JP2002175882A

JP2002175882A - 発光素子

Info

Publication number: JP2002175882A
Application number: JP2000373520A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Mishima; 雅之三島
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 2000-12-07
Filing date: 2000-12-07
Publication date: 2002-06-21

Abstract

(57)【要約】【課題】発光輝度、発光効率及び耐久性に優れ、製造
コストが低く、且つ大面積化が可能であるためにフルカ
ラーディスプレイ、バックライト、照明光源等の面光
源、プリンター等の光源アレイ等に有効に利用できる発
光素子を提供する。【解決手段】本発明の発光素子は基材上に透明電極、
発光層を含む一層以上の有機化合物層及び背面電極を積
層してなる発光積層体、並びに有機化合物層を封止し外
部の空気を遮断する封止部材を有し、発光層が燐光発光
性化合物を含有し、且つ封止部材の25℃での酸素ガス透
過係数が2.0×10^-13([cm³]・[cm])/([cm²]・[s]・[Pa])以
下であることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、発光輝度、発光効
率及び耐久性に優れた発光素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】有機物質を使用した有機発光素子は、固
体発光型の安価な大面積フルカラー表示素子や書き込み
光源アレイとしての用途が有望視されており、近年活発
な研究開発が進められている。一般に有機発光素子は発
光層を含む有機化合物層及び該有機化合物層を挟んだ一
対の対向電極から構成される。このような有機発光素子
に電圧を印加すると、有機化合物層に陰極から電子が注
入され陽極から正孔が注入される。この電子と正孔が発
光層において再結合し、エネルギー準位が伝導帯から価
電子帯に戻る際にエネルギーを光として放出することに
より発光が得られる。

【０００３】従来の有機発光素子は、駆動電圧が高く発
光輝度及び発光効率が低いという問題を有している。近
年、この問題を解決するための技術が種々報告されてお
り、例えば有機化合物の蒸着により形成した有機薄膜を
有する有機発光素子が知られている（アプライドフィ
ジクスレターズ, 51巻, 913頁, 1987年）。この有機
発光素子は電子輸送材料からなる電子輸送層と正孔輸送
材料からなる正孔輸送層の積層二層構造を有し、単層型
素子に比べて大幅に向上した発光特性を示す。正孔輸送
材料としては低分子アミン化合物、電子輸送材料兼発光
材料としては8-キノリノールのアルミニウム錯体（Al
q）を用いており、発光色は緑色である。蒸着有機薄膜
を有する有機発光素子はその後も数多く報告されている
（マクロモレキュラリーシンポジウム, 125巻, １頁,
1997年に記載の参考文献参照）が、このような有機発
光素子は無機LED素子や蛍光管に比べると非常に発光効
率が低く、このことが実用化に際し大きな問題となって
いる。

【０００４】従来の有機発光素子の殆どは有機発光材料
の一重項励起子から得られる蛍光発光を利用したもので
ある。単純な量子化学のメカニズムにおいては、励起子
状態において蛍光発光が得られる一重項励起子と燐光発
光が得られる三重項励起子の比は１対３である。即ち、
蛍光発光を利用している限りは励起子の25％しか有効活
用できず、蛍光発光素子の発光効率は低い。このような
状況下、最近、イリジウムのフェニルピリジン錯体を用
いた燐光発光素子が報告された（アプライドフィジクス
レター, 75巻, ４頁, 1999年、ジャパニーズジャー
ナルオブアプライドフィジクス, 38巻, L1502頁, 1
999年等）。これらの燐光発光素子は従来の蛍光発光素
子に比べて２〜３倍の発光効率を示すが、その発光効率
は理論的な発光効率限界よりは低く、実用化のためには
更なる発光効率向上が求められている。

【０００５】一方、有機発光素子の有機化合物層を形成
する際には、蒸着法、スパッタ法、CVD法、PVD法、溶剤
を用いた塗布法等の様々な方法が使用できるが、これら
の方法の中で、製造工程の簡略化、製造コストの低減、
加工性の改善、バックライトや照明光源等のフレキシブ
ルな大面積素子への応用等の観点からは塗布法等の湿式
製膜法が有利である。上述した公知の燐光発光素子にお
いては、蒸着法等の乾式法により低分子化合物からなる
有機化合物層を製膜するため、該低分子化合物の結晶化
による素子の劣化が避けられず、また、製造コストが高
く、製造効率が悪いという重大な問題がある。高分子化
合物を湿式製膜法により製膜した有機発光素子は既に幾
つか報告されており、該高分子化合物としては緑色発光
を示すポリパラフェニレンビニレン（ネイチャー, 347
巻, 539頁, 1990年）、赤橙色発光を示すポリ(3-アルキ
ルチオフェン) （ジャパニーズジャーナルオブア
プライドフィジクス, 30巻, L1938頁, 1991年）、青
色発光を示すポリアルキルフルオレン（ジャパニーズ
ジャーナルオブアプライドフィジクス、30巻, L1
941頁, 1991年）等が提案されている。また、特開平2-2
23188号は低分子化合物をバインダー樹脂に分散させ、
湿式塗布により製膜する方法を報告している。しかしな
がら、これら湿式製膜型素子はいずれも一重項励起子を
利用したものであり、発光効率が低いという根本的な問
題は残る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、発光
輝度、発光効率及び耐久性に優れ、フルカラーディスプ
レイ、バックライト、照明光源等の面光源、プリンター
等の光源アレイ等に有効に利用できる発光素子を提供す
ることである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題に鑑み鋭意研究
の結果、本発明者は、三重項励起子を利用する燐光発光
素子は、一重項励起子を利用する蛍光発光素子とは異な
り酸素の影響を受けやすく、酸素により消光現象が引き
起こされる事実を見出し、酸素透過性が低い封止部材を
用いて有機化合物層を封止することによって、発光特性
及び耐久性に優れた燐光発光素子が得られることを発見
し、本発明に想到した。

【０００８】即ち、本発明の発光素子は基材上に透明電
極、発光層を含む一層以上の有機化合物層及び背面電極
を積層してなる発光積層体、並びに有機化合物層を封止
し外部の空気を遮断する封止部材を有し、発光層が燐光
発光性化合物を含有し、且つ封止部材の25℃での酸素ガ
ス透過係数が2.0×10^-13([cm³]・[cm])/([cm²]・[s]・[P
a])以下であることを特徴とする。本発明の発光素子は
発光輝度、発光効率及び耐久性に優れており、フルカラ
ーディスプレイ、バックライト、照明光源等の面光源、
プリンター等の光源アレイ等に有効に利用できる。

【０００９】本発明の発光素子において、封止部材は高
分子材料からなるのが好ましく、含フッ素高分子材料か
らなるのがより好ましい。また、有機化合物層の少なく
とも一層は湿式製膜法により形成された層であるのが好
ましい。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の発光素子は基材上に透明
電極、一層以上の有機化合物層及び背面電極を積層して
なる発光積層体、並びに有機化合物層を封止し外部の空
気を遮断する封止部材を有する。有機化合物層は発光層
を含み、発光層は燐光発光性化合物を含有する。必要に
応じて発光層以外の有機化合物層や保護層等を有してい
てもよい。

【００１１】本発明で用いる封止部材は、25℃において
2.0×10^-13([cm³]・[cm])/([cm²]・[s]・[Pa])以下の酸素
ガス透過係数を示す。封止部材の酸素ガス透過係数が2.
0×10 ^-13([cm³]・[cm])/([cm²]・[s]・[Pa])よりも大きい
と、素子作成後に有機化合物層に酸素が侵入しやすく、
素子の発光輝度、発光強度及び耐久性が低下する場合が
ある。酸素ガス透過係数は1.0×10^-13([cm³]・[cm])/([c
m²]・[s]・[Pa])以下とするのが好ましく、0.2×10^-13([c
m³]・[cm])/([cm²]・[s]・[Pa])以下とするのがより好まし
い。

【００１２】酸素ガス透過係数は、例えば透過法（差圧
−圧力法、差圧−容積法、同圧−濃度法等）、吸脱着法
等により測定することができる。中でも、ASTM D1434に
準拠した差圧−容積法が最も一般的であり、試料がフィ
ルム状である場合に適している。

【００１３】封止部材としては、封止キャップ、封止カ
バー等が使用できる。封止部材をなす材料は水分透過性
及び酸素透過性の低い材料であるのが好ましく、その具
体例としてはガラス等の無機材料、ポリエチレンテレフ
タレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレン
ナフタレート等のポリエステルやポリスチレン、ポリカ
ーボネート、ポリエーテルスルホン、ポリアリレート、
アリルジグリコールカーボネート、ポリイミド、ポリシ
クロオレフィン、ノルボルネン樹脂、ポリ(クロロトリ
フルオロエチレン)、テフロン（登録商標）、ポリテト
ラフルオロエチレン−ポリエチレン共重合体等の有機材
料等が挙げられる。フレキシブルな発光素子や塗布型発
光素子を形成するためには高分子材料が好ましい。ま
た、上記のような酸素ガス透過係数を得るためにも高分
子材料が好ましく、ポリ(クロロトリフルオロエチレ
ン)、ポリテトラフルオロエチレン−ポリエチレン共重
合体等の含フッ素高分子材料がより好ましい。

【００１４】封止部材を発光積層体に設置する際には、
接着、融着等の方法を用いてよい。接着に用いる封止剤
（接着剤）としては、紫外線硬化樹脂、熱硬化樹脂、二
液型硬化樹脂、水分硬化樹脂、嫌気性硬化樹脂、ホット
メルト型樹脂等が使用可能である。

【００１５】図１〜３は各々、本発明の発光素子の一実
施形態を示す概略断面図である。図１〜３に示す各発光
素子は、基材１の上に透明電極２、有機化合物層３及び
背面電極４を積層してなる発光積層体７、並びに有機化
合物層３を封止する封止部材９を有する。これらの実施
形態においては、封止部材９を封止剤（接着剤）８によ
って基材１、透明電極リード５、背面電極リード６等に
接着し、発光積層体７に設置される。本発明では、図１
に示すように封止部材９を背面電極４側のみに設置して
も、図２及び３に示すように発光積層体７全体を封止部
材９で覆ってもよく、有機化合物層３を封止でき外部の
空気を遮断することができれば、封止部材９の形状、大
きさ、厚さ等は特に限定されない。また、図２及び３に
示す発光素子のように発光積層体７全体を封止部材９で
覆う場合は、封止剤８を用いずに封止部材９同士を熱融
着してもよい。封止部材９と発光積層体７との間には、
必要に応じて空間10が存在してもよい。空間10には、水
分吸収剤又は不活性液体を挿入してよい。水分吸収剤は
特に限定されず、具体例としては酸化バリウム、酸化ナ
トリウム、酸化カリウム、酸化カルシウム、硫酸ナトリ
ウム、硫酸カルシウム、硫酸マグネシウム、五酸化リ
ン、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、塩化銅、フッ
化セシウム、フッ化ニオブ、臭化カルシウム、臭化バナ
ジウム、モレキュラーシーブ、ゼオライト、酸化マグネ
シウム等が挙げられる。不活性液体としてはパラフィン
類、流動パラフィン類、フッ素系溶剤（パーフルオロア
ルカン、パーフルオロアミン、パーフルオロエーテル
等）、塩素系溶剤、シリコーンオイル類等が使用可能で
ある。

【００１６】本発明の発光素子において、発光積層体の
構成は、基材上に透明電極／発光層／背面電極、透明電
極／発光層／電子輸送層／背面電極、透明電極／正孔輸
送層／発光層／電子輸送層／背面電極、透明電極／正孔
輸送層／発光層／背面電極、透明電極／発光層／電子輸
送層／電子注入層／背面電極、透明電極／正孔注入層／
正孔輸送層／発光層／電子輸送層／電子注入層／背面電
極等をこの順に積層した構成、これらを逆に積層した構
成等であってよい。発光層は燐光発光性化合物を含有
し、通常、透明電極から発光が取り出される。各層に用
いる化合物の具体例については、例えば「月刊ディスプ
レイ」1998年10月号別冊の「有機ELディスプレイ」（テ
クノタイムズ社）等に記載されている。

【００１７】有機化合物層の形成位置は特に制限され
ず、発光素子の用途及び目的に応じて適宜選択すること
ができるが、透明電極又は背面電極上に形成するのが好
ましい。このとき有機化合物層は透明電極又は背面電極
の全面又は一部に形成してよい。有機化合物層の形状、
大きさ及び厚みも目的に応じて適宜選択することができ
る。

【００１８】有機化合物層は乾式製膜法又は湿式製膜法
により製膜してよいが、湿式製膜法を用いると有機化合
物層を容易に大面積化することができ、高輝度で発光効
率に優れた発光素子が低コストで効率よく得られ、好ま
しい。本発明では有機化合物層の少なくとも一層を湿式
製膜法により製膜するのが好ましい。乾式製膜法として
は蒸着法、スパッタ法等が使用でき、湿式製膜法として
はディッピング法、スピンコート法、ディップコート
法、キャスト法、ダイコート法、ロールコート法、バー
コート法、グラビアコート法等が使用可能である。これ
らの製膜法は有機化合物層の材料に応じて適宜選択でき
る。湿式製膜法により製膜した場合は製膜した後に乾燥
してよい。乾燥は塗布層が損傷しないように温度、圧力
等の条件を選択して行う。

【００１９】上記湿式製膜法で用いる塗布液は通常、有
機化合物層の材料と、それを溶解又は分散するための溶
剤からなる。溶剤は特に限定されず、有機化合物層に用
いる材料に応じて選択すればよい。溶剤の具体例として
は、ハロゲン系溶剤（クロロホルム、四塩化炭素、ジク
ロロメタン、1,2-ジクロロエタン、クロロベンゼン
等）、ケトン系溶剤（アセトン、メチルエチルケトン、
ジエチルケトン、n-プロピルメチルケトン、シクロヘキ
サノン等）、芳香族系溶剤（ベンゼン、トルエン、キシ
レン等）、エステル系溶剤（酢酸エチル、酢酸 n-プロ
ピル、酢酸 n-ブチル、プロピオン酸メチル、プロピオ
ン酸エチル、γ-ブチロラクトン、炭酸ジエチル等）、
エーテル系溶剤（テトラヒドロフラン、ジオキサン
等）、アミド系溶剤（ジメチルホルムアミド、ジメチル
アセトアミド等）、ジメチルスルホキシド、水等が挙げ
られる。なお、塗布液中の溶剤に対する固形分量は特に
制限はなく、塗布液の粘度も製膜方法に応じて任意に選
択することができる。

【００２０】本発明の発光素子は通常、その透明電極と
背面電極との間に２〜40ボルト程度の直流電圧（交流成
分を含んでもよい）又は直流電流を印加すると発光す
る。また、本発明の発光素子を駆動する際には、特開平
2-148687号、同6-301355号、同5-29080号、同7-134558
号、同8-234685号、同8-241047号、米国特許5828429
号、同6023308号、日本特許第2784615号等に記載の駆動
方法を利用することができる。以下、本発明で用いる発
光積層体をなす各層について詳述するが、本発明はそれ
らにより限定されない。

【００２１】(A)基材本発明で使用する基材は、水分を透過させない材料又は
水分透過率が極めて低い材料からなるのが好ましい。該
材料は、好ましくは有機化合物層から発せられる光を散
乱又は減衰させない。その具体例としては、ジルコニア
安定化イットリウム（YSZ）、ガラス等の無機材料、ポ
リエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレー
ト、ポリエチレンナフタレート等のポリエステルやポリ
スチレン、ポリカーボネート、ポリエーテルスルホン、
ポリアリレート、アリルジグリコールカーボネート、ポ
リイミド、ポリシクロオレフィン、ノルボルネン樹脂、
ポリ(クロロトリフルオロエチレン)等の有機材料等が挙
げられる。中でも、耐熱性、寸法安定性、耐溶剤性、電
気絶縁性及び加工性に優れ、且つ低通気性及び低吸湿性
である有機材料が特に好ましく使用できる。基材は単一
材料で形成しても、２種以上の材料で形成してもよい。
基材の材料は透明電極材料に応じて適宜選択してよく、
例えば透明電極が酸化インジウムスズ（ITO）からなる
場合には、ITOとの格子定数の差が小さい材料を用いる
のが好ましい。

【００２２】基材の形状、構造、大きさ等は発光素子の
用途及び目的に応じて適宜選択することができる。形状
は板状とするのが一般的である。構造は単層構造であっ
ても積層構造であってもよい。基材は単一の部材で形成
しても、２以上の部材で形成してもよい。また、基材は
無色透明であっても有色透明であってもよいが、発光層
から発せられる光を散乱又は減衰させることがない点で
無色透明であるのが好ましい。

【００２３】基材の電極側の面、電極と反対側の面又は
その両方に透湿防止層（ガスバリア層）を設けてもよ
い。透湿防止層を構成する材料としては窒化ケイ素、酸
化ケイ素等の無機物を用いるのが好ましい。透湿防止層
は高周波スパッタリング法等により成膜できる。また、
基材には必要に応じてハードコート層やアンダーコート
層を設けてもよい。

【００２４】(B)透明電極通常、透明電極は有機化合物層に正孔を供給する陽極と
しての機能を有するが、陰極として機能させることもで
き、この場合背面電極を陽極として機能させる。以下、
透明電極を陽極とする場合について説明する。

【００２５】透明電極の形状、構造、大きさ等は特に制
限されず、発光素子の用途及び目的に応じて適宜選択す
ることができる。透明電極を形成する材料としては、金
属、合金、金属酸化物、電気伝導性化合物、これらの混
合物等を用いることができ、好ましくは仕事関数が４eV
以上の材料を用いる。具体例としては、アンチモンをド
ープした酸化スズ（ATO）、フッ素をドープした酸化ス
ズ（FTO）、半導性金属酸化物（酸化スズ、酸化亜鉛、
酸化インジウム、酸化インジウムスズ（ITO）、酸化亜
鉛インジウム（IZO）等）、金属（金、銀、クロム、ニ
ッケル等）、これら金属と導電性金属酸化物との混合物
又は積層物、無機導電性物質（ヨウ化銅、硫化銅等）、
有機導電性材料（ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリ
ピロール等）及びこれとITOとの積層物等が挙げられ
る。

【００２６】透明電極は印刷法、コーティング法等の湿
式方法、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレー
ティング法等の物理的方法、CVD法、プラズマCVD法等の
化学的方法等によって基材上に形成することができる。
形成方法は透明電極材料との適性を考慮して適宜選択す
ればよい。例えば、透明電極の材料としてITOを用いる
場合には、直流又は高周波スパッタ法、真空蒸着法、イ
オンプレーティング法等を用いればよい。また透明電極
の材料として有機導電性材料を用いる場合には、湿式製
膜法を用いてよい。

【００２７】透明電極のパターニングはフォトリソグラ
フィー等による化学的エッチング、レーザー等を用いた
物理的エッチング等により行うことができる。また、マ
スクを用いた真空蒸着やスパッタリング、リフトオフ
法、印刷法等によりパターニングしてもよい。

【００２８】透明電極の形成位置は発光素子の用途及び
目的に応じて適宜選択してよいが、基材上に形成するの
が好ましい。このとき透明電極は基材の表面全体に形成
しても一部のみに形成してもよい。

【００２９】透明電極の厚みはその材料に応じて適宜選
択すればよいが、通常10nm〜50μmであり、好ましくは5
0nm〜20μmである。透明電極の抵抗値は10³Ω／□以下
とするのが好ましく、10²Ω／□以下とするのがより好
ましい。透明電極は無色透明であっても有色透明であっ
てもよい。透明電極側から発光を取り出すためには、そ
の透過率は60％以上とするのが好ましく、70％以上とす
るのがより好ましい。透過率は分光光度計を用いた公知
の方法に従って測定することができる。

【００３０】また、「透明導電膜の新展開」（沢田豊監
修、シーエムシー刊、1999年）等に詳細に記載されてい
る電極も本発明に適用できる。特に耐熱性の低いプラス
チック基材を用いる場合は、透明電極材料としてITO又
はIZOを使用し、150℃以下の低温で製膜するのが好まし
い。

【００３１】(C)背面電極通常、背面電極は有機化合物層に電子を注入する陰極と
しての機能を有するが、陽極として機能させることもで
き、この場合上記透明電極を陰極として機能させる。以
下、背面電極を陰極とする場合について説明する。

【００３２】背面電極の形状、構造、大きさ等は特に制
限されず、発光素子の用途及び目的に応じて適宜選択す
ることができる。背面電極を形成する材料としては、金
属、合金、金属酸化物、電気伝導性化合物、これらの混
合物等を用いることができ、好ましくは仕事関数が4.5e
V以下の材料を用いる。具体例としては、アルカリ金属
（Li、Na、K、Cs等）、アルカリ土類金属（Mg、Ca
等）、金、銀、鉛、アルミニウム、ナトリウム−カリウ
ム合金、リチウム−アルミニウム合金、マグネシウム−
銀合金、インジウム、希土類金属（イッテルビウム等）
等が挙げられる。これらは単独で使用してもよいが、安
定性と電子注入性とを両立させるためには２種以上を併
用するのが好ましい。これら材料の中で、電子注入性の
観点からはアルカリ金属及びアルカリ土類金属が好まし
く、保存安定性の観点からはアルミニウムを主体とする
材料が好ましい。ここでアルミニウムを主体とする材料
とは、アルミニウム単独、アルミニウムと0.01〜10質量
％のアルカリ金属又はアルカリ土類金属との合金又は混
合物（リチウム−アルミニウム合金、マグネシウム−ア
ルミニウム合金等）を指す。背面電極の材料としては、
特開平2-15595号、特開平5-121172号等に詳述されてい
るものも使用できる。

【００３３】背面電極は印刷法、コーティング法等の湿
式方法、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレー
ティング法等の物理的方法、CVD法、プラズマCVD法等の
化学的方法等によって形成することができる。形成方法
は背面電極材料との適性を考慮して適宜選択すればよ
い。例えば、背面電極の材料として２種以上の金属等を
用いる場合には、その材料を同時又は順次にスパッタし
て形成できる。

【００３４】背面電極のパターニングはフォトリソグラ
フィー等による化学的エッチング、レーザー等を用いた
物理的エッチング等により行うことができる。また、マ
スクを用いた真空蒸着やスパッタリング、リフトオフ
法、印刷法等によりパターニングしてもよい。

【００３５】背面電極の形成位置は発光素子の用途及び
目的に応じて適宜選択してよいが、有機化合物層上に形
成するのが好ましい。このとき背面電極は有機化合物層
の表面全体に形成しても一部のみに形成してもよい。ま
た、背面電極と有機化合物層との間にアルカリ金属又は
アルカリ土類金属のフッ化物等からなる誘電体層を0.1
〜５nmの厚みで設置してもよい。誘電体層は真空蒸着
法、スパッタリング法、イオンプレーティング法等によ
り形成することができる。

【００３６】背面電極の厚みはその材料に応じて適宜選
択すればよいが、通常10nm〜５μmであり、好ましくは5
0nm〜１μmである。背面電極は透明であっても不透明で
あってもよい。透明背面電極は、上述した材料の層を１
〜10nmの厚みに薄く製膜し、更にITOやIZO等の透明導電
性材料を積層して形成してよい。

【００３７】(D)発光層本発明の発光素子において、発光層は燐光発光性化合物
を含有する。本発明で用いる燐光発光性化合物は、三重
項励起子から発光することができる化合物であれば特に
限定されることはない。燐光発光性化合物としては、オ
ルトメタル化錯体又はポルフィリン錯体を用いるのが好
ましく、オルトメタル化錯体を用いるのがより好まし
い。ポルフィリン錯体の中ではポルフィリン白金錯体が
好ましい。燐光発光性化合物は単独で使用しても２種以
上を併用してもよい。

【００３８】本発明でいうオルトメタル化錯体とは、山
本明夫著「有機金属化学基礎と応用」, 150頁及び232
頁, 裳華房社（1982年）、H. Yersin著「Photochemistr
y and Photophysics of Coordination Compounds」, 71
〜77頁及び135〜146頁, Springer-Verlag社（1987年）
等に記載されている化合物群の総称である。オルトメタ
ル化錯体を形成する配位子は特に限定されないが、2-フ
ェニルピリジン誘導体、7,8-ベンゾキノリン誘導体、2-
(2-チエニル)ピリジン誘導体、2-(1-ナフチル)ピリジン
誘導体又は2-フェニルキノリン誘導体であるのが好まし
い。これら誘導体は置換基を有してもよい。また、これ
らのオルトメタル化錯体形成に必須の配位子以外に他の
配位子を有していてもよい。オルトメタル化錯体を形成
する中心金属としては、遷移金属であればいずれも使用
可能であり、本発明ではロジウム、白金、金、イリジウ
ム、ルテニウム、パラジウム等を好ましく用いることが
できる。中でもイリジウムが特に好ましい。このような
オルトメタル化錯体を含む有機化合物層は、発光輝度及
び発光効率に優れている。オルトメタル化錯体について
は、特願2000-254171号の段落番号0152〜0180にもその
具体例が記載されている。

【００３９】本発明で用いるオルトメタル化錯体は、In
org. Chem., 30, 1685, 1991、Inorg. Chem., 27, 346
4, 1988、Inorg. Chem., 33, 545, 1994、Inorg. Chim.
Acta, 181, 245, 1991、J. Organomet. Chem., 335, 2
93, 1987、J. Am. Chem. Soc., 107, 1431, 1985 等に
記載の公知の手法で合成することができる。

【００４０】発光層中の燐光発光性化合物の含有量は特
に制限されないが、例えば0.1〜70質量％であり、１〜2
0質量％であるのが好ましい。燐光発光性化合物の含有
量が0.1質量％未満であるか、又は70質量％を超える
と、その効果が十分に発揮されない場合がある。

【００４１】本発明において、発光層は必要に応じてホ
スト化合物、正孔輸送材料、電子輸送材料、電気的に不
活性なポリマーバインダー等を含有してもよい。

【００４２】上記ホスト化合物とは、その励起状態から
燐光発光性化合物へエネルギー移動が起こり、その結
果、該燐光発光性化合物を発光させる化合物である。そ
の具体例としては、カルバゾール誘導体、トリアゾール
誘導体、オキサゾール誘導体、オキサジアゾール誘導
体、イミダゾール誘導体、ポリアリールアルカン誘導
体、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、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、芳香族第三級アミン化合物、スチリルア
ミン化合物、芳香族ジメチリデン化合物、ポルフィリン
化合物、アントラキノジメタン誘導体、アントロン誘導
体、ジフェニルキノン誘導体、チオピランジオキシド誘
導体、カルボジイミド誘導体、フルオレニリデンメタン
誘導体、ジスチリルピラジン誘導体、ナフタレンペリレ
ン等の複素環テトラカルボン酸無水物、フタロシアニン
誘導体、8-キノリノール誘導体の金属錯体、メタルフタ
ロシアニン、ベンゾオキサゾールやベンゾチアゾール等
を配位子とする金属錯体、ポリシラン化合物、ポリ(N-
ビニルカルバゾール)誘導体、アニリン共重合体、チオ
フェンオリゴマー、ポリチオフェン等の導電性高分子、
ポリチオフェン誘導体、ポリフェニレン誘導体、ポリフ
ェニレンビニレン誘導体、ポリフルオレン誘導体等が挙
げられる。ホスト化合物は１種単独で使用しても２種以
上を併用してもよい。

【００４３】正孔輸送材料は陽極から正孔を注入する機
能、正孔を輸送する機能、及び陰極から注入された電子
を障壁する機能のいずれかを有しているものであれば特
に限定されず、低分子材料であっても高分子材料であっ
てもよい。その具体例としては、カルバゾール誘導体、
トリアゾール誘導体、オキサゾール誘導体、オキサジア
ゾール誘導体、イミダゾール誘導体、ポリアリールアル
カン誘導体、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、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、芳香族第三級アミン化合物、ス
チリルアミン化合物、芳香族ジメチリデン化合物、ポル
フィリン化合物、ポリシラン化合物、ポリ(N-ビニルカ
ルバゾール)誘導体、アニリン共重合体、チオフェンオ
リゴマー、ポリチオフェン等の導電性高分子、ポリチオ
フェン誘導体、ポリフェニレン誘導体、ポリフェニレン
ビニレン誘導体、ポリフルオレン誘導体等が挙げられ
る。これらは単独で使用しても２種以上を混合して使用
してもよい。

【００４４】電子輸送材料は陰極から電子を注入する機
能、電子を輸送する機能、及び陽極から注入された正孔
を障壁する機能のいずれかを有しているものであれば特
に限定されず、例えばトリアゾール誘導体、オキサゾー
ル誘導体、オキサジアゾール誘導体、フルオレノン誘導
体、アントラキノジメタン誘導体、アントロン誘導体、
ジフェニルキノン誘導体、チオピランジオキシド誘導
体、カルボジイミド誘導体、フルオレニリデンメタン誘
導体、ジスチリルピラジン誘導体、ナフタレンペリレン
等の複素環テトラカルボン酸無水物、フタロシアニン誘
導体、8-キノリノール誘導体の金属錯体、メタロフタロ
シアニン、ベンゾオキサゾールやベンゾチアゾール等を
配位子とする金属錯体、アニリン共重合体、チオフェン
オリゴマー、ポリチオフェン等の導電性高分子、ポリチ
オフェン誘導体、ポリフェニレン誘導体、ポリフェニレ
ンビニレン誘導体、ポリフルオレン誘導体等が使用可能
である。

【００４５】ポリマーバインダーとしては、ポリ塩化ビ
ニル、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリメチルメ
タクリレート、ポリブチルメタクリレート、ポリエステ
ル、ポリスルホン、ポリフェニレンオキシド、ポリブタ
ジエン、炭化水素樹脂、ケトン樹脂、フェノキシ樹脂、
ポリアミド、エチルセルロース、酢酸ビニル、ABS樹
脂、ポリウレタン、メラミン樹脂、不飽和ポリエステ
ル、アルキド樹脂、エポキシ樹脂、シリコン樹脂、ポリ
ビニルブチラール、ポリビニルアセタール等が使用可能
である。ポリマーバインダーを含有する発光層は、湿式
製膜法によって、容易に且つ大面積に塗布形成すること
ができる。

【００４６】発光層の厚みは10〜200nmとするのが好ま
しく、20〜80nmとするのがより好ましい。厚みが200nm
を超えると駆動電圧が上昇する場合があり、10nm未満で
あると発光素子が短絡する場合がある。

【００４７】(E)電子輸送層本発明の発光素子は、必要に応じて上述した電子輸送材
料からなる電子輸送層を有してよい。電子輸送層は上述
のポリマーバインダーを含有してもよい。電子輸送層の
厚みは10〜200nmとするのが好ましく、20〜80nmとする
のがより好ましい。厚みが200nmを越えると駆動電圧が
上昇する場合があり、10nm未満であると発光素子が短絡
する場合がある。

【００４８】(F)正孔輸送層本発明の発光素子は、必要に応じて上述した正孔輸送材
料からなる正孔輸送層を有してよい。正孔輸送層は上述
のポリマーバインダーを含有してもよい。正孔輸送層の
厚みは10〜200nmとするのが好ましく、20〜80nmとする
のがより好ましい。厚みが200nmを越えると駆動電圧が
上昇する場合があり、10nm未満であると発光素子が短絡
する場合がある。

【００４９】(G)その他本発明の発光素子は、特開平7-85974号、同7-192866
号、同8-22891号、同10-275682号、同10-106746号等に
記載の保護層を有していてもよい。保護層は発光素子の
最上面に形成する。ここで最上面とは、基材、透明電
極、有機化合物層及び背面電極をこの順に積層する場合
には背面電極の外側表面を指し、基材、背面電極、有機
化合物層及び透明電極をこの順に積層する場合には透明
電極の外側表面を指す。保護層の形状、大きさ、厚み等
は特に限定されない。保護層をなす材料は、水分や酸素
等の発光素子を劣化させ得るものが素子内に侵入又は透
過するのを抑制する機能を有しているものであれば特に
限定されず、酸化ケイ素、二酸化ケイ素、酸化ゲルマニ
ウム、二酸化ゲルマニウム等が使用できる。

【００５０】保護層の形成方法は特に限定はなく、例え
ば真空蒸着法、スパッタリング法、反応性スパッタリン
グ法、分子センエピタキシ法、クラスターイオンビーム
法、イオンプレーティング法、プラズマ重合法、プラズ
マCVD法、レーザーCVD法、熱CVD法、コーティング法等
が適用できる。

【００５１】また、発光素子には水分や酸素の侵入を防
止するための封止層を設けるのが好ましい。封止層を形
成する材料としては、テトラフルオロエチレンと少なく
とも１種のコモノマーとの共重合体、共重合主鎖に環状
構造を有する含フッ素共重合体、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、クロロトリフルオロエチレン又はジクロロジフルオ
ロエチレンと他のコモノマーとの共重合体、吸水率１％
以上の吸水性物質、吸水率0.1％以下の防湿性物質、金
属（In、Sn、Pb、Au、Cu、Ag、Al、Tl、Ni等）、金属酸
化物（MgO、SiO、SiO₂、Al₂O₃、GeO、NiO、CaO、BaO、F
e₂O₃、Y₂O₃、TiO₂等）、金属フッ化物（MgF₂、LiF、AlF
₃、CaF₂等）、液状フッ素化炭素（パーフルオロアルカ
ン、パーフルオロアミン、パーフルオロエーテル等）、
該液状フッ素化炭素に水分や酸素の吸着剤を分散させた
もの等が使用可能である。

【００５２】

【実施例】以下、実施例により本発明をさらに詳細に説
明するが、本発明はそれらに限定されるものではない。

【００５３】実施例１厚み0.2mmのポリエステルフィルム（帝人株式会社製
「帝人テトロンフィルムO」）を2.5cm角に切断して基材
を作製し、真空チャンバー内に導入した。この基材上に
SiO₂ターゲットを用いてDCマグネトロンスパッタ（条
件：基材温度100℃、酸素圧１×10^-3Pa）により、SiO₂
からなる厚み0.1μmの透湿防止層を形成し、更にこの透
湿防止層上にZnO₂含有率が10質量％であるIZOターゲッ
ト（In₂O₃：ZnO＝90：10（モル比））を用いて、DCマグ
ネトロンスパッタ（条件：基材温度100℃、酸素圧１×1
0^-3Pa）によりIZO透明電極を形成した。透明電極の厚み
は0.2μmとし、その表面抵抗は10Ω／□であった。

【００５４】透明電極を形成した基材を洗浄容器に入れ
IPA洗浄した後、UV−オゾン処理を30分間行った。続い
てこの透明電極上にポリ(エチレンジオキシチオフェン)
・ポリスチレンスルホン酸水分散物（BAYER社製、Baytr
on P：固形分1.3％）をスピンコートし、150℃で２時間
真空乾燥して厚み100nmの正孔注入層を形成した。

【００５５】次に、ポリビニルカルバゾール（Mw＝6300
0、アルドリッチ製、正孔輸送材料兼ホスト材料）、ト
リス(2-フェニルピリジン)イリジウム錯体（燐光発光材
料）、及び2-(4-ビフェニリル)-5-(4-t-ブチルフェニ
ル)-1,3,4-オキサジアゾール（PBD、電子輸送材料）を4
0：１：12の質量比でジクロロエタンに溶解し、塗布液
を調製した。

【００５６】得られた塗布液をスピンコーターを用いて
上記正孔注入層の上に塗布し、室温で乾燥して厚み100n
mの発光層を形成した。続いてこの発光層上にパターニ
ングしたマスク（発光面積が５mm×５mmとなるマスク）
を設置し、蒸着装置内でマグネシウム／銀合金（マグネ
シウム：銀＝10：１（モル比））を0.25μm蒸着し、銀
を0.3μm蒸着して背面電極を形成した。透明電極及び背
面電極からアルミニウムのリード線を結線し、発光積層
体を形成した。この発光積層体を窒素ガスで置換したグ
ローブボックス内に入れ、図１に示す発光素子と同じよ
うに厚み0.2mmのポリ(クロロトリフルオロエチレン)フ
ィルム（ダイキン工業株式会社製「ネオフロンCTFE」）
からなる封止部材で紫外線硬化型接着剤（長瀬チバ製、
XNR5493）を用いて封止し、実施例１の発光素子を作成
した。なお、本実施例で用いた封止部材の25℃における
酸素ガス透過係数をASTM D1434法により測定したとこ
ろ、0.03×10^-13（[cm³]・[cm]）/([cm²]・[s]・[Pa])であ
った。

【００５７】実施例２実施例１と同様にして得た透明電極上に、N,N'-ジナフ
チル-N,N'-ジフェニルベンシジンを１nm／秒の速度で真
空蒸着して厚み0.04μmの正孔輸送層を形成した。次に
この正孔輸送層上にトリス(2-フェニルピリジン)イリジ
ウム錯体（燐光発光材料）及び4,4'-N,N'-ジカルバゾー
ルビフェニル（ホスト材料）をそれぞれ0.1nm／秒、１n
m／秒の速度で共蒸着して厚み0.024μmの発光層を形成
した。更に得られた発光層上に2,2',2''-(1,3,5-ベンゼ
ントリイル)トリス[3-(2-メチルフェニル)-3H-イミダゾ
[4,5-b]ピリジン]を１nm／秒の速度で蒸着して厚み0.02
4μmの電子輸送層を設けた。続いて実施例１と同様の方
法により、電子輸送層上に背面電極を形成し、リード線
を結線して発光積層体を得た。

【００５８】得られた発光積層体を窒素ガスで置換した
グローブボックス内に入れ、図２に示す発光素子と同じ
ように、ホットメルト型接着剤が付着したポリ(クロロ
トリフルオロエチレン)フィルム（日東電工株式会社製
「ニトフロン」）からなる封止部材を２枚用いて発光積
層体を覆い、150℃に加熱してホットメルト接着剤を融
着させ封止し、実施例２の発光素子を作成した。なお、
本実施例で用いた封止部材の25℃における酸素ガス透過
係数をASTM D1434法により測定したところ、0.1×10^-13
（[cm³]・[cm]）/([cm²]・[s]・[Pa])であった。

【００５９】実施例３実施例１と同様にして得た発光積層体を窒素ガスで置換
したグローブボックス内に入れ、図３に示す発光素子と
同じように、ホットメルト型接着剤が付着したポリ(ク
ロロトリフルオロエチレン)フィルム（日東電工株式会
社製「ニトフロン」）からなる封止部材を１枚用いて発
光積層体を覆い、150℃に加熱してホットメルト接着剤
を融着させ封止し、実施例３の発光素子を作成した。な
お、本実施例で用いた封止部材の25℃における酸素ガス
透過係数をASTM D1434法により測定したところ、0.1×1
0^-13（[cm³]・[cm]）/([cm²]・[s]・[Pa])であった。

【００６０】比較例１厚み0.2mmのポリ(クロロトリフルオロエチレン)フィル
ム（ダイキン工業株式会社製「ネオフロンCTFE」）から
なる封止部材に換えて、厚み0.3mmのポリプロピレンフ
ィルム（出光石油化学株式会社製「スーパーピュアレ
イ」）からなる封止部材を用いたこと以外は実施例１と
同様に、比較例１の発光素子を作成した。なお、本実施
例で用いた封止部材の25℃における酸素ガス透過係数を
ASTM D1434法により測定したところ、2.7×10^-13（[c
m³]・[cm]）/([cm²]・[s]・[Pa])であった。

【００６１】発光輝度及び発光効率の評価東洋テクニカ製ソースメジャーユニット2400型を用い
て、上記のように得られた各発光素子に直流電圧を印加
して発光させ輝度を測定し、各発光素子の最高輝度
L_max、最高輝度L_maxが得られるときの電圧V_max、輝度20
0cd/m²で発光させたときの発光効率η₂₀₀、輝度2000cd/
m²で発光させたときの発光効率η₂₀₀₀（外部量子効率）
を求めた。また、各発光素子を85℃、95％RHの条件下で
30日放置した後の最高輝度L_max、電圧V_max、並びに発光
効率η₂₀₀及びη₂₀₀₀を求め、耐久性を評価した。結果
を表１に示す。

【００６２】

【表１】

【００６３】表１に示すように、酸素ガス透過係数が高
い封止部材を用いた比較例１の発光素子は発光輝度及び
発光効率に劣り、耐久性も低かった。これに比較して、
本発明の実施例１〜３の発光素子は優れた発光輝度、発
光効率及び耐久性を示した。

【００６４】

【発明の効果】以上詳述したように、三重項励起子を有
効に利用した本発明の発光素子は、発光輝度、発光効率
及び耐久性に優れ、製造コストが低く、且つ大面積化が
可能であるためにフルカラーディスプレイ、バックライ
ト、照明光源等の面光源、プリンター等の光源アレイ等
に有効に利用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】は本発明の発光素子の一実施形態を示す概略断
面図である。

【図２】は本発明の発光素子の一実施形態を示す概略断
面図である。

【図３】は本発明の発光素子の一実施形態を示す概略断
面図である。

【符号の説明】

１・・・基材２・・・透明電極３・・・有機化合物層４・・・背面電極５・・・透明電極リード６・・・背面電極リード７・・・発光積層体８・・・封止剤（接着剤）９・・・封止部材 10・・・空間

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基材上に透明電極、発光層を含む一層以
上の有機化合物層及び背面電極を積層してなる発光積層
体、並びに前記有機化合物層を封止し外部の空気を遮断
する封止部材を有する発光素子において、前記発光層が
燐光発光性化合物を含有し、前記封止部材の25℃での酸
素ガス透過係数が2.0×10^-13([cm³]・[cm])/([cm²]・[s]・
[Pa])以下であることを特徴とする発光素子。
【請求項２】請求項１に記載の発光素子において、前
記封止部材が高分子材料からなることを特徴とする発光
素子。
【請求項３】請求項２に記載の発光素子において、前
記封止部材が含フッ素高分子材料からなることを特徴と
する発光素子。
【請求項４】請求項１〜３のいずれかに記載の発光素
子において、前記有機化合物層の少なくとも一層が、湿
式製膜法により形成された層であることを特徴とする発
光素子。