JPH06314594A - 複数のキャリヤー注入層を有する有機薄膜ｅｌ素子 - Google Patents
複数のキャリヤー注入層を有する有機薄膜ｅｌ素子Info
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- JPH06314594A JPH06314594A JP5344084A JP34408493A JPH06314594A JP H06314594 A JPH06314594 A JP H06314594A JP 5344084 A JP5344084 A JP 5344084A JP 34408493 A JP34408493 A JP 34408493A JP H06314594 A JPH06314594 A JP H06314594A
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- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K50/00—Organic light-emitting devices
- H10K50/10—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
- H10K50/17—Carrier injection layers
- H10K50/171—Electron injection layers
-
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- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
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- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K50/00—Organic light-emitting devices
- H10K50/10—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Electroluminescent Light Sources (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 耐久性の優れた有機薄膜ＥＬ素子を提供す
る。 【構成】 陽極／ホール注入輸送層／発光層／電子注入
輸送層／陰極から構成される有機薄膜ＥＬ素子におい
て、ホール注入輸送層と電子注入輸送層の少なくとも一
方が２層以上の層からなり、複数層の電子注入輸送層の
各々の電子親和力の値Ｅae1，Ｅae2，・・・Ｅaen（こ
こでｎは電子注入輸送層がｎ層から構成されていること
を意味し、１，２，・・・ｎは陰極側からの順番を意味
する。）が陰極の仕事関数の値（Ｉpc）と下記式（Ｉ）
の関係を満足し、かつ複数層のホール注入輸送層の各々
のイオン化ポテンシャルの値Ｉph1，Ｉph2・・・Ｉphm
（ここでｍはホール注入輸送層がｍ層から構成されてい
ることを意味し、１，２，・・・ｍは陽極側からの順番
を意味する。）が陽極の仕事関数の値（Ｉpa）と下記式
（II）の関係を満足することを特徴とする有機薄膜ＥＬ
素子。 Ｉpc≧Ｅae1≧Ｅae2≧・・・≧Ｅaen （Ｉ） Ｉpa≦Ｉph1≦Ｉph2≦・・・≦Ｉphm （II）
る。 【構成】 陽極／ホール注入輸送層／発光層／電子注入
輸送層／陰極から構成される有機薄膜ＥＬ素子におい
て、ホール注入輸送層と電子注入輸送層の少なくとも一
方が２層以上の層からなり、複数層の電子注入輸送層の
各々の電子親和力の値Ｅae1，Ｅae2，・・・Ｅaen（こ
こでｎは電子注入輸送層がｎ層から構成されていること
を意味し、１，２，・・・ｎは陰極側からの順番を意味
する。）が陰極の仕事関数の値（Ｉpc）と下記式（Ｉ）
の関係を満足し、かつ複数層のホール注入輸送層の各々
のイオン化ポテンシャルの値Ｉph1，Ｉph2・・・Ｉphm
（ここでｍはホール注入輸送層がｍ層から構成されてい
ることを意味し、１，２，・・・ｍは陽極側からの順番
を意味する。）が陽極の仕事関数の値（Ｉpa）と下記式
（II）の関係を満足することを特徴とする有機薄膜ＥＬ
素子。 Ｉpc≧Ｅae1≧Ｅae2≧・・・≧Ｅaen （Ｉ） Ｉpa≦Ｉph1≦Ｉph2≦・・・≦Ｉphm （II）
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、発光性有機化合物から
なる発光層を有し、電界印加により発光層に注入された
荷電キャリヤー（電子とホール）の再結合により電気エ
ネルギーを直接光エネルギーに変換できる有機薄膜ＥＬ
素子に関する。
なる発光層を有し、電界印加により発光層に注入された
荷電キャリヤー（電子とホール）の再結合により電気エ
ネルギーを直接光エネルギーに変換できる有機薄膜ＥＬ
素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、情報機器の多様化及び省スペース
化に伴い、ＣＲＴよりも低消費電力で空間占有面積の少
ない平面表示素子へのニーズが高まっている。この様な
平面表示素子としては液晶、プラズマディスプレイなど
があるが、特に最近は自己発光型で表示が鮮明な、また
直流低電圧駆動が可能な有機薄膜ＥＬ素子への期待が高
まっている。
化に伴い、ＣＲＴよりも低消費電力で空間占有面積の少
ない平面表示素子へのニーズが高まっている。この様な
平面表示素子としては液晶、プラズマディスプレイなど
があるが、特に最近は自己発光型で表示が鮮明な、また
直流低電圧駆動が可能な有機薄膜ＥＬ素子への期待が高
まっている。
【０００３】有機薄膜ＥＬ素子の素子構造としてはこれ
までKodakのC.W.Tangらによって提案された２層構造
（陽極と陰極の間に、ホール輸送層と電子輸送性発光層
が形成された構造（ＳＨ−Ａ構造）（特開昭５９−１９
４３９３号，Appl．Phys.Lett.51,913(1987)）、九州大
学のグループによって提案された陽極と陰極の間にホー
ル輸送性発光層と電子輸送層とが形成された構造（ＳＨ
−Ｂ）（USP No.5,085947、特開平２−２５０９２号，A
ppl．Phys.Lett.55,1489(1989)）、或は３層構造（陽極
と陰極との間にホール輸送層と発光層と電子輸送層とが
形成された構造（ＤＨ構造）（Appl．Phys.Lett.57,531
(1990)）がある。これらの３種類の素子構造を用いるこ
とで、初期的には１０００ｃｄ／ｍ2以上の青色から赤
色に渡る高輝度なＥＬ発光が得られている。
までKodakのC.W.Tangらによって提案された２層構造
（陽極と陰極の間に、ホール輸送層と電子輸送性発光層
が形成された構造（ＳＨ−Ａ構造）（特開昭５９−１９
４３９３号，Appl．Phys.Lett.51,913(1987)）、九州大
学のグループによって提案された陽極と陰極の間にホー
ル輸送性発光層と電子輸送層とが形成された構造（ＳＨ
−Ｂ）（USP No.5,085947、特開平２−２５０９２号，A
ppl．Phys.Lett.55,1489(1989)）、或は３層構造（陽極
と陰極との間にホール輸送層と発光層と電子輸送層とが
形成された構造（ＤＨ構造）（Appl．Phys.Lett.57,531
(1990)）がある。これらの３種類の素子構造を用いるこ
とで、初期的には１０００ｃｄ／ｍ2以上の青色から赤
色に渡る高輝度なＥＬ発光が得られている。
【０００４】C.W.Tangらによって提案されたＳＨ−Ａ構
造の素子は、ホール輸送層にトリフェニルジアミン誘導
体、発光層にトリス（８−キノリノール）アルミニウム
を用いることで優れた耐久性を示すことが報告されてい
るが、この素子構造の場合ホールブロック能を有する電
子輸送層を有しないため、長時間連続駆動を行なった場
合に微妙な注入バランスが崩れ発光サイト（キャリヤー
再結合サイト）が広がり、そのため本質的に劣化が生じ
るという問題点を抱えている。ＳＨ−Ｂ構造の場合も、
電子ブロック能を有するホール輸送層が存在しないため
に、ＳＨ−Ａ構造の場合と同様な発光サイトの拡大、更
に重大な問題として特に電子輸送層の結晶化が連続駆動
により発生し、素子の劣化が生じるという問題点があ
る。ＤＨ構造においては、ホール輸送層と電子輸送層に
より発光サイトが制限されているために発光サイトの拡
大は発生せず本質的に経時の劣化は生じないはずである
が、現在のところ、電子輸送層の結晶化が引き起こすさ
まざまな要因（空間電荷の形成等）により、素子の耐久
性に大きな問題を抱えている。
造の素子は、ホール輸送層にトリフェニルジアミン誘導
体、発光層にトリス（８−キノリノール）アルミニウム
を用いることで優れた耐久性を示すことが報告されてい
るが、この素子構造の場合ホールブロック能を有する電
子輸送層を有しないため、長時間連続駆動を行なった場
合に微妙な注入バランスが崩れ発光サイト（キャリヤー
再結合サイト）が広がり、そのため本質的に劣化が生じ
るという問題点を抱えている。ＳＨ−Ｂ構造の場合も、
電子ブロック能を有するホール輸送層が存在しないため
に、ＳＨ−Ａ構造の場合と同様な発光サイトの拡大、更
に重大な問題として特に電子輸送層の結晶化が連続駆動
により発生し、素子の劣化が生じるという問題点があ
る。ＤＨ構造においては、ホール輸送層と電子輸送層に
より発光サイトが制限されているために発光サイトの拡
大は発生せず本質的に経時の劣化は生じないはずである
が、現在のところ、電子輸送層の結晶化が引き起こすさ
まざまな要因（空間電荷の形成等）により、素子の耐久
性に大きな問題を抱えている。
【０００５】耐久性向上の１つの試みとして、C.W.Tang
らはＳＨ−Ａ構造にホール注入層を挿入した３層構造に
より（特開昭６３−２９５６９５号）、陽極からホール
輸送層および発光層へのホール注入障壁を低下させるこ
とで耐久性の向上が可能なことを報告している。この様
に素子の耐久性向上のためには、ホールおよび電子注入
過程に対する詳細な材料設計が必要であることが判って
きた。ホール注入過程に対する検討は前述のように若干
開始されてきたが、構成材料の電子的な設計指針は未だ
十分に明確にはなっていない。一方、電子注入過程に関
してはこれまで詳細な検討はまったくなされていない。
らはＳＨ−Ａ構造にホール注入層を挿入した３層構造に
より（特開昭６３−２９５６９５号）、陽極からホール
輸送層および発光層へのホール注入障壁を低下させるこ
とで耐久性の向上が可能なことを報告している。この様
に素子の耐久性向上のためには、ホールおよび電子注入
過程に対する詳細な材料設計が必要であることが判って
きた。ホール注入過程に対する検討は前述のように若干
開始されてきたが、構成材料の電子的な設計指針は未だ
十分に明確にはなっていない。一方、電子注入過程に関
してはこれまで詳細な検討はまったくなされていない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、陽極と発光
層の界面および陰極と発光層の界面の何れかもしくは両
方に複数層のキャリヤー注入層を挿入することにより、
素子駆動電圧を低下させると共に特に耐久性に優れた有
機薄膜ＥＬ素子を提供することである。
層の界面および陰極と発光層の界面の何れかもしくは両
方に複数層のキャリヤー注入層を挿入することにより、
素子駆動電圧を低下させると共に特に耐久性に優れた有
機薄膜ＥＬ素子を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、陽極／
ホール注入輸送層／発光層／電子注入輸送層／陰極から
構成される有機薄膜ＥＬ素子において、ホール注入輸送
層と電子注入輸送層の少なくとも一方が２層以上の層か
らなり、複数層の電子注入輸送層の各々の電子親和力の
値Ｅae1，Ｅae2，・・・Ｅaen（ここでｎは電子注入輸
送層がｎ層から構成されていることを意味し、１，２，
・・・ｎは陰極側からの順番を意味する。）が陰極の仕
事関数の値（Ｉpc）と下記式（Ｉ）の関係を満足し、か
つ複数層のホール注入輸送層の各々のイオン化ポテンシ
ャルの値Ｉph1，Ｉph2・・・Ｉphm（ここでｍはホール
注入輸送層がｍ層から構成されていることを意味し、
１，２，・・・ｍは陽極側からの順番を意味する。）が
陽極の仕事関数の値（Ｉpa）と下記式（II）の関係を満
足することを特徴とする有機薄膜ＥＬ素子が提供され、 Ｉpc≧Ｅae1≧Ｅae2≧・・・≧Ｅaen （Ｉ） Ｉpa≦Ｉph1≦Ｉph2≦・・・≦Ｉphm （II） また、陽極／ホール注入輸送層／発光層／陰極から構成
される有機薄膜ＥＬ素子において、ホール注入輸送層が
少なくとも２層以上の層からなり、複数層の電子注入輸
送層の各々の電子親和力の値Ｅae1，Ｅae2，・・・Ｅae
n（ここでｎは電子注入輸送層がｎ層から構成されてい
ることを意味し、１，２，・・・ｎは陰極側からの順番
を意味する。）が陰極の仕事関数の値（Ｉpc）と下記式
（Ｉ）の関係を満足し、かつ複数層のホール注入輸送層
の各々のイオン化ポテンシャルの値Ｉph1，Ｉph2・・・
Ｉphm（ここでｍはホール注入輸送層がｍ層から構成さ
れていることを意味し、１，２，・・・ｍは陽極側から
の順番を意味する。）が陽極の仕事関数の値（Ｉpa）と
下記式（II）の関係を満足することを特徴とする有機薄
膜ＥＬ素子が提供され、 Ｉpc≧Ｅae1≧Ｅae2≧・・・≧Ｅaen （Ｉ） Ｉpa≦Ｉph1≦Ｉph2≦・・・≦Ｉphm （II） 更に、複数層の電子注入輸送層の各々の電子親和力の値
Ｅae1，Ｅae2，・・・Ｅaen（ここでｎは電子注入輸送
層がｎ層から構成されていることを意味し、１，２，・
・・ｎは陰極側からの順番を意味する。）が陰極の仕事
関数の値（Ｉpc）と下記式（Ｉ）の関係を満足し、かつ
複数層のホール注入輸送層の各々のイオン化ポテンシャ
ルの値Ｉph1，Ｉph2・・・Ｉphm（ここでｍはホール注
入輸送層がｍ層から構成されていることを意味し、１，
２，・・・ｍは陽極側からの順番を意味する。）が陽極
の仕事関数の値（Ｉpa）と下記式（II）の関係を満足す
ることを特徴とする有機薄膜ＥＬ素子が提供され、 Ｉpc≧Ｅae1≧Ｅae2≧・・・≧Ｅaen （Ｉ） Ｉpa≦Ｉph1≦Ｉph2≦・・・≦Ｉphm （II） 更には、１層もしくは、複数の層から形成されるホール
注入輸送層及び／又は電子注入輸送層の各層の厚みが１
０００Å以下であることを特徴とする上部の有機薄膜Ｅ
Ｌ素子が提供される。
ホール注入輸送層／発光層／電子注入輸送層／陰極から
構成される有機薄膜ＥＬ素子において、ホール注入輸送
層と電子注入輸送層の少なくとも一方が２層以上の層か
らなり、複数層の電子注入輸送層の各々の電子親和力の
値Ｅae1，Ｅae2，・・・Ｅaen（ここでｎは電子注入輸
送層がｎ層から構成されていることを意味し、１，２，
・・・ｎは陰極側からの順番を意味する。）が陰極の仕
事関数の値（Ｉpc）と下記式（Ｉ）の関係を満足し、か
つ複数層のホール注入輸送層の各々のイオン化ポテンシ
ャルの値Ｉph1，Ｉph2・・・Ｉphm（ここでｍはホール
注入輸送層がｍ層から構成されていることを意味し、
１，２，・・・ｍは陽極側からの順番を意味する。）が
陽極の仕事関数の値（Ｉpa）と下記式（II）の関係を満
足することを特徴とする有機薄膜ＥＬ素子が提供され、 Ｉpc≧Ｅae1≧Ｅae2≧・・・≧Ｅaen （Ｉ） Ｉpa≦Ｉph1≦Ｉph2≦・・・≦Ｉphm （II） また、陽極／ホール注入輸送層／発光層／陰極から構成
される有機薄膜ＥＬ素子において、ホール注入輸送層が
少なくとも２層以上の層からなり、複数層の電子注入輸
送層の各々の電子親和力の値Ｅae1，Ｅae2，・・・Ｅae
n（ここでｎは電子注入輸送層がｎ層から構成されてい
ることを意味し、１，２，・・・ｎは陰極側からの順番
を意味する。）が陰極の仕事関数の値（Ｉpc）と下記式
（Ｉ）の関係を満足し、かつ複数層のホール注入輸送層
の各々のイオン化ポテンシャルの値Ｉph1，Ｉph2・・・
Ｉphm（ここでｍはホール注入輸送層がｍ層から構成さ
れていることを意味し、１，２，・・・ｍは陽極側から
の順番を意味する。）が陽極の仕事関数の値（Ｉpa）と
下記式（II）の関係を満足することを特徴とする有機薄
膜ＥＬ素子が提供され、 Ｉpc≧Ｅae1≧Ｅae2≧・・・≧Ｅaen （Ｉ） Ｉpa≦Ｉph1≦Ｉph2≦・・・≦Ｉphm （II） 更に、複数層の電子注入輸送層の各々の電子親和力の値
Ｅae1，Ｅae2，・・・Ｅaen（ここでｎは電子注入輸送
層がｎ層から構成されていることを意味し、１，２，・
・・ｎは陰極側からの順番を意味する。）が陰極の仕事
関数の値（Ｉpc）と下記式（Ｉ）の関係を満足し、かつ
複数層のホール注入輸送層の各々のイオン化ポテンシャ
ルの値Ｉph1，Ｉph2・・・Ｉphm（ここでｍはホール注
入輸送層がｍ層から構成されていることを意味し、１，
２，・・・ｍは陽極側からの順番を意味する。）が陽極
の仕事関数の値（Ｉpa）と下記式（II）の関係を満足す
ることを特徴とする有機薄膜ＥＬ素子が提供され、 Ｉpc≧Ｅae1≧Ｅae2≧・・・≧Ｅaen （Ｉ） Ｉpa≦Ｉph1≦Ｉph2≦・・・≦Ｉphm （II） 更には、１層もしくは、複数の層から形成されるホール
注入輸送層及び／又は電子注入輸送層の各層の厚みが１
０００Å以下であることを特徴とする上部の有機薄膜Ｅ
Ｌ素子が提供される。
【０００８】本発明者等は、ホール注入過程及び電子注
入過程に関して鋭意検討を重ねた結果、陽極と発光層の
界面および陰極と発光層の界面の何れかもしくは両方に
複数層のキャリヤー注入層を挿入することにより、耐久
性に優れた有機薄膜ＥＬ素子が達成されることを見出
し、本発明を完成するに至った。従来のＥＬ素子の場
合、陽極から発光層へのホール注入障壁および陰極から
発光層への電子注入障壁が大きく、ジュール熱による有
機層の結晶化を引き起こし、耐久性に問題があった。特
に電子注入過程に関しては、従来の電子輸送層を１層挿
入したものでは電子注入障壁が大きく問題があった。本
発明では、複数のキャリヤー注入輸送層、即ち複数のホ
ール注入輸送層（陽極から発光層へホールを注入輸送す
る層）及び／又は複数の電子注入輸送層（陰極から発光
層へ電子を注入輸送する層）を挿入することによりキャ
リヤー注入障壁を著しく低下することができ、駆動電圧
の低下および耐久性の向上を図ることが可能になる。さ
らには、耐久性向上のためには、各キャリヤー注入輸送
層、即ち複数層の電子注入輸送層及び複数層のホール注
入輸送層が前記式（Ｉ）及び式（II）で示される電子的
状態を満足することがより望ましい。
入過程に関して鋭意検討を重ねた結果、陽極と発光層の
界面および陰極と発光層の界面の何れかもしくは両方に
複数層のキャリヤー注入層を挿入することにより、耐久
性に優れた有機薄膜ＥＬ素子が達成されることを見出
し、本発明を完成するに至った。従来のＥＬ素子の場
合、陽極から発光層へのホール注入障壁および陰極から
発光層への電子注入障壁が大きく、ジュール熱による有
機層の結晶化を引き起こし、耐久性に問題があった。特
に電子注入過程に関しては、従来の電子輸送層を１層挿
入したものでは電子注入障壁が大きく問題があった。本
発明では、複数のキャリヤー注入輸送層、即ち複数のホ
ール注入輸送層（陽極から発光層へホールを注入輸送す
る層）及び／又は複数の電子注入輸送層（陰極から発光
層へ電子を注入輸送する層）を挿入することによりキャ
リヤー注入障壁を著しく低下することができ、駆動電圧
の低下および耐久性の向上を図ることが可能になる。さ
らには、耐久性向上のためには、各キャリヤー注入輸送
層、即ち複数層の電子注入輸送層及び複数層のホール注
入輸送層が前記式（Ｉ）及び式（II）で示される電子的
状態を満足することがより望ましい。
【０００９】以下に多層ＥＬ素子を構成する好ましい材
料について記す。発光層材料としては、固体において強
い螢光を有し５００Å以下の薄膜において緻密な膜を形
成する物質が好ましい。これまで有機ＥＬ素子の発光層
に用いられてきた従来公知の材料はすべて本発明のＥＬ
素子に適用することができる。金属キレート化オキシノ
イド化合物（８−ヒドロキシキノリン金属錯体）（特開
昭５９−１９４３９３号、特開昭６３−２９５６９５
号）、１，４−ジフェニルブタジエンおよびテトラフェ
ニルブタジエンのようなブタジエン誘導体、クマリン誘
導体、ベンズオキサゾール誘導体、オキサジアゾール誘
導体、オキサゾール誘導体、チアジアゾール誘導体、ス
チリルアミン誘導体、ビススチリルベンゼン誘導体（特
開平２−２４７２７７号）、トリススチリルベンゼン誘
導体（特開平３−２９６５９５号）、ビススチリルアン
トラセン誘導体（特開平３−１６３１８６号）、ペリノ
ン誘導体、アミノピレン誘導体等（ＵＳＰ５，１５１，
６２９記載及びＵＳＰ５，１５０，００６記載のビス型
金属キレート化オキシノイド化合物は優れた発光層材料
である。以下表１に有用な発光層材料の具体例について
示す。
料について記す。発光層材料としては、固体において強
い螢光を有し５００Å以下の薄膜において緻密な膜を形
成する物質が好ましい。これまで有機ＥＬ素子の発光層
に用いられてきた従来公知の材料はすべて本発明のＥＬ
素子に適用することができる。金属キレート化オキシノ
イド化合物（８−ヒドロキシキノリン金属錯体）（特開
昭５９−１９４３９３号、特開昭６３−２９５６９５
号）、１，４−ジフェニルブタジエンおよびテトラフェ
ニルブタジエンのようなブタジエン誘導体、クマリン誘
導体、ベンズオキサゾール誘導体、オキサジアゾール誘
導体、オキサゾール誘導体、チアジアゾール誘導体、ス
チリルアミン誘導体、ビススチリルベンゼン誘導体（特
開平２−２４７２７７号）、トリススチリルベンゼン誘
導体（特開平３−２９６５９５号）、ビススチリルアン
トラセン誘導体（特開平３−１６３１８６号）、ペリノ
ン誘導体、アミノピレン誘導体等（ＵＳＰ５，１５１，
６２９記載及びＵＳＰ５，１５０，００６記載のビス型
金属キレート化オキシノイド化合物は優れた発光層材料
である。以下表１に有用な発光層材料の具体例について
示す。
【００１０】
【表１−（１）】
【００１１】
【表１−（２）】
【００１２】
【表１−（３）】
【００１３】
【表１−（４）】
【００１４】ホール注入輸送層材料としては、これまで
ホール輸送層材料として従来公知の材料をすべて利用す
ることができるが、好ましくは、少なくとも２つの芳香
族３級アミンを含み、好ましくは、芳香族３級アミンが
モノアリールアミン、ジアリールアミン、トリアリール
アミンである。代表的な有用な芳香族３級アミンして、
ＵＳＰ Ｎｏ．４，１７５，９６０、ＵＳＰ Ｎｏ．
４，５３９，５０７、特開昭６３−２６４６９２号、特
開平４−３０８６８８号によって開示されている化合物
を利用することができる。また、ＵＳＰ Ｎｏ．４，７
２０，４３２に開示されているポリフィリン誘導体（フ
タロシアニン類）も有用な化合物である。以下表２に有
用なホール注入輸送層材料の具体例を示す。また、ホー
ル注入輸送層を複数の層から構成する場合、前記式（I
I）を満足する積層順が耐久性向上に好ましい。
ホール輸送層材料として従来公知の材料をすべて利用す
ることができるが、好ましくは、少なくとも２つの芳香
族３級アミンを含み、好ましくは、芳香族３級アミンが
モノアリールアミン、ジアリールアミン、トリアリール
アミンである。代表的な有用な芳香族３級アミンして、
ＵＳＰ Ｎｏ．４，１７５，９６０、ＵＳＰ Ｎｏ．
４，５３９，５０７、特開昭６３−２６４６９２号、特
開平４−３０８６８８号によって開示されている化合物
を利用することができる。また、ＵＳＰ Ｎｏ．４，７
２０，４３２に開示されているポリフィリン誘導体（フ
タロシアニン類）も有用な化合物である。以下表２に有
用なホール注入輸送層材料の具体例を示す。また、ホー
ル注入輸送層を複数の層から構成する場合、前記式（I
I）を満足する積層順が耐久性向上に好ましい。
【００１５】
【表２−（１）】
【００１６】
【表２−（２）】 ＨＴＬ９ 鉄フタロシアニン ＨＴＬ１０ 塩化インジウムフタロシアニン ＨＴＬ１１ 塩化バナジルフタロシアニン ＨＴＬ１２ マグネシウムフタロシアニン ＨＴＬ１３ ニッケルフタロシアニン ＨＴＬ１４ 亜鉛フタロシアニン ＨＴＬ１５ フリーメタルナフタロシアニン ＨＴＬ１６ 銅ナフタロシアニン ＨＴＬ１７ 鉄ナフタロシアニン ＨＴＬ１８ 銅フタロシアニン ＨＴＬ１９ フリーメタルフタロシアニン ＨＴＬ２０ チタニルフタロシアニン
【００１７】電子注入輸送層材料としては、これまで電
子輸送層材料として使用されてきた従来公知の材料をす
べて利用することができる。１つの好ましい電子注入輸
送材料は、電子輸送能の発現ユニットであるオキサジア
ゾール環を少なくとも１つ以上含む化合物である。さら
に、耐久性を向上させるには、オキサジアゾール環を２
個以上含む化合物が好ましい。代表的な有用なオキサジ
アゾール化合物は、Appl.Phys.Lett55,1489(1989)およ
び日本化学会誌1540(1991)に開示されている。以下表３
に有用なオキサジアゾール化合物の具体例を示す。
子輸送層材料として使用されてきた従来公知の材料をす
べて利用することができる。１つの好ましい電子注入輸
送材料は、電子輸送能の発現ユニットであるオキサジア
ゾール環を少なくとも１つ以上含む化合物である。さら
に、耐久性を向上させるには、オキサジアゾール環を２
個以上含む化合物が好ましい。代表的な有用なオキサジ
アゾール化合物は、Appl.Phys.Lett55,1489(1989)およ
び日本化学会誌1540(1991)に開示されている。以下表３
に有用なオキサジアゾール化合物の具体例を示す。
【００１８】
【表３−（１）】
【００１９】
【表３−（２）】
【００２０】
【表３−（３）】
【００２１】
【表３−（４）】
【００２２】
【表３−（５）】
【００２３】さらに、本発明の積層ＥＬ素子の電子注入
輸送層に使用するために特に好ましい有機物質は８−ヒ
ドロキシキノリンのキレートを含めた金属キレート化オ
キシノイド化合物である。具体例として以下表４のもの
を挙げることができる。
輸送層に使用するために特に好ましい有機物質は８−ヒ
ドロキシキノリンのキレートを含めた金属キレート化オ
キシノイド化合物である。具体例として以下表４のもの
を挙げることができる。
【００２４】
【表４−（１）】 ＥＴＬ２９ アルミニウムトリスオキシン ＥＴＬ３０ マグネシウムビスオキシン ＥＴＬ３１ ビス（ベンゾ−８−キノリノール）亜鉛 ＥＴＬ３２ ビス（２−メチル−８−キノリノラート）
アルミニウムオキサイド ＥＴＬ３３ インジウムトリスオキシン ＥＴＬ３４ アルミニウムトリス（５−メチルオキシ
ン） ＥＴＬ３５ リチウムオキシン ＥＴＬ３６ ガリウムトリスオキシン ＥＴＬ３７ カルシウムビス（５−クロロオキシン） ＥＴＬ３８ ポリ（亜鉛（ＩＩ）−ビス（８−ヒドロキ
シ−５−キノリノニル）メタン） ＥＴＬ３９ ジリチウムエピンドリジオン
アルミニウムオキサイド ＥＴＬ３３ インジウムトリスオキシン ＥＴＬ３４ アルミニウムトリス（５−メチルオキシ
ン） ＥＴＬ３５ リチウムオキシン ＥＴＬ３６ ガリウムトリスオキシン ＥＴＬ３７ カルシウムビス（５−クロロオキシン） ＥＴＬ３８ ポリ（亜鉛（ＩＩ）−ビス（８−ヒドロキ
シ−５−キノリノニル）メタン） ＥＴＬ３９ ジリチウムエピンドリジオン
【００２５】
【表４−（２）】
【００２６】また、ＵＳＰ５，１５１，６２９及びＵＳ
Ｐ５，１５０，００６記載のビス型金属キレート化オキ
シノイド化合物も電子注入輸送層材料として好ましい。
さらに、他の好ましい電子注入輸送層材料としては、
１，４ジフェニルブタジエンおよびテトラフェニルブタ
ジエンのようなブタジエン誘導体、クマリン誘導体、ビ
ススチリルベンゼン誘導体、ビススチリルアントラセン
誘導体、ベンズオキサゾール誘導体、オキサジアゾール
誘導体、オキサゾール誘導体、チアジアゾール誘導体、
ナフタルイミド誘導体、ペリレンテトラカルボン酸ジイ
ミド誘導体、キナクリドン誘導体等を挙げることができ
る。以下表５に具体的化合物を挙げる。
Ｐ５，１５０，００６記載のビス型金属キレート化オキ
シノイド化合物も電子注入輸送層材料として好ましい。
さらに、他の好ましい電子注入輸送層材料としては、
１，４ジフェニルブタジエンおよびテトラフェニルブタ
ジエンのようなブタジエン誘導体、クマリン誘導体、ビ
ススチリルベンゼン誘導体、ビススチリルアントラセン
誘導体、ベンズオキサゾール誘導体、オキサジアゾール
誘導体、オキサゾール誘導体、チアジアゾール誘導体、
ナフタルイミド誘導体、ペリレンテトラカルボン酸ジイ
ミド誘導体、キナクリドン誘導体等を挙げることができ
る。以下表５に具体的化合物を挙げる。
【００２７】
【表５】
【００２８】以上に有用な電子注入輸送材料の具体例を
示してきたが、電子注入輸送層を複数の層から構成する
場合、前記式（Ｉ）を満足する積層順が耐久性向上の観
点から好ましい。
示してきたが、電子注入輸送層を複数の層から構成する
場合、前記式（Ｉ）を満足する積層順が耐久性向上の観
点から好ましい。
【００２９】本発明における有機薄膜ＥＬ素子は、以上
で説明した有機化合物を真空蒸着法、溶液塗布法等によ
り、有機化合物層全体で０．５μｍより薄い厚み、好ま
しくは１０００Å以下、さらに好ましくは、各有機層を
１００Å〜１０００Åの厚みに薄膜化することにより有
機化合物多層を形成し、陽極及び陰極で狭持することに
より構成される。また、構成有機化合物が著しく薄膜形
成能に富む場合、１００Å以下の膜厚において層を形成
することも可能である。また、本発明の有機薄層ＥＬ素
子は、各隣接する有機層間および電極と有機層間が明確
な界面を持たず、混合した混合領域を形成した構造のも
のであってもよい。
で説明した有機化合物を真空蒸着法、溶液塗布法等によ
り、有機化合物層全体で０．５μｍより薄い厚み、好ま
しくは１０００Å以下、さらに好ましくは、各有機層を
１００Å〜１０００Åの厚みに薄膜化することにより有
機化合物多層を形成し、陽極及び陰極で狭持することに
より構成される。また、構成有機化合物が著しく薄膜形
成能に富む場合、１００Å以下の膜厚において層を形成
することも可能である。また、本発明の有機薄層ＥＬ素
子は、各隣接する有機層間および電極と有機層間が明確
な界面を持たず、混合した混合領域を形成した構造のも
のであってもよい。
【００３０】以下、図面に沿って本発明をさらに詳細に
説明する。図１は、陽極／ホール注入輸送層／発光層／
電子注入輸送層／陰極を順次設けたものである。（但、
ホール注入輸送層と電子注入輸送層の両層が少なくとも
２層以上の層からなる。） 図２は、陽極／ホール注入輸送層／発光層／陰極を順次
設けたものである。（但、ホール注入輸送層が少なくと
も２層以上の層からなる。） 図３は、陽極／発光層／電子注入輸送層／陰極を順次設
けたものである。（但、電子注入輸送層が少なくとも２
層以上の層からなる。）
説明する。図１は、陽極／ホール注入輸送層／発光層／
電子注入輸送層／陰極を順次設けたものである。（但、
ホール注入輸送層と電子注入輸送層の両層が少なくとも
２層以上の層からなる。） 図２は、陽極／ホール注入輸送層／発光層／陰極を順次
設けたものである。（但、ホール注入輸送層が少なくと
も２層以上の層からなる。） 図３は、陽極／発光層／電子注入輸送層／陰極を順次設
けたものである。（但、電子注入輸送層が少なくとも２
層以上の層からなる。）
【００３１】本発明の有機薄膜ＥＬ素子はＥＬ素子に電
気的に電圧を印加し発光させるものであるが、わずかな
ピンホールによって短絡をおこし、素子として機能しな
くなる場合もあるので、有機層の形成には薄膜形成性に
優れた化合物を併用することが望ましい。さらにこのよ
うな薄膜形成性に優れた化合物とポリマー結合剤を組み
合わせて発光層を形成することもできる。この場合に使
用できるポリマー結合剤としては、ポリスチレン、ポリ
ビニルトルエン、ポリ−Ｎ−ビニルカルバゾール、ポリ
メチルメタクリレート、ポリメチルアクリレート、ポリ
エステル、ポリカーボネート、ポリアミド等が挙げるこ
とができる。
気的に電圧を印加し発光させるものであるが、わずかな
ピンホールによって短絡をおこし、素子として機能しな
くなる場合もあるので、有機層の形成には薄膜形成性に
優れた化合物を併用することが望ましい。さらにこのよ
うな薄膜形成性に優れた化合物とポリマー結合剤を組み
合わせて発光層を形成することもできる。この場合に使
用できるポリマー結合剤としては、ポリスチレン、ポリ
ビニルトルエン、ポリ−Ｎ−ビニルカルバゾール、ポリ
メチルメタクリレート、ポリメチルアクリレート、ポリ
エステル、ポリカーボネート、ポリアミド等が挙げるこ
とができる。
【００３２】陽極材料としては、ニッケル、金、白金、
パラジウムやこれらの合金あるいは酸化スズ（Ｓｎ
Ｏ2）、酸化スズ−インジウム（ＩＴＯ）、ヨウ化銅な
どの仕事関数の大きな金属やそれらの合金、化合物、更
にはポリ（３−メチルチオフェン）、ポリピロール、ポ
リアリーレンビニレン等の導電性ポリマーなどを用いる
ことができる。一方、陰極材料としては、仕事関数の小
さな銀、スズ、鉛、マグネシウム、マンガン、アルミニ
ウム、或はこれらの合金が用いられる。陽極および陰極
として用いる材料のうち少なくとも一方は、素子の発光
波長領域において十分透明であることが望ましい。具体
的には８０％以上の光透過率を有することが望ましい。
パラジウムやこれらの合金あるいは酸化スズ（Ｓｎ
Ｏ2）、酸化スズ−インジウム（ＩＴＯ）、ヨウ化銅な
どの仕事関数の大きな金属やそれらの合金、化合物、更
にはポリ（３−メチルチオフェン）、ポリピロール、ポ
リアリーレンビニレン等の導電性ポリマーなどを用いる
ことができる。一方、陰極材料としては、仕事関数の小
さな銀、スズ、鉛、マグネシウム、マンガン、アルミニ
ウム、或はこれらの合金が用いられる。陽極および陰極
として用いる材料のうち少なくとも一方は、素子の発光
波長領域において十分透明であることが望ましい。具体
的には８０％以上の光透過率を有することが望ましい。
【００３３】本発明においては、透明陽極を透明基板上
に形成し、図１〜図３のような構成とすることが望まし
いが、場合によっては、その逆構成をとっても良い。ま
た、透明基板としては、ガラス、プラスチックフィルム
等が使用できる。また、本発明においては、このように
して得られたＥＬ素子の安定性の向上、特に大気中の水
分に対する保護のために、別に保護層を設けたり、素子
全体をセル中にいれ、シリコンオイル等を封入するよう
にしてもよい。
に形成し、図１〜図３のような構成とすることが望まし
いが、場合によっては、その逆構成をとっても良い。ま
た、透明基板としては、ガラス、プラスチックフィルム
等が使用できる。また、本発明においては、このように
して得られたＥＬ素子の安定性の向上、特に大気中の水
分に対する保護のために、別に保護層を設けたり、素子
全体をセル中にいれ、シリコンオイル等を封入するよう
にしてもよい。
【００３４】
【実施例】以下実施例に基づいて、本発明をより具体的
に説明する。
に説明する。
【００３５】実施例１(電子注入輸送層が2層から形成さ
れる場合) ＩＴＯ（インジウム錫酸化物：シート抵抗２０Ω／□）
基板を順次、中性洗剤、アセトン、イソプロピルアルコ
ールで超音波洗浄した。そして煮沸したイソプロピルア
ルコールにＩＴＯ基板を５分間浸漬し、加熱乾燥した。
ホール注入輸送層材料ＨＴＬ１を１０-6ｔｏｒｒの真空
下でアルミナるつぼを加熱することにより４００Å蒸着
した。次に、発光層材料ＥＭＬ１を１５０Å蒸着した。
次に、第２電子注入輸送層ＥＴＬ１を２００Å、さらに
第１電子注入輸送層ＥＴＬ２９を３００Å蒸着し、最後
に１０：１の原子比のＭｇＡｇ電極を２０００Å蒸着し
た。このようにして作成したＥＬ素子は電圧印加直後、
３０ｍＡ／ｃｍ2の電流密度において駆動電圧８．９
Ｖ、発光輝度６２０ｃｄ／ｍ2を示した。その後、６０
分経過後、６６８ｃｄ／ｍ2、１０時間経過後でも４３
０ｃｄ／ｍ2の高輝度を維持した。発光スペクトルは４
７５ｎｍを中心とした青色発光であった。このとき、第
２電子注入輸送層の電子親和力は２．１４ｅＶ、第１電
子注入輸送層の電子親和力は３．０ｅＶ、陰極の仕事関
数は３．５０ｅＶであり、請求項１記載の関係式を満足
する。 Ｉpc（３．５０eV）＞Ｅae1（３．０eV）＞Ｅae2（２．１４eV） （III）
れる場合) ＩＴＯ（インジウム錫酸化物：シート抵抗２０Ω／□）
基板を順次、中性洗剤、アセトン、イソプロピルアルコ
ールで超音波洗浄した。そして煮沸したイソプロピルア
ルコールにＩＴＯ基板を５分間浸漬し、加熱乾燥した。
ホール注入輸送層材料ＨＴＬ１を１０-6ｔｏｒｒの真空
下でアルミナるつぼを加熱することにより４００Å蒸着
した。次に、発光層材料ＥＭＬ１を１５０Å蒸着した。
次に、第２電子注入輸送層ＥＴＬ１を２００Å、さらに
第１電子注入輸送層ＥＴＬ２９を３００Å蒸着し、最後
に１０：１の原子比のＭｇＡｇ電極を２０００Å蒸着し
た。このようにして作成したＥＬ素子は電圧印加直後、
３０ｍＡ／ｃｍ2の電流密度において駆動電圧８．９
Ｖ、発光輝度６２０ｃｄ／ｍ2を示した。その後、６０
分経過後、６６８ｃｄ／ｍ2、１０時間経過後でも４３
０ｃｄ／ｍ2の高輝度を維持した。発光スペクトルは４
７５ｎｍを中心とした青色発光であった。このとき、第
２電子注入輸送層の電子親和力は２．１４ｅＶ、第１電
子注入輸送層の電子親和力は３．０ｅＶ、陰極の仕事関
数は３．５０ｅＶであり、請求項１記載の関係式を満足
する。 Ｉpc（３．５０eV）＞Ｅae1（３．０eV）＞Ｅae2（２．１４eV） （III）
【００３６】比較例１（電子注入輸送層が単層から形成
される場合） 第１電子注入輸送層ＥＴＬ２９を省略した以外、実施例
１と同様にＥＬ素子を作成した。ただし、第２電子注入
輸送層の膜厚を５００Åとした。この場合、電圧印加直
後、３０ｍＡ／ｃｍ2の定電流下で５２０ｃｄ／ｍ2の発
光輝度、駆動電圧１０Ｖが観測された。ところが、１時
間経過後では２７０ｃｄ／ｍ2、１０時間経過後では発
光輝度４３ｃｄ／ｍ2と第２電子注入輸送層を省略した
場合、耐久性が著しく劣っていた。また、初期駆動電圧
も実施例１に比べ１．１Ｖ高い値を示した。このことか
ら、複数の電子注入輸送層が存在する場合、耐久性の向
上及び駆動電圧の低下に効果があることがわかる。
される場合） 第１電子注入輸送層ＥＴＬ２９を省略した以外、実施例
１と同様にＥＬ素子を作成した。ただし、第２電子注入
輸送層の膜厚を５００Åとした。この場合、電圧印加直
後、３０ｍＡ／ｃｍ2の定電流下で５２０ｃｄ／ｍ2の発
光輝度、駆動電圧１０Ｖが観測された。ところが、１時
間経過後では２７０ｃｄ／ｍ2、１０時間経過後では発
光輝度４３ｃｄ／ｍ2と第２電子注入輸送層を省略した
場合、耐久性が著しく劣っていた。また、初期駆動電圧
も実施例１に比べ１．１Ｖ高い値を示した。このことか
ら、複数の電子注入輸送層が存在する場合、耐久性の向
上及び駆動電圧の低下に効果があることがわかる。
【００３７】実施例２（ホール注入輸送層及び電子注入
輸送層がそれぞれ２層から形成される場合） 第１ホール注入輸送層として膜厚２５０Åの銅フタロシ
アニン（ＨＴＬ１８）（ＣｕＰｃ）を陽極と、第２ホー
ル注入輸送層（ＨＴＬ１）の界面に挿入した以外は実施
例１と同様にＥＬ素子を作成した。ただし、第２ホール
注入輸送層の膜厚を２００Åとした。この場合、電圧印
加直後、定電流下において、発光輝度４９２ｃｄ／
ｍ2、駆動電圧５．３Ｖが観測され、１０時間経過後に
おいても２６０ｃｄ／ｍ2の高輝度が観測され、耐久性
に富むＥＬ素子であった。このことより、ホール注入輸
送層と電子注入輸送層を複数層から形成することによ
り、著しく駆動電圧を低下させることが可能となること
がわかる。この構成において、陽極であるＩＴＯ電極の
イオン化ポテンシャルはｌｐａ＝４．５３ｅＶ、第１ホ
ール注入輸送層のイオン化ポテンシャルはｌｐｈ１＝
４．９７ｅＶ、第２ホール注入輸送層のイオン化ポテン
シャルはｌｐｈ２＝５．０８ｅＶであり、請求項１記載
の関係式を満足する。 Ｉpa（４．５３eV）＜lph１（４．９７eV）＜lph２
（５．０８eV） （III）
輸送層がそれぞれ２層から形成される場合） 第１ホール注入輸送層として膜厚２５０Åの銅フタロシ
アニン（ＨＴＬ１８）（ＣｕＰｃ）を陽極と、第２ホー
ル注入輸送層（ＨＴＬ１）の界面に挿入した以外は実施
例１と同様にＥＬ素子を作成した。ただし、第２ホール
注入輸送層の膜厚を２００Åとした。この場合、電圧印
加直後、定電流下において、発光輝度４９２ｃｄ／
ｍ2、駆動電圧５．３Ｖが観測され、１０時間経過後に
おいても２６０ｃｄ／ｍ2の高輝度が観測され、耐久性
に富むＥＬ素子であった。このことより、ホール注入輸
送層と電子注入輸送層を複数層から形成することによ
り、著しく駆動電圧を低下させることが可能となること
がわかる。この構成において、陽極であるＩＴＯ電極の
イオン化ポテンシャルはｌｐａ＝４．５３ｅＶ、第１ホ
ール注入輸送層のイオン化ポテンシャルはｌｐｈ１＝
４．９７ｅＶ、第２ホール注入輸送層のイオン化ポテン
シャルはｌｐｈ２＝５．０８ｅＶであり、請求項１記載
の関係式を満足する。 Ｉpa（４．５３eV）＜lph１（４．９７eV）＜lph２
（５．０８eV） （III）
【００３８】実施例３（第１電子注入輸送層にキナクリ
ドンを用いた場合） ホール注入輸送層にトリフェニルアミン誘導体ＨＴＬ
２、第１電子注入輸送層にキナクリドン誘導体ＥＴＬ４
７を用いた以外は実施例１と同様にＥＬ素子を作成し
た。この場合、電圧印加直後、３０ｍＡ／ｃｍ2の定電
流下で、２５０ｃｄ／ｍ2の発光輝度、駆動電圧１１Ｖ
が観測され、１０時間経過後においても１００ｃｄ／ｍ
2の発光輝度が観測された。キナクリドン化合物の電子
親和力は２．６０ｅＶと見積もられ、請求項１記載の関
係式を満足する。 Ｉpc（３．５０eV）＞Ｅae1（２．６０eV）＞Ｅae2（２．１４eV） （Ｖ）
ドンを用いた場合） ホール注入輸送層にトリフェニルアミン誘導体ＨＴＬ
２、第１電子注入輸送層にキナクリドン誘導体ＥＴＬ４
７を用いた以外は実施例１と同様にＥＬ素子を作成し
た。この場合、電圧印加直後、３０ｍＡ／ｃｍ2の定電
流下で、２５０ｃｄ／ｍ2の発光輝度、駆動電圧１１Ｖ
が観測され、１０時間経過後においても１００ｃｄ／ｍ
2の発光輝度が観測された。キナクリドン化合物の電子
親和力は２．６０ｅＶと見積もられ、請求項１記載の関
係式を満足する。 Ｉpc（３．５０eV）＞Ｅae1（２．６０eV）＞Ｅae2（２．１４eV） （Ｖ）
【００３９】実施例４（第１電子注入輸送層にナフタル
イミド誘導体を用いた場合） ホール注入輸送層にトリフェニルアミン誘導体ＨＴＬ
３、第１電子注入輸送層にナフタルイミド誘導体ＥＴＬ
４５を用いた以外は実施例１と同様にＥＬ素子を作成し
た。この場合、電圧印加直後、３０ｍＡ／ｃｍ2の定電
流下で、３２８ｃｄ／ｍ2の発光輝度、駆動電圧９Ｖが
観測された。１時間経過後においては５２８ｃｄ／ｍ2
の発光輝度が観測され、１０時間経過後でも１００ｃｄ
／ｍ2以上の発光輝度が観測された。このナフタルイミ
ド化合物の電子親和力は２．７０ｅＶと見積もられ、請
求項１記載の関係式を満足する。 Ｉpc（３．５０eV）＞Ｅae1（２．７０eV）＞Ｅae2（２．１４eV） (VI)
イミド誘導体を用いた場合） ホール注入輸送層にトリフェニルアミン誘導体ＨＴＬ
３、第１電子注入輸送層にナフタルイミド誘導体ＥＴＬ
４５を用いた以外は実施例１と同様にＥＬ素子を作成し
た。この場合、電圧印加直後、３０ｍＡ／ｃｍ2の定電
流下で、３２８ｃｄ／ｍ2の発光輝度、駆動電圧９Ｖが
観測された。１時間経過後においては５２８ｃｄ／ｍ2
の発光輝度が観測され、１０時間経過後でも１００ｃｄ
／ｍ2以上の発光輝度が観測された。このナフタルイミ
ド化合物の電子親和力は２．７０ｅＶと見積もられ、請
求項１記載の関係式を満足する。 Ｉpc（３．５０eV）＞Ｅae1（２．７０eV）＞Ｅae2（２．１４eV） (VI)
【００４０】比較例２ 実施例１と同様にＥＬ素子を作成した。ただし、第１電
子注入輸送層に下記ペリレン誘導体（ＰＶ）を用いた。
この場合、印加電圧２０Ｖにおいても微弱なＥＬ発光し
か観察されず、極めて発光効率の悪い素子であった。ま
た、この素子を３０ｍＡ／ｃｍ2の定電流下で耐久試験
を行なったところ、１時間以内に輝度が半減してしま
い、極めて耐久性に劣る素子であった。この場合、第
１、第２電子注入輸送層の電子親和力と陰極の仕事関数
の関係は Ｉpc（３．５０eV）＞Ｅae1（４．３０eV）＞Ｅae2（２．１４eV） （Ｖ） であり、請求項１記載の関係式を満足せず、（Ｉ）の関
係式を満足する陰極と電子注入輸送層の電子的性質の関
係が耐久性の向上に重要であることを示している。
子注入輸送層に下記ペリレン誘導体（ＰＶ）を用いた。
この場合、印加電圧２０Ｖにおいても微弱なＥＬ発光し
か観察されず、極めて発光効率の悪い素子であった。ま
た、この素子を３０ｍＡ／ｃｍ2の定電流下で耐久試験
を行なったところ、１時間以内に輝度が半減してしま
い、極めて耐久性に劣る素子であった。この場合、第
１、第２電子注入輸送層の電子親和力と陰極の仕事関数
の関係は Ｉpc（３．５０eV）＞Ｅae1（４．３０eV）＞Ｅae2（２．１４eV） （Ｖ） であり、請求項１記載の関係式を満足せず、（Ｉ）の関
係式を満足する陰極と電子注入輸送層の電子的性質の関
係が耐久性の向上に重要であることを示している。
【化２６】
【００４１】実施例５〜８ 実施例１と同様にＥＬ素子を作成した。以下の表７に層
構成材料及び耐久特性について示す。
構成材料及び耐久特性について示す。
【００４２】
【表７】 これらの素子は、実施例１と同様に陰極と第１及び第２
電子注入輸送層との間に請求項１記載の関係式を満足す
る。
電子注入輸送層との間に請求項１記載の関係式を満足す
る。
【００４３】実施例９（パルス駆動） 実施例１と同様にＥＬ素子を作成した。ただし、有機層
の膜厚を以下のように設定した。 第１ホール注入輸送層 ＨＴＬ１ ４００Å 発光層 ＥＭＬ１ １５０Å 第２電子注入輸送層 ＥＴＬ６ ２００Å 第１電子注入輸送層 ＥＴＬ２９ ３００Å このようにして作成したＥＬ素子をピーク電流値３０ｍ
Ａ／ｃｍ2、周波数１００Ｈｚの矩形波で駆動したとこ
ろ、初期輝度８５ｃｄ／ｍ2、駆動電圧６．２Ｖを示し
た。その後、２０１時間経過後においても９７ｃｄ／ｍ
2の発光輝度（駆動電圧８．６Ｖ）を維持しており、極
めて耐久性に富むＥＬ素子であった。
の膜厚を以下のように設定した。 第１ホール注入輸送層 ＨＴＬ１ ４００Å 発光層 ＥＭＬ１ １５０Å 第２電子注入輸送層 ＥＴＬ６ ２００Å 第１電子注入輸送層 ＥＴＬ２９ ３００Å このようにして作成したＥＬ素子をピーク電流値３０ｍ
Ａ／ｃｍ2、周波数１００Ｈｚの矩形波で駆動したとこ
ろ、初期輝度８５ｃｄ／ｍ2、駆動電圧６．２Ｖを示し
た。その後、２０１時間経過後においても９７ｃｄ／ｍ
2の発光輝度（駆動電圧８．６Ｖ）を維持しており、極
めて耐久性に富むＥＬ素子であった。
【００４４】実施例１０ 実施例２と同様にＥＬ素子を作成した。ただし、第２電
子注入輸送層にＥＴＬ６を用いた。この場合、電圧印加
直後、３０ｍＡ／ｃｍ2の定電流下において発光輝度６
０ｃｄ／ｍ2、駆動電圧６．２Ｖを示し、１７０時間経
過後においても初期輝度を維持しており、極めて耐久性
に富む結果が得られた。この場合もＥＴＬ２０層の電子
親和力は２．５ｅＶと見積もられ、請求項１記載の関係
式を満足する。 Ｉpc（３．５０eV）＞Ｅae1（２．５０eV）＞Ｅae2（２．１４eV） (VIII)
子注入輸送層にＥＴＬ６を用いた。この場合、電圧印加
直後、３０ｍＡ／ｃｍ2の定電流下において発光輝度６
０ｃｄ／ｍ2、駆動電圧６．２Ｖを示し、１７０時間経
過後においても初期輝度を維持しており、極めて耐久性
に富む結果が得られた。この場合もＥＴＬ２０層の電子
親和力は２．５ｅＶと見積もられ、請求項１記載の関係
式を満足する。 Ｉpc（３．５０eV）＞Ｅae1（２．５０eV）＞Ｅae2（２．１４eV） (VIII)
【００４５】実施例１１（電子注入輸送層が３層から形
成される場合） ＩＴＯ（インジウム錫酸化物：シート抵抗２０Ω／□）
基板を順次、中性洗剤、アセトン、イソプロピルアルコ
ールで超音波洗浄した。そして、煮沸したイソプロピル
アルコールにＩＴＯ基板を５分間浸漬し、加熱乾燥し
た。ホール注入輸送層材料ＨＴＬ１を１０-6ｔｏｒｒの
真空下でアルミナるつぼを加熱することにより４００Å
蒸着した。次に発光層材料ＥＭＬ１を１５０Å蒸着し
た。次に、第３電子注入輸送層ＥＴＬ１を１５０Å、第
２電子注入輸送層ＥＴＬ６を１５０Å、さらに第１電子
注入輸送層ＥＴＬ２９を２５０Å蒸着し、最後に１０：
１の原子比のＭｇＡｇ電極を２０００Å蒸着した。この
ようにして作成したＥＬ素子は電圧印加直後、３０ｍＡ
／ｃｍ2の電流密度において、駆動電圧７．６Ｖ、発光
輝度５１０ｃｄ／ｍ2、を示した。その後、６０分経過
後６１０ｃｄ／ｍ2、１０時間経過後でも４２０ｃｄ／
ｍ2の高輝度を維持した。このとき、第３電子注入輸送
層の電子親和力は２．１４ｅＶ、第２電子注入輸送層の
電子親和力は２．５０ｅＶ、第１電子注入輸送層の電子
親和力は３．０ｅＶ、陰極の仕事関数は３．５０ｅＶで
あり、請求項１記載の関係式を満足する。Ｉpc(3.50e
V）＞Ｅae1(3.0eV）＞Ｅae2(2.50eV）＞Ｅae3(2.14eV）
(IX)
成される場合） ＩＴＯ（インジウム錫酸化物：シート抵抗２０Ω／□）
基板を順次、中性洗剤、アセトン、イソプロピルアルコ
ールで超音波洗浄した。そして、煮沸したイソプロピル
アルコールにＩＴＯ基板を５分間浸漬し、加熱乾燥し
た。ホール注入輸送層材料ＨＴＬ１を１０-6ｔｏｒｒの
真空下でアルミナるつぼを加熱することにより４００Å
蒸着した。次に発光層材料ＥＭＬ１を１５０Å蒸着し
た。次に、第３電子注入輸送層ＥＴＬ１を１５０Å、第
２電子注入輸送層ＥＴＬ６を１５０Å、さらに第１電子
注入輸送層ＥＴＬ２９を２５０Å蒸着し、最後に１０：
１の原子比のＭｇＡｇ電極を２０００Å蒸着した。この
ようにして作成したＥＬ素子は電圧印加直後、３０ｍＡ
／ｃｍ2の電流密度において、駆動電圧７．６Ｖ、発光
輝度５１０ｃｄ／ｍ2、を示した。その後、６０分経過
後６１０ｃｄ／ｍ2、１０時間経過後でも４２０ｃｄ／
ｍ2の高輝度を維持した。このとき、第３電子注入輸送
層の電子親和力は２．１４ｅＶ、第２電子注入輸送層の
電子親和力は２．５０ｅＶ、第１電子注入輸送層の電子
親和力は３．０ｅＶ、陰極の仕事関数は３．５０ｅＶで
あり、請求項１記載の関係式を満足する。Ｉpc(3.50e
V）＞Ｅae1(3.0eV）＞Ｅae2(2.50eV）＞Ｅae3(2.14eV）
(IX)
【００４６】実施例１２ 第１ホール注入輸送層として銅フタロシアニン（ＣｕＰ
ｃ）（ＨＴＬ１８）を２００Å、第２ホール注入輸送層
としてＨＴＬ１を２００Å用いた以外は実施例１１と同
様にＥＬ素子を作成した。このようにして作成したＥＬ
素子は電圧印加直後、３０ｍＡ／ｃｍ2の電流密度にお
いて、駆動電圧６．６Ｖ、発光輝度４９０ｃｄ／ｍ2、
を示した。その後、１０時間経過後でも４００ｃｄ／ｍ
2以上の高輝度を維持した。この場合、銅フタロシアニ
ンを挿入することにより、実施例１１に比べ駆動電圧の
低下を図ることができた。
ｃ）（ＨＴＬ１８）を２００Å、第２ホール注入輸送層
としてＨＴＬ１を２００Å用いた以外は実施例１１と同
様にＥＬ素子を作成した。このようにして作成したＥＬ
素子は電圧印加直後、３０ｍＡ／ｃｍ2の電流密度にお
いて、駆動電圧６．６Ｖ、発光輝度４９０ｃｄ／ｍ2、
を示した。その後、１０時間経過後でも４００ｃｄ／ｍ
2以上の高輝度を維持した。この場合、銅フタロシアニ
ンを挿入することにより、実施例１１に比べ駆動電圧の
低下を図ることができた。
【００４７】実施例１３ 実施例１１と同様に基板の洗浄を行った後、第１ホール
注入輸送層として銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）（ＨＴ
Ｌ１８）を２００Å、第２ホール注入輸送層としてＨＴ
Ｌ１を１５０Å、第３ホール注入輸送層ＨＴＬ２を１５
０Å、発光層ＥＭＬ１を１５０Å、第２電子注入輸送層
ＥＴＬ１を２００Å、第１電子注入輸送層ＥＴＬ２９を
３００Å蒸着し、最後にＭｇＡｇ合金電極を形成した。
このようにして作成したＥＬ素子は電圧印加直後、３０
ｍＡ／ｃｍ2の電流密度において、駆動電圧６．４Ｖ、
発光輝度５３０ｃｄ／ｍ2、を示した。その後、６０分
経過後５６０ｃｄ／ｍ2、１０時間経過後でも４６０ｃ
ｄ／ｍ2の高輝度を維持した。この素子において、第２
電子注入輸送層の電子親和力は２．１４ｅＶ、第１電子
注入輸送層の電子親和力は３．０ｅＶ、陰極の仕事関数
は３．５ｅＶであり、請求項１記載の関係式を満足す
る。 Ｉpc（３．５０eV）＞Ｅae1（３．０eV）＞Ｅae2（２．１４eV） （Ｘ） また、第１ホール注入輸送層のイオン化ポテンシャルは
４．９７ｅＶ、第２ホール注入輸送層のイオン化ポテン
シャルは５．０８ｅＶ、第３ホール注入輸送層のイオン
化ポテンシャルは５．３２ｅＶであり、請求項２記載の
関係式を満足する。 lpa（4.53eV）＜lph1(4.97eV)＜lph2(5.08eV)＜lph3(5.32eV) (XI)
注入輸送層として銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）（ＨＴ
Ｌ１８）を２００Å、第２ホール注入輸送層としてＨＴ
Ｌ１を１５０Å、第３ホール注入輸送層ＨＴＬ２を１５
０Å、発光層ＥＭＬ１を１５０Å、第２電子注入輸送層
ＥＴＬ１を２００Å、第１電子注入輸送層ＥＴＬ２９を
３００Å蒸着し、最後にＭｇＡｇ合金電極を形成した。
このようにして作成したＥＬ素子は電圧印加直後、３０
ｍＡ／ｃｍ2の電流密度において、駆動電圧６．４Ｖ、
発光輝度５３０ｃｄ／ｍ2、を示した。その後、６０分
経過後５６０ｃｄ／ｍ2、１０時間経過後でも４６０ｃ
ｄ／ｍ2の高輝度を維持した。この素子において、第２
電子注入輸送層の電子親和力は２．１４ｅＶ、第１電子
注入輸送層の電子親和力は３．０ｅＶ、陰極の仕事関数
は３．５ｅＶであり、請求項１記載の関係式を満足す
る。 Ｉpc（３．５０eV）＞Ｅae1（３．０eV）＞Ｅae2（２．１４eV） （Ｘ） また、第１ホール注入輸送層のイオン化ポテンシャルは
４．９７ｅＶ、第２ホール注入輸送層のイオン化ポテン
シャルは５．０８ｅＶ、第３ホール注入輸送層のイオン
化ポテンシャルは５．３２ｅＶであり、請求項２記載の
関係式を満足する。 lpa（4.53eV）＜lph1(4.97eV)＜lph2(5.08eV)＜lph3(5.32eV) (XI)
【００４８】比較例３ 実施例１３と同様にＥＬ素子の作成を行った。ただし、
第１電子注入輸送層にＥＴＬ１（２００Å）を第２電子
注入輸送層にＥＴＬ２９（３００Å）を用い、積層順を
変えた。このようにして作成したＥＬ素子は電圧印加直
後、３０ｍＡ／ｃｍ2の電流密度において、駆動電圧
８．４Ｖ、発光輝度５１７ｃｄ／ｍ2、を示したが、１
０時間経過後も１００ｃｄ／ｍ2以下の発光輝度しか得
られず耐久性に劣る結果であった。さらに、実施例１３
においては４７５ｎｍを中心とした青色のＥＬ発光であ
ったが、積層順を逆にした場合は、第２電子注入輸送層
からのＥＬ発光も観察され、５１５ｎｍを中心とした緑
色発光であった。この素子において、第１電子注入輸送
層の電子親和力は２．１４ｅＶ、第２電子注入輸送層の
電子親和力は３．０ｅＶ、陰極の仕事関数は３．５ｅＶ
であり、請求項１記載の関係式を満足しない。 Ｉpc（３．５０eV）＞Ｅae1（２．１４eV）＞Ｅae2（３．０eV） (XII)
第１電子注入輸送層にＥＴＬ１（２００Å）を第２電子
注入輸送層にＥＴＬ２９（３００Å）を用い、積層順を
変えた。このようにして作成したＥＬ素子は電圧印加直
後、３０ｍＡ／ｃｍ2の電流密度において、駆動電圧
８．４Ｖ、発光輝度５１７ｃｄ／ｍ2、を示したが、１
０時間経過後も１００ｃｄ／ｍ2以下の発光輝度しか得
られず耐久性に劣る結果であった。さらに、実施例１３
においては４７５ｎｍを中心とした青色のＥＬ発光であ
ったが、積層順を逆にした場合は、第２電子注入輸送層
からのＥＬ発光も観察され、５１５ｎｍを中心とした緑
色発光であった。この素子において、第１電子注入輸送
層の電子親和力は２．１４ｅＶ、第２電子注入輸送層の
電子親和力は３．０ｅＶ、陰極の仕事関数は３．５ｅＶ
であり、請求項１記載の関係式を満足しない。 Ｉpc（３．５０eV）＞Ｅae1（２．１４eV）＞Ｅae2（３．０eV） (XII)
【００４９】実施例１４ 実施例１１と同様に基板の処理を行った後、第１ホール
注入輸送層として銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）（ＨＴ
Ｌ１８）を１０-6ｔｏｒｒの真空下でアルミナるつぼを
加熱することにより２００Å蒸着した。さらに、第２ホ
ール注入輸送層としてＨＴＬ１を１５０Å、第３ホール
注入輸送層としてＨＴＬ２を１５０Å蒸着した。次に、
発光層材料ＥＭＬ１を１５０Å蒸着した。第３電子注入
輸送層ＥＴＬ１を１５０Å、第２電子注入輸送層ＥＴＬ
６を１５０Å、さらに第１電子注入輸送層ＥＴＬ２９を
２５０Å蒸着し、最後に１０：１の原子比のＭｇＡｇ電
極を２０００Å蒸着した。このようにして作成したＥＬ
素子は電圧印加直後、３０ｍＡ／ｃｍ2の電流密度にお
いて、駆動電圧７．１Ｖ、発光輝度５２３ｃｄ／ｍ2を
示した。その後、１０時間経過後でも４８０ｃｄ／ｍ2
の高輝度を維持した。この場合、第３電子注入輸送層の
電子親和力は２．１４ｅＶ、第２電子注入輸送層の電子
親和力は３．０ｅＶ、陰極の仕事関数は３．５０ｅＶで
あり、請求項１記載の関係式を満足する。 Ｉpc(3.50eV）＞Ｅae1(3.0eV）＞Ｅae2(2.50eV）＞Ｅae3(2.14eV） (XIII) また、第１ホール注入輸送層のイオン化ポテンシャルは
４．９７ｅＶ、第２ホール注入輸送層のイオン化ポテン
シャルは５．０８ｅＶ、第３ホール注入輸送層のイオン
化ポテンシャルは５．３２ｅＶであり、請求項２記載の
関係式を満足する。 Ｉpa(4.53eV）＜lph1(4.97)eV）＜lph2(5.08eV)＜lph3(5.32eV) (XIV)
注入輸送層として銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）（ＨＴ
Ｌ１８）を１０-6ｔｏｒｒの真空下でアルミナるつぼを
加熱することにより２００Å蒸着した。さらに、第２ホ
ール注入輸送層としてＨＴＬ１を１５０Å、第３ホール
注入輸送層としてＨＴＬ２を１５０Å蒸着した。次に、
発光層材料ＥＭＬ１を１５０Å蒸着した。第３電子注入
輸送層ＥＴＬ１を１５０Å、第２電子注入輸送層ＥＴＬ
６を１５０Å、さらに第１電子注入輸送層ＥＴＬ２９を
２５０Å蒸着し、最後に１０：１の原子比のＭｇＡｇ電
極を２０００Å蒸着した。このようにして作成したＥＬ
素子は電圧印加直後、３０ｍＡ／ｃｍ2の電流密度にお
いて、駆動電圧７．１Ｖ、発光輝度５２３ｃｄ／ｍ2を
示した。その後、１０時間経過後でも４８０ｃｄ／ｍ2
の高輝度を維持した。この場合、第３電子注入輸送層の
電子親和力は２．１４ｅＶ、第２電子注入輸送層の電子
親和力は３．０ｅＶ、陰極の仕事関数は３．５０ｅＶで
あり、請求項１記載の関係式を満足する。 Ｉpc(3.50eV）＞Ｅae1(3.0eV）＞Ｅae2(2.50eV）＞Ｅae3(2.14eV） (XIII) また、第１ホール注入輸送層のイオン化ポテンシャルは
４．９７ｅＶ、第２ホール注入輸送層のイオン化ポテン
シャルは５．０８ｅＶ、第３ホール注入輸送層のイオン
化ポテンシャルは５．３２ｅＶであり、請求項２記載の
関係式を満足する。 Ｉpa(4.53eV）＜lph1(4.97)eV）＜lph2(5.08eV)＜lph3(5.32eV) (XIV)
【００５０】実施例１５〜２２ 実施例１と同様にＥＬ素子の作成を行った。以下の表８
に層構成材料及び耐久特性について示す。なお、これら
の素子は、陰極と第１及び第２電子注入輸送層との間に
は請求項１記載の関係式を満足する。
に層構成材料及び耐久特性について示す。なお、これら
の素子は、陰極と第１及び第２電子注入輸送層との間に
は請求項１記載の関係式を満足する。
【００５１】
【表８】
【００５２】
【発明の効果】本発明の有機薄膜ＥＬ素子は、電界印加
により発光層に注入された荷電キャリヤー（電子とホー
ル）の再結合により電気エネルギーを直接光エネルギー
に変換でき、従来の白熱灯、蛍光灯、あるいは無機化合
物のＥＬ等と異なり、また無機化合物の発光ダイオード
では実現困難であった青色発光の実現を可能にしたもの
であり、有機薄膜ＥＬ素子において発光層と電極間のホ
ール注入輸送層と電子注入輸送層の両方もしくは何れか
を複数層とすることにより、耐久性の向上を図ることが
可能となる。
により発光層に注入された荷電キャリヤー（電子とホー
ル）の再結合により電気エネルギーを直接光エネルギー
に変換でき、従来の白熱灯、蛍光灯、あるいは無機化合
物のＥＬ等と異なり、また無機化合物の発光ダイオード
では実現困難であった青色発光の実現を可能にしたもの
であり、有機薄膜ＥＬ素子において発光層と電極間のホ
ール注入輸送層と電子注入輸送層の両方もしくは何れか
を複数層とすることにより、耐久性の向上を図ることが
可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる有機薄膜ＥＬ素子の模式断面図
である。
である。
【図２】本発明に係わる他の有機薄膜ＥＬ素子の模式断
面図である。
面図である。
【図３】本発明に係わる更に他の有機薄膜ＥＬ素子の模
式断面図である。
式断面図である。
ｍ・・・複数層のホール注入輸送層の陽極側からの順番を
示す整数。 ｎ・・・複数層の電子注入輸送層の陰極側からの順番を示
す整数。
示す整数。 ｎ・・・複数層の電子注入輸送層の陰極側からの順番を示
す整数。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成６年２月２８日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正内容】
【書類名】 明細書
【発明の名称】 複数のキャリヤー注入層を有する有機
薄膜ＥＬ素子
薄膜ＥＬ素子
【特許請求の範囲】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、発光性有機化合物から
なる発光層を有し、電界印加により発光層に注入された
荷電キャリヤー（電子とホール）の再結合により電気エ
ネルギーを直接光エネルギーに変換できる有機薄膜ＥＬ
素子に関する。
なる発光層を有し、電界印加により発光層に注入された
荷電キャリヤー（電子とホール）の再結合により電気エ
ネルギーを直接光エネルギーに変換できる有機薄膜ＥＬ
素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、情報機器の多様化及び省スペース
化に伴い、ＣＲＴよりも低消費電力で空間占有面積の少
ない平面表示素子へのニーズが高まっている。この様な
平面表示素子としては液晶、プラズマディスプレイなど
があるが、特に最近は自己発光型で表示が鮮明な、また
直流低電圧駆動が可能な有機薄膜ＥＬ素子への期待が高
まっている。
化に伴い、ＣＲＴよりも低消費電力で空間占有面積の少
ない平面表示素子へのニーズが高まっている。この様な
平面表示素子としては液晶、プラズマディスプレイなど
があるが、特に最近は自己発光型で表示が鮮明な、また
直流低電圧駆動が可能な有機薄膜ＥＬ素子への期待が高
まっている。
【０００３】有機薄膜ＥＬ素子の素子構造としてはこれ
までKodakのC.W.Tangらによって提案された２層構造
（陽極と陰極の間に、ホール輸送層と電子輸送性発光層
が形成された構造（ＳＨ−Ａ構造）（特開昭５９−１９
４３９３号，Appl．Phys.Lett.51,913(1987)）、九州大
学のグループによって提案された陽極と陰極の間にホー
ル輸送性発光層と電子輸送層とが形成された構造（ＳＨ
−Ｂ）（USP No.5,085947、特開平２−２５０９２号，A
ppl．Phys.Lett.55,1489(1989)）、或は３層構造（陽極
と陰極との間にホール輸送層と発光層と電子輸送層とが
形成された構造（ＤＨ構造）（Appl．Phys.Lett.57,531
(1990)）がある。これらの３種類の素子構造を用いるこ
とで、初期的には１０００ｃｄ／ｍ2以上の青色から赤
色に渡る高輝度なＥＬ発光が得られている。
までKodakのC.W.Tangらによって提案された２層構造
（陽極と陰極の間に、ホール輸送層と電子輸送性発光層
が形成された構造（ＳＨ−Ａ構造）（特開昭５９−１９
４３９３号，Appl．Phys.Lett.51,913(1987)）、九州大
学のグループによって提案された陽極と陰極の間にホー
ル輸送性発光層と電子輸送層とが形成された構造（ＳＨ
−Ｂ）（USP No.5,085947、特開平２−２５０９２号，A
ppl．Phys.Lett.55,1489(1989)）、或は３層構造（陽極
と陰極との間にホール輸送層と発光層と電子輸送層とが
形成された構造（ＤＨ構造）（Appl．Phys.Lett.57,531
(1990)）がある。これらの３種類の素子構造を用いるこ
とで、初期的には１０００ｃｄ／ｍ2以上の青色から赤
色に渡る高輝度なＥＬ発光が得られている。
【０００４】C.W.Tangらによって提案されたＳＨ−Ａ構
造の素子は、ホール輸送層にトリフェニルジアミン誘導
体、発光層にトリス（８−キノリノール）アルミニウム
を用いることで優れた耐久性を示すことが報告されてい
るが、この素子構造の場合ホールブロック能を有する電
子輸送層を有しないため、長時間連続駆動を行なった場
合に微妙な注入バランスが崩れ発光サイト（キャリヤー
再結合サイト）が広がり、そのため本質的に劣化が生じ
るという問題点を抱えている。ＳＨ−Ｂ構造の場合も、
電子ブロック能を有するホール輸送層が存在しないため
に、ＳＨ−Ａ構造の場合と同様な発光サイトの拡大、更
に重大な問題として特に電子輸送層の結晶化が連続駆動
により発生し、素子の劣化が生じるという問題点があ
る。ＤＨ構造においては、ホール輸送層と電子輸送層に
より発光サイトが制限されているために発光サイトの拡
大は発生せず本質的に経時の劣化は生じないはずである
が、現在のところ、電子輸送層の結晶化が引き起こすさ
まざまな要因（空間電荷の形成等）により、素子の耐久
性に大きな問題を抱えている。
造の素子は、ホール輸送層にトリフェニルジアミン誘導
体、発光層にトリス（８−キノリノール）アルミニウム
を用いることで優れた耐久性を示すことが報告されてい
るが、この素子構造の場合ホールブロック能を有する電
子輸送層を有しないため、長時間連続駆動を行なった場
合に微妙な注入バランスが崩れ発光サイト（キャリヤー
再結合サイト）が広がり、そのため本質的に劣化が生じ
るという問題点を抱えている。ＳＨ−Ｂ構造の場合も、
電子ブロック能を有するホール輸送層が存在しないため
に、ＳＨ−Ａ構造の場合と同様な発光サイトの拡大、更
に重大な問題として特に電子輸送層の結晶化が連続駆動
により発生し、素子の劣化が生じるという問題点があ
る。ＤＨ構造においては、ホール輸送層と電子輸送層に
より発光サイトが制限されているために発光サイトの拡
大は発生せず本質的に経時の劣化は生じないはずである
が、現在のところ、電子輸送層の結晶化が引き起こすさ
まざまな要因（空間電荷の形成等）により、素子の耐久
性に大きな問題を抱えている。
【０００５】耐久性向上の１つの試みとして、C.W.Tang
らはＳＨ−Ａ構造にホール注入層を挿入した３層構造に
より（特開昭６３−２９５６９５号）、陽極からホール
輸送層および発光層へのホール注入障壁を低下させるこ
とで耐久性の向上が可能なことを報告している。この様
に素子の耐久性向上のためには、ホールおよび電子注入
過程に対する詳細な材料設計が必要であることが判って
きた。ホール注入過程に対する検討は前述のように若干
開始されてきたが、構成材料の電子的な設計指針は未だ
十分に明確にはなっていない。一方、電子注入過程に関
してはこれまで詳細な検討はまったくなされていない。
らはＳＨ−Ａ構造にホール注入層を挿入した３層構造に
より（特開昭６３−２９５６９５号）、陽極からホール
輸送層および発光層へのホール注入障壁を低下させるこ
とで耐久性の向上が可能なことを報告している。この様
に素子の耐久性向上のためには、ホールおよび電子注入
過程に対する詳細な材料設計が必要であることが判って
きた。ホール注入過程に対する検討は前述のように若干
開始されてきたが、構成材料の電子的な設計指針は未だ
十分に明確にはなっていない。一方、電子注入過程に関
してはこれまで詳細な検討はまったくなされていない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、陽極と発光
層の界面および陰極と発光層の界面の何れかもしくは両
方に複数層のキャリヤー注入層を挿入することにより、
素子駆動電圧を低下させると共に特に耐久性に優れた有
機薄膜ＥＬ素子を提供することである。
層の界面および陰極と発光層の界面の何れかもしくは両
方に複数層のキャリヤー注入層を挿入することにより、
素子駆動電圧を低下させると共に特に耐久性に優れた有
機薄膜ＥＬ素子を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、陽極／
ホール注入輸送層／発光層／電子注入輸送層／陰極から
構成される有機薄膜ＥＬ素子において、ホール注入輸送
層と電子注入輸送層の少なくとも一方が２層以上の層か
らなり、複数層の電子注入輸送層の各々の電子親和力の
値Ｅae1，Ｅae2，・・・Ｅaen（ここでｎは電子注入輸
送層がｎ層から構成されていることを意味し、１，２，
・・・ｎは陰極側からの順番を意味する。）が陰極の仕
事関数の値（Ｉpc）と下記式（Ｉ）の関係を満足し、か
つ複数層のホール注入輸送層の各々のイオン化ポテンシ
ャルの値Ｉph1，Ｉph2・・・Ｉphm（ここでｍはホール
注入輸送層がｍ層から構成されていることを意味し、
１，２，・・・ｍは陽極側からの順番を意味する。）が
陽極の仕事関数の値（Ｉpa）と下記式（II）の関係を満
足することを特徴とする有機薄膜ＥＬ素子が提供され、 Ｉpc≧Ｅae1≧Ｅae2≧・・・≧Ｅaen （Ｉ） Ｉpa≦Ｉph1≦Ｉph2≦・・・≦Ｉphm （II） また、陽極／ホール注入輸送層／発光層／陰極から構成
される有機薄膜ＥＬ素子において、ホール注入輸送層が
少なくとも２層以上の層からなり、複数層のホール注入
輸送層の各々のイオン化ポテンシャルの値Ｉph1，Ｉph2
・・・Ｉphm（ここでｍはホール注入輸送層がｍ層から
構成されていることを意味し、１，２，・・・ｍは陽極
側からの順番を意味する。）が陽極の仕事関数の値（Ｉ
pa）と下記式（II）の関係を満足することを特徴とする
有機薄膜ＥＬ素子が提供され、 Ｉpa≦Ｉph1≦Ｉph2≦・・・≦Ｉphm （II） 更に、陽極／発光層／電子注入輸送層／陰極から構成さ
れる有機薄膜ＥＬ素子において、電子注入輸送層が少な
くとも２層以上の層からなり、複数層の電子注入輸送層
の各々の電子親和力の値Ｅae1，Ｅae2，・・・Ｅaen
（ここでｎは電子注入輸送層がｎ層から構成されている
ことを意味し、１，２，・・・ｎは陰極側からの順番を
意味する。）が陰極の仕事関数の値（Ｉpc）と下記式
（Ｉ）の関係を満足することを特徴とする有機薄膜ＥＬ
素子が提供され、 Ｉpc≧Ｅae1≧Ｅae2≧・・・≧Ｅaen （Ｉ） 更には、１層もしくは、複数の層から形成されるホール
注入輸送層及び／又は電子注入輸送層の各層の厚みが１
０００Å以下であることを特徴とする上部の有機薄膜Ｅ
Ｌ素子が提供される。
ホール注入輸送層／発光層／電子注入輸送層／陰極から
構成される有機薄膜ＥＬ素子において、ホール注入輸送
層と電子注入輸送層の少なくとも一方が２層以上の層か
らなり、複数層の電子注入輸送層の各々の電子親和力の
値Ｅae1，Ｅae2，・・・Ｅaen（ここでｎは電子注入輸
送層がｎ層から構成されていることを意味し、１，２，
・・・ｎは陰極側からの順番を意味する。）が陰極の仕
事関数の値（Ｉpc）と下記式（Ｉ）の関係を満足し、か
つ複数層のホール注入輸送層の各々のイオン化ポテンシ
ャルの値Ｉph1，Ｉph2・・・Ｉphm（ここでｍはホール
注入輸送層がｍ層から構成されていることを意味し、
１，２，・・・ｍは陽極側からの順番を意味する。）が
陽極の仕事関数の値（Ｉpa）と下記式（II）の関係を満
足することを特徴とする有機薄膜ＥＬ素子が提供され、 Ｉpc≧Ｅae1≧Ｅae2≧・・・≧Ｅaen （Ｉ） Ｉpa≦Ｉph1≦Ｉph2≦・・・≦Ｉphm （II） また、陽極／ホール注入輸送層／発光層／陰極から構成
される有機薄膜ＥＬ素子において、ホール注入輸送層が
少なくとも２層以上の層からなり、複数層のホール注入
輸送層の各々のイオン化ポテンシャルの値Ｉph1，Ｉph2
・・・Ｉphm（ここでｍはホール注入輸送層がｍ層から
構成されていることを意味し、１，２，・・・ｍは陽極
側からの順番を意味する。）が陽極の仕事関数の値（Ｉ
pa）と下記式（II）の関係を満足することを特徴とする
有機薄膜ＥＬ素子が提供され、 Ｉpa≦Ｉph1≦Ｉph2≦・・・≦Ｉphm （II） 更に、陽極／発光層／電子注入輸送層／陰極から構成さ
れる有機薄膜ＥＬ素子において、電子注入輸送層が少な
くとも２層以上の層からなり、複数層の電子注入輸送層
の各々の電子親和力の値Ｅae1，Ｅae2，・・・Ｅaen
（ここでｎは電子注入輸送層がｎ層から構成されている
ことを意味し、１，２，・・・ｎは陰極側からの順番を
意味する。）が陰極の仕事関数の値（Ｉpc）と下記式
（Ｉ）の関係を満足することを特徴とする有機薄膜ＥＬ
素子が提供され、 Ｉpc≧Ｅae1≧Ｅae2≧・・・≧Ｅaen （Ｉ） 更には、１層もしくは、複数の層から形成されるホール
注入輸送層及び／又は電子注入輸送層の各層の厚みが１
０００Å以下であることを特徴とする上部の有機薄膜Ｅ
Ｌ素子が提供される。
【０００８】本発明者等は、ホール注入過程及び電子注
入過程に関して鋭意検討を重ねた結果、陽極と発光層の
界面および陰極と発光層の界面の何れかもしくは両方に
複数層のキャリヤー注入層を挿入することにより、耐久
性に優れた有機薄膜ＥＬ素子が達成されることを見出
し、本発明を完成するに至った。従来のＥＬ素子の場
合、陽極から発光層へのホール注入障壁および陰極から
発光層への電子注入障壁が大きく、ジュール熱による有
機層の結晶化を引き起こし、耐久性に問題があった。特
に電子注入過程に関しては、従来の電子輸送層を１層挿
入したものでは電子注入障壁が大きく問題があった。本
発明では、複数のキャリヤー注入輸送層、即ち複数のホ
ール注入輸送層（陽極から発光層へホールを注入輸送す
る層）及び／又は複数の電子注入輸送層（陰極から発光
層へ電子を注入輸送する層）を挿入することによりキャ
リヤー注入障壁を著しく低下することができ、駆動電圧
の低下および耐久性の向上を図ることが可能になる。さ
らには、耐久性向上のためには、各キャリヤー注入輸送
層、即ち複数層の電子注入輸送層及び複数層のホール注
入輸送層が前記式（Ｉ）及び式（II）で示される電子的
状態を満足することがより望ましい。
入過程に関して鋭意検討を重ねた結果、陽極と発光層の
界面および陰極と発光層の界面の何れかもしくは両方に
複数層のキャリヤー注入層を挿入することにより、耐久
性に優れた有機薄膜ＥＬ素子が達成されることを見出
し、本発明を完成するに至った。従来のＥＬ素子の場
合、陽極から発光層へのホール注入障壁および陰極から
発光層への電子注入障壁が大きく、ジュール熱による有
機層の結晶化を引き起こし、耐久性に問題があった。特
に電子注入過程に関しては、従来の電子輸送層を１層挿
入したものでは電子注入障壁が大きく問題があった。本
発明では、複数のキャリヤー注入輸送層、即ち複数のホ
ール注入輸送層（陽極から発光層へホールを注入輸送す
る層）及び／又は複数の電子注入輸送層（陰極から発光
層へ電子を注入輸送する層）を挿入することによりキャ
リヤー注入障壁を著しく低下することができ、駆動電圧
の低下および耐久性の向上を図ることが可能になる。さ
らには、耐久性向上のためには、各キャリヤー注入輸送
層、即ち複数層の電子注入輸送層及び複数層のホール注
入輸送層が前記式（Ｉ）及び式（II）で示される電子的
状態を満足することがより望ましい。
【０００９】以下に多層ＥＬ素子を構成する好ましい材
料について記す。発光層材料としては、固体において強
い螢光を有し５００Å以下の薄膜において緻密な膜を形
成する物質が好ましい。これまで有機ＥＬ素子の発光層
に用いられてきた従来公知の材料はすべて本発明のＥＬ
素子に適用することができる。金属キレート化オキシノ
イド化合物（８−ヒドロキシキノリン金属錯体）（特開
昭５９−１９４３９３号、特開昭６３−２９５６９５
号）、１，４−ジフェニルブタジエンおよびテトラフェ
ニルブタジエンのようなブタジエン誘導体、クマリン誘
導体、ベンズオキサゾール誘導体、オキサジアゾール誘
導体、オキサゾール誘導体、チアジアゾール誘導体、ス
チリルアミン誘導体、ビススチリルベンゼン誘導体（特
開平２−２４７２７７号）、トリススチリルベンゼン誘
導体（特開平３−２９６５９５号）、ビススチリルアン
トラセン誘導体（特開平３−１６３１８６号）、ペリノ
ン誘導体、アミノピレン誘導体等、及びＵＳＰ５，１５
１，６２９記載及びＵＳＰ５，１５０，００６記載のビ
ス型金属キレート化オキシノイド化合物は優れた発光層
材料である。以下表１に有用な発光層材料の具体例につ
いて示す。
料について記す。発光層材料としては、固体において強
い螢光を有し５００Å以下の薄膜において緻密な膜を形
成する物質が好ましい。これまで有機ＥＬ素子の発光層
に用いられてきた従来公知の材料はすべて本発明のＥＬ
素子に適用することができる。金属キレート化オキシノ
イド化合物（８−ヒドロキシキノリン金属錯体）（特開
昭５９−１９４３９３号、特開昭６３−２９５６９５
号）、１，４−ジフェニルブタジエンおよびテトラフェ
ニルブタジエンのようなブタジエン誘導体、クマリン誘
導体、ベンズオキサゾール誘導体、オキサジアゾール誘
導体、オキサゾール誘導体、チアジアゾール誘導体、ス
チリルアミン誘導体、ビススチリルベンゼン誘導体（特
開平２−２４７２７７号）、トリススチリルベンゼン誘
導体（特開平３−２９６５９５号）、ビススチリルアン
トラセン誘導体（特開平３−１６３１８６号）、ペリノ
ン誘導体、アミノピレン誘導体等、及びＵＳＰ５，１５
１，６２９記載及びＵＳＰ５，１５０，００６記載のビ
ス型金属キレート化オキシノイド化合物は優れた発光層
材料である。以下表１に有用な発光層材料の具体例につ
いて示す。
【００１０】
【表１−（１）】
【００１１】
【表１−（２）】
【００１２】
【表１−（３）】
【００１３】
【表１−（４）】
【００１４】ホール注入輸送層材料としては、これまで
ホール輸送層材料として従来公知の材料をすべて利用す
ることができるが、好ましくは、少なくとも２つの芳香
族３級アミンを含み、好ましくは、芳香族３級アミンが
モノアリールアミン、ジアリールアミン、トリアリール
アミンである。代表的な有用な芳香族３級アミンして、
ＵＳＰ Ｎｏ．４，１７５，９６０、ＵＳＰ Ｎｏ．
４，５３９，５０７、特開昭６３−２６４６９２号、特
開平４−３０８６８８号によって開示されている化合物
を利用することができる。また、ＵＳＰ Ｎｏ．４，７
２０，４３２に開示されているポリフィリン誘導体（フ
タロシアニン類）も有用な化合物である。以下表２に有
用なホール注入輸送層材料の具体例を示す。また、ホー
ル注入輸送層を複数の層から構成する場合、前記式（I
I）を満足する積層順が耐久性向上に好ましい。
ホール輸送層材料として従来公知の材料をすべて利用す
ることができるが、好ましくは、少なくとも２つの芳香
族３級アミンを含み、好ましくは、芳香族３級アミンが
モノアリールアミン、ジアリールアミン、トリアリール
アミンである。代表的な有用な芳香族３級アミンして、
ＵＳＰ Ｎｏ．４，１７５，９６０、ＵＳＰ Ｎｏ．
４，５３９，５０７、特開昭６３−２６４６９２号、特
開平４−３０８６８８号によって開示されている化合物
を利用することができる。また、ＵＳＰ Ｎｏ．４，７
２０，４３２に開示されているポリフィリン誘導体（フ
タロシアニン類）も有用な化合物である。以下表２に有
用なホール注入輸送層材料の具体例を示す。また、ホー
ル注入輸送層を複数の層から構成する場合、前記式（I
I）を満足する積層順が耐久性向上に好ましい。
【００１５】
【表２−（１）】
【００１６】
【表２−（２）】 ＨＴＬ９ 鉄フタロシアニン ＨＴＬ１０ 塩化インジウムフタロシアニン ＨＴＬ１１ 塩化バナジルフタロシアニン ＨＴＬ１２ マグネシウムフタロシアニン ＨＴＬ１３ ニッケルフタロシアニン ＨＴＬ１４ 亜鉛フタロシアニン ＨＴＬ１５ フリーメタルナフタロシアニン ＨＴＬ１６ 銅ナフタロシアニン ＨＴＬ１７ 鉄ナフタロシアニン ＨＴＬ１８ 銅フタロシアニン ＨＴＬ１９ フリーメタルフタロシアニン ＨＴＬ２０ チタニルフタロシアニン
【００１７】電子注入輸送層材料としては、これまで電
子輸送層材料として使用されてきた従来公知の材料をす
べて利用することができる。１つの好ましい電子注入輸
送材料は、電子輸送能の発現ユニットであるオキサジア
ゾール環を少なくとも１つ以上含む化合物である。さら
に、耐久性を向上させるには、オキサジアゾール環を２
個以上含む化合物が好ましい。代表的な有用なオキサジ
アゾール化合物は、Appl.Phys.Lett55,1489(1989)およ
び日本化学会誌1540(1991)に開示されている。以下表３
に有用なオキサジアゾール化合物の具体例を示す。
子輸送層材料として使用されてきた従来公知の材料をす
べて利用することができる。１つの好ましい電子注入輸
送材料は、電子輸送能の発現ユニットであるオキサジア
ゾール環を少なくとも１つ以上含む化合物である。さら
に、耐久性を向上させるには、オキサジアゾール環を２
個以上含む化合物が好ましい。代表的な有用なオキサジ
アゾール化合物は、Appl.Phys.Lett55,1489(1989)およ
び日本化学会誌1540(1991)に開示されている。以下表３
に有用なオキサジアゾール化合物の具体例を示す。
【００１８】
【表３−（１）】
【００１９】
【表３−（２）】
【００２０】
【表３−（３）】
【００２１】
【表３−（４）】
【００２２】
【表３−（５）】
【００２３】さらに、本発明の積層ＥＬ素子の電子注入
輸送層に使用するために特に好ましい有機物質は８−ヒ
ドロキシキノリンのキレートを含めた金属キレート化オ
キシノイド化合物である。具体例として以下表４のもの
を挙げることができる。
輸送層に使用するために特に好ましい有機物質は８−ヒ
ドロキシキノリンのキレートを含めた金属キレート化オ
キシノイド化合物である。具体例として以下表４のもの
を挙げることができる。
【００２４】
【表４−（１）】 ＥＴＬ２９ アルミニウムトリスオキシン ＥＴＬ３０ マグネシウムビスオキシン ＥＴＬ３１ ビス（ベンゾ−８−キノリノール）亜鉛 ＥＴＬ３２ ビス（２−メチル−８−キノリノラート）
アルミニウムオキサイド ＥＴＬ３３ インジウムトリスオキシン ＥＴＬ３４ アルミニウムトリス（５−メチルオキシ
ン） ＥＴＬ３５ リチウムオキシン ＥＴＬ３６ ガリウムトリスオキシン ＥＴＬ３７ カルシウムビス（５−クロロオキシン） ＥＴＬ３８ ポリ（亜鉛（ＩＩ）−ビス（８−ヒドロキ
シ−５−キノリノニル）メタン） ＥＴＬ３９ ジリチウムエピンドリジオン
アルミニウムオキサイド ＥＴＬ３３ インジウムトリスオキシン ＥＴＬ３４ アルミニウムトリス（５−メチルオキシ
ン） ＥＴＬ３５ リチウムオキシン ＥＴＬ３６ ガリウムトリスオキシン ＥＴＬ３７ カルシウムビス（５−クロロオキシン） ＥＴＬ３８ ポリ（亜鉛（ＩＩ）−ビス（８−ヒドロキ
シ−５−キノリノニル）メタン） ＥＴＬ３９ ジリチウムエピンドリジオン
【００２５】
【表４−（２）】
【００２６】また、ＵＳＰ５，１５１，６２９及びＵＳ
Ｐ５，１５０，００６記載のビス型金属キレート化オキ
シノイド化合物も電子注入輸送層材料として好ましい。
さらに、他の好ましい電子注入輸送層材料としては、
１，４ジフェニルブタジエンおよびテトラフェニルブタ
ジエンのようなブタジエン誘導体、クマリン誘導体、ビ
ススチリルベンゼン誘導体、ビススチリルアントラセン
誘導体、ベンズオキサゾール誘導体、オキサジアゾール
誘導体、オキサゾール誘導体、チアジアゾール誘導体、
ナフタルイミド誘導体、ペリレンテトラカルボン酸ジイ
ミド誘導体、キナクリドン誘導体等を挙げることができ
る。以下表５に具体的化合物を挙げる。
Ｐ５，１５０，００６記載のビス型金属キレート化オキ
シノイド化合物も電子注入輸送層材料として好ましい。
さらに、他の好ましい電子注入輸送層材料としては、
１，４ジフェニルブタジエンおよびテトラフェニルブタ
ジエンのようなブタジエン誘導体、クマリン誘導体、ビ
ススチリルベンゼン誘導体、ビススチリルアントラセン
誘導体、ベンズオキサゾール誘導体、オキサジアゾール
誘導体、オキサゾール誘導体、チアジアゾール誘導体、
ナフタルイミド誘導体、ペリレンテトラカルボン酸ジイ
ミド誘導体、キナクリドン誘導体等を挙げることができ
る。以下表５に具体的化合物を挙げる。
【００２７】
【表５】
【００２８】以上に有用な電子注入輸送材料の具体例を
示してきたが、電子注入輸送層を複数の層から構成する
場合、前記式（Ｉ）を満足する積層順が耐久性向上の観
点から好ましい。
示してきたが、電子注入輸送層を複数の層から構成する
場合、前記式（Ｉ）を満足する積層順が耐久性向上の観
点から好ましい。
【００２９】本発明における有機薄膜ＥＬ素子は、以上
で説明した有機化合物を真空蒸着法、溶液塗布法等によ
り、有機化合物層全体で０．５μｍより薄い厚み、好ま
しくは１０００Å以下、さらに好ましくは、各有機層を
１００Å〜１０００Åの厚みに薄膜化することにより有
機化合物多層を形成し、陽極及び陰極で狭持することに
より構成される。また、構成有機化合物が著しく薄膜形
成能に富む場合、１００Å以下の膜厚において層を形成
することも可能である。また、本発明の有機薄層ＥＬ素
子は、各隣接する有機層間および電極と有機層間が明確
な界面を持たず、混合した混合領域を形成した構造のも
のであってもよい。
で説明した有機化合物を真空蒸着法、溶液塗布法等によ
り、有機化合物層全体で０．５μｍより薄い厚み、好ま
しくは１０００Å以下、さらに好ましくは、各有機層を
１００Å〜１０００Åの厚みに薄膜化することにより有
機化合物多層を形成し、陽極及び陰極で狭持することに
より構成される。また、構成有機化合物が著しく薄膜形
成能に富む場合、１００Å以下の膜厚において層を形成
することも可能である。また、本発明の有機薄層ＥＬ素
子は、各隣接する有機層間および電極と有機層間が明確
な界面を持たず、混合した混合領域を形成した構造のも
のであってもよい。
【００３０】以下、図面に沿って本発明をさらに詳細に
説明する。図１は、陽極／ホール注入輸送層／発光層／
電子注入輸送層／陰極を順次設けたものである。（但、
ホール注入輸送層と電子注入輸送層の少なくとも一方が
２層以上の層からなる。） 図２は、陽極／ホール注入輸送層／発光層／陰極を順次
設けたものである。（但、ホール注入輸送層が少なくと
も２層以上の層からなる。） 図３は、陽極／発光層／電子注入輸送層／陰極を順次設
けたものである。（但、電子注入輸送層が少なくとも２
層以上の層からなる。）
説明する。図１は、陽極／ホール注入輸送層／発光層／
電子注入輸送層／陰極を順次設けたものである。（但、
ホール注入輸送層と電子注入輸送層の少なくとも一方が
２層以上の層からなる。） 図２は、陽極／ホール注入輸送層／発光層／陰極を順次
設けたものである。（但、ホール注入輸送層が少なくと
も２層以上の層からなる。） 図３は、陽極／発光層／電子注入輸送層／陰極を順次設
けたものである。（但、電子注入輸送層が少なくとも２
層以上の層からなる。）
【００３１】本発明の有機薄膜ＥＬ素子はＥＬ素子に電
気的に電圧を印加し発光させるものであるが、わずかな
ピンホールによって短絡をおこし、素子として機能しな
くなる場合もあるので、有機層の形成には薄膜形成性に
優れた化合物を併用することが望ましい。さらにこのよ
うな薄膜形成性に優れた化合物とポリマー結合剤を組み
合わせて発光層を形成することもできる。この場合に使
用できるポリマー結合剤としては、ポリスチレン、ポリ
ビニルトルエン、ポリ−Ｎ−ビニルカルバゾール、ポリ
メチルメタクリレート、ポリメチルアクリレート、ポリ
エステル、ポリカーボネート、ポリアミド等が挙げるこ
とができる。
気的に電圧を印加し発光させるものであるが、わずかな
ピンホールによって短絡をおこし、素子として機能しな
くなる場合もあるので、有機層の形成には薄膜形成性に
優れた化合物を併用することが望ましい。さらにこのよ
うな薄膜形成性に優れた化合物とポリマー結合剤を組み
合わせて発光層を形成することもできる。この場合に使
用できるポリマー結合剤としては、ポリスチレン、ポリ
ビニルトルエン、ポリ−Ｎ−ビニルカルバゾール、ポリ
メチルメタクリレート、ポリメチルアクリレート、ポリ
エステル、ポリカーボネート、ポリアミド等が挙げるこ
とができる。
【００３２】陽極材料としては、ニッケル、金、白金、
パラジウムやこれらの合金あるいは酸化スズ（Ｓｎ
Ｏ2）、酸化スズ−インジウム（ＩＴＯ）、ヨウ化銅な
どの仕事関数の大きな金属やそれらの合金、化合物、更
にはポリ（３−メチルチオフェン）、ポリピロール、ポ
リアリーレンビニレン等の導電性ポリマーなどを用いる
ことができる。一方、陰極材料としては、仕事関数の小
さな銀、スズ、鉛、マグネシウム、マンガン、アルミニ
ウム、或はこれらの合金が用いられる。陽極および陰極
として用いる材料のうち少なくとも一方は、素子の発光
波長領域において十分透明であることが望ましい。具体
的には８０％以上の光透過率を有することが望ましい。
パラジウムやこれらの合金あるいは酸化スズ（Ｓｎ
Ｏ2）、酸化スズ−インジウム（ＩＴＯ）、ヨウ化銅な
どの仕事関数の大きな金属やそれらの合金、化合物、更
にはポリ（３−メチルチオフェン）、ポリピロール、ポ
リアリーレンビニレン等の導電性ポリマーなどを用いる
ことができる。一方、陰極材料としては、仕事関数の小
さな銀、スズ、鉛、マグネシウム、マンガン、アルミニ
ウム、或はこれらの合金が用いられる。陽極および陰極
として用いる材料のうち少なくとも一方は、素子の発光
波長領域において十分透明であることが望ましい。具体
的には８０％以上の光透過率を有することが望ましい。
【００３３】本発明においては、透明陽極を透明基板上
に形成し、図１〜図３のような構成とすることが望まし
いが、場合によっては、その逆構成をとっても良い。ま
た、透明基板としては、ガラス、プラスチックフィルム
等が使用できる。また、本発明においては、このように
して得られたＥＬ素子の安定性の向上、特に大気中の水
分に対する保護のために、別に保護層を設けたり、素子
全体をセル中にいれ、シリコンオイル等を封入するよう
にしてもよい。
に形成し、図１〜図３のような構成とすることが望まし
いが、場合によっては、その逆構成をとっても良い。ま
た、透明基板としては、ガラス、プラスチックフィルム
等が使用できる。また、本発明においては、このように
して得られたＥＬ素子の安定性の向上、特に大気中の水
分に対する保護のために、別に保護層を設けたり、素子
全体をセル中にいれ、シリコンオイル等を封入するよう
にしてもよい。
【００３４】
【実施例】以下実施例に基づいて、本発明をより具体的
に説明する。
に説明する。
【００３５】実施例１(電子注入輸送層が2層から形成さ
れる場合) ＩＴＯ（インジウム錫酸化物：シート抵抗２０Ω／□）
基板を順次、中性洗剤、アセトン、イソプロピルアルコ
ールで超音波洗浄した。そして煮沸したイソプロピルア
ルコールにＩＴＯ基板を５分間浸漬し、加熱乾燥した。
ホール注入輸送層材料ＨＴＬ１を１０-6ｔｏｒｒの真空
下でアルミナるつぼを加熱することにより４００Å蒸着
した。次に、発光層材料ＥＭＬ１を１５０Å蒸着した。
次に、第２電子注入輸送層ＥＴＬ１を２００Å、さらに
第１電子注入輸送層ＥＴＬ２９を３００Å蒸着し、最後
に１０：１の原子比のＭｇＡｇ電極を２０００Å蒸着し
た。このようにして作成したＥＬ素子は電圧印加直後、
３０ｍＡ／ｃｍ2の電流密度において駆動電圧８．９
Ｖ、発光輝度６２０ｃｄ／ｍ2を示した。その後、６０
分経過後、６６８ｃｄ／ｍ2、１０時間経過後でも４３
０ｃｄ／ｍ2の高輝度を維持した。発光スペクトルは４
７５ｎｍを中心とした青色発光であった。このとき、第
２電子注入輸送層の電子親和力は２．１４ｅＶ、第１電
子注入輸送層の電子親和力は３．０ｅＶ、陰極の仕事関
数は３．５０ｅＶであり、請求項１記載の関係式を満足
する。 Ｉpc（３．５０eV）＞Ｅae1（３．０eV）＞Ｅae2（２．１４eV） （III）
れる場合) ＩＴＯ（インジウム錫酸化物：シート抵抗２０Ω／□）
基板を順次、中性洗剤、アセトン、イソプロピルアルコ
ールで超音波洗浄した。そして煮沸したイソプロピルア
ルコールにＩＴＯ基板を５分間浸漬し、加熱乾燥した。
ホール注入輸送層材料ＨＴＬ１を１０-6ｔｏｒｒの真空
下でアルミナるつぼを加熱することにより４００Å蒸着
した。次に、発光層材料ＥＭＬ１を１５０Å蒸着した。
次に、第２電子注入輸送層ＥＴＬ１を２００Å、さらに
第１電子注入輸送層ＥＴＬ２９を３００Å蒸着し、最後
に１０：１の原子比のＭｇＡｇ電極を２０００Å蒸着し
た。このようにして作成したＥＬ素子は電圧印加直後、
３０ｍＡ／ｃｍ2の電流密度において駆動電圧８．９
Ｖ、発光輝度６２０ｃｄ／ｍ2を示した。その後、６０
分経過後、６６８ｃｄ／ｍ2、１０時間経過後でも４３
０ｃｄ／ｍ2の高輝度を維持した。発光スペクトルは４
７５ｎｍを中心とした青色発光であった。このとき、第
２電子注入輸送層の電子親和力は２．１４ｅＶ、第１電
子注入輸送層の電子親和力は３．０ｅＶ、陰極の仕事関
数は３．５０ｅＶであり、請求項１記載の関係式を満足
する。 Ｉpc（３．５０eV）＞Ｅae1（３．０eV）＞Ｅae2（２．１４eV） （III）
【００３６】比較例１（電子注入輸送層が単層から形成
される場合） 第１電子注入輸送層ＥＴＬ２９を省略した以外、実施例
１と同様にＥＬ素子を作成した。ただし、第２電子注入
輸送層の膜厚を５００Åとした。この場合、電圧印加直
後、３０ｍＡ／ｃｍ2の定電流下で５２０ｃｄ／ｍ2の発
光輝度、駆動電圧１０Ｖが観測された。ところが、１時
間経過後では２７０ｃｄ／ｍ2、１０時間経過後では発
光輝度４３ｃｄ／ｍ2と第２電子注入輸送層を省略した
場合、耐久性が著しく劣っていた。また、初期駆動電圧
も実施例１に比べ１．１Ｖ高い値を示した。このことか
ら、複数の電子注入輸送層が存在する場合、耐久性の向
上及び駆動電圧の低下に効果があることがわかる。
される場合） 第１電子注入輸送層ＥＴＬ２９を省略した以外、実施例
１と同様にＥＬ素子を作成した。ただし、第２電子注入
輸送層の膜厚を５００Åとした。この場合、電圧印加直
後、３０ｍＡ／ｃｍ2の定電流下で５２０ｃｄ／ｍ2の発
光輝度、駆動電圧１０Ｖが観測された。ところが、１時
間経過後では２７０ｃｄ／ｍ2、１０時間経過後では発
光輝度４３ｃｄ／ｍ2と第２電子注入輸送層を省略した
場合、耐久性が著しく劣っていた。また、初期駆動電圧
も実施例１に比べ１．１Ｖ高い値を示した。このことか
ら、複数の電子注入輸送層が存在する場合、耐久性の向
上及び駆動電圧の低下に効果があることがわかる。
【００３７】実施例２（ホール注入輸送層及び電子注入
輸送層がそれぞれ２層から形成される場合） 第１ホール注入輸送層として膜厚２５０Åの銅フタロシ
アニン（ＨＴＬ１８）（ＣｕＰｃ）を陽極と、第２ホー
ル注入輸送層（ＨＴＬ１）の界面に挿入した以外は実施
例１と同様にＥＬ素子を作成した。ただし、第２ホール
注入輸送層の膜厚を２００Åとした。この場合、電圧印
加直後、定電流下において、発光輝度４９２ｃｄ／
ｍ2、駆動電圧５．３Ｖが観測され、１０時間経過後に
おいても２６０ｃｄ／ｍ2の高輝度が観測され、耐久性
に富むＥＬ素子であった。このことより、ホール注入輸
送層と電子注入輸送層を複数層から形成することによ
り、著しく駆動電圧を低下させることが可能となること
がわかる。この構成において、陽極であるＩＴＯ電極の
イオン化ポテンシャルはｌｐａ＝４．５３ｅＶ、第１ホ
ール注入輸送層のイオン化ポテンシャルはｌｐｈ１＝
４．９７ｅＶ、第２ホール注入輸送層のイオン化ポテン
シャルはｌｐｈ２＝５．０８ｅＶであり、請求項１記載
の関係式を満足する。 Ｉpa（４．５３eV）＜lph１（４．９７eV）＜lph２（５．０８eV） （III ）
輸送層がそれぞれ２層から形成される場合） 第１ホール注入輸送層として膜厚２５０Åの銅フタロシ
アニン（ＨＴＬ１８）（ＣｕＰｃ）を陽極と、第２ホー
ル注入輸送層（ＨＴＬ１）の界面に挿入した以外は実施
例１と同様にＥＬ素子を作成した。ただし、第２ホール
注入輸送層の膜厚を２００Åとした。この場合、電圧印
加直後、定電流下において、発光輝度４９２ｃｄ／
ｍ2、駆動電圧５．３Ｖが観測され、１０時間経過後に
おいても２６０ｃｄ／ｍ2の高輝度が観測され、耐久性
に富むＥＬ素子であった。このことより、ホール注入輸
送層と電子注入輸送層を複数層から形成することによ
り、著しく駆動電圧を低下させることが可能となること
がわかる。この構成において、陽極であるＩＴＯ電極の
イオン化ポテンシャルはｌｐａ＝４．５３ｅＶ、第１ホ
ール注入輸送層のイオン化ポテンシャルはｌｐｈ１＝
４．９７ｅＶ、第２ホール注入輸送層のイオン化ポテン
シャルはｌｐｈ２＝５．０８ｅＶであり、請求項１記載
の関係式を満足する。 Ｉpa（４．５３eV）＜lph１（４．９７eV）＜lph２（５．０８eV） （III ）
【００３８】実施例３（第１電子注入輸送層にキナクリ
ドンを用いた場合） ホール注入輸送層にトリフェニルアミン誘導体ＨＴＬ
２、第１電子注入輸送層にキナクリドン誘導体ＥＴＬ４
７を用いた以外は実施例１と同様にＥＬ素子を作成し
た。この場合、電圧印加直後、３０ｍＡ／ｃｍ2の定電
流下で、２５０ｃｄ／ｍ2の発光輝度、駆動電圧１１Ｖ
が観測され、１０時間経過後においても１００ｃｄ／ｍ
2の発光輝度が観測された。キナクリドン化合物の電子
親和力は２．６０ｅＶと見積もられ、請求項１記載の関
係式を満足する。 Ｉpc（３．５０eV）＞Ｅae1（２．６０eV）＞Ｅae2（２．１４eV） （Ｖ）
ドンを用いた場合） ホール注入輸送層にトリフェニルアミン誘導体ＨＴＬ
２、第１電子注入輸送層にキナクリドン誘導体ＥＴＬ４
７を用いた以外は実施例１と同様にＥＬ素子を作成し
た。この場合、電圧印加直後、３０ｍＡ／ｃｍ2の定電
流下で、２５０ｃｄ／ｍ2の発光輝度、駆動電圧１１Ｖ
が観測され、１０時間経過後においても１００ｃｄ／ｍ
2の発光輝度が観測された。キナクリドン化合物の電子
親和力は２．６０ｅＶと見積もられ、請求項１記載の関
係式を満足する。 Ｉpc（３．５０eV）＞Ｅae1（２．６０eV）＞Ｅae2（２．１４eV） （Ｖ）
【００３９】実施例４（第１電子注入輸送層にナフタル
イミド誘導体を用いた場合） ホール注入輸送層にトリフェニルアミン誘導体ＨＴＬ
３、第１電子注入輸送層にナフタルイミド誘導体ＥＴＬ
４５を用いた以外は実施例１と同様にＥＬ素子を作成し
た。この場合、電圧印加直後、３０ｍＡ／ｃｍ2の定電
流下で、３２８ｃｄ／ｍ2の発光輝度、駆動電圧９Ｖが
観測された。１時間経過後においては５２８ｃｄ／ｍ2
の発光輝度が観測され、１０時間経過後でも１００ｃｄ
／ｍ2以上の発光輝度が観測された。このナフタルイミ
ド化合物の電子親和力は２．７０ｅＶと見積もられ、請
求項１記載の関係式を満足する。 Ｉpc（３．５０eV）＞Ｅae1（２．７０eV）＞Ｅae2（２．１４eV） (VI)
イミド誘導体を用いた場合） ホール注入輸送層にトリフェニルアミン誘導体ＨＴＬ
３、第１電子注入輸送層にナフタルイミド誘導体ＥＴＬ
４５を用いた以外は実施例１と同様にＥＬ素子を作成し
た。この場合、電圧印加直後、３０ｍＡ／ｃｍ2の定電
流下で、３２８ｃｄ／ｍ2の発光輝度、駆動電圧９Ｖが
観測された。１時間経過後においては５２８ｃｄ／ｍ2
の発光輝度が観測され、１０時間経過後でも１００ｃｄ
／ｍ2以上の発光輝度が観測された。このナフタルイミ
ド化合物の電子親和力は２．７０ｅＶと見積もられ、請
求項１記載の関係式を満足する。 Ｉpc（３．５０eV）＞Ｅae1（２．７０eV）＞Ｅae2（２．１４eV） (VI)
【００４０】比較例２ 実施例１と同様にＥＬ素子を作成した。ただし、第１電
子注入輸送層に下記ペリレン誘導体（ＰＶ）を用いた。
この場合、印加電圧２０Ｖにおいても微弱なＥＬ発光し
か観察されず、極めて発光効率の悪い素子であった。ま
た、この素子を３０ｍＡ／ｃｍ2の定電流下で耐久試験
を行なったところ、１時間以内に輝度が半減してしま
い、極めて耐久性に劣る素子であった。この場合、第
１、第２電子注入輸送層の電子親和力と陰極の仕事関数
の関係は Ｉpc（３．５０eV）＞Ｅae1（４．３０eV）＞Ｅae2（２．１４eV） （Ｖ） であり、請求項１記載の関係式を満足せず、（Ｉ）の関
係式を満足する陰極と電子注入輸送層の電子的性質の関
係が耐久性の向上に重要であることを示している。
子注入輸送層に下記ペリレン誘導体（ＰＶ）を用いた。
この場合、印加電圧２０Ｖにおいても微弱なＥＬ発光し
か観察されず、極めて発光効率の悪い素子であった。ま
た、この素子を３０ｍＡ／ｃｍ2の定電流下で耐久試験
を行なったところ、１時間以内に輝度が半減してしま
い、極めて耐久性に劣る素子であった。この場合、第
１、第２電子注入輸送層の電子親和力と陰極の仕事関数
の関係は Ｉpc（３．５０eV）＞Ｅae1（４．３０eV）＞Ｅae2（２．１４eV） （Ｖ） であり、請求項１記載の関係式を満足せず、（Ｉ）の関
係式を満足する陰極と電子注入輸送層の電子的性質の関
係が耐久性の向上に重要であることを示している。
【化２６】
【００４１】実施例５〜８ 実施例１と同様にＥＬ素子を作成した。以下の表７に層
構成材料及び耐久特性について示す。
構成材料及び耐久特性について示す。
【００４２】
【表７】 これらの素子は、実施例１と同様に陰極と第１及び第２
電子注入輸送層との間に請求項１記載の関係式を満足す
る。
電子注入輸送層との間に請求項１記載の関係式を満足す
る。
【００４３】実施例９（パルス駆動） 実施例１と同様にＥＬ素子を作成した。ただし、有機層
の膜厚を以下のように設定した。 第１ホール注入輸送層 ＨＴＬ１ ４００Å 発光層 ＥＭＬ１ １５０Å 第２電子注入輸送層 ＥＴＬ６ ２００Å 第１電子注入輸送層 ＥＴＬ２９ ３００Å このようにして作成したＥＬ素子をピーク電流値３０ｍ
Ａ／ｃｍ2、周波数１００Ｈｚの矩形波で駆動したとこ
ろ、初期輝度８５ｃｄ／ｍ2、駆動電圧６．２Ｖを示し
た。その後、２０１時間経過後においても９７ｃｄ／ｍ
2の発光輝度（駆動電圧８．６Ｖ）を維持しており、極
めて耐久性に富むＥＬ素子であった。
の膜厚を以下のように設定した。 第１ホール注入輸送層 ＨＴＬ１ ４００Å 発光層 ＥＭＬ１ １５０Å 第２電子注入輸送層 ＥＴＬ６ ２００Å 第１電子注入輸送層 ＥＴＬ２９ ３００Å このようにして作成したＥＬ素子をピーク電流値３０ｍ
Ａ／ｃｍ2、周波数１００Ｈｚの矩形波で駆動したとこ
ろ、初期輝度８５ｃｄ／ｍ2、駆動電圧６．２Ｖを示し
た。その後、２０１時間経過後においても９７ｃｄ／ｍ
2の発光輝度（駆動電圧８．６Ｖ）を維持しており、極
めて耐久性に富むＥＬ素子であった。
【００４４】実施例１０ 実施例２と同様にＥＬ素子を作成した。ただし、第２電
子注入輸送層にＥＴＬ２０を用いた。この場合、電圧印
加直後、３０ｍＡ／ｃｍ2の定電流下において発光輝度
６０ｃｄ／ｍ2、駆動電圧６．２Ｖを示し、１７０時間
経過後においても初期輝度を維持しており、極めて耐久
性に富む結果が得られた。この場合もＥＴＬ２０層の電
子親和力は２．５ｅＶと見積もられ、請求項１記載の関
係式を満足する。 Ｉpc（３．５０eV）＞Ｅae1（２．５０eV）＞Ｅae2（２．１４eV） (VIII)
子注入輸送層にＥＴＬ２０を用いた。この場合、電圧印
加直後、３０ｍＡ／ｃｍ2の定電流下において発光輝度
６０ｃｄ／ｍ2、駆動電圧６．２Ｖを示し、１７０時間
経過後においても初期輝度を維持しており、極めて耐久
性に富む結果が得られた。この場合もＥＴＬ２０層の電
子親和力は２．５ｅＶと見積もられ、請求項１記載の関
係式を満足する。 Ｉpc（３．５０eV）＞Ｅae1（２．５０eV）＞Ｅae2（２．１４eV） (VIII)
【００４５】実施例１１（電子注入輸送層が３層から形
成される場合） ＩＴＯ（インジウム錫酸化物：シート抵抗２０Ω／□）
基板を順次、中性洗剤、アセトン、イソプロピルアルコ
ールで超音波洗浄した。そして、煮沸したイソプロピル
アルコールにＩＴＯ基板を５分間浸漬し、加熱乾燥し
た。ホール注入輸送層材料ＨＴＬ１を１０-6ｔｏｒｒの
真空下でアルミナるつぼを加熱することにより４００Å
蒸着した。次に発光層材料ＥＭＬ１を１５０Å蒸着し
た。次に、第３電子注入輸送層ＥＴＬ１を１５０Å、第
２電子注入輸送層ＥＴＬ６を１５０Å、さらに第１電子
注入輸送層ＥＴＬ２９を２５０Å蒸着し、最後に１０：
１の原子比のＭｇＡｇ電極を２０００Å蒸着した。この
ようにして作成したＥＬ素子は電圧印加直後、３０ｍＡ
／ｃｍ2の電流密度において、駆動電圧７．６Ｖ、発光
輝度５１０ｃｄ／ｍ2、を示した。その後、６０分経過
後６１０ｃｄ／ｍ2、１０時間経過後でも４２０ｃｄ／
ｍ2の高輝度を維持した。このとき、第３電子注入輸送
層の電子親和力は２．１４ｅＶ、第２電子注入輸送層の
電子親和力は２．５０ｅＶ、第１電子注入輸送層の電子
親和力は３．０ｅＶ、陰極の仕事関数は３．５０ｅＶで
あり、請求項１記載の関係式を満足する。 Ｉpc(3.50eV）＞Ｅae1(3.0eV）＞Ｅae2(2.50eV）＞Ｅae3(2.14eV） (IX)
成される場合） ＩＴＯ（インジウム錫酸化物：シート抵抗２０Ω／□）
基板を順次、中性洗剤、アセトン、イソプロピルアルコ
ールで超音波洗浄した。そして、煮沸したイソプロピル
アルコールにＩＴＯ基板を５分間浸漬し、加熱乾燥し
た。ホール注入輸送層材料ＨＴＬ１を１０-6ｔｏｒｒの
真空下でアルミナるつぼを加熱することにより４００Å
蒸着した。次に発光層材料ＥＭＬ１を１５０Å蒸着し
た。次に、第３電子注入輸送層ＥＴＬ１を１５０Å、第
２電子注入輸送層ＥＴＬ６を１５０Å、さらに第１電子
注入輸送層ＥＴＬ２９を２５０Å蒸着し、最後に１０：
１の原子比のＭｇＡｇ電極を２０００Å蒸着した。この
ようにして作成したＥＬ素子は電圧印加直後、３０ｍＡ
／ｃｍ2の電流密度において、駆動電圧７．６Ｖ、発光
輝度５１０ｃｄ／ｍ2、を示した。その後、６０分経過
後６１０ｃｄ／ｍ2、１０時間経過後でも４２０ｃｄ／
ｍ2の高輝度を維持した。このとき、第３電子注入輸送
層の電子親和力は２．１４ｅＶ、第２電子注入輸送層の
電子親和力は２．５０ｅＶ、第１電子注入輸送層の電子
親和力は３．０ｅＶ、陰極の仕事関数は３．５０ｅＶで
あり、請求項１記載の関係式を満足する。 Ｉpc(3.50eV）＞Ｅae1(3.0eV）＞Ｅae2(2.50eV）＞Ｅae3(2.14eV） (IX)
【００４６】実施例１２ 第１ホール注入輸送層として銅フタロシアニン（ＣｕＰ
ｃ）（ＨＴＬ１８）を２００Å、第２ホール注入輸送層
としてＨＴＬ１を２００Å用いた以外は実施例１１と同
様にＥＬ素子を作成した。このようにして作成したＥＬ
素子は電圧印加直後、３０ｍＡ／ｃｍ2の電流密度にお
いて、駆動電圧６．６Ｖ、発光輝度４９０ｃｄ／ｍ2、
を示した。その後、１０時間経過後でも４００ｃｄ／ｍ
2以上の高輝度を維持した。この場合、銅フタロシアニ
ンを挿入することにより、実施例１１に比べ駆動電圧の
低下を図ることができた。
ｃ）（ＨＴＬ１８）を２００Å、第２ホール注入輸送層
としてＨＴＬ１を２００Å用いた以外は実施例１１と同
様にＥＬ素子を作成した。このようにして作成したＥＬ
素子は電圧印加直後、３０ｍＡ／ｃｍ2の電流密度にお
いて、駆動電圧６．６Ｖ、発光輝度４９０ｃｄ／ｍ2、
を示した。その後、１０時間経過後でも４００ｃｄ／ｍ
2以上の高輝度を維持した。この場合、銅フタロシアニ
ンを挿入することにより、実施例１１に比べ駆動電圧の
低下を図ることができた。
【００４７】実施例１３ 実施例１１と同様に基板の洗浄を行った後、第１ホール
注入輸送層として銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）（ＨＴ
Ｌ１８）を２００Å、第２ホール注入輸送層としてＨＴ
Ｌ１を１５０Å、第３ホール注入輸送層ＨＴＬ２を１５
０Å、発光層ＥＭＬ１を１５０Å、第２電子注入輸送層
ＥＴＬ１を２００Å、第１電子注入輸送層ＥＴＬ２９を
３００Å蒸着し、最後にＭｇＡｇ合金電極を形成した。
このようにして作成したＥＬ素子は電圧印加直後、３０
ｍＡ／ｃｍ2の電流密度において、駆動電圧６．４Ｖ、
発光輝度５３０ｃｄ／ｍ2、を示した。その後、６０分
経過後５６０ｃｄ／ｍ2、１０時間経過後でも４６０ｃ
ｄ／ｍ2の高輝度を維持した。この素子において、第２
電子注入輸送層の電子親和力は２．１４ｅＶ、第１電子
注入輸送層の電子親和力は３．０ｅＶ、陰極の仕事関数
は３．５ｅＶであり、請求項１記載の関係式を満足す
る。 Ｉpc（３．５０eV）＞Ｅae1（３．０eV）＞Ｅae2（２．１４eV） （Ｘ） また、第１ホール注入輸送層のイオン化ポテンシャルは
４．９７ｅＶ、第２ホール注入輸送層のイオン化ポテン
シャルは５．０８ｅＶ、第３ホール注入輸送層のイオン
化ポテンシャルは５．３２ｅＶであり、請求項２記載の
関係式を満足する。 lpa（4.53eV）＜lph1(4.97eV)＜lph2(5.08eV)＜lph3(5.32eV) (XI)
注入輸送層として銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）（ＨＴ
Ｌ１８）を２００Å、第２ホール注入輸送層としてＨＴ
Ｌ１を１５０Å、第３ホール注入輸送層ＨＴＬ２を１５
０Å、発光層ＥＭＬ１を１５０Å、第２電子注入輸送層
ＥＴＬ１を２００Å、第１電子注入輸送層ＥＴＬ２９を
３００Å蒸着し、最後にＭｇＡｇ合金電極を形成した。
このようにして作成したＥＬ素子は電圧印加直後、３０
ｍＡ／ｃｍ2の電流密度において、駆動電圧６．４Ｖ、
発光輝度５３０ｃｄ／ｍ2、を示した。その後、６０分
経過後５６０ｃｄ／ｍ2、１０時間経過後でも４６０ｃ
ｄ／ｍ2の高輝度を維持した。この素子において、第２
電子注入輸送層の電子親和力は２．１４ｅＶ、第１電子
注入輸送層の電子親和力は３．０ｅＶ、陰極の仕事関数
は３．５ｅＶであり、請求項１記載の関係式を満足す
る。 Ｉpc（３．５０eV）＞Ｅae1（３．０eV）＞Ｅae2（２．１４eV） （Ｘ） また、第１ホール注入輸送層のイオン化ポテンシャルは
４．９７ｅＶ、第２ホール注入輸送層のイオン化ポテン
シャルは５．０８ｅＶ、第３ホール注入輸送層のイオン
化ポテンシャルは５．３２ｅＶであり、請求項２記載の
関係式を満足する。 lpa（4.53eV）＜lph1(4.97eV)＜lph2(5.08eV)＜lph3(5.32eV) (XI)
【００４８】比較例３ 実施例１３と同様にＥＬ素子の作成を行った。ただし、
第１電子注入輸送層にＥＴＬ１（２００Å）を第２電子
注入輸送層にＥＴＬ２９（３００Å）を用い、積層順を
変えた。このようにして作成したＥＬ素子は電圧印加直
後、３０ｍＡ／ｃｍ2の電流密度において、駆動電圧
８．４Ｖ、発光輝度５１７ｃｄ／ｍ2、を示したが、１
０時間経過後も１００ｃｄ／ｍ2以下の発光輝度しか得
られず耐久性に劣る結果であった。さらに、実施例１３
においては４７５ｎｍを中心とした青色のＥＬ発光であ
ったが、積層順を逆にした場合は、第２電子注入輸送層
からのＥＬ発光も観察され、５１５ｎｍを中心とした緑
色発光であった。この素子において、第１電子注入輸送
層の電子親和力は２．１４ｅＶ、第２電子注入輸送層の
電子親和力は３．０ｅＶ、陰極の仕事関数は３．５ｅＶ
であり、請求項１記載の関係式を満足しない。 Ｉpc（３．５０eV）＞Ｅae1（２．１４eV）＞Ｅae2（３．０eV） (XII)
第１電子注入輸送層にＥＴＬ１（２００Å）を第２電子
注入輸送層にＥＴＬ２９（３００Å）を用い、積層順を
変えた。このようにして作成したＥＬ素子は電圧印加直
後、３０ｍＡ／ｃｍ2の電流密度において、駆動電圧
８．４Ｖ、発光輝度５１７ｃｄ／ｍ2、を示したが、１
０時間経過後も１００ｃｄ／ｍ2以下の発光輝度しか得
られず耐久性に劣る結果であった。さらに、実施例１３
においては４７５ｎｍを中心とした青色のＥＬ発光であ
ったが、積層順を逆にした場合は、第２電子注入輸送層
からのＥＬ発光も観察され、５１５ｎｍを中心とした緑
色発光であった。この素子において、第１電子注入輸送
層の電子親和力は２．１４ｅＶ、第２電子注入輸送層の
電子親和力は３．０ｅＶ、陰極の仕事関数は３．５ｅＶ
であり、請求項１記載の関係式を満足しない。 Ｉpc（３．５０eV）＞Ｅae1（２．１４eV）＞Ｅae2（３．０eV） (XII)
【００４９】実施例１４ 実施例１１と同様に基板の処理を行った後、第１ホール
注入輸送層として銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）（ＨＴ
Ｌ１８）を１０-6ｔｏｒｒの真空下でアルミナるつぼを
加熱することにより２００Å蒸着した。さらに、第２ホ
ール注入輸送層としてＨＴＬ１を１５０Å、第３ホール
注入輸送層としてＨＴＬ２を１５０Å蒸着した。次に、
発光層材料ＥＭＬ１を１５０Å蒸着した。第３電子注入
輸送層ＥＴＬ１を１５０Å、第２電子注入輸送層ＥＴＬ
６を１５０Å、さらに第１電子注入輸送層ＥＴＬ２９を
２５０Å蒸着し、最後に１０：１の原子比のＭｇＡｇ電
極を２０００Å蒸着した。このようにして作成したＥＬ
素子は電圧印加直後、３０ｍＡ／ｃｍ2の電流密度にお
いて、駆動電圧７．１Ｖ、発光輝度５２３ｃｄ／ｍ2を
示した。その後、１０時間経過後でも４８０ｃｄ／ｍ2
の高輝度を維持した。この場合、第３電子注入輸送層の
電子親和力は２．１４ｅＶ、第２電子注入輸送層の電子
親和力は３．０ｅＶ、陰極の仕事関数は３．５０ｅＶで
あり、請求項１記載の関係式を満足する。 Ｉpc(3.50eV）＞Ｅae1(3.0eV）＞Ｅae2(2.50eV）＞Ｅae3(2.14eV） (XIII) また、第１ホール注入輸送層のイオン化ポテンシャルは
４．９７ｅＶ、第２ホール注入輸送層のイオン化ポテン
シャルは５．０８ｅＶ、第３ホール注入輸送層のイオン
化ポテンシャルは５．３２ｅＶであり、請求項２記載の
関係式を満足する。 Ｉpa(4.53eV）＜lph1(4.97)eV）＜lph2(5.08eV)＜lph3(5.32eV) (XIV)
注入輸送層として銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）（ＨＴ
Ｌ１８）を１０-6ｔｏｒｒの真空下でアルミナるつぼを
加熱することにより２００Å蒸着した。さらに、第２ホ
ール注入輸送層としてＨＴＬ１を１５０Å、第３ホール
注入輸送層としてＨＴＬ２を１５０Å蒸着した。次に、
発光層材料ＥＭＬ１を１５０Å蒸着した。第３電子注入
輸送層ＥＴＬ１を１５０Å、第２電子注入輸送層ＥＴＬ
６を１５０Å、さらに第１電子注入輸送層ＥＴＬ２９を
２５０Å蒸着し、最後に１０：１の原子比のＭｇＡｇ電
極を２０００Å蒸着した。このようにして作成したＥＬ
素子は電圧印加直後、３０ｍＡ／ｃｍ2の電流密度にお
いて、駆動電圧７．１Ｖ、発光輝度５２３ｃｄ／ｍ2を
示した。その後、１０時間経過後でも４８０ｃｄ／ｍ2
の高輝度を維持した。この場合、第３電子注入輸送層の
電子親和力は２．１４ｅＶ、第２電子注入輸送層の電子
親和力は３．０ｅＶ、陰極の仕事関数は３．５０ｅＶで
あり、請求項１記載の関係式を満足する。 Ｉpc(3.50eV）＞Ｅae1(3.0eV）＞Ｅae2(2.50eV）＞Ｅae3(2.14eV） (XIII) また、第１ホール注入輸送層のイオン化ポテンシャルは
４．９７ｅＶ、第２ホール注入輸送層のイオン化ポテン
シャルは５．０８ｅＶ、第３ホール注入輸送層のイオン
化ポテンシャルは５．３２ｅＶであり、請求項２記載の
関係式を満足する。 Ｉpa(4.53eV）＜lph1(4.97)eV）＜lph2(5.08eV)＜lph3(5.32eV) (XIV)
【００５０】実施例１５〜２２ 実施例１と同様にＥＬ素子の作成を行った。以下の表８
に層構成材料及び耐久特性について示す。なお、これら
の素子は、陰極と第１及び第２電子注入輸送層との間に
は請求項１記載の関係式を満足する。
に層構成材料及び耐久特性について示す。なお、これら
の素子は、陰極と第１及び第２電子注入輸送層との間に
は請求項１記載の関係式を満足する。
【００５１】
【表８】
【００５２】
【発明の効果】本発明の有機薄膜ＥＬ素子は、電界印加
により発光層に注入された荷電キャリヤー（電子とホー
ル）の再結合により電気エネルギーを直接光エネルギー
に変換でき、従来の白熱灯、蛍光灯、あるいは無機化合
物のＥＬ等と異なり、また無機化合物の発光ダイオード
では実現困難であった青色発光の実現を可能にしたもの
であり、有機薄膜ＥＬ素子において発光層と電極間のホ
ール注入輸送層と電子注入輸送層の両方もしくは何れか
を複数層とすることにより、耐久性の向上を図ることが
可能となる。
により発光層に注入された荷電キャリヤー（電子とホー
ル）の再結合により電気エネルギーを直接光エネルギー
に変換でき、従来の白熱灯、蛍光灯、あるいは無機化合
物のＥＬ等と異なり、また無機化合物の発光ダイオード
では実現困難であった青色発光の実現を可能にしたもの
であり、有機薄膜ＥＬ素子において発光層と電極間のホ
ール注入輸送層と電子注入輸送層の両方もしくは何れか
を複数層とすることにより、耐久性の向上を図ることが
可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる有機薄膜ＥＬ素子の模式断面図
である。
である。
【図２】本発明に係わる他の有機薄膜ＥＬ素子の模式断
面図である。
面図である。
【図３】本発明に係わる更に他の有機薄膜ＥＬ素子の模
式断面図である。
式断面図である。
【符号の説明】 ｍ・・・複数層のホール注入輸送層の陽極側からの順番を
示す整数。 ｎ・・・複数層の電子注入輸送層の陰極側からの順番を示
す整数。
示す整数。 ｎ・・・複数層の電子注入輸送層の陰極側からの順番を示
す整数。
フロントページの続き (72)発明者 左近 洋太 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内
Claims (4)
- 【請求項１】 陽極／ホール注入輸送層／発光層／電子
注入輸送層／陰極から構成される有機薄膜ＥＬ素子にお
いて、ホール注入輸送層と電子注入輸送層の少なくとも
一方が２層以上の層からなり、 複数層の電子注入輸送層の各々の電子親和力の値Ｅae
1，Ｅae2，・・・Ｅaen（ここでｎは電子注入輸送層が
ｎ層から構成されていることを意味し、１，２，・・・
ｎは陰極側からの順番を意味する。）が陰極の仕事関数
の値（Ｉpc）と下記式（Ｉ）の関係を満足し、 かつ複数層のホール注入輸送層の各々のイオン化ポテン
シャルの値Ｉph1，Ｉph2・・・Ｉphm（ここでｍはホー
ル注入輸送層がｍ層から構成されていることを意味し、
１，２，・・・ｍは陽極側からの順番を意味する。）が
陽極の仕事関数の値（Ｉpa）と下記式（II）の関係を満
足することを特徴とする有機薄膜ＥＬ素子。 Ｉpc≧Ｅae1≧Ｅae2≧・・・≧Ｅaen （Ｉ） Ｉpa≦Ｉph1≦Ｉph2≦・・・≦Ｉphm （II） - 【請求項２】 陽極／ホール注入輸送層／発光層／陰極
から構成される有機薄膜ＥＬ素子において、ホール注入
輸送層が少なくとも２層以上の層からなり、 複数層の電子注入輸送層の各々の電子親和力の値Ｅae
1，Ｅae2，・・・Ｅaen（ここでｎは電子注入輸送層が
ｎ層から構成されていることを意味し、１，２，・・・
ｎは陰極側からの順番を意味する。）が陰極の仕事関数
の値（Ｉpc）と下記式（Ｉ）の関係を満足し、 かつ複数層のホール注入輸送層の各々のイオン化ポテン
シャルの値Ｉph1，Ｉph2・・・Ｉphm（ここでｍはホー
ル注入輸送層がｍ層から構成されていることを意味し、
１，２，・・・ｍは陽極側からの順番を意味する。）が
陽極の仕事関数の値（Ｉpa）と下記式（II）の関係を満
足することを特徴とする有機薄膜ＥＬ素子。 Ｉpc≧Ｅae1≧Ｅae2≧・・・≧Ｅaen （Ｉ） Ｉpa≦Ｉph1≦Ｉph2≦・・・≦Ｉphm （II） - 【請求項３】 複数層の電子注入輸送層の各々の電子親
和力の値Ｅae1，Ｅae2，・・・Ｅaen（ここでｎは電子
注入輸送層がｎ層から構成されていることを意味し、
１，２，・・・ｎは陰極側からの順番を意味する。）が
陰極の仕事関数の値（Ｉpc）と下記式（Ｉ）の関係を満
足し、 かつ複数層のホール注入輸送層の各々のイオン化ポテン
シャルの値Ｉph1，Ｉph2・・・Ｉphm（ここでｍはホー
ル注入輸送層がｍ層から構成されていることを意味し、
１，２，・・・ｍは陽極側からの順番を意味する。）が
陽極の仕事関数の値（Ｉpa）と下記式（II）の関係を満
足することを特徴とする有機薄膜ＥＬ素子。 Ｉpc≧Ｅae1≧Ｅae2≧・・・≧Ｅaen （Ｉ） Ｉpa≦Ｉph1≦Ｉph2≦・・・≦Ｉphm （II） - 【請求項４】 １層もしくは、複数の層から形成される
ホール注入輸送層及び／又は電子注入輸送層の各層の厚
みが１０００Å以下であることを特徴とする請求項１，
２又は３記載の有機薄膜ＥＬ素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34408493A JP3556258B2 (ja) | 1992-12-18 | 1993-12-17 | 複数のキャリヤー注入層を有する有機薄膜ｅｌ素子 |
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