JPH11307267A

JPH11307267A - 有機ｅｌ素子

Info

Publication number: JPH11307267A
Application number: JP10122975A
Authority: JP
Inventors: Michio Arai; 三千男荒井
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 1998-04-16
Filing date: 1998-04-16
Publication date: 1999-11-05

Abstract

(57)【要約】【課題】耐熱性、耐候性が高く、リークやダークスポ
ットの発生が少なく、量産性が高く、低コスト化の可能
な有機ＥＬ素子を提供する。【解決手段】本発明の有機ＥＬ素子は、基板上に、一
対の電極と、これらの電極間に少なくとも発光機能に関
与する１種または２種以上の有機層を有し、前記有機層
と前記両電極との間に、それぞれ絶縁層を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、有機ＥＬ素子に関
し、詳しくは、交流駆動する有機ＥＬ素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】有機ＥＬ素子は、蛍光性有機化合物を含
む薄膜を、電子注入電極とホール注入電極とで挟んだ構
成を有し、前記薄膜に電子およびホールを注入して再結
合させることにより励起子（エキシトン）を生成させ、
このエキシトンが失活する際の光の放出（蛍光・燐光）
を利用して発光する素子である。

【０００３】有機ＥＬ素子の特徴は、１０Ｖ前後の電圧
で数１００から数１００００cd/m²ときわめて高い輝度
の面発光が可能であり、また蛍光物質の種類を選択する
ことにより青色から赤色までの発光が可能なことであ
る。

【０００４】ところで、有機ＥＬ素子として、ホール注
入電極にスズドープ酸化インジウム（ＩＴＯ）透明電極
を使用し、ホール注入輸送層等用のホール注入輸送性化
合物にテトラアリーレンジアミン誘導体を使用した構成
のものが知られている（特開昭６３−２９５６９５号
等）。

【０００５】しかし、例えばＮ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テト
ラキス（−ｍ−ビフェニル）−１，１’−ビフェニル−
４，４’−ジアミンのようなテトラアリーレンジアミン
誘導体の層をＩＴＯ透明電極上に直接形成した場合、テ
トラアリーレンジアミン誘導体の結晶化や層の剥離によ
って発光寿命が十分でないという問題がある。

【０００６】このような問題に対処するために、ＩＴＯ
透明電極とテトラアリーレンジアミン誘導体を含有する
層との間に、ホール注入輸送性化合物でもある４，
４’，４”−トリス（−Ｎ−（−３−メチルフェニル）
−Ｎ−フェニルアミノ）トリフェニルアミン（ＭＴＤＡ
ＴＡ）を含有する層を設け、ホール注入効果を得るとと
もに、両層の密着性を改善することが行われている（特
開平４−３０８６８８号等）。しかしながら、例えば
４，４’，４”−トリス（−Ｎ−（−３−メチルフェニ
ル）−Ｎ−フェニルアミノ）トリフェニルアミンはガラ
ス転移温度が８０℃程度であり、耐熱性が不十分であ
る。

【０００７】また、発光層と電子注入電極との間にも電
子注入輸送層を設け、電子注入効果を得るとともに、両
者の密着性を改善することも行われている。電子注入輸
送層としては、キノリン誘導体等が用いられている。

【０００８】有機ＥＬ素子は、実用上、高い電界強度下
において使用されるものであって発熱からは逃れられな
いものであるため、上記の４，４’，４”−トリス（−
Ｎ−（−３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ）
トリフェニルアミン等、有機材料の耐熱性の悪さは深刻
であり、これに起因して発光寿命が十分でないという問
題が生じる。

【０００９】さらに、ホール注入層、電子注入層等に使
用される有機材料は比較的高価である。このため、大盤
のディスプレイや、量産品への応用を考えた場合、コス
トの低減が重要な問題となってくる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、耐熱
性、耐候性が高く、リークやダークスポットの発生が少
なく、量産性が高く、低コスト化の可能な有機ＥＬ素子
を提供することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的は、以下の構成
により達成される。

【００１２】（１）基板上に、一対の電極と、これら
の電極間に少なくとも発光機能に関与する１種または２
種以上の有機層を有し、前記有機層と前記両電極との間
に、それぞれ絶縁層を有する有機ＥＬ素子。（２）前記電極の少なくとも一方が、錫ドープ酸化イ
ンジウムまたは亜鉛ドープ酸化インジウムである上記
（１）の有機ＥＬ素子。（３）前記絶縁層の膜厚が２〜５０ｎｍである上記
（１）または（２）の有機ＥＬ素子。（４）前記絶縁層が、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸化
鉛、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化ジルコニウ
ム、酸化ハフニウム、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化
リチウム、酸化カルシウム、酸化ストロンチウムおよび
酸化バリウムの１種または２種以上を含有する上記
（１）〜（３）のいずれかの有機ＥＬ素子。（５）交流駆動される上記（１）〜（４）のいずれか
の有機ＥＬ素子。（６）前記有機層として、８−キノリノールまたはそ
の誘導体を配位子とするアルミニウム錯体、テトラアリ
ールベンジシン化合物およびルブレンを含有する層を有
する上記（１）〜（５）のいずれかの有機ＥＬ素子。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明の有機ＥＬ素子は、基板上
に、一対の電極と、これらの電極間に少なくとも発光機
能に関与する１種または２種以上の有機層を有し、前記
有機層と前記両電極との間に、それぞれ絶縁層を有す
る。

【００１４】電極と有機層との間の絶縁層はコンデンサ
の役割を果たし、電極に電圧をかけると誘電分極が生じ
るので、これを交流電圧とすることにより発光層中でホ
ールと電子とが移動して再結合し、発光する。絶縁層
は、誘電体であればよい。

【００１５】通常、有機ＥＬ素子は、発光層以外に、ホ
ール注入層や電子注入層等の有機層を有する。これらを
設ける代わりに、無機材料を用いた絶縁層を設けること
により、耐熱性が向上し、酸化被膜などで有機層を挟み
込むこととなるため耐候性が向上し、素子の長寿命化を
図れる。また、比較的高価な有機物質ではなく、安価で
入手しやすい無機材料を用いているので、製造が容易と
なり、製造コストを低減することができる。さらには、
電極との接続性も良好になる。このため、リークの発生
やダークスポットの発生が少ない。

【００１６】絶縁層の厚さはコンデンサとしての役割を
果たせ、十分な発光が得られれば特に限定されるもので
はない。具体的には、形成材料によっても異なるが、通
常、２〜５０ｎｍ、特に１０〜２０ｎｍが好ましい。厚
さがこれより薄いと、十分な効果が得られない。これよ
り厚いと、十分な発光が得られない。

【００１７】絶縁層を構成する材料としては、酸化ケイ
素（ＳｉＯ₂ ）、窒化ケイ素（Ｓｉ₃Ｎ₄ ）、酸化鉛
（ＰｂＯ、ＰｂＯ₂）、酸化アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ
₃ ）、酸化チタン（ＴｉＯ₂ ）、酸化ジルコニウム（Ｚ
ｒＯ₂）、酸化ハフニウム（ＨｆＯ₂）、酸化ニオブ（Ｎ
ｂ₂Ｏ₅ ）、酸化タンタル（Ｔａ₂Ｏ₅ ）、酸化リチウム
（Ｌｉ₂Ｏ）、酸化カルシウム（ＣａＯ）、酸化ストロ
ンチウム（ＳｒＯ）、酸化バリウム（ＢａＯ）等が好ま
しい。また、これらの複合酸化物、例えば、チタン酸バ
リウム（ＢａＴｉＯ₃）、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂ
Ｏ₃）、ジルコニウム酸鉛（ＰｂＺｒＯ₃）、ＰＺＴ系材
料（Ｐｂ（ＴｉＺｒ）Ｏ₃）等でもよい。これらの材料
は、通常、その化学量論組成で存在するが、Ｏ量やＮ量
などは多少偏倚していてもよい。また、これらは１種を
用いてもよいし、２種以上を用いてもよい。２種以上を
併用するときは、別層にして積層したり、混合したりす
ればよい。なお、絶縁層２つの組成は異なっていてもよ
い。

【００１８】絶縁層の誘電率は、１〜２００が好まし
い。誘電率がこれより小さいと、十分な効果が得られな
い。

【００１９】絶縁層は、発光波長帯域、通常４００〜７
００nm、特に各発光光に対する光透過率が８０％以上、
特に９０％以上であることが好ましい。発光光は絶縁層
を通って取り出されるため、その透過率が低くなると、
発光層からの発光自体が減衰され、発光素子として必要
な輝度が得られなくなる傾向がある。ただし、一方のみ
から発光光を取り出すときには、光を取り出す側の絶縁
層のみが発光光に対し８０％以上であればよい。両側か
ら取り出すときには、両方の絶縁層が発光光に対し８０
％以上であればよい。

【００２０】光を取り出さない側の電極としては、導電
性物質であればよく、例えば、Ａｌ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｋ、
Ｌｉ、Ｎａ、Ｍｇ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ａ
ｇ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｚｒ等の金属元素単体、または
それらを含む２成分、３成分の合金系が挙げられる。中
でもＡｌまたはＡｌ合金が好ましい。Ａｌ合金として
は、ＡｌとＳｃ，Ｎｂ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｎｄ，Ｔａ，Ｃ
ｕ，Ｓｉ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｍｎ，Ｎｉ，Ｐｄ，Ｐｔおよび
Ｗ等の遷移元素との合金が挙げられる。Ａｌ合金を用い
る場合、Ａｌと遷移元素の１種以上との合金が好まし
く、その際Ａｌは９０at％以上、特に９５at％以上であ
ることが好ましい。

【００２１】光を取り出す側の電極は、透明ないし半透
明な電極が好ましい。透明電極としては、ＩＴＯ（錫ド
ープ酸化インジウム）、ＩＺＯ（亜鉛ドープ酸化インジ
ウム）、ＺｎＯ、ＳｎＯ₂ 、Ｉｎ₂ Ｏ₃ 等があるが、特
にＩＴＯ（錫ドープ酸化インジウム）、ＩＺＯ（亜鉛ド
ープ酸化インジウム）が好ましい。ＩＴＯは、通常Ｉｎ
₂Ｏ₃とＳｎＯとを化学量論組成で含有するが、Ｏ量は
多少これから偏倚していてもよい。ＩＺＯは、通常Ｉｎ
₂ Ｏ₃ とＺｎＯ₂ とを化学量論組成で含有するが、酸素
量は多少これから偏倚していてもよい。Ｉｎ₂ Ｏ₃ に対
するＳｎＯ₂ の混合比は、１〜２０wt％、さらには５〜
１２wt％が好ましい。また、ＩＺＯでのＩｎ₂ Ｏ₃ に対
するＺｎＯ₂ の混合比は、通常、１２〜３２wt％程度で
ある。なお、電極両方とも上記の透明電極として両面か
ら光を取り出す構成としてもよい。

【００２２】光を取り出す側の電極は、発光波長帯域、
通常４００〜７００nm、特に各発光光に対する光透過率
が８０％以上、特に９０％以上であることが好ましい。
透過率が低くなると、発光層からの発光自体が減衰さ
れ、発光素子として必要な輝度が得られなくなる傾向が
ある。

【００２３】電極の厚さは、５０〜５００nm、特に５０
〜３００nmの範囲が好ましい。また、その上限は特に制
限はないが、あまり厚いと透過率の低下や剥離などの心
配が生じる。厚さが薄すぎると、十分な効果が得られ
ず、製造時の膜強度等の点でも問題がある。

【００２４】絶縁層は、ＣＶＤ、ＰＶＤ法などにより形
成することができる。ＰＶＤ法ではスパッタ法が好まし
く、中でもＲＦスパッタ法が好ましい。

【００２５】絶縁層を蒸着法で形成する場合、真空蒸着
の条件は特に限定されないが、１０^-4Pa以下の真空度と
し、蒸着速度は０．０１〜１nm／sec 程度とすることが
好ましい。また、真空中で連続して有機層を含む有機Ｅ
Ｌ構造体の各層を形成することが好ましい。真空中で連
続して形成すれば、各層の界面に不純物が吸着すること
を防げるため、高特性が得られる。

【００２６】絶縁層をスパッタ法で形成する場合、スパ
ッタガスには、通常のスパッタ装置に使用される不活性
ガスが使用できる。中でも、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅのいずれ
か、あるいは、これらの少なくとも１種以上のガスを含
む混合ガスを用いることが好ましい。

【００２７】スパッタガスにＡｒ、Ｋｒ、Ｘｅのいずれ
かを主スパッタガスとして用いる場合、基板ターゲット
間距離の積は２０〜６０Pa・cm、特に３０〜５０Pa・cm
の範囲が好ましい。この条件であればいずれのスパッタ
ガスを用いても好ましい結果を得ることができるが、特
にＡｒを用いることが好ましい。

【００２８】また、酸素欠損を補うため、スパッタガス
に加えてＯ₂等の酸素ガスを混合して用いてもよい。酸
素ガスの分圧は、スパッタガスに対して０．１〜１００
％程度となるように導入すればよい。なお、基板温度、
スパッタガス圧、ターゲット、基板間距離、投入電力等
の成膜条件によって、酸素ガスを同一分圧条件で導入し
ても、バリヤー層中に取り込まれる酸素の量が異なるた
め、これらの条件に合わせて最適な分圧を適宜調整すれ
ばよい。

【００２９】スパッタ法としては、ＲＦスパッタ法を用
いることが好ましい。ＲＦスパッタ装置の電力は１０〜
１００Ｗ／cm² の範囲が好ましい。周波数は１〜１００
ＭHzが好ましい。成膜レートは５〜１００nm／min 、特
に５〜５０nm／min の範囲が好ましい。動作圧力は０．
１〜１Ｐａの範囲が好ましい。

【００３０】電極は、蒸着法等によっても形成できる
が、好ましくはスパッタ法、特にＤＣスパッタあるいは
パルススパッタ法により形成することが好ましい。

【００３１】ターゲットとしては、通常、電極の組成と
同じものを用いる。スパッタ時のスパッタガスの圧力
は、０．１〜５Pa、さらに好ましくは０．１〜１Paの範
囲が好ましい。また、成膜中にスパッタガスの圧力を前
記範囲内で変化させることにより、濃度勾配を有する電
極を容易に得ることができる。また、成膜ガス圧力と基
板ターゲット間距離の積は２０〜６５Pa・cmとするが好
ましい。

【００３２】スパッタガスには、通常のスパッタ装置に
使用される不活性ガスが使用できる。中でも、Ａｒ、Ｋ
ｒ、Ｘｅのいずれか、あるいは、これらの少なくとも１
種以上のガスを含む混合ガスを用いることが好ましい。
これらは不活性ガスであり、かつ、比較的原子量が大き
いため好ましく、特にＡｒ、Ｋｒ、Ｘｅ単体が好まし
い。Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅガスを用いることにより、スパッ
タされた原子が基板まで到達する途中、上記ガスと衝突
を繰り返し、運動エネルギーを減少させて、基板に到着
する。このことにより、スパッタされた原子の持つ運動
エネルギーが有機ＥＬ構造体に与える物理的ダメージが
少なくなる。また、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅの少なくとも１種
以上のガスを含む混合ガスを用いてもよく、この様な混
合ガスを用いる場合、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅの分圧の合計は
５０％以上にして主スパッタガスとして用いる。

【００３３】スパッタ法としてはＲＦ電源を用いた高周
波スパッタ法等も可能であるが、成膜レートの制御が容
易であるＤＣスパッタ法を用いることが好ましい。ＤＣ
スパッタ装置の電力としては、好ましくは０．１〜１０
Ｗ／cm²、特に０．５〜７Ｗ／cm²の範囲である。また、
成膜レートは０．１〜１００nm／min 、特に１〜３０nm
／min の範囲が好ましい。

【００３４】上記電極を蒸着法で形成する場合、真空蒸
着の条件は特に限定されないが、１０^-4Pa以下の真空度
とし、蒸着速度は０．０１〜１nm／sec 程度とすること
が好ましい。また、真空中で連続して各層を形成するこ
とが好ましい。真空中で連続して形成すれば、各層の界
面に不純物が吸着することを防げるため、高特性が得ら
れる。

【００３５】本発明の有機ＥＬ素子の一構成例を図１示
す。基板１上に、第１の電極２、第１の絶縁層３、有機
層４、第２の絶縁層５、第２の電極６を順次有し、電極
２、６に交流電圧をかけると、絶縁層３、５がコンデン
サの役割を果たし、発光層４中でホールと電子とが移動
して再結合し、発光する。発光層は２層以上積層しても
よい。

【００３６】本発明の有機層は、発光機能に関与し、ホ
ール（正孔）および電子の輸送機能、ホールと電子の再
結合により励起子を生成させる機能を有する。この有機
層、つまり発光層には、比較的電子的にニュートラルな
化合物を用いることが好ましい。

【００３７】発光層の厚さは、特に制限されるものでは
なく、形成方法によっても異なるが、通常５〜５００nm
程度、特に１０〜３００nmとすることが好ましい。

【００３８】有機ＥＬ素子の発光層には、発光機能を有
する化合物である蛍光性物質を含有させる。このような
蛍光性物質としては、例えば、特開昭６３−２６４６９
２号公報に開示されているような化合物、例えばキナク
リドン、ルブレン、スチリル系色素等の化合物から選択
される少なくとも１種が挙げられる。また、トリス（８
−キノリノラト）アルミニウム等の８−キノリノールま
たはその誘導体を配位子とする金属錯体色素などのキノ
リン誘導体、テトラフェニルブタジエン、アントラセ
ン、ペリレン、コロネン、１２−フタロペリノン誘導体
等が挙げられる。さらには、特願平６−１１０５６９号
のフェニルアントラセン誘導体、特願平６−１１４４５
６号のテトラアリールエテン誘導体等を用いることがで
きる。

【００３９】また、それ自体で発光が可能なホスト物質
と組み合わせて使用することが好ましく、ドーパントと
しての使用が好ましい。このような場合の発光層におけ
る化合物の含有量は０．０１〜２０wt% 、さらには０．
１〜１５wt% であることが好ましい。ホスト物質と組み
合わせて使用することによって、ホスト物質の発光波長
特性を変化させることができ、長波長に移行した発光が
可能になるとともに、素子の発光効率や安定性が向上す
る。

【００４０】ホスト物質としては、キノリノラト錯体が
好ましく、さらには８−キノリノールまたはその誘導体
を配位子とするアルミニウム錯体が好ましい。このよう
なアルミニウム錯体としては、特開昭６３−２６４６９
２号、特開平３−２５５１９０号、特開平５−７０７３
３号、特開平５−２５８８５９号、特開平６−２１５８
７４号等に開示されているものを挙げることができる。

【００４１】具体的には、まず、トリス（８−キノリノ
ラト）アルミニウム、ビス（８−キノリノラト）マグネ
シウム、ビス（ベンゾ｛ｆ｝−８−キノリノラト）亜
鉛、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）アルミニウ
ムオキシド、トリス（８−キノリノラト）インジウム、
トリス（５−メチル−８−キノリノラト）アルミニウ
ム、８−キノリノラトリチウム、トリス（５−クロロ−
８−キノリノラト）ガリウム、ビス（５−クロロ−８−
キノリノラト）カルシウム、５，７−ジクロル−８−キ
ノリノラトアルミニウム、トリス（５，７−ジブロモ−
８−ヒドロキシキノリノラト）アルミニウム、ポリ［亜
鉛（II）−ビス（８−ヒドロキシ−５−キノリニル）メ
タン］等がある。

【００４２】また、８−キノリノールまたはその誘導体
のほかに他の配位子を有するアルミニウム錯体であって
もよく、このようなものとしては、ビス（２−メチル−
８−キノリノラト）（フェノラト）アルミニウム(III)
、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）（オルト−
クレゾラト）アルミニウム(III) 、ビス（２−メチル−
８−キノリノラト）（メタークレゾラト）アルミニウム
(III) 、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）（パラ
−クレゾラト）アルミニウム(III) 、ビス（２−メチル
−８−キノリノラト）（オルト−フェニルフェノラト）
アルミニウム(III) 、ビス（２−メチル−８−キノリノ
ラト）（メタ−フェニルフェノラト）アルミニウム(II
I) 、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）（パラ−
フェニルフェノラト）アルミニウム(III) 、ビス（２−
メチル−８−キノリノラト）（２，３−ジメチルフェノ
ラト）アルミニウム(III) 、ビス（２−メチル−８−キ
ノリノラト）（２，６−ジメチルフェノラト）アルミニ
ウム(III) 、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）
（３，４−ジメチルフェノラト）アルミニウム(III) 、
ビス（２−メチル−８−キノリノラト）（３，５−ジメ
チルフェノラト）アルミニウム(III) 、ビス（２−メチ
ル−８−キノリノラト）（３，５−ジ−tert−ブチルフ
ェノラト）アルミニウム(III) 、ビス（２−メチル−８
−キノリノラト）（２，６−ジフェニルフェノラト）ア
ルミニウム(III) 、ビス（２−メチル−８−キノリノラ
ト）（２，４，６−トリフェニルフェノラト）アルミニ
ウム(III) 、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）
（２，３，６−トリメチルフェノラト）アルミニウム(I
II) 、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）（２，
３，５，６−テトラメチルフェノラト）アルミニウム(I
II) 、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）（１−ナ
フトラト）アルミニウム(III) 、ビス（２−メチル−８
−キノリノラト）（２−ナフトラト）アルミニウム(II
I) 、ビス（２，４−ジメチル−８−キノリノラト）
（オルト−フェニルフェノラト）アルミニウム(III) 、
ビス（２，４−ジメチル−８−キノリノラト）（パラ−
フェニルフェノラト）アルミニウム(III) 、ビス（２，
４−ジメチル−８−キノリノラト）（メタ−フェニルフ
ェノラト）アルミニウム(III) 、ビス（２，４−ジメチ
ル−８−キノリノラト）（３，５−ジメチルフェノラ
ト）アルミニウム(III) 、ビス（２，４−ジメチル−８
−キノリノラト）（３，５−ジ−tert−ブチルフェノラ
ト）アルミニウム(III) 、ビス（２−メチル−４−エチ
ル−８−キノリノラト）（パラ−クレゾラト）アルミニ
ウム(III) 、ビス（２−メチル−４−メトキシ−８−キ
ノリノラト）（パラ−フェニルフェノラト）アルミニウ
ム(III) 、ビス（２−メチル−５−シアノ−８−キノリ
ノラト）（オルト−クレゾラト）アルミニウム(III) 、
ビス（２−メチル−６−トリフルオロメチル−８−キノ
リノラト）（２−ナフトラト）アルミニウム(III) 等が
ある。

【００４３】このほか、ビス（２−メチル−８−キノリ
ノラト）アルミニウム(III) −μ−オキソ−ビス（２−
メチル−８−キノリノラト）アルミニウム(III) 、ビス
（２，４−ジメチル−８−キノリノラト）アルミニウム
(III) −μ−オキソ−ビス（２，４−ジメチル−８−キ
ノリノラト）アルミニウム(III) 、ビス（４−エチル−
２−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム(III) −
μ−オキソ−ビス（４−エチル−２−メチル−８−キノ
リノラト）アルミニウム(III) 、ビス（２−メチル−４
−メトキシキノリノラト）アルミニウム(III) −μ−オ
キソ−ビス（２−メチル−４−メトキシキノリノラト）
アルミニウム(III) 、ビス（５−シアノ−２−メチル−
８−キノリノラト）アルミニウム(III) −μ−オキソ−
ビス（５−シアノ−２−メチル−８−キノリノラト）ア
ルミニウム(III) 、ビス（２−メチル−５−トリフルオ
ロメチル−８−キノリノラト）アルミニウム(III) −μ
−オキソ−ビス（２−メチル−５−トリフルオロメチル
−８−キノリノラト）アルミニウム(III) 等であっても
よい。

【００４４】このほかのホスト物質としては、特願平６
−１１０５６９号に記載のフェニルアントラセン誘導体
や特願平６−１１４４５６号に記載のテトラアリールエ
テン誘導体なども好ましい。

【００４５】また、発光層は、必要に応じて、少なくと
も１種のホール輸送性化合物と少なくとも１種の電子輸
送性化合物との混合層とすることも好ましく、さらには
この混合層中にドーパントを含有させることが好まし
い。このような混合層におけるドーパントの含有量は、
ホール輸送性化合物と電子輸送性化合物との合計量に対
して０．０１〜２０wt% 、さらには０．１〜１５wt% と
することが好ましい。

【００４６】混合層では、キャリアのホッピング伝導パ
スができるため、各キャリアは極性的に有利な物質中を
移動し、逆の極性のキャリア注入は起こりにくくなるた
め、有機化合物がダメージを受けにくくなり、素子寿命
がのびるという利点がある。また、前述のドーパントを
このような混合層に含有させることにより、混合層自体
のもつ発光波長特性を変化させることができ、発光波長
を長波長に移行させることができるとともに、発光強度
を高め、素子の安定性を向上させることもできる。

【００４７】混合層に用いられるホール輸送性化合物に
は、例えば、特開昭６３−２９５６９５号公報、特開平
２−１９１６９４号公報、特開平３−７９２号公報、特
開平５−２３４６８１号公報、特開平５−２３９４５５
号公報、特開平５−２９９１７４号公報、特開平７−１
２６２２５号公報、特開平７−１２６２２６号公報、特
開平８−１００１７２号公報、ＥＰ０６５０９５５Ａ１
等に記載されている各種有機化合物を用いることができ
る。例えば、テトラアリールベンジシン化合物（トリア
リールジアミンないしトリフェニルジアミン：ＴＰ
Ｄ）、芳香族三級アミン、ヒドラゾン誘導体、カルバゾ
ール誘導体、トリアゾール誘導体、イミダゾール誘導
体、アミノ基を有するオキサジアゾール誘導体、ポリチ
オフェン等である。これらの化合物は、１種のみを用い
ても、２種以上を併用してもよい。

【００４８】ホール輸送性の化合物としては、強い蛍光
を持ったアミン誘導体、例えばトリフェニルジアミン誘
導体、さらにはスチリルアミン誘導体、芳香族縮合環を
持つアミン誘導体を用いるのが好ましい。

【００４９】電子輸送性の化合物としては、キノリン誘
導体、さらには８−キノリノールないしその誘導体を配
位子とする金属錯体、特にトリス（８−キノリノラト）
アルミニウム（Ａｌｑ３）を用いることが好ましい。ま
た、フェニルアントラセン誘導体、テトラアリールエテ
ン誘導体を用いるのも好ましい。オキサジアゾール誘導
体、ペリレン誘導体、ピリジン誘導体、ピリミジン誘導
体、キノキサリン誘導体、ジフェニルキノン誘導体、ニ
トロ置換フルオレン誘導体等を用いることができる。こ
れらの化合物は、１種のみを用いても、２種以上を併用
してもよい。

【００５０】この場合の混合比は、それぞれのキャリア
移動度とキャリア濃度によるが、一般的には、ホール輸
送性化合物の化合物／電子輸送性化合物の重量比が、１
／９９〜９９／１、さらに好ましくは１０／９０〜９０
／１０、特に好ましくは２０／８０〜８０／２０程度と
なるようにすることが好ましい。

【００５１】また、混合層の厚さは、分子層一層に相当
する厚み以上で、有機化合物層の膜厚未満とすることが
好ましい。具体的には１〜８５nmとすることが好まし
く、さらには５〜６０nm、特には５〜５０nmとすること
が好ましい。

【００５２】また、混合層の形成方法としては、異なる
蒸着源より蒸発させる共蒸着が好ましいが、蒸気圧（蒸
発温度）が同程度あるいは非常に近い場合には、予め同
じ蒸着ボード内で混合させておき、蒸着することもでき
る。混合層は化合物同士が均一に混合している方が好ま
しいが、場合によっては、化合物が島状に存在するもの
であってもよい。発光層は、一般的には、有機蛍光物質
を蒸着するか、あるいは、樹脂バインダー中に分散させ
てコーティングすることにより、発光層を所定の厚さに
形成する。

【００５３】特に発光層として好ましいものに、８−キ
ノリノールまたはその誘導体を配位子とするアルミニウ
ム錯体と、テトラアリールベンジシン化合物に、ルブレ
ン、クマリン等の蛍光物質をドープした混合層が挙げら
れる。８−キノリノールまたはその誘導体を配位子とす
るアルミニウム錯体と、テトラアリールベンジシン化合
物との混合比は上記の範囲内であることが好ましい。ル
ブレン等のドーピング蛍光物質は、この混合層に対し、
０．０１〜２０mol％であることが好ましい。

【００５４】有機ＥＬ構造体各層を成膜した後に、Ｓｉ
Ｏ_X 等の無機材料、テフロン、塩素を含むフッ化炭素重
合体等の有機材料等を用いた保護膜を形成してもよい。
保護膜は透明でも不透明であってもよく、保護膜の厚さ
は５０〜１２００nm程度とする。保護膜は、前記の反応
性スパッタ法の他に、一般的なスパッタ法、蒸着法、Ｐ
ＥＣＶＤ法等により形成すればよい。

【００５５】さらに、素子の有機層や電極の酸化を防い
だり、機械的ダメージから保護するために、素子上に封
止板を設けることが好ましい。封止板は、湿気の侵入を
防ぐために、接着性樹脂等を用いて接着し密封する。封
止ガスは、Ａｒ、Ｈｅ、Ｎ₂等の不活性ガス等が好まし
い。また、この封止ガスの水分含有量は、１００ppm以
下、より好ましくは１０ppm以下、特には１ppm以下であ
ることが好ましい。この水分含有量に下限値は特にない
が、通常０．１ppm程度である。

【００５６】封止板の材料としては、好ましくは平板状
であって、ガラスや石英、樹脂等の透明ないし半透明材
料が挙げられるが、特にガラスが好ましい。このような
ガラス材として、例えば、ソーダ石灰ガラス、鉛アルカ
リガラス、ホウケイ酸ガラス、アルミノケイ酸ガラス、
シリカガラス等のガラス組成のものが好ましい。また、
その製板方法としては、ロールアウト法、ダウンロード
法、フュージョン法、フロート法等が好ましい。ガラス
材の表面処理法としては、研磨加工処理、ＳｉＯ₂バリ
ヤーコート処理等が好ましい。これらの中でも、フロー
ト法で製板されたソーダ石灰ガラスで、表面処理の無い
ガラス材が安価に使用でき、好ましい。封止板として
は、ガラス板以外にも、金属板、プラスチック板等を用
いることもできる。

【００５７】封止板の高さを調整する手段としては、特
に制限されるものではないが、スペーサーを用いること
が好ましい。スペーサーを用いることにより、安価で、
容易に所望の高さを得ることができる。スペーサーの材
料としては、樹脂ビーズ、シリカビーズ、ガラスビー
ズ、ガラスファイバー等が挙げられ、特にガラスビーズ
等が好ましい。スペーサーは、通常、粒径の揃った粒状
物であるが、その形状は特に限定されるものではなく、
スペーサーとしての機能に支障のないものであれば種々
の形状であってもよい。その大きさとしては、円換算の
直径が１〜２０μm 、より好ましくは１〜１０μm 、特
に２〜８μm が好ましい。このような直径のものは、粒
長１００μm 以下程度であることが好ましく、その下限
は特に規制されるものではないが、通常１μm 程度であ
る。

【００５８】なお、封止板に凹部を形成した場合には、
スペーサーは使用しても、使用しなくてもよい。使用す
る場合の好ましい大きさとしては、前記範囲でよいが、
特に２〜８μm の範囲が好ましい。

【００５９】スペーサーは、予め封止用接着剤中に混入
されていても、接着時に混入してもよい。封止用接着剤
中におけるスペーサーの含有量は、好ましくは０．０１
〜３０wt％、より好ましくは０．１〜５wt％である。

【００６０】接着剤としては、安定した接着強度が保
て、気密性が良好なものであれば特に限定されるもので
はないが、カチオン硬化タイプの紫外線硬化型エポキシ
樹脂接着剤を用いることが好ましい。

【００６１】基板材料としては特に限定するものではな
く、積層する有機ＥＬ構造体の電極の材質等により適宜
決めることができ、例えば、Ａｌ等の金属材料や、ガラ
ス、石英や樹脂等の透明ないし半透明材料、あるいは不
透明であってもよく、この場合はガラス等のほか、アル
ミナ等のセラミックス、ステンレス等の金属シートに表
面酸化などの絶縁処理を施したもの、フェノール樹脂等
の熱硬化性樹脂、ポリカーボネート等の熱可塑性樹脂な
どを用いることができる。

【００６２】基板に色フィルター膜や蛍光性物質を含む
色変換膜、あるいは誘電体反射膜を用いて発光色をコン
トロールしてもよい。

【００６３】色フィルター膜には、液晶ディスプレイ等
で用いられているカラーフィルターを用いればよいが、
有機ＥＬ素子の発光する光に合わせてカラーフィルター
の特性を調整し、取り出し効率・色純度を最適化すれば
よい。

【００６４】また、ＥＬ素子材料や蛍光変換層が光吸収
するような短波長の外光をカットできるカラーフィルタ
ーを用いれば、素子の耐光性・表示のコントラストも向
上する。

【００６５】また、誘電体多層膜のような光学薄膜を用
いてカラーフィルターの代わりにしてもよい。

【００６６】蛍光変換フィルター膜は、ＥＬ発光の光を
吸収し、蛍光変換膜中の蛍光体から光を放出させること
で、発光色の色変換を行うものであるが、組成として
は、バインダー、蛍光材料、光吸収材料の三つから形成
される。

【００６７】蛍光材料は、基本的には蛍光量子収率が高
いものを用いればよく、ＥＬ発光波長域に吸収が強いこ
とが望ましい。実際には、レーザー色素などが適してお
り、ローダミン系化合物・ペリレン系化合物・シアニン
系化合物・フタロシアニン系化合物（サブフタロシアニ
ン等も含む）・ナフタロイミド系化合物・縮合環炭化水
素系化合物・縮合複素環系化合物・スチリル系化合物・
クマリン系化合物等を用いればよい。

【００６８】バインダーは、基本的に蛍光を消光しない
ような材料を選べばよく、フォトリソグラフィー・印刷
等で微細なパターニングが出来るようなものが好まし
い。また、ＩＴＯ、ＩＺＯの成膜時にダメージを受けな
いような材料が好ましい。

【００６９】光吸収材料は、蛍光材料の光吸収が足りな
い場合に用いるが、必要のない場合は用いなくてもよ
い。また、光吸収材料は、蛍光性材料の蛍光を消光しな
いような材料を選べばよい。

【００７０】有機層の形成には、均質な薄膜が形成でき
ることから、真空蒸着法を用いることが好ましい。真空
蒸着法を用いた場合、アモルファス状態または結晶粒径
が０．１μm 以下の均質な薄膜が得られる。

【００７１】真空蒸着の条件は特に限定されないが、１
０^-4Pa以下の真空度とし、蒸着速度は０．０１〜１nm／
sec 程度とすることが好ましい。また、真空中で連続し
て各層を形成することが好ましい。真空中で連続して形
成すれば、各層の界面に不純物が吸着することを防げる
ため、高特性が得られる。また、素子の駆動電圧を低く
したり、ダークスポットの発生・成長を抑制したりする
ことができる。

【００７２】これら各層の形成に真空蒸着法を用いる場
合において、１層に複数の化合物を含有させる場合、化
合物を入れた各ボートを個別に温度制御して共蒸着する
ことが好ましい。

【００７３】本発明の有機ＥＬ素子は、交流駆動する。
通常、印加電圧は２０〜１００Ｖ程度、周波数は１００
Hz〜１０MHz程度である。あるいは、同様なパルス駆動
であってもよい。この際、定電流駆動であっても、定電
圧駆動であってもよい。

【００７４】

【実施例】以下、本発明の具体的実施例を比較例ととも
に示し、本発明をさらに詳細に説明する。

【００７５】＜実施例１＞ガラス基板上に、スパッタ法
でＩＴＯ透明電極薄膜を１００nmの厚さに成膜し、パタ
ーニングした。このＩＴＯ透明電極が形成されたガラス
基板を、中性洗剤、アセトン、エタノールを用いて超音
波洗浄し、煮沸エタノール中から引き上げて乾燥した。
透明電極表面をＵＶ／Ｏ₃ 洗浄した後、真空蒸着装置の
基板ホルダーに固定して、槽内を１×１０^-4Pa以下まで
減圧した。

【００７６】次に、ターゲットにＳｉＯ₂を用い、ＲＦ
スパッタ法で、ＳｉＯ₂絶縁層を、成膜速度５nm／min
で、２０nmの厚さに成膜した。このときのスパッタガス
はＡｒ１００sccmで、動作圧力は１Paとした。また、温
度は室温で、投入電力は周波数１３．５６ＭHzで１００
Ｗ、基板・ターゲット間は５cmであった。

【００７７】さらに、減圧を保ったまま、Ｎ，Ｎ，
Ｎ’，Ｎ’−テトラキス（ｍ−ビフェニル）−１，１’
−ビフェニル−４，４’−ジアミン（ＴＰＤ）と、トリ
ス（８−キノリノラト）アルミニウム（Ａｌｑ３）と、
ルブレンとを、全体の蒸着速度０．２nm/secとして４０
nmの厚さに蒸着し、発光層とした。ＴＰＤ：Ａｌｑ３＝
１：１（重量比）、この混合物に対してルブレンを０．
５mol％とした。

【００７８】次いで、減圧状態を保ったまま、ターゲッ
トにＳｉＯ₂を用い、ＲＦスパッタ法で、ＳｉＯ₂絶縁層
を、成膜速度５nm／minで、２０nmの厚さに成膜した。
このときのスパッタガスはＡｒ１００sccmで、動作圧力
は１Paとした。また、温度は室温で、投入電力は周波数
１３．５６ＭHzで１００Ｗ、基板・ターゲット間は５cm
であった。

【００７９】さらに、スパッタ法で、Ａｌを１００nmの
厚さに成膜し、もう一方の電極とした。

【００８０】最後にガラス封止板を貼り合わせ、有機Ｅ
Ｌ素子とした。

【００８１】また、比較サンプルとして、ガラス基板上
に、ＩＴＯホール注入電極を１００nmの厚さに成膜し、
Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ビス［Ｎ−（４−メ
チルフェニル）−Ｎ−フェニル−（４−アミノフェニ
ル）］−１，１’−ビフェニル−４，４’−ジアミンを
蒸着速度０．２nm／sec で５０nmの膜厚に蒸着してホー
ル注入層とし、ＴＰＤとＡｌｑ３とルブレンとを全体の
蒸着速度０．２nm/secとして４０nmの厚さに蒸着して発
光層とし（ＴＰＤ：Ａｌｑ３＝１：１（重量比）、この
混合物に対してルブレン０．５mol％）、ＭｇＡｇ電子
注入電極を１００nmの厚さに成膜し、さらに、Ａｌ保護
電極を１００nmの厚さに成膜し、ガラス封止して比較例
の有機ＥＬ素子を作製した。

【００８２】作製した本発明の有機ＥＬ素子を駆動電圧
１００V、周波数３kHzで駆動した。比較例の有機ＥＬ素
子は１０mA／cm² の定電流駆動した。この結果、本発明
の有機ＥＬ素子は、従来の比較例の有機ＥＬ素子と同等
の発光が確認できた。また、リークの発生も、ダークス
ポットの発生も見られなかった。しかも、比較例の有機
ＥＬ素子よりも寿命が長かった。

【００８３】絶縁層をＳｉ₃Ｎ₄ 、ＰｂＯ、ＰｂＯ₂、Ａ
ｌ₂Ｏ₃ 、ＴｉＯ₂ 、ＺｒＯ₂、ＨｆＯ₂ 、Ｎｂ₂Ｏ₅ 、
Ｔａ₂Ｏ₅ 、Ｌｉ₂Ｏ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ、ＢａＴ
ｉＯ₃、ＬｉＮｂＯ₃、ＰｂＺｒＯ₃、Ｐｂ（ＴｉＺｒ）
Ｏ₃としても同等の結果が得られた。

【００８４】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、耐熱
性、耐候性が高く、リークやダークスポットの発生が少
なく、量産性が高く、低コスト化の可能な有機ＥＬ素子
を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の有機ＥＬ素子の一構成例を模式的に表
した図である。

【符号の説明】

１基板２第１の電極３第１の絶縁層４有機層５第２の絶縁層６第２の電極

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＣ０９Ｋ 11/06 ６６０Ｃ０９Ｋ 11/06 ６６０Ｈ０５Ｂ 33/14 Ｈ０５Ｂ 33/14 Ａ 33/26 33/26 Ｚ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上に、一対の電極と、これらの電極
間に少なくとも発光機能に関与する１種または２種以上
の有機層を有し、前記有機層と前記両電極との間に、それぞれ絶縁層を有
する有機ＥＬ素子。
【請求項２】前記電極の少なくとも一方が、錫ドープ
酸化インジウムまたは亜鉛ドープ酸化インジウムである
請求項１の有機ＥＬ素子。
【請求項３】前記絶縁層の膜厚が２〜５０ｎｍである
請求項１または２の有機ＥＬ素子。
【請求項４】前記絶縁層が、酸化ケイ素、窒化ケイ
素、酸化鉛、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化ジル
コニウム、酸化ハフニウム、酸化ニオブ、酸化タンタ
ル、酸化リチウム、酸化カルシウム、酸化ストロンチウ
ムおよび酸化バリウムの１種または２種以上を含有する
請求項１〜３のいずれかの有機ＥＬ素子。
【請求項５】交流駆動される請求項１〜４のいずれか
の有機ＥＬ素子。
【請求項６】前記有機層として、８−キノリノールま
たはその誘導体を配位子とするアルミニウム錯体、テト
ラアリールベンジシン化合物およびルブレンを含有する
層を有する請求項１〜５のいずれかの有機ＥＬ素子。