JP5237541B2 - 有機エレクトロルミネッセンス素子 - Google Patents

Description

本発明は、照明光源や液晶表示器用バックライト、フラットパネルディスプレイ等に用いることのできる有機エレクトロルミネッセンス素子に関し、詳しくは、複数の発光層を備え、高輝度かつ高効率で発光する有機エレクトロルミネッセンス素子に関するものである。

有機エレクトロルミネッセンス素子と称される有機発光素子は、陽極となる透明電極、ホール輸送層、有機発光層、電子注入層、陰極となる電極の順に、透明基板の片側の表面に積層した構成のものが、その一例として知られている。そして陽極と陰極の間に電圧を印加することによって、電子注入層を介して発光層に注入された電子と、ホール輸送層を介して発光層に注入されたホールとが、発光層内で再結合して発光が起こり、発光層で発光した光は、透明電極及び透明基板を通して取り出される。

有機エレクトロルミネッセンス素子は、自発光であること、比較的高効率の発光特性を示すこと、各種の色調で発光可能であること等の特徴を有するものであり、表示装置、例えばフラットパネルディスプレイ等の発光体として、あるいは光源、例えば液晶表示機用バックライトや照明としての活用が期待されており、一部ではすでに実用化されている。しかし、有機エレクトロルミネッセンス素子は、その輝度と寿命とがトレードオフの関係にあり、より鮮明な画像、あるいは明るい照明光を得るために輝度を増大させると、寿命が短くなるという性質を有する。

この問題を解決するものとして、近年、陽極と陰極の間に発光層を複数備え、かつ各発光層間に導電層や、等電位面を形成する層、もしくは電荷発生層を設けるようにした有機発光素子が提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。

図３はこのような有機エレクトロルミネッセンス素子の構造の一例を示すものであり、陽極１となる電極と陰極２なる電極の間に複数の発光層４ａ，４ｂを、隣接する発光層４ａ，４ｂの間に導電層（もしくは電荷発生層）１０を介在させた状態で積層し、これを透明な基板５の表面に積層したものであり、陽極１は光透過性の電極として、陰極２は光反射性の電極として形成してある。尚、図３において、発光層４ａ，４ｂの両側にはホール輸送層と電子注入層が設けられているが、ホール輸送層と電子注入層の図示は省略してある。

そしてこのように複数層の発光層４ａ，４ｂを導電層（もしくは電荷発生層）１０で仕切ることによって、陽極１と陰極２の間に電圧を印加したとき、複数の発光層４ａ，４ｂがあたかも直列的に接続された状態で同時に発光し、各発光層４ａ，４ｂからの光が合算されるため、一定電流通電時には従来型の有機エレクトロルミネッセンス素子よりも高輝度で発光させることができ、上記のような輝度−寿命のトレードオフを回避することが可能になるものである。

しかしながら、複数の発光層を仕切る導電層もしくは電荷発生層は、比較的複雑な構造となっている、あるいは好ましくない電圧上昇の問題がある、もしくはプロセス上の問題がある、等の問題を有している。

この導電層もしくは電荷発生層として、現在知られている一般的な構造としては、例えば、（１）ＢＣＰ:Ｃｓ／Ｖ_２Ｏ_５、（２）ＢＣＰ:Ｃｓ／ＮＰＤ:Ｖ_２Ｏ_５、（３）Ｌｉ錯体とＡｌのその場反応生成物、（４）Ａｌｑ:Ｌｉ／ＩＴＯ／ホール輸送材料、等がある（「：」は２種の材料の混合を、「／」は前後の組成物の積層を表す）。

ここで、ルイス酸分子は電子輸送材料とも反応し、また、アルカリ金属はルイス塩基としてホール輸送材料とも反応し、これらの反応によって駆動電圧の増大が起こることが知られており（参考文献：高分子学会有機ＥＬ研究会 平成１７年１２月９日講演会 マルチフォトン有機ＥＬ照明）、また有機層上にＩＴＯなどをスパッタによって成膜する場合、スパッタダメージによる素子効率の低下などが起こることが知られており、これらが上記の（１）〜（４）系の問題となる。具体的には、（１）の系ではＶ_２Ｏ_５層の膜質によるショートの問題、（２）の系では両層の副反応による電圧上昇の問題があり、（３）の系ではその場反応生成物を得るためにＡｌの薄膜を敢えて蒸着しなければならないため、Ａｌの薄膜による光透過性の低下が問題となる（特許文献２参照）。さらに（４）の系では、導電層もしくは電荷発生層としてのＩＴＯを蒸着ではなくスパッタ成膜する必要があるという製造プロセスの問題がある。また特許文献３には、１種のマトリクスに添加剤を膜内のどの位置でもその濃度が０にはならないように添加することによって導電層もしくは電荷発生層を形成する方法が記載されているが、この場合にも前記参考文献に記載されている問題を解決することはできない。
特開平１１−３２９７４８号公報 特開２００３−２７２８６０号公報 特開２００５−１３５６００号公報

上記のように発光層の間に中間層として導電層もしくは電荷発生層を形成する場合、種々の問題があり、このような中間層を蒸着で簡便に形成できると共に、素子特性の悪化を引き起こす副反応を抑制することができ、かつ比較的単純な構成の中間層を実現することが望まれていた。

本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、発光層の間に中間層を簡素な構造で形成することができ、高輝度発光が可能な有機エレクトロルミネッセンス素子を提供することを目的とするものである。

本発明の請求項１に係る有機エレクトロルミネッセンス素子は、陽極と陰極の間に、中間層を介して積層された複数の発光層を備えた有機エレクトロルミネッセンス素子であって、中間層は金属酸化物から形成され、且つ中間層の少なくとも陽極側の界面の近傍に仕事関数３．７ｅＶ以下の電子供与性の金属が含有され、中間層の陰極側の界面の近傍に電荷移動錯体を形成する有機材料が含有され、電子供与性金属が含有される領域と、電荷移動錯体を形成する有機材料が含有されている領域の間に、金属酸化物単独の領域が１ｎｍ以上の厚みあるいは中間層の厚みの５％以上の厚みで設けられていることを特徴とするものである。

この発明によれば、中間層を低ダメージプロセス、例えば蒸着プロセスを用いて成膜することが可能となり、さらに少ない種類の材料の組み合わせによって形成することができるために、複数の発光層を効率よく発光させることが可能であり、高輝度発光有機エレクトロルミネッセンス素子が得られるものである。

また、この発明によれば、中間層から発光層へのホール注入性がよりスムーズになり、駆動電圧の低減、長寿命化や信頼性が向上した有機エレクトロルミネッセンス素子を得ることができるものである。

また請求項２の発明は、請求項１において、金属酸化物の金属が、バナジウム、モリブデン、レニウム、タングステン、チタン、スズ、亜鉛、インジウム、アルミニウム、ガリウム、ニオブから選ばれる一種以上のものであることを特徴とするものである。

この発明によれば、中間層は低電圧で電荷を輸送することが可能になり、また電子供与性の金属および金属酸化物と電荷移動錯体を形成する有機材料と安定な層を形成することが可能になり、高効率かつ寿命特性に優れた有機エレクトロルミネッセンス素子が得られるものである。

また請求項３の発明は、請求項１又は２において、電子供与性の金属が、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属から選ばれる一種以上のものであることを特徴とするものである。

この発明によれば、特に中間層を簡素な構造で形成することができると共に、高輝度発光が可能になるものである。

また請求項４の発明は、請求項１乃至３のいずれかにおいて、電荷移動錯体を形成する有機材料が、ホール輸送性を有する化合物であることを特徴とするものである。

この発明によれば、電荷移動錯体が良好に形成されるとともに、発光層を構成するホール輸送層への電荷輸送がスムーズになるものである。

本発明によれば、中間層を金属酸化物から形成し、中間層の少なくとも陽極側の界面の近傍に仕事関数３．７ｅＶ以下の電子供与性の金属を含有し、中間層の陰極側の界面の近傍に電荷移動錯体を形成する有機材料を含有し、電子供与性金属が含有される領域と、電荷移動錯体を形成する有機材料が含有されている領域の間に、金属酸化物単独の領域が１ｎｍ以上の厚みあるいは中間層の厚みの５％以上の厚みで設けられていることによって、発光層の間に中間層を簡素な構造で形成することができ、高輝度発光が可能な有機エレクトロルミネッセンス素子を得ることができるものである。

以下、本発明を実施するための最良の形態を説明する。

図１は本発明に係る有機エレクトロルミネッセンス素子の構造の一例を示すものであり、陽極１となる電極と陰極２となる電極の間に複数の発光層４ａ，４ｂを、隣接する発光層４ａ，４ｂの間に透光性の中間層３を介在させた状態で積層し、これを透明な基板５の表面に積層したものであり、陽極１は光透過性の電極として、陰極２は光反射性の電極として形成してある。図１の実施の形態では、発光層４は発光層４ａ，４ｂの２層の積層構成に形成してあるが、中間層３を介してさらに多層に積層した積層構成であってもよい。発光層４の積層数の範囲は特に限定されるものではないが、層数が増大すると光学的及び電気的な素子設計の難易度が増大するので、５層程度が上限である。尚、図２において、発光層４ａ，４ｂと陽極１や陰極２の間にホール注入層やホール輸送層、電子輸送層や電子注入層が設けられていてもよいが、これらの図示は省略してある。

本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子において、中間層３は金属酸化物から構成されるものであり、且つ、中間層３の少なくとも陽極１の側の界面の近傍に仕事関数３．７ｅＶ以下の電子供与性の金属が含有されているものである。中間層３の厚みは、特に限定されるものではないが、例えば１ｎｍ〜２００ｎｍの範囲であり、１０ｎｍ〜１００ｎｍの範囲が特に好ましい。ここで、電子供与性の金属が含有される、中間層３の陽極１側の界面の近傍とは、中間層３と発光層４ａとの界面から陰極２側に向かって中間層３の膜厚の９５％以下の範囲をいうものであり、中間層３の陰極２側に隣接する発光層４ｂと中間層３との界面から少なくとも５％の範囲には、このような電子供与性の金属を含まない構成にしてある。あるいは、電子供与性の金属が含有される中間層３の陽極１側の界面の近傍とは、発光層４ａの中間層３の陽極１側に接する界面近傍であってもよい。電子供与性の金属を含む部分の場所、厚みおよび分率は、上記の範囲の中で素子特性に応じて適宜設定されるものである。

中間層３を形成する金属酸化物としては、その金属種が、バナジウム、モリブデン、レニウム、タングステン、チタン、スズ、亜鉛、インジウム、アルミニウム、ガリウム、ニオブのいずれか１つ以上であることが好ましい。特に、金属酸化物としての比抵抗が１０^８Ωｃｍ以下の酸化物組成のものが好ましく用いられる。金属酸化物は、蒸着で成膜して中間層３を形成できるものであることが好ましいが、蒸着で成膜できない金属酸化物については、スパッタ、イオンプレーティング、ＣＶＤ等で成膜して中間層３を形成することも可能である。金属酸化物は、単層として設けてもよいし、複数層の積層であってもかまわない。また複数の金属種を含む酸化物であってもよい。

また、中間層３の陽極１側の界面の近傍に含有される仕事関数３．７ｅＶ以下の電子供与性の金属は、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属の群から選ばれるものである。これらの具体例は特に限定されるものではないが、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、ベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、サマリウム、ユーロピウム、プラセオジム、テルビウム、ジスプロシウム、エルビウム、イッテルビウムなどを例として挙げることができる。また仕事関数の下限は特に限定されるものではないが、２．１ｅＶ程度が実用上の下限である。これらの電子供与性の金属は、例えば共蒸着やスパッタによって、中間層３を形成する金属酸化物や発光層４ａを構成する有機材料に混合されるものである。電子用供与性の金属の含有率は、素子特性に鑑みて適宜設定されるが、中間層３を形成する金属酸化物もしくは発光層４ａを構成する有機材料に対して概して１モル％〜５０モル％の範囲が好ましい。

中間層３を形成する金属酸化物に対する電子供与性の金属の含有率は、中間層３の厚み方向に分布のあるものであってもかまわない。例えば、中間層３の陽極１側が最も含有率が高く、陽極１側の界面から離れるに従って傾斜的に連続して含有率が小さくなる場合、中間層３の陽極１側が最も含有率が高く、陽極１側の界面から離れるに従って段階的に小さくなる場合、中間層３の陽極１側が最も含有率が高く、陽極１側の界面から離れた場所で不連続的に０となる場合、等が例として挙げられる。このように、電子供与性の金属の含有率を中間層３の厚み方向で異なるように分布させる場合には、中間層３の陽極１側で含有率が高く陰極２側で含有率が低くなるようにするのが好ましい。

中間層３の陰極２側の界面の近傍には、中間層３を構成する金属酸化物と電荷移動錯体を形成する有機材料が含有されていることが好ましい。電荷移動錯体を形成する有機材料は、ホール輸送性を有する化合物の群から選定することができるものであり、電子供与性を有し、また電子供与によりラジカルカチオン化した際にも安定である化合物が好ましい。この種の化合物としては、例えば、４，４’−ビス［Ｎ−（ナフチル）−Ｎ−フェニル−アミノ］ビフェニル（α−ＮＰＤ）、Ｎ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−（１，１’−ビフェニル）−４，４’−ジアミン（ＴＰＤ）、２−ＴＮＡＴＡ、４，４’，４”−トリス（Ｎ−（３−メチルフェニル）Ｎ−フェニルアミノ）トリフェニルアミン（ＭＴＤＡＴＡ）、４，４’−Ｎ，Ｎ’−ジカルバゾールビフェニル（ＣＢＰ）、スピロ−ＮＰＤ、スピロ−ＴＰＤ、スピロ−ＴＡＤ、ＴＮＢなどを代表例とする、トリアリールアミン系化合物、カルバゾール基を含むアミン化合物、フルオレン誘導体を含むアミン化合物などを挙げることができる。中間層３を構成する金属酸化物に対するこれらの有機材料の混合率は、９９モル％以下の範囲で適宜設定することができるが、より好ましくは１０〜９０モル％の範囲である。

ここで、金属酸化物と電荷移動錯体を形成する有機材料が含有される、中間層３の陰極２側の界面の近傍とは、中間層３と発光層４ｂとの界面から陽極１側に向かって中間層３の膜厚の９５％以下の範囲をいうものであり、中間層３の陽極１側に隣接する発光層４ａと中間層３との界面から少なくとも中間層３の膜厚の５％の範囲には、金属酸化物と電荷移動錯体を形成する有機材料を含まない構成にしてある。

また中間層３を構成する金属酸化物に対する、金属酸化物と電荷移動錯体を形成する有機材料の含有率は、厚み方向に分布のあるものであってもかまわない。例えば、中間層３の陰極２側が最も含有率が高く、陰極２側の界面から離れるに従って傾斜的に連続して小さくなる場合、中間層３の陰極２側が最も含有率が高く、陰極２側の界面から離れるに従って段階的に小さくなる場合、中間層３の陰極２側が最も含有率が高く、陰極２側の界面から離れた場所で不連続的に０となる場合、等が例として挙げられる。このように、金属酸化物と電荷移動錯体を形成する有機材料の含有率を中間層３の厚み方向で異なるように分布させる場合には、中間層３の陰極２側で含有率が高く陽極１側で含有率が低くなるようにするのが好ましい。

上記のように、中間層３の陰極２側に隣接する発光層４ｂとの界面や、陽極１側に隣接する発光層４ａとの界面には、金属酸化物への添加物である電子供与性の金属が存在しない領域や、金属酸化物と電荷移動錯体を形成する有機材料が存在しない領域を、少なくとも厚み５％以上設けるようにしてある。また、中間層３に、電子供与性の金属と、金属酸化物と電荷移動錯体を形成する有機材料との両者が添加される場合には、電子供与性の金属が添加されている領域と、金属酸化物と電荷移動錯体を形成する有機材料が添加されている領域の間に、この両者が添加されておらず金属酸化物が単独となる領域を、１ｎｍ以上の厚み、あるいは中間層３の５％以上の厚みで設けるものである。このように中間層３に金属酸化物単独の領域を形成することによって、電子供与性の金属と、金属酸化物と電荷移動錯体を形成する有機材料との間の好ましくない反応を抑制することができるものである。

本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子の素子構成は、本発明の趣旨に反しない限り任意のものを用いることができる。前述の通り、図１の素子構成の例としては、ホール注入層やホール輸送層、電子輸送層や電子注入層を省略して記したが、必要に応じて適宜用いることができる。

上記発光層４に使用できる材料としては、有機エレクトロルミネッセンス素子用材料として知られる任意の材料が使用可能である。例えばアントラセン、ナフタレン、ピレン、テトラセン、コロネン、ペリレン、フタロペリレン、ナフタロペリレン、ジフェニルブタジエン、テトラフェニルブタジエン、クマリン、オキサジアゾール、ビスベンゾキサゾリン、ビススチリル、シクロペンタジエン、キノリン金属錯体、トリス（８−ヒドロキシキノリナート）アルミニウム錯体、トリス（４−メチル−８−キノリナート）アルミニウム錯体、トリス（５−フェニル−８−キノリナート）アルミニウム錯体、アミノキノリン金属錯体、ベンゾキノリン金属錯体、トリ−（ｐ−ターフェニル−４−イル）アミン、１−アリール−２，５−ジ（２−チエニル）ピロール誘導体、ピラン、キナクリドン、ルブレン、ジスチリルベンゼン誘導体、ジスチリルアリーレン誘導体、ジスチリルアミン誘導体及び各種蛍光色素等、前述の材料系およびその誘導体を始めとするものが挙げられるが、これらに限定するものではない。またこれらの化合物のうちから選択される発光材料を適宜混合して用いることも好ましい。また、前記化合物に代表される蛍光発光を生じる化合物のみならず、スピン多重項からの発光を示す材料系、たとえば燐光発光を生じる燐光発光材料、およびそれらからなる部位を分子内の一部に有する化合物も好適に用いることができる。また、これらの材料からなる有機層は、蒸着、転写等乾式プロセスによって成膜しても良いし、スピンコート、スプレーコート、ダイコート、グラビア印刷等、湿式プロセスによって成膜するものであってもよい。

また、有機エレクトロルミネッセンス素子を構成する他の部材である、積層された素子を保持する基板５や陽極１、陰極２等には、従来から使用されているものをそのまま使用することができる。

上記基板５は、基板５を通して光が出射される場合には光透過性を有するものであり、無色透明の他に、多少着色されているものであっても、すりガラス状のものであってもよい。例えば、ソーダライムガラスや無アルカリガラスなどの透明ガラス板や、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリアミド、エポキシ等の樹脂、フッ素系樹脂等から任意の方法によって作製されたプラスチックフィルムやプラスチック板などを用いることができる。またさらに、基板５内に基板母剤と屈折率の異なる粒子、粉体、泡等を含有し、あるいは表面に形状を付与することによって、光拡散効果を有するものも使用可能である。また、基板５を通さずに光を射出させる場合、基板５は必ずしも光透過性を有するものでなくてもかまわず、素子の発光特性、寿命特性等を損なわない限り、任意の基板５を使うことができる。特に、通電時の素子の発熱による温度上昇を軽減するために、熱伝導性の高い基板５を使うこともできる。

上記陽極１は、有機発光層４中にホールを注入するための電極であり、仕事関数の大きい金属、合金、電気伝導性化合物、あるいはこれらの混合物からなる電極材料を用いることが好ましく、仕事関数が４ｅＶ以上のものを用いるのがよい。このような陽極１の材料としては、例えば、金などの金属、ＣｕＩ、ＩＴＯ（インジウム−スズ酸化物）、ＳｎＯ_２、ＺｎＯ、ＩＺＯ（インジウム−亜鉛酸化物）等、ＰＥＤＯＴ、ポリアニリン等の導電性高分子及び任意のアクセプタ等でドープした導電性高分子、カーボンナノチューブなどの導電性光透過性材料を挙げることができる。陽極１は、例えば、これらの電極材料を、基板５の表面に真空蒸着法やスパッタリング法、塗布等の方法により薄膜に形成することによって作製することができる。また、有機発光層４における発光を陽極１を透過させて外部に照射するためには、陽極１の光透過率を７０％以上にすることが好ましい。さらに、陽極１のシート抵抗は数百Ω／□以下とすることが好ましく、特に好ましくは１００Ω／□以下とするものである。ここで、陽極１の膜厚は、陽極１の光透過率、シート抵抗等の特性を上記のように制御するために、材料により異なるが、５００ｎｍ以下、好ましくは１０〜２００ｎｍの範囲に設定するのがよい。

また上記陰極２は、有機発光層４中に電子を注入するための電極であり、仕事関数の小さい金属、合金、電気伝導性化合物及びこれらの混合物からなる電極材料を用いることが好ましく、仕事関数が５ｅＶ以下のものであることが好ましい。このような陰極２の電極材料としては、アルカリ金属、アルカリ金属のハロゲン化物、アルカリ金属の酸化物、アルカリ土類金属等、およびこれらと他の金属との合金、例えばナトリウム、ナトリウム−カリウム合金、リチウム、マグネシウム、マグネシウム−銀混合物、マグネシウム−インジウム混合物、アルミニウム−リチウム合金、Ａｌ／ＬｉＦ混合物を例として挙げることができる。またアルミニウム、Ａｌ／Ａｌ_２Ｏ_３混合物なども使用可能である。さらに、アルカリ金属の酸化物、アルカリ金属のハロゲン化物、あるいは金属酸化物を陰極の下地として用い、さらに金属等の導電材料を１層以上積層して用いてもよい。例えば、アルカリ金属／Ａｌの積層、アルカリ金属のハロゲン化物／アルカリ土類金属／Ａｌの積層、アルカリ金属の酸化物／Ａｌの積層などが例として挙げられる。また、ＩＴＯ、ＩＺＯなどに代表される透明電極を用い、陰極２側から光を取りだす構成としても良い。また陰極２の界面の有機物層にリチウム、ナトリウム、セシウム、カルシウム等のアルカリ金属、アルカリ土類金属をドープしても良い。

また上記陰極２は、例えば、これらの電極材料を真空蒸着法やスパッタリング法等の方法により、薄膜に形成することによって作製することができる。有機発光層４における発光を陽極１側から取り出す場合には、陰極２の光透過率を１０％以下にすることが好ましい。また反対に、透明電極を陰極２として陰極２側から発光を取りだす場合（陽極１と陰極２の両電極から光を取り出す場合も含む）には、陰極２の光透過率を７０％以上にすることが好ましい。この場合の陰極２の膜厚は、陰極２の光透過率等の特性を制御するために、材料により異なるが、通常５００ｎｍ以下、好ましくは１００〜２００ｎｍの範囲とするのがよい。

その他、有機エレクトロルミネッセンス素子の各部材、構造を本発明の趣旨を損ねない範囲で併用することが可能である。

次に、本発明を実施例によって具体的に説明する。

（従来例）
厚み１１００ÅのＩＴＯが陽極として図２のパターンのように成膜された０．７ｍｍ厚のガラス基板を用意した。陽極を形成するＩＴＯのシート抵抗は、約１２Ω／□である。そしてこれを洗剤、イオン交換水、アセトンで各１０分間超音波洗浄をした後、ＩＰＡ（イソプロピルアルコール）で蒸気洗浄して乾燥し、さらにＵＶ／Ｏ_３処理した。

次に、この基板を真空蒸着装置にセットし、１×１０^-4Ｐａ以下の減圧雰囲気下で、ＩＴＯの上にホール注入層として、４，４’−ビス［Ｎ−（ナフチル）−Ｎ−フェニル−アミノ］ビフェニル（α−ＮＰＤ）と酸化モリブデン（ＭｏＯ_３）の共蒸着体（モル比１：１）を２００Åの膜厚で蒸着した。次にこの上にホール輸送層として、α−ＮＰＤを６００Åの膜厚で蒸着した。

次いで、ホール輸送層の上に、発光層としてＴＢＡＤＮ（化１）にｓｔｙ−ＮＰＤ（化２）を４質量％共蒸着した層を５００Åの膜厚で形成した。次にこの上に電子輸送層としてバソクプロイン（ＢＣＰ：株式会社同仁化学研究所製）を１５０Åの膜厚で蒸着した。

続いて、ＢＣＰとＣｓをモル比１：０．２５の割合で５０Å厚に成膜し、さらにアルミニウムを４Å／ｓの蒸着速度で８００Å厚に蒸着して、図２のパターンで陰極を形成し、発光層が１層構成の有機エレクトロルミネッセンス素子を得た。尚、有機エレクトロルミネッセンス素子の形状は図２に示すとおりである（図２において有機膜はホール注入層、ホール輸送層、発光層、電子輸送層からなる）。

（実施例１）
上記従来例と同等のＩＴＯ陽極付きの基板を用い、従来例と同様にして、α−ＮＰＤとＭｏＯ_３の共蒸着体（モル比１：１）を２００Åの膜厚で蒸着してホール注入層を形成し、さらにα−ＮＰＤを６００Åの膜厚で蒸着してホール輸送層を形成した。

次に、ホール輸送層の上に、１段目の発光層としてＴＢＡＤＮとｓｔｙ−ＮＰＤの質量比９６：４の共蒸着層を５００Åの膜厚で形成し、この上に電子輸送層としてＢＣＰを１５０Åの膜厚で蒸着した。

次にこの上に、酸化バナジウム（Ｖ_２Ｏ_５）とＣｓ（仕事関数２．１４ｅＶ）をモル比１：０．２５の割合で５０Åの膜厚に蒸着し、続いてＶ_２Ｏ_５を５０Åの膜厚に蒸着し、続いてＶ_２Ｏ_５とα−ＮＰＤをモル比１:１の割合で１５０Åの膜厚に蒸着することによって、陽極の側から、電子供与性金属の混合領域、金属酸化物の単独領域、金属酸化物と電荷移動錯体を形成する有機材料の混合領域からなる、中間層を成膜した。

次に、中間層の上に上記と同様に、α−ＮＰＤのホール輸送層を６００Åの膜厚で形成した後、この上にＴＢＡＤＮとｓｔｙ−ＮＰＤの質量比９６：４の共蒸着層を５００Åの膜厚で形成し、中間層（Ｖ_２Ｏ_５:Ｃｓ／Ｖ_２Ｏ_５／Ｖ_２Ｏ_５:ＮＰＤ）を介した２段目の発光層を形成した。

さらに２段目の発光層の上に従来例と同様に、ＢＣＰの電子輸送層を１５０Åの膜厚で形成し、続いてＢＣＰとＣｓとの共蒸着層を５０Åで成膜し、さらにアルミニウムを４Å／ｓの蒸着速度で８００Å厚に蒸着して陰極を形成し、発光層が中間層を介して２層構成に形成された有機エレクトロルミネッセンス素子を得た。

（実施例２）
中間層を、ＭｏＯ_３とＬｉ（仕事関数２．９ｅＶ）をモル比１：０．２５の割合で５０Å厚に蒸着し、続いてＭｏＯ_３を２００Å厚に蒸着することによって、陽極の側から、電子供与性金属の混合領域、金属酸化物の単独領域からなるように形成した。これ以外は実施例１と同様にして、有機エレクトロルミネッセンス素子を得た。

（実施例３）
中間層を、ＭｏＯ_３とＬｉをモル比１:０．２５の割合で５０Å厚に蒸着し、続いてＭｏＯ_３とＬｉをモル比１:０．１の割合で５０Å厚に蒸着し、続いてＭｏＯ_３を５０Å厚に蒸着し、続いてＭｏＯ_３とα−ＮＰＤをモル比１:１の割合で１００Å厚に蒸着することによって、陽極の側から、電子供与性金属の高濃度混合領域、電子供与性金属の低濃度混合領域、金属酸化物の単独領域、金属酸化物と電荷移動錯体を形成する有機材料の混合領域からなるように形成した。これ以外は実施例１と同様にして、有機エレクトロルミネッセンス素子を得た。

（実施例４）
中間層を、ＭｏＯ_３とＹｂ（仕事関数２．７ｅＶ）をモル比１:０．２５の割合で５０Å厚に蒸着し、続いてＭｏＯ_３とＹｂをモル比１:０．１の割合で５０Å厚に蒸着し、続いてＭｏＯ_３を５０Å厚に蒸着し、続いてＭｏＯ_３とα−ＮＰＤをモル比１:１の割合で１００Å厚に蒸着することによって、陽極の側から、電子供与性金属の高濃度混合領域、電子供与性金属の低濃度混合領域、金属酸化物の単独領域、金属酸化物と電荷移動錯体を形成する有機材料の混合領域からなるように形成した。これ以外は実施例１と同様にして、有機エレクトロルミネッセンス素子を得た。

（実施例５）
中間層を、ＢＣＰとＬｉをモル比１:１で５０Å厚に蒸着し、続いてＭｏＯ_３とＬｉをモル比１:０．２５の割合で５０Å厚に蒸着し、続いてＭｏＯ_３とＬｉをモル比１:０．１の割合で５０Å厚に蒸着し、続いてＭｏＯ_３を５０Å厚に蒸着し、続いてＭｏＯ_３とα−ＮＰＤをモル比１:１の割合で５０Å厚に蒸着することによって、陽極の側から、ＢＣＰとＬｉが共蒸着されて電子注入層として機能する領域、電子供与性金属の高濃度混合領域、電子供与性金属の低濃度混合領域、金属酸化物の単独領域、金属酸化物と電荷移動錯体を形成する有機材料の混合領域からなるように形成した。これ以外は実施例１と同様にして、有機エレクトロルミネッセンス素子を得た。

（実施例６）
中間層を、ＭｏＯ_３とＣｓをモル比１:１の割合で５０Å厚に蒸着し、続いてＭｏＯ_３とα−ＮＰＤをモル比１:１の割合で２００Å厚に蒸着することによって、電子供与性金属の混合領域と、金属酸化物と電荷移動錯体を形成する有機材料の混合領域からなるように形成するようにした。これ以外は実施例１と同様にして、有機エレクトロルミネッセンス素子を得た。

（実施例７）
中間層を、ＭｏＯ_３とＬｉをモル比１：０．２５の割合で５０Å厚に蒸着し、続いてＭｏＯ_３を１００Å厚に蒸着し、続いてＭｏＯ_３とＢＣＰをモル比１:１の割合で１００Å厚に蒸着することによって、陽極の側から、電子供与性金属の混合領域、金属酸化物の単独領域、金属酸化物と電荷移動錯体を形成する有機材料の混合領域からなるように形成した。これ以外は実施例１と同様にして、有機エレクトロルミネッセンス素子を得た。

（比較例１）
中間層を、ＭｏＯ_３を２５０Åの膜厚で蒸着して、金属酸化物単独で形成した。これ以外は実施例１と同様にして、有機エレクトロルミネッセンス素子を得た。

（比較例２）
中間層を、ＭｏＯ_３を２００Åの膜厚で蒸着し、続いてＭｏＯ_３とα−ＮＰＤをモル比１:１で５０Å厚に蒸着することによって、金属酸化物の単独領域と、金属酸化物と電荷移動錯体を形成する有機材料の混合領域からなるように形成した。これ以外は実施例１と同様にして、有機エレクトロルミネッセンス素子を得た。

（比較例３）
中間層を、ＢＣＰとＣｓをモル比１:１の割合で５０Å厚に蒸着し、続いてＢＣＰを５０Å厚に蒸着し、続いてＭｏＯ_３とα−ＮＰＤをモル比１:１の割合で１５０Å厚に蒸着することによって、形成するようにした。これ以外は実施例１と同様にして、有機エレクトロルミネッセンス素子を得た。

上記のように従来例、実施例１〜７、比較例１〜３で得た有機エレクトロルミネッセンス素子を電源（ＫＥＹＴＨＬＥＹ２４００）に接続し、１０ｍＡ／ｃｍ^２通電した際の輝度と電圧を評価した。この電流値を確保するための上限電圧は１０Ｖとした。尚、輝度評価にはトプコン株式会社製「ＢＭ−９」を使用した。結果を表１に示す。

表１にみられるように、各実施例の有機エレクトロルミネッセンス素子は、発光輝度すなわち電流効率が高く、同時に駆動電圧が低いものであった。

一方、発光層が１層の従来例のものは、駆動電圧は低いが、発光輝度が低いものであった。また比較例１，２では１０Ｖの印加で電流が流れず、比較例３は４ｍＡ／ｃｍ^２にとどまるものであった。

本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子の層構成の一例を示す概略図である。 実施例で作製した有機エレクトロルミネッセンス素子を示す概略平面図である。 従来例の概略図である。

符号の説明

１ 陽極
２ 陰極
３ 中間層
４ 発光層
５ 基板

Claims (4)

1. 陽極と陰極の間に、中間層を介して積層された複数の発光層を備えた有機エレクトロルミネッセンス素子であって、中間層は金属酸化物から形成され、且つ中間層の少なくとも陽極側の界面の近傍に仕事関数３．７ｅＶ以下の電子供与性の金属が含有され、中間層の陰極側の界面の近傍に電荷移動錯体を形成する有機材料が含有され、電子供与性金属が含有される領域と、電荷移動錯体を形成する有機材料が含有されている領域の間に、金属酸化物単独の領域が１ｎｍ以上の厚みあるいは中間層の厚みの５％以上の厚みで設けられていることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
2. 金属酸化物の金属が、バナジウム、モリブデン、レニウム、タングステン、チタン、スズ、亜鉛、インジウム、アルミニウム、ガリウム、ニオブから選ばれる一種以上のものであることを特徴とする請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
3. 電子供与性の金属が、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属から選ばれる一種以上のものであることを特徴とする請求項１又は２に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
4. 電荷移動錯体を形成する有機材料が、ホール輸送性を有する化合物であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。

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