JP6538339B2 - 有機ｅｌ素子および有機ｅｌ素子の製造方法 - Google Patents

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、及び有機ＥＬ素子の製造方法に関する。

有機ＥＬ素子は、自己発光を行うため視認性が高く、さらに完全固体素子であるため耐衝撃性に優れるなどの特徴を有するため、近年、表示装置に有機ＥＬ素子を利用したものが普及しつつある。
有機ＥＬ素子は、一対の電極（陽極および陰極）間に、少なくとも発光層が挟まれた構成を有している。そして、有機ＥＬ素子は、多くの場合、発光層の他に、発光層に電子を供給するための機能層（電子輸送層、電子注入層）や、正孔注入層、正孔輸送層等が発光層と陰極との間にさらに挟まれた構成を有している。駆動時には、一対の電極間に電圧を印加し、陽極から発光層に注入されるホールと、陰極から発光層に注入される電子との再結合に伴って発光する。この有機ＥＬ素子に対して、高効率な発光特性と低電圧な駆動特性を得るための材料開発が行われている。例えば、特許文献１では、アルカリ金属塩を発光層のドーピング剤として用いることにより、電子注入におけるエネルギー障壁が低くし、低駆動電圧で高い電子輸送性を有する有機ＥＬ素子が提案されている。

特開２００２−３１３５８１号公報

ところが、従来の有機ＥＬ素子では、発光層に注入される電子の量とホールの量とに不均衡があるために、発光効率が低いという課題を有していた。本開示は、上記課題に鑑み、低電圧駆動が可能で発光効率を向上する有機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添加されてなる発光層と、前記発光層の上方に配され、電子輸送性および電子注入性のうち少なくとも一方の性質を有する第２機能層と、前記第２機能層の上方に配された陰極とを有し、前記発光層のキャリア密度が、１０¹²／ｃｍ³以上、１０¹⁹／ｃｍ³以下であることを特徴とする。

本開示の一態様に係る有機ＥＬパネルでは、上記した構成により、発光層内に存在しホールとの再結合に寄与する電子の量を、正孔輸送層から発光層内に供給されるホールの量と均衡させることができる。そのため、低電圧駆動が可能で発光効率を向上する有機ＥＬ素子を提供することできる。

実施の形態に係る有機ＥＬ素子１の構成を模式的に示す断面図である。 有機ＥＬ素子１を備えた有機ＥＬ表示装置１０００の構成を示すブロック図である。 有機ＥＬ素子１の製造過程の一部を模式的に示す部分断面図である。（ａ）は、基板上にＴＦＴ層および層間絶縁層が形成された状態を示す部分断面図である。（ｂ）は、層間絶縁層上に画素電極が形成された状態を示す部分断面図である。（ｃ）は、層間絶縁層および画素電極上に隔壁材料層が形成された状態を示す部分断面図である。 有機ＥＬ素子１の製造過程の一部を模式的に示す部分断面図である。（ａ）は、隔壁層が形成された状態を示す部分断面図である。（ｂ）は、隔壁層の開口部内において画素電極上に正孔注入層が形成された状態を示す部分断面図である。（ｃ）は、隔壁層の開口部内において正孔注入層上に正孔輸送層が形成された状態を示す部分断面図である。 有機ＥＬ素子１の製造過程の一部を模式的に示す部分断面図である。（ａ）は、隔壁層の開口部内において正孔輸送層上に有機発光材料層が形成された状態を示す部分断面図である。（ｂ）は、有機発光材料層および隔壁層上に第１中間層が形成された状態を示す部分断面図である。（ｃ）は、第１中間層上に第２中間層が形成された状態を示す部分断面図である。 有機ＥＬ素子１の製造過程の一部を模式的に示す部分断面図である。（ａ）は、第２中間層上に機能層が形成された状態を示す部分断面図である。（ｂ）は、機能層上に対向電極が形成された状態を示す部分断面図である。（ｃ）は、対向電極上に封止層が形成された状態を示す部分断面図である。 有機ＥＬ素子１の製造過程を示す模式工程図である。 有機ＥＬ素子１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１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）有機ＥＬ素子１における正孔輸送層１６、発光層１７、電子輸送層２１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１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１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の図である。 有機ＥＬ素子１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１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１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。

≪発明を実施するための形態の概要≫
本実施の形態に係る有機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添加されてなる発光層と、前記発光層の上方に配され、電子輸送性および電子注入性のうち少なくとも一方の性質を有する第２機能層と、前記第２機能層の上方に配された陰極とを有し、前記発光層のキャリア密度が、１０¹²／ｃｍ³以上、１０¹⁹／ｃｍ³以下であることを特徴とする。

また、別の態様では、前記発光層は、前記有機発光材料のキャリア密度が１×１０¹倍以上１×１０⁵倍以下となるよう、前記有機発光材料に電子供与性材料が添加されている構成であってもよい。
また、別の態様では、前記発光層に電子供与性材料が添加される前の前記有機発光材料のキャリア密度は、５×１０¹⁰／ｃｍ³以上、５×１０¹⁴／ｃｍ³以下である構成であってもよい。

また、別の態様では、前記電子供与性材料は、アルカリ金属またはアルカリ土類金属である構成であってもよい。
また、別の態様では、前記電子供与性材料は、リチウム、又はナトリウムである構成であってもよい。
また、本実施の形態に係る有機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、アルカリ金属またはアルカリ土類金属である第１金属の化合物を含む第１中間層を形成し、前記第１中間層上に、前記第１金属の化合物における前記第１金属と他の元素との結合を切る性質を有する第２金属を含む第２中間層を形成し、前記第２中間層上に、電子輸送性および電子注入性のうち少なくとも一方の性質を有する機能層を形成する機能層を形成し、前記機能層の上方に、陰極を形成し、前記第２中間層を形成した後に、前記第１金属が前記有機発光材料層中に拡散することによりキャリア密度が１０¹²／ｃｍ³以上、１０¹⁹／ｃｍ³以下である発光層が形成されることを特徴とする。

また、別の態様では、前記第１金属は、リチウム、又はナトリウムである構成であってもよい。
また、別の態様では、前記第２金属は、バリウムである構成であってもよい。
また、別の態様では、前記第１中間層は、１ｎｍ以上、１０ｎｍ以下の膜厚で形成する構成であってもよい。

また、別の態様では、前記第２中間層は、０．１ｎｍ以上、１ｎｍ以下の膜厚で形成する構成であってもよい。
また、別の態様では、 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た後、前記有機発光材料層に、アルカリ金属またはアルカリ土類金属をキャリア密度が１０¹²／ｃｍ³以上、１０¹⁹／ｃｍ³以下となるようにドーピングして発光層を形成し、前記発光層上に、電子輸送性および電子注入性のうち少なくとも一方の性質を有する機能層を形成する機能層を形成し、前記機能層の上方に、陰極を形成する構成であってもよい。

また、別の態様では、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及びアルカリ金属またはアルカリ土類金属を、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発光層を形成し、前記発光層上に、電子輸送性および電子注入性のうち少なくとも一方の性質を有する機能層を形成する機能層を形成し、前記機能層の上方に、陰極を形成する構成であってもよい。

≪実施の形態≫
１．有機ＥＬ素子の構成
実施の形態に係る有機ＥＬ素子１の構成について、図１を用い説明する。
図１は、有機ＥＬ素子１を複数備える有機ＥＬパネル１００（図２参照）の一部拡大断面図であり、１つの有機ＥＬ素子１に相当する部分およびその周辺の断面図である。本実施の形態においては、１つの有機ＥＬ素子１は、１つの画素（サブピクセル）に対応している。有機ＥＬ素子１は、図１における紙面上側を表示面とする、いわゆるトップエミッション型である。

図１に示すように、有機ＥＬ素子１は、基板１１、層間絶縁層１２、画素電極１３、隔壁層１４、第１機能層を構成する正孔注入層１５並びに正孔輸送層１６、発光層１７、第２機能層２１、対向電極２２、及び封止層２３を備える。なお、基板１１、層間絶縁層１２、第２機能層２１、対向電極２２、および封止層２３は、画素ごとに形成されているのではなく、有機ＥＬパネル１００が備える複数の有機ＥＬ素子１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、画素毎に駆動回路が形成されている。基材１１１が形成される材料としては、例えば、ガラスが用いられる。ガラス材料としては、具体的には例えば、無アルカリガラス、ソーダガラス、無蛍光ガラス、燐酸系ガラス、硼酸系ガラス、石英等のガラスなどが挙げられる。

（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１の断面図には示されていないが、層間絶縁層１２には、画素毎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、導電材料からなり、層間絶縁層１２上に形成されている。画素電極１３は、画素毎に個々に設けられ、コンタクトホールを通じて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、陽極として機能しており、トップエミッション型であるので、光反射性を具備した導電材料により形成されるとよい。光反射性を具備する導電材料としては、金属が挙げられる。具体的には、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）などがある。

また、ボトムエミッション型の場合には、画素電極１３は、光透過性を具備するとよい。光透過性を具備する導電材料としては、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、ＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）、ＺｎＯ（酸化亜鉛）などがある。
（４）隔壁層
隔壁層１４は、画素電極１３の上面の一部の領域を露出させ、その周辺の領域を被覆した状態で画素電極１３上に形成されている。画素電極１３上面において隔壁層１４で被覆されていない領域（以下、「開口部」という。）は、サブピクセルに対応している。即ち、隔壁層１４は、サブピクセル毎に設けられた開口部１４ａを有する。

本実施の形態においては、隔壁層１４は、画素電極１３が形成されていない部分においては、層間絶縁層１２上に形成されている。即ち、画素電極１３が形成されていない部分においては、隔壁層１４の底面は層間絶縁層１２の上面と接している。
隔壁層１４は、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）からなる。隔壁層１４は、発光層１７を塗布法で形成する場合には塗布されたインクがあふれ出ないようにするための構造物として機能し、発光層１７を蒸着法で形成する場合には蒸着マスクを載置するための構造物として機能する。本実施の形態では、隔壁層１４は、樹脂材料からなり、隔壁層１４の材料としては、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。本実施の形態においては、フェノール系樹脂が用いられている。

（５）正孔注入層
正孔注入層１５は、画素電極１３から発光層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、発光層１７に対しホールを注入する機能を有し、大きな仕事関数を有する。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からなる。

ここで、正孔注入層１５を遷移金属の酸化物から構成する場合には、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。
（６）正孔輸送層
正孔輸送層１６は、親水基を備えない高分子化合物を用い開口部１４ａ内に形成されている。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ることができる。

正孔輸送層１６は、正孔注入層１５から注入されたホールを発光層１７へ輸送する機能を有する。
本実施の形態では、正孔注入層１５及び正孔輸送層１６が第１機能層を構成する。
（７）発光層
発光層１７は、開口部１４ａ内に形成されている。発光層１７は、ホールと電子の再結合によりＲ、Ｇ、Ｂの各色の光を出射する機能を有する。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添加させて形成される。

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。

有機発光材料に添加される電子供与性材料としては、アルカリ金属またはアルカリ土類金属を用いることができる。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、好ましくは、リチウム又はナトリウムを用いることができる。
発光層１７に添加されている電子供与性材料のドープ濃度は、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構成であればよい。その場合、発光層１７のキャリア密度が、１０¹²／ｃｍ³以上、１０¹⁹／ｃｍ³以下の範囲に含まれる構成とすることができる。

また、発光層１７中において、電子供与性材料としての金属は、有機発光材料からなる有機発光材料層の厚み方向全域に分散して分布している。電子供与性材料のドープ濃度の詳細については、後述する。
（８）第２機能層
第２機能層２１は、第２中間層１９上に形成されており、対向電極２２から注入された電子を発光層１７へと輸送する機能を有する。第２機能層２１は、本実施の形態においては、電子輸送層であり、有機材料に金属をドープさせて形成される。第２機能層２１に用いられ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。

（９）対向電極
対向電極２２は、各サブピクセル共通に設けられており、例えば、ＩＴＯ（酸化インジウムスズ）、ＩＺＯ（酸化インジウム亜鉛）等の導電性を有する光透過性材料で形成されている。本実施の形態においては、対向電極２２は、陰極として機能している。
（１０）封止層
対向電極２２の上には、発光層１７が水分や酸素等に触れて劣化することを抑制する目的で封止層２３が設けられている。有機ＥＬパネル１００はトップエミッション型であるため、封止層２３の材料としては、例えばＳｉＮ（窒化シリコン）、ＳｉＯＮ（酸窒化シリコン）等の光透過性材料が選択される。

（１１）その他
なお、図１には図示しないが、封止層２３の上にカラーフィルターや上部基板を載置し、接合してもよい。上部基板の載置・接合により、水分および空気などから、正孔輸送層１６、発光層１７、第２機能層２１の保護が図られる。
２．有機ＥＬ表示装置の全体構成
図２は、有機ＥＬ素子１を複数有する有機ＥＬパネル１００を備えた有機ＥＬ表示装置１０００の構成を示す模式ブロック図である。図２に示すように、有機ＥＬ表示装置１０００は、有機ＥＬパネル１００と、これに接続された駆動制御部２００とを有し構成されている。有機ＥＬパネル１００は、有機材料の電界発光現象を利用した表示パネルであり、複数の有機ＥＬ素子１が、例えば、マトリクス状に配列されて構成されている。駆動制御部２００は、４つの駆動回路２１０〜２４０と制御回路２５０とから構成されている。

なお、実際の有機ＥＬ表示装置１０００では、有機ＥＬパネル１００に対する駆動制御部２００の配置については、これに限られない。
３．有機ＥＬ素子の製造方法
実施の形態に係る有機ＥＬ素子１の製造方法について図３〜図７を用いて以下に説明する。なお、図３〜図６は、有機ＥＬ素子１の製造過程を模式的に示す断面図であり、図７は、有機ＥＬ素子１の製造過程を示す模式工程図である。

まず、図３（ａ）に示すように、基材１１１上にＴＦＴ層１１２を成膜して基板１１を形成し（図７のステップＳ１）、基板１１上に層間絶縁層１２を成膜する（図７のステップＳ２）。層間絶縁層１２の材料である層間絶縁層用樹脂には、本実施の形態においては、ポジ型の感光性材料であるアクリル樹脂を用いる。層間絶縁層１２は、層間絶縁層用樹脂であるアクリル樹脂を層間絶縁層用溶媒（例えば、ＰＧＭＥＡ）に溶解させた層間絶縁層用溶液を基板１１上へ塗布し、成膜する。そしてその後、焼成を行う（図７のステップＳ３）。焼成は、１５０℃以上２１０℃以下の温度で１８０分間行う。

そして、図３（ｂ）に示すように、真空蒸着法またはスパッタ法に基づき、厚み１５０〔ｎｍ〕程度の金属材料からなる画素電極１３を、サブピクセル毎に形成する（図７のステップＳ４）。
次に、画素電極１３上に、隔壁層１４の材料である隔壁層用樹脂を塗布し、隔壁材料層１４ｂを形成する（図３（ｃ））。隔壁層用樹脂には、例えば、ポジ型の感光性材料であるフェノール樹脂が用いられる。隔壁材料層１４ｂは、隔壁層用樹脂であるフェノール樹脂を溶媒（例えば、乳酸エチルとＧＢＬの混合溶媒）に溶解させた溶液を画素電極１３上にスピンコート法などを用いて一様に塗布し、形成される。

次に、隔壁材料層１４ｂにパターン露光と現像を行うことで隔壁層１４を形成し（図４（ａ）、図７のステップＳ５）、隔壁層１４を焼成する（図７のステップＳ６）。これにより、発光層１７の形成領域となる開口部１４ａが規定される。隔壁層１４の焼成は、例えば、１５０℃以上２１０℃以下の温度で６０分間行う。
また、隔壁層１４の形成工程においては、さらに、隔壁層１４の表面を所定のアルカリ性溶液や水、有機溶媒等によって表面処理するか、プラズマ処理を施すこととしてもよい。これは、開口部１４ａに塗布するインク（溶液）に対する隔壁層１４の接触角を調節する目的で、もしくは、表面に撥水性を付与する目的で行われる。

そして、図４（ｂ）に示すように、マスク蒸着法やインクジェットによる塗布法により、正孔注入層１５を製膜し、焼成する（図７のステップＳ７）。
次に、図４（ｃ）に示すように、隔壁層１４が規定する開口部１４ａに対し、正孔輸送層１６の構成材料を含むインク塗布と、これの焼成（乾燥）とを経て、正孔輸送層１６を形成する（図７のステップＳ８）。

本実施の形態では、正孔注入層１５及び正孔輸送層１６が第１機能層を構成する。
同様に、図５（ａ）に示すように、発光層１７の構成材料である有機発光材料を含むインクの塗布および焼成（乾燥）により有機発光材料層１７Ａを形成する（図７のステップＳ９）。
続いて、図５（ｂ）に示すように、有機発光材料層１７Ａおよび隔壁層１４の上に、真空蒸着法などにより、第１中間層１８を、１ｎｍ以上１０ｎｍ以下の膜厚、例えば膜厚４〔ｎｍ〕で成膜する（図７のステップＳ１０）。第１中間層１８は、有機発光材料層１７Ａ、正孔輸送層１６、正孔注入層１５、隔壁層１４の内部や表面に存在する不純物が、第２機能層２１や対向電極２２へと侵入するのを防止するための層である。従って、第１中間層１８は、不純物ブロック性を有する材料を含む。さらに、第１中間層１８を構成する材料は、有機発光材料層１７Ａ内に拡散されることにより発光層１７を構成し、発光層１７中において電子供与性材料として機能する性質を有する。そのため、第１中間層１８に用いる材料は、不純物ブロック性を有する性質、及び発光層１７中において電子供与性材料として機能する性質を有することが必要である。その材料には、具体的には、例えば、アルカリ金属の化合物またはアルカリ土類金属の化合物であり、より具体的には、本実施の形態においてはフッ化ナトリウム（ＮａＦ）を用いることができる。本実施の形態では、第１中間層１８に含まれるアルカリ金属またはアルカリ土類金属を第１金属とする。本実施の形態では、第１中間層１８は、膜厚４〔ｎｍ〕で形成される。

そして、図５（ｃ）に示すように、第１中間層１８の上に、真空蒸着法などにより、第２中間層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７のステップＳ１１）。第２中間層１９は、第１中間層に含まれる第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分解する金属（以下、「第２金属」という）を含む。第２金属として、例えば、アルカリ金属またはアルカリ土類金属が用いられる。本実施の形態においては、第２金属は、具体的には、バリウム（Ｂａ）である。本実施の形態では、第２中間層１９は、膜厚１〔ｎｍ〕で形成される。

第１中間層１８と第２中間層１９とで中間層２０とする。第１中間層１８と第２中間層１９の膜厚は上述のとおり薄く、第１中間層１８を形成する第１金属と、第２中間層１９を形成する第２金属は、製造の過程で有機発光材料層１７Ａ内に分散し、有機発光材料と少なくとも第１金属とが混ざり合って発光層１７が形成される。このとき、発光層１７中において、少なくとも電子供与性材料としての第１金属は、有機発光材料層１７Ａの厚み方向全域に拡散する。

上述のとおり、第２金属は、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分解する金属であるので、第１金属とフッ素との結合は分解され、第１金属はイオンとして発光層１７中に分散している。したがって、有機ＥＬ素子１の製造過程（図７）終了後においては、第１中間層１８および第２中間層１９の外縁は判然としていない。発光層１７中において、少なくとも電子供与性材料としての第１金属は、発光層１７の厚み方向全域に分布している。

発光層１７中に拡散している第１金属のイオンは、発光層１７中において電子供与材料として機能する。発光層１７中おける第１金属のイオンの濃度は、第１中間層１８を製膜するときの膜厚を制御することにより調整することができる。第１中間層１８の膜厚を厚く形成した場合には発光層１７中おける電子供与材料としての第１金属のイオンの濃度は増加し、薄く形成した場合には濃度は減少する。

次に、図６（ａ）に示すように、第２中間層１９の上に、第２機能層２１を構成する材料を真空蒸着法に基づいて成膜し、第２機能層２１を形成する（図７のステップＳ１２）。
続いて、図６（ｂ）に示すように、第２機能層２１の上に、ＩＴＯ、ＩＺＯ等の材料を用い、真空蒸着法、スパッタ法等により、対向電極２２を成膜する（図７のステップＳ１３）。

そして、図６（ｃ）に示すように、対向電極２２の上に、ＳｉＮ、ＳｉＯＮ等の光透過性材料をスパッタ法、ＣＶＤ法等で成膜して、封止層２３を形成する（図７のステップＳ１４）。
以上の工程を経ることにより有機ＥＬ素子１および有機ＥＬ素子１を備えた有機ＥＬパネル１００が完成する。なお、封止層２３の上にカラーフィルターや上部基板を載置し、接合してもよい。

４．発光層と隣接層との間のキャリア移動の最適化について
有機ＥＬ素子１における発光層と隣接する電子輸送層及び正孔輸送層との間のキャリア移動を最適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。
図８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バランスされている状態を示す概略図である。図８に示すように、画素電極（陽極）と対向電極（陰極）との間に電圧が付勢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）にホールが供給される。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。この際、ホールと電子との再結合は、主に発光層における正孔輸送層との境界近傍において行われることが発明者の検討により判明している。

この再結合において、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にバランスされていない場合には、発光層へのキャリア移動が適切に行われない。図９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バランスされていない状態の一例を示す概略図である。図９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８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８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８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８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付勢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１０は、有機ＥＬ素子１における正孔輸送層１６、発光層１７、電子輸送層２１のエネルギー準位を説明するための概略図である。（ａ）は、発光層１７に電子供与性材料を添加する前の各層のエネルギー準位、（ｂ）は発光層１７に電子供与性材料を添加したときの発光層１７のフェルミレベルの変化、（ｃ）は、発光層１７に電子供与性材料を添加したときの各層のエネルギー準位を示す。

図１０（ａ）に示すように、正孔輸送層１６、発光層１７、電子輸送層２１のエネルギー準位は、各層のフェルミレベル１６ａ、１７ａ、２１ａ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１の発光層１７に電子供与性材料を含まない場合（図１０（ａ））には、電子輸送層２１のエネルギー準位と発光層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９に示した場合と同様、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、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、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、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１０（ｂ））。
そうすると、図１０（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、２１ａが一致するようなエネルギー準位に再配置され、図１０（ａ）に比べて、電子輸送層２１のエネルギー準位と発光層１７のＬＵＭＯ準位との差Ｆは減少し、正孔輸送層１６のエネルギー準位と発光層１７のＬＵＭＯ準位との差Ｇは増加する。そのため、電子輸送層２１から発光層１７へ流入する電子の量が増加するとともに、発光層１７から正孔輸送層１６への流出する電子の量が減少し、発光層内に存在する電子の量を増加することができる。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１の発光効率は向上する。

このように、発光層１７のフェルミレベルをＬＵＭＯ側にシフトすることにより、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素子の発光効率を向上することができる。

すなわち、発光層１７のＨＯＭＯ準位とＬＵＭＯ準位を発光層１７に電子供与性材料を含ませることにより制御し、発光層１７に隣接する電子輸送層２１及び正孔輸送層１６との注入エネルギー障壁を最適化する。これにより発光層１７に注入される電子とホールの量的バランスが最適化し発光効率が改善することができる。
５．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との関係について
有機ＥＬ素子１における発光層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。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行った。シミュレータでは、図８に示したモデルにおける発光層１７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１１は、有機ＥＬ素子１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。図１２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１１及び１２において、発光層のエネルギーレベルのシフト量は、発光層１７中に電子供与性材料を含まない状態（有機発光材料層１７Ａの状態）を基準値（０ｅＶ）とした。

図１１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、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１２に示すように、単位電流（１０ｍＡ／ｃｍ²）を流すための印加電圧は、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、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、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１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。
６．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
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。以下、図面を参照しながら説明する。

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）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）一般に次式により計算することができる。

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ＥＬ素子１における発光層１７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１３は、有機ＥＬ素子１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。
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発光層１７（有機発光材料層１７Ａ）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１３より、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、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ｎ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１３の結果を用いて、有機ＥＬ素子１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１４は、有機ＥＬ素子１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。図１４に示すように、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、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。

７．有機ＥＬ素子１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１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１５は、（ａ）は、有機ＥＬ素子１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。有機ＥＬ素子１に係るサンプルでは、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１５（ａ）に示すように、有機ＥＬ素子１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１５（ｂ）に示すように、有機ＥＬ素子１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、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１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。
８．まとめ
以上、説明したように本実施の形態に係る有機ＥＬ素子１は、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（１５及び１６）と、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添加されてなる発光層１７と、発光層１７の上方に配され、電子輸送性および電子注入性のうち少なくとも一方の性質を有する第２第２機能層２１と、第２第２機能層２１の上方に配された対向電極２２とを有し、発光層１７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。また、発光層１７は、前記有機発光材料のキャリア密度が１×１０¹倍以上１×１０⁵倍以下となるよう、有機発光材料に電子供与性材料が添加されている構成を採る。また、電子供与性材料を添加する前の発光層１７のキャリア密度は、５×１０¹⁰／ｃｍ³以上、５×１０¹⁴／ｃｍ³以下であり、電子供与性材料は、アルカリ金属またはアルカリ土類金属、より好ましくはリチウム、又はナトリウムである構成を採る。

係る構成により、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、第１機能層（１５及び１６）から発光層１７内に供給されるホールの量と均衡させることができる。そのため、低電圧駆動が可能で発光効率を向上する有機ＥＬ素子を提供することできる。
≪変形例≫
以上、実施の形態に係る有機ＥＬ素子１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１、有機ＥＬパネル１００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１においては、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である第１金属の化合物を含む第１中間層１８を形成し、第１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性質を有する第２金属を含む第２中間層１９を形成することにより、電子供与性材料としての第１金属が発光層１７中に拡散されている状態を形成する構成とした。第１金属が発光層１７中に拡散されている構成を形成するための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またはアルカリ土類金属を、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ピング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及びアルカリ金属またはアルカリ土類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前記発光層を形成する構成としてもよい。また、有機発光材料とアルカリ金属またはアルカリ土類金属である第１金属の化合物を含むインクを湿式プロセスにより塗布することにより発光層を形成する構成としてもよい。

（２）上記実施の形態においては、有機ＥＬ素子１が、正孔注入層１５並びに正孔輸送層１６からなる第１機能層、及び電子輸送層からなる第２機能層２１を備えた構成について説明したが、これに限られない。例えば、第１機能層は正孔注入層１５並びに正孔輸送層１６のいずれかからなる構成であってもよく、第２機能層２１は電子注入層を備える場合には、電子注入層と電子輸送層とをまとめて第２機能層として扱ってもよい。また、電子輸送層を備えず、電子注入層を備える場合には、電子注入層を第２機能層としてもよい。また、第１機能層及び第２機能層のうちいずれか１つ以上の層、または全部を備えない構成としてもよい。

（３）有機ＥＬ素子１の構成に透明導電層などの他の層をさらに含む構成とすることもできる。
（４）上記実施の形態においては、有機ＥＬ素子１の基材１１１を構成する絶縁材料としてガラスを用いた例について説明したが、これに限られない。基材１１１を構成する絶縁材料として、例えば、樹脂やセラミック等を用いてもよい。基材１１１に用いられる樹脂としては、例えば、ポリイミド系樹脂、アクリル系樹脂、スチレン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリエーテルサルフォン、ポリエチレン、ポリエステル、シリコーン系樹脂等の絶縁性材料が挙げられる。基材１１１に用いられるセラミックとしては、例えば、アルミナ等が挙げられる。

（５）上記実施の形態においては、画素電極１３が陽極で、対向電極２２が陰極であったが、これに限られない。画素電極が陰極で、対向電極が陽極である構成としてもよい。その場合は、層間絶縁層１２上に陰極としての画素電極１３および隔壁層１４が形成され、開口部１４ａ内において、画素電極１３の上に、第２機能層２１、発光層１７がこの順に形成される。そして、その上に、正孔輸送層１６、正孔注入層１５が形成され、さらにその上に、陽極としての対向電極２２が形成される構成となる。

（６）上記実施の形態では、トップエミッション型の有機ＥＬパネルを示したが、本開示はこれに限定されず、ボトムエミッション型とすることもできる。この場合、陽極層を透明材料で構成する点に留意する。そして、トップエミッションの場合、陽極としての対向電極２２は、例えば、ＩＴＯ（酸化インジウムスズ）、ＩＺＯ（酸化インジウム亜鉛）等の導電性を有する光透過性材料で形成される。陰極としての画素電極１３は、Ａｇ、Ａｌ、アルミニウム合金、Ｍｏ、ＡＰＣ、ＡＲＡ、ＭｏＣｒ、ＭｏＷ、ＮｉＣｒ等の光反射性を具備した導電材料により形成されるとよい。

また、ボトムエミッション場合は、上記の逆で、陽極としての対向電極２２が、導電性を有する光透過性材料から形成され、陰極としての画素電極が、光反射性を具備した導電材料により形成されるとよい。
（７）上記実施の形態では、発光層１７の形成方法としては、印刷法、スピンコート法、スリットコート、インクジェット法などの湿式成膜プロセスを用いる構成であったが、本発明はこれに限られない。例えば、真空蒸着法、電子ビーム蒸着法、スパッタリング法、反応性スパッタリング法、イオンプレーティング法、気相成長法等の乾式成膜プロセスを用いることもできる。

（８）上記実施の形態では、有機ＥＬパネル１００がアクティブマトリクス型の構成であったが、本発明はこれに限られず、例えば、パッシブマトリクス型の構成であってもよい。具体的には、隔壁層の延伸方向と平行な線状の電極と、隔壁層の延伸方向と直交する線状の電極とを発光層を挟むようにそれぞれ複数並設すればよい。このとき、隔壁層の延伸方向と直交する線状の電極を下部側とすれば、各間隙では、複数の下部側の電極が、互いに間隔をあけて隔壁層の延伸方向に並び、本発明の一態様となる。その場合には、各構成について、適宜の変更が可能である。なお、上記実施の形態１では、基板１１がＴＦＴ層を有する構成であったが、上記パッシブマトリクス型の例などから分かるように、基板１１はＴＦＴ層を有する構成に限られない。

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パネルの製造方等に好適に利用可能である。

１ 有機ＥＬ素子
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 発光層
１７Ａ 有機発光材料層
２１ 電子輸送層（第２機能層）
２２ 対向電極（陰極）
２３ 封止層
１００ 有機ＥＬパネル
１０００ 有機ＥＬ表示装置

Claims (11)

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添加されてなる発光層と、
   前記発光層の上方に配され、電子輸送性および電子注入性のうち少なくとも一方の性質を有する第２機能層と、
   前記第２機能層の上方に配された陰極とを有し、
   前記発光層中において、前記電子供与材料としてアルカリ金属またはアルカリ土類金属が、前記有機発光材料と混ざり合って前記発光層の厚み方向に分布しており、
   前記発光層のキャリア密度が、１０¹²／ｃｍ³以上、１０¹⁹／ｃｍ³以下である
   有機ＥＬ素子。
2. 前記発光層は、前記有機発光材料のキャリア密度が１×１０¹倍以上１×１０⁵倍以下となるよう、前記有機発光材料に電子供与性材料が添加されている
   請求項１に記載の有機ＥＬ素子。
3. 前記発光層に電子供与性材料が添加される前の前記有機発光材料のキャリア密度は、５×１０¹⁰／ｃｍ³以上、５×１０¹⁴／ｃｍ³以下である
   請求項２に記載の有機ＥＬ素子。
4. 前記電子供与性材料は、リチウム、又はナトリウムである
   請求項１に記載の有機ＥＬ素子。
5. 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、アルカリ金属またはアルカリ土類金属である第１金属の化合物を含む第１中間層を形成し、
   前記第１中間層上に、前記第１金属の化合物における前記第１金属と他の元素との結合を切る性質を有する第２金属を含む第２中間層を形成し、
   前記第２中間層上に、電子輸送性および電子注入性のうち少なくとも一方の性質を有する機能層を形成する機能層を形成し、
   前記機能層の上方に、陰極を形成し、
   前記第２中間層を形成した後に、前記第１金属が前記有機発光材料層中に拡散することによりキャリア密度が１０¹²／ｃｍ³以上、１０¹⁹／ｃｍ³以下である発光層が形成される
   有機ＥＬ素子の製造方法。
6. 前記第１金属は、リチウム、又はナトリウムである
   請求項５に記載の有機ＥＬ素子の製造方法。
7. 前記第２金属は、バリウムである
   請求項５に記載の有機ＥＬ素子の製造方法。
8. 前記第１中間層は、１ｎｍ以上、１０ｎｍ以下の膜厚で形成する
   請求項５に記載の有機ＥＬ素子の製造方法。
9. 前記第２中間層は、０．１ｎｍ以上、１ｎｍ以下の膜厚で形成する
   請求項５に記載の有機ＥＬ素子の製造方法。
10. 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た後、前記有機発光材料層に、アルカリ金属またはアルカリ土類金属をキャリア密度が１０¹²／ｃｍ³以上、１０¹⁹／ｃｍ³以下となるようにドーピングして発光層を形成し、
    前記発光層上に、電子輸送性および電子注入性のうち少なくとも一方の性質を有する機能層を形成する機能層を形成し、
    前記機能層の上方に、陰極を形成する
    有機ＥＬ素子の製造方法。
11. 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及びアルカリ金属またはアルカリ土類金属を、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発光層を形成し、
    前記発光層上に、電子輸送性および電子注入性のうち少なくとも一方の性質を有する機能層を形成する機能層を形成し、
    前記機能層の上方に、陰極を形成する
    有機ＥＬ素子の製造方法。

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