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WO2013018251A1 - 有機発光素子 - Google Patents

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WO2013018251A1
WO2013018251A1 PCT/JP2012/002514 JP2012002514W WO2013018251A1 WO 2013018251 A1 WO2013018251 A1 WO 2013018251A1 JP 2012002514 W JP2012002514 W JP 2012002514W WO 2013018251 A1 WO2013018251 A1 WO 2013018251A1
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WO
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layer
organic
organic light
light emitting
electron transport
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PCT/JP2012/002514
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English (en)
French (fr)
Inventor
昌樹 青沼
裕 片桐
Original Assignee
パナソニック株式会社
住友化学株式会社
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Publication date
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Priority to CN201280038350.6A priority patent/CN103718321B/zh
Priority to JP2013526713A priority patent/JP6060361B2/ja
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    • H10K85/344—Transition metal complexes, e.g. Ru(II)polypyridine complexes comprising ruthenium

Definitions

  • the present invention relates to an organic light-emitting element (hereinafter referred to as “organic EL element”) that is an electroluminescent element, and in particular, to stably drive a wide luminance range from low luminance to high luminance such as a light source with low power.
  • organic EL element organic light-emitting element
  • the organic EL element is a current-driven light-emitting element and has a structure in which a hole injection / transport layer, a light-emitting layer, an electron injection / transport layer, and the like are stacked between a pair of electrodes including an anode and a cathode.
  • a voltage is applied between the pair of electrodes, and holes injected from the anode through the hole injection transport layer into the light emitting layer are recombined with electrons injected from the cathode through the electron injection transport layer into the light emitting layer.
  • An electroluminescent phenomenon that occurs when the exciton becomes an exciton and transitions to the ground state is used. Since it has high visibility due to self-emission and is a perfect solid element, it has excellent impact resistance, so organic EL elements are attracting attention as light emitting elements and light sources in various display devices. ing.
  • Organic EL elements are roughly classified into two types depending on the material type of the light emitting layer used.
  • the first is an evaporation type organic EL element formed mainly by forming a film of an organic low molecular material by a vacuum process such as an evaporation method.
  • a coating type organic EL element formed by depositing an organic polymer material or an organic low molecular material having good thin film formability by a wet process such as an inkjet method or a gravure printing method.
  • alkaline earth metals such as Ba are generally used for the electron injecting and transporting layer.
  • organic light-emitting elements are required to maintain stable device characteristics by preventing chemical reaction between the light-emitting layer and the electron transport layer and environmental fluctuations at the interface between the light-emitting layer and the electron transport layer.
  • the present invention has been made in view of the above-described problems.
  • the present invention prevents chemical reaction between the light emitting layer and the electron transport layer and environmental fluctuations at the interface between the light emitting layer and the electron transport layer.
  • an organic light emitting device capable of maintaining stable device characteristics is provided.
  • a second object is to provide an organic light emitting device capable of maintaining good light emission efficiency by disposing an electron transport layer having high chemical stability.
  • an embodiment of the present invention includes an anode, a cathode provided to face the anode, an organic light-emitting layer provided between the anode and the cathode, and containing an organic light-emitting material.
  • An electron transport layer that is provided between the organic light emitting layer and the cathode and transports electrons injected from the cathode side to the organic light emitting layer side, and between the organic light emitting layer and the electron transport layer, A contact layer provided in contact with each of the organic light-emitting layer and the electron transport layer, the organic light-emitting layer and a restriction layer that restricts movement of each constituent molecule of the electron transport layer and has electron permeability, and
  • the electron transport layer is made of an organic material
  • the regulation layer is an organic light emitting device that is chemically stable with respect to the electron transport layer and the organic light emitting layer.
  • a regulation layer is provided between the organic light emitting layer and the electron transport layer. Since the regulation layer is chemically stable with respect to the electron transport layer and the organic light emitting layer, excitons are generated in the organic light emitting layer during driving, and radicals are generated in the organic light emitting layer and the electron transport layer. However, it is possible to prevent the constituent molecules of each layer from causing an unnecessary chemical reaction to deteriorate or deteriorate, and the electron transport layer and the organic light emitting layer can be partitioned well. For this reason, a stable device structure can be maintained over a long period of time, and good light emission characteristics can be expected.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a configuration of an organic EL element according to Embodiment 1.
  • FIG. It is an energy band figure of the electron carrying layer which forms CT complex.
  • It is a schematic diagram which shows the mode of the interface vicinity of the light emitting layer of Embodiment 1 and the electron carrying layer before and behind a drive.
  • It is a schematic diagram which shows the mode of the interface vicinity of the conventional light emitting layer and electron transport layer before and behind a drive.
  • It is a front view which shows the structure of the organic electroluminescent display panel using the organic electroluminescent element which concerns on Embodiment 1.
  • An organic light-emitting element which is one embodiment of the present invention includes an anode, a cathode provided opposite to the anode, an organic light-emitting layer provided between the anode and the cathode and including an organic light-emitting material, and the organic An organic light emitting layer provided between the light emitting layer and the cathode and transporting electrons injected from the cathode side to the organic light emitting layer side, and between the organic light emitting layer and the electron transport layer.
  • a regulating layer that is provided in contact with each of the layer and the electron transporting layer, regulates movement of each constituent molecule of the organic light emitting layer and the electron transporting layer, and has electron permeability. Is made of an organic material, and the regulation layer is an organic light emitting device that is chemically stable with respect to the electron transport layer and the organic light emitting layer.
  • the electron transport layer includes a first organic material having an electron transport property, and an n-type second organic material different from the first organic material. It can also be set as the structure which becomes.
  • the regulation layer is composed of a compound formed by bonding a first material and a second material different from the first material, and the lattice energy of the compound is It is good also as a structure larger than any bond energy between atoms in each component molecule in an organic light emitting layer and the said electron carrying layer.
  • the restriction layer may be an insulating layer.
  • the regulation layer may have a thickness of 1 nm to 10 nm.
  • the electron transport layer has an energy level difference of 1.6 eV or less between the highest occupied orbit of the first organic material and the lowest unoccupied orbit of the second organic material.
  • a certain configuration may be adopted.
  • the electron transport layer may include a CT complex (Charge Transfer Complex) formed by combining the first organic substance and the second organic substance.
  • CT complex Charge Transfer Complex
  • the regulation layer may be composed of at least one of an alkali metal fluoride and an alkaline earth metal fluoride.
  • the alkali metal fluoride may be NaF.
  • the alkaline earth metal fluoride may be MgF 2 .
  • the electron transport layer contains BPhen, Alq 3 , or BCP as the first organic material, and Ru (terpy) 2 , Cr as the second organic material. (Bpy) 3 , Cr (TMB) 3 , PyB, or CoCp 2 may be included.
  • an organic light-emitting element which is one embodiment of the present invention includes an anode, a cathode provided opposite to the anode, an organic layer provided between the anode and the cathode and containing an organic substance, A compound layer provided between the organic layer and the cathode; and between the organic layer and the compound layer, the organic layer and the compound layer provided in contact with each of the organic layer and the compound layer.
  • the electron transport layer is made of an organic substance, and the control layer is chemically formed with respect to the organic layer and the compound layer. To be stable.
  • the compound layer may include a first organic substance and a second organic substance different from the first organic substance.
  • the regulation layer is composed of a compound formed by bonding a first material and a second material different from the first material, and the lattice energy of the compound is It is good also as a structure larger than any bond energy between atoms in each structural molecule in an organic layer and the said compound layer.
  • the restriction layer may be an insulating layer.
  • the regulation layer may have a thickness of 1 nm to 10 nm.
  • the compound layer has an energy level difference of 1.6 eV or less between the highest occupied orbit of the first organic material and the lowest unoccupied orbit of the second organic material. It is good also as a structure.
  • the compound layer may include a CT complex formed by combining the first organic substance and the second organic substance.
  • the regulation layer may be composed of at least one of an alkali metal fluoride and an alkaline earth metal fluoride.
  • the alkali metal fluoride may be NaF.
  • the alkaline earth metal fluoride may be MgF 2 .
  • the compound layer includes any one of BPhen, Alq 3 , and BCP as the first organic material, and Ru (terpy) 2 , Cr ( bpy) 3 , Cr (TMB) 3 , PyB, or CoCp 2 may be included.
  • An organic light-emitting device includes an anode, a cathode provided to face the anode, an organic light-emitting layer provided between the anode and the cathode, and containing an organic substance, An insulating layer provided adjacent to the organic light emitting layer and having insulating properties; a first organic material provided adjacent to the insulating layer; and a second organic material different from the first organic material And an electron transporting layer containing
  • the organic light-emitting layer and the electron transport layer are partitioned by the insulating layer, and mixing of each constituent material of the organic light-emitting layer and the electron transport layer is prevented in advance.
  • the electron transporting property for the organic light emitting layer side the first organic material and the second organic material are used, for example, an electron transporting layer is formed as a CT complex, thereby improving the electron injecting property and organic light emitting Good electron transport properties to the layer side are ensured.
  • the insulating layer includes a compound in which a first material and a second material different from the first material are combined, and the lattice energy of the compound has the organic light emission.
  • the lattice energy of the compound has the organic light emission.
  • the insulating layer can be configured to have insulating properties over time or to exist in a compound state without dissociating the compound.
  • “providing insulation over time” means providing insulation regardless of the passage of time from the time of device fabrication.
  • the insulating layer may have a thickness of 1 nm to 10 nm.
  • the electron transport layer has an energy level difference between the highest occupied orbit of the first organic material and the lowest empty orbit of the second organic material of 0 eV or more. It can also be set as the structure which is 6 eV.
  • the electron transport layer may include a CT complex formed of the first organic material and the second organic material.
  • the insulating layer may be made of an alkali metal fluoride or an alkaline earth metal fluoride.
  • the electron transport layer has BPhen, Alq 3, or BCP as a first organic material, and Ru (terpy) 2 or Cr (bpy) as a second organic material. 3 or Cr (TMB) 3 may be employed.
  • an organic light-emitting device includes an anode, a cathode provided to face the anode, an organic layer provided between the anode and the cathode, and containing an organic substance.
  • An insulating layer provided adjacent to the organic layer and having insulating properties; a first organic substance provided adjacent to the insulating layer; and a second organic substance different from the first organic substance And a compound layer containing.
  • the insulating layer includes a compound in which a first material and a second material different from the first material are combined, and the lattice energy of the compound is the organic layer.
  • Any bond energy between each constituent atom constituting the organic substance in the compound layer, and any bond between each constituent atom constituting the first organic substance and the second organic substance in the compound layer It can also be configured to be larger than energy.
  • the insulating layer can be configured to have insulating properties over time, or to exist in a compound state without dissociating the compound.
  • “providing insulation over time” means providing insulation regardless of the passage of time from the time of device fabrication.
  • the insulating layer may have a thickness of 1 nm to 10 nm.
  • the first organic material of the compound layer may have an electron injecting property
  • the second organic material of the compound layer may be n-type. it can.
  • an organic light emitting device including any one of the above organic light emitting elements of the present invention may be used.
  • a first step of forming an organic light-emitting layer containing an organic light-emitting material is formed above the anode, and a regulation layer is formed in contact with the organic light-emitting layer.
  • a regulation layer that is chemically stable with respect to the transport layer and the organic light emitting layer is formed, and in the third step, the first organic substance having electron transporting property is different from the first organic substance,
  • the electron transport layer is formed so as to include a second organic material that is n-type.
  • a first step of forming an organic layer containing an organic material above an anode a second step of forming a regulation layer in contact with the organic layer A step, a third step of forming a compound layer in contact with the regulation layer, and a fourth step of forming a cathode above the compound layer.
  • the compound layer and the organic layer A regulating layer that is chemically stable with respect to the layer is formed
  • the first organic substance having electron transporting properties is different from the first organic substance, and the second organic substance is n-type.
  • the compound layer is formed so as to include the organic substance.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing a state of an interface between a light emitting layer (EML) and an electron transport layer (ETL) of a conventional organic EL element.
  • EML light emitting layer
  • ETL electron transport layer
  • an organic molecule constituting the light emitting layer is arranged at the interface between the light emitting layer (EML) and the electron transport layer (ETL). Constituent molecules on the electron injection layer side are mixed.
  • excitons exingtons
  • radicals accompanying carrier recombination are generated in the light emitting layer as shown in FIG. 4B. If the transition to each state of element driving and driving stop is repeated, the components of the light emitting layer and the electron transport layer are deteriorated due to such a significant environmental change of the interface, which may adversely affect the device characteristics ( (Refer nonpatent literature 1).
  • the electron transport layer is made of an alkaline earth metal such as Ba or an alkali metal as shown in FIG. 4, it is possible to improve a certain electron injection efficiency, but the alkaline earth metal and the alkali metal have a relatively high chemical reaction. It is transformed into an oxide or hydroxide when it comes into contact with oxygen or moisture in the element manufacturing process or the like. As a result, the electron injection characteristics vary, and the characteristics and lifetime of the organic EL element can be deteriorated.
  • an alkaline earth metal such as Ba or an alkali metal as shown in FIG. 4
  • the regulation layer is chemically stable with respect to the electron transport layer and the organic light emitting layer. Therefore, even when excitons are generated in the organic light-emitting layer during driving, or radicals are generated in the organic light-emitting layer and the electron transport layer, the constituent molecules of each layer do not cause unnecessary chemical reaction to be altered or deteriorated. . Thereby, the said electron carrying layer and the said organic light emitting layer can be divided favorably. Therefore, a stable element structure can be maintained over a long period of time and good light emission characteristics can be expected.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of the organic light emitting device (organic EL device 1) in the first embodiment.
  • the organic EL element 1 is a coating type in which a light emitting layer 5 is applied by a wet process to form a film, and a hole injection layer 3, a buffer layer 4, a light emitting layer are provided between an anode 2 and a cathode 8 forming a pair of electrodes. 5, a regulation layer 6 and an electron transport layer 7 are sequentially laminated.
  • a sealing layer 9 for internal sealing is provided on the upper surface of the cathode 8.
  • a DC power source DC is connected to the anode 2 and the cathode 8, and power is supplied to the organic EL element 1 from the outside.
  • the substrate 10 is a portion that becomes a base material of the organic EL element 1, and includes, for example, alkali-free glass, soda glass, non-fluorescent glass, phosphate glass, borate glass, quartz, acrylic resin, styrene resin, and polycarbonate resin. , Epoxy resin, polyethylene, polyester, silicon resin, or an insulating material such as alumina.
  • the anode 2 is composed of a transparent conductive film made of ITO having a thickness of 50 nm.
  • the structure of the anode 2 is not limited to this.
  • a transparent conductive film such as IZO, a metal film such as aluminum, APC (silver, palladium, copper alloy), ARA (silver, rubidium, gold alloy), MoCr (molybdenum) Alloy films such as NiCr (alloy of chromium) and NiCr (alloy of nickel and chromium) may be used, and a plurality of these films may be laminated.
  • the hole injection layer 3 is a layer that efficiently injects holes into the light emitting layer 5 side, and is formed of, for example, molybdenum oxide or molybdenum-tungsten oxide, but is not limited thereto.
  • Bank 11 On the surface of the hole injection layer 3, a bank 11 made of an insulating organic material (for example, acrylic resin, polyimide resin, novolac type phenol resin, etc.) has a certain trapezoidal cross section and looks down on the substrate 10. In order to partition the light emitting region, the stripe structure or the cross beam structure is formed.
  • the bank 11 is used when a plurality of organic EL elements 1 are disposed on the substrate 10 and is not an essential component of the present invention. Therefore, it is unnecessary when the organic EL element 1 is used alone.
  • the buffer layer 4 is a layer having a thickness of 20 nm provided for the purpose of adjusting hole injection characteristics and the like, and is an amine organic polymer TFB (poly (9, 9-di-n-octylfluorene-alt- ( 1, 4-phenylene-((4-sec-butylphenyl) imino) -1,4-phenylene)) and the like.
  • the light emitting layer 5 is composed of F8BT (poly (9,9-di-n-octylfluorene-alt-benzothiadiazole)) which is an organic polymer having a thickness of 70 nm.
  • F8BT poly (9,9-di-n-octylfluorene-alt-benzothiadiazole)
  • the light emitting layer 5 is not limited to the structure which consists of this material, It can comprise as an organic light emitting layer which uses a well-known organic material.
  • the regulation layer 6 and the electron transport layer 7 are sequentially laminated from the surface of the light emitting layer 5 toward the cathode 8 side.
  • the regulation layer 6 is disposed so as to be in contact with both the light emitting layer 5 and the electron transport layer 7, and the layers 5 and 7 are partitioned in the thickness direction and separated.
  • the regulation layer 6 is composed of a compound formed by bonding a first material and a second material different from the first material.
  • at least one of an alkali metal and an alkaline earth metal is used for the first material, and a halogen atom is used for the second material.
  • the insulating layer comprised by at least any one of an alkali metal halide or an alkaline-earth metal halide.
  • the regulation layer 6 of the organic EL element 1 is made of sodium fluoride (NaF), which is an alkali metal fluoride, but lithium fluoride (LiF) is also suitable.
  • the regulating layer 6 is mixed with each other's constituent molecules, and the interface environment significantly fluctuates before and after the device is driven. In order to avoid the problem, there is a problem that the structure deteriorates due to a simple chemical reaction.
  • the regulation layer 6 is an insulating functional separation layer that regulates the movement of each constituent molecule of the light emitting layer 5 and the electron transport layer 7, but the thickness is sufficiently thin (for example, about 10 nm or less).
  • the fluoride constituting the regulating layer 6 needs to have a higher binding energy than the binding energy of the constituent molecules (each organic material described later) of the electron transport layer 7.
  • the bond energy between a metal and a halogen atom in an alkali metal halide or an alkaline earth metal halide is generally formed between each atom in an organic molecule as shown in Tables 1 to 3 below. Since the bond energy is considerably higher than the bond energy, the regulation layer 6 that is stable with respect to the electron transport layer 7 can be formed using any of the halides. Further, even better chemical stability can be expected with halides, particularly fluorides.
  • the electron transport layer 7 has a function of efficiently transporting electrons injected from the cathode 8 to the light emitting layer 5 side.
  • the electron transport layer 7 is an organic compound layer, and two different organic substances (a first organic substance as an electron transport material (host) and a second as an n-type dopant). Of organic substances).
  • FIG. 2 shows an energy band diagram of the host material and the n-type dopant material in the electron transport layer 7.
  • each of the host material and the n-type dopant material has a minimum empty orbit (LUMO) and a highest occupied orbit (HOMO) level from the vacuum level V (0) to a predetermined depth. Have a place. Furthermore, any material has a pair of electrons in HOMO.
  • LUMO minimum empty orbit
  • HOMO highest occupied orbit
  • a material including a host material and an n-type dopant material is sublimated based on a so-called vacuum deposition method, and a deposited film is formed.
  • the electron transport layer 7 is formed as a film made of a CT (Charge Transfer) complex having free electrons and holes as shown in FIG.
  • CT Charge Transfer
  • the difference is desirably 2 to 4 eV or less, more preferably within 1 eV.
  • Suitable electron transport materials include the materials shown in Table 4 below.
  • materials such as NTCDA can be applied.
  • BPhen refers to bathophenanthroline (4,7-Diphenyl-1,10-phenanthroline) shown in Chemical Formula 1.
  • Alq 3 refers to tris (8-hydroxyquinolinato) aluminum shown in Chemical Formula 2.
  • CoCp 2 (HOMO 4.0 eV) is suitable as the n-type dopant.
  • Other examples include TTN, PyB, Ru (terpy) 2 , Cr (bby) 3 , and Cr (TMB) 3 .
  • Cr (TMB) 3 the literature (J. Phys. Chem. B 2003, 107, 2933) can be referred to.
  • the cathode 8 is configured using a transparent electrode material having a thickness of several ⁇ m, for example, a transparent electrode material such as indium tin oxide (ITO) or indium zinc oxide (IZO). Alternatively, a metal layer (aluminum layer or the like) having a thickness of 100 nm can be used.
  • a transparent electrode material having a thickness of several ⁇ m, for example, a transparent electrode material such as indium tin oxide (ITO) or indium zinc oxide (IZO).
  • a metal layer (aluminum layer or the like) having a thickness of 100 nm can be used.
  • the organic EL element is a top emission type, it is preferable to use a light transmissive material.
  • the restriction layer 6 is composed of a metal halide having a relatively high binding energy, and the electron transport layer 7 is interposed between the restriction layer 6 and the cathode 8. .
  • the cathode 8 is chemically stable with respect to the regulation layer 6 at the time of driving, and does not cause an unnecessary chemical reaction. Therefore, the material of the cathode 8 is not particularly limited.
  • the sealing layer 9 is formed of, for example, a material such as SiN (silicon nitride) or SiON (silicon oxynitride), and is used to suppress the light emitting layer 6 from being deteriorated by contact with moisture or air.
  • the sealing layer 9 is also preferably made of a light transmissive material when the organic EL element is a top emission type.
  • (Operation and Effect of Organic EL Element 1) In the organic EL element 1 having the above configuration, excellent chemical stability with respect to these layers 5 and 7 (each configuration of the light emitting layer 5 and the electron transport layer 7) between the light emitting layer 5 and the electron transport layer 7.
  • a regulation layer 6 made of NaF having a higher binding energy than the binding energy of molecules is disposed. Therefore, the organic EL element 1 can maintain a stable layer structure even during driving, and the initial light emission characteristics can be expected over a long period of time.
  • FIG. 3A shows the light emitting layer 5 (“EML layer” in the figure), the regulation layer 6 (“NaF layer” in the figure), the electron transport layer 7 (in the figure) before driving (initial state).
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a state of lamination of “ETL layer” in the figure.
  • the light emitting layer (EML layer) 5 and the electron transport layer (ETL layer) 7 are clearly separated by the regulating layer 5 (NaF).
  • the regulation layer 5 (NaF layer) partitions the light-emitting layer 5 and the electron transport layer 7 both before and after the device driving (initial state) and during device driving, and keeps the respective layers stable.
  • the regulation layer itself is chemically stable and the alkali metal (Na layer) is not liberated.
  • excitons are generated in the light emitting layer 5 when the element is driven, and radicals are generated in the light emitting layer 5 and the electron transport layer 7. Even in this case, the constituent molecules of the light emitting layer 5 and the electron transport layer 7 are not mixed to cause unnecessary chemical reaction, so that deterioration of the constituent molecules of the light emitting layer 5 and the electron transport layer 7 can be prevented.
  • the regulating layer 6 is made of a halide of alkali metal or alkaline earth metal (here, NaF) and has high binding energy, so that the chemical stability is high. Therefore, even when the regulation layer 6 is exposed to the atmosphere or exposed to moisture at the time of manufacture, oxides and hydroxides are not easily generated unlike a conventional cathode made of a simple alkaline earth metal.
  • NaF alkali metal or alkaline earth metal
  • the deterioration of the element 1 can be suppressed, and stable element characteristics can be expected over a long period of time.
  • a substrate 10 on which a TFT element is formed is prepared.
  • the substrate 10 is placed in a chamber of a sputtering film forming apparatus, a predetermined sputtering gas is introduced into the chamber, and the anode 2 made of ITO having a thickness of 50 nm is formed based on the reactive sputtering method.
  • the hole injection layer 3 is formed by, for example, reactive sputtering. Specifically, a metal material such as molybdenum or tungsten is used as a sputtering source (target), and argon gas as a sputtering gas and oxygen gas as a reactive gas are introduced into the chamber. By performing film formation under these conditions, the hole injection layer 3 made of an oxide of molybdenum or tungsten is formed.
  • a metal material such as molybdenum or tungsten is used as a sputtering source (target)
  • argon gas as a sputtering gas and oxygen gas as a reactive gas
  • a photosensitive resist material or a resist material containing a fluorine material is prepared.
  • This bank material is uniformly applied on the hole injection layer 3.
  • a photoresist is apply
  • Photoresist is partially exposed from above the mask to form a resist pattern.
  • excess bank material and uncured photoresist are washed out with an aqueous or non-aqueous etching solution (peeling agent). Thereby, the patterning of the bank material is completed.
  • the photoresist (resist residue) on the patterned bank material is removed by washing with pure water.
  • the bank 11 is completed.
  • the surface of the bank 11 is surface-treated with a predetermined alkaline solution, water, an organic solvent, or the like, or subjected to plasma treatment in order to further adjust the contact angle of the bank with the material of the light emitting layer. May be.
  • a composition ink containing an organic light emitting material is dropped on the surface of the buffer layer 4 by the same method, and the solvent is volatilized and removed. Thereby, the light emitting layer 5 is formed.
  • the formation method of the buffer layer 4 and the light emitting layer 5 is not limited to this, It is well-known methods, such as methods other than an inkjet method and a gravure printing method, for example, a dispenser method, a nozzle coat method, a spin coat method, intaglio printing, letterpress printing, etc.
  • the ink may be dropped and applied by a method.
  • the regulation layer 6 is formed on the surface of the light emitting layer 5 based on a film forming method such as a vacuum vapor deposition method using a vacuum film forming apparatus.
  • the film forming speed is preferably 0.1 angstrom / second to 100 angstrom / second, and more preferably 0.1 angstrom / second to 50 angstrom / second.
  • the heating temperature is not limited as long as the material does not decompose.
  • the degree of vacuum during vapor deposition is preferably 10 ⁇ 2 Pa to 10 ⁇ 9 Pa, more preferably 10 ⁇ 3 Pa to 10 ⁇ 8 Pa.
  • the first organic substance (host) and the second organic substance (n-type dopant) are simultaneously formed on the surface of the regulation layer 6 by using a vapor deposition method as a deposition source.
  • the electron transport layer 7 which consists only of organic materials is formed.
  • layer thickness can be implemented by controlling vapor deposition speed.
  • the film forming speed is preferably 0.1 angstrom / second to 100 angstrom / second, more preferably 0.1 angstrom / second to 50 angstrom / second.
  • the heating temperature is not limited as long as the material does not decompose.
  • the degree of vacuum during vapor deposition is preferably 10 ⁇ 2 Pa to 10 ⁇ 9 Pa, more preferably 10 ⁇ 3 Pa to 10 ⁇ 8 Pa.
  • a film having a predetermined thickness is formed on the surface of the electron transport layer 7 by a vacuum deposition method using a transparent electrode material such as ITO or IZO or a metal material such as aluminum. Thereby, the cathode 8 is formed.
  • the sealing layer 8 is formed on the surface of the cathode 8 using, for example, a material such as SiN (silicon nitride) or SiON (silicon oxynitride) as a deposition source, based on a vacuum deposition method.
  • a material such as SiN (silicon nitride) or SiON (silicon oxynitride) as a deposition source, based on a vacuum deposition method.
  • FIG. 5 is a partial front view showing an organic EL display panel including a plurality of organic EL elements 1.
  • organic EL elements 1a, 1b, and 1c having emission colors corresponding to R, G, and B colors are formed adjacent to each other.
  • a series of three elements 1 corresponding to each color of RGB are set as one unit (pixel, pixel), and are arranged in parallel on the substrate 10 over a plurality of units. .
  • a bank shape is not limited to the above-described line bank, and a so-called pixel bank (a cross-shaped bank) can also be employed.
  • an organic EL light emitting device such as an organic EL display panel can be configured by integrating a plurality of organic EL elements 1 on the substrate 10 as pixels.
  • Such an organic EL light-emitting device can be used as an image display device, a lighting device, or the like.
  • Table 5 shows the structure of each sample subjected to the test.
  • the layers sandwiched between the EML and the cathode are sequentially described as “ETL1”, “ETL2”, “ETL3”, and “ETL4” for convenience from the EML side.
  • Example 1 the element described in the embodiment mode was manufactured.
  • Table 5 the restriction layer is described as “ETL1”, and the electron transport layer is described as “ETL2”.
  • the regulation layer was configured using NaF, the electron transport layer using BCP as the host material, and Ru (terpy) 2 as the n-type dopant material.
  • Table 6 shows the evaluation results of the driving voltage and the structural stability when each sample is driven for a certain period.
  • ETL1 made of Alq 3 may react with the organic light emitting layer, and may react with the LIF layer of ETL2 and Alq 3 : Mg of ETL3, and ETL3 becomes ETL4 made of organic matter: Mg. It was confirmed that ETL4 could react with a cathode made of IZO. As a result, an unnecessary chemical reaction occurs at each interface, and the constituent molecules of each layer are deteriorated. As a result, the drive voltage is pushed up, and the device configuration is considered to have changed.
  • the LiF layer is used in ETL2. However, during driving, Li is liberated by reacting with ETL3, and it is highly possible that each reaction occurs with ETL1. In this respect, Comparative Example 2 is greatly different from Example 1 in which a chemically stable regulation layer is provided.
  • Comparative Examples 3 and 4 as in Comparative Example 2, the LiF layer can chemically react with the cathode (Al) laminated thereon, and Li can be liberated to cause a chemical reaction with ETL1. The result was poor. In Comparative Examples 3 and 4, the interface between the ETL1 and the organic light emitting layer is mixed, which may cause a chemical reaction.
  • Example 1 has good chemical stability at any interface of the light emitting layer, ETL1 (regulating layer), ETL2 (electron transport layer), and cathode (ITO). Thus, stable light emission characteristics are obtained.
  • ETL2 electron transport layer
  • the ETL2 is composed of a CT complex, it can exhibit electrical conductivity comparable to an alkali metal even though it is an organic material, and realizes low voltage driving that is important as device characteristics.
  • the first embodiment has a feature that a stable structure can be maintained both before and after driving the element.
  • a hole transport layer may be formed between the hole injection layer and the light emitting layer.
  • the hole transport layer has a function of transporting holes injected from the hole injection layer to the light emitting layer.
  • a hole transporting organic material is used as the hole transport layer.
  • the hole transporting organic material is an organic substance having a property of transmitting generated holes by a charge transfer reaction between molecules. This organic material is sometimes called a p-type organic semiconductor.
  • the material of the hole transport layer may be either a high molecular material or a low molecular material, and can be formed by, for example, a wet printing method.
  • the hole transport layer material preferably contains a cross-linking agent so as not to be mixed with the light emitting layer material.
  • the material for the hole transport layer include a copolymer containing a fluorene moiety and a triarylamine moiety, and a low molecular weight triarylamine derivative.
  • the crosslinking agent dipentaerythritol hexaacrylate or the like can be used. In this case, it is preferably formed of poly (3,4-ethylenedioxythiophene) doped with polystyrene sulfonic acid (PEDOT: PSS) or a derivative thereof (such as a copolymer).
  • an electron injection layer may be provided using a known material between the light emitting layer and the electron transport layer.
  • the anode in the present invention is not limited to a single layer, and for example, an ITO layer may be formed on the Ag layer.
  • the “electron transport layer” in the present invention may be provided as an “electron injection layer” or an “electron injection transport layer”.
  • the organic EL device of the present invention can be used for display devices for mobile phones, display devices for televisions, various light sources, and the like. In any application, it can be applied as an organic EL element that is driven at a low voltage in a wide luminance range from low luminance to high luminance such as a light source. With such high performance, it can be widely used as various display devices for home or public facilities, or for business use, television devices, displays for portable electronic devices, illumination light sources, and the like.

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Abstract

　本発明は、特に発光層と電子輸送層の界面の化学安定性を向上させ、長期にわたり良好かつ安定した発光効率の維持を期待できる有機発光素子を提供する。　そのため本発明の一態様では、基板１０の片面に、陽極２、ホール注入層３、バッファ層４、発光層５、規制層６、電子輸送層７陰極８を順次積層して有機ＥＬ素子１を構成する。規制層６は、発光層５及び電子輸送層７の両方に対して化学安定性を有するＮａＦで構成し、電子輸送層７はともに有機材料からなるホスト材料及びｎ型ドーパント材料を用いたＣＴ錯体として構成する。

Description

有機発光素子
　本発明は、電気的発光素子である有機発光素子（以下「有機ＥＬ素子」と称する）に関し、特に、低輝度から光源用途等の高輝度まで幅広い輝度範囲を低電力で安定して駆動するための技術に関する。
　近年、有機半導体を用いた各種機能素子の研究開発が進められている。
　代表的な機能素子として、有機ＥＬ素子がある。有機ＥＬ素子は電流駆動型の発光素子であり、陽極および陰極とからなる一対の電極対の間に、ホール注入輸送層、発光層、電子注入輸送層等を積層した構成を有する。
　駆動には電極対間に電圧を印加し、陽極からホール注入輸送層を経て発光層に注入されるホールと、陰極から電子注入輸送層を経て発光層に注入される電子とが再結合して励起子となり、当該励起子が基底状態に遷移する際に発生する、電界発光現象を利用する。自己発光を行うことで視認性が高く、かつ、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ことから、有機EL素子では各種表示装置における発光素子や光源としての利用が注目されている。
　有機ＥＬ素子は、使用する発光層の材料種によって大きく２つの型に分類される。第１に、主として有機低分子材料を蒸着法などの真空プロセスで成膜してなる蒸着型有機ＥＬ素子である。第２に、有機高分子材料や薄膜形成性の良い有機低分子材料をインクジェット法やグラビア印刷法等のウェットプロセスで成膜してなる塗布型有機ＥＬ素子である。
　これまでは、発光材料の発光効率が高いことや駆動寿命が長い等の理由により、蒸着型有機ＥＬ素子の開発が先行しており（例えば、特許文献１、２参照）、すでに携帯電話用ディスプレイや小型テレビなどで実用化が始まっている。
　一方、有機ＥＬ素子の発光効率を向上させる研究開発も盛んに行われている。有機ＥＬ素子を効率よく、低消費電力かつ高輝度で発光させるためには、電極から機能層へキャリア（ホールおよび電子）をそれぞれ効率よく注入させる。キャリアの注入効率を向上させるためには、前記ホール注入輸送層や前記電子注入輸送層を設け、それぞれの電極と発光層との間におけるキャリア注入の際のエネルギー障壁（注入障壁）を低くすることが有効である。
　そこで、一般に電子注入輸送層にはＢａ等のアルカリ土類金属が使用されている。
特開２００７－２００７７６号公報 特開２００８－９８４７５号公報
Ａｐｐｌｉｅｄ　Ｐｈｙｓｉｃｓ　Ｌｅｔｔｅｒｓ　７１、１１５１（１９９７）． Ｃｈｅｍ．　Ｍａｔｅｒ．９、１０７７（１９９７）．
　従来の有機発光素子においては、発光層と電子輸送層との化学反応や、発光層と電子輸送層間における界面の環境変動を防止し、安定したデバイス特性を維持することが求められる。
　また化学安定性の高い電子輸送層を配設することによって、良好な発光効率を維持することも求められる。
　本発明は以上の各課題に鑑みてなされたものであって、第１の目的として、発光層と電子輸送層との化学反応や、発光層と電子輸送層間における界面の環境変動を防止することで、安定したデバイス特性を維持できる有機発光素子を提供する。また第２の目的として、化学安定性の高い電子輸送層の配設により、良好な発光効率を維持できる有機発光素子を提供する。
　上記課題を解決するために、本発明の一態様は、陽極と、前記陽極と対向して設けられた陰極と、前記陽極と前記陰極の間に設けられ、有機発光材料を含む有機発光層と、前記有機発光層と前記陰極の間に設けられ、前記陰極側から注入された電子を前記有機発光層側に輸送する電子輸送層と、前記有機発光層と前記電子輸送層との間において、前記有機発光層及び前記電子輸送層の各々に接触して設けられ、前記有機発光層と前記電子輸送層の各構成分子の移動を規制し且つ電子透過性を有する規制層と、を備え、前記電子輸送層は有機物質で構成され、前記規制層は、前記電子輸送層及び前記有機発光層に対して化学的に安定である有機発光素子とした。
　本発明の一態様に係る有機ＥＬ素子では、有機発光層と電子輸送層との間に規制層を設ける。この規制層は、前記電子輸送層及び前記有機発光層に対して化学的に安定であるので、駆動時に有機発光層で励起子が発生したり、有機発光層及び電子輸送層においてラジカルが発生しても、互いの層の構成分子が不要な化学反応を生じて変質・劣化するのを防止でき、前記電子輸送層と前記有機発光層とを良好に区画できる。このため、長期にわたり安定した素子構造を維持し、良好な発光特性を期待できる。
実施の形態１に係る有機ＥＬ素子の構成を示す模式的な断面図である。 ＣＴ錯体を形成する電子輸送層のエネルギーバンド図である。 駆動前後における、実施の形態１の発光層と電子輸送層の界面付近の様子を示す模式図である。 駆動前後における、従来の発光層と電子輸送層の界面付近の様子を示す模式図である。 実施の形態１に係る有機ＥＬ素子を利用してなる、有機ＥＬ表示パネルの構成を示す正面図である。
＜発明の態様＞
　本発明の一態様である有機発光素子は、陽極と、前記陽極と対向して設けられた陰極と、前記陽極と前記陰極の間に設けられ、有機発光材料を含む有機発光層と、前記有機発光層と前記陰極の間に設けられ、前記陰極側から注入された電子を前記有機発光層側に輸送する電子輸送層と、前記有機発光層と前記電子輸送層との間において、前記有機発光層及び前記電子輸送層の各々に接触して設けられ、前記有機発光層と前記電子輸送層の各構成分子の移動を規制し且つ電子透過性を有する規制層と、を備え、前記電子輸送層は有機物質で構成され、前記規制層は、前記電子輸送層及び前記有機発光層に対して化学的に安定である有機発光素子とする。
　ここで本発明の別の態様として、前記電子輸送層は、電子輸送性を備える第１の有機物質と、前記第１の有機物質とは異なる、ｎ型の第２の有機物質とを含んでなる構成とすることもできる。
　また本発明の別の態様として、前記規制層は、第１の材料と、前記第１の材料とは異なる第２の材料とが結合してなる化合物からなり、前記化合物の格子エネルギーが、前記有機発光層及び前記電子輸送層中の各構成分子中における原子間のいずれの結合エネルギーよりも大きい構成としてもよい。
　また本発明の別の態様として、前記規制層は絶縁層である構成としてもよい。
　また本発明の別の態様として、前記規制層は、１ｎｍ以上１０ｎｍ以下の厚みを有する構成としてもよい。
　また本発明の別の態様として、前記電子輸送層は、前記第１の有機物質の最高被占軌道と、前記第２の有機物質の最低空軌道とのエネルギー準位差が１．６ｅＶ以下である構成としてもよい。
　また本発明の別の態様として、前記電子輸送層は、前記第１の有機物質と前記第２の有機物質が結合してなるＣＴ錯体（Ｃｈａｒｇｅ　Ｔｒａｎｓｆｅｒ　Ｃｏｍｐｌｅｘ）を含む構成としてもよい。
　また本発明の別の態様として、前記規制層は、フッ化アルカリ金属またはフッ化アルカリ土類金属の少なくともいずれかで構成してもよい。
　また本発明の別の態様として、前記フッ化アルカリ金属はＮａＦとしてもよい。
　また本発明の別の態様として、前記フッ化アルカリ土類金属はＭｇＦ2としてもよい。
　また本発明の別の態様として、前記電子輸送層は、前記第１の有機物質として、ＢＰｈｅｎ、Ａｌｑ3、ＢＣＰのいずれかを含み、前記第２の有機物質として、Ｒｕ（ｔｅｒｐｙ）2、Ｃｒ（ｂｐｙ）3、Ｃｒ（ＴＭＢ）3、ＰｙＢ、ＣｏＣｐ2のいずれかを含む構成としてもよい。
　次に、本発明の一態様である有機発光素子は、陽極と、前記陽極と対向して設けられた陰極と、前記陽極と前記陰極の間に設けられ、有機物質を含む有機層と、前記有機層と前記陰極の間に設けられた化合物層と、前記有機層と前記化合物層との間において、前記有機層及び前記化合物層の各々に接触して設けられ、前記有機層と前記化合物層の各構成分子の移動を規制し且つ電子透過性を有する規制層と、を備え、前記電子輸送層は有機物質で構成され、前記規制層は、前記有機層と前記化合物層に対して化学的に安定である構成とする。
　ここで本発明の別の態様として、前記化合物層は、第１の有機物質と前記第１の有機物質とは異なる第２の有機物質を含む構成とすることもできる。
　また本発明の別の態様として、前記規制層は、第１の材料と、前記第１の材料とは異なる第２の材料とが結合してなる化合物からなり、前記化合物の格子エネルギーが、前記有機層及び前記化合物層中の各構成分子中における原子間のいずれの結合エネルギーよりも大きい構成としてもよい。
　また本発明の別の態様として、前記規制層は絶縁層である構成としてもよい。
　また本発明の別の態様として、前記規制層は、１ｎｍ以上１０ｎｍ以下の厚みを有する構成としてもよい。
　また本発明の別の態様として、前記化合物層は、前記第１の有機物質の最高被占軌道と、前記第２の有機物質の最低空軌道とのエネルギー準位差が１．６ｅＶ以下である構成としてもよい。
　また本発明の別の態様として、前記化合物層は、前記第１の有機物質と前記第２の有機物質が結合してなるＣＴ錯体を含む構成としてもよい。
　また本発明の別の態様として、前記規制層は、フッ化アルカリ金属またはフッ化アルカリ土類金属の少なくともいずれかで構成してもよい。
　また本発明の別の態様として、前記フッ化アルカリ金属はＮａＦとしてもよい。
　また本発明の別の態様として、前記フッ化アルカリ土類金属はＭｇＦ2としてもよい。
　また本発明の別の態様として、前記化合物層は、前記第１の有機物質として、ＢＰｈｅｎ、Ａｌｑ3、ＢＣＰのいずれかを含み、前記第２の有機物質として、Ｒｕ（ｔｅｒｐｙ）2、Ｃｒ（ｂｐｙ）3、Ｃｒ（ＴＭＢ）3、ＰｙＢ、ＣｏＣｐ2のいずれかを含むとしてもよい。
　また、本発明の一態様に係る有機発光素子は、陽極と、前記陽極と対向して設けられた陰極と、前記陽極と前記陰極との間に設けられ、有機物質を含む有機発光層と、前記有機発光層に隣接して設けられ、絶縁性を備える絶縁層と、前記絶縁層に隣接して設けられ、第１の有機物質と、前記第１の有機物質とは異なる第２の有機物質を含む電子輸送層とを有するものとする。
　この構成により、絶縁層で有機発光層と電子輸送層とが区画され、有機発光層と電子輸送層の各構成材料の混入が未然に防止される。一方、有機発光層側に対する電子輸送性については、第１の有機物質と第２の有機物質を用い、たとえばＣＴ錯体として電子輸送層を形成することで、電子注入性の向上を図り、有機発光層側に対する電子輸送性を良好に確保している。
　ここで本発明の別の態様として、前記絶縁層は、第１の材料と、前記第１の材料と異なる第２の材料とが結合した化合物を含み、前記化合物の格子エネルギーが、前記有機発光層における前記有機物質を構成する各構成原子間のいずれの結合エネルギーよりも大きく、且つ、前記電子輸送層における前記第１の有機物質および前記第２の有機物質を構成する各構成原子間のいずれの結合エネルギーよりも大きい構成とすることもできる。
　また、本発明の別の態様として、前記絶縁層は、経時的に絶縁性を備え、若しくは前記化合物が解離することなく化合物の状態で存在する構成とすることもできる。ここで言う「経時的に絶縁性を備える」とは、素子作製時から時間の経過に係りなく、絶縁性を備えることを意味する。
　また、本発明の別の態様として、前記絶縁層は、１ｎｍ以上１０ｎｍ以下の厚みを有する構成とすることもできる。
　また、本発明の別の態様として、前記電子輸送層は、第１の有機物質の最高被占軌道と、前記第２の有機物質の最低空軌道とのエネルギー準位の差が０ｅＶ以上１．６ｅＶである構成とすることもできる。
　また、本発明の別の態様として、前記電子輸送層は、前記第１の有機物質と前記第２の有機物質により形成されたＣＴ錯体を含む構成とすることもできる。
　また、本発明の別の態様として、前記絶縁層は、フッ化アルカリ金属またはフッ化アルカリ土類金属である構成とすることもできる。
　また、本発明の別の態様として、前記電子輸送層は、第１の有機物質であるＢＰｈｅｎまたはＡｌｑ3またはＢＣＰを有し、第２の有機物質であるＲｕ（ｔｅｒｐｙ）2またはＣｒ（ｂｐｙ）3またはＣｒ（ＴＭＢ）3を有する構成とすることもできる。
　ここで、本発明の別の態様に係る有機発光素子は、陽極と、前記陽極と対向して設けられた陰極と、前記陽極と前記陰極との間に設けられ、有機物質を含む有機層と、前記有機層に隣接して設けられ、絶縁性を備える絶縁層と、前記絶縁層に隣接して設けられ、第１の有機物質と、前記第１の有機物質とは異なる第２の有機物質を含む化合物層とを有するものとする。
　また、本発明の別の態様として、前記絶縁層は、第１の材料と、前記第１の材料と異なる第２の材料とが結合した化合物を含み、前記化合物の格子エネルギーが、前記有機層における前記有機物質を構成する各構成原子間のいずれの結合エネルギーよりも大きく、且つ、前記化合物層における前記第１の有機物質および前記第２の有機物質を構成する各構成原子間のいずれの結合エネルギーよりも大きい構成とすることもできる。
　また、本発明の別の態様として、前記絶縁層は、経時的に絶縁性を備え、もしくは前記化合物が解離することなく化合物の状態で存在する構成とすることもできる。ここで言う「経時的に絶縁性を備える」とは、素子作製時から時間の経過に係りなく、絶縁性を備えることを意味する。
　また、本発明の別の態様として、前記絶縁層は、１ｎｍ以上１０ｎｍ以下の厚みを有する構成とすることもできる。
　また、本発明の別の態様として、前記化合物層の前記第１の有機物質は、電子注入性を有し、前記化合物層の前記第２の有機物質は、ｎ型である構成とすることもできる。
　また本発明の別の態様として、上記いずれかの本発明の有機発光素子を含む有機発光装置としてもよい。
　また本発明の一態様に係る有機発光素子の製造方法として、陽極の上方に、有機発光材料を含む有機発光層を形成する第１工程と、前記有機発光層に接触させて規制層を形成する第２工程と、前記規制層に接触させて電子輸送層を形成する第３工程と、前記電子輸送層の上方に陰極を形成する第４工程とを有し、前記第２工程では、前記電子輸送層及び前記有機発光層に対して化学的に安定である規制層を形成し、前記第３工程では、電子輸送性を有する第１の有機物質と、前記第１の有機物質とは異なり、ｎ型である第２の有機物質を含むように、前記電子輸送層を形成するものとする。
　また、本発明の一態様に係る有機発光素子の製造方法として、陽極の上方に、有機材料を含む有機層を形成する第１工程と、前記有機層に接触させて規制層を形成する第２工程と、前記規制層に接触させて化合物層を形成する第３工程と、前記化合物層の上方に陰極を形成する第４工程とを有し、前記第２工程では、前記化合物層及び前記有機層に対して化学的に安定である規制層を形成し、前記第３工程では、電子輸送性を有する第１の有機物質と、前記第１の有機物質とは異なり、ｎ型である第２の有機物質を含むように、前記化合物層を形成するものとする。
　以下に、本発明の実施の形態及び実施例を説明するが、当然ながら本発明はこれらの形式に限定されるものでなく、本発明の技術的範囲を逸脱しない範囲で適宜変更して実施することができる。
＜従来の課題と本発明の一態様について＞
　従来の有機ＥＬ素子については、具体的には以下の課題が存在する。
　図４は、従来の有機ＥＬ素子の発光層（ＥＭＬ）と電子輸送層（ＥＴＬ）の界面の様子を示す模式的な断面図である。
　第一に、素子駆動前（初期状態）では図４（ａ）の模式図に示すように、発光層（ＥＭＬ）と電子輸送層（ＥＴＬ）の界面には、発光層を構成する有機分子と電子注入層側の構成分子とが混在している。この状態で素子を駆動すれば、図４（ｂ）のように、発光層中にキャリア再結合に伴う励起子（エキシントン）やラジカルが発生する。素子駆動および駆動停止の各状態への移行を相互に繰り返すと、このような界面の著しい環境変動により、発光層や電子輸送層の構成要素が劣化し、デバイス特性に悪影響を及ぼすおそれがある（非特許文献１を参照）。
　第二に、電子輸送層の変質の問題がある。図４のように電子輸送層をＢａ等のアルカリ土類金属やアルカリ金属で構成した場合には、一定の電子注入効率の向上を図れるが、アルカリ土類金属やアルカリ金属は比較的高い化学反応性を有し、素子製造工程等において酸素や水分と触れることで酸化物や水酸化物に変質する。これにより電子注入特性に変動が生じ、有機ＥＬ素子の特性や寿命が劣化しうる。
　以下に示す本発明の各態様は、このような課題に対し、本願発明者らが鋭意検討した結果なされたものであり、有機発光層と電子輸送層との間に規制層を設ける。この規制層は、前記電子輸送層及び前記有機発光層に対して化学的に安定である。従って、駆動時に有機発光層で励起子が発生したり、有機発光層及び電子輸送層においてラジカルが発生しても、互いの層の構成分子が不要な化学反応を生じて変質・劣化したりしない。これにより前記電子輸送層と前記有機発光層とを良好に区画できる。よって長期にわたり安定した素子構造を維持し、良好な発光特性を期待できる。
　以下、本発明の各実施の形態について具体的に述べる。
＜実施の形態１＞
（有機ＥＬ素子１の構成）
　図１は、本実施の形態１における有機発光素子（有機ＥＬ素子１）の構成を示す、模式的な断面図である。
　有機ＥＬ素子１は、発光層５をウェットプロセスにより塗布して成膜する塗布型であって、一対の電極をなす陽極２および陰極８の間に、ホール注入層３、バッファ層４、発光層５、規制層６、電子輸送層７を順次積層した構成を持つ。陰極８の上面には、内部封止のための封止層９が設けられる。陽極２および陰極８には直流電源ＤＣが接続され、外部より有機ＥＬ素子１に給電される。
（基板１０）
　基板１０は有機ＥＬ素子１の基材となる部分であり、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、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、ポリエチレン、ポリエステル、シリコン系樹脂、またはアルミナ等の絶縁性材料のいずれかで形成することができる。
　図示していないが、基板１０の表面には有機ＥＬ素子１を駆動するためのＴＦＴ（薄膜トランジスタ）が形成されている。
（陽極２）
　陽極２は、厚さ５０ｎｍのＩＴＯからなる透明導電膜で構成されている。陽極２の構成はこれに限定されず、例えばＩＺＯなどの透明導電膜、アルミニウムなどの金属膜、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）、ＮｉＣｒ（ニッケルとクロムの合金）などの合金膜でもよく、またこれらを複数積層して構成することもできる。
（ホール注入層３）
　ホール注入層３は、発光層５側にホールを効率よく注入する層であり、例えば酸化モリブデンやモリブデン－タングステン酸化物で形成されているが、これに限定されない。
（バンク１１）
　ホール注入層３の表面には、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、ノボラック型フェノール樹脂等）からなるバンク１１が、一定の台形断面を持ち、且つ、基板１０を見下ろした際に発光領域を区画するように、ストライプ構造または井桁構造をなすように形成される。
　なお、バンク１１は基板１０上に複数の有機ＥＬ素子１を配設する場合等に用いられ、本発明に必須の構成ではない。従って有機ＥＬ素子１を単体で使用する場合等には不要である。
（バッファ層４）
　バッファ層４は、ホール注入特性を調整する目的等で設けられた、厚さ２０ｎｍの層であり、アミン系有機高分子であるTFB(poly(9、9-di-n-octylfluorene-alt-(1、4-phenylene-((4-sec-butylphenyl)imino)-1、4-phenylene))等を用いて構成される。
（発光層５）
　発光層５は、厚さ７０ｎｍの有機高分子であるF8BT(poly(9、9-di-n-octylfluorene-alt-benzothiadiazole))で構成される。なお発光層５はこの材料からなる構成に限定されず、公知の有機材料を用いてなる有機発光層として構成できる。たとえば特開平５－１６３４８８号公報に記載の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、キノロン化合物およびアザキノロン化合物、ピラゾリン誘導体およ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錯体、２－ビピリジン化合物の金属錯体、シッフ塩とＩＩＩ族金属との錯体、オキシン金属錯体、希土類錯体等の蛍光物質等を挙げることができる。
（規制層６と電子輸送層７について）
　有機ＥＬ素子１では、その主たる特徴の一つとして、発光層５の表面から陰極８側へ向けて、規制層６及び電子輸送層７を順次積層して配設している。規制層６は発光層５と電子輸送層７の双方に接触するように配され、これら両層５、７を厚み方向に区画して分離する。
　規制層６は、第１の材料と、前記第１の材料とは異なる第２の材料とが結合してなる化合物で構成される。ここでは第１の材料にアルカリ金属またはアルカリ土類金属の少なくともいずれか、第２の材料にはハロゲン原子を用いる。これにより、アルカリ金属ハロゲン化物またはアルカリ土類金属ハロゲン化物の少なくともいずれかで構成される絶縁層とすることができる。有機ＥＬ素子１の規制層６はアルカリ金属フッ化物であるフッ化ナトリウム（ＮａＦ）で構成しているが、フッ化リチウム（ＬｉＦ）も好適である。規制層６は、従来、発光層と電子輸送層とを直接積層した場合に両者界面で互いの構成分子が混在し、素子駆動前後で界面環境が著しく変動して、前記構成分子間での不要な化学反応により構成が劣化する問題があったのを、当該問題を回避するために設けられたものである。具体的に、規制層６は発光層５と電子輸送層７の各構成分子の移動を規制する絶縁性の機能分離層であるが、厚みを十分に薄くする（例えば１０ｎｍ程度以下にする）ことで、素子駆動時にはいわゆるトンネル効果によって、層内部に電子を通過させることができる。
　なお、上記目的のため、規制層６を構成するフッ化物としては、電子輸送層７の構成分子（後述する各有機材料）の結合エネルギーよりも高い結合エネルギーを有することが必要である。しかしながら一般にアルカリ金属のハロゲン化物や、アルカリ土類金属のハロゲン化物における金属とハロゲン原子との結合エネルギーは、下記表１～３に示すように、有機分子中の各原子間において形成される一般的な結合の結合エネルギーよりも相当に高いため、前記ハロゲン化物のいずれを用いても電子輸送層７に対して安定な規制層６を形成できる。また、ハロゲン化物のうち特にフッ化物であれば、より一層良好な化学安定性を期待できる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
　電子輸送層７は、陰極８から注入された電子を発光層５側へ効率よく輸送する機能を有する。ここで有機ＥＬ素子１では、電子輸送層７は有機化合物層であって、２種類の互いに異なる有機物質（電子輸送材料（ホスト）としての第１の有機物質と、ｎ型ドーパントとしての第２の有機物質）で構成されている。
　ここで図２は、電子輸送層７中におけるホスト材料とｎ型ドーパント材料のエネルギーバンド図を示す。
　図２（ａ）のように、ホスト材料とｎ型ドーパント材料は、いずれも真空準位Ｖ（０）から所定の深さに最低空軌道（ＬＵＭＯ）、最高被占軌道（ＨＯＭＯ）の各準位を有する。さらに、いずれの材料も、ＨＯＭＯに一対の電子を有している。
　製造工程においては、いわゆる真空蒸着法に基づき、ホスト材料とｎ型ドーパント材料を含む材料を昇華させ、蒸着膜を成膜する。このときｎ型ドーパント材料のＨＯＭＯ準位とホスト材料のＬＵＭＯ準位とが十分に近いと、図２（ｂ）のように、ｎ型ドーパントのＨＯＭＯ準位からホスト材料のＬＵＭＯ準位に電子が移動する。その結果、電子輸送層７は図２（ｃ）のように、自由電子および正孔を持つＣＴ（Ｃｈａｒｇｅ　Ｔｒａｎｓｆｅｒ）錯体からなる膜として形成される。このようなＣＴ錯体を利用することで、電子輸送層７は、有機物質で構成されてはいるが、良好な電子輸送性を発揮できる。
　従って、ｎ型ドーパントのＨＯＭＯ準位と電子輸送材料（ホスト）のＬＵＭＯ準位との差が小さいほど、優れた電子輸送特性を期待できる。具体的には、前記差が２～４ｅＶ以下、より好ましくは１ｅＶ以内が望ましい。
　このような基準で考えると、好適な電子輸送材料（ホスト）としては、以下の表４の各材料を挙げることができる。なお、これ以外にもＮＴＣＤＡ等の材料を適用できる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
　ここで“BPhen”は、化１に示すバソフェナントロリン（4,7-Diphenyl-1,10-phenanthroline）を指す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
　また“Alq3”は、化２に示すトリス(8-キノリノラト)アルミニウム（tris(8-hydroxyquinolinato)aluminium）を指す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
　一方、ｎ型ドーパントとしては、ＣｏＣｐ2（ＨＯＭＯ　４．０ｅＶ）が好適である。その他、ＴＴＮ、ＰｙＢ、Ｒｕ（ｔｅｒｐｙ）2、Ｃｒ（ｂｂｙ）3、Ｃｒ（ＴＭＢ）3等も挙げられる。なおＣｒ（ＴＭＢ）3については、文献（Ｊ．Ｐｈｙｓ．Ｃｈｅｍ．Ｂ　２００３，１０７，２９３３）を参照に出来る。
　なお、ホスト材料とｎ型ドーパント材料の組み合わせや成膜条件によっては、必ずしもＣＴ錯体を形成できるとは言えない場合があるが、上記のようにｎ型ドーパントのＨＯＭＯ準位と電子輸送材料（ホスト）のＬＵＭＯ準位との差を小さく抑えることで、良好な電子輸送性を期待できる。
（陰極８）
　陰極８は、厚さ数μｍの透明電極材料、たとえばインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）、インジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）等の透明電極材料を用いて構成される。或いは、厚み１００ｎｍの金属層（アルミニウム層等）とすることもできる。有機ＥＬ素子をトップエミッション型にする場合は、光透過性材料を用いることが好適である。
　ここで有機ＥＬ素子１では、前述したように、比較的高い結合エネルギーを有するハロゲン化金属で規制層６を構成し、規制層６と陰極８との間に電子輸送層７を介在させている。このため、駆動時に陰極８は規制層６に対して化学的に安定であり、不要な化学反応を起こさない。従って陰極８の材料は特に制限されない。
　封止層９は、例えばＳｉＮ（窒化シリコン）、ＳｉＯＮ（酸窒化シリコン）等の材料で形成され、発光層６が水分や空気等に触れて劣化するのを抑制するために用いられる。当該封止層９も、有機ＥＬ素子をトップエミッション型にする場合は、光透過性材料で構成することが好適である。
（有機ＥＬ素子１の作用および効果）
　以上の構成を持つ有機ＥＬ素子１では、発光層５と電子輸送層７との間に、これらの層５、７に対して優れた化学安定性（発光層５と電子輸送層７の各構成分子の結合エネルギーに比べて高い結合エネルギー）を有するＮａＦからなる規制層６が配されている。従って有機ＥＬ素子１は、駆動時においても安定した層構造を維持でき、当初の発光特性を長期にわたり期待できる。
　ここで図３（ａ）は、駆動前（初期状態）における有機ＥＬ素子１の発光層５（図中「ＥＭＬ層」）、規制層６（図中「ＮａＦ層」）、電子輸送層７（図中「ＥＴＬ層」）の積層状態の様子を示す、模式的な断面図である。
　当図に示すように素子１では、発光層（ＥＭＬ層）５と電子輸送層（ＥＴＬ層）７の間は規制層５（ＮａＦ）で明確に分離されている。この規制層５（ＮａＦ層）は、素子駆動前（初期状態）及び素子駆動時のいずれにおいても、発光層５及び電子輸送層７を区画し、それぞれの層を安定に保っている。素子駆動時では図３（ｂ）のように、負極側から発光層（ＥＭＬ層）５側に電子注入されても、発光層５及び電子輸送層７の各構成分子は混在することなくそれぞれ維持される。また、規制層自体も化学的に安定しており、アルカリ金属（Ｎａ層）が遊離することもない。規制層５の厚みを十分に薄くすることで、素子駆動時にはいわゆるトンネル効果等を利用し、陰極８側から規制層６を介して電子を良好に発光層５側に輸送できる。
　このような規制層５を利用することで、図３（ｂ）のように、素子駆動時において発光層５中に励起子が発生し、発光層５中及び電子輸送層７中にラジカルが発生しても、発光層５と電子輸送層７の各構成分子が混在して不要な化学反応を生じることがないため、発光層５及び電子輸送層７の構成分子の劣化を防止できる。
　また、素子１では規制層６がアルカリ金属やアルカリ土類金属のハロゲン化物（ここではＮａＦ）で構成されており、高い結合エネルギーを有するので化学安定性が高い。従って製造時に規制層６が大気に曝されたり、水分に触れても、従来のアルカリ土類金属単体からなる陰極のように、容易に酸化物や水酸化物を生じることはない。
　その結果、素子１の劣化を抑制し、長期にわたり安定した素子特性を期待することができる。
　次に、有機ＥＬ素子１の全体的な製造方法を例示する。
（有機ＥＬ素子の製造方法）
　まず、ＴＦＴ素子を形成した基板１０を用意する。基板１０をスパッタ成膜装置のチャンバー内に載置し、チャンバー内に所定のスパッタガスを導入し、反応性スパッタ法に基づき、厚み５０ｎｍのＩＴＯからなる陽極２を成膜する。
　次に、ホール注入層３を例えば反応性スパッタ法で成膜する。具体的には、モリブデンやタングステン等の金属材料をスパッタ源（ターゲット）とし、スパッタガスとしてアルゴンガス、反応性ガスとして酸素ガスをそれぞれチャンバー内に導入する。この条件下で成膜を行うことで、モリブデンやタングステンの酸化物からなるホール注入層３が形成される。
　次に、バンク材料として、例えば感光性のレジスト材料、もしくはフッ素系材料を含有するレジスト材料を用意する。このバンク材料をホール注入層３上に一様に塗布する。そして、その上にフォトレジストを一様に塗布し、所定形状の開口部（形成すべきバンクのパターン）を持つマスクを重ねる。マスクの上から部分的にフォトレジストを感光させ、レジストパターンを形成する。その後は、余分なバンク材料及び未硬化のフォトレジストを水系もしくは非水系エッチング液（剥離剤）で洗い出す。これにより、バンク材料のパターニングが完了する。その後、パターニングされたバンク材料の上のフォトレジスト（レジスト残渣）を純水で洗浄して除去する。以上でバンク１１が完成する。
　なお、バンク１１の形成工程では、さらに発光層の材料に対するバンクの接触角を調節する目的で、バンク１１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、プラズマ処理を施してもよい。
　続いて、隣接するバンク１１の間で露出するホール注入層３の表面に、例えばインクジェット法やグラビア印刷法によるウェットプロセスに基づき、アミン系有機分子材料を含む組成のインクを滴下し、溶媒を揮発除去させる。これによりバッファ層４が形成される。
　次に、バッファ層４の表面に、同様の方法で、有機発光材料を含む組成物インクを滴下し、溶媒を揮発除去させる。これにより発光層５が形成される。
　なお、バッファ層４、発光層５の形成方法はこれに限定されず、インクジェット法やグラビア印刷法以外の方法、例えばディスペンサー法、ノズルコート法、スピンコート法、凹版印刷、凸版印刷等の公知の方法によりインクを滴下・塗布しても良い。
　次に、発光層５の表面に、真空成膜装置を用いた真空蒸着法等の成膜方法に基づき、規制層６を形成する。具体的な成膜条件としては、製膜速度は０．１オングストローム／秒～１００オングストローム／秒が好ましく、さらに好ましくは０．１オングストローム／秒～５０オングストローム／秒である。また加熱温度は材料が分解しない温度範囲であれば制限されることはない。また蒸着製膜時の真空度は１０-2Ｐａ～１０-9Ｐａであることが好ましく、さらに好ましくは１０-3Ｐａ～１０-8Ｐａとする。
　次に、規制層６の表面に、第１の有機物質（ホスト）と第２の有機物質（ｎ型ドーパント）をそれぞれ同時に蒸着源とし、真空蒸着法にて成膜する。これにより、有機材料のみからなる電子輸送層７が形成される。なお層厚みは、蒸着スピードを制御することで実施できる。具体的な成膜条件は一例として、製膜速度は０．１オングストローム／秒～１００オングストローム／秒が好ましく、さらに好ましくは０．１オングストローム／秒～５０オングストローム／秒である。また加熱温度は材料が分解しない温度範囲であれば制限されることはない。また蒸着製膜時の真空度は１０-2Ｐａ～１０-9Ｐａであることが好ましく、さらに好ましくは１０-3Ｐａ～１０-8Ｐａとする。
　次に、電子輸送層７の表面に、ＩＴＯ、ＩＺＯ等の透明電極材料、或いはアルミニウム等の金属材料を用い、真空蒸着法により所定膜厚で成膜する。これにより陰極８が形成される。
　次に、陰極８の表面に対し例えばＳｉＮ（窒化シリコン）、ＳｉＯＮ（酸窒化シリコン）等の材料を蒸着源とし、真空蒸着法に基づき、封止層８を形成する。
　以上の工程を順次経ることで、有機ＥＬ素子１が完成する。
（有機ＥＬ表示パネルについて）
　基板１０に対し、上記有機ＥＬ素子１を複数形成することで、有機ＥＬ表示パネルを形成できる。ここで図５は、複数の有機ＥＬ素子１で構成された有機ＥＬ表示パネルを示す、部分正面図である。
　各々のラインバンク（バンク１１）に区画された領域には、Ｒ、Ｇ、Ｂ各色に対応した発光色の有機ＥＬ素子１ａ、１ｂ、１ｃが隣接して形成されている。有機ＥＬ素子１を有機ＥＬ表示パネルに適用する場合には、ＲＧＢの各色に対応する一連の３つの素子１を１単位（画素、ピクセル）として、基板１０上にこれを複数単位にわたり並設する。
　なお有機ＥＬ素子１を用いて有機表示ＥＬパネルを製造する場合、バンク形状は上記したラインバンクに限定されず、いわゆるピクセルバンク（井桁状バンク）も採用できる。
　このように、複数の有機ＥＬ素子１を画素として基板１０上に集積することにより、有機ＥＬ表示パネル等の有機ＥＬ発光装置を構成できる。このような有機ＥＬ発光装置は、画像表示装置や照明装置等として利用できる。
＜各種実験と考察＞
　次に本発明の性能確認試験を行った。試験に供した各サンプルの構造を表５に示す。表５中、ＥＭＬと陰極の間に挟む各層を、ＥＭＬ側から便宜上、「ＥＴＬ１」、「ＥＴＬ２」、「ＥＴＬ３」、「ＥＴＬ４」と順次記載した。
　実施例１として、実施の形態に記載した素子を作製した。表５中、規制層を「ＥＴＬ１」とし、電子輸送層を「ＥＴＬ２」と記載している。規制層はＮａＦ、電子輸送層はホスト材料にＢＣＰ、ｎ型ドーパント材料にＲｕ（ｔｅｒｐｙ）2を用いて構成した。
　各サンプルを一定期間駆動させた場合の駆動電圧と構造安定性について評価した結果を表６に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
　表６の評価結果に示すように、比較例１では発光層とＥＴＬ２との間で化学反応を発生する可能性が確認された。これは電子輸送層（ＥＴＬ２）にＢａを用い、当該電子輸送層の上にＡｌからなる陰極を直接配設しているため、駆動時にＡｌがイオン化することで遊離したＢａが酸素成分と結びついてＢａＯを形成したり、有機発光層側の構成分子とＢａが反応することで発光特性を低下させたことによるものと考えられる。
　次に比較例２では、Ａｌｑ3からなるＥＴＬ１が有機発光層と反応可能性があり、ＥＴＬ２のＬＩＦ層とＥＴＬ３のＡｌｑ3：Ｍｇと反応可能性があり、ＥＴＬ３は有機物：ＭｇからなるＥＴＬ４と反応可能性があり、ＥＴＬ４はＩＺＯからなる陰極と反応可能性があることが確認された。これにより、各界面には不要な化学反応が発生し、各層の構成分子が劣化した結果、駆動電圧が押し上げられ、素子構成が変化したものと考えられる。なお、比較例２ではＥＴＬ２においてＬｉＦ層を用いているが、駆動時にはＥＴＬ３と反応してＬｉが遊離してしまい、ＥＴＬ１とが各反応を生じる可能性が高い。この点において比較例２は、化学的に安定な規制層を配設している実施例１と大きく異なっている。
　なお、比較例３、４においても比較例２と同様に、ＬｉＦ層がこれに積層された陰極（Ａｌ）と化学反応を生じ、Ｌｉが遊離してＥＴＬ１と化学反応を生じうるため、化学安定性に乏しくなる結果となった。また、比較例３、４でもＥＴＬ１と有機発光層との界面が混在し、化学反応を生じるおそれがある。
　これらの比較例１～４に対し、実施例１は、発光層、ＥＴＬ１（規制層）、ＥＴＬ２（電子輸送層）、陰極（ＩＴＯ）のいずれの界面においても良好な化学安定性が保たれており、安定した発光特性が得られている。また、ＥＴＬ２（電子輸送層）がＣＴ錯体で構成されているため、有機材料でありながらアルカリ金属と遜色ない導電性を発揮でき、デバイス特性として重要な低電圧駆動を実現している。このように実施例１は、素子駆動前、駆動後のいずれにおいても安定な構造を維持できる特徴を有している。
　なお、表５の実施例１ではＥＴＬ１としてＮａＦを用いているが、ＮａＦの代わりにＬｉＦを用いた構成でも同様の性能が得られることを確認している。
（その他の事項）
　本発明の素子では、ホール注入層と発光層の間にホール輸送層を形成してもよい。ホール輸送層は、ホール注入層から注入されたホールを発光層へ輸送する機能を有する。ホール輸送層としては、ホール輸送性の有機材料を用いる。ホール輸送性の有機材料とは、生じたホールを分子間の電荷移動反応により伝達する性質を有する有機物質である。この有機物質はｐ型の有機半導体と呼ばれることもある。
　ホール輸送層の材料は、高分子材料または低分子材料のいずれを用いてもよく、例えば湿式印刷法で成膜できる。上層である発光層を形成する際に、発光層の材料と混ざらないよう、ホール輸送層の材料は、架橋剤を含むことが好ましい。ホール輸送層の材料としては、フルオレン部位とトリアリールアミン部位を含む共重合体や、低分子量のトリアリールアミン誘導体を例示できる。架橋剤の例としては、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレートなどを用いることができる。この場合、ポリスチレンスルホン酸をドープしたポリ（３、４－エチレンジオキシチオフェン）（ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ）や、その誘導体（共重合体など）で形成されていることが好適である。
　また本発明では、発光層と電子輸送層との間に公知材料を用いて電子注入層を設けても良い。
　本発明における陽極は、単一層に限定されず、例えばＡｇ層の上にＩＴＯ層を形成してもよい。
　なお従来では、陰極と有機発光層との間にＬｉＦ等を配設する構成が知られているが、これはＬｉＦを陰極と隣接させ、陰極とＦを反応させてＬｉを電子輸送材料に用いる原理によるものである（Ｌｉ→Ｌｉ+　＋　ｅ-）。本発明では、規制層を有機発光層及び電子輸送層、並びに陰極のいずれにも化学反応させない点において、従来技術と明確に異なるものである。
　本発明における「電子輸送層」は、「電子注入層」或いは「電子注入輸送層」として設けることも可能である。
　本発明の有機ＥＬ素子は、携帯電話用のディスプレイやテレビなどの表示素子、各種光源などに利用可能である。いずれの用途においても、低輝度から光源用途等の高輝度まで幅広い輝度範囲で低電圧駆動される有機ＥＬ素子として適用できる。このような高性能により、家庭用もしくは公共施設、あるいは業務用の各種ディスプレイ装置、テレビジョン装置、携帯型電子機器用ディスプレイ、照明光源等として、幅広い利用が可能である。
　１、１ａ、１ｂ、１ｃ　　有機ＥＬ素子
　２　　陽極
　３　　ホール注入層（ＨＩＬ）
　４　　バッファ層
　５　　発光層（ＥＭＬ）
　６　　規制層（機能分離層）
　７　　電子輸送層（ＥＴＬ）
　８　　陰極
　９　　封止層
　１０　　基板（ＴＦＴ基板）
　１１　　バンク（隔壁）
　ＤＣ　　　　直流電源

Claims (29)

  1. 　陽極と、
    　前記陽極と対向して設けられた陰極と、
    　前記陽極と前記陰極の間に設けられ、有機発光材料を含む有機発光層と、
    　前記有機発光層と前記陰極の間に設けられ、前記陰極側から注入された電子を前記有機発光層側に輸送する電子輸送層と、
    　前記有機発光層と前記電子輸送層との間において、前記有機発光層及び前記電子輸送層の各々に接触して設けられ、前記有機発光層と前記電子輸送層の各構成分子の移動を規制し且つ電子透過性を有する規制層と、を備え、
    　前記電子輸送層は有機物質で構成され、
    　前記規制層は、前記電子輸送層及び前記有機発光層に対して化学的に安定である
    　有機発光素子。
  2. 　前記電子輸送層は、電子輸送性を備える第１の有機物質と、前記第１の有機物質とは異なる、ｎ型の第２の有機物質とを含んでなる
    　請求項１に記載の有機発光素子。
  3. 　前記規制層は、第１の材料と、前記第１の材料とは異なる第２の材料とが結合してなる化合物からなり、
    　前記化合物の格子エネルギーが、前記有機発光層及び前記電子輸送層中の各構成分子中における原子間のいずれの結合エネルギーよりも大きい、
    　請求項１または２に記載の有機発光素子。
  4. 　前記規制層は絶縁層である
    　請求項１～３のいずれかに記載の有機発光素子。
  5. 　前記規制層は、１ｎｍ以上１０ｎｍ以下の厚みを有する、
    　請求項１～４のいずれかに記載の有機発光素子。
  6. 　前記電子輸送層は、
    　前記第１の有機物質の最高被占軌道と、前記第２の有機物質の最低空軌道とのエネルギー準位差が１．６ｅＶ以下である
    　請求項２～５のいずれかに記載の有機発光素子。
  7. 　前記電子輸送層は、
    　前記第１の有機物質と前記第２の有機物質が結合してなるＣＴ錯体を含む、
    　請求項２～６のいずれかに記載の有機発光素子。
  8. 　前記規制層は、フッ化アルカリ金属またはフッ化アルカリ土類金属の少なくともいずれかで構成される
    　請求項１～７のいずれかに記載の有機発光素子。
  9. 　前記フッ化アルカリ金属はＮａＦである
    　請求項８に記載の有機発光素子。
  10. 　前記フッ化アルカリ土類金属はＭｇＦ２である
    　請求項８に記載の有機発光素子。
  11. 　前記電子輸送層は、
    　前記第１の有機物質として、ＢＰｈｅｎ、Ａｌｑ３、ＢＣＰのいずれかを含み、
    　前記第２の有機物質として、Ｒｕ（ｔｅｒｐｙ）２、Ｃｒ（ｂｐｙ）３、Ｃｒ（ＴＭＢ）３、ＰｙＢ、ＣｏＣｐ２のいずれかを含む、
    　請求項２～１０のいずれかに記載の有機発光素子。
  12. 　陽極と、
    　前記陽極と対向して設けられた陰極と、
    　前記陽極と前記陰極の間に設けられ、有機物質を含む有機層と、
    　前記有機層と前記陰極の間に設けられた化合物層と、
    　前記有機層と前記化合物層との間において、前記有機層及び前記化合物層の各々に接触して設けられ、前記有機層と前記化合物層の各構成分子の移動を規制し且つ電子透過性を有する規制層と、を備え、
    　前記化合物層は有機物質からなり、
    　前記規制層は、前記有機層と前記化合物層に対して化学的に安定である
    　有機発光素子。
  13. 　前記化合物層は、第１の有機物質と前記第１の有機物質とは異なる第２の有機物質を含む
    　請求項１２に記載の有機発光素子。
  14. 　前記規制層は、第１の材料と、前記第１の材料とは異なる第２の材料とが結合してなる化合物からなり、
    　前記化合物の格子エネルギーが、前記有機層及び前記化合物層中の各構成分子中における原子間のいずれの結合エネルギーよりも大きい、
    　請求項１２または１３に記載の有機発光素子。
  15. 　前記規制層は絶縁層である
    　請求項１２～１４のいずれかに記載の有機発光素子。
  16. 　前記規制層は、１ｎｍ以上１０ｎｍ以下の厚みを有する、
    　請求項１２～１５のいずれかに記載の有機発光素子。
  17. 　前記化合物層は、
    　前記第１の有機物質の最高被占軌道と、前記第２の有機物質の最低空軌道とのエネルギー準位差が１．６ｅＶ以下である
    　請求項１３～１６のいずれかに記載の有機発光素子。
  18. 　前記化合物層は、
    　前記第１の有機物質と前記第２の有機物質が結合してなるＣＴ錯体を含む、
    　請求項１３～１７のいずれかに記載の有機発光素子。
  19. 　前記規制層は、フッ化アルカリ金属またはフッ化アルカリ土類金属の少なくともいずれかで構成される
    　請求項１２～１８のいずれかに記載の有機発光素子。
  20. 　前記フッ化アルカリ金属はＮａＦである
    　請求項１９に記載の有機発光素子。
  21. 　前記フッ化アルカリ土類金属はＭｇＦ２である
    　請求項１９に記載の有機発光素子。
  22. 　前記化合物層は、
    　前記第１の有機物質として、ＢＰｈｅｎ、Ａｌｑ３、ＢＣＰのいずれかを含み、
    　前記第２の有機物質として、Ｒｕ（ｔｅｒｐｙ）２、Ｃｒ（ｂｐｙ）３、Ｃｒ（ＴＭＢ）３、ＰｙＢ、ＣｏＣｐ２のいずれかを含む、
    　請求項１３～２１のいずれかに記載の有機発光素子。
  23. 　陽極と、
    　前記陽極と対向して設けられた陰極と、
    　前記陽極と前記陰極との間に設けられ、有機物質を含む有機発光層と、
    　前記有機発光層に隣接して設けられ、絶縁性を備える絶縁層と、
    　前記絶縁層に隣接して設けられ、第１の有機物質と、前記第１の有機物質とは異なる第２の有機物質を含む電子輸送層とを有する有機発光素子。
  24. 　前記絶縁層は、第１の材料と、前記第１の材料と異なる第２の材料とが結合した化合物を含み、
    　前記化合物の格子エネルギーが、前記有機発光層における前記有機物質を構成する各構成原子間のいずれの結合エネルギーよりも大きく、且つ、前記電子輸送層における前記第１の有機物質および前記第２の有機物質を構成する各構成原子間のいずれの結合エネルギーよりも大きい
    　請求項２３に記載の有機発光素子。
  25. 　陽極と、
    　前記陽極と対向して設けられた陰極と、
    　前記陽極と前記陰極との間に設けられ、有機物質を含む有機層と、
    　前記有機層に隣接して設けられ、絶縁性を備える絶縁層と、
    　前記絶縁層に隣接して設けられ、第１の有機物質と、前記第１の有機物質とは異なる第２の有機物質を含む化合物層とを有する有機発光素子。
  26. 　前記絶縁層は、第１の材料と、前記第１の材料と異なる第２の材料とが結合した化合物を含み、
    　前記化合物の格子エネルギーが、前記有機層における前記有機物質を構成する各構成原子間のいずれの結合エネルギーよりも大きく、且つ、前記化合物層における前記第１の有機物質および前記第２の有機物質を構成する各構成原子間のいずれの結合エネルギーよりも大きい
    　請求項２５に記載の有機発光素子。
  27. 　請求項１～２６のいずれかに記載の有機発光素子を含む有機発光装置。
  28. 　陽極の上方に、有機発光材料を含む有機発光層を形成する第１工程と、
    　前記有機発光層に接触させて規制層を形成する第２工程と、
    　前記規制層に接触させて電子輸送層を形成する第３工程と、
    　前記電子輸送層の上方に陰極を形成する第４工程とを有し、
    　前記第２工程では、前記電子輸送層及び前記有機発光層に対して化学的に安定である規制層を形成し、
    　前記第３工程では、電子輸送性を有する第１の有機物質と、前記第１の有機物質とは異なり、ｎ型である第２の有機物質を含むように、前記電子輸送層を形成する
    　有機発光素子の製造方法。
  29. 　陽極の上方に、有機材料を含む有機層を形成する第１工程と、
    　前記有機層に接触させて規制層を形成する第２工程と、
    　前記規制層に接触させて化合物層を形成する第３工程と、
    　前記化合物層の上方に陰極を形成する第４工程とを有し、
    　前記第２工程では、前記化合物層及び前記有機層に対して化学的に安定である規制層を形成し、
    　前記第３工程では、電子輸送性を有する第１の有機物質と、前記第１の有機物質とは異なり、ｎ型である第２の有機物質を含むように、前記化合物層を形成する
    　有機発光素子の製造方法。
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