JP4722695B2 - 有機発光素子 - Google Patents

Description

本発明は、有機発光素子に係り、より詳細には、無機物層および正孔輸送層を備え、不純物が正孔注入層から発光層に拡散することを防止することにより、励起子がクエンチされることを防止し、電子の遮断および後方拡散現象ならびに発光層への正孔輸送能力の改良によって、高い発光効率および長寿命を有する有機発光素子に関する。

有機発光素子は、有機層に電流を流すと、電子および正孔が蛍光または燐光有機層で再結合することにより光が発生する現象を利用した自発光型素子である。有機発光素子は軽量部品が単純、製作工程が簡単、ならびに高画質および広視野角が確保できるといった利点を有している。さらに、有機発光素子は、動画を完壁に具現でき、高色純度が具現でき、低消費電力および低電圧駆動などの携帯用の電子機器に適した電気的特性を有している。

前記有機発光素子は、発光効率の向上および駆動電圧の低減のために、有機層として単一の発光層を利用するのではなく、正孔注入層、発光層、電子注入層など、多層構造を有することが一般的である。

多層構造を有する有機発光素子の例としては、特許文献１に、正孔輸送層と発光層との間に、３−フェニルインドリル基を含んだ有機化合物から構成される層を備えた有機発光素子が開示されている。一方、特許文献２には、より均衡が取れたキャリアの再結合を与えるために、正孔輸送層と発光層との間に界面層を含む有機発光素子が開示されている。
米国特許第６，６７０，０５３号明細書 米国特許第６，６０３，１５０号明細書

しかし、上述の有機発光素子では不満足な発光効率および寿命しか得られないため、その改善が強く求められている。

本発明は前記問題点を鑑みてなされたものであり、高い発光効率および長寿命を有する有機発光素子を提供することを目的とする。

前記本発明の課題を解決するために、本発明は、第１電極と、前記第１電極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無機物層と、前記無機物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電極とを備えることを特徴とする有機発光素子を提供する。

また本発明は、第１電極と、前記第１電極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備えられ、１ないし８０の誘電定数および３．０ないし６．０Ｖの仕事関数を有する物質を含む無機物層と、前記無機物層の上部に備えられ、前記無機物層を構成する物質のエネルギーバンドギャップよりも０．１ないし１５ｅＶ小さいエネルギーバンドギャップを有する物質を含む正孔輸送層と、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、を備えることを特徴とする有機発光素子を提供する。

さらに本発明は、第１電極と、前記第１電極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備えられ、金属ハロゲン化物、金属酸化物、金属窒化物、金属塩、および金属からなる群より選択される一つ以上の物質を含む無機物層と、前記無機物層の上部に備えられ、カルバゾール基およびアリールアミン基のいずれか一方または両方を有する化合物、フタロシアニン系化合物、ならびにトリフェニレン誘導体からなる群より選択される一つ以上の物質を含む正孔輸送層と、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電極とを備える有機発光素子を提供する。

本発明に係る有機発光素子は、無機物層および正孔輸送層を備え、不純物が正孔注入層から発光層に広がることを防止することにより、励起子がクエンチされることを防止し、電子の遮断および後方拡散現象ならびに発光層への正孔輸送能力の改良によって、高い発光効率および長寿命を有する。

以下、添付した図面を参照して、本発明をさらに詳細に説明する。

本発明の一実施形態による有機発光素子は、無機物から構成される無機物層が正孔注入層と正孔輸送層との間に形成される。前記無機物層は、不純物が正孔注入層から発光層に拡散することおよび正孔注入層で起こる励起子のクエンチを防止しうる。

前記無機物層を構成する物質のエネルギーバンドギャップは、前記正孔輸送層を構成する物質のエネルギーバンドギャップより大きいことが好ましい。より具体的には、前記無機物層を構成する物質のエネルギーバンドギャップは、前記正孔輸送層を構成する物質のエネルギーバンドギャップより０．１ｅＶないし１５ｅＶ、好ましくは、０．５ｅＶないし５ｅＶ大きい。本発明による無機物層を構成する物質のエネルギーバンドギャップが前記のような範囲を満足させる場合、発光層と正孔輸送層との間の界面での電子集積、および発光層への電子後方拡散が容易になり、有機発光素子の発光効率は向上する。

前記無機物層が誘電体から形成される場合、１．０ないし８０、好ましくは１．２ないし１５の誘電定数を有する物質から形成されうる。誘電定数が１．０未満である誘電物質は、気体状の物質であるため、本発明に使用できない。一方誘電定数が８０を超える誘電物質は、水のように双極子モーメントが大きい液体であるため、本発明に使用できない。

また、前記無機物層が導電性に優れた金属から形成される場合、好ましくは仕事関数が３．０ｅＶないし６．０ｅＶ、より好ましくは４．５ｅＶないし５．５ｅＶである物質から形成されうる。前記無機物層を構成する金属物質の仕事関数が３．０ｅＶ未満である場合、不安定な層構造が形成され、金属物質の過度に高い反応性のため正孔を注入する性能が低下しうる。一方、仕事関数が６．０ｅＶを超える金属物質は存在しないため、前記無機物層を構成する金属物質の仕事関数は６．０ｅＶを超えない。

前記エネルギーバンドギャップ、誘電定数、および仕事関数を考慮して、本発明による有機発光素子の無機物層は、金属ハロゲン化物、金属酸化物、金属窒化物、金属塩、および金属からなる群より選択される一つ以上の物質から形成されうる。より具体的には、前記無機物層は、ＬｉＦ、ＮａＦ、ＭｇＦ_２、ＡｌＦ_３、ＣａＦ_２、ＢａＦ_２、ＣｓＦ_２、およびＮａＣｌなどの金属ハロゲン化物、ＭｇＯ、Ａｌ_２Ｏ_３、ＳｉＯ、ＳｉＯ_２、Ｓｃ２Ｏ_３、ＺｎＯ、およびＴｉＯ_２などの金属酸化物、ＳｉＮｘ（ｘ≧１）などの金属窒化物、ＬｉＩ、ＬｉＣｌＯ_４、ＮａＩ、ＮａＢｒ、およびＫＩなどの金属塩、Ａｕ、Ｐｔ、Ａｌ、Ａｇ、Ａｕ、およびＣｒなどの金属から形成されうるが、これらに限定されるものではない。必要な場合、上記物質から選択される２つ以上の物質を組み合わせて使用できる。

特に、Ａｌ_２Ｏ_３、ＬｉＦ、およびＢａＦ_２が本発明による無機物層を構成する物質として好ましく、誘電定数は１ＭＨｚでそれぞれ１０、９．１、および７．３３である。一方、本発明による無機物層を構成する物質の中で、ＬｉＦ、ＢａＦ_２、ＭｇＯ、Ａｌ_２Ｏ_３、およびＴｉＯ_２のエネルギーバンドギャップは、それぞれ１４ｅＶ、９．１ｅＶ、７．９ｅＶ、６〜９ｅＶ、および３〜６ｅＶである。

前記無機物層は、好ましくは０．１ｎｍないし１０ｎｍ、より好ましくは、０．２ｎｍないし５ｎｍ、さらに好ましくは、０．５ｎｍないし１ｎｍの厚さを有しうる。前記無機物層の厚さが０．１ｎｍ未満である場合、正孔注入層に由来する不純物の拡散、および励起子のクエンチを効果的に防止できない場合がある。一方、前記無機物層の厚さが１０ｎｍを超える場合、駆動電圧が上昇して、発光効率が低下する場合がある。

本発明の一実施形態による有機発光素子は、無機物層と発光層との間に正孔輸送層を備える。前記正孔輸送層は、有機物から形成されており、発光層への正孔輸送を促進すると同時に電子遮蔽層としての役割を果たす。

前記発光層への正孔輸送能力および電子遮蔽能力を考慮して、前記発光層を構成する物質のエネルギーバンドギャップの値から、前記正孔輸送層を構成する物質のエネルギーバンドギャップの値を減じた値は、好ましくは０〜３．０ｅＶであり、より好ましくは０〜１．０ｅＶである。

前記正孔輸送層を構成する物質は、特に制限されないが、正孔を輸送するカルバゾール基およびアリールアミン基のいずれか一方または両方を有する化合物、フタロシアニン系化合物、およびトリフェニレン誘導体からなる群より選択される一つ以上の物質でありうる。より具体的には、前記正孔輸送層は、１，３，５−トリカルバゾリルベンゼン、４，４’−ビスカルバゾリルビフェニル、ポリビニルカルバゾール、ｍ−ビスカルバゾリルフェニル、４，４’−ビスカルバゾリル−２，２’−ジメチルビフェニル、４，４’，４”−トリ（Ｎ−カルバゾリル）トリフェニルアミン、１，３，５−トリ（２−カルバゾリルフェニル）ベンゼン、１，３，５−トリス（２−カルバゾリル−５−メトキシフェニル）ベンゼン、ビス（４−カルバゾリルフェニル）シラン、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）（下記化学式（１）参照）、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）（下記化学式（１）参照）、Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ビス（１−ナフチル）−（１，１’−ビフェニル）−４，４’−ジアミン（ＮＰＢ）、ＩＤＥ３２０（日本、出光社製）、９，９−ジオクチルフルオレンおよびＮ−（４−ブチルフェニル）ジフェニルアミンの共重合体（ＴＦＢ）、ならびに９，９−ジオクチルフルオレンおよびビス−Ｎ，Ｎ’−（４−ブチルフェニル）−ビス−Ｎ，Ｎ’−フェニル−１，４−フェニレンジアミンの共重合体（ＰＦＢ）からなる群より選択される一つ以上の物質でありうるが、これらに限定されるものではない。

前記正孔輸送層は、好ましくは１ｎｍないし１００ｎｍ、より好ましくは、５ｎｍないし５０ｎｍの厚さを有しうる。この中でも、３０ｎｍ以下の厚さを有することが特に好ましい。前記正孔輸送層の厚さが１ｎｍ未満である場合、薄すぎて正孔輸送能力が低下する場合がある。一方１００ｎｍを超える場合、駆動電圧が上昇する場合がある。

本発明による有機発光素子は、正孔注入層を備える。正孔注入層を構成する物質は、特に制限されないが、銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）、スターバースト型のアミンであるＴＣＴＡおよびｍ−ＭＴＤＡＴＡ（下記化学式（２）参照）、ＨＩ４０６（出光社製）、溶解性のある導電性高分子であるポリアニリン／ドデシルベンゼンスルホン酸（Ｐａｎｉ／ＤＢＳＡ）、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）／ポリ（４−スチレンスルホン酸）（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）（下記化学式（２）参照）、ポリアニリン／カンファースルホン酸（Ｐａｎｉ／ＣＳＡ）、およびポリアニリン／ポリ（４−スチレンスルホン酸）（ＰＡＮＩ／ＰＳＳ）（下記化学式（２）参照）などでありうる。

特に、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳは、空気中、１００℃で１０００時間放置しても、導電性に変化がない非常に安定した物質である。しかし、正孔注入層が前記Ｐａｎｉ／ＤＢＳＡまたはＰＥＤＯＴ／ＰＳＳで形成された場合、正孔注入層に由来するスルホン酸、硫酸塩、アルカリ金属イオンなどの不純物の拡散が、正孔注入層に隣接した有機層、例えば発光層に起こり、有機発光素子の発光効率および寿命の低下をもたらす場合がある。しかし、本発明による有機発光素子は、前記のように正孔注入層と正孔輸送層との間に無機物層を備えるため、正孔注入層に由来する不純物の発光層への拡散が防止され、高い発光効率および長寿命を有しうる。

前記正孔注入層の厚さは、好ましくは５ｎｍないし１００ｎｍであり、より好ましくは、１０ｎｍないし７０ｎｍであり、５０ｎｍの厚さが特に好ましい。前記正孔注入層の厚さが５ｎｍ未満である場合、薄すぎて正孔注入の効率が不十分となる場合がある。一方１００ｎｍを超える場合には、光の透過率が低下しうる。

本発明の一実施形態による有機発光素子の製造方法を、図１を参照しながら説明する。

まず、基板の上部に第１電極を形成させる。ここで、基板としては、有機発光素子で通常用いられる基板を用いる。透明性、表面平滑性、取扱性、および防水性などを考慮して、ガラス基板または透明プラスチック基板が用いられる。第１電極は、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）、インジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）、ＳｎＯ_２、ＺｎＯ、Ｉｎ_２Ｏ_３などの優れた導電性を有する物質で形成される透明電極である。一方、第１電極は、Ａｇ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｎｄ、Ｉｒ、およびＣｒの単体、またはそれらの化合物で形成された反射層を含む反射電極であってもよく、反射層の上に形成されるＩＴＯ、ＩＺＯ、ＺｎＯ、またはＩｎ_２Ｏ_３で形成される透明電極層であってもよい。さらに上述の第１電極の多様な変形が可能である。

前記正孔注入層、前記無機物層、および前記正孔輸送層は真空熱蒸着またはスピンコーティングにより、前記第１電極の上部に順に形成される。各層を形成する物質および各層の厚さは上記で説明しているので、詳細な説明は省略する。一方、正孔注入層がＰＥＤＯＴ／ＰＳＳで形成される場合、水またはアルコール溶媒にＰＥＤＯＴ／ＰＳＳを溶解させて得られる溶液をスピンコーティングすることにより形成されうる。正孔輸送層は、正孔輸送層を構成する物質を有機溶媒に溶解させて得られる溶液をスピンコーティングすることにより形成されうる。この際、前記有機溶媒は、例えば、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）、Ｎ、Ｎ−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）などが用いられ、これは当業者により容易に選択されうる。

前記正孔輸送層の上部には発光層を形成する。発光層を構成する物質は、特に制限されない。発光層を構成する物質の例としては、オキサジアゾールダイマー染料（Ｂｉｓ−ＤＡＰＯＸＰ）、スピロ化合物（２，２’，７，７’−テトラキス（２，２’−ジフェニルビニル）スピロ−９，９’−ビフルオレン（Ｓｐｉｒｏ−ＤＰＶＢｉ）、Ｓｐｉｒｏ−６Ｐ）、トリアリールアミン化合物、ビス（スチリル）アミン（４，４’−ビス（２，２’ジフェニルビニル）−１，１’−ビフェニル（ＤＰＶＢｉ）、ＤＳＡ）、ビス［２−（４，６−ジフルオロフェニル）ピリジナート−Ｎ，Ｃ^２’］イリジウムピコリネート（Ｆｌｒｐｉｃ）、ＣｚＴＴ、アントラセン、テトラフェニルブタジエン（ＴＰＢ）、ペンタフェニルシクロペンタジエン（ＰＰＣＰ）、ＤＳＴ、トリフェニルアミン（ＴＰＡ）、ＯＸＤ−４、ＢＢＯＴ、ＡＺＭ−Ｚｎなどの青色発光物質、クマリン６、Ｃ５４５Ｔ、キナクリドン、Ｉｒ（ｐｐｙ）_３などの緑色発光物質、ＤＣＭ１、ＤＣＭ２、Ｅｕ（ＴＴＡ）_３、ＤＣＪＴＢなどの赤色発光物質、フェニレン系、フェニレンビニレン系、チオフェン系、フルオレン系、およびスピロフルオレン系などのポリマーを含む高分子発光物質、並びに窒素を含む芳香族化合物などを含むが、これらに限定されるものではない。

前記発光層の厚さは、好ましくは１０ｎｍないし５００ｎｍ、より好ましくは５０ｎｍないし１２０ｎｍであり、７０ｎｍの厚さが特に好ましい。発光層の厚さが１０ｎｍ未満である場合には、漏れ電流が増加し、それにより発光効率および寿命が低下する場合がある。５００ｎｍを超える場合には、駆動電圧の上昇幅が増大する場合があり、好ましくない。

正孔遮蔽物質の真空蒸着またはスピンコーティングにより、前記発光層上に正孔遮蔽層が選択的に形成される。正孔遮蔽物質は特に制限されないが、電子輸送の能力を有し、発光物質より高いイオン化ポテンシャルを有する。正孔遮蔽物質の例としては、ビス（２−メチル−８−キノラート）−（ｐ−フェニルフェノラート）−アルミニウム（Ｂａｌｑ）、バソクプロイン（ＢＣＰ）（下記化学式（３）参照）、およびトリス（Ｎ−アリールベンズイミダゾール）（ＴＰＢＩ）を含む。

正孔遮蔽層の厚さは、好ましくは１ｎｍないし１００ｎｍ、より好ましくは５ｎｍないし５０ｎｍである。正孔遮蔽層の厚さが１ｎｍ未満である場合には、正孔遮蔽の能力が不十分となる場合がある。１００ｎｍを超える場合には、駆動電圧が上昇する場合がある。

また、電子輸送物質の真空蒸着またはスピンコーティングにより、前記発光層または前記正孔遮断層の上部に電子輸送層が選択的に形成される。電子輸送物質は、特に制限されず、Ａｌｑ_３、ルブレン、キノリン系の低分子および高分子化合物、キノキサリン系の低分子および高分子化合物などの、従来から知られている１つ以上の電子輸送物質でありうる。電子輸送層はまた、異なる物質から形成される２層以上の層を備える多層構造でありうる。

前記電子輸送層の厚さは、好ましくは１ｎｍないし１００ｎｍ、より好ましくは１０ｎｍないし５０ｎｍである。前記電子輸送層の厚さが１ｎｍ未満である場合には、電子輸送能力が低下する場合がある。１００ｎｍを超える場合には、駆動電圧が上昇する場合がある。

真空蒸着法またはスピンコーティング法によって前記発光層、前記正孔遮断層、または前記電子輸送層の上部に電子注入層が選択的に形成される。前記電子注入層を構成する物質の例としては、ＢａＦ_２、ＬｉＦ、ＮａＦ、ＭｇＦ_２、ＡｌＦ_３、ＣａＦ_２、ＮａＣｌ、ＣｓＦ、Ｌｉ_２Ｏ、ＢａＯ、およびＬｉｑ（下記化学式（４）参照）などを含むが、これらに限定されるものではない。

前記電子注入層の厚さは、好ましくは０．１ｎｍないし３０ｎｍ、より好ましくは１ｎｍないし１０ｎｍであり、２ｎｍないし６ｎｍの厚さが特に好ましい。前記電子注入層の厚さが０．１ｎｍ未満である場合には、電子注入の能力が不十分となる場合がある。３０ｎｍを超える場合には、駆動電圧が増大するか、または発光効率が低下する場合がある。

次いで、第２電極が、第２電極用の物質を蒸着することにより前記電子注入層の上部に形成され、有機発光素子が完成する。

前記第２電極用の物質としては、リチウム）、マグネシウム、アルミニウム、アルミニウム−リチウム（Ａｌ−Ｌｉ）、カルシウム、マグネシウム−インジウム合金（Ｍｇ−Ｉｎ）、マグネシウム−銀合金（Ｍｇ−Ａｇ）、カルシウム−アルミニウム合金（Ｃａ−Ａｌ）などが例として挙げられるが、これらに限定されるものではない。例えば、カルシウム層およびアルミニウム層を含む２層構造である場合、カルシウム層は２ｎｍないし１０ｎｍの厚さで形成され、アルミニウム層は１００ｎｍないし３００ｎｍの厚さで形成される。

前記第１電極および第２電極は、それぞれアノードおよびカソードとしての役割を果たしうる。もちろん、その逆も可能である。本発明による有機発光素子は、多様な形態の有機発光ディスプレイに備えられる。特に、本発明による有機発光素子がアクティブマトリックス駆動方式の有機発光ディスプレイに備えられる場合、前記第１電極は、薄膜トランジスタのドレイン電極と電気的に連結されうる。

以上、本発明の一実施形態による有機発光素子およびその製造方法を、第１電極、正孔注入層、無機物層、正孔輸送層、発光層、電子注入層、および第２電極を順次に備えた構造の有機発光素子を図示した図１を参照して説明したが、特許請求の範囲に定義された本発明の精神および範囲から逸脱することなく、形式および詳細の多様な変化がなされうることが、当業者によって理解されるであろう。

以下、本発明を、下記の実施例によりさらに詳細に説明するが、下記の実施例は説明のためのものであり、本発明を限定するためのものではない。

（実施例１）
コーニング（Ｃｏｒｎｉｎｇ）社製の１５Ω／ｃｍ^２（１２００Å）ＩＴＯガラス基板を５０ｍｍ×５０ｍｍ×０.７ｍｍのサイズに切って、イソプロピルアルコールおよび脱イオン水の中で、各５分間超音波洗浄した後、３０分間ＵＶ／オゾン洗浄して、第１電極として使用した。

前記第１電極の上部に、正孔注入物質として用いられるＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ（Ｂａｙｅｒ社製）の水溶液をスピンコーティングして、５０ｎｍの厚さの正孔注入層を形成した。次いで、前記正孔注入層の上部にＡｌ_２Ｏ_３を蒸着させて、１ｎｍの厚さの無機物層を形成した後、前記無機物層の上部に、正孔輸送物質として用いられるＰＦＢ（Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ社製）をスピンコーティングして、１０ｎｍの厚さの正孔輸送層を形成した。

前記正孔輸送層の上部に、青色発光物質としてスピロフルオレン系を用い、７０ｎｍの厚さの発光層を形成した後、前記発光層の上部にＢａＦ_２を蒸着させて、４ｎｍの厚さの電子注入層を形成した。前記電子注入層の上部に、Ｃａを２．７ｎｍの厚さで、Ａｌを２５０ｎｍの厚さで順次蒸着させて第２電極を形成し、図１に示すような構造の有機発光素子を製造した。これをサンプル１と称する。

（実施例２）
コーニング社製の１５Ω／ｃｍ^２（１２００Å）ＩＴＯガラス基板を５０ｍｍ×５０ｍｍ×０.７ｍｍのサイズに切って、脱イオン水およびイソプロピルアルコールの中で各５分間超音波洗浄した後、３０分間ＵＶ／オゾン洗浄して、第１電極として使用した。

前記第１電極の上部に、正孔注入物質として用いられるＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ（Ｂａｙｅｒ社製）水溶液をスピンコーティングして、５０ｎｍの厚さの正孔注入層を形成した。次いで、前記正孔注入層の上部にＢａＦ_２を蒸着させて、０．５ｎｍの厚さの無機物層を形成した後、前記無機物層の上部に、正孔輸送物質として用いられるＰＦＢ（Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ社製）をスピンコーティングして、１０ｎｍの厚さの正孔輸送層を形成した。

前記正孔輸送層の上部に、青色発光物質として実施例１で用いたものと異なるスピロフルオレン系高分子を用いて、７０ｎｍの厚さの発光層を形成した後、前記発光層の上部にＢａＦ_２を蒸着させて、４ｎｍの厚さの電子注入層を形成した。前記電子注入層の上部に、Ｃａ２．７ｎｍの厚さで、Ａｌを２５０ｎｍの厚さで順次蒸着させて第２電極を形成し、図１に示すような構造の有機発光素子を製造した。これをサンプル２と称する。

（比較例１Ａ、比較例１Ｂ、および比較例１Ｃ）
無機物層および正孔輸送層を下記表１のように調製したという点を除いては、実施例１と同様の方法で有機発光素子を製造した。比較例１Ａ、比較例１Ｂおよび比較例１Ｃから製造された有機発光素子を、それぞれサンプル１Ａ、サンプル１Ｂおよびサンプル１Ｃと称する。

（比較例２Ａ、比較例２Ｂ、および比較例２Ｃ）
無機物層および正孔輸送層を下記表２のように調製したことを除いては、実施例２と同様の方法で有機発光素子を製造した。比較例２Ａ、比較例２Ｂおよび比較例２Ｃから製造された有機発光素子をそれぞれサンプル２Ａ、サンプル２Ｂ、およびサンプル２Ｃと称する。

（発光効率特性の評価）
前記サンプル１、サンプル１Ａ、サンプル１Ｂ、およびサンプル１Ｃ、ならびにサンプル２、サンプル２Ａ、サンプル２Ｂおよびサンプル２Ｃの発光効率を評価して、図２および図３にそれぞれ表した。発光効率の評価は、Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃａｎ ＰＲ６５０分光光度計を用いて測定した。

図２に示すように、無機物層であるＡｌ_２Ｏ_３層、および正孔輸送層であるＰＦＢ層を何れも備えたサンプル１は、Ａｌ_２Ｏ_３層およびＰＦＢ層の何れも備えていないサンプル１Ａ、Ａｌ_２Ｏ_３層を備えていないサンプル１Ｂ、ＰＦＢ層を備えていないサンプル１Ｃと比較して、約１．５ｃｄ／Ａ〜７．２ｃｄ／Ａ高い発光効率を有する。これは、サンプル１がサンプル１Ａ〜１Ｃと比較して、約１５％〜１７０％発光効率が向上したことを示す。

同様に、図３に示すように、無機物層であるＢａＦ_２層、および正孔輸送層であるＰＦＢ層を何れも備えたサンプル２は、ＢａＦ_２層およびＰＦＢ層の何れも備えていないサンプル２Ａ、ＢａＦ_２層を備えていないサンプル２Ｂ、ＰＦＢ層を備えていないサンプル２Ｃと比較して、約１．９ｃｄ／Ａないし３．２ｃｄ／Ａ高い発光効率を有する。これは、サンプル２がサンプル２Ａ〜２Ｃと比較して約２５％ないし４７％発光効率が向上したことを示す。

これにより、本発明による無機物層および正孔輸送層を何れも備えた有機発光素子が、優れた発光効率を有することが分かる。

（寿命特性の評価）
前記サンプル２およびサンプル２Ｂに対して寿命特性を評価して、図４に示した。寿命特性の評価は、フォトダイオードを用いて、時間に対する輝度を測定することにより評価した。

図４に示すように、初期の輝度が８００ｃｄ／ｍ^２の場合、サンプル２は約１３０時間の寿命特性を示したが、サンプル２Ｂの場合、約１００時間の寿命特性を示した。それゆえ本発明による有機発光素子は、従来の有機発光素子に比べて約３０％向上した寿命を有することが分かる。

本発明は、有機発光に関連した技術分野に好適に適用され得る。

本発明の一実施形態による有機発光素子の構造の概略図である。 本発明の一実施形態による有機発光素子の発光効率を示すグラフである。 本発明の一実施形態による有機発光素子の発光効率を示すグラフである。 本発明の一実施形態による有機発光素子の寿命特性を示すグラフである。

Claims (18)

1. 第１電極と、
   前記第１電極の上部に形成されたＰａｎｉ／ＤＢＳＡ、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ、Ｐａｎｉ／ＣＳＡ、およびＰＡＮＩ／ＰＳＳからなる群より選択される一つ以上の物質を含む正孔注入層と、
   前記正孔注入層の上部に形成された金属ハロゲン化物、金属酸化物、金属窒化物、金属塩、および金属からなる群より選択される一つ以上の物質を含む無機物層と、
   前記無機物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、
   を備えることを特徴とする、有機発光素子。
2. 前記無機物層を構成する物質のエネルギーバンドギャップは、前記正孔輸送層を構成する物質のエネルギーバンドギャップより０．１ｅＶないし１５ｅＶ大きいことを特徴とする、請求項１に記載の有機発光素子。
3. 前記無機物層は、１．０ないし８０の誘電定数を有する物質から形成されることを特徴とする、請求項１または２に記載の有機発光素子。
4. 前記無機物層は、３．０ｅＶないし６．０ｅＶの仕事関数を有する物質から形成されることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の有機発光素子。
5. 前記無機物層は、ＬｉＦ、ＮａＦ、ＭｇＦ_２、ＡｌＦ_３、ＣａＦ_２、ＢａＦ_２、ＣｓＦ_２、ＮａＣｌ、ＭｇＯ、Ａｌ_２Ｏ_３、ＳｉＯ、ＳｉＯ_２、Ｓｃ_２Ｏ_３、ＺｎＯ、ＴｉＯ_２、ＳｉＮｘ（ｘ≧１）、ＬｉＩ、ＬｉＣｌＯ_４、ＮａＩ、ＮａＢｒ、ＫＩ、Ａｕ、Ｐｔ、Ａｌ、Ａｇ、Ａｕ、およびＣｒからなる群より選択される一つ以上の物質から構成されることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の有機発光素子。
6. 前記無機物層は、０．１ｎｍないし１０ｎｍの厚さを有することを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の有機発光素子。
7. 前記発光層を構成する物質のエネルギーバンドギャップの値から、前記正孔輸送層を構成する物質のエネルギーバンドギャップの値を減じた値が０〜３．０ｅＶであ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. 前記正孔輸送層は、カルバゾール基およびアリールアミン基のいずれか一方または両方を有する化合物、フタロシアニン系化合物、およびトリフェニレン誘導体からなる群より選択される少なくとも一つ以上の物質から構成されることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項に記載の有機発光素子。
9. 前記正孔輸送層は、１，３，５−トリカルバゾリルベンゼン、４，４’−ビスカルバゾリルビフェニル、ポリビニルカルバゾール、ｍ−ビスカルバゾリルフェニル、４，４’−ビスカルバゾリル−２，２’−ジメチルビフェニル、４，４’，４”−トリ（Ｎ−カルバゾリル）トリフェニルアミン、１，３，５−トリ（２−カルバゾリルフェニル）ベンゼン、１，３，５−トリス（２−カルバゾリル−５−メトキシフェニル）ベンゼン、ビス（４−カルバゾリルフェニル）シラン、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）、Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ビス（１−ナフチル）−（１，１’−ビフェニル）−４，４’−ジアミン（ＮＰＢ）、９，９−ジオクチルフルオレンおよびＮ−（４−ブチルフェニル）ジフェニルアミンの共重合体（ＴＦＢ）、ならびに９，９−ジオクチルフルオレンおよびビス−Ｎ，Ｎ’−（４−ブチルフェニル）−ビス−Ｎ，Ｎ’−フェニル−１，４−フェニレンジアミン）の共重合体（ＰＦＢ）からなる群より選択される一つ以上の物質から形成されることを特徴とする、請求項８に記載の有機発光素子。
10. 前記正孔輸送層は、１ｎｍないし１００ｎｍの厚さを有す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. 前記有機発光素子は、電子注入層、電子輸送層、および正孔遮断層からなる群より選択される一つ以上の層を、前記発光層と前記第２電極との間にさらに含む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。
12. 第１電極と、
    前記第１電極の上部に形成されたＰａｎｉ／ＤＢＳＡ、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ、Ｐａｎｉ／ＣＳＡ、およびＰＡＮＩ／ＰＳＳからなる群より選択される一つ以上の物質を含む正孔注入層と、
    前記正孔注入層の上部に備えられ、１ないし８０の誘電定数および３．０ないし６．０Ｖの仕事関数を有する金属ハロゲン化物、金属酸化物、金属窒化物、金属塩、および金属からなる群より選択される一つ以上の物質を含む無機物層と、
    前記無機物層の上部に備えられ、前記無機物層を構成する物質のエネルギーバンドギャップよりも０．１ないし１５ｅＶ小さいエネルギーバンドギャップを有する物質を含む正孔輸送層と、
    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、
    を備えることを特徴とする、有機発光素子。
13. 前記発光層と前記第２電極との間に電子注入層、電子輸送層、および正孔遮蔽層からなる群より選択される一つ以上の層をさらに備えることを特徴とする、請求項１２に記載の有機発光素子。
14. 前記無機物層は、ＬｉＦ、ＮａＦ、ＭｇＦ_２、ＡｌＦ_３、ＣａＦ_２、ＢａＦ_２、ＣｓＦ_２、ＮａＣｌ、ＭｇＯ、Ａｌ_２Ｏ_３、ＳｉＯ、ＳｉＯ_２、Ｓｃ_２Ｏ_３、ＺｎＯ、ＴｉＯ_２、ＳｉＮｘ（ｘ≧１）、ＬｉＩ、ＬｉＣｌＯ_４、ＮａＩ、ＮａＢｒ、ＫＩ、Ａｕ、Ｐｔ、Ａｌ、Ａｇ、Ａｕ、およびＣｒからなる群より選択される一つ以上の物質から形成されることを特徴とする、請求項１２または１３に記載の有機発光素子。
15. 前記無機物層は、０．１ｎｍないし１０ｎｍの厚さを有することを特徴とする、請求項１２〜１４のいずれか１項に記載の有機発光素子。
16. 前記発光層を構成する物質のエネルギーバンドギャップの値から、前記正孔輸送層を構成する物質のエネルギーバンドギャップの値を減じた値が０〜３．０ｅＶであることを特徴とする、請求項１２〜１５のいずれか１項に記載の有機発光素子。
17. 第１電極と、
    前記第１電極の上部に形成されたＰａｎｉ／ＤＢＳＡ、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ、Ｐａｎｉ／ＣＳＡ、およびＰＡＮＩ／ＰＳＳからなる群より選択される一つ以上の物質を含む正孔注入層と、
    前記正孔注入層の上部に備えられ、金属ハロゲン化物、金属酸化物、金属窒化物、金属塩、および金属からなる群より選択される一つ以上の物質を含む無機物層と、
    前記無機物層の上部に備えられ、カルバゾール基およびアリールアミン基のいずれか一方または両方を有する化合物、フタロシアニン系化合物、ならびにトリフェニレン誘導体からなる群より選択される一つ以上の物質を含む正孔輸送層と、
    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、
    を備えることを特徴とする、有機発光素子。
18. 前記無機物層を構成する物質のエネルギーバンドギャップは、前記正孔輸送層を構成する物質のエネルギーバンドギャップより０．１ないし１５ｅＶ大きく、前記発光層を構成する物質のエネルギーバンドギャップＢの値から、前記正孔輸送層を構成する物質のエネルギーバンドギャップＡの値を減じた値が０〜３．０ｅＶであることを特徴とする、請求項１７に記載の有機発光素子。