JP2000223272A

JP2000223272A - 有機ｅｌ素子

Info

Publication number: JP2000223272A
Application number: JP11018776A
Authority: JP
Inventors: Michio Arai; 三千男荒井; Isamu Kobori; 勇小堀; Etsuo Mihashi; 悦央三橋
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 1999-01-27
Filing date: 1999-01-27
Publication date: 2000-08-11
Also published as: US6284394B1; EP1024542A1

Abstract

(57)【要約】【課題】電子／ホール注入効率に優れ、発光効率が改
善され、動作電圧が低く、しかも低コストな有機ＥＬ素
子を実現する。【解決手段】ホール注入電極と、電子注入電極と、こ
れらの電極間に設けられた１種以上の少なくとも１層は
発光機能を有する有機層とを有し、この有機層と電子注
入電極の間には、第１成分としてアルカリ金属元素、ア
ルカリ土類金属元素、ランタノイド系元素から選択され
る１種以上の酸化物と、第２成分として仕事関数３〜５
eVの金属の１種以上の元素とを含有し、ホールをブロッ
クし、電子を搬送するための導通パスを有する高抵抗の
無機電子注入層を有し、前記発光層とホール注入電極と
の間には、シリコンおよび／またはゲルマニウムの酸化
物を主成分とし、主成分の平均組成を、（Ｓｉ_1-xＧ
ｅ_x）Ｏ_yと表したとき０≦ｘ≦１１．７≦ｙ≦１．９９である無機絶縁性ホール注入輸送層を有する有機ＥＬ素
子とした。

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（エレク
トロルミネッセンス）素子に関し、詳しくは、有機化合
物の薄膜に電界を印加して光を放出する素子に用いられ
る無機／有機接合構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】有機ＥＬ素子は、ガラス上に大面積で素
子を形成できるため、ディスプレー用等に研究開発が進
められている。一般に有機ＥＬ素子は、ガラス基板上に
ＩＴＯ等の透明電極を形成し、その上に有機アミン系の
ホール輸送層、電子導電性を示しかつ強い発光を示すた
とえばＡｌｑ3 材からなる有機発光層を積層し、さら
に、ＭｇＡｇなどの仕事関数の小さい電極を形成し、基
本素子としている。

【０００３】これまでに報告されている素子構造として
は、ホール注入電極及び電子注入電極の間に１層または
複数層の有機化合物層が挟まれた構造となっており、有
機化合物層としては、２層構造あるいは３層構造があ
る。

【０００４】２層構造の例としては、ホール注入電極と
電子注入電極の間にホール輸送層と発光層が形成された
構造または、ホール注入電極と電子注入電極の間に発光
層と電子輸送層が形成された構造がある。３層構造の例
としては、ホール注入電極と電子注入電極の間にホール
輸送層と発光層と電子輸送層とが形成された構造があ
る。また、単一層に全ての役割を持たせた単層構造も高
分子や混合系で報告されている。

【０００５】図３および図４に、有機ＥＬ素子の代表的
な構造を示す。

【０００６】図３では基板１１上に設けられたホール注
入電極１２と電子注入電極１３の間に有機化合物である
ホール輸送層１４と発光層１５が形成されている。この
場合、発光層１５は、電子輸送層の機能も果たしてい
る。

【０００７】図４では、基板１１上に設けられたホール
注入電極１２と電子注入電極１３の間に有機化合物であ
るホール輸送層１４と発光層１５と電子輸送層１６が形
成されている。

【０００８】これら有機ＥＬ素子において、発光効率を
向上させる試みも種々なされている。しかしながら、従
来の素子構成では電子注入輸送層での電子注入効率性が
劣る等して、発光層における効果的な再結合を行うこと
が困難であり、十分満足しうる効率の素子を得ることが
困難であった。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、電子
・ホール注入効率に優れ、発光効率が改善され、動作電
圧が低く、しかも低コストな有機ＥＬ素子を実現するこ
とである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】すなわち、上記目的は、
以下の構成により達成される。（１）ホール注入電極と、陰電極と、これらの電極間
に設けられた１種以上の有機層とを有し、少なくとも前
記有機層の１層は発光機能を有し、この発光層と陰電極
の間には、高抵抗の無機電子注入層を有し、この高抵抗
の無機電子注入層は、第１成分として仕事関数４eV以下
であって、アルカリ金属元素、およびアルカリ土類金属
元素、およびランタノイド系元素から選択される１種以
上の酸化物と、第２成分として仕事関数３〜５eVの金属
の１種以上とを含有し、かつ、ホールをブロックすると
ともに電子を搬送するための導通パスを有し、前記発光
層とホール注入電極との間には無機絶縁性ホール注入輸
送層を有し、この無機絶縁性ホール注入輸送層は、シリ
コンおよび／またはゲルマニウムの酸化物を主成分と
し、ラザフォード後方散乱により得られる主成分の平均
組成を、（Ｓｉ_1-xＧｅ_x）Ｏ_yと表したとき０≦ｘ≦１１．７≦ｙ≦１．９９である有機ＥＬ素子。（２）前記第２成分は、Ｚｎ，Ｓｎ，Ｖ，Ｒｕ，Ｓｍ
およびＩｎから選択される１種以上である有機ＥＬ素
子。（３）前記アルカリ金属元素は、Ｌｉ，Ｎａ，Ｋ，Ｒ
ｂ，ＣｓおよびＦｒの１種以上であり、アルカリ土類金
属元素は、Ｍｇ，ＣａおよびＳｒの１種以上であり、ラ
ンタノイド系元素はＬａおよびＣｅから選択される１種
以上を有する上記（１）または（２）の有機ＥＬ素子。（４）前記高抵抗のホール注入層は、その抵抗率が１
〜１×１０¹¹Ω・cmである上記（１）〜（３）のいずれ
かの有機ＥＬ素子。（５）前記高抵抗の無機電子注入層は、第２成分を全
成分に対して、０．２〜４０ mol％含有する上記（１）
〜（４）のいずれかの有機ＥＬ素子。（６）前記高抵抗の無機電子注入層の膜厚は、０．３
〜３０nmである上記（１）〜（５）のいずれかの有機Ｅ
Ｌ素子。（７）前記無機絶縁性ホール注入輸送層は、さらに安
定剤として酸化シリコン、および／または酸化ゲルマニ
ウムを含有する上記（１）〜（６）のいずれかの有機Ｅ
Ｌ素子。（８）前記無機絶縁性ホール注入輸送層の膜厚が０．
１〜５nmである上記（１）〜（７）のいずれかの有機Ｅ
Ｌ素子。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明の有機ＥＬ素子は、ホール
注入電極と、陰電極と、これらの電極間に設けられた１
種以上の有機層とを有し、少なくとも前記有機層の１層
は発光機能を有し、この発光層と陰電極の間には、高抵
抗の無機電子注入層を有し、この高抵抗の無機電子注入
層は、第１成分として仕事関数４eV以下であって、アル
カリ金属元素、およびアルカリ土類金属元素、およびラ
ンタノイド系元素から選択される１種以上の酸化物と、
第２成分として仕事関数３〜５eVの金属の１種以上とを
含有し、かつ、ホールをブロックするとともに電子を搬
送するための導通パスを有し、前記発光層とホール注入
電極との間には無機絶縁性ホール注入輸送層を有し、こ
の無機絶縁性ホール注入輸送層は、シリコンおよび／ま
たはゲルマニウムの酸化物を主成分とし、ラザフォード
後方散乱により得られる主成分の平均組成を、（Ｓｉ
_1-xＧｅ_x）Ｏ_yと表したとき０≦ｘ≦１１．７≦ｙ≦１．９９である。

【００１２】このように、電子の導通パスを有し、ホー
ルをブロックできる無機電子注入層を有機層と電子注入
電極（陰極）の間に配置することで、発光層へ電子を効
率よく注入することができ、発光効率が向上するととも
に駆動電圧が低下する。

【００１３】また、好ましくは無機電子注入層の第２成
分を、全成分に対して０．２〜４０mol％含有させて導
電パスを形成することにより、電子注入電極から発光層
側の有機層へ効率よく電子を注入することができる。し
かも、有機層から電子注入電極へのホールの移動を抑制
することができ、発光層でのホールと電子との再結合を
効率よく行わせることができる。また、無機材料の有す
るメリットと、有機材料の有するメリットとを併せもっ
た有機ＥＬ素子とすることができる。本発明の有機ＥＬ
素子は、従来の有機電子注入層を有する素子と同等かそ
れ以上の輝度が得られ、しかも、耐熱性、耐候性が高い
ので従来のものよりも寿命が長く、リークやダークスポ
ットの発生も少ない。また、比較的高価な有機物質ばか
りではなく、安価で入手しやすく製造が容易な無機材料
も用いることで、製造コストを低減することもできる。

【００１４】高抵抗の無機電子注入層は、その抵抗率が
好ましくは１〜１×１０¹¹Ω・cm、特に１×１０³〜１
×１０⁸Ω・cmである。無機電子注入層の抵抗率を上記
範囲とすることにより、高い電子ブロック性を維持した
まま電子注入効率を飛躍的に向上させることができる。
無機電子注入層の抵抗率は、シート抵抗と膜厚からも求
めることができる。

【００１５】高抵抗の無機電子注入層は、好ましくは第
１成分として仕事関数４eV以下、より好ましくは１〜４
eVであって、好ましくはＬｉ，Ｎａ，Ｋ，Ｒｂ，Ｃｓお
よびＦｒから選択される１種以上のアルカリ金属元素、
または、好ましくはＭｇ，ＣａおよびＳｒから選択され
る１種以上のアルカリ土類金属元素、または、好ましく
はＬａおよびＣｅから選択される１種以上のランタノイ
ド系元素のいずれかの酸化物を含有する。これらのなか
でも、特に酸化リチウム、酸化マグネシウム、酸化カル
シウム、酸化セリウムが好ましい。これらを混合して用
いる場合の混合比は任意である。また、これらの混合物
中には酸化リチウムがＬｉ₂Ｏ換算で、５０ mol％以上
含有されていることが好ましい。

【００１６】高抵抗の無機電子注入層は、さらに第２成
分としてＺｎ，Ｓｎ，Ｖ，Ｒｕ，ＳｍおよびＩｎから選
択される１種以上の元素を含有する。この場合の第２成
分の含有量は、好ましくは０．２〜４０ mol％、より好
ましくは１〜２０ mol％である。含有量がこれより少な
いと電子注入機能が低下し、含有量がこれを超えるとホ
ールブロック機能が低下してくる。２種以上を併用する
場合、合計の含有量は上記の範囲にすることが好まし
い。第２成分は金属元素の状態でも、酸化物の状態であ
ってもよい。

【００１７】高抵抗である第１成分中に導電性（低抵
抗）の第２成分を含有させることにより、絶縁性物質中
に導電物質が島状に存在するようになり、電子注入のた
めのホッピングパスが形成されるものと考えられる。

【００１８】上記第１成分の酸化物は通常化学量論組成
（stoichiometric composition）であるが、これから多
少偏倚して非化学量論的組成（non-stoichiometry）と
なっていてもよい。また、第２成分も、通常、酸化物と
して存在するが、この酸化物も同様である。

【００１９】高抵抗の無機電子注入層には、他に、不純
物として、Ｈやスパッタガスに用いるＮｅ、Ａｒ、Ｋ
ｒ、Ｘｅ等を合計５at％以下含有していてもよい。

【００２０】なお、無機電子注入層全体の平均値として
このような組成であれば、均一でなくてもよく、膜厚方
向に濃度勾配を有する構造としてもよい。

【００２１】高抵抗の無機電子注入層は、通常、非晶質
状態である。

【００２２】高抵抗の無機電子注入層の膜厚としては、
好ましくは０．３〜３０nm、特に１〜２０nm程度が好ま
しい。電子注入層がこれより薄くても厚くても、電子注
入層としての機能を十分に発揮できなくなくなってく
る。

【００２３】上記の無機電子注入層の製造方法として
は、スパッタ法、蒸着法などの各種の物理的または化学
的な薄膜形成方法などが考えられるが、スパッタ法が好
ましい。なかでも、上記第１成分と第２成分のターゲッ
トを別個にスパッタする多元スパッタが好ましい。多元
スパッタにすることで、それぞれのターゲットに好適な
スパッタ法を用いることができる。また、１元スパッタ
とする場合には、第１成分と第２成分の混合ターゲット
を用いてもよい。

【００２４】高抵抗の無機電子注入層をスパッタ法で形
成する場合、スパッタ時のスパッタガスの圧力は、０．
１〜１Paの範囲が好ましい。スパッタガスは、通常のス
パッタ装置に使用される不活性ガス、例えばＡｒ，Ｎ
ｅ，Ｘｅ，Ｋｒ等が使用できる。また、必要によりＮ₂
を用いてもよい。スパッタ時の雰囲気としては、上記ス
パッタガスに加えＯ₂を１〜９９％程度混合して反応性
スパッタを行ってもよい。

【００２５】スパッタ法としてはＲＦ電源を用いた高周
波スパッタ法や、ＤＣスパッタ法等が使用できる。スパ
ッタ装置の電力としては、好ましくはＲＦスパッタで
０．１〜１０Ｗ／cm²の範囲が好ましく、成膜レートは
０．５〜１０nm／min 、特に１〜５nm／min の範囲が好
ましい。

【００２６】成膜時の基板温度としては、室温（２５
℃）〜１５０℃程度である。

【００２７】無機絶縁性ホール注入層は、シリコンおよ
び／またはゲルマニウムの酸化物を主成分とする。

【００２８】また、好ましくは、ラザフォード後方散乱
により得られる主成分の平均組成を、（Ｓｉ_1-xＧｅ_x）
Ｏ_yと表したとき０≦ｘ≦１１．７≦ｙ≦１．９９である。

【００２９】このように、無機絶縁性ホール注入輸送層
の主成分である酸化物を上記組成範囲とすることによ
り、ホール注入電極から発光層側の有機層へ効率よくホ
ールを注入することができる。しかも、有機層からホー
ル注入電極への電子の移動を抑制することができ、発光
層でのホールと電子との再結合を効率よく行わせること
ができる。また、ホール注入輸送を目的としているた
め、逆バイアスをかけると発光しない。特に、時分割駆
動方式など、高い発光輝度が要求されるディスプレイに
効果的に応用でき、耐候性が向上するなど、無機材料の
有するメリットと、有機材料の有するメリットとを併せ
もった有機ＥＬ素子とすることができる。

【００３０】酸素の含有量を表すｙは、上記組成範囲と
なっていればよく、１．７以上であって１．９９以下で
ある。ｙがこれより大きくても、ｙがこれより小さくて
もホール注入能が低下し、輝度が低下してくる。また、
好ましくは１．８５以上であって１．９８以下である。

【００３１】無機絶縁性ホール注入輸送層は、酸化ケイ
素でも酸化ゲルマニウムでもよく、それらの混合薄膜で
もよい。これらの組成比を表すｘは、０≦ｘ≦１であ
る。また、好ましくはｘは０．４以下、より好ましくは
０．３以下、特に０．２以下であることが好ましい。

【００３２】あるいは、ｘは好ましくは０．６以上、よ
り好ましくは０．７以上、特に０．８以上であってもよ
い。

【００３３】上記酸素の含有量は、ラザフォード後方散
乱により得られた膜中の平均組成であるが、これと同等
な精度を有する測定方法であれば上記測定法に限定され
るものではない。

【００３４】無機絶縁性ホール注入輸送層は、好ましく
はさらにＣｕ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｒｕ、ＳｎおよびＡｕのい
ずれか１種以上を含有する。中でも、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｓ
ｎ、特にＮｉを含有することが好ましい。これらの元素
の含有量は好ましくは１０at％以下、より好ましくは
０．０５〜１０at％、さらには０．１〜１０at％、特に
０．５〜５at％である。含有量がこれを超えるとホール
注入機能が低下してくる。２種以上を併用する場合、合
計の含有量が上記範囲内であることが好ましい。

【００３５】無機絶縁性ホール注入輸送層には、他に、
不純物として、スパッタガスに用いるＮｅ、Ａｒ、Ｋ
ｒ、Ｘｅ等を好ましくは合計１０at％以下、より好まし
くは０．０１〜２wt％、特に０．０５〜１．５wt％程度
含有していてもよい。これらの元素は１種でも２種以上
を含有していてもよく、これらを２種以上用いる場合の
混合比は任意である。

【００３６】これらの元素はスパッタガスとして使用さ
れ、無機絶縁性ホール注入輸送層成膜時に混入する。こ
れらの元素の含有量が多くなるとトラップ効果が極端に
低下し、所望の性能が得られない。

【００３７】スパッタガスの含有量は、成膜時の圧力
と、スパッタガスと酸素の流量比、成膜レート等によ
り、特に成膜時の圧力で決められる。スパッタガスの含
有量を上記範囲とするためには、高真空側で成膜した方
が好ましく、具体的には、１Pa以下、特に０．１〜１Pa
の範囲が好ましい。

【００３８】なお、無機絶縁性ホール注入輸送層全体の
平均値としてこのような組成であれば、均一でなくても
よく、膜厚方向に濃度勾配を有する構造としてもよい。
この場合は、有機層（発光層）界面側が酸素プアである
ことが好ましい。

【００３９】無機絶縁性ホール注入層は、通常、非晶質
状態である。

【００４０】無機絶縁性ホール注入層の膜厚としては、
特に制限はないが、０．０５〜１０nm、特に１〜５nm程
度が好ましい。無機絶縁性ホール注入輸送層がこれより
薄くても厚くても、ホール注入を十分には行えなくなっ
てくる。上記の高抵抗の無機電子注入輸送層、無機絶縁
性ホール注入輸送層の製造方法としては、スパッタ法、
ＥＢ蒸着法などの各種の物理的または化学的な薄膜形成
方法などが可能であるが、スパッタ法が好ましい。

【００４１】高抵抗の無機電子注入輸送層、無機絶縁性
ホール注入層をスパッタ法で形成する場合、スパッタ時
のスパッタガスの圧力は、０．１〜１Paの範囲が好まし
い。スパッタガスは、通常のスパッタ装置に使用される
不活性ガス、例えばＡｒ，Ｎｅ，Ｘｅ，Ｋｒ等が使用で
きる。また、必要によりＮ₂を用いてもよい。スパッタ
時の雰囲気としては、上記スパッタガスに加えＯ₂を１
〜９９％程度混合して反応性スパッタを行ってもよい。
ターゲットとしては上記酸化物を用い、１元または多元
スパッタとすればよい。

【００４２】スパッタ法としてはＲＦ電源を用いた高周
波スパッタ法や、ＤＣ反応性スパッタ法等が使用できる
が、特にＲＦスパッタが好ましい。スパッタ装置の電力
としては、好ましくはＲＦスパッタで０．１〜１０Ｗ／
cm²の範囲が好ましく、成膜レートは０．５〜１０nm／
min 、特に１〜５nm／min の範囲が好ましい。成膜時の
基板温度としては、室温（２５℃）〜１５０℃程度であ
る。

【００４３】また、反応性スパッタを行ってもよく、反
応性ガスとしては、窒素を混入する場合、Ｎ₂、Ｎ
Ｈ₃、ＮＯ、ＮＯ₂、Ｎ₂Ｏ等が挙げられ、炭素を混入
する場合、ＣＨ₄、Ｃ₂Ｈ₂、ＣＯ等が挙げられる。こ
れらの反応性ガスは単独で用いても、２種以上を混合し
て用いてもよい。

【００４４】本発明の有機ＥＬ素子は、高抵抗の無機電
子注入層と、無機絶縁性ホール注入輸送層を設けること
により、耐熱性、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、従
来問題のあった無機材料である電極との接続性も良好に
なる。このため、リーク電流の発生やダークスポットの
発生を抑えることができる。

【００４５】本発明の有機ＥＬ素子は、例えば図１に示
すように、基板１／ホール注入電極２／無機絶縁性ホー
ル注入輸送層４／発光層５／高抵抗の無機電子注入層６
／陰電極３とが順次積層された構成とするとよい。ま
た、例えば図２に示すように、基板１／陰電極３／高抵
抗の電子注入層６／発光層５／無機絶縁性ホール注入輸
送層４／ホール注入電極２と、通常の積層構成とは逆に
積層された構成とすることもできる。逆積層とすること
により、基板と反対側からの光取り出しが容易になる。
なお、高抵抗の電子注入注入層を積層する際、有機層等
がアッシングされ、ダメージを受ける恐れがあるので、
最初に酸素を加えることなく薄く積層し、さらに酸素を
加えて厚く積層してもよい。この場合、酸素を加えない
ときの膜厚は全体の１／５〜１／２程度とする。図１、
２において、ホール注入電極２と電子注入電極３の間に
は、駆動電源Ｅが接続されている。なお、上記発光層５
は、広義の発光層を表し、電子輸送層、狭義の発光層、
ホール輸送層等を含む。

【００４６】また、上記発明の素子は、電極層／無機物
層および発光層／電極層／無機物層および発光層／電極
層／無機物層および発光層／電極層・・・と多段に重ね
てもよい。このような素子構造により、発光色の色調調
整や多色化を行うことができる。

【００４７】電子注入電極（陰電極）は、上記の高抵抗
の無機電子注入層との組み合わせでは、低仕事関数で電
子注入性を有している必要がないため、特に限定される
必要はなく、通常の金属を用いることができる。なかで
も、導電率や扱い易さの点で、Ａｌ，Ａｇ，Ｉｎ，Ｔ
ｉ，Ｃｕ，Ａｕ，Ｍｏ，Ｗ，Ｐｔ，ＰｄおよびＮｉ、特
にＡｌ，Ａｇから選択される１種または２種等の金属元
素が好ましい。

【００４８】これら陰電極薄膜の厚さは、電子を高抵抗
の無機電子注入輸送層に与えることのできる一定以上の
厚さとすれば良く、５０nm以上、好ましくは１００nm以
上とすればよい。また、その上限値には特に制限はない
が、通常膜厚は５０〜５００nm程度とすればよい。

【００４９】また、電子注入電極として必要に応じて下
記のものを用いてもよい。例えば、Ｋ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｍ
ｇ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｚｒ
等の金属元素単体、または安定性を向上させるためにそ
れらを含む２成分、３成分の合金系、例えばＡｇ・Ｍｇ
（Ａｇ：０．１〜５０at％）、Ａｌ・Ｌｉ（Ｌｉ：０．
０１〜１４at％）、Ｉｎ・Ｍｇ（Ｍｇ：５０〜８０at
％）、Ａｌ・Ｃａ（Ｃａ：０．０１〜２０at％）等が挙
げられる。

【００５０】上記電子注入電極薄膜の厚さは、電子注入
を十分行える一定以上の厚さとすれば良く、０．１nm以
上、好ましくは０．５nm以上、特に１nm以上とすればよ
い。また、その上限値には特に制限はないが、通常膜厚
は１〜５００nm程度とすればよい。電子注入電極の上に
は、さらに補助電極（保護電極）を設けてもよい。

【００５１】補助電極の厚さは、電子注入効率を確保
し、水分や酸素あるいは有機溶媒の進入を防止するた
め、一定以上の厚さとすればよく、好ましくは５０nm以
上、さらには１００nm以上、特に１００〜５００nmの範
囲が好ましい。補助電極層が薄すぎると、その効果が得
られず、また、補助電極層の段差被覆性が低くなってし
まい、端子電極との接続が十分ではなくなる。一方、補
助電極層が厚すぎると、補助電極層の応力が大きくなる
ため、ダークスポットの成長速度が速くなってしまう等
といった弊害が生じてくる。

【００５２】補助電極は、組み合わせる電子注入電極の
材質により最適な材質を選択して用いればよい。例え
ば、電子注入効率を確保することを重視するのであれば
Ａｌ等の低抵抗の金属を用いればよく、封止性を重視す
る場合には、ＴｉＮ等の金属化合物を用いてもよい。

【００５３】電子注入電極と補助電極とを併せた全体の
厚さとしては、特に制限はないが、通常５０〜５００nm
程度とすればよい。

【００５４】ホール注入電極材料は、無機絶縁性ホール
注入輸送層へホールを効率よく注入することのできるも
のが好ましく、仕事関数４．５eV〜５．５eVの物質が好
ましい。具体的には、錫ドープ酸化インジウム（ＩＴ
Ｏ）、亜鉛ドープ酸化インジウム（ＩＺＯ）、酸化イン
ジウム（Ｉｎ₂Ｏ₃）、酸化スズ（ＳｎＯ₂）および酸
化亜鉛（ＺｎＯ）のいずれかを主組成としたものが好ま
しい。これらの酸化物はその化学量論組成から多少偏倚
していてもよい。Ｉｎ₂Ｏ₃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Ｉｎ₂Ｏ₃に対するＺｎＯの混合比
は、通常、１２〜３２wt％程度である。

【００５５】ホール注入電極は、仕事関数を調整するた
め、酸化シリコン（ＳｉＯ₂）を含有していてもよい。
酸化シリコン（ＳｉＯ₂）の含有量は、ＩＴＯに対する
ＳｉＯ₂の mol比で０．５〜１０％程度が好ましい。Ｓ
ｉＯ₂を含有することにより、ＩＴＯの仕事関数が増大
する。

【００５６】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５０％以上、より好ましくは６０％以上、特に８０％
以上、さらには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を得難くなってくる。なお、コ
ントラスト比を向上させたりして視認性を向上させる目
的等のため、比較的低い透過率とする場合もある。

【００５７】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。

【００５８】発光層は、少なくとも発光機能に関与する
１種類、または２種類以上の有機化合物薄膜の積層膜か
らなる。

【００５９】発光層は、ホール（正孔）および電子の注
入機能、それらの輸送機能、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。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で、電子
とホールを容易かつバランスよく注入・輸送することが
できる。

【００６０】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。

【００６１】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、特開平８−１２６００号公
報（特願平６−１１０５６９号）に記載のフェニルアン
トラセン誘導体、特開平８−１２９６９号公報（特願平
６−１１４４５６号）に記載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。

【００６２】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０．０１〜１０wt% 、さらには０．
１〜５wt% 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。

【００６３】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。

【００６４】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。

【００６５】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。

【００６６】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。

【００６７】このほかのホスト物質としては、特開平８
−１２６００号公報（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開平８−１２９６
９号公報（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。

【００６８】発光層は電子注入輸送層を兼ねたものであ
ってもよく、このような場合はトリス（８−キノリノラ
ト）アルミニウム等を使用することが好ましい。これら
の蛍光性物質を蒸着すればよい。

【００６９】また、発光層は、必要に応じて、少なくと
も１種のホール注入輸送性化合物と少なくとも１種の電
子注入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化合物の含有量
は、０．０１〜２０wt% 、さらには０．１〜１５wt% と
することが好ましい。

【００７０】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。

【００７１】混合層に用いられるホール注入輸送性の化
合物および電子注入輸送性の化合物は、各々、後述のホ
ール注入輸送性の化合物および電子注入輸送性の化合物
の中から選択すればよい。なかでも、ホール注入輸送性
の化合物としては、強い蛍光を持ったアミン誘導体、例
えばホール輸送材料である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。

【００７２】電子注入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、上記の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。

【００７３】ホール注入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、例えば上記のホール注入輸
送性材料である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。

【００７４】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、ホール注
入輸送性の化合物／電子注入輸送性の化合物の重量比
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。

【００７５】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。

【００７６】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。

【００７７】必要により、有機のホール輸送層、有機の
電子輸送層を設けてもよい。有機の電子／ホール輸送層
は、電子／ホール注入層からの電子／ホールの注入を容
易にする機能、電子／ホールを安定に輸送する機能およ
びホール／電子を妨げる機能を有するものである。この
層は、発光層に注入されるホールや電子を増大・閉じこ
めさせ、再結合領域を最適化させ、発光効率を改善す
る。

【００７８】有機の電子／ホール輸送層の厚さは、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。

【００７９】有機の電子／ホール輸送層の厚さは、再結
合・発光領域の設計によるが、発光層の厚さと同程度ま
たは１／１０〜１０倍程度とすればよい。

【００８０】電子輸送層には、トリス（８−キノリノラ
ト）アルミニウム（Ａｌｑ3 ）等の８−キノリノールま
たはその誘導体を配位子とする有機金属錯体などのキノ
リン誘導体、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。電子輸送層の形成
は、発光層と同様に、蒸着等によればよい。

【００８１】有機の電子／ホール輸送層、発光層の形成
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０．２μm 以下の均質な
薄膜が得られる。結晶粒径が０．２μm を超えている
と、不均一な発光となり、素子の駆動電圧を高くしなけ
ればならなくなり、ホールの注入効率も著しく低下す
る。

【００８２】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。

【００８３】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。

【００８４】さらに、素子の有機層や電極の酸化を防ぐ
ために、素子を封止板等により封止することが好まし
い。封止板は、湿気の侵入を防ぐために、接着性樹脂層
を用いて、基板に接着し、密封する。封止ガスは、Ａ
ｒ、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。

【００８５】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、コストの面からアルカリガラスが好ま
しいが、この他、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も好ましい。特に、ソーダ
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。

【００８６】封止板は、スペーサーを用いて高さを調整
し、所望の高さに保持してもよい。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１０
０μm 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、通常直径と同程度以上であ
る。

【００８７】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。

【００８８】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。

【００８９】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。

【００９０】本発明において、有機ＥＬ構造体を形成す
る基板としては、例えばガラス、石英等の非晶質基板、
例えばＳｉ、ＧａＡｓ、ＺｎＳｅ、ＺｎＳ、ＧａＰ、Ｉ
ｎＰ等の結晶基板が挙げられ、また、これらの結晶基板
に結晶質、非晶質あるいは金属のバッファ層を形成した
基板も用いることができる。また、金属基板としては、
Ｍｏ、Ａｌ、Ｐｔ、Ｉｒ、Ａｕ、Ｐｄ等を用いることが
でき、好ましくはガラス基板が用いられる。基板は、通
常光取り出し側となるため、上記電極と同様な光透過性
を有することが好ましい。

【００９１】さらに、本発明素子を、平面上に多数並べ
てもよい。平面上に並べられたそれぞれの素子の発光色
を変えて、カラーのディスプレーにすることができる。

【００９２】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。

【００９３】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良いが、
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。

【００９４】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。

【００９５】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良い。

【００９６】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。

【００９７】蛍光材料は、基本的には蛍光量子収率が高
いものを用いれば良く、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。

【００９８】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良く、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、基板上にホール注入電極と接する状態で形成
される場合、ホール注入電極（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。

【００９９】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良
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良い。

【０１００】本発明の有機ＥＬ素子は、通常、直流駆動
型、パルス駆動型のＥＬ素子として用いられる。印加電
圧は、通常、２〜３０V 程度とされる。

【０１０１】本発明の有機ＥＬ素子は、ディスプレイと
しての応用の他、例えばメモり読み出し／書き込み等に
利用される光ピックアップ、光通信の伝送路中における
中継装置、フォトカプラ等、種々の光応用デバイスに用
いることができる。

【０１０２】

【実施例】以下、本発明の具体的実施例を示し、本発明
をさらに詳細に説明する。＜実施例１＞ガラス基板としてコーニング社製商品名７
０５９基板を中性洗剤を用いてスクラブ洗浄した。

【０１０３】この基板上にＩＴＯ酸化物ターゲットを用
いＲＦマグネトロンスパッタリング法により、基板温度
２５０℃で、膜厚２００nmのＩＴＯホール注入電極層を
形成した。

【０１０４】ＩＴＯ電極層等が形成された基板の表面を
ＵＶ／Ｏ₃洗浄した後、スパッタ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。

【０１０５】ターゲットにＳｉＯ₂を用い、無機絶縁性
ホール注入層を２nmの膜厚に成膜した。このときのスパ
ッタガスはＡｒに対しＯ₂を５％混入して用いた、基板
温度２５℃、成膜レート１nm／min 、動作圧力０．５P
a、投入電力５Ｗ／cm²とした。成膜したホール注入層
の組成は、ＳｉＯ_1.9であった。

【０１０６】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１０
０nmの厚さに蒸着し、発光層とした。ＴＰＤ：Ａｌｑ３
＝１：１（体積比）、この混合物に対してルブレンを１
０vol％ドープした。

【０１０７】次いで、基板をスパッタ装置に移し、Ｌｉ
₂ＯにＶを４ mol％混合したターゲットを用い、高抵抗
の無機電子注入層を１０nmの膜厚に成膜した。このとき
のスパッタガスはＡｒ：３０sccm、Ｏ₂：５sccmで、室
温（２５℃）下、成膜レート１nm／min 、動作圧力：
０．２〜２Pa、投入電力：５００Ｗとした。成膜した無
機電子注入層の組成は、ターゲットとほぼ同様であっ
た。

【０１０８】次いで、減圧を保ったまま、Ａｌを１００
nmの厚さに蒸着し、陰電極とし、最後にガラス封止して
有機ＥＬ素子を得た。

【０１０９】得られた有機ＥＬ素子を空気中で、１０mA
／cm²の定電流密度で駆動したところ、初期輝度は７９
０cd／m²、駆動電圧７．４V であった。

【０１１０】また、４端子法により高抵抗の無機電子注
入層のシート抵抗を測定したところ、膜厚１００nmでの
シート抵抗は１０ kΩ／cm²であり、抵抗率に換算する
と１×１０⁹Ω・cmであった。

【０１１１】＜実施例２＞実施例１において、高抵抗の
無機電子注入層の組成を、Ｌｉ₂ＯからＮａ，Ｋ，Ｒ
ｂ，ＣｓおよびＦｒのアルカリ金属元素、またはＢｅ，
Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ，ＢａおよびＲａのアルカリ土類金属
元素、またはＬａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｐｍ，Ｓｍ，Ｅ
ｕ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙｂおよび
Ｌｕのランタノイド系元素から選択される１種以上の元
素の酸化物に代えても同様の結果が得られた。

【０１１２】また、ＶからＲｕ，Ｚｎ，ＳｍおよびＩｎ
から選択される１種以上の元素に代えても同様であっ
た。

【０１１３】＜実施例３＞実施例１において、無機絶縁
性ホール注入層を成膜する際に、ターゲットの組成をＳ
ｉＯ₂とし、スパッタガスのＯ₂流量を変えてＡｒに対
する混合比を５％とし、その組成をＳｉＯ_1.9とした他
は実施例１と同様にして有機ＥＬ素子を作製し、寿命特
性を評価したところほぼ同様の結果が得られた。

【０１１４】また、ターゲットの組成をＳｉＯ₂とし、
スパッタガスのＯ₂流量を変えてＡｒに対する混合比を
３０％とし、その組成をＳｉＯ_1.95としたもの、ターゲ
ットの組成をＧｅＯ₂とし、スパッタガスのＯ₂流量を
変えてＡｒに対する混合比を３０％とし、その組成をＧ
ｅＯ_1.96としたもの、ターゲットの組成をＳｉ_0.5Ｇｅ
_0.5Ｏ₂とし、スパッタガスのＯ₂流量を変えてＡｒに
対する混合比を１０％とし、その組成をＳｉ_0.5Ｇｅ_0.5
Ｏ_1.92としたものもそれぞれ同様にして有機ＥＬ素子を
作製し、評価したところほぼ同様の結果が得られた。

【０１１５】＜比較例１＞実施例１において、高抵抗の
無機電子注入層を成膜する際、原料として酸化ストロン
チウム（ＳｒＯ）、酸化リチウム（Ｌｉ₂Ｏ）、酸化シ
リコン（ＳｉＯ₂）を、全成分に対しそれぞれ、ＳｒＯ：８０ mol％Ｌｉ₂Ｏ：１０ mol％ＳｉＯ₂：１０ mol％となるように混合したターゲットを用い、無機電子注入
輸送層を０．５nmの膜厚に成膜した。このときの成膜条
件として、基板温度２５℃、スパッタガスＡｒ、成膜レ
ート１nm／min 、動作圧力０．５Pa、投入電力５Ｗ／cm
²、Ａｒ／Ｏ₂：１／１として１００SCCM供給しながら
無機電子注入輸送層を成膜した。

【０１１６】その他は実施例１と同様にして有機ＥＬ素
子を得た。得られた有機ＥＬ素子を空気中で、１０mA／
cm²の定電流密度で駆動したところ、初期輝度は４８０
cd／m²、駆動電圧９．８V であった。

【０１１７】さらに、上記無機電子注入層の膜厚を１０
nmとしたところ、１０mA／cm²の定電流密度で、初期輝
度は１cd／m²、駆動電圧１９V となってしまった。

【０１１８】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、電子／ホ
ール注入効率に優れ、発光効率が改善され、動作電圧が
低く、しかも低コストな有機ＥＬ素子を実現することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の有機ＥＬ素子の第１の基本構成を示す
概略断面図である。

【図２】本発明の有機ＥＬ素子の第２の基本構成を示す
概略断面図である。

【図３】従来の有機ＥＬ素子の構成例を示した概略断面
図である。

【図４】従来の有機ＥＬ素子の他の構成例を示した概略
断面図である。

【符号の説明】

１基板２ホール注入電極４無機絶縁性ホール注入層５発光層６高抵抗の無機電子注入層３電子注入電極（陰電極）１１基板１２ホール注入電極１３電子注入電極１４ホール輸送層１５発光層１６電子輸送層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者三橋悦央東京都中央区日本橋一丁目13番１号ティーディーケイ株式会社内Ｆターム(参考） 3K007 AB03 AB06 AB18 CA01 CB01 DA01 DB03 EA02 EC00 EC03 FA01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ホール注入電極と、陰電極と、これらの
電極間に設けられた１種以上の有機層とを有し、少なくとも前記有機層の１層は発光機能を有し、この発光層と陰電極の間には、高抵抗の無機電子注入層
を有し、この高抵抗の無機電子注入層は、第１成分として仕事関
数４eV以下であって、アルカリ金属元素、およびアルカリ土類金属元素、およ
びランタノイド系元素から選択される１種以上の酸化物
と、第２成分として仕事関数３〜５eVの金属の１種以上とを
含有し、かつ、ホールをブロックするとともに電子を搬送するた
めの導通パスを有し、前記発光層とホール注入電極との間には無機絶縁性ホー
ル注入輸送層を有し、この無機絶縁性ホール注入輸送層は、シリコンおよび／
またはゲルマニウムの酸化物を主成分とし、ラザフォード後方散乱により得られる主成分の平均組成
を、（Ｓｉ_1-xＧｅ_x）Ｏ_yと表したとき０≦ｘ≦１１．７≦ｙ≦１．９９である有機ＥＬ素子。
【請求項２】前記第２成分は、Ｚｎ，Ｓｎ，Ｖ，Ｒ
ｕ，ＳｍおよびＩｎから選択される１種以上である有機
ＥＬ素子。
【請求項３】前記アルカリ金属元素は、Ｌｉ，Ｎａ，
Ｋ，Ｒｂ，ＣｓおよびＦｒの１種以上であり、アルカリ
土類金属元素は、Ｍｇ，ＣａおよびＳｒの１種以上であ
り、ランタノイド系元素はＬａおよびＣｅから選択され
る１種以上を有する請求項１または２の有機ＥＬ素子。
【請求項４】前記高抵抗のホール注入層は、その抵抗
率が１〜１×１０¹¹Ω・cmである請求項１〜３のいずれ
かの有機ＥＬ素子。
【請求項５】前記高抵抗の無機電子注入層は、第２成
分を全成分に対して、０．２〜４０ mol％含有する請求
項１〜４のいずれかの有機ＥＬ素子。
【請求項６】前記高抵抗の無機電子注入層の膜厚は、
０．３〜３０nmである請求項１〜５のいずれかの有機Ｅ
Ｌ素子。
【請求項７】前記無機絶縁性ホール注入輸送層は、さ
らに安定剤として酸化シリコン、および／または酸化ゲ
ルマニウムを含有する請求項１〜６のいずれかの有機Ｅ
Ｌ素子。
【請求項８】前記無機絶縁性ホール注入輸送層の膜厚
が０．１〜５nmである請求項１〜７のいずれかの有機Ｅ
Ｌ素子。