示す図面である。

通常、トップエミッションアクティブマトリックス駆動有機発光素子（ＡＭＯＬＥＤ）などの有機発光素子は、高い仕事関数を有するＩＴＯ（酸化インジウムスズ）を正極として、その上に有機物を熱蒸着した後、蒸着など適切な方法を利用して低い仕事関数を有する金属を負極として形成することにより構成される。

図１は、一般的な有機発光素子を構成する電極及び有機層のＬＵＭＯ（最低空軌道）、ＨＯＭＯ（最高被占軌道）のエネルギー準位、ならびに有機発光素子の作動原理及び劣化を示す図面である。

図１に示すように、従来の有機発光素子においては、有機発光素子に電圧が印加された場合に、負極から注入された電子が、正孔輸送層（ＨＴＬ）と発光層（ＥＭＬ）との界面に蓄積するため、ＨＴＬの有機分子が劣化し、これにより、有機発光素子の寿命が短縮するという問題がある。

一方、正極では、ＩＴＯのインジウム（Ｉｎ）が正孔注入層（ＨＩＬ）あるいはＨＴＬに移動して有機分子の劣化を誘発し、やはり有機発光素子の寿命を短縮させる。また、抵抗をコントロールする下部のＡｇ電極膜の凹凸に起因した暗点発生も有機発光素子の寿命を短縮させる。正極の形成工程と有機層の形成工程とが別々に行われる場合、アノードの上部に意図しない酸化膜が不可避的に形成されるため、有機発光素子の寿命が短縮される。

携帯用製品やＴＶ向け製品などの多様な製品に有機発光素子を使用するためには、５０ｍＡ／ｃｍ^２での半減寿命が５００時間以上（好ましくは１０００時間）であることが要求される。このため、長寿命を有する有機発光素子、すなわち、電子の攻撃に対して強く、インジウム（Ｉｎ）の移動という問題のない有機発光素子が必要とされている。

そこで、本発明では、主な寿命短縮の原因となる電極（好ましくは正極）に仕事関数の小さい金属を使用することにより、有機発光素子の長寿命化を達成している。すなわち、本発明の一形態による有機発光素子は、第１電極と、前記第１電極に対向する第２電極と、前記第１電極と前記第２電極との間に位置する有機層と、を備える。そして、前記第１電極は金属を含み、前記金属の仕事関数の絶対値はＩＴＯの仕事関数の絶対値より小さいことを特徴とする。

図２は、本発明の一実施形態による有機発光素子の各構成要素の相対的エネルギー準位を模式的に示す図面である。

図３は、本発明の一実施形態による有機発光素子を模式的に示す図面である。

図２及び図３に示されるように、本発明の一実施形態による有機発光素子は、第１電極と、前記第１電極に対向する第２電極と、前記第１電極と前記第２電極との間に位置する有機層と、を備え、前記第１電極は、ＩＴＯの仕事関数の絶対値より小さい仕事関数の絶対値を有する金属を含む。かような形態とすることで、Ｉｎの移動がなく、電子の攻撃に強くて長寿命を有する有機発光素子が得られうる。

前記第１電極の金属は、ＩＴＯの仕事関数の絶対値より小さい仕事関数の絶対値を有するものならば特に制限されない。好ましくは、銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、またはＡｇ及びＡｌの合金である。これらの金属は反射特性を有するため、これらを用いて作製されたトップエミッションＡＭＯＬＥＤなどのＯＬＥＤにおいて、インジウム（Ｉｎ）が有機層の内部に移動することを防止することができる。

好ましくは、前記第１電極は正極であり、前記第２電極は負極である。ただし、これに制限されるわけではない。

前記第２電極は、特に制限されないが、４．３ｅＶ以下の低い仕事関数を有する金属、合金、導電性化合物またはこれらの混合物であって、半透過性を有するものを使用することが好ましい。具体的な例としては、リチウム（Ｌｉ）、マグネシウム（Ｍｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、アルミニウム−リチウム（Ａｌ−Ｌｉ）、カルシウム（Ｃａ）、マグネシウム−インジウム（Ｍｇ−Ｉｎ）、マグネシウム−銀（Ｍｇ−Ａｇ）が挙げられる。また、トップエミッション有機発光素子を得るために、ＩＴＯ（酸化インジウムスズ）、ＩＺＯ（酸化インジウム亜鉛）を使用した透明カソードを使用することもできる。第２電極は通常カソード(負極)として電子を提供する役割を果たす。第２電極の仕事関数の絶対値が４.３ｅＶ以下である場合には、第２電極と隣接する電子注入層や電子輸送層などの有機層のＬＵＭＯに電子を注入しやすいため効果的である。また、本発明の有機発光素子がキャビティ(cavity)を用いた前面発光型素子である場合、下部の第１電極は反射体として機能し、上部の第２電極は適正レベルの反射特性を有しつつも光が透過するウィンドウの役割を果たすことが求められ、かような観点から第二電極の形成材料は半透過性を有することが好ましい。

前記有機層は、正孔注入層（ＨＩＬ）、正孔輸送層（ＨＴＬ）、発光層（ＥＭＬ）、電子輸送層（ＥＴＬ）、電子注入層（ＥＩＬ）の全部またはこれらの一部から形成されうる。

従来から正極材料として使用されているアノードＩＴＯは、その仕事関数が十分大きいため正孔の注入について問題を生じない。しかし、本発明のように、長寿命化を目的として仕事関数の低い金属を電極材料として使用した場合には、金属／有機物の界面への正孔注入が円滑とならない可能性がある。したがって、正孔注入障壁を下げつつ、電子の攻撃に対しても強い新規な正孔注入層（ＨＩＬ）を設けることが好ましい。すなわち、本形態の有機発光素子において、前記有機層は正孔注入層を備えることが好ましい。

本発明の一実施形態の有機発光素子において、前記有機層は、正孔注入層を備え、前記正孔注入層のＬＵＭＯ（最低空軌道）のエネルギー準位の絶対値は、前記第１電極の金属の仕事関数の絶対値より大きい。「正孔注入層のＬＵＭＯのエネルギー準位の絶対値は、前記第１電極の金属の仕事関数の絶対値より大きい」とは、正孔注入層が単一材料から形成されている場合にはその材料のＬＵＭＯのエネルギー準位の絶対値が前記第１電極の金属の仕事関数の絶対値より大きいことを意味し、正孔注入層が複数の材料から形成されている場合には正孔注入層を形成する材料の５０〜１００質量％、好ましくは７０〜１００質量％、より好ましくは９０〜１００質量％のＬＵＭＯのエネルギー準位の絶対値が前記第１電極の金属の仕事関数の絶対値より大きいことを意味する。

従来から正孔注入層（ＨＩＬ）の形成材料として使用されるＮ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ビス−［４−（フェニル−ｍ−トリル−アミノ）−フェニル］−ビフェニル−４，４’−ジアミン（ＤＮＴＰＤ）、テトラデカノイルフォルボールアセテート（ＴＰＡ）系の化合物は、ＩＴＯからの正孔注入に有利であるが、電子の攻撃に弱いため寿命の短縮を引き起こす。

これに対して、本発明の一実施形態による有機発光素子では、正孔注入層のＬＵＭＯのエネルギー準位の絶対値が前記第１電極の金属のエネルギー準位（仕事関数）の絶対値より大きい。このように、ＬＵＭＯのエネルギー準位が相対的に大きい正孔注入層は、正孔輸送層（ＨＴＬ）に沿って輸送される電子を捕捉するため、正孔輸送層（ＨＴＬ）の劣化が防止される。また、正孔注入層（ＨＩＬ）の双極子特性によって、仕事関数の低い正極からの正孔の注入が容易となる。

さらに詳細に説明すれば、電界を印加した場合、正孔注入層（ＨＩＬ）の双極子特性によって、前記正孔注入層（ＨＩＬ）の正極側は負に帯電し、前記正孔注入層（ＨＩＬ）の負極側は正に帯電する。負極側から注入された電子は、前記正孔注入層のＬＵＭＯが低いために、容易にＬＵＭＯに落ちる。また、前記正孔注入層（ＨＩＬ）の内部の正の電荷に吸引されて、電子が容易に前記正孔注入層（ＨＩＬ）に注入される。したがって、正孔輸送層（ＨＴＬ）に留まっていた電子が正極側に容易に移動し、これにより正孔輸送層（ＨＴＬ）の劣化を防止することができる。

本発明の一実施形態の有機発光素子において、前記有機層は、正孔注入層を備え、前記正孔注入層は、ＬＵＭＯのエネルギー準位の絶対値が前記第１電極の金属の仕事関数エネルギー準位の絶対値より大きい酸化物系物質および／または非酸化物系物質を含む。

前記非酸化物系物質としては特に制限されないが、例えば、１，４，５，８，９，１２−ヘキサアザ−トリフェニレン−２，３，６，７，１０，１１−ヘキサカルボニトリル、ヘキサデカフルオロ銅フタロシアニン、またはこれらの混合物が挙げられる。

前記正孔注入層が非酸化物系物質から形成される場合、前記正孔注入層の厚さは、５０Å〜１００Åでありうる。前記正孔注入層の厚さが前記範囲内である場合、素子駆動特性及び寿命特性が最適となる。

前記酸化物系物質としては特に制限されないが、例えば、ＭｏＯ_ｘ（ｘは２〜６である）、Ｗ_ｘＯ_ｙ（ｘは１〜１８であり、ｙは２〜４９である）またはこれらの混合物が挙げられる。前記正孔注入層が酸化物系物質から形成される場合、前記正孔注入層の厚さは、１００Å〜８００Åでありうる。前記正孔注入層の厚さが前記範囲内である場合、素子駆動特性及び寿命特性が最適となる。

正孔注入層が非酸化物系物質および酸化物系物質の両方から形成される場合には、正孔注入層の厚さは５０Å〜８００Åでありうる。前記正孔注入層の厚さが前記範囲内である場合、素子駆動特性及び寿命特性が最適となる。

本発明の一実施形態の有機発光素子において、前記有機層は、正孔注入層を備え、前記正孔注入層は、前記第１電極と接触した構造でありうる。正孔注入層は、正孔が第１電極から正孔輸送層などの隣接した有機層に注入しやすくする機能を有する。本発明のように既存の陽極であるＩＴＯより絶対値が小さい仕事関数を有する金属を陽極として使用する場合には、既存の正孔輸送層など有機層に正孔を注入させるために、接触構造とすることが好ましい。

本発明の一実施形態による有機発光素子は、無酸素条件（例えば、真空条件）で製造される。すなわち、本発明の一実施形態による有機発光素子において、正孔注入層と接触している第１電極の部位は、酸化されていない。かような非酸化状態とすることにより長寿命化が図られる。

本発明の一実施形態によれば、前記有機発光素子において、前記有機層の厚さは好ましくは８００Å〜１５００Åである。また、前記第１電極の厚さは、好ましくは２００Å〜５０００Åである。本発明の一実施形態による有機発光素子において、前記有機層の厚さまたは前記第１電極の厚さが前記範囲である場合、駆動特性及び寿命特性が最適となる。

以下、本発明による有機発光素子の製造方法を、図３に示す有機発光素子を参照して説明する。図３に示す有機発光素子は、基板、第１電極（正極）、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層及び第２電極（負極）を備える。

まず、基板の上部に、第１電極用物質としてＩＴＯの仕事関数の絶対値より小さい仕事関数の絶対値を有する金属を使用し、蒸着法またはスパッタリング法により、第１電極を形成する。ここで、基板としては、通常の有機発光素子で使用される基板を使用すればよく、例えば、機械的な強度、熱的安定性、透明性、表面平滑性、取扱容易性及び防水性に優れたガラス基板または透明プラスチック基板が望ましい。ただし、本発明はかような形態に限定されるわけではなく、基板を含まない形態であってもよい。

下記のすべての層（第１電極、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層、第２電極）は、無酸素条件、例えば、真空、ＡｒまたはＮ_２雰囲気で連続的に成膜される。

第１電極は、アノードまたはカソードでありうる。第１電極用物質としては、前述したように、ＩＴＯの仕事関数の絶対値より小さい仕事関数の絶対値を有する金属、例えば、銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）またはこれらの合金を利用することができる。前記第１電極は、透明電極または反射電極でありうる。

次いで、前記第１電極の上部に、真空蒸着法、スピンコーティング法、キャスト法、ＬＢ（ラングミュア−ブロジェット）法などの多様な方法を利用して正孔注入層（ＨＩＬ）を形成することができる。

真空蒸着法によって正孔注入層を形成する場合、その蒸着条件は、正孔注入層の材料として使用する化合物や目的とする正孔注入層の構造及び熱的特性によって異なるが、一般に、蒸着温度１００〜５００℃、真空度１．３×１０^−６〜０．１３Ｐａ（１０^−８〜１０^−３ｔｏｒｒ）、蒸着速度０．０１〜１００Å／秒の範囲で適切に選択することが望ましい。

スピンコーティング法によって正孔注入層を形成する場合、そのコーティング条件は、正孔注入層の材料として使用する化合物や目的とする正孔注入層の構造及び熱的特性によって異なるが、コーティング速度２０００ｒｐｍ〜５０００ｒｐｍの、コーティング後の溶媒除去のための熱処理温度８０℃〜２００℃の範囲で適切に選択することが望ましい。

前記正孔注入層の物質としては、前述したような１，４，５，８，９，１２−ヘキサアザ−トリフェニレン−２，３，６，７，１０，１１−ヘキサカルボニトリル、ヘキサデカフルオロ銅フタロシアニン、ＭｏＯ_ｘ（ｘは２〜６である）、Ｗ_ｘＯ_ｙ（ｘは１〜１８であり、ｙは２〜４９である）またはこれらの混合物を使用できる。

前記正孔注入層の厚さは、非酸化物系物質（１，４，５，８，９，１２−ヘキサアザ−トリフェニレン−２，３，６，７，１０，１１−ヘキサカルボニトリル、ヘキサデカフルオロ銅フタロシアニンまたはこれらの組み合わせ）の場合、５０Å〜１００Åであることが好ましく、酸化物系物質（例えば、ＭｏＯ_ｘ（ｘは２〜６である）、Ｗ_ｘＯ_ｙ（ｘは１〜１８であり、ｙは２〜４９である）またはこれらの組み合わせ）の場合、１００Å〜８００Åであることが好ましい。前記正孔注入層の厚さが前記範囲を満足する場合、素子駆動特性及び寿命特性が最適となる。

次いで、前記正孔注入層の上部に真空蒸着法、スピンコーティング法、キャスト法、ＬＢ法のような多様な方法を利用して正孔輸送層（ＨＴＬ）を形成することができる。真空蒸着法及びスピンコーティング法によって正孔輸送層（ＨＴＬ）を形成する場合、その蒸着条件及びコーティング条件は、正孔輸送層（ＨＴＬ）形成のために使用される化合物によって異なるが、一般に、正孔注入層（ＨＩＬ）の形成と同様の条件範囲内で選択される。

前記正孔輸送層（ＨＴＬ）物質としては、公知の正孔輸送層物質を利用できるが、例えば、Ｎ−フェニルカルバゾール、ポリビニールカルバゾールなどのカルバゾール誘導体、Ｎ，Ｎ’−ジ（１−ナフチル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニルベンジジン（ＮＰＢ）、Ｎ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−［１，１−ビフェニル］−４，４’−ジアミン（ＴＰＤ）などの芳香族縮合環を有するアミン誘導体を使用できる。

前記正孔輸送層の厚さは、好ましくは５０Å〜１０００Åであり、より好ましくは１００Å〜７００Åである。前記正孔輸送層の厚さが、前記範囲を満足する場合、実質的に駆動電圧が上昇することなく優れた正孔輸送特性が得られる。

次いで、前記正孔輸送層（ＨＴＬ）の上部に真空蒸着法、スピンコーティング法、キャスト法、ＬＢ法などの方法を利用して発光層（ＥＭＬ）を形成することができる。真空蒸着法及びスピンコーティング法によって発光層（ＥＭＬ）を形成する場合、その蒸着条件は、発光層（ＥＭＬ）の形成に使用する化合物によって異なるが、一般に、正孔注入層（ＨＩＬ）の形成と同様の条件範囲内で選択される。

前記発光層（ＥＭＬ）は、公知のホスト及びドーパントのような公知の多様な発光物質を利用して形成することができる。前記ドーパントを使用する場合、公知の蛍光ドーパント及び公知の燐光ドーパントをいずれも使用できる。

例えば、ホストとしては、例えば、Ａｌｑ３、ＣＢＰ（４，４’−Ｎ，Ｎ’−ジカルバゾール−ビフェニル）、９，１０−ジ（ナフタレン−２−イル）アントラセン（ＡＤＮ）、またはＤＳＡ（ジスチリルアリーレン）を使用できるが、これらに限定されない。

公知の赤色ドーパントとしては、例えば、ＰｔＯＥＰ（白金（ＩＩ）−オクタエチルポルフィリン錯体）、Ｉｒ（ｐｉｑ）_３、Ｂｔｐ_２Ｉｒ（ａｃａｃ）、ＤＣＪＴＢを利用できるが、これらに限定されない。

公知の緑色ドーパントとしては、例えば、Ｉｒ（ｐｐｙ）_３、Ｉｒ（ｐｐｙ）_２（ａｃａｃ）、Ｉｒ（ｍｐｙｐ）_３、Ｃ５４５Ｔを利用できるが、これに限定されない。

公知の青色ドーパントとしては、例えば、Ｆ_２Ｉｒｐｉｃ、（Ｆ_２ｐｐｙ）_２Ｉｒ（ｔｍｄ）、Ｉｒ（ｄｆｐｐｚ）_３、ｔｅｒ−フルオレン、４，４’−ビス（４−ジフェニルアミノスチリル）ビフェニル（ＤＰＡＶＢｉ）、２，５，８，１１−テトラ−ｔｅｒｔ−ブチルぺリレン（ＴＢＰ）、４，４’−（ビス（９−エチル−３−カルバゾビニレン）−１，１’−ビフェニル（ＢＣｚＶＢｉ）を利用できるが、これらに限定されない。

前記ドーパントの含有量は、発光層（ＥＭＬ）の形成材料１００重量部（すなわち、ホスト及びドーパントの総重量が１００重量部である）を基準として、好ましくは０．１〜２０重量部であり、より好ましくは０．５〜１２重量部である。ドーパントの含有量が前記範囲を満足すれば、濃度消光現象が実質的に防止されうる。

前記発光層（ＥＭＬ）の厚さは、好ましくは１００Å〜１０００Åであり、より好ましくは１５０Å〜６００Åである。前記発光層の厚さが前記範囲を満足する場合、実質的な駆動電圧を上昇させることなく優れた発光特性が得られる。

発光層（ＥＭＬ）が燐光ドーパントを含む場合には、三重項励起子または正孔が電子輸送層（ＥＴＬ）へと拡散する現象を防止するために、正孔阻止層（ＨＢＬ）を発光層（ＥＭＬ）の上部に形成することが好ましい（図３には図示していない）。この際、正孔阻止層の形成のために使用される物質は、特に制限されず、公知の正孔阻止層の形成物質を任意に選択して利用できる。例えば、オキサジアゾール誘導体やトリアゾール誘導体、フェナントロリン誘導体、ビス（２−メチル−８−キノラト）−（ｐ−フェニルフェノラト）−アルミニウム（ＢＡｌｑ）、バソクプロイン（ＢＣＰ）などを利用できる。

前記正孔阻止層の厚さは、好ましくは５０Å〜１０００Åであり、より好ましくは、５０Å〜１００Åである。前記正孔阻止層の厚さが５０Å以上であれば正孔阻止特性が十分に発揮され、前記正孔阻止層の厚さが１０００Å以下であれば駆動電圧の上昇が抑制されうる。

次いで、電子輸送層（ＥＴＬ）を真空蒸着法、またはスピンコーティング法、キャスト法などの多様な方法により形成することができる。真空蒸着法及びスピンコーティング法によって電子輸送層を形成する場合、その条件は、電子輸送層（ＥＴＬ）形成のために使用する化合物によって異なるが、一般に、正孔注入層（ＨＩＬ）の形成と同様の条件範囲内で選択される。

前記電子輸送層の物質は、公知の電子輸送層の形成材料内で任意に選択されうる。例えば、トリス（８−キノリノレート）アルミニウム（Ａｌｑ３）、ビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］キノリナート）ベリリウム（Ｂｅｂｑ２）のようなキノリン誘導体、ＴＡＺ、ＢＡｌｑのような公知の材料を使用できるが、これらに限定されない。

前記電子輸送層（ＥＴＬ）の厚さは、好ましくは１００Å〜１０００Åであり、より好ましくは１００Å〜５００Åである。前記電子輸送層（ＥＴＬ）の厚さが前記範囲を満足する場合、実質的な駆動電圧を上昇させることなく優れた電子輸送特性が得られる。

電子輸送層（ＥＴＬ）の上部に正極からの電子の注入を容易にするための電子注入層（ＥＩＬ）を形成してもよい。

電子注入層（ＥＩＬ）としては、ＬｉＦ、ＮａＣｌ、ＣｓＦ、Ｌｉ_２Ｏ、ＢａＯのような電子注入層の形成材料として公知の物質を利用できる。前記電子注入層（ＥＩＬ）の蒸着条件及びコーティング条件は、電子注入層（ＥＩＬ）形成のために使用する化合物によって異なるが、一般に、正孔注入層（ＨＩＬ）の形成と同様の条件範囲内で選択される。

前記電子注入層（ＥＩＬ）の厚さは、好ましくは１Å〜１００Åであり、より好ましくは５Å〜９０Åである。前記電子注入層（ＥＩＬ）の厚さが、前記範囲を満足する場合、実質的な駆動電圧を上昇させることなく優れた電子注入特性が得られる。

最後に、電子注入層（ＥＩＬ）の上部に真空蒸着法やスパッタリング法などの方法を利用して、第２電極を形成することができる。前記第２電極は、カソードまたはアノードとして使用されうる。第２電極形成用物質としては、上述した低い仕事関数を有する、金属、合金、導電性化合物またはこれらの混合物を使用できる。

第２電極の厚さは特に制限されず、第２電極の種類に応じて適宜決定すればよい。好ましくは、半透過性を実現するために、５０Å〜５００Åである。

本発明による有機発光素子は、多様な形態の平板表示装置、例えば、パッシブマトリックス有機発光表示装置（ＰＭＯＬＥＤ）及びアクティブマトリックス有機発光表示装置（
ＡＭＯＬＥＤ）に備えられうる。特に、薄膜トランジスタを含むアクティブマトリックス有機発光表示装置に備えられる場合、基板側に備えられた第１電極は画素電極として機能し、薄膜トランジスタのソース電極またはドレイン電極と電気的に連結されうる。

以下に本発明の実施例を具体的に例示するが、本発明は下記の実施例に限定されない。

［実施例１］
コーニング（Ｃｏｒｎｉｎｇ）社製の１５Ωｃｍ^２（１２００Å）のＩＴＯガラス基板を５０ｍｍ×５０ｍｍ×０．６ｍｍのサイズに切断し、イソプロピルアルコールと純水とを利用して各３０分間超音波洗浄した後、４時間熱処理することにより、アノードを作製した。その後、真空蒸着装置内に前記アノードを設置した。下記の層はすべて、真空を維持した状態で、熱蒸着により連続的に成膜された。

前記基板の上部に、ＩＴＯより低い仕事関数を有するＡｌを正極として１５００Åの厚さで熱蒸着した。

この正極の上部に、正孔注入層（ＨＩＬ）として、１，４，５，８，９，１２−ヘキサアザ−トリフェニレン−２，３，６，７，１０，１１−ヘキサカルボニトリルおよびヘキサデカフルオロ銅フタロシアニンを蒸着レート比７：３で５０Åの厚さに蒸着した。

続いて、前記正孔注入層（ＨＩＬ）上に、正孔輸送層（ＨＴＬ）として、Ｎ，Ｎ’−ジ（１−ナフチル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニルベンジジン（ＮＰＢ）を４５０Åの厚さで蒸着する。

続いて、前記正孔輸送層（ＨＴＬ）の上部に、ホストとしての９，１０−ジ（ナフタレン−２−イル）アントラセン（ＡＤＮ）にドーパントとしての４，４’−（ビス（９−エチル−３−カルバゾビニレン）−１，１’−ビフェニル（ＢＣｚＶＢｉ）を蒸着レート比（９６重量部：４重量部）でドープすることにより、１５０Åの厚さの発光層（ＥＭＬ）を形成した。

次いで、前記発光層（ＥＭＬ）の上部に、電子輸送層（ＥＴＬ）としてのビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］キノリナート）ベリリウム（Ｂｅｂｑ２）を２００Åの厚さで蒸着した。

その後、前記電子輸送層（ＥＴＬ）上に電子注入層（ＥＩＬ）としてのＬｉＦを１０Åの厚さに蒸着した。

最後に、前記電子注入層（ＥＩＬ）上に負極としてのＭｇＡｇを蒸着レート比（Ｍｇ：Ａｌ）１０：１で１４０Åの厚さに形成した。以上の工程により、有機発光素子を作製した。

有機層（ＨＩＬ＋ＨＴＬ＋ＥＭＬ＋ＥＴＬ＋ＥＩＬ）の厚さは、８６０Åである。

［比較例１］
正極としてＩＴＯを７０Åの厚さで形成した。

正極工程とは別途の工程で、前記正極の上部に、真空状態で正孔注入層（ＨＩＬ）として、Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ビス−［４−（フェニル−ｍ−トリル−アミノ）−フェニル］−ビフェニル−４，４’−ジアミン（ＤＮＴＰＤ）を６５０Åの厚さで形成した。

続いて、実施例１と同一材料を用いて、前記正孔注入層（ＨＩＬ）の上部に、正孔輸送層（ＨＴＬ）を６５０Åの厚さで形成した。

続いて、実施例１と同一材料を用いて、前記正孔輸送層（ＨＴＬ）の上部に、発光層（ＥＭＬ）を２００Åの厚さで形成した。

続いて、実施例１と同一材料を用いて、前記発光層（ＥＭＬ）の上部に、電子輸送層（ＥＴＬ）を３００Åの厚さで形成した。

続いて、実施例１と同一材料を用いて、前記電子輸送層（ＥＴＬ）の上部に、電子注入層（ＥＩＬ）を１０Åの厚さで形成した。

最後に、実施例１と同一材料を用いて、負極を２００Åの厚さで形成することにより、有機発光素子を作製した。

なお、上記において、正極の作製工程と残りの工程とを分離した工程で行ったため、これらの工程の間には酸素雰囲気が存在していた。

有機層（ＨＩＬ＋ＨＴＬ＋ＥＭＬ＋ＥＴＬ＋ＥＩＬ）の厚さは、１８１０Åである。

［評価例］
実施例１及び比較例１で得られた有機発光素子について、電流−電圧特性、発光効率及び半減寿命を測定した。半減寿命は直流（ＤＣ）５０ｍＡ／ｃｍ^２の同一電流密度の印加時に、素子の輝度が初期値の５０％まで減少する時間として評価した。

結果を表１に示す。

表１から、実施例１の素子は、比較例１の素子に比べて、低い駆動電圧を示すことが分かる。また、発光効率及び半減寿命においても、実施例１の素子が比較例１の素子に比べて、優れた結果を示すことが分かる。

本発明は、ディスプレイ関連の技術分野に好適に適用可能である。

Claims (11)

1. 第１電極と、
   前記第１電極に対向する第２電極と、
   前記第１電極と前記第２電極との間に位置し、正孔注入層を備える有機層と、
   を備え、
   前記第１電極は金属を含み、
   前記金属の仕事関数の絶対値はＩＴＯの仕事関数の絶対値より小さく、
   前記正孔注入層の厚さは、５０Å〜１００Åであることを特徴とする、有機発光素子。
2. 前記金属は、銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）またはこれらの合金であることを特徴とする、請求項１に記載の有機発光素子。
3. 前記正孔注入層のＬＵＭＯのエネルギー準位の絶対値が前記金属の仕事関数の絶対値より大きいことを特徴とする、請求項１または２に記載の有機発光素子。
4. 前記正孔注入層は非酸化物系物質を含み、
   前記非酸化物系物質のＬＵＭＯのエネルギー準位の絶対値が前記金属の仕事関数の絶対値より大きいことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の有機発光素子。
5. 前記正孔注入層は酸化物系物質を含み、
   前記酸化物系物質のＬＵＭＯのエネルギー準位の絶対値が前記金属の仕事関数の絶対値より大きいことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の有機発光素子。
6. 前記正孔注入層は、１，４，５，８，９，１２−ヘキサアザ−トリフェニレン−２，３，６，７，１０，１１−ヘキサカルボニトリル、ヘキサデカフルオロ銅フタロシアニン、ＭｏＯ_ｘ（ｘは２〜６である）、Ｗ_ｘＯ_ｙ（ｘは１〜１８であり、ｙは２〜４９である）またはこれらの混合物を含むことを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の有機発光素子。
7. 前記正孔注入層は、前記第１電極と接触していることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の有機発光素子。
8. 前記正孔注入層と接触している前記第１電極の部位が酸化されていないことを特徴とする、請求項７に記載の有機発光素子。
9. 前記有機層の厚さは、８００Å〜１５００Åであることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の有機発光素子。
10. 前記第１電極は正極であり、前記第２電極は負極であることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか１項に記載の有機発光素子。
11. 前記第１電極の厚さは、２００Å〜５０００Åであることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の有機発光素子。