JP2007294901A - 有機発光素子 - Google Patents

Abstract

【課題】電子輸送材料に対して電子注入ドーパント材料がドープされた有機発光素子において、駆動耐久特性を向上するとともに、高い光取り出し効率を得る。
【解決手段】陽極１４及び陰極１７からなる一対の電極間に狭持された発光層１２と電子注入輸送層１６とを有する。電子注入輸送層１６は、電子輸送材料に対して電子注入ドーパント材料をドープする際に、膜厚方向で、発光層１２側から順にドープ濃度がそれぞれ小、大、小の領域１６ａ，１６ｂ，１６ｃとなるようにする。さらに、電子注入輸送層１６の陰極１７に接する領域１６ｄでは、ドープ濃度が大となるように設定することが好ましい。
【選択図】図１

Description

本発明は、有機発光素子及びその製造方法に関し、特に、フラットパネルディスプレイ、プロジェクションディスプレイ、プリンター等に用いられる多色発光素子として利用される有機発光素子及びその製造方法に関するものである。

近年、フラットパネル対応の自発光型デバイスが注目されている。自発光型デバイスとしては、プラズマ発光表示素子、フィールドエミッション素子、有機発光素子（エレクトロルミネセンス（ＥＬ）素子）等がある。

特に有機発光素子に関しては、１９８７年にＴ．Ｗ．Ｔａｎｇらにより蛍光性金属キレート錯体とジアミン系分子の薄膜を積層した構造を利用して、低電圧ＤＣ駆動で高輝度な発光が得られることが実証され、研究開発が精力的に進められている。

有機発光素子の研究開発課題として、駆動電圧の低減、光取り出し効率の向上、駆動劣化特性の改善等を挙げることができる。従来、これらの課題を解決するために、有機化合物層への電子注入材料のドーピングを行う技術が知られている。

すなわち、電子注入輸送層として、電子輸送材料と、アルカリメタル、あるいはアルカリ塩又はアルカリ酸化物とを用いることで、駆動電圧の低減を図る技術が知られている（特許文献１、特許文献２参照）。また、陰極に近い側では電子注入材料の割合が多く、陰極から離れるに従って電子輸送材料の割合が多くなるよう濃度勾配を設けることにより、駆動電圧の低減を図る技術が知られている（特許文献３参照）。また、電子注入輸送層として、取り扱いの容易な炭酸セシウムと電子輸送材料の混合層とを用い、そのドープ濃度を８重量％以下とすることで、経時的な劣化を抑制する技術が知られている（特許文献４参照）。

特開平１０−２７０１７１号公報 特開平１０−２７０１７２号公報 特開２００２−３１３５８３号公報 特開２００５−６３９１０号公報

しかし、本発明者らが検討を行ったところ、電子輸送材料に対してアルカリメタル或いはその塩又は酸化物等の電子注入ドーパント材料を高濃度でドープすることは、駆動電圧を低減する効果はあるものの、光取り出し効率の低下を招くことが明らかになった。

本発明は、上述した課題に鑑みなされたものであり、電子輸送材料に対して電子注入ドーパント材料がドープされた有機発光素子において、駆動耐久特性を向上するとともに、高い光取り出し効率を得ることが可能な技術を提供することを目的としている。

本発明の有機発光素子は、上述した目的を達成するため、以下の特徴点を有している。すなわち、本発明の有機発光素子は、互いに対向して配置されている陽極および陰極と、前記陽極と前記陰極の間に形成されている発光層と、前記陰極と前記発光層の間に形成されており、前記陰極および前記発光層に接している電子注入輸送層と、を有し、
前記電子注入輸送層は、電子輸送材料と、電子注入ドーパント材料としてアルカリ金属あるいはアルカリ金属化合物、を含む有機発光素子であって、
前記電子注入輸送層は、前記発光層側から順に、前記電子注入ドーパント濃度の異なる第１領域、第２領域、第３領域、を有しており、
前記第２領域の前記電子注入ドーパント材料の濃度は、前記第１領域および前記第３領域の前記電子注入ドーパント材料の濃度よりも高いことを特徴とする。

本発明の有機発光素子によれば、光取り出し効率の低下を招くことなく、駆動耐久特性を向上させることができる。

以下、本発明の有機発光素子の実施形態について説明する。なお、本発明の有機発光素子は、以下の実施形態に限定されるものではない。

本発明の実施形態に係る有機発光素子は、互いに対向して配置されている陽極および陰極と、陽極と陰極の間に形成されている発光層と、陰極と発光層の間に形成されており、陰極および発光層に接している電子注入輸送層と、を有する。電子注入層は、電子輸送材料と、電子注入ドーパント材料としてアルカリ金属あるいはアルカリ金属化合物と、を含んでおり、発光層側から順に、電子注入ドーパント濃度の異なる第１領域、第２領域、第３領域、を有している。そして、第２領域の前記電子注入ドーパント材料の濃度は、前記第１領域および前記第３領域の前記電子注入ドーパント材料の濃度よりも高い。

この点、前記特許文献３に記載された技術では、電子注入輸送層中で電子注入ドーパント材料の濃度が単調減少している。これに対して、本発明の有機発光素子では、電子注入輸送層中における電子注入ドーパント材料の濃度が、膜厚方向で発光層側から順に小、大、小というように濃度の異なる３つの領域を有している。そして、この構成の差異により、本発明の有機発光素子では、光取り出し効率の向上、駆動劣化の抑制を実現することができる。

次に、図面を参照して、本発明の実施形態に係る有機発光素子について説明する。図１は、本発明の実施形態に係る有機発光素子の概略構成を示す縦断面図である。

図１に示すように、本発明の実施形態に係る有機発光素子１０は、基板１５上に陽極１４が形成され、その上に有機化合物層として、ホール輸送層１３、発光層１２、電子注入輸送層１６が形成され、さらにその上に陰極１７が形成された構成となっている。

以下、有機発光素子１０を構成する各層の材料について具体的に説明する。

基板１５の材料としては、各種のガラス基板や、ｐｏｌｙ−ＳｉでＴＦＴ等の駆動回路を形成したガラス基板、シリコンウエハー上に駆動回路を設けたもの等を挙げることができる。また、基板１５と反対側から光を取り出す場合には、基板１５は透明でなくてもよいが、基板１５側から光を取り出す場合には、基板１５は透明であることが好ましい。

陽極１４の材料としては、仕事関数の大きな導電性材料を選択することが好ましい。さらに、基板１５と反対側から光を取り出す場合には、反射率の高い金属材料を選択することが好ましい。例えば、Ｃｒ、Ｐｔ、Ａｇ、Ａｕ等の金属材料、及びこれらの金属材料を含む合金等が好適に用いられる。また、高反射率の金属材料上に、透明導電性材料の薄膜を形成したものを用いてもよい。また、透明導電性材料としてＩＴＯ等のように仕事関数の大きな材料を用いる場合には、必ずしも仕事関数の大きな金属材料を選択する必要はない。

基板１５と反対側から光を取り出す場合には、陰極１７が透明であることが好ましく、陰極１７の材料として、例えばＩＴＯ等の透明導性電材料を用いることができる。また、金属材料を１ｎｍから１０ｎｍ程度の薄膜で形成し、透光性のある陰極１７としてもよい。さらに、半透光性を有する陰極１７を用いることにより、光の干渉効果を利用して、光の外部取り出し効率の向上を図るとともに、色純度の向上を図ることも可能である。

ホール輸送層１３を形成する正孔輸送材料としては、トリフェニルジアミン誘導体、オキサジアゾール誘導体、ポリフィリン誘導体、スチルベン誘導体等の低分子化合物等を挙げることができるが、これらの材料に限定されるものではない。

発光層１２の材料としては、単一の材料で所望の発光を得る材料、あるいはホスト材料にゲスト材料をドープしたものが用いられる。すなわち、ホスト材料及びゲスト材料を同時に真空蒸着し、それぞれの蒸着レートを調整することで、任意のドープ濃度とした発光層１２を得ることができる。また、発光層１２を形成する際に、適時、第二、第三のドーパント材料をドープしてもよい。

電子注入輸送層１６を形成する電子輸送材料としては、アルミキノリノール誘導体、オキサジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、フェニルキノキサリン誘導体、シロール誘導体等を挙げることができるが、これらの材料に限定されるものではない。

電子注入輸送層１６は、電子注入ドーパント材料のドープ濃度に応じて、発光層１２側から順に、膜厚方向で３つの領域１６ａ（第１領域）、１６ｂ（第２領域）、１６ｃ（第３領域）、が形成されている。各領域では、それぞれ所望の濃度で、電子輸送材料中に電子注入ドーパント材料であるアルカリ金属あるいはアルカリ金属化合物がドープされている。

ここで、領域１６ａのドープ濃度は、電子注入輸送層１６の全体における平均ドープ濃度よりも小さく設定されている。具体的には、領域１６ａにおけるドープ濃度は、１．０重量％未満であることが好ましく、０．１重量％以下であることがさらに好ましく、０．０１重量％以下であることがさらに一層好ましい。

また、領域１６ｂのドープ濃度は、電子注入輸送層１６の全体における平均ドープ濃度よりも大きく設定されている。具体的には、領域１６ｂにおけるドープ濃度は、４重量％以上６重量％以下であることが好ましい。尚、領域１６ｂの厚みは５ｎｍ以上２０ｎｍ以下が好ましい。

また、領域１６ｃのドープ濃度は、電子注入輸送層１６の全体における平均ドープ濃度よりも小さく設定されている。具体的には、領域１６ｃにおけるドープ濃度は、１．０重量％以下であることが好ましく、この範囲において０．１重量％以上であることがさらに好ましい。

このように、本実施形態の電子注入輸送層１６は、膜厚方向の中央の領域１６ｂが発光層側の領域１６ａ及び陰極側の領域１６ｃと比較してドープ濃度が大きくなるように、電子輸送材料に電子注入ドーパント材料がドープされている。すなわち、電子注入輸送層１６を構成する膜厚方向の各領域１６ａ，１６ｂ，１６ｃでは、発光層１２側から順に、ドープ濃度が小、大、小となっている。

このように各領域の電子注入ドーパント材料の濃度を異ならせることによって、光取り出し効率の低下を招くことなく駆動耐久特性を向上させることができる。駆動耐久特性を向上させるためには１６ｂ（第２領域）の濃度を高くする必要があることが分かったが、１６ａ（第１領域）、１６ｃ（第３領域）の濃度を同様に高くしても駆動耐久特性を向上させることはできなかった。一方、電子注入輸送層中の電子注入ドーパント材料の濃度を高くすると、発光層１２で発光する光を外部に取り出す光取り出し効率が低下してしまうことが分かった。そのため、濃度を高くしても駆動耐久特性の向上との関係が見られない１６ａ及び１６ｃの濃度を低くすることが好ましい。したがって、本実施形態の有機発光素子の電子注入層は、１６ｂ（第２領域）の電子注入ドーパント材料の濃度を高めつつ、１６ａ（第１領域）、１６ｃ（第３領域）の電子注入ドーパント材料の濃度を低くすることが好ましい。このようにすることによって、駆動耐久特性と、光取り出し効率の両方を満足する有機発光素子を得ることができる。

さらに、本発明にかかる有機発光素子の電子注入層は、図２に示すように１６ｃと電子注入ドーパント材料の濃度が異なる１６ｄ（第４領域）が、１６ｃの陰極側に設けられていることが好ましい。１６ｄの濃度を１６ｃの濃度よりも高めることによって、陰極１７から電子注入輸送層１６への電子注入障壁を低減することができるため、駆動電圧を低減することができる。

領域１６ｄのドープ濃度は、電子注入輸送層１６の全体における平均ドープ濃度よりも大きく設定されている。具体的には、領域１６ｄにおけるドープ濃度は、４重量％以上６．０重量％以下であることが好ましい。

このように、図２に示す実施形態の電子注入輸送層１６は、膜厚方向の中央の領域１６ｂが発光層側の領域１６ａ及び陰極側の領域１６ｃと比較してドープ濃度が大きくなるように、電子輸送材料に電子注入ドーパント材料がドープされている。また、電子注入輸送層１６を構成する陰極側領域１６ｃのさらに陰極１７側に陰極１７に接する領域１６ｄが存在し、この領域１６ｄにおけるドープ濃度は、領域１６ｃよりも大きくなっている。したがって、電子注入輸送層１６を全体としてみると、膜厚方向の各領域１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄでは、発光層１２側から順にドープ濃度が小、大、小、大となっている。

各領域における電子注入ドーパント材料のドープ濃度を上述した数値範囲とすることにより、光取り出し効率の低下を招くことなく駆動耐久特性を向上させることができるとともに、駆動電圧を低減することができる。

以上、本発明にかかる有機発光素子の構成について説明したが、電子注入輸送層の各領域の電子注入ドーパント材料の濃度は、膜厚方向で一定の濃度になっていなくてもよい。つまり、隣接する領域の境界付近の電子注入ドーパント材料の濃度は、それぞれの領域の電子注入ドーパント材料の濃度の間の濃度となっており、濃度勾配を持っていてもよい。

ここで、本発明で用いている、電子注入輸送層の効果について説明する。特許文献３で開示されている様に、アルカリ金属、或いはアルカリ金属化合物と電子輸送材料を共蒸着した層は、電極からの電子注入性を改善させることができると共に、その抵抗値も非常に低いことが知られている。この効果はアルカリ金属及びアルカリ金属化合物と電子輸送材料との相互作用による。

ＩＴＯ等のように仕事関数の高い電極から電子を注入する場合には出来るだけドープ濃度が高い方が駆動電圧を低減できる。一方、電子注入層内の輸送特性は濃度依存が少なく、比較的低濃度でも良好な輸送特性を得ることが出来る。

一方このような電子注入輸送層は、その相互作用に起因して、光学吸収が増加し、その量はドープ濃度と共に増加するという性質がある。よって発光取り出し効率を向上させるには、出来るだけ高濃度のドープ領域を少なくした方が良い。

また本発明で得られる、耐久特性が向上する効果については、詳細には明らかになっていないが、電子輸送材料にアルカリ金属或いはアルカリ金属化合物をドープすることにより、発光層と電子注入輸送層との物理的接合が変化することによると推定される。電子注入輸送層におけるこれらのドープ濃度を発光層側より小大とすることにより、発光層への電子注入、或いは発光層、電子注入輸送層界面における正孔の振る舞いが変化し耐久特性が向上したもと考えられる。

これらの効果はアルカリ金属或いはアルカリ金属化合物と電子輸送材料の相互作用により発現するものであり、セシウム化合物だけでなく、ルビジウム、カリウム、ナトリウム、リチウム及びその化合物でもその効果が期待できる。特にセシウム化合物ではその電子供与性の高さより最も効果が大きい。

本実施形態で用いる陰極、陽極及び有機化合物層の形成方法は、特に限定されるものではない。例えば、有機材料の場合には、電解重合法、キャスティング法、スピンコート法、浸漬コート法、スクリーン印刷法、マイクロモールド法、マイクロコンタクトプリンティング法、ロール塗布法、インクジェット法、ＬＢ法等を用いることができる。また、用いる材料に応じて、真空蒸着法、ＣＶＤ法、電子ビーム蒸着法、抵抗加熱蒸着法、スパッタ法等も、陰極、陽極及び有機化合物層の有効な形成方法となる。また、陰極、陽極及び有機化合物層は、フォトリソグラフおよびエッチング処理により所望の形状にパターニングすることができる。その他、ソフトリソグラフ、インクジェット法も有効なパターニング方法である。

本実施形態で用いる陰極、陽極及び有機化合物層の膜厚は特に限定はされないが、０．１ｎｍ乃至１０μｍの範囲が好ましい。

また、本実施形態において得られる有機発光素子を面内に複数配置して、ディスプレイ等の情報表示部に用いることができる。ディスプレイのサイズは特に制限されないが、例えば、１インチから３０インチまでの大きさであることが好ましい。画素数も特に制限はない。例えばＱＶＧＡ（３２０×２４０画素）、ＶＧＡ（６４０×４８０画素）、ＸＧＡ（１０２４×７６８画素）、ＳＸＧＡ（１２８０×１０２４画素）、ＵＸＧＡ（１６００×１２００画素）、ＱＸＧＡ（２０４８×１５３６画素）とすることができる。また、ディスプレイは、カラー表示できることが好ましい。この場合、赤、青、緑の発光素子を独立に配列させることで表示する方法、またはカラーフィルターを用いる方法のいずれを用いてもよい。また、ディスプレイの駆動方式としては、単純マトリックス方式、またはアクティブマトリックス方式を用いることができる。

また、有機発光素子を空気中の水分、酸素等から遮断するために、有機発光素子上にキャップを設けることが好ましい。この際、基板の膜面側から光を取り出す場合には、キャップの材料として透光性を有する部材を用いることが好ましく、例えばガラス等が用いられる。また、キャップと有機発光素子との間に空隙を設け、乾燥剤等を配置してもよい。

また、ＳｉＮ、ＳｉＯ等の無機材料や、高分子材料等の膜を有機発光素子上に配置して外気と遮断してもよい。

以下、具体的な実施例を用いて、本発明の有機発光素子についてさらに詳細に説明する。なお、本発明の有機発光素子は、以下の実施例に限定されるものではない。

＜実施例１及び実施例２、比較例１乃至比較例４＞
上述したように、本発明に係る有機発光素子１０は、基板１５上に陽極１４が形成され、その上に有機化合物層として、ホール輸送層１３、発光層１２、電子注入輸送層１６が形成され、さらにその上に陰極１７が形成されている（図１参照）。ここで、本発明の実施例に係る有機発光素子１０を構成する各層は、以下に示す具体的な材料を用いている。

すなわち、基板１５としてガラスを用い、陽極１４としてＡｇとＩＴＯの積層膜を用いる。また、ホール輸送層１３としてＨＴ−１を用い、発光層１２としてＥＭ−１とＥＭ−２の共蒸着層を用い、電子注入輸送層としてＥＴ−１と炭酸セシウムの共蒸着層を用いる。さらに、陰極としてＩＴＯ膜を用いる。

以下に、実施例１及び実施例２、比較例１乃至比較例４の有機発光素子の製造手順を説明する。

ガラス基板（コーニング社：１７３７）上に銀を１００ｎｍ、ＩＴＯ膜を２０ｎｍ成膜して透明基板（基板１５）を形成し、さらにフォトリソグラフィー法によりパターニングして、透明電極（陽極１４）を形成する。

この透明電極（陽極１４）を、大気圧下でＵＶ−Ｏ₃洗浄した後、以下の有機化合物層を１０^-4Ｐａの真空チャンバー内で抵抗加熱による真空蒸着法を用いて連続成膜する。その後、スパッタ法を用いてＩＴＯ膜を成膜し、実施例１及び実施例２、比較例１乃至比較例４の有機発光素子１０を得た。

ここで、各膜厚等は以下の通りである。

ホール輸送層１３は、ＨＴ−１（２０ｎｍ）となっている。また、発光層１２は、ＥＭ−１及びＥＭ−２の共蒸着層（比率ＥＭ−１：ＥＭ−２＝８７：１３）（２０ｎｍ）となっている。電子注入輸送層１６は、ＥＴ−１及び炭酸セシウムの共蒸着層（５０ｎｍ）となっている。

また、実施例１及び実施例２、比較例１乃至比較例４で用いている材料の化学式は、以下の通りである。

ここで、ＥＴ−１における炭酸セシウムのドープ濃度は、蒸着工程における蒸着スピードをその濃度に対応するように制御し、所望の濃度に設定した。使用した材料及びその膜厚、作成した素子の特性は、以下の表１に示す通りである。

＜実施例１＞
電子注入輸送層における炭酸セシウムの濃度を領域ａで０．０１％、領域ｂで５．１０％、領域ｃで０．５％、領域ｄで４．９％として実施例１の有機発光素子を作成した。なお、領域ａ，領域ｂ，領域ｃ，領域ｄは、図１における領域１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄにそれぞれ対応する（以下の各実施例および各比較例において同様）。

実施例１の有機発光素子を２０ｍＡ／ｃｍ²の電流密度で駆動したところ、輝度４６３ｃｄ／ｍ²、駆動電圧３．１Ｖであった。また、実施例１の有機発光素子を２０ｍＡ／ｃｍ²で連続駆動したところ、９０％の輝度まで劣化する時間が約１２７ｈｒであった。同条件で作成した実施例１と同様の有機発光素子を約２００日間常温下で保存した後、２０ｍＡ／ｃｍ²の電流を印加した際の駆動電圧は３．３Ｖであった。

＜比較例１＞
電子注入輸送層における炭酸セシウムの濃度を領域ａで０．０１％、領域ｂで４．９％、領域ｃで４．９％、領域ｄで４．９％として比較例１の有機発光素子を作成した。

比較例１の有機発光素子を２０ｍＡ／ｃｍ²の電流密度で駆動したところ、輝度４０２ｃｄ／ｍ²、駆動電圧３．１Ｖであり、実施例１と比較して輝度が低下した。また、比較例１の有機発光素子を２０ｍＡ／ｃｍ²で連続駆動したところ、９０％の輝度まで劣化する時間が約１３５ｈｒであり、実施例１と大きな違いはなかった。同条件で作成した比較例１と同様の有機発光素子を約２００日間常温下で保存した後、２０ｍＡ／ｃｍ²の電流を印加した際の駆動電圧は３．１Ｖであった。

＜比較例２＞
電子注入輸送層における炭酸セシウムの濃度を領域ａで０．００５％、領域ｂで０．５％、領域ｃで０．５％、領域ｄで０．５％として比較例２の有機発光素子を作成した。

比較例２の有機発光素子を２０ｍＡ／ｃｍ²の電流密度で駆動したところ、輝度５１４ｃｄ／ｍ²、駆動電圧３．５Ｖであり、実施例１と比較して輝度は向上したものの、駆動電圧が上昇した。また、比較例２の有機発光素子を２０ｍＡ／ｃｍ²で連続駆動したところ、９０％の輝度まで劣化する時間が約２０ｈｒであり駆動劣化特性が著しく劣った。同条件で作成した比較例２と同様の有機発光素子を約２００日間常温下で保存した後、２０ｍＡ／ｃｍ²の電流を印加した際の駆動電圧は３．５Ｖであった。

＜実施例２＞
電子注入輸送層における炭酸セシウムの濃度を領域ａで０．０１％、領域ｂで４．８％、領域ｃで０．５％、領域ｄで０．５％として実施例２の有機発光素子を作成した。

実施例２の有機発光素子を２０ｍＡ／ｃｍ²の電流密度で駆動したところ、輝度４７０ｃｄ／ｍ²、駆動電圧３．５Ｖであった。また実施例２の有機発光素子２を２０ｍＡ／ｃｍ²で連続駆動したところ、９０％の輝度まで劣化する時間が約１１９ｈｒであった。すなわち、実施例２では、比較例１と比較して駆動電圧は上昇したものの、輝度が向上し、耐久特性は比較例１とほぼ同レベルにあった。同条件で作成した実施例２と同様の有機発光素子を約２００日間常温下で保存した後、２０ｍＡ／ｃｍ²の電流を印加した際の駆動電圧は３．５Ｖであった。

＜比較例３＞
電子注入輸送層における炭酸セシウムの濃度を領域ａで０．００５％、領域ｂで０．５％、領域ｃで０．５％、領域ｄで５．１％として比較例３の有機発光素子を作成した。

比較例３の有機発光素子を２０ｍＡ／ｃｍ²の電流密度で駆動したところ、輝度４７１ｃｄ／ｍ²、駆動電圧３．１Ｖであった。また、比較例３の有機発光素子を２０ｍＡ／ｃｍ²で連続駆動したところ、９０％の輝度まで劣化する時間が約２５ｈｒであった。すなわち、比較例３では、実施例１と比較して輝度は向上したものの、駆動劣化特性は著しく劣る結果となった。同条件で作成した比較例３と同様の有機発光素子を約２００日間常温下で保存した後、２０ｍＡ／ｃｍ²の電流を印加した際の駆動電圧は３．３Ｖであった。

＜比較例４＞
電子注入輸送層における炭酸セシウムの濃度を領域ａで０．００５％、領域ｂで５．１％、領域ｃで０％、領域ｄで４．８％として比較例４の有機発光素子を作成した。

比較例４の有機発光素子を２０ｍＡ／ｃｍ²の電流密度で駆動したところ、輝度４５９ｃｄ／ｍ²、駆動電圧４．２Ｖであった。また、比較例４の有機発光素子を２０ｍＡ／ｃｍ²で連続駆動したところ、９０％の輝度まで劣化する時間が約５０ｈｒであった。比較例４では、実施例１及び実施例２と比較して、輝度が若干劣るとともに、駆動電圧及び駆動劣化特性が著しく劣る結果となった。同条件で作成した比較例４と同様の有機発光素子を約２００日間常温下で保存した後、２０ｍＡ／ｃｍ²の電流を印加した際の駆動電圧は４．５Ｖであった。

＜実施例３＞
実施例３の有機発光素子は、電子注入輸送層としてＥＴ−２と炭酸セシウムの共蒸着層を用いる以外は、実施例１と同様の手順で作成したものである。

実施例３の有機発光素子を２０ｍＡ／ｃｍ²の電流密度で駆動したところ、輝度４３１ｃｄ／ｍ²、駆動電圧３．２Ｖであった。また、実施例３の素子を２０ｍＡ／ｃｍ²で連続駆動したところ、９０％の輝度まで劣化する時間が約１２１ｈｒであった。実施例３では、実施例１及び実施例２とほぼ同程度の駆動電圧及び駆動劣化特性とすることができた。同条件で作成した実施例３と同様の有機発光素子を約２００日間常温下で保存した後、２０ｍＡ／ｃｍ²の電流を印加した際の駆動電圧は３．２Ｖであった。

＜実施例と比較例の比較結果＞
本発明によれば、電子注入輸送層において、膜厚方向で、ドープ濃度が発光層側から順に小、大、小、大となる様に設定することにより、光取り出し効率の低下を招くことなく駆動電圧を低減することができると共に、駆動耐久特性を向上させることができる。

本発明の実施形態に係る有機発光素子の概略構成を示す縦断面模式図である。 本発明の別の実施形態に係る有機発光素子の概略構成を示す縦断面模式図である。

符号の説明

１０ 有機発光素子
１２ 発光層
１３ ホール輸送層
１４ 陽極
１５ 基板
１６ 電子注入輸送層
１７ 陰極

Claims (6)

1. 互いに対向して配置されている陽極および陰極と、前記陽極と前記陰極の間に形成されている発光層と、前記陰極と前記発光層の間に形成されており、前記陰極および前記発光層に接している電子注入輸送層と、を有し、
   前記電子注入輸送層は、電子輸送材料と、電子注入ドーパント材料としてアルカリ金属あるいはアルカリ金属化合物、を含む有機発光素子において、
   前記電子注入輸送層は、前記発光層側から順に、前記電子注入ドーパント材料の濃度の異なる第１領域、第２領域、第３領域、を有しており、
   前記第２領域の前記電子注入ドーパント材料の濃度は、前記第１領域および前記第３領域の前記電子注入ドーパント材料の濃度よりも高いことを特徴とする有機発光素子。
2. 前記電子注入ドーパント材料の濃度は、前記第１領域では０．０１重量％以下であり、前記第２領域では４重量％以上６重量％以下であり、前記第３領域では０．１重量％以上１重量％以下であることを特徴とする請求項１に記載の有機発光素子。
3. 前記電子注入層は、前記第３領域と前記陰極との間に第４領域を有しており、
   前記第４領域の前記電子注入ドーパント材料の濃度は、前記第３領域の前記電子注入ドーパント材料の濃度よりも高いことを特徴とする請求項１または請求項２のいずれか１項に記載の有機発光素子。
4. 前記電子注入ドーパント材料の濃度は、前記第４領域では４重量％以上６重量％以下であることを特徴とする請求項３に記載の有機発光素子。
5. 前記電子注入輸送層の前記第２領域の厚みは、５ｎｍ以上２０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の有機発光素子。
6. 前記電子注入ドーパント材料は炭酸セシウムであることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の有機発光素子。

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