JP2000252074A

JP2000252074A - 有機ｅｌ素子

Info

Publication number: JP2000252074A
Application number: JP11024022A
Authority: JP
Inventors: Michio Arai; 三千男荒井
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 1998-12-29
Filing date: 1999-02-01
Publication date: 2000-09-14
Also published as: EP1017117A3; EP1017117A2; US6166488A

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】従来の有機物質を用いた素子と同等かそれ以上
の性能を有し、長寿命、耐候性、安定性等を持ち、高効
率で、安価な有機ＥＬ素子を実現する。【解決手段】基板１と、この基板上に形成されたホール
注入電極２と陰電極３と、少なくともこれらの電極間に
ある有機物質を含有する発光層とを有し、この発光層と
陰電極との間には無機電子注入輸送層を、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４を
有し、無機絶縁性電子注入輸送層６は、主成分として酸
化ルビジウム及び外いくつかの酸化物から選択される１
種以上の酸化物を含有し、無機絶縁性ホール注入輸送層
は、シリコン及び／又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-xＧｅＸ）Ｏ_yとし
たとき、０≦ｘ≦１、１．７≦ｙ≦１．９９であり、発
光層は、ホスト物質により形成された層にはドーパント
を含有する層を有する有機ＥＬ素子。

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（電界発
光）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】一般に有機ＥＬ素子は、ガラス基板上に
ＩＴＯなど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た構
造の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。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。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。

【０００６】これら有機ＥＬ素子においては、共通し
て、信頼性が問題となっている。すなわち、有機ＥＬ素
子は、原理的にホール注入電極と、電子注入電極とを有
し、これら電極間から効率よくホール・電子を注入輸送
するための有機層を必要とする。しかしながら、これら
の材料は、製造時にダメージを受けやすく、電極との親
和性にも問題がある。また、電子注入用の電子注入電極
に仕事関数の低い金属を用いる必要がある。そのため、
材料としてＭｇＡｇ、ＡｌＬｉなどを用いらざるを得な
い。しかし、これらの材料は酸化し易く、安定性に欠
け、有機ＥＬ素子の寿命を律したり、信頼性の問題を招
く大きな要因となっている。さらに、有機薄膜の劣化も
ＬＥＤ（発光ダイオード）、ＬＤ（レーザーダイオー
ド）に較べると著しく大きいという問題を有している。

【０００７】また、有機材料は比較的高価なものが多
く、低コストの有機ＥＬ素子応用製品を提供するため
に、その一部の構成膜を安価な無機材料で置き換えるこ
とのメリットは大きい。

【０００８】このような問題を解決するために、有機材
料と無機半導体材料のそれぞれのメリットを利用する方
法が考えられている。すなわち、有機ホール輸送層を無
機ｐ型半導体に置き換えた有機／無機半導体接合であ
る。このような検討は、特許第２６３６３４１号、特開
平２−１３９８９３号公報、特開平２−２０７４８８号
公報、特開平６−１１９９７３号公報で検討されている
が、発光特性や基本素子の信頼性で素子従来の有機ＥＬ
を越える特性を得ることが不可能であった。

【０００９】本発明者らは、このような点に鑑み、特願
平１０−３０３３５０号、特願平１０−３５０７６２号
において、それぞれ酸化物を用いた無機絶縁性電子注入
輸送層、無機絶縁性ホール注入輸送層を提案し、これら
を用いることにより良好な特性と、長寿命を備えた素子
を実現するに至った。

【００１０】しかし、上記無機絶縁性電子注入輸送層、
無機絶縁性ホール注入輸送層を用いても、これら無機物
層と有機層（発光層）との界面で、有機層の劣化現象が
生じ、素子寿命を長期間維持することが困難な場合があ
った。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、有機
−無機界面の劣化現象に強く、従来の有機物質を用いた
ホール注入輸送層や、電子注入輸送層を有する素子と同
等かそれ以上の性能を有し、長寿命で、耐候性を備え、
安定性が高く、高効率で、しかも安価な有機ＥＬ素子を
実現することである。

【００１２】

【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。（１）基板と、この基板上に形成されたホール注入電
極と陰電極と、少なくともこれらの電極間に設けられた
有機物質を含有する発光層とを有し、この発光層と陰電
極との間には、無機電子注入輸送層を有し、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、前記無機絶縁性電子注入輸送層は、主成分と
して酸化ストロンチウム、酸化マグネシウム、酸化カル
シウム、酸化リチウム、酸化ルビジウム、酸化カリウ
ム、酸化ナトリウム、および酸化セシウムから選択され
る１種または２種以上の酸化物を含有し、前記無機絶縁
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、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であり、前記発光層は、前記無機絶縁性電子注入輸送層
および／または無機絶縁性ホール注入輸送層と接する側
に、ホスト物質により形成された層を有し、このホスト
物質により形成された層の少なくとも一部にはドーパン
トを含有する層を有する有機ＥＬ素子。（２）前記発光層の膜厚は、ホスト物質により形成さ
れた層が５〜５０nmであって、ドーパンを含有する層が
５〜１００nmである上記（１）の有機ＥＬ素子。（３）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）または（２）の有機ＥＬ素
子。（４）前記陰電極は、Ａｌ，Ａｇ，Ｉｎ，Ｔｉ，Ｃ
ｕ，Ａｕ，Ｍｏ，Ｗ，Ｐｔ，ＰｄおよびＮｉから選択さ
れる１種または２種以上の金属元素により形成されてい
る上記（１）〜（３）のいずれかの有機ＥＬ素子。（５）前記無機絶縁性ホール注入層はＣｕ、Ｆｅ、Ｎ
ｉ、Ｒｕ、ＳｎおよびＡｕのいずれか１種以上を１０at
％以下含有する上記（１）〜（４）のいずれかの有機Ｅ
Ｌ素子。（６）前記無機絶縁性電子注入輸送層は、各構成成分
が全成分に対して、主成分：８０〜９９ mol％、安定剤：１〜２０ mol％含有する上記（２）〜（５）のいずれかの有機ＥＬ素
子。（７）前記無機絶縁性電子注入輸送層の膜厚は、０．
１〜２nmである上記（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。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明の有機ＥＬ素子は、基板
と、この基板上に形成されたホール注入電極と陰電極
と、少なくともこれらの電極間に設けられた有機物質を
含有する発光層とを有し、この発光層と陰電極との間に
は、無機絶縁性電子注入輸送層を有し、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、前記無機絶縁性電子注入輸送層は、主成分として
酸化ストロンチウム、酸化マグネシウム、酸化カルシウ
ム、酸化リチウム、酸化ルビジウム、酸化カリウム、酸
化ナトリウム、および酸化セシウムから選択される１種
または２種以上の酸化物を含有し、前記無機絶縁性ホー
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、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であり、前記発光層は、前記無機絶縁性電子注入輸送層
および／または無機絶縁性ホール注入輸送層と接する側
に、ホスト物質により形成された層を有し、この物質に
より形成されている層の少なくとも一部にはドーパント
を含有する層を有するものである。

【００１４】このように、有機発光層の無機絶縁性電子
注入輸送層および／または無機絶縁性ホール注入輸送層
と接する部分に、ホスト物質により形成された層を有
し、このホスト物質により形成されている層のいずれか
の位置に前記ホスト物質とドーパントとを含有する層を
有することにより、発光の中心となるドーパントを有す
る層の駆動時における電気的ダメージを少なくすること
ができ、素子の長寿命化を図ることができる。

【００１５】また、発光層を２層または３層構造とし、
その一方または中間の層に発光中心となるドーパントを
有する層を形成することにより、発光中心の位置を光学
的に最適な位置に調整することができる。発光中心とな
るドーパントを含有する層は、無機絶縁性電子注入輸送
層側または無機絶縁性ホール注入輸送層側のいずれかの
側に配置するか、ホスト物質を含有する層に挟まれるよ
うにその中間の任意の位置に形成、配置される。ドーパ
ントを含有する層を、無機絶縁性電子注入輸送層側また
は無機絶縁性ホール注入輸送層側のいずれか一方の側に
配置する場合、リーク電流の発生が少なくなる方に配置
するとよい。この場合、通常、ホスト物質を含有する層
が、界面での、有機層の劣化やダメージなどが生じやす
い側に形成される。ホスト物質を含有する層は、通常、
ホスト物質のみを含有する。

【００１６】また、無機材料からなる無機絶縁性電子注
入輸送層、無機絶縁性ホール注入輸送層を設け、これら
の間に発光層を配置することで、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。すなわち、発光層と電子
注入層、ホール注入輸送層との界面での物性が安定し、
製造が容易になる。また、従来の有機ホール注入層、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。

【００１７】発光層は、各無機物層と接する部分に形成
され、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であるホスト物質により形成さ
れ、発光材料としてこのホスト物質のみを有する層と、
前記ホスト物質に加え、ドーパントを含有する層との２
層または３層構造である。

【００１８】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。

【００１９】発光層のホスト物質により形成される層の
膜厚は、形成方法によっても異なるが、好ましくは５〜
５０nm程度、特に１０〜２０nmである。これらの層に挟
まれたドーパントを含有する層の膜厚は、好ましくは５
〜１００nm程度、特に２０〜８０nmである。発光層全体
の膜厚としては、好ましくは１０〜２００nm程度であ
る。

【００２０】ドーパントを含有する層は、発光物質の蛍
光波長、つまり発光波長により、無機絶縁性電子注入輸
送層側か、無機絶縁性ホール注入輸送層側のいずれかに
近い位置に形成してもよい。すなわち、ドーパントを有
する層の基板に対する垂直位置を、発光波長により、光
取りだしのために最適な位置となるよう、発光層中で調
整することができる。この場合、ホスト物質により形成
される層の膜厚は、上記範囲内であればよい。

【００２１】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。

【００２２】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０．１〜５
wt% 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。

【００２３】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。

【００２４】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。

【００２５】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。

【００２６】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。

【００２７】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。

【００２８】発光層は電子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。

【００２９】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、ドーパ
ントを含有する層とすることが好ましい。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。

【００３０】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。

【００３１】混合層に用いられるホール注入輸送性化合
物および電子注入輸送性化合物は、各々、後述のホール
注入輸送性化合物および電子注入輸送性化合物の中から
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
輸送性化合物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。

【００３２】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。

【００３３】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輸送性
化合物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。

【００３４】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
入輸送性化合物の化合物／電子注入輸送機能を有する化
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２０／８０〜８０／２
０程度となるようにする。

【００３５】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。

【００３６】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。

【００３７】また、ホール注入輸送性化合物は、例え
ば、特開昭６３−２９５６９５号公報、特開平２−１９
１６９４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７−１２６２２
５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：ＴＰＤ）、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。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。

【００３８】電子注入輸送性化合物としては、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。発
光層は、電子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。

【００３９】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。

【００４０】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。

【００４１】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。

【００４２】無機絶縁性ホール注入輸送層は、ホール注
入電極からのホールの注入を容易にする機能、ホールを
安定に輸送する機能および電子を妨げる機能を有するも
のであり、無機絶縁性電子注入輸送層は、陰電極からの
電子の注入を容易にする機能、電子を安定に輸送する機
能およびホールを妨げる機能を有するものである。これ
らの層は、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。

【００４３】すなわち、無機絶縁性電子注入輸送層を、
上記主成分等により構成することにより、特別に電子注
入機能を有する電極を形成する必要がなく、比較的安定
性が高く、導電率の良好な金属電極を用いることができ
る。そして、無機絶縁性電子注入輸送層の電子注入輸送
効率が向上すると共に、素子の寿命が延びることにな
る。また、無機絶縁性ホール注入輸送層の主成分である
酸化物を酸素プアとし、酸素空位を生成させることによ
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。

【００４４】無機絶縁性電子注入輸送層は、主成分とし
て酸化リチウム（Ｌｉ₂Ｏ）、酸化ルビジウム（Ｒｂ
₂Ｏ）、酸化カリウム（Ｋ₂Ｏ）、酸化ナトリウム（Ｎａ
₂Ｏ）、酸化セシウム（Ｃｓ₂Ｏ）、酸化ストロンチウム
（ＳｒＯ）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、および酸化
カルシウム（ＣａＯ）の１種または２種以上を含有す
る。これらは単独で用いてもよいし、２種以上を混合し
て用いてもよく、２種以上を用いる場合の混合比は任意
である。また、これらのなかでは酸化ストロンチウムが
最も好ましく、次いで酸化マグネシウム、酸化カルシウ
ム、さらに酸化リチウム（Ｌｉ₂Ｏ）の順で好ましく、
次いで酸化ルビジウム（Ｒｂ₂Ｏ）、次いで酸化カリウ
ム（Ｋ₂Ｏ）、および酸化ナトリウム（Ｎａ₂Ｏ）が好ま
しい。これらを混合して用いる場合には、これらのなか
で酸化ストロンチウムが４０ mol％以上、または酸化リ
チウムと酸化ルビジウムの総計が４０ mol％以上、特に
５０ mol％以上含有されていることが好ましい。

【００４５】無機絶縁性電子注入輸送層は、好ましくは
安定剤として酸化シリコン（ＳｉＯ ₂）、および／また
は酸化ゲルマニウム（ＧｅＯ₂）を含有する。これらは
いずれか一方を用いてもよいし、両者を混合して用いて
もよく、その際の混合比は任意である。

【００４６】上記の各酸化物は、通常、化学量論的組成
（stoichiometric composition）で存在するが、これか
ら多少偏倚し、非化学量論的組成（non-stoichiometr
y）となっていてもよい。

【００４７】また、本発明の無機絶縁性電子注入輸送層
は、好ましくは上記各構成成分が全成分に対して、Ｓｒ
Ｏ、ＭｇＯ、ＣａＯ、Ｌｉ₂Ｏ、Ｒｂ₂Ｏ、Ｋ₂Ｏ、Ｎａ₂
Ｏ、Ｃｓ₂Ｏ、ＳｉＯ₂、ＧｅＯ₂に換算して、主成分：８０〜９９ mol％、より好ましくは９０〜９５
mol％、安定剤：１〜２０ mol％、より好ましくは５〜１０
mol％、含有する。

【００４８】無機絶縁性電子注入輸送層の膜厚として
は、好ましくは０．１〜２nm、より好ましくは０．３〜
０．８nmである。

【００４９】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。

【００５０】また、主成分の平均組成、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。

【００５１】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、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
ホール注入層を有する素子と同等の輝度が得られ、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。

【００５２】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。

【００５３】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。

【００５４】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。

【００５５】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。

【００５６】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。

【００５７】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。

【００５８】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。

【００５９】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。

【００６０】なお、ホール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。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。

【００６１】無機絶縁性ホール注入輸送層は、通常、非
晶質状態である。

【００６２】無機絶縁性ホール注入輸送層の膜厚として
は、特に制限はないが、０．０５〜１０nm、特に１〜５
nm程度が好ましい。ホール注入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。

【００６３】上記の無機絶縁性電子注入輸送層、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。

【００６４】無機絶縁性電子注入輸送層、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。

【００６５】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。

【００６６】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。

【００６７】本発明の有機ＥＬ素子は、無機絶縁性ホー
ル注入輸送層、無機絶縁性電子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。

【００６８】無機絶縁性電子注入輸送層の上（発光層と
反対側：所謂逆積層のときには下側になる）には、陰電
極を有する。陰電極は、下記の無機絶縁性電子注入輸送
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，Ｔｉ，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。

【００６９】これら陰電極薄膜の厚さは、電子を無機絶
縁性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。な
お、陰電極側から発光光を取り出す場合には、膜厚は５
０〜３００nm程度が好ましい。

【００７０】本発明の有機ＥＬ素子は、下記無機絶縁性
電子注入輸送層との組み合わせにおいて、陰電極として
上記金属元素を用いることが好ましいが、必要に応じて
下記のものを用いてもよい。例えば、Ｋ、Ｌｉ、Ｎａ、
Ｍｇ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｚ
ｒ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・Ｍ
ｇ（Ａｇ：０．１〜５０at％）、Ａｌ・Ｌｉ（Ｌｉ：
０．０１〜１４at％）、Ｉｎ・Ｍｇ（Ｍｇ：５０〜８０
at％）、Ａｌ・Ｃａ（Ｃａ：０．０１〜２０at％）等が
挙げられる。

【００７１】上記陰電極薄膜の厚さは、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。陰電極の上には、さらに補
助電極（保護電極）を設けてもよい。

【００７２】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。

【００７３】補助電極は、組み合わせる陰電極の材質に
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。

【００７４】陰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。

【００７５】ホール注入電極材料は、ホール注入層へホ
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（ＩＴＯ）、亜鉛ドープ
酸化インジウム（ＩＺＯ）、酸化インジウム（Ｉｎ₂Ｏ
₃）、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。

【００７６】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。

【００７７】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、特に６０％以上、さらには７０％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。

【００７８】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。

【００７９】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／第１のホスト物質により形成された層
５ａ／ドーパントを有する層５ｂ／第２のホスト物質に
より形成された層５ｃ／無機絶縁性電子注入輸送層６／
陰電極３とが順次積層された構成とする。また、図２に
示すように、基板１／陰電極３／無機絶縁性電子注入輸
送層６／第１のホスト物質により形成された層５ａ／ド
ーパントを有する層５ｂ／第２のホスト物質により形成
された層５ｃ／無機絶縁性ホール注入輸送層４／ホール
注入電極２とが順次積層された構成（逆積層）としても
よい。また、これらの構成の中から第１のホスト物質に
より形成された層５ａまたは第２のホスト物質により形
成された層５ｃのいずれかがないものであってもよい。
図１，２において、ホール注入電極２と陰電極３の間に
は、駆動電源Ｅが接続されている。

【００８０】これらの積層構成は、素子に求められる性
能や使用目的などにより、適宜最適な構成を選択した
り、必要な変更を加えて使用することができる。

【００８１】素子の有機層や電極の酸化を防ぐために、
素子上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、封止板を接着し密封する。封止ガスは、Ａｒ、Ｈ
ｅ、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０．１
ppm 程度である。

【００８２】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。

【００８３】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。

【００８４】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。

【００８５】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。

【００８６】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。

【００８７】本発明において、有機ＥＬ構造体を形成す
る基板としては、非晶質基板たとえばガラス、石英な
ど、結晶基板たとえば、Ｓｉ、ＧａＡｓ、ＺｎＳｅ、Ｚ
ｎＳ、ＧａＰ、ＩｎＰなどがあげられ、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などを用いる
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。

【００８８】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。

【００８９】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。

【００９０】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。

【００９１】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。

【００９２】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。

【００９３】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。

【００９４】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。

【００９５】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等）の成
膜時にダメージを受けないような材料が好ましい。

【００９６】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。

【００９７】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が、交流
駆動とすることもできる。印加電圧は、通常、２〜３０
V 程度とされる。

【００９８】

【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。次い
で、この基板をスパッタ装置の基板ホルダーに固定し、
ＩＴＯ酸化物ターゲットを用いＤＣマグネトロンスパッ
タリング法により、ＩＴＯホール注入電極層を形成し
た。

【００９９】ＩＴＯが成膜された基板を、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。次いで、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。

【０１００】次いで、ターゲットにＳｉＯ₂を用い、無
機絶縁性ホール注入輸送層を１nm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０．５Pa、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。

【０１０１】さらに、減圧を保ったまま、真空蒸着装置
に移し、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（Ａ
ｌｑ3 ）を、蒸着速度０．２nm/secとして、４０nmの厚
さに蒸着し、ホスト物質により形成された層（発光層）
とした。

【０１０２】さらに、減圧を保ったまま、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、Ａｌｑ3 に
対してルブレンを５体積％ドープし、４０nmの厚さに蒸
着し、ドーパントを含有する層（発光層）とした。

【０１０３】さらに、減圧を保ったまま、トリス（８−
キノリノラト）アルミニウム（Ａｌｑ3 ）を、蒸着速度
０．２nm/secとして、４０nmの厚さに蒸着し、ホスト物
質により形成された層（発光層）とした。

【０１０４】さらに、減圧を保ったまま、スパッタ装置
に移し、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、無機絶縁性電
子注入輸送層を０．８nm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５
Ｗ／cm²とした。このとき、初めにスパッタガスをＡ
ｒ：１００％として１００SCCM供給しながら無機絶縁性
電子注入輸送層を０．４nmの膜厚に成膜し、続けてＡｒ
／Ｏ₂：１／１として１００SCCM供給しながら無機絶縁
性電子注入輸送層を０．４nmの膜厚に成膜した。

【０１０５】さらに、減圧を保ったまま、Ａｌを２０nm
の厚さに蒸着して陰電極とした。

【０１０６】最後にガラス封止して有機ＥＬ素子を得
た。また、比較サンプルとして、発光層を３層構造とせ
ず、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（Ａｌｑ
3 ）と、ルブレンとを、全体の蒸着速度０．２nm/secと
して、Ａｌｑ3 に対してルブレンを５体積％ドープし、
４０nmの厚さに蒸着し、発光層とした以外上記と同様に
して有機ＥＬ素子を作製した。

【０１０７】得られた各サンプルについて、加速試験と
して、１００mA／cm²の一定電流で、寿命特性を調べ
た。発光層を単一層とした以外全く同様の比較サンプル
の輝度半減時間は、１００時間以下であった。これに対
して本発明サンプルは、１５０時間以上経過しても半減
しなかった。

【０１０８】＜実施例２＞実施例１において、無機絶縁
性電子注入輸送層の主成分、安定剤を、それぞれ、Ｓｒ
ＯからＭｇＯ、ＣａＯ、またはこれらの混合酸化物に、
Ｌｉ₂ＯからＫ₂Ｏ、Ｒｂ₂Ｏ、Ｋ₂Ｏ、Ｎａ₂Ｏ、Ｃｓ
₂Ｏ、またはこれらの混合酸化物に、ＳｉＯ₂からＧｅＯ
₂、またはＳｉＯ₂とＧｅＯ₂の混合酸化物に代えたと
ころほぼ同様な結果が得られた。また、陰電極構成材料
を、ＡｌからＡｇ，Ｉｎ，Ｔｉ，Ｃｕ，Ａｕ，Ｍｏ，
Ｗ，Ｐｔ，Ｐｄ，Ｎｉ、またはこれらの合金としても同
様であった。

【０１０９】＜実施例３＞実施例１において、無機絶縁
性ホール注入輸送層を成膜する際に、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。

【０１１０】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。

【０１１１】＜実施例４＞実施例１において、無機絶縁
性ホール注入輸送層を成膜する際に、ターゲットにＳｉ
Ｏ₂にＮｉ：３at％添加したものを用い、１nmの膜厚に
成膜した。このときのスパッタガスはＡｒ：５０sccm、
Ｏ₂：５sccmで、基板温度２５℃、成膜レート１nm／min
、動作圧力：０．５Pa、投入電力：５Ｗ／cm²とし
た。成膜された無機絶縁性ホール注入輸送層の組成は、
ＳｉＯ_1.9にＮｉを２．５at％含有するものであった。
そのほかは実施例１と同様にして有機ＥＬ素子を得た。
得られた有機ＥＬ素子を実施例１と同様にして評価した
ところ、実施例１とほぼ同様な結果が得られた。

【０１１２】また、上記において、無機絶縁性ホール注
入輸送層の組成を、ＳｉＯ_1.9にＮｉを２．５at％含有
するものから、ＧｅＯ_1.9にＮｉを２．５at％含有する
もの、Ｓｉ_0.5Ｇｅ_0.5Ｏ_1.98にＮｉを２．５at％含有す
るものに代えても同様であった。

【０１１３】また、Ｎｉの代わりに同量のＳｎ、Ｃｕを
含有させてもほぼ同等の寿命が得られた。また、Ｎｉの
代わりにＦｅ、Ｒｕ、Ａｕを含有させても同様の効果が
得られた。

【０１１４】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、有機−無
機界面の劣化現象に強く、従来の有機物質を用いたホー
ル注入輸送層や、電子注入輸送層を有する素子と同等か
それ以上の性能を有し、長寿命で、耐候性を備え、安定
性が高く、高効率で、しかも安価な有機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素子の構成例を示す概略断面
図である。

【図２】本発明の有機ＥＬ素子の他の構成例を示す概略
断面図である。

【図３】従来の有機ＥＬ素子の構成例を示す概略断面図
である。

【図４】従来の有機ＥＬ素子の他の構成例を示す概略断
面図である。

【符号の説明】

１基板２ホール注入電極３陰電極４無機絶縁性ホール注入輸送層５ａ第１のホスト物質により形成された層５ｂドーパントを有する層５ｃ第２のホスト物質により形成された層６無機絶縁性電子注入輸送層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板と、この基板上に形成されたホール
注入電極と陰電極と、少なくともこれらの電極間に設け
られた有機物質を含有する発光層とを有し、この発光層
と陰電極との間には、無機電子注入輸送層を有し、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、前記無機絶縁性電子注入輸送層は、主成分として酸化ス
トロンチウム、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸
化リチウム、酸化ルビジウム、酸化カリウム、酸化ナト
リウム、および酸化セシウムから選択される１種または
２種以上の酸化物を含有し、前記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、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であり、前記発光層は、前記無機絶縁性電子注入輸送層および／
または無機絶縁性ホール注入輸送層と接する側に、ホス
ト物質により形成された層を有し、このホスト物質によ
り形成された層の少なくとも一部にはドーパントを含有
する層を有する有機ＥＬ素子。
【請求項２】前記発光層の膜厚は、ホスト物質により
形成された層が５〜５０nmであって、ドーパンを含有す
る層が５〜１００nmである請求項１の有機ＥＬ素子。
【請求項３】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または２の有機ＥＬ素
子。
【請求項４】前記陰電極は、Ａｌ，Ａｇ，Ｉｎ，Ｔ
ｉ，Ｃｕ，Ａｕ，Ｍｏ，Ｗ，Ｐｔ，ＰｄおよびＮｉから
選択される１種または２種以上の金属元素により形成さ
れている請求項１〜３のいずれかの有機ＥＬ素子。
【請求項５】前記無機絶縁性ホール注入層はＣｕ、Ｆ
ｅ、Ｎｉ、Ｒｕ、ＳｎおよびＡｕのいずれか１種以上を
１０at％以下含有する請求項１〜４のいずれかの有機Ｅ
Ｌ素子。
【請求項６】前記無機絶縁性電子注入輸送層は、各構
成成分が全成分に対して、主成分：８０〜９９ mol％、安定剤：１〜２０ mol％含有する請求項２〜５のいずれかの有機ＥＬ素子。
【請求項７】前記無機絶縁性電子注入輸送層の膜厚
は、０．１〜２nmである請求項１〜６のいずれかの有機
ＥＬ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。