JPH11204264A - 電界発光素子及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 Ｇ、Ｂの各色の発光色を呈する積層体を簡便
なプロセスで容易かつ低コストに作製すること。 【解決手段】 各発光素子部２１Ｇ、２１Ｂに共通のガ
ラス基板６上において、２種の各発光素子部に共通の透
明電極５を形成し、この透明電極上において各発光素子
部２１Ｇ、２１Ｂを含む領域上に共通のホール輸送層形
成材料層からなる各ホール輸送層４ａ、４ｂを形成し、
これらの各ホール輸送層を含む領域上において、各発光
素子部２１Ｇ、２１Ｂを含む領域上に共通の電子輸送層
形成材料層からなる各電子輸送層２を形成し、更に、こ
れらの各電子輸送層上に、各発光素子部２１Ｇ、２１Ｂ
のそれぞれのカソード電極１を透明電極に対向して形成
している（但し、青色発光素子部２１Ｂではホールブロ
ック層３３を有している）こと。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電界発光素子及び
その製造方法に関し、例えば、自発光の平面型ディスプ
レイであって、特に、有機薄膜を電界発光層に用いる有
機電界発光カラーディスプレイ等の表示素子又は発光性
デバイスに好適な電界発光素子及びその製造方法に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、マルチメディア指向の商品を初め
として、人間と機械とのインターフェースの重要性が高
まってきている。人間がより快適に効率良く機械操作す
るためには、操作される機械からの情報を誤りなく、簡
潔に、瞬時に、充分な量で取り出す必要があり、そのた
めに、ディスプレイを初めとする様々な表示素子につい
て研究が行われている。

【０００３】また、機械の小型化に伴い、表示素子の小
型化、薄型化に対する要求も日々、高まっているのが現
状である。

【０００４】例えば、ノート型パーソナルコンピュー
タ、ノート型ワードプロセッサなどの、表示素子一体型
であるラップトップ型情報処理機器の小型化には目を見
張る進歩があり、それに伴い、その表示素子である液晶
ディスプレイに関しての技術革新も素晴らしいものがあ
る。

【０００５】今日、液晶ディスプレイは、様々な製品の
インターフェースとして用いられており、ラップトップ
型情報処理機器はもちろんのこと、小型テレビや時計、
電卓を初めとして、我々の日常使用する製品に多く用い
られている。

【０００６】これらの液晶ディスプレイは液晶が低電圧
駆動、低消費電力であるという特徴を生かし、小型から
大容量表示デバイスに至るまで、人間と機械のインター
フェースとして、表示素子の中心として研究されてき
た。

【０００７】しかし、この液晶ディスプレイは自発光性
でないため、バックライトを必要とし、このバックライ
ト駆動に、液晶を駆動するよりも大きな電力を必要とす
るため、結果的に内蔵蓄電池等では使用時間が短くな
り、使用上の制限がある。

【０００８】更に、液晶ディスプレイは、視野角が狭い
ため、大型ディスプレイ等の大型表示素子には適してい
ないことも問題である。

【０００９】また、液晶ディスプレイは、液晶分子の配
向状態による表示方法であるので、視野角の中において
も、角度によりコントラストが変化してしまうのも大き
な問題であると考えられる。

【００１０】また、駆動方式から考えれば、駆動方式の
一つであるアクティブマトリクス方式は、動画を扱うに
十分な応答速度を示すが、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）
駆動回路を用いるため、画素欠陥により画面サイズの大
型化が困難である。

【００１１】液晶ディスプレイにおいて、別の駆動方式
である単純マトリクス方式は、低コストである上に画面
サイズの大型化が比較的容易であるが、動画を扱うに十
分な応答速度を有していないという問題がある。

【００１２】これに対し、自発光性表示素子は、プラズ
マ表示素子、無機電界発光素子、有機電界発光素子等が
研究されている。

【００１３】プラズマ表示素子は低圧ガス中でのプラズ
マ発光を表示に用いたもので、大型化、大容量化に適し
ているが、薄型化、コストの面での問題を抱えている。
また、駆動に高電圧の交流バイアスを必要とし、携帯用
デバイスには適していない。

【００１４】無機電界発光素子は、緑色発光ディスプレ
イ等が商品化されたが、プラズマ表示素子と同様に、交
流バイアス駆動であり、駆動には数百Ｖ必要であり、実
用性に欠けている。

【００１５】しかし、技術の発展により、カラーディス
プレイ表示に必要なＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の三
原色の発光に成功はしているが、無機材料のために、分
子設計などによる発光波長等の制御は困難であり、フル
カラー化は困難であると思われる。

【００１６】一方、有機化合物による電界発光現象は、
１９６０年代前半に、強く螢光を発生するアントラセン
単結晶へのキャリア注入による発光現象が発見されて以
来、長い期間、研究されてきたが、低輝度、単色で、し
かも単結晶であったため、有機材料へのキャリア注入と
いう基礎的研究として行われていた。

【００１７】しかし、１９８７年にEastman Kodak 社の
Tangらが低電圧駆動、高輝度発光が可能なアモルファス
発光層を有する積層構造の有機薄膜電界発光素子を発表
して以来、各方面で、Ｒ、Ｇ、Ｂの三原色の発光、安定
性、輝度上昇、積層構造、作製方法等の研究開発が盛ん
に行われている。

【００１８】さらに、有機材料の特徴であるが、分子設
計等により様々な新規材料が発明され、直流低電圧駆
動、薄型、自発光性等の優れた特徴を有する、有機電界
発光表示素子のカラーディスプレイへの応用研究も盛ん
に行われ始めている。

【００１９】有機電界発光素子（以下、有機ＥＬ素子と
称することがある。）は、１μｍ以下の膜厚であり、電
流を注入することにより電気エネルギーを光エネルギー
に変換して面状に発光するなど、自発光型の表示デバイ
スとして理想的な特徴を有している。

【００２０】図３１は、従来の有機ＥＬ素子１０の一例
を示す。この有機ＥＬ素子１０は、透明基板（例えばガ
ラス基板）６上に、ＩＴＯ（Indium tin oxide）透明電
極５、ホール輸送層４、発光層３、電子輸送層２、陰極
（例えばアルミニウム電極）１を例えば真空蒸着法で順
次成膜したものである。

【００２１】そして、陽極である透明電極５と陰極１と
の間に直流電圧７を選択的に印加することによって、透
明電極５から注入されたキャリアとしてのホールがホー
ル輸送層４を経て、また陰極１から注入された電子が電
子輸送層２を経て移動し、電子−ホールの再結合が生
じ、ここから所定波長の発光８が生じ、透明基板６の側
から観察できる。

【００２２】発光層３には、例えばアントラセン、ナフ
タリン、フェナントレン、ピレン、クリセン、ペリレ
ン、ブタジエン、クマリン、アクリジン、スチルベン等
の発光物質を使用してよい。これは、電子輸送層２に含
有させることができる。

【００２３】図３２は、別の従来例を示すものであり、
発光層３を省略し、電子輸送層２に上記の如き発光物質
を含有させ、電子輸送層２とホール輸送層４との界面か
ら所定波長の発光１８が生じるように構成した有機ＥＬ
素子２０を示すものである。

【００２４】図３３は、上記の有機ＥＬ素子の具体例を
示す。即ち、各有機層（ホール輸送層４、発光層３又は
電子輸送層２）の積層体を陰極１と陽極５との間に配す
るが、これらの電極をマトリクス状に交差させてストラ
イプ状に設け、輝度信号回路３４、シフトレジスタ内蔵
の制御回路３５によって時系列に信号電圧を印加し、多
数の交差位置（画素）にてそれぞれ発光させるように構
成している。

【００２５】従って、このような構成により、ディスプ
レイとしては勿論、画像再生装置としても使用可能とな
る。なお、上記のストライプパターンをＲ、Ｇ、Ｂの各
色毎に配し、フルカラー又はマルチカラー用として構成
することができる。

【００２６】こうした有機ＥＬ素子を用いた、複数の画
素からなる表示デバイスにおいて、発光する有機薄膜層
２、３、４は一般に、透明電極５と金属電極１との間に
挟まれており、透明電極５側に発光する。

【００２７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のような
有機ＥＬ素子は、なお未解決の問題を有している。

【００２８】有機ＥＬ素子のカラーディスプレイへの応
用を行う上で、各色の安定した発光は必要不可欠な条件
であるが、そのデバイス化プロセスにおいて各色の系統
で全く異なる材料系を用いた場合は、工程が煩雑極まり
ないものとなり、時間もかかってしまう。

【００２９】本発明の目的は、簡略かつ低コストに製造
でき、かつ安定した発光が可能な素子構造を有する電界
発光素子と、その製造方法を提供することにある。

【００３０】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記のよう
な実情を鋭意検討し、各色の発光領域を有する２種の積
層体において、できるだけ共通の材料を用いることによ
り、簡便かつ廉価にデバイスを作製できることをつきと
め、本発明に到達した。

【００３１】即ち、本発明は、発光領域がホール輸送層
と電子輸送層とにそれぞれ独立に存在する有機物質の積
層体を２種有し、これらの積層体が、共通の材料層から
なる前記ホール輸送層と共通の材料層からなる前記電子
輸送層とを有しており、２色の発光色を呈することを特
徴とする電界発光素子に係るものである。

【００３２】本発明の電界発光素子によれば、発光領域
がホール輸送層と電子輸送層とにそれぞれ独立に存在す
る各積層体間で、ホール輸送層及び電子輸送層をそれぞ
れ共通の材料で形成しているので、各色の発光色を呈す
る積層体を簡便なプロセスで容易かつ低コストに作製で
きることになる。しかも、有効画素領域全面に、上記共
通の各層を大開口マスクで形成することにより、成膜性
又は段差被覆性が良好となり、カソード−アノード間の
漏れ電流も少なくすることができる。

【００３３】また、本発明は、本発明の電界発光素子を
再現性良く製造する方法として、その製造に際し、共通
の基体上において、２種の前記積層体に共通の第１電極
を形成する工程と、前記第１電極上において、２種の前
記積層体を含む領域上に共通のホール輸送層形成材料を
成膜して各ホール輸送層を形成する工程と、前記各ホー
ル輸送層を含む領域上において、２種の前記積層体を含
む領域上に共通の電子輸送層形成材料を成膜して各電子
輸送層を形成する工程と、前記各電子輸送層上に、２種
の前記積層体のそれぞれの第２電極を前記第１電極に対
向して形成する工程とを有する、電界発光素子の製造方
法も提供するものである。

【００３４】

【発明の実施の形態】本発明の電界発光素子及びその製
造方法においては、前記発光領域が有機化合物からな
り、この発光領域を含む有機物質からなる前記積層体を
２種有し、これらの積層体の１種において、ホール輸送
性有機材料中で電子−ホールの再結合による青色発光が
得られることが望ましい。

【００３５】このような電界発光素子によれば、上記の
ホール輸送性有機材料中で電子−ホールの再結合による
発光が得られること（即ち、ホール輸送層が電子−ホー
ルの再結合領域である発光層を兼ねた構造であること）
によって、低電圧駆動でも安定かつ高輝度の発光、特に
青色発光が可能になる。

【００３６】従って、これまで、非発光性の優れた電子
輸送材料が存在しないために困難な構造であると考えら
れてきた、電界発光素子（特に、低電圧駆動、自発光、
薄型のアモルファス有機電界発光素子）において、ホー
ル輸送層が発光層を兼ねると共に、長時間の安定した発
光を与える長寿命な素子構造の電界発光素子を提供する
ことができる。

【００３７】即ち、ホール輸送層が発光層である有機電
界発光素子でも、高輝度、高効率の安定した発光を得る
ことができ、特に、青色発光に関しては顕著であり、Ｄ
Ｃ駆動で１００００ｃｄ／ｍ² 以上、１／１００デュー
ティ比でのパルス駆動でも直流換算でピーク輝度５５０
００ｃｄ／ｍ² 以上を得ることが可能である。

【００３８】また、青色発光素子以外でも、緑色発光、
更にドーピングによる赤色発光、黄色発光、またドーピ
ングによる色度の調節も可能である。これにより、優れ
た色度を持つ青色発光を高輝度で得ることができる有機
電界青色発光素子を作製することが可能であり、材料開
発における可能性と時間短縮、また、新たな発光材料系
及び電子輸送材料の設計指針を示すことができる。

【００３９】本発明による電界発光素子及びその製造方
法においては、前記発光領域が主として有機ホール輸送
層であり、このホール輸送層中で前記再結合を起こすた
めのホールブロック層を有することが望ましい。

【００４０】また、前記ホールブロック層がホール輸送
層と電子輸送層との間に設けられていることが望まし
い。

【００４１】そして、前記ホールブロック層の最高占有
分子軌道レベルが、前記ホールブロック層の両側に接し
て積層された各有機層（特に前記ホール輸送層及び前記
電子輸送層）のそれぞれの最高占有分子軌道レベルのう
ちエネルギー的に低い方の最高占有分子軌道レベル以下
にあることが望ましい。

【００４２】また、前記ホールブロック層の最低非占有
分子軌道レベルが、前記ホールブロック層の両側に接し
て積層された各有機層（特に前記ホール輸送層及び前記
電子輸送層）のそれぞれの最低非占有分子軌道レベルの
うちエネルギー的に低い方の最低非占有分子軌道レベル
以上にあり、かつエネルギー的に高い方の最低非占有分
子軌道レベル以下にあることが望ましい。

【００４３】また、前記ホールブロック層は蛍光収率の
低い非発光性材料からなっていることが望ましく、複数
層の積層構造であってもよい。

【００４４】更に、ホールブロック層は材料面で制限は
ないが、ホール輸送性発光層との界面でのエキサイプレ
ックス（exciplex：２量体）の生成（即ち、発光効率の
低下）を防止するためにも、蛍光収率の低い非発光性の
材料であることが好ましい。

【００４５】前記発光領域が短波長発光用のホール輸送
性材料からなっているのがよい。また、前記ホールブロ
ック層に使用可能な材料としては、図６に示すフェナン
トロリン誘導体が好適であり、具体的に例示すれば、例
えば、図７に示す構造式１、図８に示す構造式２、図９
に示す構造式３、図１０に示す構造式４、図１１に示す
構造式５、図１２に示す構造式６、図１３に示す構造式
７、図１４に示す構造式８、図１５に示す構造式９、図
１６に示す構造式１０の各材料が挙げられる。

【００４６】また、前記発光領域が有機化合物からな
り、この発光領域を含む有機物質からなる前記積層体を
２種有し、これらの積層体の１種において、電子輸送性
有機材料中で電子−ホールの再結合による緑色発光が得
られることが望ましい。

【００４７】上記のように、発光領域中で電子−ホール
の再結合による青色発光を得るための有機層をホールブ
ロック層として積層することにより、安定かつ高輝度で
低電圧駆動のホール輸送性発光層を有する有機電界発光
素子を得ることができると共に、このホールブロック層
のない有機材料の積層領域では電子輸送層中で電子−ホ
ールの再結合による緑色発光を得ることができる、Ｇ、
Ｂに対応できる優れた有機電界発光素子を提供すること
ができる。

【００４８】上記の素子は、光学的に透明な基体上に、
透明電極、有機層（特に有機ホール輸送層、ホールブロ
ック層、有機電子輸送層）及び金属電極が順次積層され
ていることが望ましい。

【００４９】この場合、同一基体上で、前記透明電極、
前記有機層及び前記金属電極がマトリクスパターンを形
成している有機電界発光素子として構成されているのが
よい。

【００５０】これにより、上記の素子は、好適な有機電
界発光素子として構成され、カラーディスプレイ用の素
子としても好適なものとなる。

【００５１】以下、本発明の好ましい実施の形態を説明
する。

【００５２】＜第１の実施の形態＞図５は、本発明の第
１の実施の形態による有機ＥＬ素子２１の要部を示す概
略断面図である。

【００５３】本実施の形態による有機ＥＬ素子２１は、
２種類の各色発光用として、アモルファス有機薄膜の積
層体からなる有機電界発光素子部２１Ｂ（青色）、２１
Ｇ（緑色）をそれぞれ共通のガラス基板６上に有したも
のである。

【００５４】図５（Ａ）に示す青色発光素子部２１Ｂで
は、ガラス基板６上にロウ又はライン電極としてＩＴＯ
（Indium Tin Oxide）やＺｎをドープしたインジウム酸
化物等（以下、同様）からなる透明電極５をスパッタリ
ング又は真空蒸着等の方法により形成し、その上に順
次、青色発光用のホール輸送層４ａ、ホール輸送性発光
層４ｂ、ホールブロック層３３、電子輸送層（又は電子
輸送性発光層）２、コラム電極としてのカソード電極１
を真空蒸着法により積層している。

【００５５】図５（Ｂ）に示す緑色発光素子部２１Ｇで
は、ガラス基板６上にＩＴＯ（Indium Tin Oxide）等か
らなる上記透明電極５をスパッタリング又は真空蒸着等
の方法により形成し、その上に順次、上記のホール輸送
層４ａ、ホール輸送性発光層４ｂ、緑色発光用の電子輸
送層２、コラム電極としてのカソード電極１を真空蒸着
法により積層し、上記のホールブロック層は設けない。

【００５６】図５の有機ＥＬ素子２１の特徴は、各発光
素子部２１Ｂ、２１Ｇに共通のガラス基板６上におい
て、２種の各発光素子部に共通のロウ電極又はライン電
極として透明電極５を形成し、この透明電極上におい
て、各発光素子部を含む領域上に共通のホール輸送層形
成材料からなる各ホール輸送層４ａ、４ｂを形成し、こ
れらの各ホール輸送層を含む領域上において、各発光素
子部を含む領域上に共通の電子輸送形成材料からなる各
電子輸送層２を形成し、更に、これらの各電子輸送層上
に、各発光素子部のそれぞれのカソード電極１を透明電
極５に対向して（或いはマトリクス状パターンに）形成
していることである。但し、各発光素子部は特有の層構
成を有しており、青色発光素子部２１Ｂではホールブロ
ック層３３を例えばストライプパターンに有している
が、緑色発光素子部２１Ｇではホールブロック層３３は
設けていない。

【００５７】従って、各発光素子部においては、発光領
域がホール輸送層４（４ａ、４ｂ）と電子輸送層２にそ
れぞれ独立に存在し、各発光素子部間でホール輸送層４
（４ａ、４ｂ）及び電子輸送層２をそれぞれ共通の材料
で形成しているので、各色の発光色を呈する積層体を簡
便なプロセスで容易かつ低コストに作製できることにな
る。しかも、有効画素領域全面に、上記共通の各層を大
開口マスクで形成することにより、成膜性又は段差被覆
性が良好となり、カソード−アノード間の漏れ電流も少
なくすることができる。そして、２色表示が可能なの
で、キャラクタ表示に好適となる。

【００５８】青色発光素子部２１Ｂは、ホール輸送層４
が発光層としての性能を兼ね備えた構造として構成さ
れ、その基本構造は後述する他の実施の形態でも同様で
ある。

【００５９】本実施の形態の素子部２１Ｂの特徴は、上
記のホールブロック層３３がホール輸送層４と電子輸送
層２との間に挿入されて積層されているので、ホール輸
送層４中での電子−ホールの再結合を促進させ、ホール
輸送層４での発光が得られることである。

【００６０】図１７は、上記した本実施の形態（図５
（Ａ））の積層構造をバンドモデルで模式的に示したも
のである。

【００６１】図１７において、Ａｌ及びＡｌ−Ｌｉ（ア
ルミニウム−リチウム）からなるカソード１及びＩＴＯ
透明電極５の層に示した太線（Ｌ₁ 、Ｌ₂ ）は、それぞ
れのメタルの凡その仕事関数であり、これらの両電極間
の各層においては上部の太線ｌ₁ 、ｌ₂ 、ｌ₃ 、ｌ₄ 及
び数値はそれぞれの最低非占有分子軌道（ＬＵＭＯ）の
レベルを示し、下方の太線ｌ₅ 、ｌ₆ 、ｌ₇ 、ｌ₈ 及び
数値はそれぞれの最高占有分子軌道（ＨＯＭＯ）のレベ
ルを示している。但し、図１７中のエネルギーレベル値
は一例であって、材質によって種々に変化するものであ
る。

【００６２】この有機ＥＬ素子においては、図１７に示
すように、アノードとしての透明電極５から注入された
ホールｈがホール輸送層４を経て移動し、一方、カソー
ドの金属電極１から注入された電子ｅが電子輸送層２を
経て移動し、この電子−ホールがホール輸送性発光層４
において再結合して発光を生じる。

【００６３】カソードとしての金属電極１から注入され
る電子ｅは、エネルギーレベルの低い方へ移動する性質
があるため、金属電極１、電子輸送層２、ホールブロッ
ク層３３、ホール輸送性発光層４ｂ、ホール輸送層４ａ
の順に各層の最低非占有分子軌道（ＬＵＭＯ）レベルｌ
₁ 〜ｌ₄ を経由してホール輸送性発光層４ｂ、４ａに到
達することができる。

【００６４】一方、アノードとしてのＩＴＯ透明電極５
から注入されるホールｈは、エネルギーレベルの高い方
へ移動する性質があるため、ホール輸送層４ａ、ホール
輸送性発光層４ｂ、ホールブロック層３３の順に各層の
最高占有分子軌道（ＨＯＭＯ）レベルｌ₅ 〜ｌ₇ を経由
して電子輸送層２へ移動することができる。

【００６５】しかし、図１７に示す如く、ホールブロッ
ク層３３の最高占有分子軌道（ＨＯＭＯ）レベルｌ₇ よ
りも電子輸送層２の最高占有分子軌道（ＨＯＭＯ）レベ
ルｌ₈ の方がエネルギー的に低いため、注入されたホー
ルｈはホールブロック層３３から電子輸送層２へ移動し
難くなり、ホールブロック層３３に充満するようにな
る。

【００６６】この結果、ホールブロック層３３に充満し
たホールｈがホール輸送層４での電子−ホールの再結合
を促進させ、ホール輸送層４を構成するホール輸送性発
光層４ａ、４ｂの発光材料を発光させることになる。

【００６７】このように、ホールブロック層３３を設け
ることにより、ホール輸送層４において電子−ホールの
再結合を効率よく生じるようにホールブロック層３３に
おいてホールｈの輸送を効果的に制御している。そし
て、これにより発光するホール輸送性発光層４ａ、４ｂ
のうち、主としてホールブロック層３３に隣接するホー
ル輸送性発光層４ｂによる発光にホール輸送性発光層４
ａの発光も加わり、図２６の如き特定波長（青色）の光
を放出する。

【００６８】本来、カソード電極１からの電子の注入と
アノード電極５からのホールの注入とにより、電子輸送
層２及びホール輸送層４はそれぞれの層において電子−
ホールの再結合が生じる。従って、上記の如ホールブロ
ック層３３が存在しない場合には、電子輸送層２とホー
ル輸送層４との界面において電子−ホールの再結合が生
じ、長波長の発光しか得られない。しかし、本実施例の
如くホールブロック層３３を設けることにより、発光性
物質が含有されているホール輸送層４を発光領域として
青色発光を促進させることが可能になる。

【００６９】上記のように、ホールブロック層３３はホ
ールｈの輸送を制御するためのものであり、このために
は、ホールブロック層３３の最高占有分子軌道（ＨＯＭ
Ｏ）が、ホール輸送性発光層４ｂ及び電子輸送層２の最
高占有分子軌道（ＨＯＭＯ）レベルのエネルギー的に低
い方のレベルの最高占有分子軌道（ＨＯＭＯ）レベル以
下にあり、かつ、ホールブロック層３３の最低非占有分
子軌道（ＬＵＭＯ）が、ホール輸送性発光層４ｂ及び電
子輸送層２の最低非占有分子軌道（ＬＵＭＯ）レベル
の、エネルギー的に低い方の最低非占有分子軌道（ＬＵ
ＭＯ）レベル以上であり、エネルギー的に高い方の最低
非占有分子軌道（ＬＵＭＯ）レベル以下であればよく、
上記の構成に限定されるものではない。

【００７０】上記のホールブロック層３３は、種々の材
質で形成できると共に、その厚みもその機能を保持する
ことができる範囲で変化させてよい。その厚みは１Å〜
１０００Å（０．１ｎｍ〜１００ｎｍ）とするのがよい
が、厚みがあまり薄いと、ホールブロック能が不完全で
再結合領域がホール輸送層と電子輸送層にまたがり易く
なり、またあまり厚いと、膜抵抗の増加から発光しない
ことがある。

【００７１】緑色発光素子部２１Ｇにおいては、上記の
ホールブロック層３３が設けられていないために、ホー
ルが電子輸送層２内に進入し、電子−ホール再結合が電
子輸送層２内で生じるため、この電子輸送層２が発光
し、図２６の如き特定波長（緑色）の光を放出する。

【００７２】上記の有機ＥＬ素子２１は、図１８のよう
な真空蒸着装置１１を用いて作製される。この装置の内
部には、アーム１２の下に固定された一対の支持手段１
３が設けられ、この双方の固定手段１３、１３の間に
は、透明ガラス基板６を下向きにし、マスク２２をセッ
トできるステージ機構（図示省略）が設けられている。
そして、ガラス基板６及びマスク２２の下方には、支軸
１４ａに支持されたシャッター１４が配置され、その下
方に所定個数の各種蒸着源２８を配置する。各蒸着源
は、電源２９による抵抗加熱方式で加熱される。この加
熱には、必要に応じてＥＢ（電子線）加熱方式等も使用
される。

【００７３】上記の装置において、マスク２２は画素用
であり、シャッター１４は蒸着材料用である。そして、
シャッター１４は支軸１４ａを中心に回動し、蒸着材料
の昇華温度に合わせて、材料の蒸気流を遮断するための
ものである。

【００７４】マスク２２は実際には、図１９に示すよう
に２種類使用し、適宜交換して各種成膜を所定パターン
に行うものである。マスク２２ａを用いて上記のホール
輸送層４を大開口２３ａを介して各素子部に共通に成膜
した後、マスク２２ｂ又は２２ｃを用いてホールブロッ
ク層３３をスリット状開口２３ｂ又は開口２３ａの１／
２サイズの開口２３ｃを介して青色発光素子部２１Ｂに
所定パターンに形成し、次いでマスク２２ａを用いて各
素子部に共通に電子輸送層２を大開口２３ａを介して形
成し、更にマスク（図示せず）を用いて各素子部にカソ
ード電極１をそれぞれ所定パターンに形成する。

【００７５】こうして、図１９に示すように、共通のガ
ラス基板６上の透明電極５上に各発光素子部２１Ｂ、２
１Ｇをそれぞれ形成する。これはストライプ状であって
よく、ストライプは絶縁層（ここでは図示せず）によっ
て各発光エリアに区分されてよい。この場合、透明電極
５上に同一パターンに各発光素子部を重ねて形成する
と、カソード−アノード間のキャリア輸送性が向上し、
両極間の電圧降下を減少させることができる。なお、有
機層３３は透明電極５上にライン方向に形成したが、透
明電極５と直交するカラム方向に形成してもよい。

【００７６】図１、図２、図３及び図４は、上記の真空
蒸着装置により作製した有機ＥＬ素子２１又は２１’の
具体例を２種示す図である。即ち、図１及び図２の例で
は、ガラス基板６上に、ＩＴＯ透明電極５を上記した真
空蒸着装置により蒸着後に、ＳｉＯ₂ 等の絶縁層２４で
囲まれた領域に青色発光部２１Ｂと緑色発光部２１Ｇと
を連設したものであり、この絶縁層の内側に透明電極５
を画素パターンに露出させる。次いで、蒸着マスクを用
いて各有機層４ａ、４ｂ、３３、２及び金属電極１（例
えばＬｉＦ層１ａとＡｌ層１ｂとの積層体）を各発光部
上に共通に形成する。この例は、図２（Ａ）に概略的に
示す発光パターンを応用して、図２（Ｂ）のような文字
などのキャラクタ表示に好適である。なお、図３及び図
４の例では、ライン電極となるＩＴＯ透明電極５を蒸着
で形成した後、コラム方向に沿ってＳｉＯ₂ ２４を所定
パターンに蒸着し、このＳｉＯ₂ 間に透明電極５をそれ
ぞれ画素パターンに露出させ、各有機層４ａ、４ｂ、３
３、２を形成した後、カラム電極としての電極１をコラ
ム方向にストライプパターンに形成し、マトリクスを作
製する。上記した蒸着マスク２２ａ、２２ｂ又は２２ｃ
は有機層４と２及び３３の形成に用いる。

【００７７】これらの有機ＥＬ素子２１、２１’によれ
ば、各発光素子部においては、発光領域がホール輸送層
４（４ａ、４ｂ）と電子輸送層２にそれぞれ独立に存在
し、各発光素子部間でホール輸送層４（４ａ、４ｂ）及
び電子輸送層２をそれぞれ共通の材料層で形成している
ので、各色の発光色を呈する積層体（例えばマトリク
ス）を簡便なプロセスで容易かつ低コストに作製できる
ことになる。しかも、大面積で有機層４ａ、４ｂ、２を
形成しているので、絶縁層２４上を含めて成膜性が向上
し、カソード−アノード間の漏れ電流も少なく、安定し
た信頼性の高い性能を得ることができる。これは、図３
（Ｂ）中に破線で示すように、絶縁層２４の上面を曲面
状にすれば、更に一層結果が良好となる。

【００７８】上記の真空蒸着装置１１においては、上記
した図１〜図４のような画素を有するもの以外に、形
状、サイズを変更することができ、多数の小さい画素を
個々に、或いは大きい画素を単独に形成することもでき
る。

【００７９】上記電界発光素子の透明電極、有機ホール
輸送層、有機ホールブロック層、有機電子輸送層及び金
属電極は、それぞれが複数層からなる積層構造であって
もよい。

【００８０】また、上記電界発光素子における各有機層
は、真空蒸着以外にも、昇華又は気化を伴う他の成膜方
法、或いはスピンコートやキャスト等の方法で形成して
もよい。

【００８１】また、上記した電界発光素子のホール輸送
性発光層は、この素子の発光スペクトルの制御のために
微量分子の共蒸着を行ってもよく、例えば、ペリレン誘
導体、クマリン誘導体等の有機物質を微量含む有機薄膜
であってもよい。

【００８２】また、ホール輸送材料として使用可能な材
料としては、ベンジジン又はその誘導体、スチリルアミ
ン又はその誘導体、トリフェニルメタン又はその誘導体
をはじめ、ポルフィリン又はその誘導体、トリアゾール
又はその誘導体、イミダゾール又はその誘導体、オキサ
ジアゾール又はその誘導体、ポリアリールアルカン又は
その誘導体、フェニレンジアミン又はその誘導体、アリ
ールアミン又はその誘導体、オキサゾール又はその誘導
体、アントラセン又はその誘導体、フルオレノン又はそ
の誘導体、ヒドラゾン又はその誘導体、スチルベン又は
その誘導体、またはポリシラン系化合物、ビニルカルバ
ゾール系化合物、チオフェン系化合物、アニリン系化合
物等の複素環式共役系のモノマー、オリゴマー、ポリマ
ー等が挙げられる。

【００８３】具体的には、α−ナフチルフェニルジアミ
ン、ポルフィリン、金属テトラフェニルポルフィリン、
金属ナフタロシアニン、４，４’，４”−トリメチルト
リフェニルアミン、４，４’，４”−トリス（３−メチ
ルフェニルフェニルアミノ）トリフェニルアミン、Ｎ，
Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラキス（ｐ−トリル）ｐ−フェニ
レンジアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラフェニル−
４，４’−ジアミノビフェニル、Ｎ−フェニルカルバゾ
ール、４−ジ−ｐ−トリルアミノスチルベン、ポリ（パ
ラフェニレンビニレン）、ポリ（チオフェンビニレ
ン）、ポリ（２，２’−チエニルピロール）等が挙げら
れるが、これらに限定されるものではない。

【００８４】また、電子輸送性材料として使用可能な材
料としては、キノリン又はその誘導体、ペリレン又はそ
の誘導体、ビススチリル又はその誘導体、ピラジン又は
その誘導体等が挙げられる。

【００８５】具体的には、８−ヒドロキシキノリンアル
ミニウム、アントラセン、ナフタリン、フェナントレ
ン、ピレン、クリセン、ペリレン、ブタジエン、クマリ
ン、アクリジン、スチルベン又はこれらの誘導体等が挙
げられる。

【００８６】また、上記電界発光素子のアノード電極、
カソード電極等の使用材料にも制限はない。

【００８７】カソード電極材料については、効率良く電
子を注入するために、電極材料の真空準位からの仕事関
数の小さい金属を用いるのが好ましく、アルミニウム−
リチウム合金以外にも、例えば、アルミニウム、インジ
ウム、マグネシウム、銀、カルシウム、バリウム、リチ
ウム等の低仕事関数金属を単体で、または他の金属との
合金として安定性を高めて使用してもよい。

【００８８】また、アノード電極側から有機電界発光を
取り出すため、後述する実施例はアノード電極には透明
電極であるＩＴＯを用いたが、効率良くホールを注入す
るために、アノード電極材料の真空準位からの仕事関数
が大きいもの、例えば金、二酸化スズ−アンチモン混合
物、酸化亜鉛−アルミニウム混合物の電極を用いてもよ
い。

【００８９】また、発光材料を選択することによって、
Ｇ、Ｂの二色を発光するカラー用、又はマルチカラー用
の有機電界発光素子を作製することができる。その他、
本発明はディスプレイ用としてだけでなく、光源用とし
ても使用可能な有機電界発光素子に適用できると共に、
他の光学的用途にも適用することができる。

【００９０】なお、上記した有機電界発光素子は、安定
性を高めるためにゲルマニウム酸化物等で封止を行って
大気中の酸素等の影響を排してもよく、また真空に引い
た状態で素子を駆動してもよい。

【００９１】＜第２の実施の形態＞図２４は、本発明の
第２の実施の形態による青色発光素子部２１Ｂの要部を
示す概略断面図である。

【００９２】本実施の形態による有機ＥＬ素子では、図
５の素子と比べて、ＩＴＯ透明電極５上に、ホール輸送
性発光層４ｂを形成し、ホール輸送性発光層を単層に形
成していることが異なっている。それ以外の緑色発光素
子部２１Ｇは、図５の素子と同様である。

【００９３】＜第３の実施の形態＞図２５は、本発明の
第３の実施の形態による青色発光素子部２１Ｂの要部を
示す概略断面図である。

【００９４】本実施の形態による有機ＥＬ素子では、図
５の素子と比べて、ＩＴＯ透明電極５上に、ホール輸送
層（ホール輸送性発光層を兼ねる）４ａを形成し、上記
した第２の実施の形態と同様にホール輸送性発光層を単
層に形成している。それ以外は、上記した第２の実施の
形態と同様である。

【００９５】

【実施例】以下、本発明を実施例について更に詳細に説
明する。

【００９６】実施例１ 本実施例による有機ＥＬ素子の具体的な構成をその製造
方法に基づいて説明する。

【００９７】まず、３０ｍｍ×３０ｍｍのガラス基板６
上にＩＴＯ電極５（膜厚約１００ｎｍ）を設けたＩＴＯ
基板上に、ＳｉＯ₂ ２４の真空蒸着により２ｍｍ×２ｍ
ｍの発光領域以外をマスクした有機電界発光素子作製用
のＩＴＯ基板を作製した。

【００９８】次に、ホール輸送層４ａとして、ｍ−ＭＴ
ＤＡＴＡ（４，４’，４”−tris（３−methylphenylph
enylamino)triphenylamine：図２０の構造式のもの）を
蒸着速度０．２〜０．４ｎｍ/secで真空蒸着法により真
空下で３０ｎｍの厚みに蒸着した。

【００９９】次に、ホール輸送層またはホール輸送性発
光層４ｂとして機能するα−ＮＰＤ（α−naphtyl phen
yl diamine：図２１の構造式のもの）を真空蒸着法によ
り真空下で５０ｎｍの厚みに蒸着速度０．２〜０．４ｎ
ｍ/secで蒸着した。

【０１００】次に、２ｍｍ×２ｍｍの発光領域を半分覆
うような、開口部２３ｃの面積が１ｍｍ×２ｍｍのマス
ク２２ｃに交換し、バソクプロイン（２，９−dimethyl
−４，７−diphenyl−１，１０−phenanthroline：図８
の構造式２のもの）をホールブロック層３３として２０
ｎｍの厚みに蒸着速度０．２〜０．４ｎｍ/secで真空蒸
着した。

【０１０１】次に、マスクを開口部２３ａの面積が２ｍ
ｍ×２ｍｍのもの２２ａに戻し、電子輸送層又は電子輸
送性発光層２として機能するＡｌｑ₃ （８−hydroxy qu
inoline aluminum：図２３の構造式のもの）を４０ｎｍ
の厚みに真空蒸着した。

【０１０２】次に、カソード電極１としてＬｉＦを約
０．５ｎｍの厚みに真空蒸着し、次にＡｌを２００ｎｍ
の厚みに真空蒸着して、図１に示した有機電界青色・緑
色発光素子２１を作製した。

【０１０３】こうして作製された有機電界青色・緑色発
光素子の特性を測定し、その結果を示す。

【０１０４】図２６は、この実施例１による有機ＥＬ素
子２１の分光特性を示すグラフである。即ち、ホールブ
ロック層として機能するバソクプロインを有する発光領
域では最大発光波長は４６０ｎｍ、ＣＩＥ色度座標上で
の座標は（０．１６，０．１４）であり、良好な青色発
光を呈した。発光スペクトルの形状から、α−ＮＰＤか
らの発光であることは明らかであった。また、バソクプ
ロインのない発光部位は電子輸送性発光材料であるＡｌ
ｑ₃ からの発光が得られ、最大発光波長５２０ｎｍ、Ｃ
ＩＥ（０．３３，０．５５）の良好な緑色発光が得られ
た。

【０１０５】また、輝度については、図２７に示すよう
に、電流密度３５０ｍＡ／ｃｍ² での輝度は青色発光部
位では６０００ｃｄ／ｍ² 、緑色発光部位では４０００
０ｃｄ／ｍ² であった。

【０１０６】更に、この有機ＥＬ素子をデューティ比１
／１００でパルス駆動したところ、電流密度５５００ｍ
Ａ／ｃｍ² の時に、直流駆動に換算するとピーク輝度５
５０００ｃｄ／ｍ² であり、十分に実用に耐えることの
できる高性能で高輝度の青色発光素子部を作製すること
ができた。

【０１０７】こうして作製された青色・緑色発光素子
は、発光面積が２ｍｍ×２ｍｍの同一発光領域中に発光
面積１ｍｍ×２ｍｍのα−ＮＰＤからの発光である青色
発光領域、発光面積１ｍｍ×２ｍｍのＡｌｑ₃ からの発
光である緑色発光領域のそれぞれを有する素子であっ
た。

【０１０８】実施例２ 本実施例による有機ＥＬ素子の具体的な構成をその製造
方法に基づいて説明する。

【０１０９】まず、３０ｍｍ×３０ｍｍのガラス基板６
上にＩＴＯ電極５（膜厚約１００ｎｍ）を設けたＩＴＯ
基板上に、ＳｉＯ₂ ２４の真空蒸着により２ｍｍ×２ｍ
ｍの発光領域以外をマスクした有機電界発光素子作製用
のＩＴＯ基板を作製した。

【０１１０】そして、このＩＴＯ基板上に、ホール輸送
層またはホール輸送性発光層４ｂとして機能するα−Ｎ
ＰＤ（α−naphtyl phenyl diamine：図２１の構造式の
もの）を真空蒸着法により真空下で５０ｎｍ厚に蒸着
（蒸着速度０．２〜０．４ｎｍ/sec）した。

【０１１１】次に、２ｍｍ×２ｍｍの発光領域を半分覆
うような、開口部２３ｃの面積が１ｍｍ×２ｍｍのマス
ク２２ｃに交換し、バソクプロイン（２，９−dimethyl
−４，７−diphenyl−１，１０−phenanthroline：図８
の構造式２で示されるもの）をホールブロック層３３と
して厚さ２０ｎｍ（蒸着速度０．２〜０．４ｎｍ／ｓｅ
ｃ）に真空蒸着した。

【０１１２】次に、マスクを開口部２３ａの面積が２ｍ
ｍ×２ｍｍのもの２２ａに戻し、電子輸送層又は電子輸
送性発光層として機能するＡｌｑ_３ （８−hydroxy qu
inoline aluminum：図２３の構造式のもの）を４０ｎｍ
の厚さに真空蒸着した。

【０１１３】次に、カソード電極１としてＬｉＦを約
０．５ｎｍの厚みに真空蒸着し、次にＡｌを２００ｎｍ
の厚みに真空蒸着して、有機電界青色・緑色発光素子２
１を作製した。

【０１１４】こうして作製された有機電界青色・緑色発
光素子の特性を測定し、その結果を示す。

【０１１５】即ち、実施例１による有機ＥＬ素子２１と
同様、ホールブロック層として機能するバソクプロイン
を有する発光領域では最大発光波長は４６０ｎｍ、ＣＩ
Ｅ色度座標上での座標は（０．１５５，０．１１）であ
り、良好な青色発光を呈した。発光スペクトルの形状か
ら、α−ＮＰＤからの発光であることは明らかであっ
た。また、バソクプロインのない発光部位は電子輸送性
発光材料であるＡｌｑ₃からの発光が得られ、最大発光
波長５２０ｎｍ、ＣＩＥ（０．３３，０．５５）の良好
な緑色発光が得られた。

【０１１６】また、輝度については、電流密度３５０ｍ
Ａ／ｃｍ² での輝度は１５００ｃｄ／ｍ² であった。

【０１１７】こうして作製された青色・緑色発光素子
は、発光面積が２ｍｍ×２ｍｍの同一発光領域中に発光
面積１ｍｍ×２ｍｍのα−ＮＰＤからの発光である青色
発光領域、発光面積１ｍｍ×２ｍｍのＡｌｑ₃ からの発
光である緑色発光領域のそれぞれを有する素子であっ
た。

【０１１８】実施例３ 本実施例による有機ＥＬ素子の具体的な構成をその製造
方法に基づいて説明する。

【０１１９】まず、８×９（８ライン×９コラム）（Ｇ
×２、Ｂ×１）単純マトリクスを作製するために、３０
ｍｍ×３０ｍｍのガラス基板６上に、ＩＴＯをライン側
電極５として幅２．０ｍｍ、間隔０．５４ｍｍ、膜厚約
１００ｎｍで８本形成し、またコラム側にはＳｉＯ₂ の
真空蒸着により絶縁層２４として幅１．０ｍｍ、間隔
１．５４ｍｍで１０本形成した。形成された１つのＥＬ
セルの発光領域は１．５４×２．０ｍｍ² であり、開口
率は５２．６％であった。

【０１２０】マスクは１９．７８ｍｍ×２４．８６ｍｍ
の開口部２３ａを有するもの２２ａを用い、８×９（Ｇ
×２、Ｂ×１）単純マトリクスの発光部位の全てを覆う
形で初めに有機層を蒸着した。

【０１２１】ホール輸送層４ａとしてｍ−ＭＴＤＡＴＡ
（４，４’，４”−tris（３−methylphenylphenylamin
o)triphenylamine：図２０の構造式のもの）を蒸着速度
０．２〜０．４ｎｍ/secで真空蒸着法により真空下で３
０ｎｍの厚みに、ホール輸送層またはホール輸送性発光
層４ｂとして機能するα−ＮＰＤ（α−naphtyl phenyl
diamine：図２１に示す構造式のもの）を真空蒸着法に
より真空下で５０ｎｍ厚に蒸着（蒸着速度０．２〜０．
４ｎｍ/sec）した。

【０１２２】次に、ＩＴＯの発光領域である２．０ｍｍ
×３０ｍｍのストライプ上に、開口部の面積が２．１ｍ
ｍ×３０ｍｍのストライプ状開口２３ｂが各色毎のそれ
ぞれ３本開口しているマスクの一つ２２ｂに交換し、バ
ソクプロイン（２，９−dimethyl−４，７−diphenyl−
１，１０−phenanthroline：図８の構造式２のもの）を
ホールブロック層３３として透明電極５上に厚さ２０ｎ
ｍの厚みに蒸着速度０．２〜０．４ｎｍ/secで真空蒸着
した。

【０１２３】次に、マスク開口部２３ａの面積が１９．
７８ｍｍ×２４．８６ｍｍのマスク２２ａに戻し、電子
輸送層または電子輸送性発光層２として機能するＡｌｑ
₃ （８−hydroxy quinoline aluminum：図２３の構造式
のもの）を４０ｎｍの厚みに真空蒸着した。

【０１２４】次に、ストライプ状開口を有するマスクに
交換し、各ストライプ毎に（マスクは３種類用いて）カ
ソード電極１としてＬｉＦを約０．５ｎｍの厚みに真空
蒸着し、次にＡｌを２００ｎｍの厚みに真空蒸着して、
図３に示した有機電界青色・緑色発光素子２１を作製し
た。

【０１２５】こうして作製された単純マトリクスでの有
機電界発光素子は、大開口面積でｍ−ＭＴＤＡＴＡ、α
−ＮＰＤを蒸着しているため、殆ど漏れ電流がなく、単
純マトリクス駆動が可能であった。

【０１２６】この単純マトリクスの特性を測定したとこ
ろ、ホールブロック層として機能するバソクプロインを
有するストライプでは最大発光波長は４６０ｎｍ、ＣＩ
Ｅ色度座標上での座標は（０．１６，０．１４）であ
り、良好な青色発光を呈した。電流密度３５０ｍＡ／ｃ
ｍ² での輝度は１６００ｃｄ／ｍ² であった。発光スペ
クトルの形状から、α−ＮＰＤからの発光であることは
明らかであった。また、バソクプロインのない発光部位
は電子輸送性発光材料であるＡｌｑ₃ からの発光が得ら
れ、最大発光波長５２０ｎｍ、ＣＩＥ（０．３３，０．
５５）の良好な緑色発光が得られた。

【０１２７】実施例４ 本発明の第４の実施例による有機ＥＬ素子をその製造方
法に基づいて説明する。

【０１２８】本実施例による有機ＥＬ素子では、ホール
輸送層４ａを設けず、ホール輸送性発光層４ｂとしてα
−ＮＰＤ（α−naphtyl phenyl diamine：図２１の構造
式のもの。これは、図２２（Ａ）のα−ＰＰＤ又は図２
２（Ｂ）のα−ＴＰＤ又は（Ｃ）のＴＰＤでもよい。）
を真空蒸着法により真空下で例えば５０ｎｍの厚みに蒸
着（蒸着速度０．２〜０．４ｎｍ/sec）しており、ホー
ル輸送性発光層を単層に形成したこと以外は上記した第
１の実施例と同様である。

【０１２９】図２８は、図２４に示した実施例４による
有機ＥＬ素子の分光特性を示すグラフである。

【０１３０】この実施例の場合は、最大発光波長（吸収
ピーク）は約４６０ｎｍであり、またＣＩＥ色度座標上
での座標は（0.155 ，0.11）であり、良好な青色発光を
呈した。緑色発光については、図２６と同様であった。

【０１３１】そして、図２９に示す如く、電流密度４０
０ｍＡ/cm²での輝度は１４００cd/m² であった。

【０１３２】発光スペクトルの形状から、青色発光部位
ではα−ＮＰＤからなるホール輸送性発光層４ｂからの
発光であることは明らかであった。

【０１３３】しかも、図３０のしきい値電圧特性に示す
如く、電圧が５Ｖ位までは電流は殆ど流れず、５Ｖを過
ぎて徐々に流れ始め、６Ｖ過ぎから急速に流れ出す。即
ち、低電圧駆動が可能であると共に、しきい値電圧特性
が良好であることを示している。

【０１３４】上記したことから明らかなように、本発明
に基づく各実施例１〜４の有機ＥＬ素子は、ホールブロ
ック層３３をホール輸送性発光材料４ａ及び／又は４ｂ
と電子輸送層２との間に設けることにより、ホール輸送
層での電子−ホールの再結合が十分となって発光層を兼
ねることができ、効率の高い安定した発光を得ることが
できる。

【０１３５】上記した各実施例により、既存の材料を用
いても、優れた色度を持つ青色発光を高輝度で得られる
有機ＥＬ素子を作製することが可能であることが示さ
れ、材料開発における可能性と時間短縮を実現でき、ま
た、新たな発光材料系及び電子輸送材料の設計指針を示
すことができるものと考えられる。

【０１３６】

【発明の作用効果】本発明は、上述した如く、発光領域
がホール輸送層と電子輸送層とにそれぞれ独立に存在す
る各積層体間で、ホール輸送層及び電子輸送層をそれぞ
れ共通の材料で形成しているので、各色の発光色を呈す
る積層体を簡便なプロセスで容易かつ低コストに作製で
きることになる。しかも、有効画素領域全面に、上記共
通の各層を大開口マスクで形成することにより、成膜性
又は段差被覆性が良好となり、カソード−アノード間の
漏れ電流も少なくすることができる。

【０１３７】そして、特に、ホール輸送性有機材料中に
電子−ホールの再結合による発光が得られるようにした
こと（特に、ホールブロック層を、ホール輸送性発光材
料と電子輸送層の間に挿入する構造）によって、従来、
非発光性の優れた電子輸送材料が存在しないことで困難
な構造であると考えられてきた、ホール輸送層が発光層
である有機電界発光素子でも、高輝度、高効率の安定し
た発光を得ることができる。特に、青色発光に関しては
顕著であり、ＤＣ駆動で１００００ｃｄ／ｍ²以上、１
／１００デューティ比でのパルス駆動でも直流換算でピ
ーク輝度５５０００ｃｄ／ｍ² 以上を得ることが可能で
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例による有機ＥＬ素子の要部の断
面図である。

【図２】同、有機ＥＬ素子の要部の概略平面図である。

【図３】本発明の他の実施例による有機ＥＬ素子の要部
についてアノードと直交する断面図（Ａ）、アノードに
沿う断面図（Ｂ）（（Ａ）の（Ｂ）−（Ｂ）線断面図）
である。

【図４】同、有機ＥＬ素子の概略分解斜視図である。

【図５】本発明の第１の実施の形態による有機ＥＬ素子
の要部の概略断面図であって、（Ａ）は青色発光素子
部、（Ｂ）は緑色発光素子部である。

【図６】同、ホールブロック層に使用可能なフェナント
ロリン誘導体の一般式を示す図である。

【図７】同、フェナントロリン誘導体の構造式１を示す
図である。

【図８】同、フェナントロリン誘導体の構造式２を示す
図である。

【図９】同、フェナントロリン誘導体の構造式３を示す
図である。

【図１０】同、フェナントロリン誘導体の構造式４を示
す図である。

【図１１】同、フェナントロリン誘導体の構造式５を示
す図である。

【図１２】同、フェナントロリン誘導体の構造式６を示
す図である。

【図１３】同、フェナントロリン誘導体の構造式７を示
す図である。

【図１４】同、フェナントロリン誘導体の構造式８を示
す図である。

【図１５】同、フェナントロリン誘導体の構造式９を示
す図である。

【図１６】同、フェナントロリン誘導体の構造式１０を
示す図である。

【図１７】同、実施の形態による有機ＥＬ素子の積層構
造を模式的に示すバンドモデル図である。

【図１８】同、実施の形態に使用する真空蒸着装置の概
略断面図である。

【図１９】同、実施の形態に使用する蒸着マスクと作製
された有機ＥＬ素子の概略平面図である。

【図２０】同、実施の形態に使用するｍ−ＭＴＤＡＴＡ
（ホール輸送性発光材料）の構造式を示す図である。

【図２１】同、実施の形態に使用するα−ＮＰＤ（ホー
ル輸送性発光材料）の構造式を示す図である。

【図２２】同、実施の形態に使用可能な他のホール輸送
性発光材料を示し、（Ａ）はα−ＰＰＤの構造式、
（Ｂ）はα−ＴＰＤの構造式、（Ｃ）はＴＰＤの構造式
を示す図である。

【図２３】同、実施の形態に使用したＡｌｑ₃ （電子輸
送材料）の構造式を示す図である。

【図２４】本発明の第２の実施の形態による有機ＥＬ素
子の要部の概略断面図である。

【図２５】本発明の第３の実施の形態による有機ＥＬ素
子の要部の概略断面図である。

【図２６】本発明の第１の実施例による有機ＥＬ素子の
分光特性を示すグラフである。

【図２７】同、第１の実施例による有機ＥＬ素子の電流
−輝度特性を示すグラフである。

【図２８】本発明の他の実施例による有機ＥＬ素子の分
光特性を示すグラフである。

【図２９】同、他の実施例による有機ＥＬ素子の電流−
輝度特性を示すグラフである。

【図３０】同、他の実施例による有機ＥＬ素子の電圧−
輝度特性を示すグラフである。

【図３１】従来の有機ＥＬ素子の一例を示す概略断面図
である。

【図３２】同他の有機ＥＬ素子の一例を示す概略断面図
である。

【図３３】同有機ＥＬ素子の具体例を示す概略斜視図で
ある。

【符号の説明】

１…金属電極（カソード）、２…電子輸送層、４…ホー
ル輸送層、４ａ、４ｂ…ホール輸送性発光層、５…ＩＴ
Ｏ透明電極（アノード）、６…ガラス基板、１０、２
０、２１…有機ＥＬ素子、２１Ｇ…緑色発光素子部、２
１Ｂ…青色発光素子部、２２、２２ａ、２２ｂ、２２ｃ
…蒸着マスク、２４…絶縁層、３３…ホールブロック
層、ｅ…電子、ｈ…ホール

Claims (22)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 発光領域がホール輸送層と電子輸送層と
   にそれぞれ独立に存在する有機物質の積層体を２種有
   し、これらの積層体が、共通の材料層からなる前記ホー
   ル輸送層と共通の材料層からなる前記電子輸送層とを有
   しており、２色の発光色を呈することを特徴とする電界
   発光素子。
2. 【請求項２】 前記発光領域が有機化合物からなり、こ
   の発光領域を含む有機物質からなる前記積層体を２種有
   し、これらの積層体の１種において、ホール輸送性有機
   材料中で電子−ホールの再結合による青色発光が得られ
   る、請求項１に記載した電界発光素子。
3. 【請求項３】 ホール輸送層中で前記再結合を起こすた
   めのホールブロック層を有する、請求項２に記載した電
   界発光素子。
4. 【請求項４】 前記ホールブロック層がホール輸送層と
   電子輸送層との間に設けられている、請求項３に記載し
   た電界発光素子。
5. 【請求項５】 前記ホールブロック層の最高占有分子軌
   道レベルが、前記ホールブロック層の両側に接して積層
   された各有機層のそれぞれの最高占有分子軌道レベルの
   うちエネルギー的に低い方の最高占有分子軌道レベル以
   下にある、請求項３に記載した電界発光素子。
6. 【請求項６】 前記ホールブロック層の最低非占有分子
   軌道レベルが、前記ホールブロック層の両側に接して積
   層された各有機層のそれぞれの最低非占有分子軌道レベ
   ルのうちエネルギー的に低い方の最低非占有分子軌道レ
   ベル以上にあり、かつエネルギー的に高い方の最低非占
   有分子軌道レベル以下にある、請求項３に記載した電界
   発光素子。
7. 【請求項７】 前記発光領域が短波長発光用のホール輸
   送性材料からなり、前記ホールブロック層がフェナント
   ロリン誘導体からなっている、請求項３に記載した電界
   発光素子。
8. 【請求項８】 前記発光領域が有機化合物からなり、こ
   の発光領域を含む有機物質からなる前記積層体を２種有
   し、これらの積層体の１種において、電子輸送性有機材
   料中で電子−ホールの再結合による緑色発光が得られ
   る、請求項１に記載した電界発光素子。
9. 【請求項９】 光学的に透明な基体上に、透明電極、有
   機層及び金属電極が順次積層されている、請求項１に記
   載した電界発光素子。
10. 【請求項１０】 同一基体上で、前記透明電極、前記有
    機層及び前記金属電極がマトリクスパターンを形成して
    いる有機電界発光素子として構成されている、請求項９
    に記載した電界発光素子。
11. 【請求項１１】 カラーディスプレイ用の素子として構
    成されている、請求項１０に記載した電界発光素子。
12. 【請求項１２】 発光領域がホール輸送層と電子輸送層
    とにそれぞれ独立に存在する有機物質の積層体を２種有
    し、これらの積層体が、共通の材料層からなる前記ホー
    ル輸送層と共通の材料層からなる前記電子輸送層とを有
    しており、２色の発光色を呈することを特徴とする電界
    発光素子を製造するに際し、 共通の基体上において、２種の前記積層体に共通の第１
    電極を形成する工程と、 前記第１電極上において、２種の前記積層体を含む領域
    上に共通のホール輸送層形成材料を成膜して各ホール輸
    送層を形成する工程と、 前記各ホール輸送層を含む領域上において、２種の前記
    積層体を含む領域上に共通の電子輸送層形成材料を成膜
    して各電子輸送層を形成する工程と、 前記各電子輸送層上に、２種の前記積層体のそれぞれの
    第２電極を前記第１電極に対向して形成する工程とを有
    する、電界発光素子の製造方法。
13. 【請求項１３】 前記発光領域を有機化合物で形成し、
    この発光領域を含む有機物質からなる前記積層体を２種
    形成し、これらの積層体の１種において、ホール輸送性
    有機材料中で電子−ホールの再結合による青色発光を得
    る、請求項１２に記載した電界発光素子の製造方法。
14. 【請求項１４】 ホール輸送層中で前記再結合を起こす
    ためのホールブロック層を形成する、請求項１３に記載
    した電界発光素子の製造方法。
15. 【請求項１５】 前記ホールブロック層をホール輸送層
    と電子輸送層との間に設ける、請求項１４に記載した電
    界発光素子の製造方法。
16. 【請求項１６】 前記ホールブロック層の最高占有分子
    軌道レベルを、前記ホールブロック層の両側に接して積
    層された各有機層のそれぞれの最高占有分子軌道レベル
    のうちエネルギー的に低い方の最高占有分子軌道レベル
    以下とする、請求項１４に記載した電界発光素子の製造
    方法。
17. 【請求項１７】 前記ホールブロック層の最低非占有分
    子軌道レベルを、前記ホールブロック層の両側に接して
    積層された各有機層のそれぞれの最低非占有分子軌道レ
    ベルのうちエネルギー的に低い方の最低非占有分子軌道
    レベル以上とし、かつエネルギー的に高い方の最低非占
    有分子軌道レベル以下とする、請求項１４に記載した電
    界発光素子の製造方法。
18. 【請求項１８】 前記発光領域を短波長発光用のホール
    輸送性材料で形成し、前記ホールブロック層をフェナン
    トロリン誘導体で形成する、請求項１４に記載した電界
    発光素子の製造方法。
19. 【請求項１９】 前記発光領域を有機化合物で形成し、
    この発光領域を含む有機物質からなる前記積層体を２種
    形成し、これらの積層体の１種において、電子輸送性有
    機材料中で電子−ホールの再結合による緑色発光を得
    る、請求項１２に記載した電界発光素子の製造方法。
20. 【請求項２０】 光学的に透明な基体上に、透明電極、
    有機層及び金属電極を順次積層する、請求項１２に記載
    した電界発光素子の製造方法。
21. 【請求項２１】 同一基体上で、前記透明電極、前記有
    機層及び前記金属電極がマトリクスパターンを形成して
    いる有機電界発光素子を製造する、請求項２０に記載し
    た電界発光素子の製造方法。
22. 【請求項２２】 カラーディスプレイ用の素子を製造す
    る、請求項２１に記載した電界発光素子の製造方法。