JP4413843B2

JP4413843B2 - 有機電界発光素子及びその製造方法

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Publication number: JP4413843B2
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Description

本発明は、有機電界発光（有機ＥＬ）素子及びその製造方法に係り、さらに詳細には、寿命と消費電力特性とが改善された有機ＥＬ素子及びその製造方法に関する。

有機ＥＬ素子は、アノードとカソードとの間に挿入されている有機膜に電流を印加するとき、有機膜で電子と正孔とが結合しつつ、光が発生する現象を利用したものであり、自発光型ディスプレイ装置に適用が可能であり、高画質、速い応答速度及び広視野角特性を有する軽量薄型の情報表示装置の具現を可能にするという長所を有する。かかる有機ＥＬ素子は、携帯電話だけではなく、その他高品位の情報表示装置にまでその応用領域が拡張されている。

有機ＥＬ表示素子の急成長は、学術的側面だけではなく、産業技術側面でも薄膜トランジスタの液晶表示素子（ＴＦＴ−ＬＣＤ）のような情報表示素子との競争が不回避になり、このために既存の有機ＥＬ表示素子は、量的、質的成長を阻害する最も大きい要因として残っている、素子の発光効率及び寿命向上そして消費電力節減という技術的限界を克服しなければならないという難局に直面している。従来の有機ＥＬ素子に関する発明として、引用文献１を例示する。
特開２０００−２６８９７６号公報

従って、本発明が解決しようとする第一の技術的課題は、前述の問題点を解決しつつ、発光材料の種類に関係なく、駆動電圧降下を介して消費電力が節減され、かつ寿命が向上した有機ＥＬ素子を提供することである。

本発明が解決しようとする第二の技術的課題は、前述の有機ＥＬ素子の炭素系化合物を含むバッファ層を形成する場合、厚さの制御を介して効率と寿命とをさらに極大化させた有機ＥＬ素子の製造方法を提供することである。

上記諸目的は下記（１）〜（１４）により達成される。

（１）第１電極と、前記第１電極の上部に形成された炭素系化合物を含むバッファ層と、前記バッファ層の上部に形成された正孔注入層と、前記正孔注入層の上部に形成された正孔輸送層と、前記正孔輸送層の上部に形成された発光層と、前記発光層の上部に形成された第２電極とを備えた有機電界発光素子。

（２）前記正孔注入層は、正孔注入層総重量１００質量部に対し、０．００５質量部から９９．９５質量部の炭素系化合物を含むことを特徴とする（１）に記載の有機電界発光素子。

（３）前記正孔輸送層は、正孔輸送層総質量１００質量部に対し、０．００５質量部から９９．９５質量部の炭素系化合物を含むことを特徴とする（１）または（２）に記載の有機電界発光素子。

（４）第２のバッファ層は、正孔注入層と正孔輸送層との間に形成されることを特徴とする（１）〜（３）のいずれかに記載の有機電界発光素子。

（５）前記バッファ層は、厚さが０．１ｎｍから１００ｎｍであることを特徴とする（１）〜（４）のいずれかに記載の有機電界発光素子。

（６）前記発光層と第２電極との間に正孔阻止層、電子輸送層及び電子注入層からなる群から選択された一種以上をさらに備えることを特徴とする、（１）〜（５）のいずれかに記載の有機電界発光素子。

（７）前記発光層と前記第２電極との間に電子輸送層がさらに備えられ、前記電子輸送層が電子輸送物質と炭素系化合物とを含むことを特徴とする、（６）に記載の有機電界発光素子。

（８）前記炭素系化合物の含有量が電子輸送層総質量１００質量部を基準とし、０．００５質量部から９９．９５質量部であることを特徴とする（７）に記載の有機電界発光素子。

（９）前記炭素系化合物がフラーレン、金属を含むフラーレン系錯化合物、炭素ナノチューブ、炭素ファイバ、カーボンブラック、黒鉛、カルベン、ＭｇＣ６０、ＣａＣ６０、ＳｒＣ６０からなる群から選択された一種以上であることを特徴とする（１）〜（８）のいずれかに記載の有機電界発光素子。

（１０）前記バッファ層は炭素系化合物からなることを特徴とする（１）〜（９）のいずれかに記載の有機電界発光素子。

（１１）第１電極の上部に炭素系化合物からなるバッファ層を形成するステップと、前記バッファ層の上部に正孔注入層を形成するステップと、前記正孔注入層の上部に正孔輸送層を形成するステップと、前記正孔輸送層の上部に発光層を形成するステップと、前記発光層の上部に第２電極を形成するステップとを含み、前記バッファ層を０．１ｎｍから１００ｎｍの厚さに形成することを含む有機電界発光素子の製造方法。

（１２）前記バッファ層が真空下で、０．０１ｎｍ／ｓから０．２ｎｍ／ｓの速度で蒸着される（１１）に記載の有機電界発光素子の製造方法。

（１３）前記バッファ層は、０．０１ｎｍ／ｓから０．０５ｎｍ／ｓの速度に蒸着され、１ｎｍから５ｎｍの厚さに形成されることである（１１）に記載の有機電界発光素子の製造方法。

（１４）前記バッファ層は、０．０５ｎｍ／ｓから０．２ｎｍ／ｓの速度で蒸着され、５ｎｍから１０ｎｍの厚さに形成されることである（１１）に記載の有機電界発光素子の製造方法。

本発明の有機ＥＬ素子は、フラーレンのような炭素系化合物を含むバッファ層を、第１電極と発光層との間に形成させて駆動電圧及び寿命特性を改善する。また例えばバッファ層の形成時などに、バッファ層の厚さを蒸着速度を制御するなどして調節し、有機ＥＬ素子の効率及び寿命の向上をさらに極大化させる。

特に、本発明の有機ＥＬ素子は、ｉ）フラーレンのような炭素系化合物を含むバッファ層を第１電極と正孔注入層との間、正孔注入層と正孔輸送層との間、及び／または第１電極と正孔輸送層との間に形成し、ｉｉ）これと同時に、前記炭素系化合物を正孔注入層及び／または正孔輸送層にドーピングし、ｉｉｉ）電子輸送層の形成時に、炭素系化合物をドーピングし、ｉｖ）電子輸送層の形成時に、炭素系化合物をドーピングした場合には、青色、緑色及び赤色のいずれの場合にも、色座標特性にほとんど影響を与えずに、駆動電圧を降下することができ、寿命特性は向上される。

以下、本発明をさらに詳細に説明する。

本発明による第１の有機ＥＬ素子は、第１電極と第２電極との間に発光層を備え、前記第１電極と発光層との間に、炭素系化合物を含むバッファ層を備える構造である。

前記有機ＥＬ素子は、第１電極（アノード）と発光層との間に、正孔注入層をさらに備えることができ、かかる場合、前記バッファ層は、第１電極と正孔注入層との間、または正孔注入層と発光層との間の少なくとも一ヵ所に備えられうる。

また、前記有機ＥＬ素子は、第１電極と発光層との間に、正孔輸送層をさらに備えることができ、かかる場合、前記バッファ層は、第１電極と正孔輸送層との間、または正孔輸送層と発光層間の少なくとも一方に備えられうる。

また、前記有機ＥＬ素子は、第１電極と発光層との間に、正孔注入層と正孔輸送層とを順次にさらに備えることができ、かかる場合、前記バッファ層は、第１電極と正孔注入層との間、正孔注入層と正孔輸送層との間、または正孔輸送層と発光層との間の少なくとも一方に備えられうる。

前記のように、第１電極と発光層との間に、炭素系化合物を含むバッファ層を備えることにより、薄膜状態でモフォロジの変化がほとんどなく、有機ＥＬ素子の色座標特性には影響を与えずに、同時に、第１電極（アノード）に使われるＩＴＯ（ＩｎｄｉｕｍＴｉｎＯｘｉｄｅ）電極と正孔注入層との間の界面エネルギーバンドギャップを変形し、ＩＴＯ電極から正孔注入層への正孔注入をさらに容易にし、駆動電圧を下げることが可能になる。また、第１電極として使われるＩＴＯ電極と正孔注入層との界面に安定したバッファ層として作用し、有機ＥＬ素子の長寿命化が可能になる。

前記のバッファ層の厚さは、０．１ｎｍから１００ｎｍであり、望ましくは、１ｎｍから１０ｎｍ、最も望ましくは、５ｎｍから８ｎｍである。もし、バッファ層の厚さが０．１ｎｍ未満ならば、有機ＥＬ素子の特性向上効果が微小であり、１００ｎｍを超過すれば寿命、コントラストのような有機ＥＬ素子の特性は向上されるが、駆動電圧の降下幅は、飽和されるか、または電圧利得の幅が減少して望ましくない。

本発明の有機ＥＬ素子は、前述のように、これを構成する膜の界面特性を調節するために、フラーレンのような炭素系化合物を含むバッファ層を第１電極と正孔注入層との間、正孔注入層と正孔輸送層との間、及び／または第１電極と正孔輸送層との間に形成することが好ましい。また、正孔注入層及び／または正孔輸送層に、前記炭素系化合物をドーピングしたものを用いてもよい。また、電子輸送層に、炭素系化合物をドーピングしたものを用いてもよい。また、電子輸送層に炭素系化合物をドーピングしたものを用いてもよい。

前記炭素系化合物は、特別に制限されるものではないが、炭素同素体であり、炭素原子数は６０から５００の炭素材料であることが好ましく、金属を含む炭素系化合物、すなわち炭素系の錯化合物も含む。本発明で使用する炭素系化合物の例として、フラーレン、金属を含むフラーレン系の錯化合物、炭素ナノチューブ、炭素ファイバ、カーボンブラック、黒鉛、カルベン、ＭｇＣ６０、ＣａＣ６０、ＳｒＣ６０からなる群から選択された一つ以上を使用し、その中でも、図６のような構造を有するフラーレンを使用することが望ましい。

前記フラーレンは、バックミンスターフラーレンまたはバッキーボール（Ｂｕｃｋｙｂａｌｌ）とも呼ばれ、真空装置の中で強力なレーザを黒鉛に当てるときに、炭素が黒鉛表面から離れて出てきて、新しい結合をなして作られる。代表的には、炭素原子６０個（Ｃ６０）からなるＣ６０分子があり、それ以外にＣ７０、Ｃ７６、Ｃ８４などがある。

また、炭素系化合物は、アノードとして使われるＩＴＯなどの第１電極と正孔注入層との界面のバッファ層として使われもするし、正孔注入層及び／または正孔輸送層や電子輸送層内にもドーピングされうる。このとき、炭素系化合物の含有量は、正孔注入層、正孔輸送層または電子輸送層それぞれについて、好ましくは総質量１００質量部を基準として０．００５質量部から９９．９５質量部の範囲である。炭素系化合物の含有量が前記範囲を外れれば、有機ＥＬ素子の特性面が低下するおそれがある。

図１から図５は、本発明の望ましい一実施例による有機ＥＬ素子の積層構造を概略的に表した図面である。ただし、本発明はこれらの図に限定されない。

図１を参照すれば、第１電極１０の上部に正孔注入層１１が積層され、前記正孔注入層１１の上部に発光層１２と第２電極１３とが順次に積層される。ここで、前記第１電極１０と正孔注入層１１との間には、炭素系化合物を含むバッファ層１４が形成される。また、前記正孔注入層１１に炭素系化合物がドーピングされうる。図示されていないが、第１電極１０は基板上に形成されることが好ましい。

図２の有機ＥＬ素子は、第１電極１０の上部に正孔注入層１１と正孔輸送層１６とが順次に積層され、前記正孔輸送層１６の上部に発光層１２と第２電極１３とが順次に積層され、前記正孔注入層１１と正孔輸送層１６との間には、炭素系化合物を含むバッファ層１４が形成される。図示されていないが、第１電極１０は基板上に形成されることが好ましい。

図３の有機ＥＬ素子は、図１の有機ＥＬ素子で、正孔注入層１１と発光層１２との間に正孔輸送層１６が介在する積層構造を有する。

図４の有機ＥＬ素子は、基板２０の上部に第１電極１０が積層されており、前記第１電極１０の上部に炭素系化合物を含むバッファ層１４と正孔輸送層１６とが順次に積層され、前記正孔輸送層１６の上部に発光層１２と第２電極１３とが順次に積層されたものである。

図５の有機ＥＬ素子は、図３の有機ＥＬ素子で、発光層１２と第２電極１３との間に電子輸送層１７と電子注入層１８とが順次に積層された構造を有している。このとき、前記正孔注入層１１、正孔輸送層１６、または電子輸送層１７には炭素系化合物がドーピングされうる。

それ以外にも、図面には図示されていないが、正孔阻止層がさらに積層されることもあり、それ以外にも、層間の界面特性を改善するための中間層をさらに形成することも可能である。

以下、本発明の有機ＥＬ素子の製造方法について述べるが、便宜上、本発明の実施形態である図５の有機ＥＬ素子の製造方法を例にして説明する。ただし、本発明の有機ＥＬ素子の製造方法は下記に限定されない。

まず、基板の上部にパターニングされた第１電極１０を形成する。ここで、前記基板は、一般的な有機ＥＬ素子に使われる基板を使用するが、透明性、表面平滑性、取扱容易性及び防水性にすぐれるガラス基板または透明プラスチック基板が望ましい。そして、前記基板の厚さは、０．３ｍｍから１．１ｍｍであることが望ましい。

前記第１電極１０の形成材料としては、正孔注入の容易な伝導性金属またはその酸化物からなるものが好ましい。具体的な例として、ＩＴＯ、ＩＺＯ（ＩｎｄｉｕｍＺｉｎｃＯｘｉｄｅ）、ニッケル（Ｎｉ）、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）、イリジウム（Ｉｒ）などを使用することができる。

前記第１電極１０が形成された基板を洗浄した後、ＵＶ／オゾン処理を実施する。このとき、洗浄方法としては、イソプロパノール（ＩＰＡ）、アセトンなどの有機溶媒を利用することができる。

洗浄された基板の第１電極１０の上部に、炭素系化合物で、この分野の一般的な方法、例えば蒸着法を介してバッファ層１４を形成する。ここで、バッファ層１４を形成する炭素系化合物としては、フラーレン、金属を含むフラーレン系の錯化合物、炭素ナノチューブ、炭素ファイバ、カーボンブラック、黒鉛、カルベン、ＭｇＣ６０、ＣａＣ６０、およびＳｒＣ６０からなる群から選択された一種以上であり、望ましくは、フラーレンを使用する。

また、バッファ層１４は、真空下で０．０１ｎｍ／ｓから０．２ｎｍ／ｓの速度で１ｎｍから１０ｎｍの厚さに形成されることが望ましい。特に、１ｎｍから５ｎｍの厚さにバッファ層１４を形成する場合、０．０１ｎｍ／ｓから０．０５ｎｍ／ｓの速度が望ましく、５ｎｍから１０ｎｍの厚さにバッファ層１４を形成する場合、０．０５ｎｍ／ｓから０．２ｎｍ／ｓの速度が望ましい。前記のような蒸着速度でバッファ層を形成する場合、後述する実施例と比較例とで確認できるように、有機ＥＬ素子の効率及び寿命に影響を及ぼすが、これは微細なモフォロジ変化のためであると推定される。

次に、前記バッファ層１４の上部に、正孔注入物質を真空熱蒸着、またはスピンコーティングを行って正孔注入層１１を形成する。このように正孔注入層を形成すれば、第１電極１０と発光層１２との接触抵抗を減少させると同時に、第１電極１０から発光層１２への正孔輸送能力が向上され、素子の駆動電圧と寿命特性とが全般的に改善されるという効果を得ることができる。

前記正孔注入層１１の厚さは、３０ｎｍから１５０ｎｍであることが望ましい。もし、正孔注入層の厚さが３０ｎｍ未満である場合には、寿命が短くなり、有機ＥＬ素子の信頼性が悪くなるおそれがあり、特にパッシブマトリックス有機ＥＬ素子の場合には、画素ショートを起こすおそれがあり、１５０ｎｍを超える場合には、駆動電圧上昇してしまうおそれがある。

前記正孔注入物質としては、特別に制限されずに、銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）またはスターバースト（Ｓｔａｒｂｕｒｓｔ）型アミン類であるＴＣＴＡ、ｍ−ＭＴＤＡＴＡ、ＩＤＥ４０６（出光社製）などを正孔注入層１１として使用可能である。ＴＣＴＡおよびｍ−ＭＴＤＡの化学構造をそれぞれ下記に例示する。

前記過程によって形成された正孔注入層１１の上部に、正孔輸送物質を真空熱蒸着またはスピンコーティングなどを行って正孔輸送層１６を形成する。前記正孔輸送物質は、特別に制限されずに、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）、Ｎ，Ｎ’−ジ（ナフタレン−１−イル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニルベンジジン（α−ＮＰＤ）、ＩＤＥ３２０（出光社製）などが好ましく使われる。ここで、正孔輸送層１６の厚さは、１０ｎｍから４０ｎｍであることが望ましい。もし、正孔輸送層の厚さが１０ｎｍ未満である場合には、薄すぎて正孔輸送能力が低下し、４０ｎｍを超える場合には、駆動電圧が上昇してしまうおそれがある。ＴＰＤおよびα−ＮＰＤの化学構造をそれぞれ下記に例示する。

次に、前記正孔輸送層１６の上部に、真空熱蒸着またはスピンコーティングなどの方法を介して発光層１２を形成する。

前記発光層１２の材料としては、一般的に使われるものを使用することができ特別に制限されない。具体的な例として、アルミニウム錯体（例：Ａｌｑ_３（トリス（８−キノリノラト）−アルミニウム、ＢＡｌｑ、ＳＡｌｑ、Ａｌｍｑ_３、ガリウム錯体（例：Ｇａｑ’２ＯＰｉｖ、Ｇａｑ’_２ＯＡｃ、２（Ｇａｑ’_２））、フルオレン系高分子、ポリパラフェニレンビニレンまたはその誘導体、ビフェニル誘導体、スピロポリフルオレン系高分子などを利用する。Ａｌｑ_３、ＢＡｌｑ、ＳＡｌｑ、Ａｌｍｑ_３、Ｇａｑ’２ＯＰｉｖ、Ｇａｑ’２ＯＡｃ、および２（Ｇａｑ’_２）の化学構造をそれぞれ下記に例示する。

本発明において、前記発光層１２の厚さは、１５ｎｍから６０ｎｍであることが望ましい。さらに、発光層の厚さは、３０ｎｍから５０ｎｍの場合が最も望ましい。発光層１２の厚さが厚いほどに駆動電圧が上昇する、おそれがあり６０ｎｍを超えれば、適用し難くばる場合がある。

また、前記発光層１２上に、正孔阻止物質を真空蒸着、またはスピンコーティングを行って正孔阻止層（図示せず）を形成することもできる。このとき、使用する正孔阻止物質は、特別に制限されるものではないが、電子輸送能力を有しつつ、発光化合物より高いイオン化ポテンシャルを有するものが好ましく、代表的に、Ｂａｌｑ、バトクプロイン（ＢＣＰ：ＢａｔｈｏＣｕＰｒｏｉｎｅ）、トリス（Ｎ−アリールベンズイミダゾール）（ＴＰＢＩ）などが使われる。特に、正孔阻止層の厚さは、３ｎｍから７ｎｍであることが望ましい。もし、正孔阻止層の厚さが３ｎｍ未満である場合には、正孔阻止特性を良好に具現できず、７ｎｍを超える場合には、駆動電圧が上昇し過ぎるおそれがある。Ｂａｌｑ、ＢＣＰおよびＴＰＢＩの化学構造をそれぞれ下記に例示する。

前記正孔阻止層の上に、電子輸送物質を真空蒸着またはスピンコーティングを行って電子輸送層１７を形成する。電子輸送物質としては、特別に制限されないが、Ａｌｑ_３を好ましく利用できる。

本発明ではアノード１０と正孔注入層１１との間に形成された炭素系化合物のバッファ層１４と共に、正孔注入層１１、正孔輸送層１６、または電子輸送層１７に炭素系化合物がドーピングされうる。

すなわち、アノード１０と正孔注入層１１との間に、炭素系化合物のバッファ層１４を形成し、正孔注入層１１、正孔輸送層１６または電子輸送層１７の形成時に、前記炭素化合物を正孔注入物質及び／または正孔輸送物質と共に真空熱蒸着法で真空蒸着して形成することも可能である。このとき、炭素系化合物の含有量は、正孔注入層１１、正孔輸送層１６または電子輸送層１７それぞれに対し、好ましくは総質量１００質量部を基準として０．００５質量部から９９．９５質量部である。

前記電子輸送層１７の場合、厚さは、１５ｎｍから６０ｎｍであることが望ましい。もし、電子輸送層１７の厚さが１５ｎｍ未満である場合には、電子輸送能力が低下し、６０ｎｍを超える場合には、駆動電圧が上昇するおそれがある。

また、前記電子輸送層１７の上に、電子注入層１８が積層されうる。前記電子注入層１８の形成材料としては、ＬｉＦ、ＮａＣｌ、ＣｓＦ、Ｌｉ_２Ｏ、ＢａＯ、Ｌｉｑなどの物質を利用できる。前記電子注入層１８の厚さは、０．５ｎｍから２ｎｍであることが望ましい。もし、電子注入層１８の厚さが０．５ｎｍ未満である場合には、効果的な電子注入層１８としての役割を果たせず、２ｎｍを超える場合には、駆動電圧が高くなるおそれがある。Ｌｉｑの化学構造を下記に例示する。

次に、前記電子注入層１８の上部に、第２電極であるカソード用の金属を真空熱蒸着し、第２電極１３であるカソードを形成することにより、有機ＥＬ素子が完成される。

前記カソード用の金属としては、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）などが利用される。

本発明の有機ＥＬ素子は、アノード１０、正孔注入層１１、正孔輸送層１６、発光層１２、電子輸送層１７、電子注入層１８、カソード１３の各層の必要性により、一層または二層の中間層をさらに形成することも可能である。その他にも必要によって電子阻止層などを形成することもある。

以下、本発明を下記実施例を挙げて説明するが、本発明は下記実施例だけに限定されるものではない。

（実施例１）
アノード（第１電極）として、コーニング社製の１５Ω／ｃｍ^２（１２０ｎｍ）のＩＴＯガラス基板を５０ｍｍ×５０ｍｍ×０．７ｍｍサイズに切り、イソプロピルアルコールと純水の中でそれぞれ５分間超音波洗浄した後、３０分間ＵＶ、オゾン洗浄したものを使用した。有機ＥＬ素子の製作時に、前記洗浄過程を経たＩＴＯガラス基板は、０．１ｍｔｏｒｒ以下の真空下で９分間プラズマ処理された。

前記基板上部に、バックミンスターフラーレン（Ｃ６０）を１０^−６ｔｏｒｒの真空下で０．０１ｎｍ／ｓの速度で熱蒸着し、バッファ層を３ｎｍの厚さに形成した後、このバッファ層の上部に、ＩＤＥ４０６（出光社製）を真空熱蒸着し、正孔注入層を７０ｎｍ厚さに形成した。次に、前記正孔注入層の上部に、ＮＰＤを１５ｎｍの厚さに真空熱蒸着し、正孔輸送層を形成した。

前記正孔輸送層の上部に、Ｃ５４５ＴがドーピングされたＡｌｑ_３を真空熱蒸着し、約３５ｎｍの厚さに緑色発光層を形成した。次に、前記発光層の上部に、電子輸送物質であるＡｌｑ_３を蒸着し、２５ｎｍ厚さの電子輸送層を形成した。

前記電子輸送層の上部に、ＬｉＦ１ｎｍ（電子注入層）とＡｌ８０ｎｍ（カソード、第２電極）とを順次に真空熱蒸着し、ＬｉＦ／Ａｌ電極を形成して有機ＥＬ素子を製造した。

（参考例２）
アノード（第１電極）として、コーニング社製の１５Ω／ｃｍ^２（１２０ｎｍ）のＩＴＯガラス基板を５０ｍｍ×５０ｍｍ×０．７ｍｍサイズに切り、イソプロピルアルコールと純水の中でそれぞれ５分間超音波洗浄した後、３０分間ＵＶ、オゾン洗浄したものを使用した。有機ＥＬ素子の製作時に、前記洗浄過程を経たＩＴＯガラス基板は、０．１ｍｔｏｒｒ以下の真空下で９分間プラズマ処理された。

前記基板の上部に、バックミンスターフラーレン（Ｃ６０）を１０^−６ｔｏｒｒの真空下で０．０５ｎｍ／ｓの速度で熱蒸着し、バッファ層を３ｎｍの厚さに形成した後、このバッファ層の上部に、ＮＰＤを１５ｎｍの厚さに真空熱蒸着し、正孔輸送層を形成した。

（実施例３）
バッファ層を０．１ｎｍ／ｓの速度で熱蒸着し、バッファ層を３ｎｍの厚さに形成したことを除き、実施例１と同じ方法によって実施し、有機ＥＬ素子を製造した。

（参考例４）
バッファ層を０．２ｎｍ／ｓの速度で熱蒸着し、バッファ層を３ｎｍの厚さに形成したことを除き、参考例２と同じ方法によって実施し、有機ＥＬ素子を製造した。

（実施例５）
バッファ層を０．０１ｎｍ／ｓの速度で熱蒸着し、バッファ層を７ｎｍの厚さに形成したことを除き、実施例１と同じ方法によって実施し、有機ＥＬ素子を製造した。

（参考例６）
バッファ層を０．０５ｎｍ／ｓの速度で熱蒸着し、バッファ層を７ｎｍの厚さに形成したことを除き、参考例２と同じ方法によって実施し、有機ＥＬ素子を製造した。

（実施例７）
バッファ層を０．１ｎｍ／ｓの速度で熱蒸着し、バッファ層を７ｎｍの厚さに形成したことを除き、実施例１と同じ方法によって実施し、有機ＥＬ素子を製造した。

（参考例８）
バッファ層を０．２ｎｍ／ｓの速度で熱蒸着し、バッファ層を７ｎｍの厚さに形成したことを除き、参考例２と同じ方法によって実施し、有機ＥＬ素子を製造した。

（実施例９）
バッファ層を０．０５ｎｍ／ｓの速度で熱蒸着し、バッファ層を１５ｎｍの厚さに形成したことを除き、実施例１と同じ方法によって実施し、有機ＥＬ素子を製造した。

（参考例１０）
バッファ層を０．０５ｎｍ／ｓの速度で熱蒸着し、バッファ層を２５ｎｍの厚さに形成したことを除き、参考例２と同じ方法によって実施し、有機ＥＬ素子を製造した。

（実施例１１）
バッファ層を０．０５ｎｍ／ｓの速度で熱蒸着し、バッファ層を３０ｎｍの厚さに形成したことを除き、実施例１と同じ方法によって実施し、有機ＥＬ素子を製造した。

（参考例１２）
バッファ層を０．３ｎｍ／ｓの速度で熱蒸着し、バッファ層を３０ｎｍの厚さに形成したことを除き、参考例２と同じ方法によって実施し、有機ＥＬ素子を製造した。

（実験例１）
前記実施例１、３、５、７、９、および１１ならびに参考例２、４、６、８、１０、および１２によって製造された有機ＥＬ素子の駆動電圧、効率（電流密度）及び半減寿命特性を下記の方法によって調べ、その結果を下記表１に表した。
輝度：ＢＭ５Ａ（Ｔｏｐｃｏｎ社）で測定する。
駆動電圧：Ｋｅｉｔｈｌｅｙの２３８ＨＩＧＨＣＵＲＲＥＮＴＳＯＵＲＣＥＭＥＡＳＵＲＥＵＮＩＴで測定する。
電流密度：直流（ＤＣ）１０ｍＡ／ｃｍ^２から１００ｍＡ／ｃｍ^２まで１０ｍＡ／ｃｍ^２ずつ向上させつつ進め、同じ素子構造で９つ以上のポイントで評価した。
半減寿命：ＤＣ５０ｍＡ／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％まで減少する時間を調べて評価した。同じ素子構造で３つ以上の素子でもって寿命の再現性を確認した。

前記表１を介して分かるように、実施例１、３、５、および７ならびに参考例２、４、６、および８の有機ＥＬ素子は、実施例９および１１ならびに参考例１０および１２の場合と比較し、駆動電圧が低く、全般的に発光効率及び寿命が向上しているということが分かる。

前記表１を介して分かるように、実施例１から実施例８の有機ＥＬ素子は、実施例９から実施例１２の場合と比較し、駆動電圧が低く、全般的に発光効率及び寿命が向上しているということが分かる。

（実施例１３）
アノード（第１電極）として、ＩＴＯ電極の備わったガラス基板（コーニング社製、表面抵抗：１５Ω／ｃｍ^２、厚さ：１２０ｎｍ）を５０ｍｍ×５０ｍｍ×０．７ｍｍサイズに切り、イソプロピルアルコールと純水の中でそれぞれ５分間超音波洗浄した後、３０分間ＵＶ、オゾン洗浄したものを使用した。有機ＥＬ素子の製作時に、前記洗浄過程を経たＩＴＯ電極の備わったガラス基板は、０．１ｍｔｏｒｒ以下の真空下で９分間プラズマ処理された。

前記基板の上部にバックミンスターフラーレンを真空熱蒸着し、バッファ層を１ｎｍ厚さに形成した後、このバッファ層の上部に、ＩＤＥ４０６（出光社製）を真空熱蒸着し、正孔注入層を７０ｎｍ厚さに形成した。次に、前記正孔注入層の上部に、ＮＰＤを１５ｎｍの厚さに真空熱蒸着し、正孔輸送層を形成した。

前記正孔輸送層の上部に、ＩＤＥ１４０（出光社製）を真空熱蒸着し、約３０ｎｍの厚さに青色発光層を形成した。次に、前記発光層の上部に、電子輸送物質であるＡｌｑ_３を蒸着し、２５ｎｍ厚さの電子輸送層を形成した。

（実施例１４から実施例１８）
バッファ層の厚さをそれぞれ２ｎｍ、３．５ｎｍ、５ｎｍ、６．５ｎｍ、８ｎｍに変化させたことを除いては、実施例１３と同じ方法によって実施し、有機ＥＬ素子を製造した。

（実施例１９）
アノード（第１電極）としてＩＴＯ電極の備わったガラス基板（コーニング社製、表面抵抗：１５Ω／ｃｍ^２、厚さ：１２０ｎｍ）を５０ｍｍ×５０ｍｍ×０．７ｍｍサイズに切り、イソプロピルアルコールと純水の中でそれぞれ５分間超音波洗浄した後、３０分間ＵＶ、オゾン洗浄して使用した。有機ＥＬ素子の製作時に、前記洗浄過程を経たＩＴＯガラス基板は、０．１ｍｔｏｒｒ以下の真空下で９分間プラズマ処理された。

前記基板の上部にバックミンスターフラーレンを真空熱蒸着し、バッファ層を５ｎｍ厚さに形成した後、このバッファ層の上部に、ＩＤＥ４０６（出光社製）を真空熱蒸着し、正孔注入層を７０ｎｍ厚さに形成した。次に、前記正孔注入層の上部に、ＮＰＤを１５ｎｍの厚さに真空蒸着して正孔輸送層を形成した。

前記正孔輸送層の上部に、Ｃ５４５ＴとＡｌｑ_３とを真空蒸着し、約３５ｎｍの厚さに緑色発光層を形成した。次に、前記発光層の上部に、電子輸送物質であるＡｌｑ_３を蒸着し、２５ｎｍ厚さの電子輸送層を形成した。

前記電子輸送層の上部に、ＬｉＦ１ｎｍ（電子注入層）とＡｌ１００ｎｍ（カソード、第２電極）とを順次に真空蒸着し、ＬｉＦ／Ａｌ電極を形成して有機ＥＬ素子を製造した。

（実施例２０及び実施例２１）
バッファ層の厚さを６．５ｎｍ、８ｎｍに変化させたことを除いては、実施例１９と同じ方法によって実施し、有機ＥＬ素子を製造した。

（実施例２２）
アノード（第１電極）としてＩＴＯ電極の備わったガラス基板（コーニング社製、表面抵抗：１５Ω／ｃｍ^２、厚さ：１２０ｎｍ）を５０ｍｍ×５０ｍｍ×０．７ｍｍサイズに切り、イソプロピルアルコールと純水の中でそれぞれ５分間超音波洗浄した後、３０分間ＵＶ、オゾン洗浄して使用した。有機ＥＬ素子の製作時に、前記洗浄過程を経たＩＴＯガラス基板は、０．１ｍｔｏｒｒ以下の真空で９分間プラズマ処理された。

前記基板の上部にバックミンスターフラーレンを真空蒸着してバッファ層を５ｎｍ厚さに形成した後、このバッファ層の上部に、ＩＤＥ４０６（出光社製）を真空熱蒸着し、正孔注入層を７０ｎｍ厚さに形成した。次に、前記正孔注入層の上部に、ＮＰＤを１５ｎｍの厚さに真空蒸着して正孔輸送層を形成した。

前記正孔輸送層の上部に、ＤＣＪＴＢとＡｌｑ_３とを真空蒸着して約３５ｎｍの厚さに赤色発光層を形成した。次に、前記発光層の上部に、電子輸送物質であるＡｌｑ_３を蒸着して２５ｎｍ厚さの電子輸送層を形成した。

前記電子輸送層の上部に、ＬｉＦ１ｎｍ（電子注入層）とＡｌ１００ｎｍ（カソード、第２電極）とを順次に真空蒸着してＬｉＦ／Ａｌ電極を形成し、有機ＥＬ素子を製造した。

（実施例２３及び実施例２４）
バッファ層の厚さを６．５ｎｍ及び８ｎｍに変化させたことを除いては、実施例２２と同じ方法によって実施し、有機ＥＬ素子を製造した。

（比較例１）
バッファ層を形成しないことを除いては、実施例１３と同じ方法によって実施し、有機ＥＬ素子を製造した。

（比較例２）
バッファ層を形成しないことを除いては、実施例１９と同じ方法によって実施し、有機ＥＬ素子を製造した。

（比較例３）
バッファ層を形成しないことを除いては、実施例２２と同じ方法によって実施し、有機ＥＬ素子を製造した。

前記実施例１３から実施例１８及び比較例９１によって製造された有機ＥＬ素子の駆動電圧、効率及び半減寿命特性を、下記の方法によって調べ、その結果は、下記表２の通りである。

１）初期特性
ＢＭ５Ａ（Ｔｏｐｃｏｎ社）で輝度を測定し、Ｋｅｉｔｈｌｅｙの２３８ＨＩＧＨＣＵＲＲＥＮＴＳＯＵＲＣＥＭＥＡＳＵＲＥＵＮＩＴで駆動電圧を測定した。素子の印加電流密度は、直流（ＤＣ）１０ｍＡ／ｃｍ^２から１００ｍＡ／ｃｍ^２まで電流密度を１０ｍＡ／ｃｍ^２ずつ向上させつつ進め、同じ素子構造で９つ以上のポイントで評価した。再現性実験は、九回以上実施し、初期特性偏差は、５％以内に含まれる優秀な再現性を示した。

２）半減寿命
半減寿命は、ＤＣ５０ｍＡ／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％まで減少する時間を調べて評価した。同じ素子構造で３つ以上の素子で寿命の再現性を確認した。

前記表２を参照するとき、前記実施例１３から実施例１８の有機ＥＬ素子は、比較例１の場合と比較し、効率は同等レベルであるにもかかわらず、駆動電圧が８０％レベルに降下し、寿命は、５０％以上向上するということが分かった。

また、前記実施例１９から実施例２１及び比較例１によって製造された有機ＥＬ素子において、駆動電圧、効率及び半減寿命を測定し、その結果は下記表３の通りである。

前記表３を参照し、実施例１９から実施例２１の有機ＥＬ素子は、比較例２の場合と比較し、効率は同等レベルであるのにもかかわらず、駆動電圧が８０％レベルに降下し、寿命は、２５％以上向上するということが分かった。

前記実施例２２から実施例２４及び比較例３によって製造された有機ＥＬ素子において、駆動電圧、効率及び半減寿命を測定し、その結果は下記表４の通りである。

前記表４を参照し、実施例２２から実施例２４の有機ＥＬ素子は、比較例３の場合と比較し、効率は同等レベルであるのにもかかわらず、駆動電圧が８０％レベルに降下し、寿命は２０％以上向上するということが分かった。

本発明は、有機ＥＬ素子関連の技術分野に効果的に適用可能である。

本発明の実施形態による有機ＥＬ素子の構造を概略的に表した図面である。本発明の実施形態による有機ＥＬ素子の構造を概略的に表した図面である。本発明の実施形態による有機ＥＬ素子の構造を概略的に表した図面である。本発明の実施形態による有機ＥＬ素子の構造を概略的に表した図面である。本発明の実施形態による有機ＥＬ素子の構造を概略的に表した図面である。本発明で使われるＣ６０フラーレンの構造を表した図面である。

符号の説明

１０第１電極、
１１正孔注入層、
１２発光層、
１３第２電極、
１４バッファ層、
１６正孔輸送層、
１７電子輸送層、
１８電子注入層、
２０基板。

Claims

第１電極と、
前記第１電極の上部に形成されたフラーレンからなるバッファ層と、
前記バッファ層の上部に形成された正孔注入層（ただし、フラーレンを含む場合を除く）と、
前記正孔注入層の上部に形成された正孔輸送層（ただし、フラーレンを含む場合を除く）と、
前記正孔輸送層の上部に形成された発光層と、
前記発光層の上部に形成された第２電極とを備えた有機電界発光素子。
第２のバッファ層が、正孔注入層と正孔輸送層との間に形成されることを特徴とする、請求項１に記載の有機電界発光素子。
前記バッファ層は、厚さが０．１ｎｍから３０ｎｍであることを特徴とする、請求項１または２に記載の有機電界発光素子。
前記発光層と第２電極との間に正孔阻止層、電子輸送層及び電子注入層からなる群から選択された一種以上をさらに備えることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の有機電界発光素子。
第１電極の上部にフラーレンからなるバッファ層を形成するステップと、
前記バッファ層の上部に正孔注入層（ただし、フラーレンを含む場合を除く）を形成するステップと、
前記正孔注入層の上部に正孔輸送層（ただし、フラーレンを含む場合を除く）を形成するステップと、
前記正孔輸送層の上部に発光層を形成するステップと、
前記発光層の上部に第２電極を形成するステップとを含み、前記バッファ層を０．１ｎｍから３０ｎｍの厚さに形成することを含む有機電界発光素子の製造方法。
前記バッファ層が真空下で、０．０１ｎｍ／ｓから０．２ｎｍ／ｓの速度で蒸着される請求項５に記載の有機電界発光素子の製造方法。
前記バッファ層は、０．０１ｎｍ／ｓから０．０５ｎｍ／ｓの速度に蒸着され、１ｎｍから５ｎｍの厚さに形成されることである請求項５に記載の有機電界発光素子の製造方法。
前記バッファ層は、０．０５ｎｍ／ｓから０．２ｎｍ／ｓの速度で蒸着され、５ｎｍから１０ｎｍの厚さに形成されることである請求項５に記載の有機電界発光素子の製造方法。