JP2001196172A

JP2001196172A - 有機ｅｌ表示装置

Info

Publication number: JP2001196172A
Application number: JP2000001366A
Authority: JP
Inventors: Michio Arai; 三千男荒井
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2000-01-07
Filing date: 2000-01-07
Publication date: 2001-07-19

Abstract

(57)【要約】【課題】薄膜発光体である有機ＥＬ素子の特徴を十分
に発揮でき、低コストかつ高品位で歩留まりのよい有機
ＥＬ表示装置を実現する。【解決手段】可撓性を有する基板１上にカラーフィル
ター層２と、バリア層３と、ホール注入電極４と陰電極
８とを順次有し、これらの電極間に発光機能に関与する
有機層６を有し、前記有機層６とホール注入電極４との
間には、ホールを搬送するための導通パスを有するとと
もに電子をブロックする高抵抗の無機ホール注入輸送層
５を有し、前記有機層と電子注入電極との間には、電子
を搬送するための導通パスを有するとともにホールをブ
ロックする高抵抗の無機電子注入輸送層７を有し、前記
カラーフィルター層は、蒸着法により形成されている構
成の有機ＥＬ表示装置とした。

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
る有機ＥＬ表示装置のフィルター構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、有機ＥＬ素子が盛んに研究されて
いる。これは、錫ドープ酸化インジウム（ＩＴＯ）など
のホール注入電極上に、トリフェニルジアミンなどのホ
ール輸送材料を成膜し、さらにアルミキノリノール錯体
（Ａｌｑ３）などの蛍光物質を発光層として積層し、さ
らにＭｇなどの仕事関数の小さな金属電極（電子注入電
極）を形成した基本構成を有する素子で、１０Ｖ前後の
電圧で数１００から数１０，０００cd/m²と極めて高い
輝度が得られることで注目されている。

【０００３】ところで、このような有機ＥＬ素子を用い
たディスプレイとして、種々の応用例が考えられるが、
中でもカラーディスプレイへの応用は重要な課題であ
る。発光体をカラーディスプレイとして応用する場合、
例えば、（１）赤、緑、青の各色の発光層を各画素毎に形成す
る。（２）発光層を白色発光とし、カラーフィルター層を用
いて青、緑、赤の３元色を得る。（３）発光層は青色などの単色発光とし、蛍光材料で構
成された蛍光変換層、あるいはこれとカラーフィルタ層
とを組み合わせてその他の表示色を得る。といった手法
が一般的である。

【０００４】しかし、発光体自体で複数の発光色を用意
する場合、赤色発光の発光層に用いる蛍光材料として適
当なものが少なく、色純度の高い赤色が得られ難いとい
う問題がある。しかも、青色発光層の寿命が他の発光層
に比べて極端に短いため、発光装置全体の寿命が青色発
光層の寿命に支配されてしまう。

【０００５】一方、単一の発光層と、蛍光材料で構成さ
れた蛍光変換層および／またはカラーフィルター層とを
組み合わせてカラーディスプレイとする方法は、単独の
有機ＥＬ素子のみで構成できるため、構成が単純で安価
であるばかりか、蛍光変換層および／またはカラーフィ
ルター層をパターン形成することによりフルカラー化で
きる点で優れた方式といえる。しかし、有機ＥＬ構造体
上にフォトレジスト技術により所定のパターンで蛍光変
換層および／またはカラーフィルター層を設けること
は、パターニング技術や有機ＥＬ構造体へのダメージ等
の点から極めて困難である。また、基板上に蛍光変換層
および／またはカラーフィルター層をパターン形成し、
その上に有機ＥＬ構造体を積層すると、段差ができてい
るので、断切れ（膜の不連続部分）が生じ、配線がつな
げられなくて電流が流れないために、有機ＥＬ素子とし
て機能しなくなってしまうという問題があった。

【０００６】しかも、カラーフィルター層を形成する際
に用いられるカラーレジスト材はかなり高価な材料であ
り、このような材料を用いることなくカラーフィルター
層を形成することができれば有機ＥＬ素子を応用した製
品を極めて安価に提供することができる。

【０００７】また、従来のカラーフィルター層は、樹脂
バインダー中に顔料、染料を分散させた構造であるた
め、通常塗布等により形成される。このため、塗り分け
による画素毎のカラーフィルターの形成は極めて困難で
あった。

【０００８】さらに、通常用いられている基板は、ガラ
ス、Ｓｉ基板等の硬質部材である。このため、薄膜素子
である有機ＥＬ素子の特質を生かして表示面に曲率を持
たせたり、より薄型の画面を得ようとする場合に大きな
障害となっていた。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、薄膜
発光体である有機ＥＬ素子の特徴を十分に発揮でき、低
コストかつ高品位で歩留まりのよい有機ＥＬ表示装置を
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）可撓性を有する基板上にカラーフィルター層
と、バリア層と、ホール注入電極と陰電極とを順次有
し、これらの電極間に発光機能に関与する有機層を有
し、少なくとも前記有機層とホール注入電極との間、あ
るいは有機層と陰電極との間のいずれかには、ホールを
搬送するための導通パスを有するとともに電子をブロッ
クする高抵抗の無機ホール注入輸送層か、あるいは電子
を搬送するための導通パスを有するとともにホールをブ
ロックする高抵抗の無機電子注入輸送層のいずれかを有
し、前記カラーフィルター層は、蒸着法により形成され
ている有機ＥＬ表示装置。（２）可撓性を有する基板上に、陰電極とホール注入
電極とカラーフィルター層とを順次有し、これらの電極
間に発光機能に関与する有機層を有し、少なくとも前記
有機層とホール注入電極との間、あるいは有機層と陰電
極との間のいずれかには、ホールを搬送するための導通
パスを有するとともに電子をブロックする高抵抗の無機
ホール注入輸送層か、あるいは電子を搬送するための導
通パスを有するとともにホールをブロックする高抵抗の
無機電子注入輸送層のいずれかを有し、前記カラーフィ
ルター層は、蒸着法により形成されている有機ＥＬ表示
装置。（３）前記からフィルター層は、顔料にて形成されて
いる上記（１）または（２）の有機ＥＬ表示装置。（４）前記カラーフィルター層の膜厚は、２０００nm
以下である上記（１）〜（３）のいずれかの有機ＥＬ表
示装置。（５）前記蒸着法は、マスク蒸着法である上記（１）
〜（４）のいずれかの有機ＥＬ表示装置。（６）前記基板は、樹脂材料により形成されている上
記（１）〜（５）のいずれかの有機得ＥＬ表示装置。（７）前記基板の厚みは、５０〜１０００μm である
上記（１）〜（６）のいずれかの有機ＥＬ表示装置。（８）発光層から得られる発光光は、少なくとも波長
４５０〜６５０nmの連続した発光スペクトルを有する白
色発光である上記（１）〜（７）のいずれかの有機ＥＬ
表示装置。（９）樹脂封止構造体を有する上記（１）〜（８）の
いずれかの有機ＥＬ表示装置。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明の有機ＥＬ表示装置は、可
撓性を有する基板上にカラーフィルター層と、バリア層
と、ホール注入電極と電子注入電極とを順次有し、これ
らの電極間に発光機能に関与する有機層を有し、少なく
とも前記有機層とホール注入電極との間、あるいは有機
層と陰電極との間のいずれかには、ホールを搬送するた
めの導通パスを有するとともに電子をブロックする高抵
抗の無機ホール注入輸送層か、あるいは電子を搬送する
ための導通パスを有するとともにホールをブロックする
高抵抗の無機電子注入輸送層のいずれかを有し、前記カ
ラーフィルター層は、蒸着法により形成されている。あ
るいは、基板側に電子注入電極を積層したいわゆる逆積
層であってもよい。

【００１２】このように、カラーフィルター層を蒸着法
で形成することにより、カラーフィルター層の厚みを極
めて薄くすることができ、薄膜発光素子としての有機Ｅ
Ｌ素子の機能を十分に発揮させることができる。また、
高価なレジスト材を用いることなくフィルター層を形成
できるので、有機ＥＬ表示装置のコストを引き下げるこ
とができ、しかも顔料以外の成分を含有していないの
で、色純度の高いフィルターを形成することができる。
また、カラーフィルター層は平坦な薄膜で形成されるの
で、オーバーコート層が不要となり、製造工程が少なく
なり、製造工数を短縮でき、さらにコストを低減するこ
とができる。また、マスク蒸着法を用いることで、極め
て容易に３原色の塗り分けを行うことが出来、小さな画
素面積内にもフルカラー表示用のフィルターを配置する
ことが出来る。

【００１３】カラーフィルター層の膜厚は、好ましくは
２０００nm以下、特に３００〜６００nm程度である。カ
ラーフィルター層の膜厚が薄すぎるとカラーフィルター
層としての機能が低下してくる。逆に膜厚が厚すぎる
と、成膜工程に時間がかかりすぎるとともに、素子全体
の厚みが厚くなり、段切れなどの問題も生じやすくなっ
てくる。

【００１４】カラーフィルター層には、蒸着法で形成可
能な材料のなかから好適なものを適宜選択して用いれば
よく、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。具体的には、有機顔料が好ましく、なかで
も多環式顔料またはアゾ顔料が好ましい。

【００１５】多環式顔料としては、フタロシアニン系、
アントラキノン系、ペリレンおよびペリノン系、チオイ
ンジゴ系、キナクリドン系、ジオキサジン系、イソイン
ドリノン系、キノフタロン系等が挙げられ、これらのな
かでも、赤色系のフィルターとしてキナクリドン系、青
色系のフィルターとしてフタロシアニン系、緑色系のフ
ィルターとして前記キナクリドン系とフタロシアニン系
の混合物が好ましい。

【００１６】アゾ顔料としては、不溶性アゾ顔料が好ま
しく、β−ナフトール系、ナフトールＡＳ系、アセト酢
酸アリールアミド系等のモノアゾ顔料、アセト酢酸アリ
ールアミド系、ピラゾロン系等のジスアゾ顔料が好まし
い。

【００１７】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材料を併用すれ
ば、素子の耐光性・表示のコントラストも向上する。

【００１８】カラーフィルター層の形成には蒸着法を用
いるが、特にマスク蒸着法が好ましい。蒸着法を用いる
場合、上記カラーフィルター材料を直接気化し、成膜さ
せる。

【００１９】真空蒸着の条件は特に限定されないが、１
０^-4 Pa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。

【００２０】カラーフィルター層の形成に真空蒸着法を
用いる場合において、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。

【００２１】基板材料としては、可撓性を有するもので
あれば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る。例
えば、ステンレス（ＳＵＳ）、Ａｌ等の金属材料や、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
施したものを用いることができる。また、好ましい樹脂
としては、フェノール樹脂等の熱硬化性樹脂、ポリカー
ボネートや、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、
ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリブチレン
ナフタレート（ＰＢＮ）等の熱可塑性ポリエステル樹
脂、ポリアミドイミド、ポリイミド、ポリアリールエー
テルニトリル（ＰＥＮ）等の樹脂材料を用いることがで
きる。

【００２２】これらのなかでも特に、樹脂材料や金属材
料が好ましい。基板の厚みとしては材料によっても異な
るが、好ましくは５０〜１０００μm 、特に２００〜５
００μm である。

【００２３】カラーフィルター層が下地層となる場合、
つまり基板と有機ＥＬ構造体との間に形成される場合に
は、カラーフィルター層と電極との間にバリア層を形成
することが好ましい。バリア層を形成することにより、
カラーフィルター層を電極のパターニングの際のエッチ
ング、洗浄液等から保護することができる。また、いわ
ゆる逆積層構成の場合には、ホール注入電極上に形成さ
れたカラーフィルター層を覆うようにバリア層を形成す
ることが好ましい。この場合バリア層は、水分、ガスを
防ぎ、有機ＥＬ構造体が腐食・汚染されるのを防止す
る。また、必要によりカラーフィルター層と電極との間
に形成してもよいし、省略してもよい。

【００２４】バリア層は、好ましくは酸化ケイ素により
形成され、好ましくは６３２nmにおける屈折率が１．４
０〜１．５５、より好ましくは１．４４〜１．４８であ
る。屈折率がこれより高いと、有機層中の成分に対する
バリア性がなくなってくる。低いと、水分等に対するバ
リア性がなくなってくる。

【００２５】バリア層は、ＳｉＯ_x以外に、ＳｉＮ_yとし
てもよく、さらに不可避不純物として、Ｃ、Ａｒ等を
０．５wt％以下含有していてもよい。また、膜内の応力
を緩和させるためにＨを３０at％以下含有していてもよ
い。

【００２６】ＳｉＯ_xのｘは１．８〜２．２、特に１．
９０〜２．０５であることが好ましい。ＳｉＮ_yのｙは
０．１〜０．５であることが好ましい。ｘ、ｙがバリア
層全体の平均値としてこのような値であれば、ｘ、ｙの
値は厚さ方向に勾配をもっていてもよい。

【００２７】バリア層表面の平均表面粗さ（Ｒa ）は、
２〜５０nmが好ましい。また、最大表面粗さ（Ｒmax ）
は、１０〜５０nmが好ましい。バリア層表面で膜の平坦
性が悪くなると、電流リークやダークスポットが発生す
る要因となる。そのため、適当な成膜条件を選び、異常
粒成長を抑え、ホール注入電極に接する界面の平均表面
粗さ（Ｒa ）、最大表面粗さ（Ｒmax ）を上記範囲内に
することが好ましい。

【００２８】また、バリア層の発光光の透過率は８０％
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。

【００２９】また、バリア層の膜厚は、前記の範囲内で
あれば特に制限されないが、５〜５０nm、特に１０〜３
０nmであることが好ましい。

【００３０】このＳｉＯ_xを含有する膜は、プラズマＣ
ＶＤ法等によっても成膜できるが、スパッタ法で成膜す
ることが好ましい。上述のような膜を形成するために
は、特にＲＦ電源を用いた高周波スパッタ法が好まし
い。プラズマＣＶＤ法では、反応ガスによって水素が膜
中に混入する可能性が高く、それによって水分に対する
バリア性が劣化してしまうことがある。

【００３１】スパッタ法を用いて成膜する場合、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。

【００３２】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。

【００３３】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１３．５６
ＭHzが好ましい。成膜レートは５〜５０nm／分の範囲が
好ましい。成膜中の圧力は０．１〜１Ｐａの範囲が好ま
しい。

【００３４】本発明の有機ＥＬ素子は、下記発光層と、
一方の電極である陰電極との間に、高抵抗の無機電子注
入輸送層を有することが好ましい。

【００３５】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高抵抗の無機電子注入輸送層を有機
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。このような高抵抗
の無機電子注入輸送層を用いることで、有機ＥＬ素子全
体の膜厚を薄くすることができ、カラーフィルター層の
薄膜化と相俟って、極めて膜厚の薄い薄膜素子を得るこ
とができる。

【００３６】また、好ましくは高抵抗の無機電子注入輸
送層の第２成分を、全成分に対して０．２〜４０ mol％
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。

【００３７】高抵抗の無機電子注入輸送層は、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。高抵抗の無機電子注入輸送
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。高抵抗の無機電子注入輸送層の抵抗率
は、シート抵抗と膜厚からも求めることができる。

【００３８】高抵抗の無機電子注入輸送層は、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
〜４eVであって、好ましくはＬｉ，Ｎａ，Ｋ，Ｒｂ，Ｃ
ｓ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。

【００３９】高抵抗の無機電子注入輸送層は、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。

【００４０】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。

【００４１】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。

【００４２】高抵抗の無機電子注入輸送層には、他に、
不純物として、Ｈやスパッタガスに用いるＮｅ、Ａｒ、
Ｋｒ、Ｘｅ等を合計５at％以下含有していてもよい。

【００４３】なお、高抵抗の無機電子注入輸送層全体の
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。

【００４４】高抵抗の無機電子注入輸送層は、通常、非
晶質状態である。

【００４５】高抵抗の無機電子注入輸送層の膜厚として
は、好ましくは０．２〜３０nm、特に０．２〜２０nm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。

【００４６】上記の高抵抗の無機電子注入輸送層の製造
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。

【００４７】高抵抗の無機電子注入輸送層をスパッタ法
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Ｎ
₂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。

【００４８】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。

【００４９】成膜時の基板温度としては、室温（２５
℃）〜１５０℃程度である。

【００５０】さらに、本発明の有機ＥＬ素子は、上記発
光層と、他方の電極であるホール注入電極との間に、高
抵抗の無機ホール注入輸送層を有することが好ましい。

【００５１】このように、ホールの導通パスを有し、電
子をブロックできる高抵抗の無機ホール注入輸送層を有
機層とホール注入電極の間に配置することで、発光層へ
ホールを効率よく注入することができ、さらに発光効率
が向上するとともに駆動電圧も低下する。このような高
抵抗の無機ホール注入輸送層を用いることで、有機ＥＬ
素子全体の膜厚を薄くすることができ、カラーフィルタ
ー層の薄膜化と相俟って、極めて膜厚の薄い薄膜素子を
得ることができる。

【００５２】また、好ましくは高抵抗の無機ホール注入
輸送層の主成分としてシリコンや、ゲルマニウム等の金
属または半金属の酸化物を用い、これに仕事関数４．５
eV以上、好ましくは４．５〜６eVの金属や、半金属およ
び／またはこれらの酸化物、炭化物、窒化物、ケイ化
物、硼化物のいずれか１種以上を含有させて導電パスを
形成することにより、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、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。

【００５３】高抵抗の無機ホール注入輸送層は、その抵
抗率が好ましくは１〜１×１０¹¹Ω・cm、特に１×１０
³〜１×１０⁸Ω・cmである。高抵抗の無機ホール注入輸
送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ホール注入効率を飛躍的に向上
させることができる。高抵抗の無機ホール注入輸送層の
抵抗率は、シート抵抗と膜厚からも求めることができ
る。この場合、シート抵抗は４端子法等により測定する
ことができる。

【００５４】主成分の材料は、シリコン、ゲルマニウム
の酸化物であり、好ましくは（Ｓｉ_1-xＧｅ_x）Ｏ_yにおいて０≦ｘ≦１、１．７≦ｙ≦２．２、好ましくは１．７≦ｙ≦１．９９である。高抵抗の無機ホール注入輸送層の主成分は、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。ｙがこれより大きくても小さくてもホー
ル注入機能は低下してくる傾向がある。組成は、例えば
ラザフォード後方散乱、化学分析等で調べればよい。

【００５５】高抵抗の無機ホール注入輸送層は、さらに
主成分に加え、仕事関数４．５eV以上の金属（半金属を
含む）の酸化物、炭化物、窒化物、ケイ化物および硼化
物を含有することが好ましい。仕事関数４．５eV以上、
好ましくは４．５〜６eVの金属は、好ましくはＡｕ，Ｃ
ｕ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｒｕ、Ｓｎ，Ｃｒ，Ｉｒ，Ｎｂ，Ｐ
ｔ，Ｗ，Ｍｏ，Ｔａ，ＰｄおよびＣｏのいずれか１種ま
た２種以上である。これらは一般に金属としてあるいは
酸化物の形で存在する。また、これらの炭化物、窒化
物、ケイ化物、硼化物であってもよい。これらを混合し
て用いる場合の混合比は任意である。これらの含有量は
好ましくは０．２〜４０ mol％、より好ましくは１〜２
０ mol％である。含有量がこれより少ないとホール注入
機能が低下し、含有量がこれを超えると電子ブロック機
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。

【００５６】上記金属または金属（半金属を含む）の酸
化物、炭化物、窒化物、ケイ化物および硼化物は、通
常、高抵抗の無機ホール注入輸送層中に分散している。
分散粒子の粒径としては、通常、１〜５nm程度である。
この導体である分散粒子同士との間で高抵抗の主成分を
介してホールを搬送するためのホッピングパスが形成さ
れるものと考えられる。

【００５７】高抵抗の無機ホール注入輸送層には、他
に、不純物として、Ｈやスパッタガスに用いるＮｅ、Ａ
ｒ、Ｋｒ、Ｘｅ等を合計５at％以下含有していてもよ
い。

【００５８】なお、高抵抗の無機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。

【００５９】高抵抗の無機ホール注入輸送層は、通常、
非晶質状態である。

【００６０】高抵抗の無機ホール注入輸送層の膜厚とし
ては、好ましくは０．３〜１００nm、より好ましくは１
〜１００nm、特に５〜３０nm程度が好ましい。高抵抗の
無機ホール注入輸送層がこれより薄くても厚くても、ホ
ール注入層としての機能を十分に発揮できなくなくなっ
てくる。

【００６１】上記の高抵抗の無機ホール注入輸送層の製
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、上記主成分と金属また
は金属酸化物等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、主成分のタ
ーゲット上に上記金属または金属酸化物等の小片を配置
し、両者の面積比を適当に調整することにより、組成を
調整してもよい。

【００６２】高抵抗の無機ホール注入輸送層をスパッタ
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Ａ
ｒ，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。

【００６３】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。

【００６４】成膜時の基板温度としては、室温（２５
℃）〜１５０℃程度である。

【００６５】本発明の有機ＥＬ素子は、高抵抗の無機ホ
ール注入輸送層を有することにより、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。

【００６６】また、本発明の有機ＥＬ素子は、有機層と
して下記発光層以外に高抵抗の無機電子注入輸送層に加
え、有機の電子輸送層、また、高抵抗の無機ホール注入
輸送層に加えて有機のホール輸送層を有してもよい。こ
れら高抵抗の無機電子注入輸送層と高抵抗の無機ホール
注入輸送層は少なくともいずれかを有していればよく、
好ましくは双方を有するとよい。

【００６７】有機材料からなる電子輸送層、およびホー
ル輸送層には、下記の電子注入輸送性材料、ホール注入
輸送性材料を用いることが好ましい。

【００６８】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。

【００６９】電子注入輸送性化合物は、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。

【００７０】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。

【００７１】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２−１９１６９４
号公報、特開平３−７９２号公報、特開平５−２３４６
８１号公報、特開平５−２３９４５５号公報、特開平５
−２９９１７４号公報、特開平７−１２６２２５号公
報、特開平７−１２６２２６号公報、特開平８−１００
１７２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。

【００７２】有機のホール輸送層の厚さおよび電子注入
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１
０〜３００nmとすることが好ましい。ホールの注入層と
輸送層とを設ける場合は、注入層は１nm以上、輸送層は
１nm以上とするのが好ましい。このときの注入層、輸送
層の厚さの上限は、通常、注入層で５００nm程度、輸送
層で５００nm程度である。

【００７３】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、またはそ
の積層膜からなる。本発明における発光層は、好ましく
は白色発光が得られる発光層である。白色発光とは、代
表的な有機ＥＬ素子では、少なくとも波長４５０〜６５
０nm、特に４００〜７００nmの連続した発光スペクトル
が得られることをいう。この場合、発光波長帯域中にお
いて発光強度の強弱が有る程度見られるが、本発明にお
いては上記波長帯域に発光光が得られるもので有れば白
色発光とする。白色発光は単一の発光層から得られるも
のでも、複数の発光層の発光光を合成して得られるもの
であってもよい。

【００７４】本発明では好ましくは発光層は２層とし、
それぞれホスト物質に蛍光物質であるドーパントがドー
プされた構造を有するものとする。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
用いることが好ましい。また、発光層を２層とし、好ま
しくはそれぞれ異なった発光波長を有する蛍光物質をド
ーピングさせることで、広い発光波長帯域を確保した
り、発光色の色彩の自由度を広くすることができる。発
光帯域を広くすることで、これと蛍光物質などを用いた
色変換膜や、カラーフィルター等と組み合わせ、容易に
フルカラーのディスプレイや、白色発光を得ることがで
きる。また、発光層の発光色の組み合わせによっても種
々の発光色や、白色発光を得ることができる。なお、発
光層が２層より多くなると、各発光層への電子／ホール
の注入効率が低下し、発光効率が著しく低下してくる。

【００７５】本発明の有機ＥＬ素子の発光層には、発光
作用を有する化合物である蛍光性物質をドーパントとし
て含有させる。このような蛍光性物質としては、例え
ば、特開昭６３−２６４６９２号公報に開示されている
ような化合物、例えばルブレン系、クマリン系、キナク
リドン系、ジシアノメチルピラン系等の化合物から選択
される少なくとも１種以上が挙げられる。

【００７６】このような化合物の好ましい例として以下
に示すものがある。

【００７７】

【化１】

【００７８】

【化２】

【００７９】

【化３】

【００８０】

【化４】

【００８１】

【化５】

【００８２】また、これとは別に、あるいはこれに加え
て、本出願人による、特願平１０−１３７５０５号、特
願平１１−１２４９７１号、同１２５０４４号に記載さ
れているようなナフタセン系化合物も好ましい。特に前
記化合物と併用することにより、素子の寿命を飛躍的に
向上させることができる。

【００８３】ナフタセン系化合物は、好ましくは下記式
（III）で表される基本骨格を有する。

【００８４】

【化６】

【００８５】式（III）中、Ｒ¹ 〜Ｒ⁴ はそれぞれ非置
換、または置換基を有するアルキル基、アリール基、ア
ミノ基、複素環基およびアルケニル基のいずれかを表
す。また、好ましくはアリール基、アミノ基、複素環基
およびアルケニル基のいずれかである。

【００８６】Ｒ¹ 〜Ｒ⁴ で表されるアリール基として
は、単環もしくは多環のものであって良く、縮合環や環
集合も含まれる。総炭素数は、６〜３０のものが好まし
く、置換基を有していても良い。

【００８７】Ｒ¹ 〜Ｒ⁴ で表されるアリール基として
は、好ましくはフェニル基、（ｏ−，ｍ−，ｐ−）トリ
ル基、ピレニル基、ペリレニル基、コロネニル基、（１
−、および２−）ナフチル基、アントリル基、（ｏ−，
ｍ−，ｐ−）ビフェニリル基、ターフェニル基、フェナ
ントリル基等である。

【００８８】Ｒ¹ 〜Ｒ⁴ で表されるアミノ基としては、
アルキルアミノ基、アリールアミノ基、アラルキルアミ
ノ基等いずれでも良い。これらは、総炭素数１〜６の脂
肪族、および／または１〜４環の芳香族炭素環を有する
ことが好ましい。具体的には、ジメチルアミノ基、ジエ
チルアミノ基、ジブチルアミノ基、ジフェニルアミノ
基、ジトリルアミノ基、ビスジフェニリルアミノ基、ビ
スナフチルアミノ基等が挙げられる。

【００８９】Ｒ¹ 〜Ｒ⁴ で表される複素環基としては、
ヘテロ原子としてＯ，Ｎ，Ｓを含有する５員または６員
環の芳香族複素環基、および炭素数２〜２０の縮合多環
芳香複素環基等が挙げられる。

【００９０】Ｒ¹ 〜Ｒ⁴ で表されるアルケニル基として
は、少なくとも置換基の１つにフェニル基を有する（１
−、および２−）フェニルアルケニル基、（１，２−、
および２，２−）ジフェニルアルケニル基、（１，２，
２−）トリフェニルアルケニル基等が好ましいが、非置
換のものであっても良い。

【００９１】芳香族複素環基および縮合多環芳香複素環
基としては、例えばチエニル基、フリル基、ピロリル
基、ピリジル基、キノリル基、キノキサリル基等が挙げ
られる。

【００９２】Ｒ¹ 〜Ｒ⁴ が置換基を有する場合、これら
の置換基のうちの少なくとも２つがアリール基、アミノ
基、複素環基、アルケニル基およびアリーロキシ基のい
ずれかであることが好ましい。アリール基、アミノ基、
複素環基およびアルケニル基については上記Ｒ¹ 〜Ｒ⁴
と同様である。

【００９３】Ｒ¹ 〜Ｒ⁴ の置換基となるアリーロキシ基
としては、総炭素数６〜１８のアリール基を有するもの
が好ましく、具体的には（ｏ−，ｍ−，ｐ−）フェノキ
シ基等である。

【００９４】これら置換基の２種以上が縮合環を形成し
ていてもよい。また、さらに置換されていても良く、そ
の場合の好ましい置換基としては上記と同様である。

【００９５】Ｒ¹ 〜Ｒ⁴ が置換基を有する場合、少なく
ともその２種以上が上記置換基を有することが好まし
い。その置換位置としては特に限定されるものではな
く、メタ、パラ、オルト位のいずれでも良い。また、Ｒ
¹ とＲ⁴ 、Ｒ² とＲ³ はそれぞれ同じものであることが
好ましいが異なっていてもよい。

【００９６】また、Ｒ¹ 〜Ｒ⁸ のうちの少なくとも５種
以上、より好ましくは６種以上が非置換または置換基を
有するアルキル基、アリール基、アミノ基、アルケニル
基または複素環基である。

【００９７】Ｒ⁵ ，Ｒ⁶ ，Ｒ⁷ およびＲ⁸ は、それぞれ
水素または置換基を有していても良いアルキル基、アリ
ール基、アミノ基およびアルケニル基のいずれかを表
す。

【００９８】Ｒ⁵ ，Ｒ⁶ ，Ｒ⁷ およびＲ⁸ で表されるア
ルキル基としては、炭素数が１〜６のものが好ましく、
直鎖状であっても分岐を有していても良い。アルキル基
の好ましい具体例としては、メチル基、エチル基、
（ｎ，ｉ）プロピル基、（ｎ，ｉ，ｓｅｃ，ｔｅｒｔ）
−ブチル基、（ｎ，ｉ，ｎｅｏ，ｔｅｒｔ）−ペンチル
基等が挙げられる。

【００９９】Ｒ⁵ ，Ｒ⁶ ，Ｒ⁷ およびＲ⁸ で表されるア
リール基、アミノ基、アルケニル基としては、上記Ｒ¹
〜Ｒ⁴ の場合と同様である。また、Ｒ⁵ とＲ⁶ 、Ｒ⁷ と
Ｒ⁸は、それぞれ同じものであることが好ましいが、異
なっていても良い。

【０１００】また、ナフタセン系化合物は、さらに下記
の式（IV）で表される基本骨格を有するものが好まし
い。

【０１０１】

【化７】

【０１０２】上記式（IV）中、Ｒ¹¹〜Ｒ¹³、Ｒ²¹〜
Ｒ²³、Ｒ³¹〜Ｒ³³およびＲ⁴¹〜Ｒ⁴³は水素、アリール
基、アミノ基、複素環基、アリーロキシ基およびアルケ
ニル基のいずれかである。また、これらのうちの少なく
とも１群中にはアリール基、アミノ基、複素環基および
アリーロキシ基のいずれかを置換基として有することが
好ましい。これらの２種以上が縮合環を形成していても
よい。あるいは、これらの全てが水素である場合にはＲ
⁵ ，Ｒ⁶ ，Ｒ⁷ およびＲ⁸ のいずれかにはアルキル基、
またはアリール基を有することが好ましい。

【０１０３】アリール基、アミノ基、複素環基およびア
リーロキシ基の好ましい態様としては上記Ｒ¹ 〜Ｒ⁴ と
同様である。また。Ｒ¹¹〜Ｒ¹³とＲ⁴¹〜Ｒ⁴³、Ｒ²¹〜Ｒ
²³とＲ³¹〜Ｒ³³は、それぞれ同じであることが好ましい
が異なっていてもよい。

【０１０４】Ｒ¹¹〜Ｒ¹³、Ｒ²¹〜Ｒ²³、Ｒ³¹〜Ｒ³³およ
びＲ⁴¹〜Ｒ⁴³の置換基となるアミノ基としては、アルキ
ルアミノ基、アリールアミノ基、アラルキルアミノ基等
いずれでも良い。これらは、総炭素数１〜６の脂肪族、
および／または１〜４環の芳香族炭素環を有することが
好ましい。具体的には、ジメチルアミノ基、ジエチルア
ミノ基、ジブチルアミノ基、ジフェニルアミノ基、ジト
リルアミノ基、ビスビフェニリルアミノ基等が挙げられ
る。

【０１０５】形成される縮合環としては、例えばインデ
ン、ナフタレン、アントラセン、フェナントレン、キノ
リン、ｉｓｏキノリン、キノクサリン、フェナジン、ア
クリジン、インドール、カルバゾール、フェノキサジ
ン、フェノチアジン、ベンゾチアゾール、ベンゾチオフ
ェン、ベンゾフラン、アクリドン、ベンズイミダゾー
ル、クマリン、フラボン等を挙げることができる。

【０１０６】このような化合物の好ましい例として以下
に示すものがある。

【０１０７】

【化８】

【０１０８】

【化９】

【０１０９】これらの蛍光物質は、各発光層において少
なくとも１種以上が、それぞれ異なった発光波長を有す
るものが含有されていることが好ましい。

【０１１０】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い。このような場
合の発光層におけるドーパントの含有量は、０．０１〜
２０wt％、さらには０．１〜１５wt％とすることが好ま
しい。また、発光層中の前記テトラセン骨格を有する化
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。

【０１１１】発光層は、ホスト物質して、ホール輸送性
化合物、電子注入輸送性化合物のいずれかを有するか、
またはこれらの混合層とする。

【０１１２】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優勢な物質中を
移動し、逆の極性のキャリア注入は起こり難くなり、有
機化合物がダメージを受け難くなり、素子寿命がのびる
という利点がある。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、かつ素
子の安定性を向上させることができる。

【０１１３】発光層のホスト物質に用いられるホール輸
送性化合物および電子輸送性化合物は、各々、後述のホ
ール注入輸送層用の化合物および電子注入輸送層用の化
合物の中から選択すればよい。なかでも、ホール輸送層
用の化合物としては、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
体を用いるのが好ましい。

【０１１４】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、特に下記構造のトリス（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こともできる。

【０１１５】

【化１０】

【０１１６】ホール輸送性化合物としては、強い蛍光を
持ったアミン誘導体、例えばホール輸送材料であるテト
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、ポリチオフェン等を挙げること
ができる。特に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）、特願平８−３５８４１６号に示されているような
トリアリールアミン多量体（ＡＴＰ）が好ましい。

【０１１７】トリフェニルジアミン誘導体の好ましい例
として以下に示すものがある。

【０１１８】

【化１１】

【０１１９】

【化１２】

【０１２０】

【化１３】

【０１２１】トリアリールアミン多量体の好ましい例と
して以下に示すものがある。

【０１２２】

【化１４】

【０１２３】

【化１５】

【０１２４】

【化１６】

【０１２５】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を考慮する事で決定するが、一般
的には、ホール注入輸送性化合物／電子注入輸送性化合
物の重量比が、好ましくは１／９９〜９９／１、より好
ましくは１０／９０〜９０／１０、特に２０／８０〜８
０／２０、さらには４０／６０〜６０／４０程度となる
ようにすることが好ましい。

【０１２６】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。

【０１２７】発光層一層分の厚さは、分子層一層に相当
する厚みから、発光層の膜厚未満とすることが好まし
く、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。

【０１２８】発光層全体の厚さは特に限定されず、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。

【０１２９】有機のホール輸送層、および電子輸送層の
厚さは、再結合・発光領域の設計によるが、発光層の厚
さと同程度もしくは１／１０〜１０倍程度とすればよ
い。ホール注入層とホール輸送層は、それぞれ１nm以上
とするのが好ましい。このときの注入層、輸送層の厚さ
の上限は、通常、注入層で５００nm程度、輸送層で５０
０nm程度である。

【０１３０】発光層、ホール輸送層、電子輸送層の形成
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、電子、ホールの注入効率も著しく低
下する。

【０１３１】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。

【０１３２】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。

【０１３３】ホール注入電極材料は、ホール注入層等へ
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（Ｉｎ
₂Ｏ₃）、酸化スズ（ＳｎＯ₂）および酸化亜鉛（Ｚｎ
Ｏ）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、１〜２０
wt％、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。

【０１３４】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。

【０１３５】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、さらには８０％以上、特に９０％以上で
あることが好ましい。透過率が低くなりすぎると、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。

【０１３６】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。

【０１３７】陰電極（電子注入電極）は、無機電子注入
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，Ａ
ｇ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。

【０１３８】これら陰電極薄膜の厚さは、電子を無機電
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。

【０１３９】陰電極と保護層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。

【０１４０】陰電極は、電子注入性を有する電極として
必要に応じて下記のものを用いることができる。例え
ば、Ｋ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｍｇ、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：０．０
１〜２０at％）等が挙げられる。

【０１４１】上記電子注入性薄膜の厚さは、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。

【０１４２】さらに、素子の有機層や電極の劣化を防ぐ
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、湿気の浸入を防ぐために、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、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。

【０１４３】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、樹脂材が好ましい。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、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。樹脂材として
は、上記基板で例示したものが好ましい。

【０１４４】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。

【０１４５】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。

【０１４６】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。

【０１４７】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。

【０１４８】本発明の有機ＥＬ素子は、例えば図１に示
すように、基板１／カラーフィルター層２／バリア層３
／ホール注入電極４／高抵抗の無機ホール注入輸送層５
／発光層６／高抵抗の無機電子注入輸送層７／陰電極
（電子注入電極）８とが順次積層された構成とすること
ができる。また、図２に示すように、基板１／陰電極
（電子注入電極）８／高抵抗の無機電子注入輸送層７／
発光層６／高抵抗の無機ホール注入輸送層５／ホール注
入電極４／カラーフィルター層２／バリア層３とが順次
積層された逆積層構成とすることもできる。図２の構成
では、光取り出し側は基板と反対側のホール注入電極側
となる。この場合、バリア層３は省略してもよいし、ホ
ール注入電極４とカラーフィルター層２との間に形成し
てもよい。図１，２において、ホール注入電極４と陰電
極８の間には、駆動電源９が接続されている。

【０１４９】また、上記発明の素子は、膜厚方向に多段
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もできる。

【０１５０】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。

【０１５１】

【実施例】＜実施例１＞ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタ
レート）基板（膜厚：５００μm ）上に、青色フィルタ
ー層と、赤色フィルター層と、緑色フィルター層とし
て、フタロシアニンブルー（青色）、キナクリドンレッ
ド（赤色）、フタロシアニンブルーおよびキナクリドン
レッド（緑色）をそれぞれマスク蒸着法により形成し
た。

【０１５２】蒸着時の圧力は１×１０^-4Pa以下とし、各
フィルター層の膜厚は、４００nmとした。

【０１５３】次に、ターゲットにＳｉＯ₂を用い、ＲＦ
スパッタ法で、バリア層を、成膜速度１０nm／minで、
３０nmの厚さに成膜した。このときのスパッタガスはＡ
ｒ１００sccmで、成膜中の圧力は０．５Paとした。ま
た、温度は室温で、投入電力は周波数１３．５６ＭHzで
５００Ｗ、基板・ターゲット間は５cmであった。成膜し
たバリア層の組成はＳｉＯ_1.9であった。

【０１５４】次に、ＩＴＯ透明電極（ホール注入電極）
を膜厚８５nmで６４ドット×７ラインの画素（一画素当
たり１００×１００μm ）を構成するよう成膜、パター
ニングした。そして、パターニングされたホール注入電
極が形成された基板を、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。その後、ＵＶ／Ｏ₃ 洗浄を行った。

【０１５５】次いで、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。

【０１５６】ターゲットにＳｉＯ₂と、この上に所定の
大きさのＡｕのペレットを配置して用い、高抵抗の無機
ホール注入層を２０nm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。成膜した高抵抗の無
機ホール注入輸送層の組成は、ＳｉＯ_1.9にＡｕを４ mo
l％含有するものであった。

【０１５７】減圧状態を保ったまま、下記構造の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（ＡＴＰ
３４）を蒸着速度０．２nm／sec で４０nmの膜厚に蒸着
し、ホール注入層とした。

【０１５８】

【化１７】

【０１５９】次いで、下記構造のＮ，Ｎ´−ビス（ｍ−
メチルフェニル）−Ｎ，Ｎ´−ジフェニル−１，１´−
ビフェニル−４，４´−ジアミン（ＴＰＤ２７）を蒸着
速度０．２nm/secで２０nmの厚さに蒸着し、ホール輸送
層とした。

【０１６０】

【化１８】

【０１６１】次いで、減圧を保ったまま、ＴＰＤ２７
と、Ａｌｑ3 とを１：１で混合したものに、下記構造の
ルブレンを、１体積％ドープしたものを、全体の蒸着速
度０．２nm/secとして４０nmの厚さに蒸着し、第１の発
光層とした。

【０１６２】

【化１９】

【０１６３】さらに、減圧を保ったまま、ＴＰＤ２７
と、Ａｌｑ3 とを１：１で混合したものに、下記構造の
ＤＳＭＡを、２．５体積％ドープしたものを、全体の蒸
着速度０．２nm/secとして４０nmの厚さに蒸着し、第２
の発光層とした。

【０１６４】

【化２０】

【０１６５】次いで、基板をスパッタ装置に移し、Ｌｉ
₂ＯにＲｕＯ₂ 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輸送層を２nmの膜厚に成膜した。
このときのスパッタガスはＡｒ：３０sccm、Ｏ₂：５scc
m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。

【０１６６】さらに、減圧を保ったまま、Ａｌを２００
nmの厚さに蒸着して陰電極とし、最後にガラス封止して
有機ＥＬ素子を得た。

【０１６７】このようにして得られた有機ＥＬ素子は、
マスク蒸着法により形成されているため、２００μm 角
の画素内に３原色のフィルター層を形成することができ
た。また、発光層から得られる発光光は４００〜７００
nmの波長帯域の白色光であった。

【０１６８】得られたサンプルを１０サンプル用意し、
各画素を１０mA/cm² の定電流密度で所定のパターンに
駆動し、表示面を目視により観察したところ、従来のカ
ラーフィルターを用いたものに比べ色味、彩度の表現に
優れた表示画面が得られることが確認できた。また、カ
ラーレジスト材とオーバーコートの形成が不要になった
ため、約３０％以上のコスト低減が可能となった。

【０１６９】＜実施例２＞コーニング社製７０５９ガラ
ス基板上に、真空蒸着法によりＡｌを２００nmの厚さに
蒸着して陰電極とした。

【０１７０】次いで、基板をスパッタ装置に移し、Ｌｉ
₂ＯにＲｕＯ₂ 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輸送層を２nmの膜厚に成膜した。
このときのスパッタガスはＡｒ：３０sccm、Ｏ₂：５scc
m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。

【０１７１】次いで、減圧を保ったまま、ＴＰＤ２７
と、Ａｌｑ3 とを１：１で混合したものに、下記構造の
ＤＳＭＡを、２．５体積％ドープしたものを、全体の蒸
着速度０．２nm/secとして４０nmの厚さに蒸着し、第２
の発光層とした。

【０１７２】さらに、減圧を保ったまま、ＴＰＤ２７
と、Ａｌｑ3 とを１：１で混合したものに、下記構造の
ルブレンを、１体積％ドープしたものを、全体の蒸着速
度０．２nm/secとして４０nmの厚さに蒸着し、第１の発
光層とした。

【０１７３】ターゲットにＳｉＯ₂と、この上に所定の
大きさのＡｕのペレットを配置して用い、高抵抗の無機
ホール注入層を２０nm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。成膜した高抵抗の無
機ホール注入輸送層の組成は、ＳｉＯ_1.9にＡｕを４ mo
l％含有するものであった。

【０１７４】次に、スパッタ装置に移し、ＩＴＯ透明電
極（ホール注入電極）を膜厚８５nmで６４ドット×７ラ
インの画素（一画素当たり２００×２００μm ）を構成
するよう成膜、パターニングした。

【０１７５】次いで、青色フィルター層と、赤色フィル
ター層と、緑色フィルター層として、フタロシアニンブ
ルー（青色）、キナクリドンレッド（赤色）、フタロシ
アニンブルーおよびキナクリドンレッド（緑色）をそれ
ぞれマスク蒸着法により形成した。

【０１７６】次に、ターゲットにＳｉＯ₂を用い、ＲＦ
スパッタ法で、バリア層を、成膜速度１０nm／minで、
３０nmの厚さに成膜した。このときのスパッタガスはＡ
ｒ１００sccmで、成膜中の圧力は０．５Paとした。ま
た、温度は室温で、投入電力は周波数１３．５６ＭHzで
５００Ｗ、基板・ターゲット間は５cmであった。成膜し
たバリア層の組成はＳｉＯ_1.9であった。

【０１７７】最後にガラス封止して有機ＥＬ素子を得
た。

【０１７８】得られた有機ＥＬ表示装置を実施例１と同
様にして評価したところ、実施例１とほぼ同様の結果が
得られた。また、カラーフィルター層の形成に伴う有機
ＥＬ素子へのダメージはほとんど見られなかった。

【０１７９】＜実施例３＞実施例１、２において、高抵
抗の無機電子注入輸送層の組成を、Ｌｉ₂ＯからＮａ，
Ｋ，Ｒｂ，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，Ｓ
ｍ，Ｅｕ，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。

【０１８０】また、ＲｕからＶ，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。

【０１８１】＜実施例４＞実施例１、２において、高抵
抗の無機ホール注入層を成膜する際、ターゲットにＧｅ
Ｏ₂と、このターゲット上に所定の大きさのＡｕのペレ
ットを配置し、高抵抗の無機ホール注入層を２０nmの膜
厚に成膜した。このときのスパッタガスはＡｒ：３０sc
cm、Ｏ₂：５sccmで、室温（２５℃）下、成膜レート１n
m／min 、動作圧力０．２〜２Pa、投入電力５００Ｗと
した。成膜した無機ホール注入層の組成は、ＧｅＯ₂に
Ａｕを２ mol％含有するものであった。

【０１８２】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８８０
cd／m²、駆動電圧６，９V であった。

【０１８３】また、４端子法により高抵抗の無機ホール
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１００Ω／cm²であり、抵抗率に換算す
ると１×１０⁷Ω・cmであった。

【０１８４】＜実施例５＞実施例１、２において、高抵
抗の無機ホール注入輸送層を成膜する際にスパッタガス
のＯ₂流量、および膜組成によりターゲットを変えてそ
の主成分の組成をＳｉＯ_1.7、ＳｉＯ_1.95、Ｇｅ
Ｏ_1.96、Ｓｉ_0.5Ｇｅ_0.5Ｏ_1.92とした他は実施例１と同
様にして有機ＥＬ素子を作製し、発光輝度を評価したと
ころほぼ同等の結果が得られた。

【０１８５】＜実施例６＞実施例１、２において、高抵
抗の無機ホール注入層の金属を、ＡｕからＣｕ、Ｆｅ、
Ｎｉ、Ｒｕ、Ｓｎ，Ｃｒ，Ｉｒ，Ｎｂ，Ｐｔ，Ｗ，Ｍ
ｏ，Ｔａ，ＰｄおよびＣｏのいずれか１種以上、または
これらの酸化物、炭化物、窒化物、ケイ化物、硼化物に
代えても同等の結果が得られた。

【０１８６】＜実施例７＞実施例２において、封止板を
ガラス板からＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フ
ィルムにＳｉＯ₂ コートを施したものに代えた以外は実
施例２と同様にして作製した有機ＥＬ表示装置につい
て、実施例２の表示装置とともに輝度半減時間を評価し
たところ、ほぼ同様の結果となり、ＰＥＴ製の封止板を
用いても十分実用性を有することがわかった。

【０１８７】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、薄膜発光
体である有機ＥＬ素子の特徴を十分に発揮でき、低コス
トかつ高品位で歩留まりのよい有機ＥＬ表示装置を実現
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素子の他の基本構成（逆積
層）を示す概略断面図である。

【符号の説明】

１基板２カラーフィルター層３バリア層４ホール注入電極５高抵抗の無機ホール注入輸送層６発光層（有機層）７高抵抗の無機電子注入輸送層８陰電極（電子注入電極）

───────────────────────────────────────────────────── 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 33/22 Ｈ０５Ｂ 33/22 ＡＦターム(参考） 3K007 AB00 AB04 AB05 AB13 AB14 AB18 BA07 BB00 BB01 BB02 BB04 BB06 CA02 CA04 CA05 CB01 DA00 DB03 EB00 FA01 FA02 4K029 AA11 BA62 BB03 BC07 BD00 CA01 DB06 EA01 GA03 HA01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】可撓性を有する基板上にカラーフィルタ
ー層と、バリア層と、ホール注入電極と陰電極とを順次
有し、これらの電極間に発光機能に関与する有機層を有し、少なくとも前記有機層とホール注入電極との間、あるい
は有機層と陰電極との間のいずれかには、ホールを搬送するための導通パスを有するとともに電子
をブロックする高抵抗の無機ホール注入輸送層か、あるいは電子を搬送するための導通パスを有するととも
にホールをブロックする高抵抗の無機電子注入輸送層の
いずれかを有し、前記カラーフィルター層は、蒸着法により形成されてい
る有機ＥＬ表示装置。
【請求項２】可撓性を有する基板上に、陰電極とホー
ル注入電極とカラーフィルター層とを順次有し、これらの電極間に発光機能に関与する有機層を有し、少なくとも前記有機層とホール注入電極との間、あるい
は有機層と陰電極との間のいずれかには、ホールを搬送するための導通パスを有するとともに電子
をブロックする高抵抗の無機ホール注入輸送層か、あるいは電子を搬送するための導通パスを有するととも
にホールをブロックする高抵抗の無機電子注入輸送層の
いずれかを有し、前記カラーフィルター層は、蒸着法により形成されてい
る有機ＥＬ表示装置。
【請求項３】前記からフィルター層は、顔料にて形成
されている請求項１または２の有機ＥＬ表示装置。
【請求項４】前記カラーフィルター層の膜厚は、２０
００nm以下である請求項１〜３のいずれかの有機ＥＬ表
示装置。
【請求項５】前記蒸着法は、マスク蒸着法である請求
項１〜４のいずれかの有機ＥＬ表示装置。
【請求項６】前記基板は、樹脂材料により形成されて
いる請求項１〜５のいずれかの有機得ＥＬ表示装置。
【請求項７】前記基板の厚みは、５０〜１０００μm
である請求項１〜６のいずれかの有機ＥＬ表示装置。
【請求項８】発光層から得られる発光光は、少なくと
も波長４５０〜６５０nmの連続した発光スペクトルを有
する白色発光である請求項１〜７のいずれかの有機ＥＬ
表示装置。
【請求項９】樹脂封止構造体を有する請求項１〜８の
いずれかの有機ＥＬ表示装置。