JP2000133453A

JP2000133453A - 有機エレクトロルミネッセンス素子およびその製造方法

Info

Publication number: JP2000133453A
Application number: JP10301212A
Authority: JP
Inventors: Hisayuki Kawamura; 久幸川村; Chishio Hosokawa; 地潮細川
Original assignee: Idemitsu Kosan Co Ltd
Current assignee: Idemitsu Kosan Co Ltd
Priority date: 1998-10-22
Filing date: 1998-10-22
Publication date: 2000-05-12

Abstract

(57)【要約】【課題】発光輝度が高く、しかも、寿命が長い有機Ｅ
Ｌ素子およびその製造方法を提供する。【解決手段】少なくとも一対の電極とそれらに挟持さ
れた発光域とを有する有機エレクトロルミネッセンス素
子において、発光域に、エキサイプレックスを形成可能
な正孔輸送性化合物と電子輸送性化合物との混合物を含
有して直接発光させるとともに、当該エキサイプレック
スの発光における量子効率を１０％以上の値とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、エキサイプレッ
クス（励起錯体）の発光を直接利用した有機エレクトロ
ルミネッセンス素子（以下、単に、「有機ＥＬ素子」と
称する場合がある。）に関する。さらに詳しくは、民生
用および工業用の表示機器（ディスプレイ）あるいはプ
リンターヘッドの光源等に好適に用いることができる高
輝度で、寿命の長い有機ＥＬ素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、完全固体素子である点に着目し、
軽量、薄型、かつ低電圧駆動可能なディスプレイ要素と
して、有機ＥＬ素子の研究が盛んに行われている。この
ような有機ＥＬ素子の一例が、特開平６−５０６６３１
号公報に開示されており、発光輝度（発光効率）を高め
るために、有機発光層中に蛍光色素を添加した有機ＥＬ
素子が提案されている。

【０００３】また、特開平７−８５９７２号公報には、
同様に、発光輝度（発光効率）を高めるために、電子注
入性分子と、正孔（ホール）注入性分子との分子対を含
む再結合領域を設け、この再結合領域において生成した
励起子からのエネルギー移動を利用して発光させるため
の発光サイトを添加した有機ＥＬ素子が開示されてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
６−５０６６３１号公報に開示された有機ＥＬ素子にお
いて、有機発光層中に蛍光色素を均一に添加することは
容易でなく、蛍光色素の濃度むらに起因して発光特性が
ばらつきやすいという問題が見られた。また、有機発光
層中に、蛍光色素を添加するためには、有機発光層の構
成材料とともに共蒸着することが一般に行われるが、製
造装置が複雑化、大型化し、有機ＥＬ素子を経済的に生
産することが困難であった。

【０００５】また、特開平７−８５９７２号公報に開示
された有機ＥＬ素子においても、励起子を直接発光させ
るものではなく、別途添加した発光サイトを核にして発
光させている。したがって、再結合領域中に、発光サイ
トを均一に添加することは容易でなく、有機ＥＬ素子を
経済的に生産する点でも不利であった。また、励起子か
ら発光サイトへエネルギーが移動する際にエネルギー損
失が生じ、発光効率が低いという問題が見られた。な
お、特開平７−８５９７２号公報に開示された有機ＥＬ
素子において、発光サイトを添加しない場合には、エキ
サイプレックスから直接発光するので、量子効率は必ず
しも高くなく１〜２％程度であった。

【０００６】そこで、本発明の発明者らは上記問題を鋭
意検討したところ、発光域において、エキサイプレック
ス（励起錯体）を容易に形成可能な正孔輸送性化合物と
電子輸送性化合物との混合物を含有し、形成したエキサ
イプレックスを直接発光させるとともに、エキサイプレ
ックスの発光における量子効率を１０％以上の値とする
ことにより、有機ＥＬ素子の発光輝度を向上させ、しか
も、有機ＥＬ素子の長寿命化が図れることを見出した。
すなわち、本発明は、発光輝度が高い上に寿命が長く、
しかも製造容易な有機ＥＬ素子を提供することを目的と
する。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の有機ＥＬ素子に
よれば、少なくとも一対の電極と、それらに挟持された
発光域（有機発光帯域と称する場合もある。）を有する
有機ＥＬ素子において、発光域に、エキサイプレックス
を形成可能な正孔輸送性化合物と電子輸送性化合物との
混合物を含有して、エキサイプレックスを直接発光させ
るとともに、エキサイプレックスの発光における量子効
率を１０％以上の値とすることを特徴とする。

【０００８】このように正孔輸送性化合物と電子輸送性
化合物とを混合して使用することにより、正孔輸送性化
合物と電子輸送性化合物との接触面積が広くなり、エキ
サイプレックスの形成効率を高めることができる。ま
た、量子効率を１０％以上の値とすることにより、一定
以上の発光輝度を得ることができる。したがって、エキ
サイプレックスを直接発光させた場合に、発光輝度が高
く、寿命が長い有機ＥＬ素子を提供することができる。
また、このように構成すると、蛍光色素や発光サイトを
添加する必要がないため、有機ＥＬ素子を容易に製造す
ることもできる。なお、エキサイプレックスとは、基底
状態では電子的な相互作用を持たず、励起状態にて解離
性である２種類の分子（正孔輸送性化合物と電子輸送性
化合物）が、それぞれ電荷を帯びて緩く結合した錯体を
意味する。また、エキサイプレックスの形成について、
正孔輸送性化合物および電子輸送性化合物におけるそれ
ぞれ単独の蛍光スペクトルとは異なる長波長性の蛍光ス
ペクトルが、これらの混合物において測定されることに
より検証することができる。

【０００９】また、本発明の有機ＥＬ素子を構成するに
あたり、正孔輸送性化合物および電子輸送性化合物、あ
るいはいずれか一方が、Ｃ２対称性を有する構造を含ん
でいることが好ましい。このようにＣ２対称性を有する
化合物を使用することにより、エキサイプレックスを形
成する際のπ電子雲の重なり大きくなり、形成されたエ
キサイプレックスがより安定することになる。したがっ
て、より蛍光収率の高いエキサイプレックスを利用する
ことができる。なお、Ｃ２対称性とは、量子力学におけ
る分子構造を表す指標の一つであり、対称軸を中心に１
８０°回転させたときに、初めて回転前の構造と等しく
なる分子構造を意味する。

【００１０】また、本発明の有機ＥＬ素子を構成するに
あたり、正孔輸送性化合物が、フェニレンジアミン骨格
を有する化合物であることが好ましい。フェニレンジア
ミン骨格を有することにより、正孔輸送性化合物のイオ
ン化ポテンシャルが低下し、電荷のドナー性を著しく高
めることができる。

【００１１】また、本発明の有機ＥＬ素子を構成するに
あたり、正孔輸送性化合物が有するフェニレンジアミン
骨格が、下記一般式（１）で表されるフェニレンジアミ
ン骨格であることが好ましい。

【００１２】

【化１２】

【００１３】［一般式（１）中、Ａｒ¹ 〜Ａｒ² は、核
炭素数６〜２４の置換アリール基、または水素、炭素数
１〜６のアルキル基、炭素数１〜６のアルコキシ基、炭
素数６〜２４のアリール基、スチリル基、アミノ基、置
換アミノ基によって置換された炭素数６〜２４の置換ア
リール基である。］

【００１４】また、本発明の有機ＥＬ素子を構成するに
あたり、正孔輸送性化合物が、式（２）〜（７）で表さ
れる少なくとも一つの化合物であることが好ましい。こ
れらの化合物は、フェニレンジアミン化合物であるとと
もにＣ２対称性を有しており、しかもπ電子雲の面積が
大きいため、エキサイプレックスの形成が容易である。

【００１５】

【化１３】

【００１６】

【化１４】

【００１７】

【化１５】

【００１８】

【化１６】

【００１９】

【化１７】

【００２０】

【化１８】

【００２１】また、本発明の有機ＥＬ素子を構成するに
あたり、電子輸送性化合物が、下記式（８）〜（１１）
で表される少なくとも一つの化合物であることが好まし
い。これらの化合物は、Ｃ２対称性を有しており、しか
もπ電子雲の面積が大きいため、エキサイプレックスの
形成が容易である。

【００２２】

【化１９】

【００２３】

【化２０】

【００２４】

【化２１】

【００２５】

【化２２】

【００２６】また、本発明の有機ＥＬ素子を構成するに
あたり、正孔輸送性化合物と電子輸送性化合物との混合
比を、１：９〜９：１（モル比）の範囲内の値とするこ
とが好ましい。このような範囲内の混合比であれば、エ
キサイプレックスの形成が容易となり、また、エキサイ
プレックスの発光における量子効率をより高めることが
できる。

【００２７】また、本発明の別の態様は、上述した有機
エレクトロルミネッセンス素子を、基板に対して配置し
た蒸着源から異なる種類の蒸着材料を同時蒸着すること
により製造する方法であり、基板に、当該基板を自転さ
せるための回転軸線を設定し、当該回転軸線から離れた
位置に蒸着源を配設するとともに、基板を自転させなが
ら同時蒸着して発光域を製膜することを特徴とする。こ
のように発光域を製膜することにより、正孔輸送性化合
物と電子輸送性化合物とが均一な混合物となり、エキサ
イプレックスが形成しやすくなるとともに、形成したエ
キサイプレックスの発光における量子効率を１０％以上
の値とすることができる。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、この発明
の実施の形態について説明する。なお、参照する図面
は、この発明が理解できる程度に各構成成分の大きさ、
形状および配置関係を概略的に示してあるに過ぎない。
したがって、この発明は図示例にのみ限定されるもので
はない。また、図面では、断面を表すハッチングを省略
する場合がある。

【００２９】＜第１の実施形態＞まず、図１を参照し
て、本発明の有機ＥＬ素子における第１の実施形態につ
いて説明する。図１は、有機ＥＬ素子１００の断面図で
あり、陽極層１０、発光域１２および陰極層１６を、そ
れぞれ透光性基板２０上に順次に積層した構造を有して
いることを表している。そして、発光域１２は、正孔輸
送性化合物と電子輸送性化合物との混合層から構成して
ある。

【００３０】以下、第１の実施形態における特徴的な部
分である発光域１２の構成について中心に説明する。し
たがって、その他の構成部分、例えば、陽極層１０およ
び陰極層１６等の構成や製法については簡単に説明する
ものとし、言及していない部分については、有機ＥＬ素
子の分野において一般的に公知な構成や製法を採ること
ができる。

【００３１】（１）発光域（正孔輸送性化合物）図１における発光域１２には、エ
キサイプレックスの形成が可能な正孔輸送性化合物と電
子輸送性化合物との混合物を使用する。このような混合
物に使用される正孔輸送性化合物としては、量子効率が
１０％以上の値を有するエキサイプレックスを形成する
ことが可能で、正孔を容易に輸送可能な化合物であれば
特に制限されるものでないが、有機ＥＬ素子が高速応答
可能なように、１×１０⁴ 〜１×１０⁶ Ｖ／ｃｍの電界
を印加したときに、１×１０^-5ｃｍ² ／Ｖ・Ｓ以上の正
孔輸送能を有する化合物であることが好ましい。

【００３２】また、正孔輸送性化合物は、フェニレンジ
アミン骨格を有する化合物、特に一般式（１）で表され
る化合物であることが好ましい。このようなフェニレン
ジアミン骨格を有する化合物を使用することにより、正
孔輸送性化合物のイオン化ポテンシャルが低下し、電荷
のドナー性を著しく高めることができる。なお、好まし
い正孔輸送性化合物のイオン化ポテンシャルとしては、
４．８〜５．４ｅＶの範囲内の値である。

【００３３】また、一般式（１）で表されるフェニレン
ジアミン骨格を有する化合物において、Ａｒ¹ 〜Ａｒ²
は、核炭素数６〜２４の置換アリール基、または水素、
炭素数１〜６のアルキル基、炭素数１〜６のアルコキシ
基、炭素数６〜２４のアリール基、スチリル基、アミノ
基、置換アミノ基によって置換された炭素数６〜２４の
置換アリール基であるが、炭素数６〜２４の置換アリー
ル基において、好ましい置換基の具体例は、以下の通り
である。

【００３４】すなわち、好ましい炭素数１〜６のアルキ
ル基としては、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、
ｉ−プロピル基、ｎ−ブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、ｔ
ｅｒｔ−ブチル基、ｎ−ペンチル基、ｎ−ヘキシル基等
が挙げられる。また、好ましい炭素数１〜６のアルコキ
シ基の具体例としては、メトキシ基、エトキシ基、ｎ−
プロピルオキシ基、ｉ−プロピルオキシ基、ｎ−ブトキ
シ基、ｓｅｃ−ブトキシ基、ｔｅｒｔ−ブトキシ基、ｎ
−ペンチルオキシ基、ｎ−ヘキシルオキシ基等が挙げら
れる。

【００３５】また、好ましい炭素数６〜２４のアリール
基としては、フェニル基、ビフェニル基、ナフチル基、
アントラニル基、ターフェニル基、ピレニル基等が挙げ
られる。特に、これらのアリール基のうち、イオン化ポ
テンシャルが低いことから、フェニル基およびナフチル
基が好ましい。

【００３６】また、好ましいスチリル基としては、１−
フェニルビニル−１−イル基、２−フェニルビニル−１
−イル基、２，２−ジフェニルビニル−１−イル基、２
−フェニルー２−（ナフチルー１−イル）ビニル−１−
イル基、２，２−ビス（ジフェニルー１−イル）ビニル
−１−イル基等が挙げられる。特に、イオン化ポテンシ
ャルが低いことから、２，２−ジフェニルビニル−１−
イル基が好ましい。

【００３７】また、好ましい置換アミノ基における置換
基の具体例としては、炭素数１〜６のアルキル基また
は、炭素数６〜２４のアリール基、または炭素数６〜２
４の置換アリール基が挙げられる。また、中心のフェニ
レン基は、フェニレン基を含む炭素数が１１〜３０の縮
合環、ナフチレン基、１、４位、または９、１０位に結
合手を有するアントラニル基等が好ましい。なお、この
ようなフェニレンジアミン骨格を有する化合物の具体例
としては、上述した一般式（２）〜（７）で表される化
合物が挙げられる。

【００３８】また、正孔輸送性化合物が、Ｃ２対称性を
有する構造を含んでいることが好ましい。このようにＣ
２対称性を有する構造を含んだ正孔輸送性化合物を使用
することにより、エキサイプレックスを形成する際の、
電子輸送性化合物との間におけるπ電子雲との重なりが
大きくなり（会合性が高い）、形成されたエキサイプレ
ックスがより安定することになる。したがって、寿命が
より長い有機ＥＬ素子を提供することができる。

【００３９】ここで、図７（１）および（２）を参照し
ながら、Ｃ２対称性を有する構造の会合性について説明
する。図７（１）は、Ｃ２対称性を有する構造を含む化
合物（記号Ａ）同士の組み合わせを模式的に表したもの
であり、図７（２）は、Ｃ２対称性を有する構造を含む
化合物（記号Ａ）と、Ｃ２対称性を有しない構造を含む
化合物（記号Ｂ）との組み合わせを模式的に表わしたも
のである。図７（１）および（２）中、楕円部分（記号
Ｃ１〜Ｃ５）がπ電子雲を示し、Ｃ２対称性を有する構
造を含む化合物（記号Ａ）の場合には、それらが２方向
に結合手（記号Ｄ）で結ばれており、Ｃ２対称性を有し
ない構造を含む化合物（記号Ｂ）の場合には、それらが
３方向に結合手（記号Ｅ）で結ばれている。図７（１）
に示される組み合わせの場合には、π電子雲同士が大面
積で、しかも近接して重なることができる（ｄ１の距離
が短い。）。それに対して、図７（２）に示される組み
合わせの場合には、π電子雲同士の重なり面積が小さ
く、しかもπ電子雲同士が、距離的にかなり離れた状態
である（ｄ２およびｄ３の距離が長い。）。よって、図
７（１）および（２）から理解されるように、Ｃ２対称
性を有する構造を含んだ正孔輸送性化合物（記号Ａ）同
士を使用することにより、電子輸送性化合物との会合性
が向上し、エキサイプレックスが形成されやすくなると
ともに、形成されたエキサイプレックスの安定性が向上
することになる。

【００４０】（電子輸送性化合物）また、図１における
発光域１２に使用される電子輸送性化合物としては、量
子効率が１０％以上の値を有するエキサイプレックスを
形成することが可能で、電子を容易に輸送可能な化合物
であれば特に制限されるものでないが、有機ＥＬ素子が
高速応答可能なように、１×１０⁴ 〜１×１０⁶ Ｖ／ｃ
ｍの電界を印加したときに、１×１０^-5ｃｍ² ／Ｖ・Ｓ
以上の電子輸送能を有する化合物であることが好まし
い。ここで、好ましい電子輸送性化合物の具体例として
は、上述した式（８）〜（１１）で表される化合物が挙
げられる。

【００４１】また、前述したように、電子輸送性化合物
についても、Ｃ２対称性を有する構造を含んでいること
が好ましい。このようにＣ２対称性を有する構造を含ん
だ電子輸送性化合物を使用することにより、エキサイプ
レックスを形成する際の、正孔輸送性化合物との間にお
けるπ電子雲との重なりが大きくなり（会合性が高
い）、形成されたエキサイプレックスがより安定し、寿
命がより長い有機ＥＬ素子を提供することができるから
である。

【００４２】（発光域の形成方法）次に、図１における
発光域１２を形成する方法について説明する。例えば、
正孔輸送性化合物と、電子輸送性化合物とを予め混合し
た後に、真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、Ｌ
Ｂ法等の公知の方法を適用することができる。例えば、
真空蒸着法を用いた場合、蒸着温度５０〜４５０℃、真
空度１×１０^-7〜１×１０^-3ｔｏｒｒ、蒸着速度０．０
１〜５０ｎｍ／ｓｅｃ、基板温度−５０〜３００℃の蒸
着条件を採用することが好ましい。また、エキサイプレ
ックスの形成がより容易となることから、正孔輸送性化
合物と電子輸送性化合物とを適当な蒸着速度で同時蒸着
して、発光域を製膜することも好ましい。この同時蒸着
により発光域を製膜する方法については、第４の実施形
態で詳述する。

【００４３】また、発光域は、気相状態の材料化合物か
ら沈着されて形成された薄膜や、溶液状態または液相状
態の材料化合物から固体化されて形成された膜である分
子堆積膜とすることが好ましい。通常、この分子堆積膜
は、ＬＢ法により形成された薄膜（分子累積膜）とは、
凝集構造や高次構造の相違や、それに起因する機能的な
相違により区分することができる。さらには、樹脂等の
結着剤と有機発光材料とを溶剤に溶かして溶液とした
後、これをスピンコート法等により薄膜化することによ
っても、発光域を形成することができる。

【００４４】また、発光域を形成する際の、正孔輸送性
化合物と電子輸送性化合物との混合比率（蒸着比率）
は、効率的にエキサイプレックスが形成でき、１０％以
上の量子効率が得られれば特に制限されるものではない
が、具体的に、１：９〜９：１（モル比）の範囲内の値
とすることが好ましい。この理由は、このような範囲内
の混合比であれば、発光域でのエキサイプレックスの形
成が容易となり、また、エキサイプレックスの発光にお
ける量子効率をより高めることができるからである。

【００４５】したがって、エキサイプレックスの形成が
より容易となることから、正孔輸送性化合物と電子輸送
性化合物との混合比率を１：８〜８：１（モル比）の範
囲内の値とすることがより好ましく、１：５〜５：１
（モル比）の範囲内の値とすることがさらに好ましく、
１：２〜２：１（モル比）の範囲内の値とすることが最
も好ましい。なお、エキサイプレックスの量子効率につ
いては、エキサイプレックス発光の蛍光収率を測定する
ことにより、換算して算出することができる。

【００４６】（発光域の膜厚）次に、図１における発光
域１２の膜厚について説明する。発光域の膜厚について
は特に制限はなく、状況に応じて適宜選択することがで
きるが、例えば、５ｎｍ〜５μｍの範囲内の値であるこ
とが好ましい。発光域の膜厚が５ｎｍ未満となると、発
光輝度が低下する傾向があり、一方、発光域の膜厚が５
μｍを超えると、印加電圧の値が高くなる傾向がある。
したがって、発光域の膜厚を１０ｎｍ〜３μｍの範囲内
の値とすることがより好ましく、２０ｎｍ〜１μｍの範
囲内の値とすることがさらに好ましい。

【００４７】（２）電極（陽極層）図１における陽極層１０としては、仕事関数
の大きい（例えば、４．０ｅＶ以上）金属、合金、電気
電導性化合物またはこれらの混合物を使用することが好
ましい。具体的には、インジウムジンクオキサイド（Ｉ
ｎ−Ｚｎ−Ｏ）、インジウムチンオキサイド（ＩＴ
Ｏ）、インジウム銅、スズ、酸化亜鉛、金、白金、パラ
ジウム等の１種を単独で、または２種以上を組み合わせ
て使用することができる。また、陽極層の厚さも特に制
限されるものではないが、シート抵抗を数１００Ω／□
以下とできることから１０〜１０００ｎｍの範囲内の値
とするのが好ましく、５０〜２００ｎｍの範囲内の値と
するのがより好ましい。さらに、陽極層に関しては、発
光域から発射された光を外部に有効に取り出すことが出
来るように、実質的に透明、より具体的には、光透過率
が１０％以上の値であることが好ましい。

【００４８】（陰極層）一方、図１における陰極層１６
には、仕事関数の小さい（例えば、４．０ｅＶ未満）金
属、合金、電気電導性化合物またはこれらの混合物を使
用することが好ましい。具体的には、マグネシウム、ア
ルミニウム、インジウム、セシウム、バリウム、カリウ
ム、リチウム、ナトリウム、銀等の１種を単独で、また
は２種以上を組み合わせて使用することができる。ま
た、陰極層の厚さも特に制限されるものではないが、シ
ート抵抗を数１００Ω／□以下とできることから１０〜
１０００ｎｍの範囲内の値とするのが好ましく、５０〜
２００ｎｍの範囲内の値とするのがより好ましい。さら
に、陰極層に関しては、発光域から発射された光を外部
に有効に取り出すことが出来るように、実質的に透明、
より具体的には、光透過率が１０％以上の値であること
が好ましい。

【００４９】（３）透光性基板次に、図１における透光性基板２０について説明する。
この透光性基板（単に基板と称する場合がある。）は、
発光域等を含む有機ＥＬ素子を支持するものであり、４
００〜７００ｎｍの可視領域における光の透過率が５０
％以上の値であり、表面が平滑な板状物であることが好
ましい。光の透過率が５０％未満の値となると、有機Ｅ
Ｌ素子が発光した場合に、外部に取り出す光量が著しく
低下する傾向があり、一方、透光性基板の表面が平滑で
ないと、断線等が生じやすくなり、発光輝度が低下した
り、ちらつきが生じたりする傾向がある。

【００５０】また、好ましい透光性基板の構成材料とし
ては、ガラス板や樹脂板が挙げられる。このうち、ガラ
ス板の構成材料としては、ソーダ石灰ガラス、バリウム
・ストロンチウム含有ガラス、鉛ガラス、アルミノケイ
酸ガラス、ホウケイ酸ガラス、バリウムホウケイ酸ガラ
ス、石英が特に好ましい。また、樹脂板の構成材料とし
ては、ポリカーボネート、アクリル、ポリエチレンテレ
フタレート、ポリエーテルサルファイド、ポリエーテル
サルフォンが特に好ましい。

【００５１】（５）その他また、図１には示さないが、有機ＥＬ素子内への水分や
酸素の侵入を防止するための封止層を設けて、有機ＥＬ
素子の周囲を被覆することも好ましい。好ましい封止層
の材料としては、テトラフルオロエチレンと、少なくと
も１種のコモノマーとを含むモノマー混合物を共重合さ
せて得られる共重合体；共重合主鎖中に環状構造を有す
る合フッ素共重合体；ポリエチレン、ポリプロピレン、
ポリメチルメタクリレート、ポリイミド、ポリユリア、
ポリテトラフルオロエチレン、ポリクロロトリフルオロ
エチレン、ポリジクロロジフルオロエチレンまたはクロ
ロトリフルオロエチレンとジクロロジフルオロエチレン
との共重合体；吸収率１％以上の吸水性物質；吸水率
０．１％以下の防湿性物質；Ｉｎ，Ｓｎ，Ｐｂ，Ａｕ，
Ｃｕ，Ａｇ，Ａｌ，Ｔｉ，Ｎｉ等の金属；ＭｇＯ，Ｓｉ
Ｏ，ＳｉＯ₂，ＧｅＯ，ＮｉＯ，ＣａＯ，ＢａＯ，Ｆｅ₂
Ｏ₃ ，Ｙ₂ Ｏ₃ ，ＴｉＯ₂ 等の金属酸化物；ＭｇＦ
₂ ，ＬｉＦ，ＡｌＦ₃ ，ＣａＦ₂ 等の金属フッ化物；パ
ーフルオロアルカン，パーフルオロアミン，パーフルオ
ロポリエーテル等の液状フッ素化炭素；および当該液状
フッ素化炭素に水分や酸素を吸着する吸着剤を分散させ
た組成物等が挙げられる。

【００５２】また、封止層の形成にあたっては、真空蒸
着法、スピンコート法、スパッタリング法、キャスト
法、ＭＢＥ（分子線エピタキシー）法、クラスターイオ
ンビーム蒸着法、イオンプレーティング法、プラズマ重
合法（高周波励超イオンプレーティング法）、反応性ス
パッタリング法、プラズマＣＶＤ法、レーザーＣＶＤ
法、熱ＣＶＤ法、ガスソースＣＶＤ法等を適宜採用する
ことができる。

【００５３】＜第２の実施形態＞次に、図２を参照し
て、本発明の有機ＥＬ素子における第２の実施形態につ
いて説明する。図２は、有機ＥＬ素子１０２の断面図で
あり、陽極層１０、発光域１２、電子注入域１４および
陰極層１６を、基板上（図示せず。）に順次に積層した
構造を有していることを表している。すなわち、第２の
実施形態においては、第１の実施形態と異なり、発光域
１２と陰極層１６との間に、電子注入域１４を設けてあ
る点に特徴がある。したがって、以下、特徴的な部分で
ある電子注入域１４について中心に説明するものとし、
その他の構成部分、例えば、陽極層１０および陰極層１
６等の構成や製法の説明については、適宜省略する。

【００５４】（構成材料１）図２における電子注入域１
４の構成材料（構成材料１）としては、含窒素錯体や含
窒素環化合物が好ましい。これらの含窒素錯体や含窒素
環化合物は、電子親和力が２．７ｅＶ以上と大きく、ま
た、電荷移動度も１０^-6ｃｍ² ／Ｖ・Ｓ以上と速いため
である。

【００５５】このうち、好ましい含窒素錯体の具体例と
して、８−キノリノール誘導体、例えば、トリス（８−
キノリノール）Ａｌ錯体、トリス（５，７−ジクロロ−
８−キノリノール）Ａｌ錯体、トリス（５，７−ジブロ
モ−８−キノリノール）Ａｌ錯体、トリス（２−メチル
−８−キノリノール）Ａｌ錯体、トリス（５−メチル−
８−キノリノール）Ａｌ錯体、トリス（８−キノリノー
ル）Ｚｎ錯体、トリス（８−キノリノール）Ｉｎ錯体、
トリス（８−キノリノール）Ｍｇ錯体、トリス（８−キ
ノリノール）Ｃｕ錯体、トリス（８−キノリノール）Ｃ
ａ錯体、トリス（８−キノリノール）Ｓｎ錯体、トリス
（８−キノリノール）Ｇａ錯体およびトリス（８−キノ
リノール）Ｐｂ錯体等の１種単独または２種以上の組み
合わせが挙げられる。

【００５６】また、好ましい含窒素環化合物の具体例と
しては、オキサジアゾール誘導体、チアジアゾール誘導
体、トリアゾール誘導体、キノキサリン誘導体、キノリ
ン誘導体、アントロン誘導体、フレオレニリメタン誘導
体、複素環テトラカルボン酸無水物、芳香族ジメチリデ
ィン誘導体からなる群から選択される少なくとも一つの
化合物を挙げることができる。

【００５７】（構成材料２）また、図２における電子注
入域１４の構成材料（構成材料２）として、窒素原子を
含まない芳香族環化合物、すなわち、炭素（Ｃ）および
水素（Ｈ）からなる芳香族環化合物、または、炭素
（Ｃ）、水素（Ｈ）および酸素（Ｏ）からなる芳香族環
化合物も、長寿命で、物理的安定性に優れていることか
ら好ましい。ただし、窒素原子を含まない芳香族環化合
物は、電子親和力が比較的小さいため、還元性ドーパン
トを添加することが好ましい。

【００５８】ここで、好ましい窒素原子を含まない芳香
族環化合物の具体例としては、アントラセン、フルオレ
ン、ペリレン、ピレン、フェナントレン、クリセン、テ
トラセン、ルブレン、ターフェニレン、クォーターフェ
ニレン、セクシフェニレン、トリフェニレン、ピセン、
コロネル、ジフェニルアントラセン、ベンツ[ａ]アント
ラセンおよびビナフタレンからなる群から選択される少
なくとも一つの芳香族環より形成された基を含有するも
のが挙げられる。

【００５９】また、好ましい還元性ドーパントの具体例
としては、アルカリ金属（Ｌｉ／仕事関数：２．９３ｅ
Ｖ、Ｎａ／仕事関数：２．３６ｅＶ、Ｋ／仕事関数：
２．３ｅＶ、Ｒｂ／仕事関数：２．１６ｅＶ、Ｃｓ／仕
事関数：１．９５ｅＶ）、アルカリ土類金属（Ｃａ／仕
事関数：２．９ｅＶ、Ｍｇ／仕事関数：３．６６ｅＶ、
Ｂａ／仕事関数：２．５２ｅＶ、Ｓｒ／仕事関数：２．
０〜２．５ｅＶ）、希土類金属（Ｙｂ／仕事関数：２．
６ｅＶ、Ｅｕ／仕事関数：２．５ｅＶ、Ｇｄ／仕事関
数：３．１ｅＶ、Ｅｎ／仕事関数：２．５ｅＶ）、アル
カリ金属の酸化物（Ｌｉ₂ Ｏ、ＬｉＯ、ＮａＯ）、アル
カリ金属のハロゲン化物（ＬｉＦ、ＮａＦ、ＫＦ、Ｌｉ
Ｃｌ、ＫＣｌ、ＮａＣｌ）、アルカリ土類金属の酸化物
（ＣａＯ、ＢａＯ、ＳｒＯ、ＢｅＯ、ＭｇＯ）、アルカ
リ土類金属のハロゲン化物（ＣａＦ₂、ＢａＦ₂ 、Ｓｒ
Ｆ₂ 、ＭｇＦ₂ 、ＢｅＦ₂ ）、希土類金属の酸化物また
は希土類金属のハロゲン化物からなる群から選択される
少なくとも一つの物質が挙げられる。なお、Ｓｒ以外の
仕事関数の値は、化学便覧（基礎編ＩＩ，ｐ４９３、１
９８４年、日本化学会編）に記載されたものであり、Ｓ
ｒの仕事関数の値は、フィジックスオブセミコンダク
ターデバイス（Ｎ．Ｙ．ワイロー、１９９６年、ｐ３６
６）に記載されたものである。

【００６０】また、これらの還元性ドーパントのうち、
仕事関数が、２．９ｅＶ以下の還元性ドーパント、より
好ましくは、２．８ｅＶ以下の還元性ドーパントを使用
することである。具体的には、Ｋ、ＲｂおよびＣｓから
なる群から選択される少なくとも一つのアルカリ金属で
あり、さらに好ましくは、ＲｂまたはＣｓであり、最も
好ましいのは、Ｃｓである。これらのアルカリ金属は、
特に還元能力が高く、電子注入域への比較的少量の添加
により、有機ＥＬ素子における発光輝度の向上や長寿命
化が図られる。

【００６１】また、還元性ドーパントの添加量に関し
て、電子注入域を構成する材料全体を１００重量％とし
たときに、０．１〜５０重量％の範囲内の値とすること
が好ましい。還元性ドーパントの添加量が、０．１重量
％未満となると、有機ＥＬ素子の発光輝度が低下した
り、寿命が短くなる傾向がある。一方、還元性ドーパン
トの添加量が５０重量％を超えると、逆に、発光輝度が
低下したり、寿命が短くなる傾向がある。したがって、
発光輝度や寿命のバランスがより良好となる観点から、
還元性ドーパントの添加量を１〜２０重量％の範囲内の
値とすることがより好ましい。

【００６２】また、還元性ドーパントの添加量に関し
て、窒素原子を含まない芳香族環化合物の添加量を考慮
して定めることがより好ましい。具体的には、窒素原子
を含まない芳香族環化合物と還元性ドーパントとの添加
比率を１：２０〜２０：１（モル比）の範囲内の値とす
ることが好ましい。添加比率がこれらの範囲外となる
と、有機ＥＬ素子の発光輝度が低下したり、寿命が短く
なる傾向がある。したがって、窒素原子を含まない芳香
族環化合物と還元性ドーパントとの添加比率を１：１０
〜１０：１（モル比）の範囲内の値とすることがより好
ましく、１：５〜５：１の範囲内の値とすることがさら
に好ましい。

【００６３】（電子親和力）次に、電子注入域の電子親
和力について説明する。具体的に、電子注入域の電子親
和力を１．８〜３．６ｅＶの範囲内の値とすることが好
ましい。電子親和力の値が１．８ｅＶ未満となると、電
子注入性が低下し、駆動電圧の上昇や発光効率の低下を
招く傾向があり、一方で、電子親和力の値が３．６ｅＶ
を超えると、発光効率の低い錯体が発生しやすくなった
り、ブロッキング接合が発生しやすくなる傾向がある。
したがって、電子注入域の電子親和力を、１．９〜３．
０ｅＶの範囲内の値とすることがより好ましく、２．０
〜２．５ｅＶの範囲内の値とすることがさらに好まし
い。

【００６４】また、電子注入域と発光域との電子親和力
の差を０．５ｅＶ以下の値とすることが好ましく、０．
２ｅＶ以下の値とすることがより好ましい。この電子親
和力の差が小さいほど、電子注入域から発光域への電子
注入が容易となり、高速応答可能な有機ＥＬ素子とする
ことができる。

【００６５】（ガラス転移点）次に、電子注入域のガラ
ス転移点について説明する。具体的に、電子注入域のガ
ラス転移点（ガラス転移温度）を、１００℃以上の値と
するのが好ましく、より好ましくは、１０５〜２００℃
の範囲内の値とすることである。このように電子注入域
のガラス転移点を制限することにより、有機ＥＬ素子１
０２の耐熱温度を容易に８５℃以上とすることができ
る。したがって、発光時に、電流注入層から発光域へ電
流が注入されてジュール熱が発生したとしても、電子注
入域が短時間で破壊される傾向が少なくなり、有機ＥＬ
素子の長寿命化を図ることができる。なお、電子注入域
のガラス転移点は、電子注入域を構成する成分につい
て、示差熱走査型熱量計（ＤＳＣ）を用い、窒素気流
中、昇温速度１０℃／分の条件で加熱した場合に得られ
る比熱変化曲線から、比熱の変化点として求めることが
できる。この点、他の実施形態や実施例においても同様
である。

【００６６】（エネルギーギャップ）次に、電子注入域
のエネルギーギャップについて説明する。具体的に、電
子注入域のエネルギーギャップ（バンドギャップエネル
ギー）を２．７ｅＶ以上の値とすることが好ましく、
３．０ｅＶ以上の値とすることがより好ましい。このよ
うに、エネルギーギャップの値を所定値以上、例えば
２．７ｅＶ以上と大きくしておけば、正孔が発光域を超
えて電子注入域に移動することが少なくなる。したがっ
て、正孔と電子との再結合の確率が向上し、有機ＥＬ素
子の発光輝度が高まるとともに、電子注入域自体が発光
することを回避することができる。

【００６７】（電子注入域の構造）次に、図２における
電子注入域１４の構造について説明する。電子注入域の
構造は特に制限されるものではなく、一層構造に限ら
ず、例えば、二層構造または三層構造であっても良い。
また、電子注入域の厚さについて特に制限されるもので
はないが、例えば、０．１ｎｍ〜１μｍの範囲内の値と
するのが好ましく、１〜５０ｎｍの範囲内の値とするの
がより好ましい。

【００６８】（電子注入域の形成方法）次に、図２にお
ける電子注入域１４を形成する方法について説明する。
電子注入域の形成方法については、均一な厚さを有する
薄膜層として形成出来れば特に制限されるものではない
が、例えば、蒸着法、スピンコート法、キャスト法、Ｌ
Ｂ法等の公知の方法を適用することができる。なお、窒
素原子を含まない芳香族環化合物を使用した場合には、
還元性ドーパントを同時蒸着することが好ましいが、こ
の蒸着法については、第４の実施形態において詳述す
る。

【００６９】また、電子注入域と、発光域の形成方法を
一致させることが好ましい。例えば、発光域を蒸着法で
形成する場合には、電子注入域も蒸着法で形成するのが
好ましい。このように同一方法で製膜すると、電子注入
域と発光域とを連続的に製膜できるので、設備の簡略化
や生産時間の短縮を図る上で有利である。また、電子注
入域と発光域とが酸化される機会が少なくなるので、有
機ＥＬ素子における発光輝度を向上させることも可能と
なる。

【００７０】＜第３の実施形態＞次に、図３を参照し
て、この発明の第３の実施形態について説明する。図３
は、第３の実施形態の有機ＥＬ素子１０４の断面図であ
り、陽極層１０、正孔注入輸送層１８、発光域１２、電
子注入域１４および陰極層１６を順次に積層した構造を
有している。そして、この有機ＥＬ素子１０４は、陽極
層１０と発光域１２との間に、正孔注入輸送層１８を挿
入してある点を除いては、第１および第２の実施形態の
有機ＥＬ素子１０２と同一の構造を有している。したが
って、以下の説明は、第３の実施形態における特徴的な
部分である正孔注入輸送層１８についてのものであり、
その他の構成部分、例えば電子注入域１４等について
は、第１または第２の実施形態と同様の構成とすること
ができる。

【００７１】第３の実施形態における正孔注入輸送層１
８は、正孔注入層と実質的に同じように正孔をスムーズ
に注入する機能を有しているほか、注入された正孔を効
率的に輸送する機能をも有している。したがって、正孔
注入輸送層１８を設けることにより、正孔の注入および
発光域への移動が容易となり、有機ＥＬ素子の高速応答
が可能となる。

【００７２】ここで、正孔注入輸送層１８は、有機材料
または無機材料で形成されている。好ましい有機材料と
しては、例えば、トリアゾール化合物、オキサジアゾー
ル化合物、イミダゾール化合物、ポリアリールアルカン
化合物、ピラゾリン誘導体、ピラゾロン誘導体、フェニ
レンジアミン誘導体、アリールアミン誘導体、アミノ置
換カルコン誘導体、オキサゾール誘導体、スチリルアン
トラセン誘導体、フルオレノン誘導体、ヒドラゾン誘導
体、スチルベン誘導体、シラザン誘導体、ポリシラン誘
導体、アニリン系誘導体等をあげることができる。特
に、正孔注入輸送層１８を構成する有機材料としては、
ＮＰＤ、ＭＴＤＡＴ、ポルフェリン誘導体、芳香族第三
級アミン化合物、スチリルアミン化合物が好ましい。

【００７３】また、正孔注入輸送層１８を構成する好ま
しい無機材料としては、例えば、アモルファスシリコン
（α−Ｓｉ）、α−ＳｉＣ、マイクロクリスタルシリコ
ン（μＣ−Ｓｉ）、μＣ−ＳｉＣ、II−VI族化合物、II
I-Ｖ族化合物、非晶質炭素、結晶質炭素およびダイヤモ
ンドをあげることができる。

【００７４】なお、正孔注入輸送層１８は、一層構造に
限らず、例えば、二層構造または三層構造であっても良
い。また、正孔注入輸送層１８の厚さについて特に制限
されるものではないが、例えば５ｎｍ〜５μｍの範囲内
の値とするのが好ましい。

【００７５】＜第４の実施形態＞次に、図４〜６を参照
して、本発明の第４の実施形態について説明する。第４
の実施形態は、有機ＥＬ素子の製造方法に関しており、
発光域１２における正孔輸送性化合物と電子輸送性化合
物との混合物を均一に製膜する方法を提供するものであ
る。なお、以下に示す製造方法は、省スペース化の点か
らも優れたものである。

【００７６】すなわち、図４および図５に示すような真
空蒸着装置２０１を一例として用い、基板２０３に対向
して配置した複数の蒸着源２１２Ａ〜２１２Ｆから、異
なる蒸着材料（正孔輸送性化合物と電子輸送性化合物）
を同時に蒸発させて発光域１２の製膜を行う有機ＥＬ素
子用薄膜層の蒸着方法であって、基板２０３に、当該基
板２０３を自転させるための回転軸線２１３Ａを設定
し、蒸着源２１２Ａ〜２１２Ｆをそれぞれ基板２０３の
回転軸線２１３Ａから離れた位置に配設し、基板２０３
を自転させながら蒸着を行うことを特徴とする。

【００７７】ここで、図４および図５に示す真空蒸着装
置２０１は、真空槽２１０と、この真空槽２１０内の上
部に設置された、基板２０３を固定するための基板ホル
ダ２１１と、この基板ホルダ２１１の下方に対向配置さ
れた、蒸着材料を充填するための複数（６個）の蒸着源
２１２Ａ〜２１２Ｆとを含んで構成されている。この真
空槽２１０は、排気手段（図示せず。）により、内部を
所定の減圧状態に維持できるようになっている。なお、
蒸着源の数は、図面上６つ示されているが、これに限定
されるものではなく、５つ以下であってもよく、あるい
は７つ以上であってもよい。

【００７８】また、基板ホルダ２１１は、基板２０３の
周縁部を支持する保持部２１２を備え、真空槽２１０内
で、基板２０３を水平に保持するように構成されてい
る。この基板ホルダ２１１の上面の中央部分には、基板
２０３を回転（自転）させるための回転軸部２１３が垂
直方向に立設されている。この回転軸部２１３には、回
転駆動手段であるモータ２１４が接続され、モータ２１
４の回転動作により、基板ホルダ２１１に保持された基
板２０３が、当該基板ホルダ２１１とともに回転軸部２
１３を回転中心として自転するようになっている。すな
わち、基板２０３の中心には、回転軸部２１３による回
転軸線２１３Ａが垂直方向に設定されている。

【００７９】次に、このように構成された真空蒸着装置
２０１を用いて、発光域１２を基板２０３上に製膜する
方法について、具体的に説明する。まず、図５に示すよ
うな平面正方形状の基板２０３を用意し、この基板２０
３を基板ホルダ２１１の保持部２１２に係止して水平な
状態とする。この点、図５に示す基板２０３が水平状態
に保持されているのは、このことを示している。

【００８０】ここで、発光域１２を製膜するにあたり、
仮想円２２１上で、隣接する二つの蒸着源２１２Ｂおよ
び２１２Ｃに、正孔輸送性化合物および電子輸送性化合
物をそれぞれ充填した後、排気手段により、真空槽２１
０内を所定の真空度、例えば１．０×１０^-4ｔｏｒｒに
なるまで減圧する。

【００８１】次いで、図４に示す蒸着源２１２Ｂおよび
２１２Ｃをそれぞれ加熱して、正孔輸送性化合物および
電子輸送性化合物を同時に蒸発させるとともに、モータ
２１４を回転駆動させて、基板２０３を回転軸線２１３
Ａに沿って所定速度、例えば１〜１００ｒｐｍで回転さ
せる。このようにして、基板２０３を自転させながら正
孔輸送性化合物および電子輸送性化合物を共蒸着して発
光域１２を製膜する。このとき、図５に示すように、蒸
着源２１２Ｂおよび２１２Ｃは、基板２０３の回転軸線
２１３Ａから、水平方向に所定距離Ｍだけずれた位置に
設けられているので、基板２０３の回転により、正孔輸
送性化合物および電子輸送性化合物の基板２０３への入
射角度を規則的に変化させることができる。したがっ
て、蒸着材料を基板２０３に対して一様に付着させるこ
とができ、電子注入域１４の膜面内で、蒸着材料の組成
比を均一とした、例えば、濃度ムラが±１０％（モル換
算）である発光域１２を確実に製膜することができる。
また、このように蒸着を実施することにより、基板２０
３を公転させなくてもよいので、そのスペースや設備が
不要になり、最小限のスペースで経済的に製膜を行うこ
とができる。

【００８２】また、第４の実施形態の製造方法を実施す
るにあたり、基板２０３の形状は特に限定されないが、
例えば、図５に示すように、基板２０３が短形平板状で
ある場合、この基板２０３の回転軸線２１３Ａを中心と
する仮想円２２１の円周上に沿って複数の蒸着源２１２
Ａ〜２１２Ｆを配設し、仮想円２２１の半径をＭ、基板
２０３の一辺の長さをＬとしたときに、Ｍ＞（１／２）
×Ｌを満足することが望ましい。なお、基板２０３の辺
の長さがそれぞれ同一でなく、異なる場合には、最も長
い辺の長さをＬとする。このように構成することによ
り、複数の蒸着源２１２Ａ〜２１２Ｆから、基板２０３
に対する蒸着材料の入射角度を互いに同一にできるの
で、蒸着材料の組成比をより容易に制御することができ
る。また、このように構成することにより、蒸発材料
が、基板２０３に対して一定の入射角度を以て蒸発され
るため、垂直に入射することがなくなり、膜面内におけ
る組成比の均一性を一層向上させることができる。

【００８３】また、第４の実施形態の製造方法を実施す
るにあたり、図４に示すように、複数の蒸着源２１２Ａ
〜２１２Ｆを、基板２０３の回転軸線２１３Ａを中心と
する仮想円２２１の円周上に配設し、複数の蒸着源２１
２Ａ〜２１２Ｆの配設数（個数）をｎとしたときに、各
蒸着源２１２Ａ〜２１２Ｆを、仮想円２２１の中心から
３６０°／ｎの角度で配設することが好ましい。例え
ば、蒸着源２１２を６個設けた場合には、仮想円２２１
の中心から６０°の角度で配設することが好適である。
このように配置すると、基板２０３の各部分に対して複
数の蒸着材料を順次重ねるように製膜できるので、膜の
厚さ方向において、組成比が規則的に異なる薄膜層を容
易に製膜することができる。

【００８４】次に、第４の実施形態の製造方法により製
膜した薄膜層の均一性についてより詳細に説明する。一
例として、電子輸送性化合物としてＡｌｑを用い、還元
性ドーパントとしてＣｓを用い、図６に示す基板２０３
を５ｒｐｍで回転させながら、厚さ約１０００オングス
トローム（設定値）の薄膜層を以下の条件で同時蒸着し
た。Ａｌｑの蒸著速度：０．１〜０．３ｎｍ／s Ｃｓの蒸著速度：０．１〜０．３ｎｍ／s Ａｌｑ／Ｃｓの膜厚：１０００オングストローム（設定
値）

【００８５】次いで、図６に示すガラス基板２０３上の
測定点（４Ａ〜４Ｍ）において得られた薄膜層の膜厚
を、触針式膜厚計を用いて測定するとともに、Ｃｓ／Ａ
ｌの組成比（原子比）をＸ線光電子分光装置（ＸＰＳ）
を用いて測定した。なお、図６に示すガラス基板２０３
上の測定点（４Ａ〜４Ｍ）は、基板２０３の表面を、予
め１６等分して、一辺の長さＰが５０ｍｍの正方形の区
画を設定し、これらの区画における任意の角部（１３箇
所）としたものである。得られた結果を表１に示す。

【００８６】

【表１】

【００８７】一方、２０３を回転させないほかは、第４
の実施形態の製造方法と同様に、厚さ約１０００オング
ストローム（設定値）の薄膜層を形成した。なお、蒸着
条件については、上述したとおりである。次いで、得ら
れた薄膜層の測定点（４Ａ〜４Ｍ）において得られた薄
膜層の膜厚およびＣｓ／Ａｌの組成比（原子比）を測定
し、結果を表２に示す。

【００８８】

【表２】

【００８９】これらの結果から明らかなように、第４の
実施形態の製造方法を用いた場合、基板２０３上の測定
点（４Ａ〜４Ｍ）にて、膜厚が１００８〜１０９３オン
グストロームの範囲内という極めて均一な厚さで、か
つ、Ｃｓ／Ａｌの組成比（原子比）が１．０〜１．１の
範囲内という極めて均一な組成比である薄膜層が得られ
たことが確認された。一方、第４の実施形態と異なる製
造方法を用いた場合、基板２０３上の測定点（４Ａ〜４
Ｍ）にて、膜厚が８８４〜１０６７オングストロームの
範囲内の値であり、Ｃｓ／Ａｌの組成比が０．６〜１．
３の範囲内の値であることが確認された。

【００９０】以上の実施形態においては、この発明を特
定の条件で構成した例について説明したが、この実施形
態は、種々の変更を行うことができる。例えば、上述し
た実施形態においては、発光域と電子注入域とを個別に
設けたが、発光域と電子注入域とを併せて一つの層とし
ても良い。また、陰極層と陽極層との間に、任意好適な
層を挿入しても良い。具体的に、以下のような有機ＥＬ
素子の構成例が挙げられる。

【００９１】１）陽極／正孔輸送性化合物層と電子輸送
性化合物層との混合層／陰極（第１の実施形態）、２）陽極／正孔輸送性化合物層と電子輸送性化合物層と
の混合層／電子注入層／陰極（第２の実施形態）、３）陽極／正孔注入層／正孔輸送性化合物層と電子輸送
性化合物層との混合層／／陰極（第３の実施形態）、４）陽極／正孔注入層／正孔輸送性化合物層と電子輸送
性化合物層との混合層／／電子注入層／陰極、５）陽極／正孔輸送性化合物層と電子輸送性化合物層と
の混合層／付着改善層／陰極、６）陽極／有機半導体層／正孔輸送性化合物層と電子輸
送性化合物層との混合層／陰極、７）陽極／無機半導体層／正孔輸送性化合物層と電子輸
送性化合物層との混合層／陰極、８）陽極／正孔輸送性化合物層と電子輸送性化合物層と
の混合層／無機半導体層／陰極、９）陽極／無機半導体層／正孔輸送性化合物層と電子輸
送性化合物層との混合層／無機半導体層／陰極。

【００９２】

【実施例】［実施例１］次に、図１および図４、５を参
照しながら、この発明の実施例１について説明する。実
施例１の有機ＥＬ素子の構造は、図１に示す第１の実施
形態と同様であり、陽極／正孔輸送性化合物層と電子輸
送性化合物層との混合層／陰極から構成してある。

【００９３】（１）有機ＥＬ素子の製造準備実施例１の有機ＥＬ素子１００を製造するにあたって
は、まず、厚さ１．１ｍｍ、縦２５ｍｍ、横７５ｍｍの
透明なガラス基板２０上に、陽極層１０として、厚さ７
５０オングストロームのＩＴＯ（インジウム・スズ酸化
物）からなる透明電極膜を形成した。以下、このガラス
基板２０と陽極層１０とを併せて基板３０（図５では、
２０３）とする。続いて、この基板３０をイソプロピル
アルコールで超音波洗浄し、さらに、Ｎ₂ （窒素ガス）
雰囲気中で乾燥させた後、ＵＶ（紫外線）およびオゾン
を用いて１０分間洗浄した。

【００９４】次いで、基板３０を、図５に示すように、
真空蒸着装置２０１における真空槽２１０の基板ホルダ
２１１に装着するとともに、発光域１２を構成する正孔
輸送性化合物（ＨＴ−０１）を蒸着源２１２Ｃに、電子
輸送性化合物（ＥＴ−０１）を蒸着源２１２Ｄにそれぞ
れ充填した。なお、ＨＴ−０１は、上記式（２）で表さ
れるフェニレンジアミン化合物であり、同様に、ＥＴ−
０１は、上記式（８）で表される化合物であり、それぞ
れＣ２対称性を有する構造を含んでいる。

【００９５】（２）有機ＥＬ素子の製造次いで、真空槽２１０内を、５×１０^-5ｔｏｒｒ以下の
真空度になるまで減圧した後、基板３０の陽極層１０上
に、発光域１２を下記蒸着条件により積層した。ＨＴ−０１の蒸著速度：０．１〜０．５ｎｍ／s ＥＴ−０１の蒸著速度：０．１〜０．５ｎｍ／s 発光域の厚さ：１００ｎｍ

【００９６】なお、ＨＴ−０１とＥＴ−０１とを同時蒸
着するにあたり、実施形態４に示す方法にしたがった。
すなわち、蒸着源２１２Ｃおよび２１２Ｄは、基板３０
（２０３）の回転軸線２１３Ａから、水平方向に３０ｍ
ｍずれた位置にそれぞれ設けられており、その状態で加
熱して同時に蒸発させるとともに、モータ２１４を回転
駆動させて、基板２０３を回転軸線２１３Ａに沿って５
ｒｐｍで自転させながら発光域１２を製膜した。

【００９７】最後に、蒸着源２１２Ｅから、以下の条件
でＡｌおよびＬｉを蒸発させて、発光域１２上に陰極層
１６を蒸著した。なお、このとき、発光域１２の形成か
ら陰極層１６を形成するまでの間は、一度も真空状態を
破ることなく有機ＥＬ素子１００を作製した。Ａｌの蒸著速度：１ｎｍ／s Ｌｉの蒸著速度：０．０１ｎｍ／s Ａｌ／Ｌｉの膜厚：２００ｎｍ

【００９８】（３）有機ＥＬ素子の評価得られた有機ＥＬ素子１００における陰極層１６をマイ
ナス（−）電極、陽極層１０をプラス（＋）電極とし
て、両電極間に７Ｖの直流電圧を印加した。このときの
電流密度は、１．２Ａ／ｃｍ² であり、輝度は８５ｃｄ
／ｃｍ² であり、発光色は青白色であり、半減寿命は３
４００時間であった。また、エキサイプレックスの発光
における量子効率を発光の蛍光収率から換算したとこ
ろ、３８％であった。なお、半減寿命とは、輝度が最大
輝度の半値になるまでに要する時間をいう。例えば、実
施例１では、輝度が半減寿命測定における初期輝度４０
０ｃｄ／ｃｍ² から、その半値の２００ｃｄ／ｃｍ² に
なるまでに要する時間をいう。

【００９９】［実施例２］次に、実施例２について説明
する。実施例２の有機ＥＬ素子の構造は、実施例１の構
造と同様であり、電子輸送性化合物として実施例１と同
様のＥＴ−０１を用いた。ただし、実施例２では、実施
例１における正孔輸送性化合物ＨＴ−０１の代わりに、
式（３）に示すフェニレンジアミン化合物を用いた。

【０１００】そして、有機ＥＬ素子に、実施例１と同様
に７Ｖの直流電圧を印加した。このときの電流密度は、
１．６ｍＡ／ｃｍ² であり、輝度は９６ｃｄ／ｃｍ² で
あり、初期輝度４００ｃｄ／ｃｍ² からの半減寿命は３
２００時間であった。また、エキサイプレックスの発光
における量子効率を発光の蛍光収率から換算したとこ
ろ、４１％と高かった。

【０１０１】［比較例１］次に、比較例１について説明
する。比較例１の有機ＥＬ素子の構造は、実施例１の構
造と同様であり、電子輸送性化合物として実施例１と同
様のＥＴ−０１を用いた。ただし、比較例１では、実施
例１における正孔輸送性化合物ＨＴ−０１の代わりに、
下記式（１２）に示す４，４´−ビス（Ｎ−（１−ナフ
チル）−Ｎ−フェニルアミノ）ビフェニル（ＮＰＤ）を
用いた。

【０１０２】

【化２３】

【０１０３】そして、有機ＥＬ素子に、実施例１と同様
に７Ｖの直流電圧を印加した。正孔輸送性化合物として
使用したＮＰＤのイオン化ポテンシャルが高く、ドナー
性が低いためと思われるが、このときの電流密度は、
２．１ｍＡ／ｃｍ² であり、輝度は４７ｃｄ／ｃｍ² で
あり、初期輝度４００ｃｄ／ｃｍ² からの半減寿命は１
４００時間であった。また、エキサイプレックスの発光
における量子効率を発光の蛍光収率から換算したとこ
ろ、８％と低かった。

【０１０４】［比較例２］次に、比較例２について説明
する。比較例２の有機ＥＬ素子の構造は、実施例１の構
造と同様であり、電子輸送性化合物として実施例２と同
様のＥＴ−０１を用いた。ただし、比較例２では、実施
例１における正孔輸送性化合物ＨＴ−０１の代わりに、
下記式（１３）に示す４，４'，４"−トリス（Ｎ−ｍ−
トリルーＮ−フェニルアミノ）トリフェニルアミン（Ｍ
ＴＤＡＴＡ）を用いた。

【０１０５】

【化２４】

【０１０６】そして、有機ＥＬ素子に、実施例１と同様
に７Ｖの直流電圧を印加した。正孔輸送性化合物がＣ２
対称性を有していないためと思われるが、このときの電
流密度は、２．０ｍＡ／ｃｍ² であり、輝度は４５ｃｄ
／ｃｍ² であり、初期輝度４００ｃｄ／ｃｍ² からの半
減寿命は１４００時間であった。また、エキサイプレッ
クスの発光における量子効率を発光の蛍光収率から換算
したところ、７％と低かった。

【０１０７】

【発明の効果】本発明の有機ＥＬ素子によれば、正孔輸
送性化合物と電子輸送性化合物とを混合して、エキサイ
プレックスを形成しやすくした上で、エキサイプレック
ス自体を発光させるため、発光輝度（発光効率）が高
く、しかも、寿命が長い有機ＥＬ素子を提供することが
できるようになった。また、蛍光色素等を使用していな
いため、蛍光色素の濃度むらに起因して発光特性がばら
つくという問題がなく、しかも、有機ＥＬ素子の製造が
容易になった。

【０１０８】また、本発明の有機ＥＬ素子の製造方法に
よれば、エキサイプレックスを形成しやすく、量子効率
の高い有機ＥＬ素子を効率的に得ることができるように
なった。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施形態における有機ＥＬ素子の断面図
である。

【図２】第２の実施形態における有機ＥＬ素子の断面図
である。

【図３】第３の実施形態における有機ＥＬ素子の断面図
である。

【図４】第４の実施形態における真空蒸着装置の斜視図
である。

【図５】第４の実施形態における真空蒸着装置の断面図
である。

【図６】基板における測定点の説明に供する図である。

【図７】Ｃ２対称性分子を模式的に表わした図である。

【符号の説明】

１０陽極層１２発光域１４電子注入域１６陰極層１８正孔注入輸送層２０透光性基板（ガラス基板）３０基板１００、１０２、１０４有機ＥＬ素子２０１真空蒸着装置２０３基板２１０真空槽２１１基板ホルダ２１２保持部２１２Ａ〜２１２Ｆ：蒸着源２１３回転軸部２１３Ａ回転軸線２１４モータ２２１仮想円

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０５Ｂ 33/10 Ｈ０５Ｂ 33/10 33/22 33/22 ＢＤ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも一対の電極とそれらに挟持さ
れた発光域とを有する有機エレクトロルミネッセンス素
子において、前記発光域に、エキサイプレックスを形成可能な正孔輸
送性化合物と電子輸送性化合物との混合物を含有して直
接発光させるとともに、当該エキサイプレックスの発光における量子効率を１０
％以上の値とすることを特徴とする有機エレクトロルミ
ネッセンス素子。
【請求項２】請求項１に記載の有機エレクトロルミネ
ッセンス素子において、前記正孔輸送性化合物および前
記電子輸送性化合物、あるいはいずれか一方が、Ｃ２対
称性を有する構造を含んでいることを特徴とする有機エ
レクトロルミネッセンス素子。
【請求項３】請求項１または２に記載の有機エレクト
ロルミネッセンス素子において、前記正孔輸送性化合物
がフェニレンジアミン骨格を有することを特徴とする有
機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項４】請求項３に記載の有機エレクトロルミネ
ッセンス素子において、前記フェニレンジアミン骨格
が、下記一般式（１）で表される構造であることを特徴
とする有機エレクトロルミネッセンス素子。【化１】［一般式（１）中、Ａｒ¹ 〜Ａｒ² は、核炭素数６〜２
４の置換アリール基、または水素、炭素数１〜６のアル
キル基、炭素数１〜６のアルコキシ基、炭素数６〜２４
のアリール基、スチリル基、アミノ基、置換アミノ基に
よって置換された炭素数６〜２４の置換アリール基であ
る。］
【請求項５】請求項１〜４のいずれか一項に記載の有
機エレクトロルミネッセンス素子において、前記正孔輸
送性化合物が、下記式（２）〜（７）で表される少なく
とも一つの化合物であることを特徴とする有機エレクト
ロルミネッセンス素子。【化２】【化３】【化４】【化５】【化６】【化７】
【請求項６】請求項１〜５のいずれか一項に記載の有
機エレクトロルミネッセンス素子において、前記電子輸
送性化合物が、下記式（８）〜（１１）で表される少な
くとも一つの化合物であることを特徴とする有機エレク
トロルミネッセンス素子。【化８】【化９】【化１０】【化１１】
【請求項７】請求項１〜６のいずれか一項に記載の有
機エレクトロルミネッセンス素子において、前記正孔輸
送性化合物と前記電子輸送性化合物との混合比を、１：
９〜９：１（モル比）の範囲内の値とすることを特徴と
する有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項８】基板に対して配置した蒸着源から異なる
種類の蒸着材料を同時蒸着して、請求項１〜７のいずれ
か一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を製
造する方法において、前記基板に、当該基板を自転させるための回転軸線を設
定し、当該回転軸線から離れた位置に前記蒸着源を配設
するとともに、前記基板を自転させながら同時蒸着して発光域を製膜す
ることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子
の製造方法。