特開 2022-187570 有機エレクトロルミネッセンス素子

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022187570

(43)【公開日】2022-12-20

(54)【発明の名称】有機エレクトロルミネッセンス素子

(51)【国際特許分類】

   H05B 33/12 20060101AFI20221213BHJP

   H01L 51/50 20060101ALI20221213BHJP

【ＦＩ】

H05B33/12 C

H05B33/14 A

H05B33/22 B

H05B33/22 D

【審査請求】未請求

【請求項の数】19

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021095619

(22)【出願日】2021-06-08

(71)【出願人】

【識別番号】000001007

【氏名又は名称】キヤノン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100110870

【弁理士】

【氏名又は名称】山口 芳広

(74)【代理人】

【識別番号】100096828

【弁理士】

【氏名又は名称】渡辺 敬介

(72)【発明者】

【氏名】▲高▼谷 格

(72)【発明者】

【氏名】塩原 悟

【テーマコード（参考）】

3K107

【Ｆターム（参考）】

3K107AA01

3K107BB01

3K107BB02

3K107BB03

3K107BB04

3K107BB08

3K107CC33

3K107CC45

3K107DD52

3K107DD53

3K107DD72

3K107DD75

3K107DD76

3K107DD80

3K107DD84

3K107DD86

3K107EE03

3K107EE22

3K107EE28

3K107EE61

3K107EE63

3K107EE68

3K107FF14

3K107GG04

(57)【要約】

【課題】扱いが容易なアルカリ金属化合物を用い、良好な電子注入性を有する中間層を備えた積層型の有機ＥＬ素子を提供する。
【解決手段】本開示は、陽極３と陰極４との間に、中間層２０を挟んで２層の有機エレクトロルミネッセンス層１０ａ，１０ｂを有する積層型の有機エレクトロルミネッセンス素子であって、中間層２０がアルカリ金属化合物、前記アルカリ金属化合物の還元体、周期律表第２族金属元素とを含有する有機エレクトロルミネッセンス素子を提供する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

一対の電極と、前記一対の電極間に配置された、中間層を介して重なる少なくとも２層の有機エレクトロルミネッセンス層を有する有機エレクトロルミネッセンス素子であって、
前記中間層が、アルカリ金属化合物と、前記アルカリ金属化合物の還元体と、周期律表第２族金属元素と、を含有す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。

【請求項2】

前記中間層が、前記アルカリ金属化合物と前記第２族金属元素との共蒸着層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。

【請求項3】

前記中間層が、前記アルカリ金属化合物と、前記アルカリ金属化合物の還元体と、前記第２族金属元素のみからな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。

【請求項4】

前記中間層よりも陽極側に位置する前記有機エレクトロルミネッセンス層が、前記中間層に接する電子注入層を有し、前記電子注入層は、前記中間層に含有されるアルカリ金属化合物と、前記アルカリ金属化合物の還元体と、を含有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。

【請求項5】

前記電子注入層は、前記アルカリ金属化合物の単独蒸着層であることを特徴とする請求項４に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。

【請求項6】

前記中間層に含まれる前記第２族金属元素が７５体積％以下であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。

【請求項7】

前記アルカリ金属化合物が、ハロゲン化リチウム、リチウムキノリノール錯体のいずれかであることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。

【請求項8】

前記アルカリ金属化合物が、フッ化リチウム、フッ化カリウムのいずれかであることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。

【請求項9】

前記アルカリ金属化合物が、炭酸セシウムであることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。

【請求項10】

前記第２族金属元素がマグネシウム、カルシウム、ストロンチウムのいずれかであることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。

【請求項11】

前記第２族金属元素がマグネシウムであることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。

【請求項12】

前記中間層よりも陰極側に位置する前記有機エレクトロルミネッセンス層が、前記中間層に接する正孔注入層を有することを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。

【請求項13】

請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を有することを特徴とする電子写真方式の画像形成装置の露光光源。

【請求項14】

複数の画素を有し、前記複数の画素の少なくとも一つが、請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子であることを特徴とする表示装置。

【請求項15】

前記有機エレクトロルミネッセンス素子に接続されたトランジスタを有することを特徴とする請求項１４に記載の表示装置。

【請求項16】

複数のレンズを有する光学部と、前記光学部を通過した光を受光する撮像素子と、前記撮像素子が撮像した画像を表示する表示部と、を有し、
前記表示部は請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を有することを特徴とする撮像装置。

【請求項17】

請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を有する表示部と、前記表示部が設けられた筐体と、前記筐体に設けられ、外部と通信する通信部と、を有することを特徴とする電子機器。

【請求項18】

請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を有する光源と、前記光源が発する光を透過する光拡散部、光学フィルターの少なくとも一方と、を有することを特徴とする照明装置。

【請求項19】

請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を有する灯具と、前記灯具が設けられた機体と、を有することを特徴とする移動体。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は発光素子の一つである有機エレクトロルミネッセンス素子と、該素子を用いた機器、装置に関する。

【背景技術】

【0002】

有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）素子は、一対の電極と、該一対の電極間に挟持された発光層と、を有する有機ＥＬ層に通電させることにより光を放出する発光素子である。近年、白色発光の有機ＥＬ素子と、赤、緑、青のカラーフィルターとを組み合わせたフルカラー発光アレイの開発が行われている。白色発光の有機ＥＬ素子は、１つの有機ＥＬ層の中に赤、緑、青にそれぞれ発光する発光ドーパントを共存させて白色発光を得る単層型の有機ＥＬ素子と、赤、緑、青それぞれに発光する有機ＥＬ層を積層した積層型の有機ＥＬ素子に大別される。積層型の有機ＥＬ素子においては、複数層の有機ＥＬ層同士を直列で接続するため、２層の有機ＥＬ層間に電荷発生層もしくは中間電極層と呼ばれる中間層を介在させる構成が知られている。白色発光の有機ＥＬ素子は、画素毎に塗り分けられていないため、中間層が電気的に低抵抗の場合、該中間層を通じて隣接する画素が発光してしまうため、高抵抗の中間層の開発が進められている。
特許文献１には、中間層に導電性有機化合物や、アルカリ金属をドープした有機化合物を用いた構成が開示されている。また、特許文献２には、アルカリ金属化合物をドープした有機化合物層と、周期律表第２族金属元素をドープした有機化合物層の積層構成を有することが示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００３－４５６７６号公報

【特許文献2】特表２０１５－５１８２８７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に開示されている有機ＥＬ素子では、中間層としてアルカリ金属を用いているが、アルカリ金属は大気中の水分と反応しやすく扱いが難しいという問題がある。これに対して、特許文献２で開示されている有機ＥＬ素子では、中間層として取り扱いが容易なアルカリ金属化合物をドープした有機化合物層を形成し、次いで第２族金属をドープした有機化合物層を積層している。この場合、第２族金属によってアルカリ金属化合物を還元し、電子注入性を発現させていると考えられる。また、第２族金属を有機化合物にドープして用いることにより、金属元素を単独で用いるよりも高抵抗の中間層となっている。
詳術すると、有機ＥＬ層に電子を注入するにはアルカリ金属を用いることが好ましいが、アルカリ金属は大気中の水分と反応しやすく扱いが難しい。そこで、フッ化リチウムやリチウムキノリノール錯体などの扱いが容易なアルカリ金属化合物層を形成し、次いでアルミニウムや第２族金属など還元性を有する金属を蒸着することで、蒸着時の熱でアルカリ金属化合物の一部を還元し、電子注入性を発現させる。この手法で重要なのは、アルカリ金属化合物層と、還元性を有する金属層との密着性である。アルミニウムはアルカリ金属化合物層との密着性が高いが、電気抵抗が低く、高抵抗が望まれる中間層としては好ましくない。また、第２族金属を単独で蒸着した場合には、下地層への密着性が低く、成膜性に劣るため、陰極などに用いる場合には、下地層への密着性を高めるために、銀などと共蒸着される場合が多い。しかしながら、第２族金属と銀とを共蒸着した層は電気抵抗が低く、高抵抗が望まれる中間層としては好ましくない。
特許文献２では、有機化合物層同士の密着性が高いことを利用し、アルカリ金属化合物、第２族金属をそれぞれ有機化合物にドープした有機化合物層として積層することで、密着性を高めている。しかしながら、有機化合物と第２族金属とは相溶性が低く、有機化合物と第２族金属とを共蒸着しても、有機化合物層中に第２族金属が取り込まれにくい。そのため、下地の有機化合物層中のアルカリ金属化合物が還元されにくく、電子注入性の発現が十分に得られないおそれがある。
本発明は上記課題を鑑みてなされたものであり、扱いが容易なアルカリ金属化合物を用い、良好な電子注入性を有する中間層を備えた積層型の有機ＥＬ素子を提供するものである。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明の第一は、一対の電極と、前記一対の電極間に配置された、中間層を介して重なる少なくとも２層の有機エレクトロルミネッセンス層を有する有機エレクトロルミネッセンス素子であって、
前記中間層が、アルカリ金属化合物と、前記アルカリ金属化合物の還元体と、周期律表第２族金属元素と、を含有することを特徴とする。
本発明の第二は、上記本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子を有することを特徴とする、露光光源、表示装置、撮像装置、照明装置、移動体である。

【発明の効果】

【0006】

本発明によれば、扱いが容易なアルカリ金属化合物と第２族金属との共蒸着層を中間層とすることで、十分な電子注入性を有し、且つ、高抵抗の中間層を有する積層型の有機ＥＬ素子を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】本発明の有機ＥＬ素子の構成を示す厚さ方向の断面模式図である。

【図2】本発明の有機ＥＬ素子の好ましい実施形態の構成を示す厚さ方向の断面模式図である。

【図3】本発明の露光光源の一実施形態の構成を示す模式図である。

【図4】本発明の表示装置の一実施形態の画素構成を示す厚さ方向の断面模式図である。

【図5】本発明の表示装置の一実施形態の全体構成を示す分解斜視図である。

【図6】本発明の表示装置の他の実施形態を模式的に示す正面図である。

【図7】本発明の撮像装置、電子機器の一実施形態を模式的に示す正面図である。

【図8】本発明の照明装置の一実施形態を模式的に示す分解斜視図である。

【図9】本発明の移動体の一実施形態を模式的に示す斜視図である。

【図10】本発明の表示装置を用いた眼鏡の構成を模式的に示す斜視図である。

【図11】本発明の実施例１及び実施例２の有機ＥＬ素子の電圧－電流特性を示すグラフである。

【図12】本発明の比較例１及び比較例２の有機ＥＬ素子の電圧－電流特性を示すグラフである。

【図13】本発明の比較例３及び比較例４の有機ＥＬ素子の電圧－電流特性を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0008】

本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子（以下、「有機ＥＬ素子」と記す）は、１対の電極間に少なくとも２層の有機エレクトロルミネッセンス層（以下、「有機ＥＬ層」と記す）を有する積層型の有機ＥＬ素子である。そして、２層の有機ＥＬ層間には中間層が介在し、該中間層は、アルカリ金属化合物と、該アルカリ金属化合物の還元体と、周期律表第２族金属元素（以下、「第２族金属」と記す）と、を含有する。

【0009】

以下、図面を参照しながら本発明のＥＣ素子の構成について、好適な実施の形態を例示して詳しく説明する。但し、この実施の形態に記載されている構成、相対配置等は、特に記載がない限り、本発明の範囲を限定する趣旨のものではない。

【0010】

〔有機ＥＬ素子〕
図１は本発明の有機ＥＬ素子の構成を示す、厚さ方向（積層方向）の断面模式図である。図中、１は有機ＥＬ素子、２は基板、３は陽極、４は有機化合物層、５は陰極、１０は有機ＥＬ層、２０は中間層である。尚、本発明に係る有機化合物層４中には、中間層２０等、有機化合物を含まない層も含まれるが、本明細書中においては陽極３と陰極５との間に介在する積層体を便宜上「有機化合物層」と記す。

【0011】

本発明の有機ＥＬ素子１は、図１に示すように、有機ＥＬ層１０を複数層、中間層２０を介して積層された有機化合物層４を備えている。本発明の有機ＥＬ素子１においては、有機ＥＬ層１０を３層とし、それぞれ、赤、緑、青のいずれかを発光し、全体で白色発光としても良いし、有機ＥＬ層１０を２層とし、一方を赤、緑の２色発光、他方を青の１色発光として、全体で白色発光としても良い。また、複数の有機ＥＬ層１０のそれぞれの発光色を同色として、複数倍の発光を得て高輝度とすることも可能である。例えば、有機ＥＬ層１０が２層の場合には、１層の場合の２倍の発光が得られる。

【0012】

本発明においては、有機ＥＬ層１０は３層以上でも可能であるが、電極間に印加する電圧が高くなり、素子の発熱量が増加するため、２層とすることが好ましい。図２は、有機ＥＬ層１０を２層構成とした実施形態の構成を示す厚さ方向の断面模式図である。以下の説明においては、便宜上、陽極側の有機ＥＬ層１０ａを第１有機ＥＬ層、陰極側の有機ＥＬ層１０ｂを第２有機ＥＬ層と記す。尚、陽極３と陰極５の位置は逆でも良いが、後述するように、電子注入層１５ａ、１５ｂをアルカリ金属化合物で構成する場合には、該アルカリ金属化合物を還元するために、基板２側を陽極３として、陽極３から陰極５に向かって順に形成してもよい。

【0013】

本発明に係る中間層２０は、アルカリ金属化合物と第２族金属とを共蒸着してなる共蒸着層である。本発明の中間層２０に用いるアルカリ金属化合物は、ハロゲン化物、酸化物、炭酸塩、有機配位化合物など、アルカリ金属が陽イオンとなって陰イオンと結合した物質である。アルカリ金属化合物はアルカリ金属とは異なり、大気中の水分と激しく反応することがなく、大気中でも安定で、扱いが容易な物質である。また、イオン性の物質であるため元来絶縁性の物質であり、そのままでは電子注入性を有することはない。このようなアルカリ金属化合物を成膜し、その上にアルミニウム（Ａｌ）や第２族金属など還元性を有する金属を蒸着すると、アルカリ金属化合物の一部が還元されて電子注入性を発現する。しかしながら、Ａｌは電気抵抗が低いため、中間層を通じて隣接する画素が発光してしまう問題が生じる。また、第２族金属を単独で蒸着した場合には下地層への密着性が低く、膜が形成されにくいため、下地層への密着性が高い銀（Ａｇ）などと共蒸着する必要がある。しかしながら、Ａｌと同じくＡｇは電気抵抗が低いため、中間層を通じて隣接する画素が発光してしまう問題が生じる。０℃におけるＡｌの抵抗率は２．５０×１０^-8Ωｍ、Ａｇは１．４７×１０^-8Ωｍであることが知られており、例えば第２族金属に分類されるマグネシウム（Ｍｇ）の３．９４×１０^-8Ωｍよりも抵抗が低い傾向がある。

【0014】

本発明では、ＡｌやＡｇを用いずに還元するために、アルカリ金属化合物を第２族金属と共蒸着し、蒸着中にアルカリ金属化合物を還元することが好ましい。アルカリ金属化合物を第２族金属と共蒸着すると、アルカリ金属化合物の一部が第２族金属によって還元され、電子注入性が発現する。また、本発明に係る中間層２０は、絶縁性の物質であるアルカリ金属化合物と、該アルカリ金属化合物の還元体と、金属としては抵抗が高い第２族金属が混ざりあった層となるため、電気的に高抵抗である。アルカリ金属化合物と第２族金属を共蒸着して中間層２０を形成すると、アルカリ金属化合物と、該アルカリ金属化合物の還元体と、第２族金属のみからなる中間層２０が得られる。

【0015】

本発明においては、有機ＥＬ層１０ａ，１０ｂは、少なくとも発光層１３ａ，１３ｂを備えている。発光層１３ａ，１３ｂは、それぞれ複数の発光層が積層された構成でも、単層構成でも良く、上述したように、２色の発光ドーパントを含有する２色発光層としても、３色の発光ドーパントを含有する白色発光層としても良い。

【0016】

また、有機ＥＬ層１０ａ，１０ｂは、図２に示すように、発光層１３ａ，１３ｂの陽極３側に正孔注入層１１ａ，１１ｂ、正孔輸送層１２ａ，１２ｂを、陰極５側に電子輸送層１４ａ，１４ｂ、電子注入層１５ａ，１５ｂを備えていても良い。さらに、それぞれ必要に応じて、電子ブロック層や正孔ブロック層を有していても良い。

【0017】

本発明において、中間層２０に含まれる第２族金属は、７５体積％以下であることが好ましい。第２族金属の含有量が７５体積％を超えると中間層２０の抵抗が低くなり、中間層２０を通じて隣接する画素が発光してしまう問題が生じ易くなるため、好ましくない。また、アルカリ金属化合物を還元する上で、第２族金属は、３０体積％以上含まれていることが好ましい。第２族金属の含有量は、アルカリ金属化合物と第２族金属とを蒸着する際の蒸着速度で制御することができる。

【0018】

本発明において、中間層２０を形成するアルカリ金属化合物は、リチウム（Ｌｉ）、カリウム（Ｋ）、ナトリウム（Ｎａ）、ルビジウム（Ｒｂ）、セシウム（Ｃｓ）のイオン性の化合物である。中でも、Ｌｉは原子量が最も小さいため、Ｌｉ化合物は物質量が最も小さく蒸着温度が低い傾向があるため好ましく、ハロゲン化リチウム、もしくはリチウムキノリノール錯体（Ｌｉｑ）であることが好ましい。アルカリ金属のハロゲン化物やＬｉｑは蒸着温度が低く、好ましい。ハロゲン化リチウムとしては、フッ化リチウム（ＬｉＦ）が好ましい。また、フッ化カリウム（ＫＦ）も好ましく用いられる。ハロゲン化物の中ではフッ化物は物質量が小さく蒸着温度が低いため好ましく、本発明において用いられるアルカリ金属化合物としては、ＬｉＦが最も好ましい。

【0019】

また、Ｃｓ化合物は、Ｌｉ化合物よりも蒸着温度は高くなる傾向があるが、電子注入性が高いため好ましく、また炭酸セシウム（Ｃｓ₂Ｃｏ₃）は他のセシウム化合物に比べ蒸着温度が低く、また潮解性が低く水分を含有しにくいため蒸着材料として好ましい。

【0020】

本発明において、中間層２０を形成する第２族金属は、ベリリウム（Ｂｅ）、マグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、バリウム（Ｂａ）のいずれかを指す。これら第２族金属はいずれもがアルカリ金属化合物の上に蒸着した時に該アルカリ金属化合物を還元しうる性質を持つと考えられる。しかしながら、アルカリ金属化合物と第２族金属の組合せにより、中間層２０の電子注入性が異なり、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒは良好な電子注入性が得られる。この中でもＭｇは融点が最も低く、安価で、毒性がなく、大気中で安定であることから最も好ましい。

【0021】

本発明においては、中間層２０よりも陽極３側に位置する第１有機ＥＬ層１０ａが、中間層２０に接する電子注入層１５ａを有し、該電子注入層１５ａを、中間層２０を構成するアルカリ金属化合物の単独蒸着層としておくことが好ましい。アルカリ金属化合物で電子注入層１５ａを成膜した後に該アルカリ金属化合物と第２族金属を共蒸着して中間層２０を形成することにより、中間層２０蒸着時に、電子注入層１５ａのアルカリ金属化合物の一部が還元され、電子注入層１５ａの電子注入性が発現する。即ち、電子注入層１５ａは、アルカリ金属化合物と、該アルカリ金属化合物の還元体とを含む層となる。

【0022】

本発明における中間層２０は第１有機ＥＬ層１０ａへの電子注入性を有するものであるため、電子注入層１５ａは必ずしも必要ない。しかしながら、中間層２０に接して電子注入層１５ａを有し、中間層２０と電子注入層１５ａが同一のアルカリ金属化合物を用いて形成されていることは好ましい形態である。この場合、中間層２０と電子注入層１５ａの密着性が高く、中間層２０の電子注入性に加えて、電子注入層１５ａに含まれるアルカリ金属化合物の還元体によって電子輸送層１４ａや発光層１３ａへの電子注入性をさらに強めることができる。

【0023】

また本発明では、電子注入層１５ａを有する場合であっても、中間層２０のアルカリ金属化合物と第２族金属の組み合わせは、有機化合物と第２族金属の組み合わせよりも電子注入性が発現しやすいことを見出している。これは、アルカリ金属化合物と第２族金属の組み合わせが、有機化合物と第２族金属の組み合わせよりも相溶性が高く、共蒸着した際に混合膜として形成されやすいことに起因すると考えられる。

【0024】

本発明では、中間層２０よりも陰極５側に位置する第２有機ＥＬ層１０ｂが中間層２０に接する正孔注入層１１ｂを有することが好ましい。中間層２０にはアルカリ金属化合物の還元体と第２族金属とが含まれるためイオン化ポテンシャルが小さくなり、イオン化ポテンシャルが小さい金属からは正孔輸送層１２ｂや、発光層１３ｂへの正孔注入性が低い。よって、中間層２０に接して正孔注入層１１ｂを有することが好ましい。正孔注入層１１ｂを形成する材料としては、陽極から正孔輸送層に正孔を注入するため従来から知られている材料が用いられ、後述のＨ１６乃至Ｈ１９に示すようなシアノ基を有する有機化合物、酸化モリブデン、フタロシアニン類などが用いられる。

【0025】

本発明の有機ＥＬ素子１は、図１、図２に示すように、基板２上に形成され、該基板２としては、石英、ガラス、シリコンウエハ、樹脂、金属など、いずれを用いてもよい。また、基板２上には、トランジスタなどのスイッチング素子や配線を備え、その上に絶縁層を備えてもよい。絶縁層としては、陽極３と配線の導通を確保するために、コンタクトホールを形成可能で、尚かつ未接続の配線との絶縁を確保できれば、何れを用いてもよい。例えば、ポリイミド等の樹脂、酸化シリコン、窒化シリコンなどを用いることができる。

【0026】

陽極３の構成材料としては仕事関数がなるべく大きいものが良い。例えば、金、白金、銀、銅、ニッケル、パラジウム、チタン、コバルト、セレン、バナジウム、タングステン、等の金属単体やこれらを含む混合物、或いはこれらを組み合わせた合金、酸化錫、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化錫インジウム（ＩＴＯ）、酸化亜鉛インジウム等の金属酸化物が使用できる。またポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン等の導電性ポリマーも使用できる。

【0027】

これらの電極物質は一種類を単独で使用してもよいし、二種類以上を併用して使用してもよい。また、陽極３は一層で構成されていてもよく、複数の層で構成されていてもよい。反射電極として用いる場合には、例えばクロム、アルミニウム、銀、チタン、タングステン、モリブデン、又はこれらの合金、酸化物、窒化物、積層したものなどを用いることができる。また、透明電極として用いる場合には、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）、酸化インジウム亜鉛などの酸化物透明導電層などを用いることができるが、これらに限定されるものではない。
電極の形成には、フォトリソグラフィ技術を用いることができる。

【0028】

本発明の有機ＥＬ素子１は、中間層２０を挟んで、少なくとも第１有機ＥＬ層１０ａ、第２有機ＥＬ層１０ｂを有する。第１有機ＥＬ層１０ａ、第２有機ＥＬ層１０ｂはそれぞれ同じ材料を用いて形成してもよい。また更に第３有機ＥＬ層を積層するなど、三層以上の積層も可能である。以下、これらを形成する材料について説明する。

【0029】

陽極３側の第１有機ＥＬ層１０ａにおいて、陽極３に接して設けられる正孔注入層１１ａには、陽極３からの正孔の注入を容易にすることができる材料が好ましく、上述した中間層２０に接する正孔注入層１１ｂと同様の材料を用いることができる。即ち、後述のＨ１６乃至Ｈ１９に示すようなシアノ基を有する有機化合物、酸化モリブデン、フタロシアニン類などが用いられる。

【0030】

また、正孔輸送層１２ａ、１２ｂについては、注入された正孔を発光層１３ａ，１３ｂへ輸送できるように正孔移動度が高い材料が好ましい。また有機ＥＬ素子１中において結晶化等の膜質の劣化を抑制するために、ガラス転移点温度が高い材料が好ましい。正孔移動度が高い低分子及び高分子系材料としては、トリアリールアミン誘導体、アリールカルバゾール誘導体、フェニレンジアミン誘導体、スチルベン誘導体、フタロシアニン誘導体、ポルフィリン誘導体、ポリ（ビニルカルバゾール）、ポリ（チオフェン）、その他導電性高分子が挙げられる。また正孔注入層１１ａ，１１ｂと同様の材料を用いることもできる。

【0031】

以下に正孔注入層１１ａ，１１ｂ、正孔輸送層１２ａ，１２ｂに用いられる材料の具体例ＨＴ１乃至ＨＴ１９を示すが、これらに限定されるものではない。

【0032】

また、正孔輸送層１２ａ，１２ｂと発光層１３ａ，１３ｂとの間には、電子ブロック層（不図示）を有していてもよく、電子ブロック層を形成する場合は、同様の材料を用いることができる。電子ブロッキング材料としてはカルバゾール基を含むＨＴ７、ＨＴ８乃至ＨＴ１２が好ましい。カルバゾール基を含むことでＨＯＭＯが深くなり、正孔輸送材料、正孔ブロッキング材料及び発光層の順に段階的にＨＯＭＯが深くなる準位を作ることができ、正孔を発光層１３ａ，１３ｂへ低電圧で注入できる。

【0033】

【化1】

【0034】

発光層１３ａ，１３ｂは、ホスト材料に発光ドーパントを含有した構成が好ましく、ホスト材料の具体例ＥＭ１乃至ＥＭ４０を以下に示す。

【0035】

【化2】

【0036】

赤色発光ドーパント材料の具体例ＲＤ１乃至ＲＤ１０を以下に示す。赤色発光ドーパント材料のドープ濃度としては、０．１質量％以上、５質量％未満が好ましく、より好ましくは０．１％以上、０．５質量％未満である。濃度が低すぎると赤色の発光強度の低下を招き、逆に濃度が濃すぎると濃度消光を起こすため好ましくない。

【0037】

【化3】

【0038】

緑色発光ドーパント材料の具体例ＧＤ１乃至ＧＤ１５を以下に示す。緑色発光ドーパント材料のドープ濃度としては、０．１質量％以上、１０質量％未満が好ましく、より好ましくは１質量％以上、５質量％未満である。

【0039】

【化4】

【0040】

青色発光ドーパント材料の具体例ＢＤ１乃至ＢＤ３１を以下に示す。青色発光ドーパント材料のドープ濃度としては、０．１質量％以上、５質量％未満が好ましく、より好ましくは０．３質量％以上、３質量％未満である。

【0041】

【化5】

【0042】

本発明では、ホスト材料に複数の発光色のドーパントを含有させたり、積層したりして用いてもよく、発光層１３ａと１３ｂとは同じ色でも異なっていてもよい。

【0043】

電子輸送層１４ａ，１４ｂには、電子を発光層１３ａ，１３ｂへ輸送することができるものから任意に選ぶことができ、正孔輸送性材料の正孔移動度とのバランス等を考慮して選択される。電子輸送性能を有する材料としては、オキサジアゾール誘導体、オキサゾール誘導体、ピリジン誘導体、ピラジン誘導体、トリアゾール誘導体、トリアジン誘導体、キノリン誘導体、キノキサリン誘導体、フェナントロリン誘導体、有機アルミニウム錯体、縮環化合物（例えばフルオレン誘導体、ナフタレン誘導体、クリセン誘導体、アントラセン誘導体、フルオランテン誘導体等）が挙げられる。電子輸送層１４ａ，１４ｂに用いられる材料の具体例ＥＴ１乃至ＥＴ２３を以下に示すが、これらに限定されるものではない。

【0044】

【化6】

【0045】

また、本発明では、発光層１３ａ，１３ｂと電子輸送層１４ａ，１４ｂとの間に、正孔ブロック層（不図示）を設けてもよく、上記の電子輸送性材料は、正孔ブロック層にも好適に使用される。尚、例示した電子輸送性材料のうち、正孔ブロッキング材料としては、結合安定性の観点から、炭化水素のみからなる化合物であることが好ましい。電子輸送層１４ａ、１４ｂとしてはＥＴ１乃至ＥＴ８のようなピリジル基、フェナントリル基を置換基に持つ材料が好ましい。アルカリ金属化合物などの電子注入材料や電極材料と相互作用し、電子注入障壁を下げる効果があるためである。

【0046】

本発明では、陰極５側の有機ＥＬ層１０ｂが発光層１３ｂよりも陰極５側に電子注入層１５ｂを有していても良い。また、該電子注入層１５として、中間層２０に用いられるＬｉＦやＣｓ₂ＣＯ₃などのアルカリ金属化合物が好ましく用いられ、該アルカリ金属化合物は、陰極５の蒸着時に還元されて電子注入性を発現する。

【0047】

陰極５としては、仕事関数の小さなものがよい。しかし、Ｌｉ等のアルカリ金属は大気中で不安定であるため好ましくなく、Ｃａ，Ｍｇ等の第２族金属や、第２族金属にＡｌ、チタン（Ｔｉ）、マンガン（Ｍｎ）、Ａｇ、鉛（Ｐｂ）、クロム（Ｃｒ）等を混合した混合物、合金も使用することができる。例えばＭｇ－Ａｇ、Ｍｇ－Ａｌ等が使用できる。また、ＩＴＯ等の金属酸化物の利用も可能である。これらの電極物質は一種類を単独で使用してもよいし、二種類以上を併用して使用してもよい。また陰極５は一層構成でもよく、多層構成でもよい。

【0048】

陰極５は、薄膜のＡｇやＡｇ合金、ＩＴＯなどの酸化物導電層を使用してトップエミッション素子とすることも好ましい。
陰極５の形成方法としては、特に限定されないが、直流及び交流スパッタリング法や、蒸着法が挙げられる。

【0049】

陰極５形成後に、不図示の封止部材を設けてもよい。例えば、陰極５上に吸湿剤を設けたガラスを接着することで、有機ＥＬ層１０ａ，１０ｂに対する水等の浸入を抑え、表示不良の発生を抑えることができる。また、陰極５上に酸化アルミニウムや窒化ケイ素等のパッシベーション膜を設け、有機ＥＬ層１０ａ，１０ｂに対する水等の浸入を抑えてもよい。例えば、陰極５形成後に真空を破らずに別のチャンバーに搬送し、ＣＶＤ法で厚さ２μｍの窒化ケイ素膜を形成することで、封止膜としてもよい。

【0050】

また、各画素にカラーフィルターを設けてもよい。例えば、画素のサイズに合わせたカラーフィルターを別の基板上に設け、有機ＥＬ素子を設けた基板と貼り合わせてもよいし、窒化ケイ素等の封止膜上にフォトリソグラフィ技術を用いて、カラーフィルターをパターニングしてもよい。

【0051】

本発明の有機ＥＬ素子１を構成する有機化合物層４に含まれる層のうち、中間層２０以外は、次に示す方法で形成される。例えば、真空蒸着法、イオン化蒸着法、スパッタリング、プラズマ等のドライプロセスで形成することができる。またドライプロセスに代えて、適当な溶媒に溶解させて公知の塗布法（例えば、スピンコーティング、ディッピング、キャスト法、ＬＢ法、インクジェット法等）により層を形成するウェットプロセスを用いることもできる。ここで真空蒸着法や溶液塗布法等によって層を形成すると、結晶化等が起こりにくく経時安定性に優れる。また塗布法で成膜する場合は、適当なバインダー樹脂と組み合わせて膜を形成することもできる。中間層２０は、アルカリ金属を還元体として有するので、蒸着で形成されることが好ましい。蒸着以外の方法であっても、アルカリ金属を還元体の状態で中間層２０を形成できる場合は、蒸着に限定されない。

【0052】

上記バインダー樹脂としては、ポリビニルカルバゾール樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、ＡＢＳ樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、シリコン樹脂、尿素樹脂等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。

【0053】

また、これらバインダー樹脂は、ホモポリマー又は共重合体として一種類を単独で使用してもよいし、二種類以上を混合して使用してもよい。さらに必要に応じて、公知の可塑剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤等の添加剤を併用してもよい。

【0054】

〔有機ＥＬ素子を用いた装置〕
本発明の有機ＥＬ素子は、表示装置や照明装置等の構成部材として用いることができる。他にも、電子写真方式の画像形成装置の露光光源や液晶表示装置のバックライト、白色光源とカラーフィルターとを有する発光装置等の用途がある。
表示装置は、エリアＣＣＤ、リニアＣＣＤ、メモリーカード等からの画像情報を入力する画像入力部を有し、入力された情報を処理する情報処理部を有し、入力された画像を表示部に表示する画像情報処理装置でもよい。

【0055】

また、撮像装置やインクジェットプリンタが有する表示部は、タッチパネル機能を有していてもよい。このタッチパネル機能の駆動方式は、赤外線方式、静電容量方式、抵抗膜方式、電磁誘導方式のいずれでもよく、特に限定されない。また表示装置はマルチファンクションプリンタの表示部に用いられてもよい。
以下、本発明の有機ＥＬ素子を用いた各種機器、装置について、実施形態を挙げて説明する。

【0056】

（画像形成装置）
図３（ａ）は本発明の露光装置を備えた画像形成装置の一実施形態の構成を模式的に示す図である。本実施形態の画像形成装置は、感光体２７、露光光源２８、現像部２１、帯電部２６、転写器２２、搬送部２３、定着部２５を有する電子写真方式の画像形成装置である。

【0057】

露光光源２８から光２９が照射され、感光体２７の表面に静電潜像が形成される。この露光光源２８が本発明の有機ＥＬ素子を有する。現像部２１はトナー等を有し、帯電部２６は感光体２７を帯電させる。転写器２２は現像された画像を紙等の記録媒体２４に転写し、搬送部２３が記録媒体２４を搬送する。定着部２５は記録媒体２４に形成された画像を定着させる。

【0058】

図３（ｂ）及び図３（ｃ）は、発光部として本発明の有機ＥＬ素子１が長尺状の基板に複数配置された露光光源２８の構成を模式的に示す図である。図中の矢印は、感光体２７の軸に平行な方向であり、有機ＥＬ素子１が配列されている列方向を表わす。この列方向は、感光体２７が回転する軸の方向と同じであり、感光体２７の長軸方向と呼ぶこともできる。

【0059】

図３（ｂ）は有機ＥＬ素子１を感光体の長軸方向に沿って配置した形態である。図３（ｃ）は、（ｂ）とは異なる形態であり、第１の列と第２の列のそれぞれにおいて有機ＥＬ素子１が列方向に交互に配置されている形態である。第１の列と第２の列は行方向に異なる位置に配置されている。第１の列は、複数の有機ＥＬ素子１が間隔をあけて配置されている。第２の列は、第１の列の有機ＥＬ素子１同士の間隔に対応する位置に有機ＥＬ素子１を有する。即ち、行方向にも、複数の有機ＥＬ素子１が間隔をあけて配置されている。図３（ｃ）の配置は、有機ＥＬ素子１が例えば格子状に配置されている状態、千鳥格子に配置されている状態、或いは市松模様と言い換えることもできる。

【0060】

（表示装置）
図４は、本発明の表示装置の一実施形態の厚さ方向の断面模式図である。本発明の表示装置は、複数の画素を有し、該複数の画素の少なくとも一つが、本発明の有機ＥＬ素子である。

【0061】

図４（ａ）は、本発明の有機ＥＬ素子を用いた表示装置の一実施形態の１画素の構成を示す断面模式図である。本実施形態は、１画素が３つの副画素３５を有し、その発光により、３５Ｒ（赤発光）、３５Ｇ（緑発光）、３５Ｂ（青発光）に分けられている。本実施形態においては、有機ＥＬ素子１は白色発光であり、有機ＥＬ素子１から出射された白色光を、カラーフィルター３４Ｒ（赤），３４Ｇ（緑），３４Ｂ（青）を通過させることにより、それぞれの発光色を得ている。副画素３５Ｒ，３５Ｇ，３５Ｂは、層間絶縁層３１を基板としてその上に有機ＥＬ素子１を有している。本実施形態において、陽極３は副画素３５毎に形成され、絶縁層３２によって個々の陽極３が電気的に絶縁されている。

【0062】

本実施形態においては、カラーフィルター３４Ｒ，３４Ｇ，３４Ｂを設けた側から光が出射されるため、陰極５は透明電極であり、陽極３は反射電極である。有機化合物層４及び陰極５は複数画素に共通している。有機ＥＬ素子１の陽極３と陰極５は、いずれが層間絶縁層３１側に配置されていても良い。有機化合物層４に含まれる電子注入層をアルカリ金属化合物で形成する場合には、該アルカリ金属化合物を還元するため、陽極３を層間絶縁層３１側に形成し、陽極３から陰極５に向かって順次形成してもよい。

【0063】

図４（ａ）中、３３は保護層である。絶縁層３２はバンク、画素分離膜とも呼ばれ、陽極３の、該絶縁層３２で覆われていない領域が有機化合物層４と接し、発光領域となる。保護層３３は、有機化合物層４に水分が浸透することを低減する。保護層３３は、一層であっても、複数層であってよい。複数層の場合には、層毎に無機化合物層、有機化合物層があってよい。

【0064】

カラーフィルター３４Ｒ，３４Ｇ，３４Ｂは、不図示の平坦化膜上に形成されてよい。また、カラーフィルター３４Ｒ，３４Ｇ，３４Ｂ上に不図示の樹脂保護層を有してよい。カラーフィルター３４Ｒ，３４Ｇ，３４Ｂは、ガラス基板等の対向基板上に設けられた後に、貼り合わせられていてもよい。

【0065】

絶縁層３２で囲まれた発光領域の大きさは、５μｍ以上、１５μｍ以下が好ましく、より具体的には、１１μｍ、９．５μｍ、７．４μｍ、６．４μｍ等であってよい。また、副画素間の間隔は、１０μｍ以下であってよく、具体的には、８μｍ、７．４μｍ、６．４μｍであってよい。

【0066】

画素は、平面図において、公知の配置形態をとりうる。例えは、ストライプ配置、デルタ配置、ペンタイル配置、ベイヤー配置であってよい。副画素の平面図における形状は、公知のいずれの形状をとってもよい。例えば、長方形、ひし形等の四角形、六角形等である。もちろん、正確な図形ではなく、長方形に近い形をしていれば、長方形に含まれる。副画素の形状と、画素配列と、を組み合わせて用いることができる。

【0067】

図４（ｂ）は、本発明の有機ＥＬ素子を用いた表示装置の他の実施形態の画素の構成を示す断面模式図である。本実施形態においては、有機ＥＬ素子１に、トランジスタ４８が接続されている。図４（ｂ）のトランジスタ４８は、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）であるが、ＴＦＴ以外のトランジスタ或いはトランジスタ以外の能動素子であってもよい。

【0068】

本実施形態では、ガラス、シリコン等の基板４１とその上部に絶縁層４２が設けられ、該絶縁層４２の上にトランジスタ４８が配されている。トランジスタ４８は、ゲート電極４３、ゲート絶縁膜４４、半導体層４５、ドレイン電極４６、ソース電極４７で構成されている。トランジスタ４８の上部には絶縁膜４９が設けられ、該絶縁膜４９に設けられたコンタクトホール５０を介して有機ＥＬ素子１の陽極３と、トランジスタ４８のソース電極４７とが接続されている。

【0069】

尚、有機ＥＬ素子１に含まれる電極（陽極３、陰極５）とトランジスタ４８に含まれる電極（ソース電極４７、ドレイン電極４６）との電気接続の方式は、図４（ｂ）に示される態様に限られるものではない。つまり陽極３又は陰極５のうちいずれか一方とＴＦＴのソース電極４７又はドレイン電極４６のいずれか一方とが電気接続されていればよい。有機ＥＬ素子１の陽極３と陰極５は、いずれがトランジスタ４８側に配置されていても良い。有機化合物層４に含まれる電子注入層をアルカリ金属化合物で形成する場合には、該アルカリ金属化合物を還元するため、陽極３を基板４１側に形成し、陽極３から陰極５に向かって順次形成してもよい。
図４（ｂ）において、５１，５２は有機ＥＬ素子１の劣化を低減するための保護層である。

【0070】

トランジスタ４８としては、基板４１の絶縁性表面上に活性層（半導体層４５）を有するＴＦＴに限らず、単結晶シリコンウエハを用いたトランジスタでもよい。活性層としては、単結晶シリコン、アモルファスシリコン、微結晶シリコンなどの非単結晶シリコン、インジウム亜鉛酸化物、インジウムガリウム亜鉛酸化物等の非単結晶酸化物半導体が挙げられる。よって、本実施形態においても、トランジスタ４８は、Ｓｉ基板等の基板４１内に形成されていてもよい。ここで基板４１内に形成されるとは、Ｓｉ基板等の基板４１自体を加工してトランジスタを作製することを意味する。つまり、基板４１内にトランジスタを有することは、基板４１とトランジスタ４８とが一体に形成されていると見ることもできる。基板４１内にトランジスタを設けるか、基板４１上にＴＦＴを用いるかは、表示部の大きさによって選択され、例えば０．５インチ程度の大きさであれば、Ｓｉ基板上に有機ＥＬ素子１を設けることが好ましい。

【0071】

本実施形態に係る有機ＥＬ素子１はスイッチング素子の一例であるトランジスタ４８により発光輝度が制御され、複数の有機ＥＬ素子１を面内に設けることでそれぞれの発光輝度により画像を表示することができる。

【0072】

本実施形態において、有機ＥＬ素子１は、画素回路に組み込まれていてもよい。画素回路は、有機ＥＬ素子１を独立に発光制御するアクティブマトリックス型であってよい。アクティブマトリックス型の回路は電圧プログラミングであっても、電流プログラミングであってもよい。駆動回路は、画素毎に画素回路を有する。画素回路は、有機ＥＬ素子１の発光輝度を制御するトランジスタ、発光タイミングを制御するトランジスタ、発光輝度を制御するトランジスタのゲート電圧を保持する容量、有機ＥＬ素子１を介さずにＧＮＤに接続するためのトランジスタを有してよい。

【0073】

表示装置は、表示領域と、表示領域の周囲に配されている周辺領域とを有する。表示領域には画素回路を有し、周辺領域には表示制御回路を有する。画素回路を構成するトランジスタの移動度は、表示制御回路を構成するトランジスタの移動度よりも小さくてよい。
画素回路を構成するトランジスタの電流電圧特性の傾きは、表示制御回路を構成するトランジスタの電流電圧特性の傾きよりも小さくてよい。電流電圧特性の傾きは、いわゆるＶｇ－Ｉｇ特性により測定できる。

【0074】

図５は、本発明の表示装置の一実施形態の全体構成を示す分解斜視図である。表示装置６０は、上部カバー６１と下部カバー６９との間に、タッチパネル６３、表示パネル６５、フレーム６６、回路基板６７、バッテリー６８、を有している。タッチパネル６３及び表示パネル６５には、フレキシブルプリント回路（ＦＰＣ）６２、６４が接続されている。回路基板６７には、トランジスタがプリントされている。バッテリー６８は、表示装置が携帯機器でなければ、設けなくてもよいし、携帯機器であっても、別の位置に設けてもよい。

【0075】

図６は、本発明の表示装置の他の実施形態を模式的に示す正面図である。図６（ａ）は、テレビモニタやＰＣモニタ等の表示装置である。表示装置７０は、額縁７１と表示部７２とを有する。表示部７２には、本発明の有機ＥＬ素子が用いられている。
また、表示装置７０は、額縁７１と、表示部７２を支える土台７３を有している。土台７３は、図６（ａ）の形態に限られず、額縁７１の下辺が土台を兼ねてもよい。また、額縁７１及び表示部７２は、曲がっていてもよく、その曲率半径は、５０００ｍｍ以上６０００ｍｍ以下が好ましい。

【0076】

図６（ｂ）の表示装置８０は、折り曲げ可能に構成された、いわゆるフォルダブルな表示装置である。表示装置８０は、第１表示部８１、第２表示部８２、筐体８３、屈曲点８４を有する。第１表示部８１と第２表示部８２とは、本発明の有機ＥＬ素子を用いて構成されている。第１表示部８１と第２表示部８２とは、つなぎ目のない１枚の表示装置であってよい。第１表示部８１と第２表示部８２とは、屈曲点８４で分けることができる。第１表示部８１、第２表示部８２は、それぞれ異なる画像を表示してもよいし、第１及び第２表示部とで一つの画像を表示してもよい。

【0077】

（撮像装置）
本発明の有機ＥＬ素子は、複数のレンズを有する光学部と、当該光学部を通過した光を受光する撮像素子とを有する撮像装置の表示部に用いられる。撮像装置は、撮像素子が取得した情報を表示する表示部を有する。また、表示部は、撮像装置の外部に露出した表示部であっても、ファインダ内に配置された表示部であってもよい。撮像装置としては、デジタルカメラやデジタルビデオカメラが挙げられる。

【0078】

図７（ａ）は、本発明の撮像装置の一実施形態を模式的に表す正面図である。本実施形態の撮像装置９０は、ビューファインダ９１、背面ディスプレイ９２、操作部９３、筐体９４を有しており、ビューファインダ９１が、本発明の有機ＥＬ素子を有する表示部である。ビューファインダ９１は、撮像する画像のみならず、環境情報、撮像指示等を表示してもよい。環境情報には、外光の強度、外光の向き、被写体の動く速度、被写体が遮蔽物に遮蔽される可能性等であってよい。

【0079】

撮像に好適なタイミングはわずかな時間なので、少しでも早く情報を表示した方がよい。有機ＥＬ素子は応答速度が速いため、本発明の有機ＥＬ素子を用いることで、速い表示が実現し、表示速度が求められる場合に、液晶表示装置よりも好適に用いられる。

【0080】

撮像装置９０は、不図示の光学部を有する。光学部は複数のレンズを有し、筐体９４内に収容されている撮像素子に結像する。複数のレンズは、その相対位置を調整することで、焦点を調整することができる。この操作を自動で行うこともできる。撮像装置は光電変換装置と呼ばれてもよい。光電変換装置は逐次撮像するのではなく、前画像からの差分を検出する方法、常に記録されている画像から切り出す方法等を撮像の方法として含むことができる。

【0081】

（電子機器）
本発明の有機ＥＬ素子は、携帯端末の表示部に用いられてもよい。その際には、表示機能と操作機能との双方を有してもよい。携帯端末としては、スマートフォン等の携帯電話、タブレット、ヘッドマウントディスプレイ等が挙げられる。

【0082】

図７（ｂ）は、本発明の電子機器の一実施形態を模式的に示す斜視図である。電子機器１００は、表示部１０１と操作部１０２と筐体１０３とを有する。筐体１０３は、回路、当該回路を有するプリント基板、バッテリー、通信部、を有しており、操作部１０２は、ボタンであってもよいし、タッチパネル方式の反応部であってもよい。操作部１０２は、指紋を認識してロックの解除等を行う生体認識部であってもよい。通信部を有する電子機器は通信機器ということもできる。電子機器は、レンズと、撮像素子とを備えることでカメラ機能をさらに有していてもよい。カメラ機能により撮像された画像が表示部に映される。電子機器としては、スマートフォン、ノートパソコン等が挙げられる。

【0083】

（照明装置）
図８は、本発明の照明装置の一実施形態を示す分解斜視図である。本実施形態の照明装置１１０は、筐体１１１と、光源１１２と、回路基板１１３と、光源１１２からの光を透過する光学フィルター１１４と光拡散部１１５と、を有している。光源１１２は、本発明の有機ＥＬ素子と該有機ＥＬ素子に接続される電源回路とを用いて構成されている。電源回路は、交流電圧を直流電圧に変換する回路である。光学フィルター１１４は光源１１２の演色性を向上させるフィルターであってよい。光拡散部１１５は、ライトアップ等、光源１１２の光を効果的に拡散し、広い範囲に光を届けることができる。光学フィルター１１４、光拡散部１１５は、照明の光出射側に設けられている。必要に応じて、最外部にカバーを設けてもよい。

【0084】

照明装置１１０は例えば室内を照明する装置である。照明装置１１０は白色、昼白色、その他青から赤のいずれの色を発光するものであってもよく、また、それらを調光する調光回路を有していてもよい。白とは色温度が４２００Ｋで、昼白色とは色温度が５０００Ｋである。照明装置１１０はカラーフィルターを有してもよい。

【0085】

また、照明装置１１０は、放熱部を有していてもよい。放熱部は装置内の熱を装置外へ放出するものであり、比熱の高い金属、液体シリコン等が挙げられる。

【0086】

（移動体）
本発明の移動体は、船舶、航空機、ドローン等であってよい。移動体は、機体と当該機体に設けられた灯具を有しており、該灯具が本発明の有機ＥＬ素子を有し、機体の位置を知らせるための発光を担っている。

【0087】

図９は、本発明の移動体の一実施形態である自動車を模式的に示す斜視図である。本実施形態の自動車１２０は、灯具であるテールランプ１２１を有し、ブレーキ操作等を行った際に、テールランプ１２１を点灯する。自動車１２０は、車体１２３と、車体１２３に取り付けられている窓１２２とを有している。本実施形態においては、テールランプ１２１、窓１２２の少なくとも一方が本発明の有機ＥＬ素子を有している。

【0088】

また、テールランプ１２１は、有機ＥＬ素子を保護する保護部材を有していてもよい。保護部材はある程度高い強度を有し、透明であれば材料は問わないが、ポリカーボネート等で構成されることが好ましい。ポリカーボネートにフランジカルボン酸誘導体、アクリロニトリル誘導体等を混ぜてよい。

【0089】

窓１２２は、自動車の前後を確認するための窓でなければ、透明なディスプレイであってもよい。当該透明なディスプレイが本発明の有機ＥＬ素子を有している場合、有機ＥＬ素子が有する電極等の構成材料は透明な部材で構成される。

【0090】

（撮像表示装置）
本発明の有機ＥＬ素子を有する撮像表示装置は、例えば眼鏡（スマートグラス）、ＨＭＤ、スマートコンタクトのようなウェアラブルデバイスとして装着可能なシステムに適用できる。このような適用例に使用される撮像表示装置は、可視光を光電変換可能な撮像装置と、可視光を発光可能な表示装置とを有する。

【0091】

図１０（ａ）は、撮像表示装置の適用例の１つである眼鏡１４０について説明する。眼鏡１４０のレンズ１４１の表面側に、ＣＭＯＳセンサやＳＰＡＤのような撮像装置１４２が設けられている。また、レンズ１４１の裏面側には、本発明の有機ＥＬ素子を有する表示装置（不図示）が設けられている。

【0092】

眼鏡１４０は、制御装置１４３をさらに備える。制御装置１４３は、撮像装置１４２と各実施形態に係る表示装置に電力を供給する電源として機能する。また、制御装置１４３は、撮像装置１４２と表示装置の動作を制御する。レンズ１４１には、撮像装置１４２に光を集光するための光学系が形成されている。

【0093】

図１０（ｂ）も眼鏡であるが、図１０（ａ）とは構成が若干異なる。図１０（ｂ）の眼鏡１５０は、制御装置１５２を有しており、制御装置１５２に、図１０（ａ）の撮像装置１４２に相当する撮像装置と、本発明の有機ＥＬ素子を有する表示装置とが搭載されている。レンズ１５１には、制御装置１５２内の撮像装置と、表示装置からの発光を投影するための光学系が形成されており、レンズ１５１には画像が投影される。制御装置１５２は、撮像装置及び表示装置に電力を供給する電源として機能すると共に、撮像装置及び表示装置の動作を制御する。制御装置１５２は、装着者の視線を検知する視線検知部を有してもよい。視線の検知は赤外線を用いていてもよい。赤外発光部は、表示画像を注視しているユーザーの眼球に対して、赤外光を発する。発せられた赤外光の眼球からの反射光を、受光素子を有する撮像部が検出することで眼球の撮像画像が得られる。平面視における赤外発光部から表示部への光を低減する低減手段を有することで、画像品位の低下を低減する。

【0094】

赤外光の撮像により得られた眼球の撮像画像から表示画像に対するユーザーの視線を検出する。眼球の撮像画像を用いた視線検出には任意の公知の手法が適用できる。一例として、角膜での照射光の反射によるプルキニエ像に基づく視線検出方法を用いることができる。
より具体的には、瞳孔角膜反射法に基づく視線検出処理が行われる。瞳孔角膜反射法を用いて、眼球の撮像画像に含まれる瞳孔の像とプルキニエ像とに基づいて、眼球の向き（回転角度）を表す視線ベクトルが算出されることにより、ユーザーの視線が検出される。

【0095】

本実施形態の撮像表示装置は、受光素子を有する撮像装置を有し、撮像装置からのユーザーの視線情報に基づいて表示装置の表示画像を制御してもよい。具体的には、表示装置は、視線情報に基づいて、ユーザーが注視する第１の視界領域と、第１の視界領域以外の第２の視界領域とを決定する。第１の視界領域、第２の視界領域は、表示装置の制御装置が決定してもよいし、外部の制御装置が決定したものを受信してもよい。表示装置の表示領域において、第１の視界領域の表示解像度を第２の視界領域の表示解像度よりも高く制御してよい。つまり、第２の視界領域の解像度を第１の視界領域よりも低くしてよい。

【0096】

また、表示領域は、第１の表示領域、第１の表示領域とは異なる第２の表示領域とを有し、視線情報に基づいて、第１の表示領域及び第２の表示領域から優先度が高い領域を決定される。第１の視界領域、第２の視界領域は、表示装置の制御装置が決定してもよいし、外部の制御装置が決定したものを受信してもよい。優先度の高い領域の解像度を、優先度が高い領域以外の領域の解像度よりも高く制御してもよい。つまり優先度が相対的に低い領域の解像度を低くしてもよい。

【0097】

尚、第１の視界領域や優先度が高い領域の決定には、ＡＩを用いてもよい。ＡＩは、眼球の画像と当該画像の眼球が実際に視ていた方向とを教師データとして、眼球の画像から視線の角度、視線の先の目的物までの距離を推定するよう構成されたモデルであってよい。ＡＩプログラムは、表示装置が有しても、撮像装置が有しても、外部装置が有してもよい。外部装置が有する場合は、通信を介して、表示装置に伝えられる。

【0098】

視認検知に基づいて表示制御する場合、外部を撮像する撮像装置を更に有するスマートグラスに好ましく適用できる。スマートグラスは、撮像した外部情報をリアルタイムで表示することができる。

【実施例0099】

（実施例１）
本実施例では、図２に示した層構成に加えて、有機ＥＬ層１０ａ，１０ｂがいずれも電子ブロック層と正孔ブロック層とを備えたトップエミッション型の有機ＥＬ素子を作製した。第１有機ＥＬ層１０ａ、第２有機ＥＬ層１０ｂは共に青色の発光層を有するものを作製した。

【0100】

シリコン基板上に、陽極３としてスパッタリング法でＴｉを４０ｎｍ成膜し、フォトリソグラフィ技術を用いてパターニングし、画素ピッチが４．２μｍになるように正六角形のＴｉ画素配列と配線を形成した。更にＴｉ上に窒化シリコン（ＳｉＮ）の絶縁層を形成し、フォトリソグラフィ技術を用いてＴｉが露出した画素配列と、それを区画するＳｉＮ絶縁層の幅が１μｍになるようパターニングした。

【0101】

続いて、真空蒸着装置に水洗浄済みの絶縁層までを形成した基板と材料を取り付け、１．０×１０^-4Ｐａ（１×１０^-6Ｔｏｒｒ）まで排気した後、ＵＶ／オゾン洗浄を施した。その後、下記表１に示される層構成で第１有機ＥＬ層１０ａまで成膜を行った。

【0102】

次にモリブデン製の蒸着ボートからＬｉＦとＭｇをそれぞれ０．１Å／ｓの蒸着速度で共蒸着し、体積比がＬｉＦ：Ｍｇ＝５０：５０で厚さが２μｍの中間層２０を形成した。

【0103】

次に表１に示される層構成で第２有機ＥＬ層１０ｂ、陰極５までを成膜した後、基板をグローブボックスに移し、窒素雰囲気中で乾燥剤を入れたガラスキャップにより封止し、有機ＥＬ素子を得た。

【0104】

【表1】

【0105】

次に電圧印加装置を接続し、その特性を評価した。全ての画素に電圧を印加し、顕微鏡で発光状態を確認したところ、絶縁層上の発光は確認されず、発光ムラのない良好な有機ＥＬ素子であった。

【0106】

得られた有機ＥＬ素子の電圧－電流特性をヒューレッドパッカード社製・微小電流計「４１４０Ｂ」で測定し、発光スペクトル及び発光輝度の取得はトプコン製「ＳＲ－３」を用いて行った。通電された電流値と発光輝度から求まる電流効率は２．２ｃｄ／Ａであり、ＣＩＥ色度ｘ＝０．１４、ｙ＝０．１０であった。図１１（ａ）に電圧－電流特性を示す。また、比較のため、中間層２０と第２有機ＥＬ層１０ｂとを除いた、有機ＥＬ層が単層の有機ＥＬ素子を作製し、電圧－電流特性を求めた。

【0107】

その結果、本実施例の有機ＥＬ素子は、単層の有機ＥＬ素子に対して、同じ電流密度を得るために素子に印加する電圧は２．５倍程度になっており、電流効率は約２倍になっていた。従って、第１有機ＥＬ層１０ａと第２有機ＥＬ層１０ｂの両方が発光していることが推測され、中間層２０の電子注入性が機能し、抵抗の高い中間層２０を有する積層型の有機ＥＬ素子であると言える。

【0108】

（実施例２）
第１有機ＥＬ層１０ａの電子注入層１５ａを形成しなかった以外は実施例１と同様にして、積層型の有機ＥＬ素子を作製した。
得られた有機ＥＬ素子の電流効率は２．３ｃｄ／Ａであり、ＣＩＥ色度ｘ＝０．１４、ｙ＝０．１０であった。図１１（ｂ）に電圧－電流特性を示す。

【0109】

本実施例の有機ＥＬ素子では、同じ電流密度を得るための電圧が、実施例１よりもやや低電圧となったが、顕微鏡で発光状態を確認したところ、絶縁層上の発光は確認されず、発光ムラのない良好な有機ＥＬ素子であった。また実施例１と同等の発光効率であった。

【0110】

（比較例１）
中間層２０として、タングステン製ボートからＡｇ、Ｍｇをそれぞれ０．１Å／ｓの蒸着速度で共蒸着し、体積比がＡｇ：Ｍｇ＝５０：５０で厚さが２μｍの中間層２０を形成した以外は実施例１と同様に積層有機ＥＬ素子を作製した。
得られた有機ＥＬ素子の電流効率は２．５ｃｄ／Ａであり、ＣＩＥ色度ｘ＝０．１４、ｙ＝０．１１であった。図１２（ａ）に電圧－電流特性を示す。

【0111】

本比較例の有機ＥＬ素子では、同じ電流密度を得るための電圧が、実施例１よりも大幅に低くなり、顕微鏡で発光状態を確認したところ、絶縁層上も発光していた。また、一部の画素のみ電圧を印加した場合は隣接画素にも発光が見られ、中間層２０をＡｇとＭｇの金属のみで形成したため、中間層２０の抵抗が低くなり、中間層２０の面方向に電流が流れることで絶縁層上や隣接画素も発光する素子となったと考えられる。

【0112】

（比較例２）
中間層２０として、電子輸送層１４ａに用いた有機化合物ＥＴ２とＭｇとをそれぞれ０．１Å／ｓの蒸着速度で共蒸着し、体積比がＥＴ２：Ｍｇ＝５０：５０で厚さが２μｍの中間層２０を形成した以外は実施例１と同様にして積層型の有機ＥＬ素子を作製した。
得られた有機ＥＬ素子の電流効率は１．２ｃｄ／Ａであり、ＣＩＥ色度ｘ＝０．１４、ｙ＝０．０９であった。図１２（ｂ）に電圧－電流特性を示す。

【0113】

本比較例の有機ＥＬ素子では、同じ電流密度を得るための電圧が、実施例１とほぼ同等であるが、電流効率が実施例１に対して半減した。これは第１有機ＥＬ層１０ａの電子注入層１５ａ及び中間層２０で電子注入性が発現していないためと考えられ、正孔が第１有機ＥＬ層１０ａ及び中間層２０を通過し、第２有機ＥＬ層１０ｂのみで正孔と電子の再結合が起きていることを示していると考えられる。中間層２０が電子注入性を発現しない理由としては、電子注入層１５ａに用いたＬｉＦを還元できていないことが想定される。ＭｇをＬｉＦ上に蒸着したにも関わらず還元できていない理由としては、中間層２０を形成する際に、有機化合物ＥＴ２とＭｇの相溶性が低く、Ｍｇが膜にならなかったためと推測される。

【0114】

（比較例３）
第１有機ＥＬ層１０ａの電子注入層１５ａを成膜しなかった以外は比較例１と同様にして積層型の有機ＥＬ素子を作製した。
得られた有機ＥＬ素子の電流効率は１．２ｃｄ／Ａであり、ＣＩＥ色度ｘ＝０．１４、ｙ＝０．１０であった。図１３（ａ）に電圧－電流特性を示す。

【0115】

本比較例の有機ＥＬ素子の特性は比較例２とほぼ同様になっており、中間層２０の電子注入性が発現していない有機ＥＬ素子であった。電子注入層１５ａがない場合、中間層２０に用いたＡｇとＭｇだけでは電子注入性が発現せず、アルカリ金属化合物が必要なことを示している。

【0116】

（比較例４）
第１有機ＥＬ層１０ａの電子注入層１５ａを成膜しなかった以外は比較例２と同様に積層有機ＥＬ素子を作製した。
得られた有機ＥＬ素子の電流効率は１．３ｃｄ／Ａであり、ＣＩＥ色度ｘ＝０．１４、ｙ＝０．０９であった。図１３（ｂ）に電圧－電流特性を示す。

【0117】

本比較例の有機ＥＬ素子の特性は比較例２、比較例３とほぼ同様になっており、中間層２０の電子注入性が発現していない有機ＥＬ素子であった。電子注入層１５ａがない場合、中間層２０に用いた有機化合物ＥＴ２とＭｇだけでは電子注入性が発現せず、アルカリ金属化合物が必要であると考えられる。しかしながら、電子注入層１５ａにＬｉＦを用いた比較例２でも同様の結果であることから、有機化合物ＥＴ２とＭｇの相溶性が低く、Ｍｇが膜にならなかった可能性の方が高いと推測できる。

【0118】

（実施例３）
第１有機ＥＬ層１０ａの電子注入層１５ａをＫＦで形成し、中間層２０に用いるアルカリ金属化合物にもＫＦを用いた。また電子輸送層１４ａ，１４ｂにはＥＴ５を用い、膜厚は１０ｎｍとした。それ以外は実施例１と同様にして積層型の有機ＥＬ素子を作製した。
得られた有機ＥＬ素子の発光状態を顕微鏡で確認したところ、絶縁層上の発光は確認されず、発光ムラのない良好な有機ＥＬ素子であった。また実施例１と同等の電流効率であった。

【0119】

（実施例４）
中間層２０に用いる第２族金属をＣａとし、正孔輸送層１２ａ，１２ｂにはＨＴ１９を用い、膜厚は３ｎｍとした。それ以外は実施例１と同様にして積層型の有機ＥＬ素子を作製した。Ｃａの蒸着温度が高く、投入電力が高くなった以外は実施例１と大きな差はなかった。
得られた有機ＥＬ素子の発光状態を顕微鏡で確認したところ、絶縁層上の発光は確認されず、発光ムラのない良好な有機ＥＬ素子であった。また実施例１と同等の電流効率であった。

【0120】

（実施例５）
ＬｉＦの蒸着速度を０．０５Å／ｓ、Ｍｇの蒸着速度を０．２０Å／ｓとして共蒸着し、体積比がＬｉＦ：Ｍｇ＝５：２０で厚さが２μｍの中間層２０を形成した以外は実施例１と同様にして積層型の有機ＥＬ素子を作製した。
得られた有機ＥＬ素子の発光状態を顕微鏡で確認したところ、絶縁層上の発光が確認されたが、一部の画素のみ電圧を印加した場合は隣接画素には発光が見られず、良好な有機ＥＬ素子であった。また実施例１と同等の電流効率であった。

【0121】

（実施例６）
第１有機ＥＬ層１０ａの電子注入層１５ａをＬｉｑで形成し、中間層２０に用いるアルカリ金属化合物にもＬｉｑを用いた。また、正孔輸送層１２ａ，１２ｂにはＨＴ１９を用い、膜厚は３ｎｍとした。それ以外は実施例１と同様にして積層型の有機ＥＬ素子を作製した。
絶縁層上の発光は確認されず、発光ムラのない良好な積層有機ＥＬ素子であった。また実施例１と同等の電流効率であった。

【0122】

（実施例７）
第１有機ＥＬ層１０ａの発光層１３ａが赤緑の２色発光、第２有機ＥＬ層１０ｂの発光層１３ｂが青色発光で、全体として白色発光の積層型の有機ＥＬ素子を作製した。層構成を表２に示す。

【0123】

【表2】

【0124】

本実施例の有機ＥＬ素子においては、赤緑青の３つのドーパントからの発光が確認され、中間層２０の電子注入性が機能し、第１有機ＥＬ層１０ａと第２有機ＥＬ層１０ｂの両方が発光していることが判った。
得られた有機ＥＬ素子の発光状態を顕微鏡で確認したところ、絶縁層上の発光は確認されず、発光ムラのない良好な有機ＥＬ素子であった。

【0125】

（実施例８）
第１有機ＥＬ層１０ａの電子注入層１５ａをＣｓ₂ＣＯ₃で形成し、中間層２０に用いるアルカリ金属化合物にもＣｓ₂ＣＯ₃を用いた以外は実施例７と同様にして積層型の有機ＥＬ素子を作製した。Ｃｓ₂ＣＯ₃は白金製のセルに詰め、該セルをタングステン製ボートに乗せて加熱し蒸着した。蒸着後の黒化など分解は認められなかった。

【0126】

本実施例の有機ＥＬ素子においても、実施例７と同様に赤緑青の３つのドーパントからの発光が確認され、中間層２０の電子注入性が機能し、第１有機ＥＬ層１０ａと第２有機ＥＬ層１０ｂの両方が発光していることが判った。
得られた有機ＥＬ素子の発光状態を顕微鏡で確認したところ、絶縁層上の発光は確認されず、発光ムラのない良好な有機ＥＬ素子であった。

【符号の説明】

【0127】

１０，１０ａ，１０ｂ：有機ＥＬ層、２０：中間層、１５ａ，１５ｂ：電子注入層、１２ａ，１２ｂ：正孔注入層、４８：トランジスタ、９０：撮像装置、１００：電子機器、０１：表示部、１０３：筐体、１１０：照明装置、１１２：光源、１１４：光学フィルター、１１５：光拡散部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】