JP2021108318A - 有機ｅｌ素子、有機ｅｌ表示パネルおよび有機ｅｌ素子の製造方法 - Google Patents

有機ｅｌ素子、有機ｅｌ表示パネルおよび有機ｅｌ素子の製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】低電圧駆動が可能で発光効率が向上すると共に、長寿命化が可能な有機ＥＬ素子を提供する。【解決手段】有機ＥＬ素子２において、画素電極１３と、画素電極１３の上方に配され正孔注入性および正孔輸送性のうち少なくとも一方の性質を有する第１機能層２２と、第１機能層２２の上方に配され有機発光材料に電子供与性材料がドープされてなる電子供与性材料含有層１７１を含む有機発光層１７と、有機発光層１７の上方に配され、希土類金属に属する金属を含む第２機能層１９と、前記第２機能層の上方に配された対向電極２０とを有する。【選択図】図４

Description

本開示は、有機材料の電界発光現象を利用した有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）素子、有機ＥＬ表示パネルおよび機ＥＬ素子の製造方法に関する。
近年、発光型のディスプレイとして、基板上に行列方向に沿って有機ＥＬ素子を複数配列した有機ＥＬ表示パネルが、電子機器のディスプレイとして実用化されている。各有機ＥＬ素子は、陽極と陰極の一対の電極対の間に有機発光材料を含む有機発光層が配設された基本構造を有し、駆動時に一対の電極対間に電圧を印加し、陽極から有機発光層に注入される正孔と、陰極から有機発光層に注入される電子との再結合に伴って発生する電流駆動型の発光素子である。
このような有機ＥＬ素子にあっては、発光効率の向上と長寿命化が常に求められている。
有機発光層を構成する有機材料（特に、高分子有機材料）の最低空軌道（ＬＵＭＯ：Lowest Unoccupied Molecular Orbital）のエネルギー準位は、多くの場合、陰極材料のフェルミ準位との差が大きいため、陰極から有機発光層への電子の注入が円滑に行われず、良好な発光効率を得るのが難しい。
そのため、有機発光層に電子を供給するための電子輸送性を有する有機材料に仕事関数の低いアルカリ金属またはアルカリ土類金属をドープして、電子注入性を高める構成が提案されている（例えば、特許文献１）。
特開２０１６−１１５７４８号公報
しかしながら、上記のようにアルカリ金属やアルカリ土類金属をドープした電子輸送層を採用しても、有機発光層の材質によっては、なお電子注入における有機発光層と電子輸送層とのエネルギー障壁が大きく、そのため有機発光層内に注入される電子とホールの量的な均衡（キャリアバランス）が崩れた状態となり、十分な発光効率を得られないおそれがある。
また、アルカリ金属やアルカリ土類金属は、化学的な活性が高く、有機ＥＬ素子の内部に残留する不純物もしくは外部から侵入してきた水分等の不純物と反応して電子注入特性が劣化し、寿命が短くなるおそれもある。
本開示は、上記事情に鑑み、発光効率をより改善すると共に、さらなる長寿命化が可能な有機ＥＬ素子を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本開示の一態様における有機ＥＬ素子は、陽極と、前記陽極の上方に配され正孔注入性および正孔輸送性のうち少なくとも一方の性質を有する第１機能層と、前記第１機能層の上方に配され有機発光材料に電子供与性材料がドープされてなる発光層と、前記発光層の上方に配され、希土類金属に属する金属を含む第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ることを特徴とする。
本開示の一態様に係る有機ＥＬ素子では、発光層に電子供与性材料がドープされているので、第２機能層と発光層間のエネルギー障壁が小さくなり、発光層内に注入するホールと電子の量との均衡化を図ることができる。これにより、発光効率が改善される。また、第２機能層に含まれる希土類金属は仕事関数が小さいので電子注入特性を有すると共に、アルカリ金属やアルカリ土類金属に比べて化学的に安定しており、有機ＥＬ素子の長寿命化に資する。
本開示の態様に係る有機ＥＬ表示装置の全体構成を示すブロック図である。 上記有有機ＥＬ表示装置における機ＥＬパネルの画像表示面の一部を拡大した模式平面図である。 図２のＡ−Ａ線に沿った模式断面図である。 本開示の一態様に係る有機ＥＬ素子の積層構造を模式的に示す図である。 有機ＥＬ素子における正孔輸送層、発光層、電子輸送層のエネルギー準位が適切にバランスされている状態を示す概略図である。 有機ＥＬ素子における正孔輸送層、発光層、電子輸送層のエネルギー準位が適切にバランスされていない状態の一例を示す概略図である。 （ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、それぞれ有機ＥＬ素子２における正孔輸送層、有機発光層、第２機能層のエネルギー準位を説明するための概略図である。 有機ＥＬ素子における、発光層のエネルギーレベルのシフト量と最大エキシトン効率との関係を示すシミュレーション結果の図である。 有機ＥＬ素子２における、発光層のエネルギーレベルのシフト量と単位電流当たりの必要印加電圧との関係を示すシミュレーション結果を示す図である。 有機ＥＬ素子における、発光層のエネルギーレベルのシフト量と発光層のｎ型キャリア密度との関係を示す計算結果を示した図である。 有機ＥＬ素子における、発光層のエネルギーレベルのシフト量と、真性半導体のキャリア密度ｎｉに対する発光層のｎ型キャリア密度の比との関係を示す計算結果を示した図である。 （ａ）は、有機ＥＬ素子における、発光層の電流密度と最大エキシトン効率との関係を示す実験結果を示す図、（ｂ）は、印加電圧と電流密度との関係を示す実験結果を示す図である。 本開示の一態様に係る有機ＥＬ表示パネルの製造工程を示すフローチャートである。 （ａ）〜（ｄ）は、有機ＥＬ素子の製造過程を模式的に示す部分断面図である。 （ａ）〜（ｄ）は、図１４に続く有機ＥＬ素子の製造過程を模式的に示す部分断面図である。 （ａ）、（ｂ）は、図１５に続く有機ＥＬ素子の製造過程を模式的に示す部分断面図である。 （ａ）〜（ｄ）は、図１６に続く有機ＥＬ素子の製造過程を模式的に示す部分断面図である。 本開示の変形例に係る有機ＥＬ素子の積層構造を模式的に示す図である。 本開示の別の変形例に係る有機ＥＬ素子の積層構造を模式的に示す図である。 本開示のさらに別の変形例に係る有機ＥＬ素子の積層構造を模式的に示す図である。 本開示のさらに別の変形例に係る有機ＥＬ素子の積層構造を模式的に示す図である。 本開示のさらに別の変形例に係る有機ＥＬ素子の積層構造を模式的に示す図である。 本開示のさらに別の変形例に係る有機ＥＬ素子の積層構造を模式的に示す図である。
≪発明を実施するための形態の概要≫
本開示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正孔注入性および正孔輸送性のうち少なくとも一方の性質を有する第１機能層と、前記第１機能層の上方に配され有機発光材料に電子供与性材料がドープされてなる発光層と、前記発光層の上方に配され、希土類金属に属する金属を含む第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る。なお、「希土類金属に属する金属を含む第２機能層」には、第２機能層が希土類金属に属する金属の単層からなる場合を含む。
係る態様により、有機ＥＬ素子における発光効率の向上と、長寿命化が可能となる。
本開示の一態様に係る有機ＥＬ素子は、前記希土類金属に属する金属が、Ｙｂである。
また、本開示の一態様に係る有機ＥＬ素子は、前記電子供与性材料は、アルカリ金属、アルカリ土類金属および希土類金属から選択された、１または２以上の金属である。
また、本開示の一態様に係る有機ＥＬ素子は、前記電子供与性材料が、Ｎａを含む。
また、本開示の一態様に係る有機ＥＬ素子は、前記電子供与性材料は、Ｙｂを含む。
また、本開示の一態様に係る有機ＥＬ素子は、前記第２機能層が、前記発光層に接して形成される。
また、本開示の一態様に係る有機ＥＬ素子は、前記発光層と前記第２機能層との間に、アルカリ金属およびアルカリ土類金属から選択された金属の化合物からなる中間層が介在する。
これにより、アルカリ金属およびアルカリ土類金属から選択された金属の化合物が第２機能層に含まれる希土類金属に還元されて解離し、解離されたアルカリ金属またはアルカリ土類金属が、電子注入性を向上させると共に、有機発光層の発光有機材料に効果的に拡散することができる。
また、本開示の一態様に係る有機ＥＬ素子は、前記発光層の膜厚方向において、前記第１機能層側の界面に隣接する第１の領域に含まれる前記電子供与性材料の割合よりも、前記第２機能層側の界面に隣接する第２の領域に含まれる前記電子供与性材料の割合の方が高い。
また、本開示の一態様に係る有機ＥＬ素子は、前記発光層の前記第２領域中のキャリア密度が、１０12／ｃｍ3以上、１０19／ｃｍ3以下である。
発光層中の前記第２領域中のキャリア密度をこのような範囲に設定することにより良好なキャリアバランスを得ることができ、発光効率がさらに向上する。
ここで、本開示の一態様に係る有機ＥＬ素子は、前記発光層で発生する励起子の密度は、前記第２領域よりも前記第１領域の方が高い
これにより、ホールと電子の再結合により生じた励起子のエネルギーが有機発光層中に拡散された電子供与性材料に吸収されることが抑制されるので、発光効率のさらなる向上が可能となる。
また、本開示の一態様に係る有機ＥＬ素子は、前記陰極は、半透光性である。ここで、本開示の一態様に係る有機ＥＬ素子は、前記発光層の膜厚は、３０ｎｍ以上、１５０ｎｍ以下であることが望ましい。
係る態様により、光共振器構造を構築が容易となり、発光効率のさらなる向上が望める。
また、本開示の一態様に係る有機ＥＬ素子は、前記発光層および前記第１機能層のうち少なくとも１層が塗布膜である。
塗布膜の形成のため、ウエットプロセスを採用することができ、製造コストを低減化できる。ウエットプロセスで成膜する場合には、水分等の不純物の残存量がドライプロセスの場合よりも増えるが、第２機能層に含まれる希土類金属は、比較的化学的に安定しているので、従来のアルカリ金属等を使用する場合よりも長寿命化が可能である。
また、本開示の一態様に係る有機ＥＬ素子は、前記第１機能層は、酸化タングステンを含む。
また、本開示の一態様に係る有機ＥＬ表示パネルは、基板上方に、上記の有機ＥＬ素子を複数、行列状に配列し、行方向に隣接する有機ＥＬ素子における発光層は、列方向に延在する隔壁によって仕切られている。
また、本開示の一態様に係る有機ＥＬ素子の製造方法は、陽極を形成し、前記陽極の上方に配され正孔注入性および正孔輸送性のうち少なくとも一方の性質を有する第１機能層を形成し、前記第１機能層上に有機発光材料からなる有機発光材料層を形成し、前記有機発光材料層上に、アルカリ金属およびアルカリ土類金属から選択された第１金属の化合物を含む中間層を形成し、前記中間層上に、希土類金属から選択された第２金属を含む第２機能層を形成し、前記第２機能層の上方に、陰極を形成する工程を含み、前記第１金属と第２金属のうち少なくとも第１金属が前記有機発光材料層中に拡散することにより、前記有機発光材料層内にキャリア密度が１０12／ｃｍ3以上、１０19／ｃｍ3以下となる部分を含む電子供与性材料含有層が形成されてなる。
ここで、前記第１金属の化合物は、ＮａＦである。また、前記第２金属は、Ｙｂである。
また、本開示の一態様に係る有機ＥＬ素子の製造方法は、陽極を形成し、前記陽極の上方に配され正孔注入性および正孔輸送性のうち少なくとも一方の性質を有する第１機能層を形成し、前記第１機能層上に有機発光材料からなる有機発光材料層を形成し、前記有機発光材料層上に、希土類金属から選択された金属を含む第２機能層を形成し、前記第２機能層の上方に、陰極を形成する工程を含み、前記第２機能層中の前記希土類金属から選択された金属が、前記有機発光材料層中に拡散することにより、前記有機発光材料層内にキャリア密度が１０12／ｃｍ3以上、１０19／ｃｍ3以下となる部分を含む電子供与性材料含有層が形成されてなる。
ここで、前記第２機能層中の前記希土類金属から選択された金属は、Ｙｂである。
これにより、発光効率が改善されると共に長寿命の有機ＥＬ素子を製造できる。
≪実施の形態≫
以下、本開示の一態様に係る有機ＥＬ素子および有機ＥＬ表示パネル、有機ＥＬ表示装置について、図面を参照しながら説明する。なお、図面は、模式的なものを含んでおり、各部材の縮尺や縦横の比率などが実際とは異なる場合がある。
１．有機ＥＬ表示装置１の全体構成
図１は、有機ＥＬ表示装置１の全体構成を示すブロック図である。有機ＥＬ表示装置１は、例えば、テレビ、パーソナルコンピュータ、携帯端末、業務用ディスプレイ（電子看板、商業施設用大型スクリーン）などに用いられる表示装置である。
有機ＥＬ表示装置１は、有機ＥＬ表示パネル１０と、これに電気的に接続された駆動制御部２００とを備える。
有機ＥＬ表示パネル１０は、本実施の形態では、上面が長方形状の画像表示面であるトップエミッション型の表示パネルである。有機ＥＬ表示パネル１０では、画像表示面に沿って複数の有機ＥＬ素子（不図示）が配列され、各有機ＥＬ素子の発光を組み合わせて画像を表示する。なお、有機ＥＬ表示パネル１０は、一例として、アクティブマトリクス方式を採用している。
駆動制御部２００は、有機ＥＬ表示パネル１０に接続された駆動回路２１０と、計算機などの外部装置又はアンテナなどの受信装置に接続された制御回路２２０とを有する。駆動回路２１０は、各有機ＥＬ素子に電力を供給する電源回路、各有機ＥＬ素子への供給電力を制御する電圧信号を印加する信号回路、一定の間隔ごとに電圧信号を印加する箇所を切り替える走査回路などを有する。
制御回路２２０は、外部装置や受信装置から入力された画像情報を含むデータに応じて、駆動回路２１０の動作を制御する。
なお、図１では、一例として、駆動回路２１０が有機ＥＬ表示パネル１０の周囲に４つ配置されているが、駆動制御部２００の構成はこれに限定されるものではなく、駆動回路２１０の数や位置は適宜変更可能である。また、以下では説明のため、図１に示すように、有機ＥＬ表示パネル１０上面の長辺に沿った方向をＸ方向、有機ＥＬ表示パネル１０上面の短辺に沿った方向をＹ方向とする。
２．有機ＥＬ表示パネル１０の構成
（Ａ）平面構成
図２は、有機ＥＬ表示パネル１０の画像表示面の一部を拡大した模式平面図である。有機ＥＬ表示パネル１０では、一例として、Ｒ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）（以下、単にＲ、Ｇ、Ｂともいう。）にそれぞれ発光する副画素１００Ｒ、１００Ｇ、１００Ｂが行列状に配列されている。副画素１００Ｒ、１００Ｇ、１００Ｂは、Ｘ方向に交互に並び、Ｘ方向に並ぶ一組の副画素１００Ｒ、１００Ｇ、１００Ｂが、一つの画素Ｐを構成している。画素Ｐでは、階調制御された副画素１００Ｒ、１００Ｇ、１００Ｂの発光輝度を組み合わせることにより、フルカラーを表現することが可能である。
また、Ｙ方向においては、副画素１００Ｒ、副画素１００Ｇ、副画素１００Ｂのいずれかのみが並ぶことでそれぞれ副画素列ＣＲ、副画素列ＣＧ、副画素列ＣＢが構成されている。これにより、有機ＥＬ表示パネル１０全体として画素Ｐが、Ｘ方向及びＹ方向に沿った行列状に並び、この行列状に並ぶ画素Ｐの発色を組み合わせることにより、画像表示面に画像が表示される。
副画素１００Ｒ、１００Ｇ、１００Ｂには、それぞれＲ、Ｇ、Ｂの色に発光する有機ＥＬ素子２（Ｒ）、２（Ｇ）、２（Ｂ）（図３参照）が配置されている。
また、本実施の形態に係る有機ＥＬ表示パネル１０では、いわゆるラインバンク方式を採用している。すなわち、副画素列ＣＲ、ＣＧ、ＣＢを１列ごとに仕切る隔壁（バンク）１４がＸ方向に間隔をおいて複数配置され、各副画素列ＣＲ、ＣＧ、ＣＢでは、副画素１００Ｒ、１００Ｇ、１００Ｂが、有機発光層を共有している。
ただし、各副画素列ＣＲ、ＣＧ、ＣＢでは、副画素１００Ｒ、１００Ｇ、１００Ｂ同士を絶縁する画素規制層１４１がＹ方向に間隔をおいて複数配置され、各副画素１００Ｒ、１００Ｇ、１００Ｂは、独立して発光することができるようになっている。
なお、画素規制層１４１の高さは、有機発光層のインク塗布時における液面の高さよりも低い。図２では、隔壁１４及び画素規制層１４１は点線で表されているが、これは、画素規制層１４１及び隔壁１４が、画像表示面の表面に露出しておらず、画像表示面の内部に配置されているからである。
（Ｂ）断面構成
図３は、図２のＡ−Ａ線に沿った模式断面図である。有機ＥＬ表示パネル１０において、一つの画素は、Ｒ、Ｇ、Ｂをそれぞれ発光する３つの副画素からなり、各副画素は、対応する色を発光する有機ＥＬ素子２（Ｒ）、２（Ｇ）、２（Ｂ）で構成される。
各発光色の有機ＥＬ素子２（Ｒ）、２（Ｇ）、２（Ｂ）は、基本的には、ほぼ同様の構成を有するので、区別しないときは、有機ＥＬ素子２として説明する。
図３に示すように、有機ＥＬ素子２は、基板１１、層間絶縁層１２、画素電極（陽極）１３、隔壁１４、正孔注入層１５、正孔輸送層１６、有機発光層１７、中間層１８、第２機能層１９、対向電極（陰極）２０、および、封止層２１とからなる。
基板１１、層間絶縁層１２、中間層１８、第２機能層１９、対向電極２０、および、封止層２１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１０が備える複数の有機ＥＬ素子２に共通して形成されている。
（１）基板
基板１１は、絶縁材料である基材１１１と、ＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）層１１２とを含む。ＴＦＴ層１１２には、副画素ごとに駆動回路が形成されている。基材１１１は、例えば、ガラス基板、石英基板、シリコン基板、硫化モリブデン、銅、亜鉛、アルミニウム、ステンレス、マグネシウム、鉄、ニッケル、金、銀などの金属基板、ガリウム砒素などの半導体基板、プラスチック基板等を採用することができる。
プラスチック材料としては、熱可塑性樹脂、熱硬化樹脂いずれの樹脂を用いてもよい。例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミド、ポリイミド（ＰＩ）、ポリカーボネート、アクリル系樹脂、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート、ポリアセタール、その他フッ素系樹脂、スチレン系、ポリオレフィン系、ポリ塩化ビニル系、ポリウレタン系、フッ素ゴム系、塩素化ポリエチレン系等の各種熱可塑性エラストマー、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル、シリコーン樹脂、ポリウレタン等、またはこれらを主とする共重合体、ブレンド体、ポリマーアロイ等が挙げられ、これらのうち１種、または２種以上を積層した積層体を用いることができる。
（２）層間絶縁層
層間絶縁層１２は、基板１１上に形成されている。層間絶縁層１２は、樹脂材料からなり、ＴＦＴ層１１２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。また、図３の断面図には示されていないが、層間絶縁層１２には、副画素ごとにコンタクトホールが形成されている。
（３）画素電極
画素電極１３は、光反射性の金属材料からなる金属層を含み、層間絶縁層１２上に形成されている。画素電極１３は、副画素ごとに設けられ、コンタクトホール（不図示）を通じてＴＦＴ層１１２と電気的に接続されている。本実施の形態においては、画素電極１３は、陽極として機能する。
光反射性を具備する金属材料の具体例としては、Ａｇ（銀）、Ａｌ（アルミニウム）、アルミニウム合金、Ｍｏ（モリブデン）、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。
画素電極１３は、金属層単独で構成してもよいが、金属層の上に、ＩＴＯ（酸化インジウム錫）やＩＺＯ（酸化インジウム亜鉛）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。
（４）隔壁・画素規制層
隔壁１４は、基板１１の上方に副画素ごとに配置された複数の画素電極１３を、Ｘ方向（図２参照）において列毎に仕切るものであって、Ｘ方向に並ぶ副画素列ＣＲ、ＣＧ、ＣＢの間においてＹ方向に延伸するラインバンク形状である。
この隔壁１４には、電気絶縁性材料が用いられる。電気絶縁性材料の具体例として、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）が用いられる。
隔壁１４は、有機発光層１７を塗布法で形成する場合に塗布された各色のインクが溢れて混色しないようにするための構造物として機能する。
なお、樹脂材料を用いる際は、加工性の点から感光性を有することが好ましい。当該感光性は、ポジ型、ネガ型のいずれであってもよい。
隔壁１４は、有機溶媒や熱に対する耐性を有することが好ましい。また、インクの流出を抑制するために、隔壁１４の表面は所定の撥液性を有することが好ましい。
画素電極１３が形成されていない部分において、隔壁１４の底面が層間絶縁層１２の上面と接している。
画素規制層１４１は、電気絶縁性材料からなり、各副画素列においてＹ方向（図２）に隣接する画素電極１３の端部を覆い、当該Ｙ方向に隣接する画素電極１３同士を仕切っている。
画素規制層１４１の膜厚は、画素電極１３の膜厚よりも若干大きいが、有機発光層１７の上面までの厚みよりも小さくなるように設定されている。これにより、各副画素列ＣＲ、ＣＧ、ＣＢにおける有機発光層１７は、画素規制層１４１によっては仕切られず、有機発光層１７を形成する際のインクの流動が妨げられない。そのため、各副画素列における有機発光層１７の厚みを均一に揃えることを容易にする。
画素規制層１４１は、上記構造により、Ｙ方向に隣接する画素電極１３の電気絶縁性を向上しつつ、各副画素列ＣＲ、ＣＧ、ＣＢにおける有機発光層１７の段切れ抑制、画素電極１３と対向電極２０との間の電気絶縁性の向上などの役割を有する。
画素規制層１４１に用いられる電気絶縁性材料の具体例としては、上記隔壁１４の材料として例示した樹脂材料や無機材料などが挙げられる。また、上層となる有機発光層１７を形成する際、インクが濡れ広がりやすいように、画素規制層１４１の表面はインクに対する親液性を有することが好ましい。
（５）正孔注入層
正孔注入層１５は、画素電極１３から有機発光層１７へのホール（正孔）の注入を促進させる目的で、画素電極１３上の開口部１４ａ内に設けられている。正孔注入層１５は、例えば、銀（Ａｇ）、モリブデン（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層である。上記の内、酸化金属からなる正孔注入層１５は、ホールを安定的に、またはホールの生成を補助して、有機発光層１７に対しホールを注入する機能を有する。
本実施の形態においては、正孔注入層１５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で印刷法などのウエットプロセスにより形成する。
（６）正孔輸送層
正孔輸送層１６は、正孔注入層１５から注入された正孔を有機発光層１７へ輸送する機能を有する。正孔輸送層１６は、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であって、親水基を備えないものなどを用いて印刷法などのウエットプロセスにより形成される。
本実施の形態では、上記正孔注入層１５と正孔輸送層１６が第１機能層２２（後述の図４参照）を構成する。なお、第１機能層２２は、正孔注入性および正孔輸送性のうち少なくとも一方の特性を有していればよい。
（７）有機発光層
有機発光層１７は、開口部１４ａ内に形成されており、正孔と電子の再結合により、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色の光を発光する機能を有する。なお、特に、発光色を特定して説明する必要があるときには、有機発光層１７（Ｒ）、１７（Ｇ）、１７（Ｂ）と記す。
有機発光層１７は、有機発光材料からなる有機発光材料層に、電子供与性材料としての金属をドープして電子供与性材料含有層１７１（図４参照）を形成してなる。本実施の形態では、電子供与性材料含有層１７１は、中間層１８や第２機能層１９に含まれる金属が有機発光層１７中に拡散して形成されるようになっている。これにより、有機発光層１７と第２機能層１９のエネルギー障壁が小さくなり、対向電極２０から有機発光層１７への電子注入量が増大し、有機発光層１７における良好なキャリアバランスを得ることができ、発光効率を改善することが可能となる。詳しくは、後述する。
なお、有機発光層１７に用いられる有機発光材料としては公知の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、アンスラセン化合物、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鎖体、２−ビピリジン化合物の金属鎖体、シッフ塩とＩＩＩ族金属との鎖体、オキシン金属鎖体、希土類鎖体等の蛍光物質や、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公知の燐光物質を用いることができる。
（８）中間層
中間層１８は、下部の有機層からの水分の第２機能層１９への移動を抑止すると共に、対向電極２０からの電子を有機発光層１７へ輸送する機能を有する。中間層１８は、ＮａＦ（フッ化ナトリウム）からなる。ＮａＦは、上層に還元性を有する材料を蒸着することで電子注入性に優れると共に水分の透過性が低く防水性を有するからである。
また、還元されて解離したＮａ原子の一部が有機発光層１７に拡散して、有機発光層１７中のキャリア密度を増加させ、第２機能層１９とのエネルギー障壁を小さくするように機能する。
中間層１８の膜厚は１ｎｍ以上１０ｎｍ以下とすることが望ましい。
（９）第２機能層
第２機能層１９は、中間層１８上に形成されており、対向電極２０から注入された電子を有機発光層１７へと輸送する機能を有する。
本実施の形態では、第２機能層１９は、Ｙｂ（イッテルビウム）の単層からなり、蒸着法もしくはスパッタ法により中間層１８上にＹｂ膜を成膜することにより形成される。
Ｙｂは、還元性を有すると共に、仕事関数が低いため電子注入特性に優れる。また、アルカリ金属やアルカリ土類金属（以下では、「アルカリ金属等」と総称する。）に比べて化学的に安定しており、水分等の不純物と反応しにくく、劣化しにくいという優れた特性を有する。
これにより、従来の有機材料にアルカリ金属等をドープする場合に比べて、より耐液性が増すと共に、中間層１８のＮａＦとのＹｂの有効な接触面積も大きくなるので、ＹｂによるＮａＦへの還元作用が促進される。解離したＮａが、電子注入特性をより向上させると共に、有機発光層１７へ拡散し、電子供与性材料含有層１７１を形成する。
Ｙｂ単層膜の膜厚は、０．１ｎｍ以上、１０ｎｍ以下とすることが望ましい。０．１ｎｍ未満であると十分な電子注入性を得られないおそれがあるからであり、１０ｎｍを超えると光透過性に問題があり、発光効率が低下するおそれがあるからである。
なお、中間層１８の膜厚が小さい場合には、Ｙｂ自身も有機発光層１７の有機発光材料に拡散する。Ｙｂは３価のプラスイオンなのでＮａだけが拡散する場合よりも有機発光層１７中のキャリア密度を高くする効果が高い。
（１０）対向電極
対向電極２０は、透光性の導電性材料からなり、第２機能層１９上に形成されている。対向電極２０は、陰極として機能する。
対向電極２０としては、例えば、金属薄膜または、ＩＴＯやＩＺＯなどの透明導電膜を用いることができる。光共振器構造をより効果的に得るためには、対向電極２０の材料として、アルミニウム、マグネシウム、銀、アルミニウム−リチウム合金、マグネシウム−銀合金等のうち少なくとも１つの材料からなる金属薄膜を形成するのが望ましい。この場合において、金属薄膜の膜厚は、５ｎｍ以上３０ｎｍ以下とすることが望ましい。これにより、対向電極２０が半透光性となり、画素電極１３と対向電極２０の各反射面との間で光共振器構造を構築することができるため、発光効率をさらに向上できる。
なお、上記のような光共振器構造を採用する場合には、第２機能層１９と対向電極２０の間にＩＴＯやＩＺＯなどの透明導電膜を所望の膜厚で形成して、有機発光層１７と対向電極２０間の光学的距離を適切な大きさに調整するのが望ましい。
また、対向電極２０上に同じくＩＴＯやＩＺＯなどの透明導電膜を形成して、これにより、色度や視野角を調整するようにしてもよい。
（１１）封止層
封止層２１は、正孔輸送層１６、有機発光層１７、第２機能層１９などの有機層が水分に晒されたり、空気に晒されたりして劣化するのを防止するために設けられるものである。
封止層２１は、例えば、窒化シリコン（ＳｉＮ）、酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）などの透光性材料を用いて形成される。
（１２）その他
図３には示されてないが、封止層２１上に透明な接着剤を介して防眩用の偏光板や上部基板を貼り合せてもよい。また、各有機ＥＬ素子２により発光される光の色度を補正するためのカラーフィルターを貼り合わせてもよい。これらにより、正孔輸送層１６、有機発光層１７、第２機能層１９などを外部の水分および空気などからさらに保護できる。
３．発光層と隣接層との間のキャリア移動の適正化について
以下、有機ＥＬ素子における発光層中のキャリア移動を適正化するための方法について図面を参照しながら説明する。
（１）有機ＥＬ素子の主要部における積層構造
図４は、本開示の態様に係る有機ＥＬ素子における主要部（陽極から陰極に至るまでの部分：以下、「発光部」ともいう。）の積層構造を示す模式図である。
同図に示すように画素電極１３上に第１機能層２２（正孔注入層１５、正孔輸送層１６）、有機発光層１７、中間層１８、第２機能層１９および対向電極２０を積層して発光部が形成されている。
有機発光層１７の対向電極２０側の界面（本例では中間層１８との界面）側には、電子供与性材料含有層１７１が形成される。
この電子供与性材料含有層１７１は、有機発光層１７の母体となる有機発光材料に電子供与性材料をドープして形成されている。ドープされる金属としては、アルカリ金属、アルカリ土類金属および希土類金属のうち少なくとも１つの金属を用いることができる。
本実施の形態では、中間層１８の形成材料であるＮａＦに含まれるＮａと第２機能層１９のＹｂが、拡散により。有機発光層１７の有機発光材料に拡散して電子供与性材料含有層１７１を形成している。もっとも、中間層１８の膜厚が厚い場合には、第２機能層１９のＹｂが、有機発光層１７に浸透しない場合もあり得るが、少なくとも直接接触する中間層１８中のＮａは有機発光層１７に浸透・拡散して電子供与性材料含有層１７１を形成する。
電子供与性材料としての上記金属は、有機発光材料からなる膜厚ｔ１の有機発光材料層に対し、その膜厚方向に拡散して分布し、厚みｔ２（ｔ２＜ｔ１）の電子供与性材料含有層１７１を形成する。ただし、有機発光層１７における電子供与性材料含有層１７１と電子供与性材料含有層１７１以外の部分の境界面は、必ずしも明確ではなく。図４はあくまでも模式的に表している。
これらの電子供与性材料の金属をドープすることにより有機発光層１７のキャリア密度が増加し、第２機能層１９とのエネルギー障壁を小さくすることができる。
なお、有機発光層１７中でホールと電子が再結合して発光する箇所（発生する励起子の密度が高いところ）ができるだけ有機発光層１７の画素電極１３側の界面（以下、「陽極側界面」という。）に近い部分であることが望ましい。電子供与性材料含有層１７１は、中間層１８中のアルカリ金属等の拡散により形成されるので、有機発光層１７の対向電極２０側の界面（以下、陰極側界面」という。）付近の濃度が一番高く、陽極側界面に向かうに連れて少なくなる。
発光中心をできるだけ陽極側界面に近くすることにより、ホールと電子の再結合により生じる励起子のエネルギーが電子供与性材料である金属に吸収されて発光に寄与する励起子の量が減少するのを可及的に阻止できる。
したがって、有機発光層１７にドープされた電子供与性材料の濃度は、陽極側界面よりも陰極側界面の方が高いことが望ましく、また、前記発光層で発生する励起子の密度は、陰極側界面よりも陽極側界面の方が高いことが望ましい。
そのためには、有機発光層１７の膜厚および必要な電子移動度を有する有機材料、中間層１８の膜厚（第２機能層１９により還元されて有機発光材料に拡散され得るＮａの量）などが、予め実験などにより決定される。
本実施の形態では、中間層１８は、ＮａＦからなるが、他のアルカリ金属もしくはアルカリ土類金属のうち選択された金属のフッ化物であっても構わない。同様に水分等のブロック性を有し、また、Ｙｂにより一部が還元された場合に、それらの類に属する金属は電子注入特性を発揮するからである。もっとも、水分等の不純物のブロック性を特に重視せず、電子供与性材料含有層１７１に上記金属を拡散することのみに着目すれば、特にフッ化物に限定されず、当該金属と他の元素の化合物であっても構わない。
第２機能層１９のＹｂは還元性を有するので、中間層１８のＮａＦが一部還元されて解離し、解離したＮａが電子供与性材料として、主に有機発光層１７の中間層１８側に浸透・拡散して、電子供与性材料含有層１７１を形成する。
なお、第２機能層１９を形成する金属は、Ｙｂだけでなく他の希土類金属であっても構わない。Ｙｂの有する低仕事関数、還元性、化学安定性の各特性は、希土類金属に共通する特性であるからである。もっとも、Ｙｂは、他の希土類金属に比べて、融点が低く、透明性も高いなどの優れた特徴を有する。
以上のようにして、有機発光層１７中に電子供与性材料含有層１７１を形成することにより、画素電極１３と対向電極２０に電圧を印加したときにおける有機発光層１７中のキャリアバランスが改善され、駆動電圧を低くでき発光効率が向上する。
（２）キャリアバランスの改善について
図５は、有機ＥＬ素子における正孔輸送層、発光層、電子輸送層のエネルギー準位が適切に設定されている状態を示す模式図である。
同図に示すように、画素電極（陽極）と対向電極（陰極）との間に電圧が印加された状態において、画素電極から正孔輸送層を介して発光層の最高被占軌道（ＨＯＭＯ）に正孔（ホール）が供給されると共に、対向電極から電子輸送層介して発光層の最低空軌道（ＬＵＭＯ）に電子が供給される。そして、発光層に対し正孔輸送層側から供給されたホールと電子輸送層側から供給された電子とが発光層内で再結合し励起状態を生成して発光する。
この再結合において、良好なキャリアバランスが保たれて発光層に注入される電子とホールとが量的に均衡していると、電子とホールとが過不足なく再結合される。そのため、残余のホール又は電子が発生することなく、全てのホール及び電子を発光に寄与させることができ有機ＥＬ素子の発光効率を最適化することができる。
これに対し、正孔輸送層、発光層、電子輸送層のエネルギー準位が適切でない場合には、発光層へのキャリア移動が適切に行われない。
図６は、有機ＥＬ素子における正孔輸送層、発光層、電子輸送層のエネルギー準位が適切でない場合の一例を示す概略図である。同図では、発光層のエネルギー準位の正孔輸送層及び電子輸送層のエネルギー準位に対する相対位置が、図５に示す状態と比べて上方に位置する。
そのため、電子輸送層のエネルギー準位に対する発光層のＬＵＭＯ準位の相対位置が上方にシフトし、両エネルギー準位の差Ａが図５に示す状態と比べて増加している。その結果、画素電極と対向電極との間に電圧が付勢された状態における、対向電極から電子輸送層を介した発光層のＬＵＭＯへの電子供給に対するエネルギー障壁が増し、発光層へ流入する電子の量が減少する。
また、正孔輸送層のエネルギー準位と発光層のＬＵＭＯ準位との差Ｂが図５に示す状態と比べて減少している。その結果、発光層のＬＵＭＯから正孔輸送層への電子流出に対するエネルギー障壁が減少し、発光層から正孔輸送層への流出する電子の量が増加する。また、正孔輸送層から発光層へ流入するホールの量は増加する。
他方、正孔輸送層のエネルギー準位に対する発光層のＨＯＭＯ準位の相対位置が下方にシフトし、両エネルギー準位の差Ｃが図５に示す状態と比べて減少する。その結果、画素電極と対向電極との間に電圧が印加された状態において、画素電極から正孔輸送層を介して発光層のＨＯＭＯへ流入するホールの量は増加する。
その結果、発光層内における電子とホールに量的な不均衡が生じることになり、発光層内でホールと再結合して発光に寄与する電子の量が、発光層内に供給されるホールの量に対して少なくなり、有機ＥＬ素子の発光効率が低下するという問題が生じる。
図７（ａ）〜（ｃ）は、有機ＥＬ素子２における正孔輸送層１６、有機発光層１７、中間層１８のエネルギー準位の改善を説明するための模式図である。図７（ａ）は、有機発光層１７に電子供与性材料をドープする前の各層のエネルギー準位、図７（ｂ）は有機発光層１７に電子供与性材料をドープしたときの有機発光層１７のフェルミレベルの変化、図７（ｃ）は、有機発光層１７に電子供与性材料をドープしたときの各層のエネルギー準位を示す。
図７（ａ）に示すように、正孔輸送層１６、有機発光層１７、中間層１８のエネルギー準位は、各層のフェルミレベル１６ａ、１７ａ、１８ａが一致するようなエネルギー準位に位置している。有機ＥＬ素子２の有機発光層１７に電子供与性材料を含まない場合（図７（ａ））には、中間層１８のエネルギー準位と有機発光層１７のＬＵＭＯ準位との差Ｄは相対的に大きく、正孔輸送層１６のエネルギー準位と有機発光層１７のＬＵＭＯ準位との差Ｅは相対的に小さい。その結果、図６に示した場合と同様、有機発光層１７内でホールと再結合して発光に寄与する電子の量が、有機発光層１７内に供給されるホールの量に対して少なくなり、発光効率が低いという課題が生じる。
そこで、有機発光層１７に電子供与性材料が添加されている状態とすることにより、有機発光層１７のフェルミレベルを１７ａから１７ｂにＬＵＭＯ側にシフトする（図７（ｂ））。
そうすると、図７（ｃ）に示すように、各層のエネルギー準位は、各層のフェルミレベル１６ａ、１７ａ、１８ａが一致するようなエネルギー準位に再配置され、図７（ａ）に比べて、中間層１８のエネルギー準位と有機発光層１７のＬＵＭＯ準位との差Ｆは減少する。
そのため、中間層１８から有機発光層１７へ流入する電子の量が増加する。その結果、発光層内でホールと再結合して発光に寄与する電子の量が増加し、有機ＥＬ素子２の発光効率は向上する。
したがって、有機発光層１７の少なくとも陰極側の界面に近い側の部分のフェルミレベルをＬＵＭＯ側にシフトすることにより、有機発光層１７内に存在しホールとの再結合に寄与する電子の量を、正孔輸送層１６から有機発光層１７内に供給されるホールの量と均衡させることができ、電子とホールとが過不足なく再結合して、発光に寄与させることができ有機ＥＬ素子の発光効率を向上することができる。
すなわち、有機発光層１７のＨＯＭＯ準位とＬＵＭＯ準位を有機発光層１７に電子供与性材料を含ませることにより制御し、有機発光層１７に隣接する中間層１８との注入エネルギー障壁を最適化する。これにより有機発光層１７に注入される電子とホールの量的バランス（キャリアバランス）が最適化し発光効率を改善することができる。
（３）有機発光層のエネルギー準位シフト量と発光効率及び印加電圧との関係について
有機ＥＬ素子２における有機発光層１７のエネルギー準位シフト量と発光効率及び印加電圧について図面を参照しながら説明する。
有機発光層１７のＨＯＭＯ準位及びＬＵＭＯ準位を示すエネルギーレベルを変化させた計算実験をデバイスシミュレータを用いて行った。シミュレータでは、図５に示したモデルにおける有機発光層のＨＯＭＯ・ＬＵＭＯ準位をともに変化させ、電流特性、効率特性を評価した。
図８は、有機ＥＬ素子２における、発光層のエネルギーレベルのシフト量と最大エキシトン（励起子）生成効率との関係を示すシミュレーション結果の図である。図９は、発光層のエネルギーレベルのシフト量と単位電流値当たりの必要印加電圧（１０ｍＡ／ｃｍ2を流すための印加電圧）との関係を示すシミュレーション結果の図である。
図８及び図９において、発光層のエネルギーレベルのシフト量は、有機発光層１７中に電子供与性材料を含まない状態（後述の有機発光材料層１７０を形成した状態）を基準値（０ｅＶ）とした。
図８に示すように、発光効率をあらわす指標であるエキシトン生成効率は、有機発光層１７のエネルギーレベルを基準値（０ｅＶ）から正方向にシフトすることで増加する。そして、基準値から約０．０５ｅＶシフトすることで、エキシトン生成効率は最大値（約０．３ｅＶ時）からの損失量がほぼ半減し、基準値から約０．１ｅＶ以上シフトすることでエキシトン生成効率はほぼ飽和する。
一方、図９に示すように、単位電流（１０ｍＡ／ｃｍ2）を流すための印加電圧は、有機発光層１７のエネルギーレベルを基準値（０ｅＶ）から正方向にシフトすることで漸減し、基準値から約０．１５ｅＶシフトすることで最小値を示す。さらに、有機発光層１７のエネルギーレベルを正方向にシフトすることで印加電圧は漸増し、約０．３ｅＶにおいて基準値（０ｅＶ）における印加電圧を超えない値を示す。
これらの結果から、有機発光層１７のエネルギーレベルを、電子供与性材料を含まない状態を基準（０ｅＶ）として、０．０５ｅＶ以上０．３ｅＶ以下の範囲で正方向にシフトすることで、有機ＥＬ素子２の発光効率を向上するとともに駆動電圧が低減することが可能であることがわかる。
（４）有機発光層１７のエネルギーレベルのシフト量とキャリア密度との関係について
有機発光層１７のエネルギーレベルを、電子供与性材料を含まない状態を基準として０．０５ｅＶ以上０．３ｅＶ以下の範囲で正方向にシフトするための電子供与性材料のドープ濃度について計算を行った。
一般に半導体に不純物をｎ型ドープした際のエネルギーレベル（フェルミレベル：フェルミ準位）をＥｆ、真性半導体のフェルミレベルをＥｉとしたとき、エネルギーシフト量（Ｅｆ−Ｅｉ）は、次式により計算することができる。
Ｅｆ−Ｅｉ＝ｋ＊Ｔ＊ｌｎ（Ｎｄ／ｎｉ）
ここで、Ｅｆ：フェルミレベル、Ｅｉ：真性半導体のフェルミレベル、ｋ：ボルツマン定数、Ｔ：絶対温度、Ｎｄ：ｎ型キャリア濃度（ｃｍ-3）、ｎｉ：真性半導体のキャリア密度（ｃｍ-3）
上式を用いて、有機発光層のエネルギーシフト量（Ｅｆ−Ｅｉ）とｎ型不純物のキャリア濃度との関係を計算することができる。
図１０は、有機ＥＬ素子２への適用を目的として、発光層のエネルギーレベルのシフト量と発光層のｎ型キャリア密度との関係を示す計算結果を示した図である。
本計算では、真性半導体のキャリア密度ｎｉに替えて、電子供与性材料を含まない状態での有機発光層１７（有機発光材料層１７０）のキャリア密度を用いて計算を行った。具体的には、電子供与性材料を含まない状態での有機発光層１７のキャリア密度は、発明者の検討により算出した現実的に取り得る数値５×１０10／ｃｍ3以上、５×１０14／ｃｍ3以下として計算を行った。
図１０より、有機発光層１７のエネルギーレベルを０．０５ｅＶ以上０．３ｅＶ以下の範囲で正方向にシフトしたときの、有機発光層１７のｎ型キャリア濃度は、３．５×１０11／ｃｍ3以上、５．５×１０19／ｃｍ3以下、好ましくは、１０12／ｃｍ3以上、１０19／ｃｍ3以下の範囲に存在することがわかる。
電子供与性材料を一価のイオンとなるアルカリ金属で構成すると、ｎ型キャリア濃度Ｎｄが電子供与性材料を混入させる濃度になる。電子供与性材料が多価イオンとなる場合には、その価数に応じて型キャリア濃度Ｎｄから電子供与性材料を混入させる密度を換算する。例えば、電子供与性材料が二価のイオンとなるアルカリ土類金属で構成される場合には、電子供与性材料を混入させる濃度はｎ型キャリア濃度Ｎｄの１／２となる。
また、図１０の結果を用いて、有機ＥＬ素子２における、発光層のエネルギーレベルのシフト量と発光層の電子供与性材料の添加に伴うｎ型キャリア密度の変化率との関係を求めることができる。
図１１は、有機ＥＬ素子２への適用を目的として行った、発光層のエネルギーレベルのシフト量と、真性半導体のキャリア密度ｎｉに対する発光層のｎ型キャリア密度の比との関係を示す計算結果を示した図である。図１１に示すように、有機発光層１７のエネルギーレベルを０．０５ｅＶ以上０．３ｅＶ以下の範囲で正方向にシフトするためには、有機発光層１７には、電子供与性材料を含まない状態での有機発光材料のキャリア密度の７倍以上１×１０5倍以下となるように、好ましくは、１×１０1倍以上１×１０5倍以下となるように電子供与性材料が添加されていることが必要となる。
４．有機ＥＬ素子２を用いた発光効率及び印加電圧の実験結果について
有機ＥＬ素子２に係るサンプルを用いて発光効率及び印加電圧の実測を行った。図１２（ａ）は、有機ＥＬ素子２における、発光層の電流密度と最大エキシトン効率との関係を示す実験結果を示す図であり、図１２（ｂ）は、印加電圧と電流密度との関係を示す実験結果を示す図である。
有機ＥＬ素子２に係るサンプルでは、有機発光層１７のエネルギーレベルを０．０５ｅＶ以上０．３ｅＶ以下の範囲で正方向にシフトするように有機発光層１７に電子供与性材料を添加している。比較例として発光層に電子供与性材料を含まないサンプルを用いた。
図１２（ａ）に示すように、有機ＥＬ素子２係るサンプルによる発光効率の実験結果Ｉ（実線）は、比較例に係るサンプルによる発光効率の実験結果Ｘ（破線）と比較して、各電流密度において発光効率が大きいことがわかる。
また、図１２（ｂ）に示すように、有機ＥＬ素子２係るサンプルによる電流密度の実験結果Ｊ（実線）は、比較例に係るサンプルによる電流密度の実験結果Ｙ（破線）に対して、各印加電圧において電流密度が大きいことがわかる。
上記の結果から、有機発光層１７のエネルギーレベルを、電子供与性材料を含まない状態を基準として、０．０５ｅＶ以上０．３ｅＶ以下の範囲で正方向にシフトした有機ＥＬ素子２に係るサンプルでは、発光層に電子供与性材料を含まないサンプルと比較して、発光効率が向上するとともに駆動電圧を低減できることがわかる。
５．有機ＥＬ素子の製造方法
実施の形態に係る有機ＥＬ素子２の製造方法について、図１３〜図１７を用いて以下に説明する。なお、図１３は、有機ＥＬ素子２の製造過程を示すフローチャートであり、図１４〜図１７は、有機ＥＬ素子２の製造過程を模式的に示す断面図である。
（１）基板準備工程
まず、図１４（ａ）に示すように、基材１１１上にＴＦＴ層１１２を形成して基板１１を準備する（図１３のステップＳ１）。ＴＦＴ層１１２は、公知のＴＦＴの製造方法により形成することができる。
（２）層間絶縁層形成工程
次に、図１４（ｂ）に示すように、基板１１上に、層間絶縁層１２を形成する。（図１３のステップＳ２）。
具体的には、一定の流動性を有する樹脂材料を、例えば、ダイコート法により、基板１１の上面に沿って、ＴＦＴ層１１２による基板１１上の凹凸を埋めるように塗布する。これにより、層間絶縁層１２の上面は、基材１１１の上面に沿って平坦化した形状となる。
また、層間絶縁層１２における、ＴＦＴ素子の例えばソース電極上の個所にドライエッチング法を行い、コンタクトホール（不図示）を形成する。コンタクトホールは、その底部にソース電極の表面が露出するようにパターニングなどを用いて形成される。
次に、コンタクトホールの内壁に沿って接続電極層を形成する。接続電極層の上部は、その一部が層間絶縁層１２上に配される。接続電極層の形成は、例えば、スパッタリング法を用いることができ、金属膜を成膜した後、フォトリソグラフィ法およびウエットエッチング法を用いてパターニングすればよい。
（３）画素電極形成工程
次に、図１４（ｃ）に示すように、層間絶縁層１２上に画素電極材料層１３０を形成する。画素電極材料層１３０は、例えば、真空蒸着法、スパッタリング法などを用いて形成することができる。
そして、図１４（ｄ）に示すように、画素電極材料層１３０をエッチングによりパターニングして、副画素ごとに区画された複数の画素電極１３を形成する（図１３のステップＳ３）。
（４）隔壁・画素規制層形成工程
次に、隔壁１４および画素規制層１４１を形成する（図１３のステップＳ４）。
本実施の形態では、画素規制層１４１と隔壁１４を別工程で形成するようにしている。
（４−１）画素規制層形成
まず、Ｙ方向（図２）における画素電極列を副画素毎に仕切るため、Ｘ方向に伸びる画素規制層１４１を形成する。
図１５（ａ）に示すように、画素電極１３が形成された層間絶縁層１２上に、画素規制層１４１の材料となる感光性の樹脂材料を一様に塗布して、画素規制層材料層１４１０を形成する。このときの樹脂材料の塗布量は、乾燥後に狙いの画素規制層１４１の膜厚となるように予め求められている。
具体的な塗布方法として、例えばダイコート法やスリットコート法、スピンコート法などのウエットプロセスを用いることができる。塗布後には、例えば、真空乾燥及び６０℃〜１２０℃程度の低温加熱乾燥（プリベーク）などを行って不要な溶媒を除去するとともに、画素規制層材料層１４１０を層間絶縁層１２に定着させることが好ましい。
そして、フォトリソグラフィ法を用いて、画素規制層材料層１４１０をパターニングする。
例えば、画素規制層材料層１４１０がポジ型の感光性を有する場合は、画素規制層１４１として残す箇所を遮光し、除去する部分が透明なフォトマスク（不図示）を介して画素規制層材料層１４１０を露光する。
次に、現像を行い、画素規制層材料層１４１０の露光領域を除去することにより、画素規制層１４１を形成することができる。具体的な現像方法としては、例えば、基板１１全体を、画素規制層材料層１４１０の露光により感光した部分を溶解させる有機溶媒やアルカリ液などの現像液に浸した後、純水などのリンス液で基板１１を洗浄すればよい。
その後、所定温度で焼成（ポストベーク）することにより、層間絶縁層１２上に、Ｘ方向に延伸する画素規制層１４１を形成することができる（図１５（ｂ））。
（４−２）隔壁形成
次に、Ｙ方向に伸びる隔壁１４を上記画素規制層１４１と同様にして形成する。
すなわち、上記画素電極１３、画素規制層１４１が形成された層間絶縁層１２上に、隔壁用の樹脂材料を、ダイコート法などを用いて塗布して、隔壁材料層１４０を形成する（図１５（ｃ））。このときの樹脂材料の塗布量は、乾燥後に狙いの隔壁１４の高さとなるように予め求められている。
そして、フォトリソグラフィ法により隔壁材料層１４０にＹ方向に延在する隔壁１４をパターニングした後、所定の温度で焼成して隔壁１４を形成する（図１５（ｄ））。
なお、上記では、画素規制層１４１と隔壁１４のそれぞれの材料層をウエットプロセスで形成した後にパターニングするようにしたが、いずれか一方または双方の材料層をドライプロセスで形成して、フォトリソグラフィ法とエッチング法により、パターニングするようにしてもよい。
（５）第１機能層形成工程
第１機能層形成工程は、正孔注入層１５の形成と正孔輸送層１６の形成を含む（図１３のステップＳ５）。
まず、正孔注入層１５は、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ（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を含むインクを印刷装置の塗布ヘッド３０１のノズル３０１１から吐出して、開口部１４ａ内に塗布し、溶媒を揮発除去させ、および／または焼成することにより形成される。
正孔輸送層１６は、上記正孔注入層１５上に、正孔輸送層１６の構成材料を含むインクを塗布した後、溶媒を揮発除去させ、および／または、焼成することにより形成される。正孔輸送層１６の構成材料として、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であって、親水基を備えないものなどである。塗布方法は、正孔注入層１５の場合と同じである。
なお、図１６（ａ）は、正孔注入層１５形成後に正孔輸送層１６を形成している際における有機ＥＬ表示パネル１０の模式断面図を示している。
（６）有機発光材料層形成工程
次に、上記正孔輸送層１６の上方に、有機発光層１７の前駆体として有機発光材料層１７０（Ｒ）、１７０（Ｇ）、１７０（Ｂ）（以下、各発光色を区別しないで、単に「有機発光材料層１７０」という。）を形成する（図１３のステップＳ６）。
具体的には、図１６（ｂ）に示すように、各開口部１４ａに対応する発光色の有機発光層の構成材料である有機発光材料を含むインクを、印刷装置の塗布ヘッド３０１のノズル３０１１から順次吐出して開口部１４ａ内の正孔輸送層１６上に塗布し、インク塗布後の基板１１を真空乾燥室内に搬入して真空環境下で加熱することにより、インク中の有機溶媒を蒸発させる。これにより、有機発光材料層１７０を形成できる。
（７）中間層形成工程
次に、図１７（ａ）に示すように、有機発光材料層１７０および隔壁１４の上に、真空蒸着法などにより、中間層１８を、例えば膜厚４〔ｎｍ〕で成膜する（図１３のステップＳ７）。
上述したように中間層１８は、ＮａＦからなり、有機発光材料層１７０、正孔輸送層１６、正孔注入層１５、隔壁１４の内部や表面に存在する不純物が、第２機能層１９や対向電極２０へと侵入するのを防止すると共に、第２機能層１９のＹｂにより還元されて解離したＮａが電子供与性材料として機能し、有機発光材料層１７０内に拡散される。
（８）第２機能層形成工程
続いて、図１７（ｂ）に示すように、中間層１８上に、真空蒸着法などにより、第２機能層１９を、０．１ｎｍ以上１ｎｍ以下の膜厚、例えば膜厚１〔ｎｍ〕で成膜する（図１３のステップＳ８）。
既述のように第２機能層１９は、Ｙｂからなり、中間層１８に含まれるＮａＦを還元してＮａとＦとを解離させる。
中間層１８と第２機能層１９の膜厚は上述のとおり薄く、中間層１８を形成するＮａと、第２機能層１９を形成するＹｂは、製造の過程で有機発光材料層１７０内にその膜厚方向に拡散し、有機発光材料と少なくともＮａとが混ざり合って電子供与性材料含有層１７１が形成され最終的に有機発光層１７が形成される。
電子供与性材料となる金属のドープ量は、中間層１８の膜厚により制御することができ、少なくとも一番ドープ濃度の高い有機発光層１７の陰極側界面におけるキャリア密度が、上記シミュレーションで求めた最適範囲（１０12／ｃｍ3以上、１０19／ｃｍ3以下）となるように、当該中間層１８の膜厚が予め実験などにより求められている。
（９）対向電極形成工程
次に、第２機能層１９上に対向電極２０を形成する（図１３のステップＳ９）
対向電極形成工程は、まず、第２機能層１９上に銀、アルミニウム等を、スパッタリング法、真空蒸着法により成膜して形成する（図１７（ｃ））。
（１０）封止層形成工程
次に、図１７（ｄ）に示すように、対向電極２０上に、封止層２１を形成する（図１３のステップＳ１０）。封止層２１は、ＳｉＯＮ、ＳｉＮ等を、スパッタリング法、ＣＶＤ法などにより成膜することにより形成することができる。
以上により図３に示す有機ＥＬ表示パネル１０が製造される。なお、上記の製造方法は、あくまで例示であり、趣旨に応じて適宜変更可能である。
≪変形例≫
以上、実施の形態に係る有機ＥＬ素子２等を説明したが、本発明は、その本質的な特徴的構成要素を除き、以上の実施の形態に何ら限定を受けるものではない。例えば、各実施の形態に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態や、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で各実施の形態における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本発明に含まれる。以下では、そのような形態の一例として、有機ＥＬ素子、有機ＥＬ表示パネルの変形例を説明する。
（１）上記実施の形態に係る有機ＥＬ素子２おいては、第１機能層上に有機発光材料からなる有機発光材料層を形成した後、有機発光材料層上に、アルカリ金属またはアルカリ土類金属から選択された金属（第１金属）と他の元素との化合物を含む中間層１８を形成し、中間層１８上に、第１金属の化合物における第１金属と他の元素との結合を切るため還元性を有する希土類金属（第２金属）を含む第２機能層１９を形成することにより、電子供与性材料としての第１金属と第２金属のうち少なくとも第１金属が有機発光層１７中に拡散されてドープされる構成とした。
しかし、第１金属および／または第２金属が有機発光層１７中に混在して電子供与性材料含有層１７１を形成するためのドープ方法は上記構成に限られない。例えば、第１機能層上に有機発光材料からなる有機発光材料層を形成した後、有機発光材料層にアルカリ金属、アルカリ土類金属および希土類金属から選択された金属（以下、「電子供与性金属」という。）を、例えばイオン注入等の方法によりキャリア密度が１０12／ｃｍ3以上、１０19／ｃｍ3以下となるようにドープする構成としてもよい。
または、第１機能層上に有機発光材料のみで厚み（ｔ１−ｔ２）の有機発光材料層１７０で形成し、その後有機発光材料及び上記電子供与性金属をキャリア密度が１０12／ｃｍ3以上、１０19／ｃｍ3以下となるように共蒸着することによりドープさせて前記有機発光層を形成する構成としてもよい。
または、有機発光材料と上記電子供与性金属の化合物を含むインクを塗布することにより有機発光層を形成することによりドープさせてもよい。
（２）中間層と第２機能層の変形例
さらに、中間層１８と第２機能層１９の積層構造において、以下に示すような変形例を実施することもできる。なお、図１８以降の有機ＥＬ素子の主要部を示す図面においては、簡略化のため、有機発光層１７における電子供与性材料含有層１７１の図示を省略している。
（２−１）図１８に示すように、中間層１８を廃して、第２機能層１９をＮａＦとＹｂの混在物から形成するようにしてもよい。
このような第２機能層１９は、例えば、有機発光層１７上にＮａＦとＹｂを共蒸着することにより形成される。
係る構成により、第２機能層１９自身が、Ｙｂによる電子注入特性と、本来中間層１８の機能であった水分等のブロック性を共有することになるが、ＮａＦとＹｂの原子が一つの層の中に分散して混在することにより、次のような効果も得られる。
すなわち、図４の実施の形態のように中間層１８（ＮａＦ）の上に第２機能層１９（Ｙｂ単層）を積層する場合に、ＹｂによるＮａＦの還元作用は、中間層１８の第２機能層１９と接する一部にしか及ばないので、中間層１８の膜厚を大きくすると、駆動電圧の増加が一層大きくなり、発光効率の向上の目的が十分達成できないことがある。
しかし、本変形例によれば、同一の第２機能層１９の中にＮａＦとＹｂが共蒸着によって混在しているため、ＹｂによるＮａＦの還元が内部まで進み、ある程度厚みを大きくしても電子注入性が低下しにくく、光共振器構造における光学的距離の調整層としての役割を果たすことができる。これにより他に特別な膜厚調整層を設ける必要性がなくなるので、製造プロセスが簡易化され（図１３における中間層形成工程（ステップＳ７）を省略できる。）、生産コストを低減しつつ、光共振器構造を構築して発光効率の向上化を図ることが可能となる。
また、Ｙｂ原子も有機発光層１７との界面近くまで分布することになるので、有機発光層１７への拡散がよりしやすいという利点がある。
また、本変形例では、さらに第２機能層１９の上に接してＩＺＯ膜やＩＴＯ膜などの金属酸化物を含む透明導電膜を形成することが望ましい。
本変形例では、ＩＺＯ膜２３をスパッタ法により形成している。一般に、Ｙｂなどの希土類金属は、酸化すると透明性が向上するという特性を有するが、その一方で希土類金属単体を酸化させても希土類金属単体の表面のみに酸化物（不動態）が形成され、希土類金属の表面に緻密に形成された酸化物によりブロックされて、それ以上内層のＹｂ原子を酸化するまでは至らない。しかし、本変形例のようにＮａＦとＹｂが共蒸着され、Ｙｂ原子とＮａＦ分子が、混合物として互いに分散されて存在するため、Ｙｂ原子（もしくはＹｂのクラスター）同士に隙間が存在する。ここにＩＺＯをスパッタリングすると、表面にあるＹｂ原子を酸化するだけでなく、Ｙｂ原子同士の隙間からＩＺＯが浸入して内部のＹｂ原子を次々に酸化していくことができる。これにより膜厚方向においてかなり深くにあるＹｂ原子まで酸化をすることができ、透過率が格段に向上する。
（２−２）また、上記実施の形態では、中間層１８を介して第２機能層１９を形成していたが、Ｙｂの化学的安定性が高いため、図１９に示すように中間層１８を廃してＹｂ単層の第２機能層１９を形成するようにしてもよい。
Ｙｂ原子が全面で対向電極２０および有機発光層１７に接触することになるので、電子注入特性の安定性と有機発光層１７へのＹｂの拡散性が増すと考えられる。本例の場合、電子供与性材料はＹｂのみとなる。
このときの第２機能層１９の膜厚の範囲は、０．１ｎｍ以上、１０ｎｍ以下が望ましい。この場合においてもＹｂ層が０．１ｎｍ未満であると水分等のブロック性が不足し、また十分な電子注入性を得られない恐れがある。また１０ｎｍを超えると光透過性に問題があり、発光効率が低下するおそれがあるからである。
この変形例によっても、中間層１８を省略できるので、製造工程を簡易化できる。
（２−３）有機材料にＹｂをドープして第２機能層を形成
（ア）第２機能層におけるＹｂのドープ濃度が均一な例
上記実施の形態では、第２機能層１９は、Ｙｂの単層であったが、図２０に示すように、有機材料にＹｂをドープさせて形成してもよい。
この場合、第２機能層１９は、例えば、電子輸送性の有機材料とドープ金属であるＹｂを共蒸着法によって各副画素に共通して成膜することにより形成される。
第２機能層１９のホストとな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。有機材料にドープされる金属としては、アルカリ金属またはアルカリ土類金属が用いられる。より具体的には、例えば、リチウム、バリウム、カルシウム、カリウム、セシウム、ナトリウム、ルビジウム等の低仕事関数金属、フッ化リチウム等の低仕事関数金属塩、酸化バリウム等の低仕事関数金属酸化物、リチウムキノリノール等の低仕事関数金属有機錯体などが用いられる。
この場合には、第２機能層１９の膜厚をＹｂ単層の場合よりも厚くとれるので、光共振器構造を構築する場合に、キャビティ調整用の透明導電膜などを特に形成する必要がなくなり、製造工程を簡略化することができる。
Ｙｂのドープ濃度は、１ｗｔ％以上９０ｗｔ％以下の範囲内であればよい。Ｙｂは上述のように、Ｂａなどと比較して、化学的に安定し水分等と反応しにくい物質なので、ドープ濃度が１ｗｔ％でも十分その電子注入性の機能を発揮できる。また、９０ｗｔ％を超えると、蒸着時などにＹｂの塊が生じやすく、ホスト材料である有機層中に均等に分散させるのが難しくなるからである。
また、ＹｂはＢａなどと比較して光透過性に優れているので、第２機能層１９の透光率にそれほど影響を与えず、良好な発光効率を維持できる。
このようにＹｂは高濃度でドープできるので、電子注入性をさらに安定して長期間維持でき、さらなる長寿命化に貢献することができる。また、ドープ濃度の範囲が広いことから、第２機能層１９のホスト材料である有機材料の膜厚の範囲も大きくとれ、光共振器構造の設計の自由度も増す。
（イ）第２機能層の膜厚方向にＹｂの濃度勾配を設ける例
図２１に示すように、第２機能層１９のＹｂのドープ濃度が対向電極２０に接する側は、Ｄ２ｗｔ％で、中間層１８に近付くに連れてドープ濃度が少なくなり、中間層１８と接する部分では、Ｄ１ｗｔ％（Ｄ１＜Ｄ２）となるように構成されている。
このように第２機能層１９のＹｂ含有量を連続して変化させることで、中間層のＮａＦの防水性を発揮しつつ、中間層には弱い還元性を作用させ、電子注入性は制限しつつも不純物の機能層への侵入をより抑制でき、Ｙｂドープ量の増加によって光透過性が必要以上に低下しないようにすることもできる。また、陰極側の濃度を高くすることで陰極側からの機能層への電子注入性を向上するとともに外部からの不純物の浸入を阻止して、有機ＥＬ素子の寿命を更に延ばせることができる。
これにより、より発光効率に優れ、長寿命化が可能な有機ＥＬ素子を提供できる。
なお、Ｙｂのドープ濃度を徐々に変化させる方法として、例えば、共蒸着法において、Ｙｂを加熱する電気炉の温度と有機材料を加熱する電気炉の温度をそれぞれ制御して、Ｙｂの蒸着速度を、有機材料の蒸着速度に対して相対的に遅くさせていくことにより達成できる。
（ウ）第２機能層が２層構造の例
また、図２２に示すように、第２機能層１９を、第１層部分１９１と第２層部分１９２の２層構造とし、第２層部分１９２のＹｂのドープ濃度（Ｄ２ｗｔ％）を第１層部分１９１のＹｂのドープ濃度（Ｄ１ｗｔ％）より高くしている（Ｄ１＜Ｄ２）。
（エ）第２機能層が３層構造の例
さらに、図２３に示すように、第２機能層１９を、第１層部分１９１、第２層部分１９２、第３層部分１９３の３層構造とし、第１〜第３層部分１９１〜１９３のＹｂのドープ濃度を、それぞれＤ１ｗｔ％、Ｄ２ｗｔ％、Ｄ３ｗｔ％としたときに、Ｄ２＜Ｄ１≦Ｄ３の関係を満たすように形成されている。
本変形例によれば、対向電極２０側の第３層部分１９３のドープ濃度が、中間層１８側の第１層部分１９１よりも大きいので、この部分で第２変形例と同じような効果を得られると共に、第１、第３層部分１９１、１９３の間にある第２層部分１９２のドープ濃度が一番低くなるようにしているのでＹｂドープ量の増加によって光透過性が必要以上に低下しないようにすることができる。第１層部分１９１により、中間層のＮａＦの防水性を発揮しつつ、発光層への電子注入性を向上させることができる。
また、第３層部分１９３の濃度を高くすることでより陰極側からの第２機能層への電子注入性を向上するとともに外部からの不純物の浸入を阻止して、有機ＥＬ素子の寿命を更に延ばせることができるという効果を得ることができる。
（３）上記実施の形態に係る有機ＥＬ表示パネル１０では、図２に示すように、画素規制層１４１の延伸方向が有機ＥＬ表示パネル１０の長軸Ｘ方向、隔壁１４の延伸方向が有機ＥＬ表示パネル１０の短軸Ｙ方向であったが、画素規制層１４１と隔壁１４の延伸方向は、逆であってもよい。また、画素絶縁層及び隔壁の延伸方向は、有機ＥＬ表示パネル１０の形状とは無関係な方向であってもよい。
また、上記実施の形態に係る有機ＥＬ表示パネル１０では、一例として画像表示面を長方形状としたが、画像表示面の形状に限定はなく、適宜変更可能である。
また、上記実施の形態に係る有機ＥＬ表示パネル１０では、画素電極１３を長方形平板状の部材としたが、これに限られない。
さらに、上記実施の形態においてはラインバンク方式の有機ＥＬ表示パネルについて説明したが、一つの副画素ごとにその四方を隔壁で囲むようにした、いわゆるピクセルバンク方式の表示パネルであっても構わない。
もっとも、ラインバンク方式の方が、画素規制層１４１上にも発光層が残るので、ピクセルバンク方式の場合よりもインクの滴下量が多くなり、それだけ乾燥後に残留する水分等が多いので、第２機能層１９のドープ金属として耐液性のＹｂを採用する効果はより大きくなる。
（４）上記実施の形態では、正孔注入層１５、正孔輸送層１６、有機発光層１７の全てについて印刷法（塗布法）により形成したが、そのうち１層のみを印刷法で形成された塗布膜としてもよい。なお、有機ＥＬ表示パネル１０の完成品において、ある特定の層が塗布膜であるか否かは、その膜に残存する水分や溶媒を検出することにより容易に判別できる。
（５）上記実施の形態では、正孔注入層１５を、導電性ポリマー材料を含むインクを用いて、印刷法により形成したが、遷移金属の酸化物を蒸着法もしくはスパッタ法により成膜してもよい。遷移金属の酸化物は、複数の酸化数をとるためこれにより複数の準位をとることができ、その結果、ホールの注入が容易になり駆動電圧を低減することができる。このような酸化金属として、酸化タングステンが好適である。
これにより、電子供与性材料含有層１７１による電子注入量の増加に合わせてホール注入量も増加することができ、より励起子量の多い状態でのキャリアバランスを達成でき、発光効率のさらなる向上が望める。
この場合には、画素電極の金属材料層と酸化タングステンの層を先に積層してから、フォトリソグラフィ法およびウエットエッチング法を用いてパターニングして画素電極１３と正孔注入層１５を同時に形成し、その後、隔壁１４や画素規制層１４１を形成することにより製造工程が簡易化できる。
（６）上記実施の形態に係る有機ＥＬ表示パネル１０では、Ｒ、Ｇ、Ｂ色にそれぞれ発光する副画素１００Ｒ、１００Ｇ、１００Ｂが配列されていたが、副画素の発光色はこれに限られず、例えば、Ｒ、Ｇ、Ｂに加えて黄色（Ｙ）の４色であってもよい。また、一つの画素Ｐにおいて、副画素は１色あたり１個に限られず、複数配置されてもよい。また、画素Ｐにおける副画素の配列は、図２に示すような、赤色、緑色、青色の順番に限られず、これらを入れ替えた順番であってもよい。
（７）また、上記実施の形態に係る有機ＥＬ表示パネル１０は、アクティブマトリクス方式を採用したが、これに限られず、パッシブマトリクス方式を採用してもよい。
また、トップエミッション型の有機ＥＬ表示パネルだけでなくボトルエミッション型の有機ＥＬ表示パネルにも適用可能である。
なお、ボトムエミッション型の場合には、対向電極２０を光反射性の陽極とし、画素電極１３を光透過性（半光透過性を含む）の材料で構成して陰極とする。これに合せて他の第１機能層２２、中間層１８、第２機能層１９等の積層順も異なる。
本開示に係る有機ＥＬ素子等は、例えば、家庭用もしくは公共施設、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等として用いられる有機ＥＬ素子および有機ＥＬ表示パネルの製造等に好適に利用可能である。
１ 有機ＥＬ表示装置
２ 有機ＥＬ素子
１０ 有機ＥＬ表示パネル
１１ 基板
１２ 層間絶縁層
１３ 画素電極（陽極）
１５ 正孔注入層（第１機能層）
１６ 正孔輸送層（第１機能層）
１７ 有機発光層
１７０ 有機発光材料層
１７１ 電子供与性材料含有層
１８ 中間層
１９ 第２機能層
２０ 対向電極（陰極）
２１ 封止層
２２ 第１機能層
２３ ＩＺＯ膜

Claims (20)

  1. 陽極と、
    前記陽極の上方に配され正孔注入性および正孔輸送性のうち少なくとも一方の性質を有する第１機能層と、
    前記第１機能層の上方に配され有機発光材料に電子供与性材料がドープされてなる発光層と、
    前記発光層の上方に配され、希土類金属に属する金属を含む第２機能層と、
    前記第２機能層の上方に配された陰極と
    を備えることを特徴とする有機ＥＬ素子。
  2. 前記希土類金属に属する金属は、Ｙｂである
    ことを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ素子。
  3. 前記電子供与性材料は、アルカリ金属、アルカリ土類金属および希土類金属から選択された、１または２以上の金属である
    ことを特徴とする請求項１または２に記載の有機ＥＬ素子。
  4. 前記電子供与性材料は、Ｎａを含む
    ことを特徴とする請求項３に記載の有機ＥＬ素子。
  5. 前記電子供与性材料は、Ｙｂを含む
    ことを特徴とする請求項３に記載の有機ＥＬ素子。
  6. 前記第２機能層は、前記発光層に接して形成される
    ことを特徴とする請求項１から５までのいずれか１項に記載の有機ＥＬ素子。
  7. 前記発光層と前記第２機能層との間に、アルカリ金属およびアルカリ土類金属から選択された金属の化合物からなる中間層が介在する
    ことを特徴とする請求項１から５までのいずれか１項に記載の有機ＥＬ素子。
  8. 前記発光層の膜厚方向において、前記第１機能層側の界面に隣接する第１の領域に含まれる前記電子供与性材料の割合よりも、前記第２機能層側の界面に隣接する第２の領域に含まれる前記電子供与性材料の割合の方が高い
    ことを特徴とする請求項１から７までのいずれか１項に記載の有機ＥＬ素子。
  9. 前記発光層の前記第２領域中のキャリア密度が、１０12／ｃｍ3以上、１０19／ｃｍ3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。
  10. 前記発光層で発生する励起子の密度は、前記第２領域よりも前記第１領域の方が高い
    ことを特徴とする請求項８または９に記載の有機ＥＬ素子。
  11. 前記陰極は、半透光性である
    ことを特徴とする請求項１から１０までのいずれか１項に記載の有機ＥＬ素子。
  12. 前記発光層の膜厚は、３０ｎｍ以上、１５０ｎｍ以下である
    ことを特徴とする請求項１から１１までのいずれか１項に記載の有機ＥＬ素子。
  13. 前記発光層および前記第１機能層のうち少なくとも１層が塗布膜である
    ことを特徴とする請求項１から１２までのいずれか１項に記載の有機ＥＬ素子。
  14. 前記第１機能層は、酸化タングステンを含む
    ことを特徴とする請求項１から１３までのいずれか１項に記載の有機ＥＬ素子。
  15. 基板上方に、請求項１から１４までのいずれか１項に記載の有機ＥＬ素子を複数、行列状に配列し、行方向に隣接する有機ＥＬ素子における発光層は、列方向に延在する隔壁によって仕切られている
    ことを特徴とする有機ＥＬ表示パネル。
  16. 陽極を形成し、
    前記陽極の上方に配され正孔注入性および正孔輸送性のうち少なくとも一方の性質を有する第１機能層を形成し、
    前記第１機能層上に有機発光材料からなる有機発光材料層を形成し、
    前記有機発光材料層上に、アルカリ金属およびアルカリ土類金属から選択された第１金属の化合物を含む中間層を形成し、
    前記中間層上に、希土類金属から選択された第２金属を含む第２機能層を形成し、
    前記第２機能層の上方に、陰極を形成する工程を含み、
    前記第１金属と第２金属のうち少なくとも第１金属が前記有機発光材料層中に拡散することにより、前記有機発光材料層内にキャリア密度が１０12／ｃｍ3以上、１０19／ｃｍ3以下となる部分を含む電子供与性材料含有層が形成されてなる
    ことを特徴とする有機ＥＬ素子の製造方法。
  17. 前記第１金属の化合物は、ＮａＦである
    ことを特徴とする請求項１６に記載の有機ＥＬ素子の製造方法。
  18. 前記第２金属は、Ｙｂである
    ことを特徴とする請求項１６に記載の有機ＥＬ素子の製造方法。
  19. 陽極を形成し、
    前記陽極の上方に配され正孔注入性および正孔輸送性のうち少なくとも一方の性質を有する第１機能層を形成し、
    前記第１機能層上に有機発光材料からなる有機発光材料層を形成し、
    前記有機発光材料層上に、希土類金属から選択された金属を含む第２機能層を形成し、
    前記第２機能層の上方に、陰極を形成する工程を含み、
    前記第２機能層中の前記希土類金属から選択された金属が、前記有機発光材料層中に拡散することにより、前記有機発光材料層内にキャリア密度が１０12／ｃｍ3以上、１０19／ｃｍ3以下となる部分を含む電子供与性材料含有層が形成されてなる
    ことを特徴とする有機ＥＬ素子の製造方法。
  20. 前記第２機能層中の前記希土類金属から選択された金属は、Ｙｂである
    ことを特徴とする請求項１９に記載の有機ＥＬ素子の製造方法。
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