JP2003347064A - 有機電界発光素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 有機発光層への電子注入性能を安定して向上
させることができ、発光効率を高めることができる有機
電界発光素子を提供する。 【解決手段】 陽極１と陰極２の間に、有機発光層３と
電子輸送層４を、電子輸送層４が陰極２に近い側に配置
されるように設けた有機電界発光素子に関する。陰極２
を、電子輸送層４と接して設けられたイオン半径１．５
Å以下の金属よりなる層２ａと、仕事関数が３．７ｅＶ
以上の金属よりなる層２ｂとを備えて形成する。電子輸
送層４を電子移動度が１０^−５ｃｍ^２／Ｖｓ以上の有機
化合物によって形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、フラットパネルデ
ィスプレイ、液晶表示機用バックライト、照明光源など
に用いられる有機電界発光素子に関するものであり、詳
しくは、陽極と陰極の間に有機発光層と電子輸送層を設
けた有機電界発光素子に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】フラットパネルディスプレイ、液晶表示
機用バックライト、照明光源などに用いられる発光体と
して、フラットパネルディスプレイの薄型化、液晶表示
機を備える電子機器の小型化や薄型化、あるいは照明器
具の形状の自由化などのために、薄く、軽量であり、か
つ高効率であるものが近年ますます要求されるようにな
っている。そしてこのような要求に応じることができる
ものとして、有機電界発光素子（有機エレクトロルミネ
ッセンス素子）が注目されている。

【０００３】有機電界発光素子が低電圧で発光すること
は、イーストマン・コダック社のＣ．Ｗ．Ｔａｎｇらに
より、電極間に二層の薄膜を積層した構成の素子におい
て初めて示された（Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，
５１，１２，９１３（１９８７））。そしてこれ以降、
有機電界発光素子は、電池などの１０Ｖ程度の低電圧で
１００〜１０００００ｃｄ／ｍ^２程度の高輝度の発光が
可能なこと、蛍光物質を構成する材料の組み合せで多数
の色を発光させることが可能なこと、非常に薄い面発光
体として使用可能なこと、などから産業界で注目され、
素子構成に改良を加えた種々の薄膜構成の有機電界発光
素子が検討されている。

【０００４】ここで、有機電界発光素子の基本的な素子
構成は、陽極／有機発光層／陰極であるが、その他、陽
極／ホール輸送層／有機発光層／電子輸送層／陰極の構
成、陽極／ホール注入層／ホール輸送層／有機発光層／
電子輸送層／陰極の構成、陽極／ホール注入層／有機発
光層／電子輸送層／電子注入層／陰極の構成、陽極／ホ
ール注入層／有機発光層／電子注入層／陰極の構成な
ど、種々の構成のものが挙げられる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】そして、有機電界発光
素子の発光効率を向上させることを目的として、上記の
各層を最適化することの検討が従来から種々行なわれて
いる。この検討の中で、有機電界発光素子において発光
効率が悪い原因の一つとして、陰極側から有機発光層へ
の電子注入能力が低いということが挙げられている。つ
まり、有機発光層への電子の注入量がホールの注入量よ
り少なく、再結合領域でのホールと電子のバランスが最
適でないことが問題になるのであり、有機発光層への電
子の注入性能を向上させることが発光効率を高めること
の一つの手段である。

【０００６】そこで、特開平７−２６８３１７号公報で
は、陰極に隣接する部位に有機物と金属との共蒸着層を
設けることによって、有機発光層への電子注入性を向上
させる試みがなされている。しかし、このように有機物
と金属とを共蒸着して層を形成することは、各成分の制
御が困難であって再現性に問題があり、発光効率を高め
る効果を十分に得ることができないものであった。

【０００７】本発明は上記の点に鑑みてなされたもので
あり、有機発光層への電子注入性能を安定して向上させ
ることができ、発光効率を高めることができる有機電界
発光素子を提供することを目的とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に係る
有機電界発光素子は、陽極と陰極の間に、有機発光層と
電子輸送層を、電子輸送層が陰極に近い側に配置される
ように設けた有機電界発光素子において、陰極を、電子
輸送層と接して設けられたイオン半径１．５Å以下の金
属よりなる層と、仕事関数が３．７ｅＶ以上の金属より
なる層とを備えて形成し、電子輸送層を電子移動度が１
０^−５ｃｍ^２／Ｖｓ以上の有機化合物によって形成して
成ることを特徴とするものである。

【０００９】本発明の請求項２に係る有機電界発光素子
は、陽極と陰極の間に、有機発光層と電子輸送層を、電
子輸送層が陰極に近い側に配置されるように設けた有機
電界発光素子において、陰極を、電子輸送層と接して設
けられたイオン半径１．５Å以下の金属よりなる層と、
仕事関数が３．７ｅＶ以上の金属よりなる層とを備えて
形成し、電子輸送層を、陰極と接して設けられたガラス
転移温度が８０℃以上の有機化合物の層と、電子移動度
が１０^−５ｃｍ^２／Ｖｓ以上の有機化合物の層とを備え
て形成して成ることを特徴とするものである。

【００１０】また請求項３の発明は、請求項１又は２に
おいて、イオン半径１．５Å以下の金属が、Ｎａ、Ｋ、
Ｒｂ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｂａ、あるいは希土類金属から選ば
れる少なくとも１種の金属であることを特徴とするもの
である。

【００１１】また請求項４の発明は、請求項１乃至３の
いずれかにおいて、仕事関数３．７ｅＶ以上の金属が、
Ａｌ、Ａｇ、Ｍｇ、Ｉｎ、Ｚｎ、Ｐｂ、Ｂｉから選ばれ
る少なくとも１種の金属であることを特徴とするもので
ある。

【００１２】また請求項５の発明は、請求項１乃至４の
いずれかにおいて、電子移動度が１０^−５ｃｍ^２／Ｖｓ
以上の有機化合物が、バソクプロイン、バソフェナント
ロリン、及びこれらの誘導体、ＴＰＢｉ、シロール化合
物、トリアゾール化合物から選ばれる少なくとも１種の
ものであることを特徴とするものである。

【００１３】また請求項６の発明は、請求項１乃至５の
いずれかにおいて、イオン半径１．５Å以下の金属より
なる層の膜厚が、０．１〜１０ｎｍであることを特徴と
するものである。

【００１４】また請求項７の発明は、請求項２乃至６の
いずれかにおいて、電子移動度が１０^−５ｃｍ^２／Ｖｓ
以上の有機化合物の電子親和力が、ガラス転移温度が８
０℃以上の有機化合物の電子親和力よりも小さいことを
特徴とするものである。

【００１５】また請求項８の発明は、請求項２乃至７の
いずれかにおいて、ガラス転移温度が８０℃以上の有機
化合物が、トリス（８−ヒドロキシキノリナート）アル
ミニウム錯体、ビス（４-メチル−８−キノリナート）
アルミニウム錯体、オキサジアゾール化合物、ジスチリ
ルアリーレン誘導体、シロール化合物、２，２′，２″
−（１，３，５−ベンゼントリル）トリス−［１−フェ
ニル−１Ｈ−ベンツイミダゾール］から選ばれる少なく
とも１種のものであることを特徴とするものである。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。

【００１７】本発明に係る有機電界発光素子は、陽極１
と陰極２の間に有機発光層３と電子輸送層４とを備えた
ものである。そして図１及び図２はそれぞれ有機電界発
光素子の一例を示すものであり、基板１０の表面上に透
明導電膜などからなる陽極１を積層し、陽極１の表面上
にホール輸送層１１を介して有機発光層３を積層すると
共に、さらにこの有機発光層３の上に電子輸送層４を介
して陰極２が積層してある。これを基本構成として有機
電界発光素子、すなわち有機エレクトロルミネッセンス
素子（有機ＥＬ素子）を形成することができるものであ
り、陽極１に正電圧を、陰極２に負電圧を印加すると、
電子輸送層４を介して有機発光層３に注入された電子
と、ホール輸送層１１を介して有機発光層３に注入され
たホールとが、有機発光層３内、又は有機発光層３とホ
ール輸送層１１の界面等にて再結合して発光が起こるも
のである。ここで、有機発光層３を複数層に形成するこ
とによって、任意の色調において発光効率の高い有機電
界発光素子を得ることができ、特に白色など、単一の発
光性有機材料からなる単一層の有機発光層３では実現が
難しい発光色を容易に、かつ必要に応じて任意に得るこ
とが可能になるものである。

【００１８】そして本発明では、上記の陰極２をイオン
半径１．５Å以下の金属よりなる層２ａと、仕事関数が
３．７ｅＶ以上の金属よりなる層２ｂとから形成するよ
うにしてある。

【００１９】イオン半径１．５Å以下の金属よりなる層
２ａは電子輸送層４と接するように陰極２の内層として
形成されるものであり、電子輸送層４に金属蒸着をする
ことによって形成するようにしてある。このようにイオ
ン半径１．５Å以下の金属を電子輸送層４に蒸着する
と、その一部が電子輸送層４中に容易に拡散し且つ電子
輸送層４の材料と錯体を形成するものであり、このこと
によって、陰極２からの電子注入性に優れた素子を作製
することができるものである。すなわち、陰極２の電子
輸送層４との界面付近に陰極金属と電子輸送性有機化合
物との混合層が形成されることになり、陰極金属から電
子輸送性有機化合物へと電子を受け渡すことができ、初
期発光特性に優れた有機電界発光素子を得ることができ
るのである。この電子輸送層４と隣接した層２ａを形成
する金属は、電子輸送層４中に容易に拡散し且つ電子輸
送層４の材料と錯体を形成するために、イオン半径が
１．５Å以下であることが必要である。イオン半径は小
さい程好ましく、特に下限は設定されないが、入手の可
能性などのうえで実用上は０．５Å程度が下限である。
またこの金属としては仕事関数が３．０ｅＶ以下と電子
注入性に優れたものであることが望ましい。これらの条
件を満足する金属としては、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｍｇ、Ｃ
ａ、Ｂａからなるアルカリ金属又はアルカリ土類金属、
あるいはＳｍ、Ｅｕ、Ｃｅ、Ｙｂ、Ｐｒなどの希土類金
属から選ばれるものを用いることができるものであり、
これらのなかから１種あるいは複数種の金属を選択して
使用することができるものである。

【００２０】また、仕事関数が３．７ｅＶ以上の金属よ
りなる層２ｂは陰極２の外層として形成されるものであ
る。この外側の層２ｂを形成する金属は、素子に安定性
を持たせるために仕事関数が３．７ｅＶ以上であるもの
を用いるものであり、素子抵抗を小さくするために高い
導電性を有するものであることが望ましい。仕事関数の
上限は特に設定されないが、実用上は５．５ｅＶ以下で
あることが望ましい。これらの条件を満たす金属として
は、Ａｌ、Ａｇ、Ｍｇ、Ｉｎ、Ｚｎ、Ｐｂ、Ｂｉから選
ばれるものを用いることができるものであり、これらの
なかから１種あるいは複数種の金属を選択して使用する
ことができるものである。

【００２１】陰極２を上記のようにイオン半径１．５Å
以下の金属よりなる層２ａと、仕事関数が３．７ｅＶ以
上の金属よりなる層２ｂとから形成することによって、
高効率で初期発光特性に優れた有機電界発光素子を得る
ことができるものである。ここで、電子輸送層４と隣接
して設けられるイオン半径１．５Å以下の金属よりなる
層２ａの膜厚は０．１〜１０ｎｍと薄く形成するのが好
ましい。このような薄い膜厚に形成すると、イオン半径
１．５Å以下の金属は微量であるために、電子輸送層４
を超えて拡散することを防ぐことができ、有機発光層３
で生じた発光中心を消失させることを防止して、高効率
で初期特性に優れた有機電界発光素子を得ることが容易
になるものである。イオン半径１．５Å以下の金属より
なる層２ａの膜厚が１０ｎｍを超えると、イオン半径
１．５Å以下の金属が電子輸送層４を超えて拡散するお
それがあり、０．１ｎｍ未満の場合にはイオン半径１．
５Å以下の金属よりなる層２ａを形成することによる上
記の効果を十分に得ることは難しい。

【００２２】上記の層２ａ，２ｂよりなる陰極２は、上
記の金属を、真空蒸着法やスパッタリング法等の方法に
より、蒸着して薄膜に形成することによって作製するこ
とができる。ここで、有機発光層３における発光を陽極
１を透過させて外部に照射する場合には、陰極２の光透
過率を１０％以下にすることが好ましく、逆に有機発光
層３における発光を陰極２を透過させて外部に照射する
場合には、陰極２の光透過率を７０％以上にすることが
好ましい。陰極２の膜厚は、陰極２の光透過率等の特性
を上記のように制御するために、材料により異なるが、
通常５００ｎｍ以下に設定するのが好ましく、好ましく
は１００〜２００ｎｍの範囲とするのがよい。また陰極
２を金属の蒸着で形成する際に、蒸発源からの輻射熱の
影響を抑えるためには、さらに薄い５０〜１００ｎｍの
範囲とするのがよく、蒸着速度を速くした場合にはこの
厚みより厚くてもかまわない。さらにより好ましくは厚
みを２５〜５０ｎｍの範囲とするのがよい。なぜなら
ば、発光面積が大きくなると、短絡による発光停止とい
う問題が生じ易くなるが、陰極２の金属の膜厚を薄くす
ることによって短絡部分の陰極２の金属が短絡時の刺激
により取り除かれ、その部分のみが光らなくなるオープ
ンモードとなり、発光部分全体の発光停止という不良を
少なくすることができるのである。さらに、陰極２の上
にＡｌ等の金属をスパッタで積層したり、フッ素系化合
物、フッ素系高分子、その他の有機分子など高分子を、
蒸着、スパッタ、ＣＶＤ、プラズマ重合、塗布した後に
紫外線硬化させる方法、熱硬化、その他の方法で形成す
ることも可能である。

【００２３】そして請求項１の発明では、上記の電子輸
送層４は電子移動度が１０^−５ｃｍ ^２／Ｖｓ以上の有機
化合物によって一層構成に形成してある。陰極２から電
子輸送層４に注入された電子を、電子移動度が１０^−５
ｃｍ^２／Ｖｓ以上の有機化合物によって、効率良く有機
発光層３に輸送することができるものであり、この結
果、有機発光層３へのホールの注入量と電子の注入量の
バランスを良好なものにして、有機発光層３を効率良く
発光させることができ、初期発光特性に優れた有機電界
発光素子を得ることができるものである。電子輸送層４
を形成する有機化合物の電子移動度は高いほど好まし
く、上限値は特に設定されないが、入手の可能性などの
うえから１０^２ｃｍ^２／Ｖｓ程度が実質上の上限であ
る。

【００２４】また請求項２の発明では、電子輸送層４を
図２に示すように、陰極２に近い側のガラス転移温度が
８０℃以上の有機化合物の層４ａと、電子移動度が１０
^−５ｃｍ^２／Ｖｓ以上の有機化合物の層４ｂとを積層し
て形成するようにしてある。このように電子輸送層４の
うち陰極２に接する側の層４ａをガラス転移温度が８０
℃以上と耐熱性の高い有機化合物で形成することによっ
て、電子輸送層４の上に金属を蒸着して陰極２を形成す
るにあたって、金属蒸着による陰極２の成膜時に熱ダメ
ージが電子輸送層４に影響することを小さくすることが
でき、寿命特性に優れた有機電界発光素子を作製するこ
とが可能になるものである。陰極２に接する層４ａを形
成する有機化合物のガラス転移温度は高いほど好まし
く、上限値は特に設定されないが、入手の可能性などの
うえから２００℃程度が実質上の上限である。

【００２５】この二層構成の電子輸送層４にあって、有
機発光層３の側の層４ｂは電子移動度が１０^−５ｃｍ^２
／Ｖｓ以上の有機化合物で形成されているので、電子を
効率良く有機発光層３に輸送することができ、初期発光
特性に優れた有機電界発光素子を得ることができるもの
である。この層４ｂを形成する有機化合物の電子移動度
は高いほど好ましく、上限値は特に設定されないが、入
手の可能性などのうえから１０^２ｃｍ^２／Ｖｓ程度が実
質上の上限である。

【００２６】さらに上記の層４ａ，４ｂからなる二層構
成の電子輸送層４において、電子の注入をよりスムーズ
に行なうために、電子移動度が１０^−５ｃｍ^２／Ｖｓ以
上の有機化合物の電子親和力（ＥＡ：Electron Affinit
y）が、ガラス転移温度が８０℃以上の有機化合物の電
子親和力（ＥＡ）よりも小さいことが好ましい。有機電
界発光素子においては、一般的に、陰極２を形成する金
属の仕事関数と、電子輸送層４を形成する有機化合物の
電子親和力の差がエネルギー障壁として存在し、電子の
注入効率を良くするにはこのエネルギー障壁を小さくす
ることが必要である。そして電子輸送層４を機能分離し
た二つの層４ａ，４ｂで形成する場合、陰極２と反対側
の層４ｂを形成する電子移動度が１０^−５ｃｍ^２／Ｖｓ
以上の有機化合物の電子親和力を、陰極２の側の層４ａ
を形成するガラス転移温度が８０℃以上の有機化合物の
電子親和力よりも小さくすることによって、図３に示す
ように陰極２と電子輸送層４との界面におけるエネルギ
ー障壁を小さくすることができ、電子の注入、移動をよ
りスムーズに行なわせて発光特性を高めることができる
ものである。

【００２７】ここで、上記の電子移動度が１０^−５ｃｍ
^２／Ｖｓ以上の有機化合物としては、特に限定されるも
のではないが、バソクプロイン、バソフェナントロリ
ン、及びこれらの誘導体、ＴＰＢｉ（２，２′，２″−
（１，３，５−ベンゼントリル）トリス−［１−フェニ
ル−１Ｈ−ベンツイミダゾール］）、シロール化合物、
トリアゾール化合物などから選ばれる１種以上のものを
用いることができる。

【００２８】また上記のガラス転移温度が８０℃以上の
有機化合物としては、特に限定されるものではないが、
トリス（８−ヒドロキシキノリナート）アルミニウム錯
体、ビス（４-メチル−８−キノリナート）アルミニウ
ム錯体、オキサジアゾール化合物、ジスチリルアリーレ
ン誘導体、シロール化合物、２，２′，２″−（１，
３，５−ベンゼントリル）トリス−［１−フェニル−１
Ｈ−ベンツイミダゾール］（ＴＰＢＩ）などから選ばれ
る１種以上のものを用いることができる。

【００２９】有機電界発光素子を構成する他の部材、例
えば、積層された素子を保持する基板１０、陽極１、有
機発光層３、ホール輸送層１１等には、従来から使用さ
れている公知のものを適宜使用することができる。

【００３０】上記の基板１０としては、有機発光層３で
発光された光が基板１０を通して出射されるものである
場合には、光透過性を有するものが使用されるが、無色
透明のものの他に、多少着色されているものや、スリガ
ラス状のものであってもよい。例えば、ソーダライムガ
ラス、無アルカリガラスなどの透明ガラス板、ポリエス
テル、ポリオレフィン、ポリアミド、エポキシ樹脂、フ
ッ素系樹脂などの樹脂から任意の方法で作製されたプラ
スチックフィルムやプラスチック板などを用いることが
できる。また、基板１０内に基板１０の母材と屈折率の
異なる粒子、粉体、泡等を含有することによって、光拡
散効果を有するものを使用することも可能である。さら
に基板１０には公知の光散乱層、マイクロレンズ、プリ
ズム等を配置して設けてもよい。

【００３１】上記の陽極１は有機発光層３にホールを注
入するための電極であり、この陽極１としては、仕事関
数の大きい金属、合金、電気伝導性化合物、あるいはこ
れらの混合物からなる電極材料を用いるのが好ましく、
特に仕事関数が４ｅＶ以上の電極材料を用いるのが好ま
しい。このような電極材料としては、具体的には、金な
どの金属、ＣｕＩ、ＩＴＯ（インジウム−スズ酸化
物）、ＳｎＯ_２、ＺｎＯ、ＩＺＯ（インジウム−亜鉛酸
化物）等の導電性透明材料があげられる。例えばこれら
の電極材料を基板１０の上に真空蒸着法やスパッタリン
グ法等の方法で成膜することによって、陽極１を薄膜と
して作製することができる。有機発光層３における発光
を陽極１を透過させて基板１０から外部に照射する場合
には、陽極１の光透過率を７０％以上にすることが好ま
しい。また、陽極１のシート抵抗は数百Ω／□以下であ
ることが好ましく、特に１００Ω／□以下であることが
好ましい。さらに陽極１の膜厚は、陽極１の光透過率、
シート抵抗等の特性を上記のように制御するために、材
料により異なるが、通常５００ｎｍ以下に設定するのが
好ましく、より好ましくは１０〜２００ｎｍの範囲であ
る。

【００３２】上記のホール輸送層１１を構成する材料と
しては、ホールを輸送する能力を有し、陽極１からのホ
ール注入効果を有するとともに、有機発光層３や発光性
有機化合物に対して優れたホール注入効果を有し、さら
に電子のホール輸送層１１への移動を防止し、かつ薄膜
形成能力の優れた化合物を挙げることができる。具体的
にはフタロシアニン誘導体、ナフタロシアニン誘導体、
ポルフィリン誘導体、Ｎ，Ｎ’−ビス(３−メチルフェ
ニル）−(１，１'−ビフェニル）−４，４'−ジアミン
（ＴＰＤ）や４，４’−ビス［Ｎ−（ナフチル）−Ｎ−
フェニル−アミノ］ビフェニル（α−ＮＰＤ）等の芳香
族ジアミン化合物、オキサゾール、オキサジアゾール、
トリアゾール、イミダゾール、イミダゾロン、スチルベ
ン誘導体、ピラゾリン誘導体、テトラヒドロイミダゾー
ル、ポリアリールアルカン、ブタジエン、４，４’，
４”−トリス（Ｎ−（３−メチルフェニル）Ｎ−フェニ
ルアミノ）トリフェニルアミン（ｍ−ＭＴＤＡＴＡ）、
及びポリビニルカルバゾール、ポリシラン、ポリエチレ
ンジオキサイドチオフェン（ＰＥＤＯＴ）等の導電性高
分子など、高分子材料が挙げられるが、これらに限定さ
れるものではない。

【００３３】上記の有機発光層３は、ホスト有機化合物
に発光性有機化合物（蛍光物質）を分散してドープした
有機材料よりなるものである。有機発光層３を構成する
ホスト有機化合物としては、電子輸送性の材料、ホール
輸送性の材料のいずれとも使用することができるもので
あり、既述のホール輸送層１１を構成するホール輸送材
料や、電子輸送層４を構成する電子輸送材料を用いるこ
とができる。

【００３４】有機発光層３に用いる発光性有機化合物と
しては、公知の任意のものを挙げることができる。例え
ば、アントラセン、ナフタレン、ピレン、テトラセン、
コロネン、ペリレン、フタロペリレン、ナフタロペリレ
ン、ジフェニルブタジエン、テトラフェニルブタジエ
ン、クマリン、オキサジアゾール、ビスベンゾキサゾリ
ン、ビススチリル、シクロペンタジエン、キノリン金属
錯体、トリス（８−ヒドロキシキノリナート）アルミニ
ウム錯体、トリス（４-メチル−８−キノリナート）ア
ルミニウム錯体、トリス（５−フェニル−８−キノリナ
ート）アルミニウム錯体、アミノキノリン金属錯体、ベ
ンゾキノリン金属錯体、トリ−（ｐ−ターフェニル−４
−イル）アミン、１−アリール−２，５−ジ（２−チエ
ニル）ピロール誘導体、ピラン、キナクリドン、ルブレ
ン、ジスチルベンゼン誘導体、ジスチルアリーレン（Ｄ
ＳＡ）誘導体、及びこれらの発光性有機化合物を分子内
に有するものであるが、これに限定されるものではな
い。またこれらの化合物に代表される蛍光色素由来の化
合物のみならず、三重項状態からの燐光発光が可能な材
料およびこれらからなる基を分子内の一部分に有する化
合物も好適に用いることができる。

【００３５】

【実施例】次に、本発明を実施例によって具体的に説明
する。

【００３６】（実施例１）基板１０として、厚み０．７
ｍｍの透明ガラス板を用い、この基板１０の一方の表面
に、ＩＴＯ（インジウム−スズ酸化物）をスパッタして
シート抵抗７Ω／□の透明電極からなる陽極１を形成し
た。そしてこれをアセトン、純水、イソプロピルアルコ
ールで１５分間超音波洗浄した後、乾燥させた。

【００３７】次に、この基板１０を真空蒸着装置にセッ
トし、１×１０^−６Ｔｏｒｒ（１．３３×１０^−４Ｐ
ａ）の減圧下、４，４’−ビス［Ｎ−（ナフチル）−Ｎ
−フェニル−アミノ］ビフェニル（株式会社同仁化学研
究所製：以下α−ＮＰＤと略す）を１〜２Å／ｓの蒸着
速度で３００Å厚に蒸着し、陽極１の上にホール輸送層
１１を形成した。

【００３８】次に、ホール輸送層１１の上に、α−ＮＰ
Ｄに発光性有機化合物としてルブレン（アクロス社製：
化学式１）を１質量％ドープした黄色発光層を１００Å
厚で蒸着し、さらにこの上に、ジスチリルビフェニル誘
導体（出光興産社製「ＤＰＶＢｉ」：化学式２）に、発
光性有機化合物として末端にカルバゾリル基を有するＤ
ＳＡ誘導体（出光興産社製「ＢＣｚＶＢｉ」：化学式
３）を１２質量％ドープした青色発光層を５００Å厚で
蒸着し、黄色発光層と青色発光層からなる有機発光層３
を形成した。

【００３９】

【化１】

【００４０】次に、有機発光層３の上に、バソクプロイ
ン（株式会社同仁化学研究所製：電子移動度１０^−４ｃ
ｍ^２／Ｖｓ）を蒸着して膜厚１００Åの一層構成の電子
輸送層４を形成した。そして最後に、電子輸送層４の上
にＮａ（イオン半径１．１６Å）を０．５ｎｍの膜厚で
蒸着し、さらにその上にＡｌ（仕事関数４．２ｅＶ）を
１０Å／ｓの蒸着速度で１５００Åの厚みに蒸着して、
二層構成の陰極２を形成した。

【００４１】この後、これらの各層を蒸着して形成した
基板１０を露点−７６℃以下のドライ窒素雰囲気のグロ
ーブボックスに大気に曝露することなく搬送した。一
方、通気性を有する袋に吸水剤として酸化バリウムの粉
末を入れてこれをガラス製の封止板に粘着剤で貼り付け
ると共に封止板の外周部に紫外線硬化樹脂製のシール剤
を塗布したものを予め用意した。そしてグローブボック
ス内において基板１０に封止板をシール剤で貼り合わ
せ、ＵＶ照射してシール剤を硬化させることによって封
止板で各層を封止した有機電界発光素子を得た。

【００４２】（実施例２）バソクプロインの代りに、バ
ソフェナントロリン（株式会社同仁化学研究所製：電子
移動度１０^−４ｃｍ^２／Ｖｓ）を用いて一層構成の電子
輸送層４を形成するようにした他は、実施例１と同様に
して有機電界発光素子を得た。

【００４３】（実施例３）Ｎａの代りに、Ｃａ（イオン
半径１．１４Å）を用いて電子輸送層４の上に０．５ｎ
ｍの膜厚で蒸着し、その上にＡｌ（仕事関数４．２ｅ
Ｖ）を１０Å／ｓの蒸着速度で１５００Åの厚みに蒸着
して、二層構成の陰極２を形成するようにした他は、実
施例１と同様にして有機電界発光素子を得た。

【００４４】（実施例４）Ｎａの代りに、Ｓｍ（イオン
半径０．９６Å）を用いて電子輸送層４の上に０．５ｎ
ｍの膜厚で蒸着し、その上にＡｌ（仕事関数４．２ｅ
Ｖ）を１０Å／ｓの蒸着速度で１５００Åの厚みに蒸着
して、二層構成の陰極２を形成するようにした他は、実
施例１と同様にして有機電界発光素子を得た。

【００４５】（実施例５）有機発光層３の上に、バソク
プロイン（株式会社同仁化学研究所製：電子移動度１０
^−４ｃｍ^２／Ｖｓ）を５０Åの厚みで蒸着し、さらにこ
の上にトリス（８−ヒドロキシキノリナート）アルミニ
ウム錯体（株式会社同仁化学研究所製：Ｔｇ＞８０℃）
を５０Åの厚みで蒸着して、二層構成の電子輸送層４を
形成するようにした他は、実施例１と同様にして有機電
界発光素子を得た。

【００４６】（比較例１）バソクプロインの代りに、ト
リス（８−ヒドロキシキノリナート）アルミニウム錯体
（株式会社同仁化学研究所製：電子移動度１０^−６ｃｍ
^２／Ｖｓ）を用いて一層構成の電子輸送層４を形成する
ようにした他は、実施例１と同様にして有機電界発光素
子を得た。

【００４７】（比較例２）Ｎａの代りに、Ｃｓ（イオン
半径１．６５Å）を用いて電子輸送層４の上に０．５ｎ
ｍの膜厚で蒸着し、その上にＡｌ（仕事関数４．２ｅ
Ｖ）を１０Å／ｓの蒸着速度で１５００Åの厚みに蒸着
して、二層構成の陰極２を形成するようにした他は、実
施例１と同様にして有機電界発光素子を得た。

【００４８】上記のようにして実施例１〜５及び比較例
１〜２で得た有機電界発光素子を電源（東陽テクニカ社
製「ＫＥＩＴＨＬＥＹ２３６モデル」）に接続し、発光
輝度を輝度計（ミノルタ社製「ＬＳ−１１０」）で測定
した。その結果を表１に示す。

【００４９】

【表１】

【００５０】

【発明の効果】上記のように本発明の請求項１に係る有
機電界発光素子は、陽極と陰極の間に、有機発光層と電
子輸送層を、電子輸送層が陰極に近い側に配置されるよ
うに設けた有機電界発光素子において、陰極を、電子輸
送層と接して設けられたイオン半径１．５Å以下の金属
よりなる層と、仕事関数が３．７ｅＶ以上の金属よりな
る層とを備えて形成し、電子輸送層を電子移動度が１０
^−５ｃｍ^２／Ｖｓ以上の有機化合物によって形成するよ
うにしたので、陰極から電子輸送層を通して有機発光層
に電子を輸送する電子輸送性に優れるものであり、有機
発光層への電子注入性能を安定して向上させることがで
き、発光特性に優れた有機電界発光素子を得ることがで
きるものである。

【００５１】本発明の請求項２に係る有機電界発光素子
は、陽極と陰極の間に、有機発光層と電子輸送層を、電
子輸送層が陰極に近い側に配置されるように設けた有機
電界発光素子において、陰極を、電子輸送層と接して設
けられたイオン半径１．５Å以下の金属よりなる層と、
仕事関数が３．７ｅＶ以上の金属よりなる層とを備えて
形成し、電子輸送層を、陰極と接して設けられたガラス
転移温度が８０℃以上の有機化合物の層と、電子移動度
が１０^−５ｃｍ^２／Ｖｓ以上の有機化合物の層とを備え
て形成するようにしたので、陰極から電子輸送層を通し
て有機発光層に電子を輸送する電子輸送性に優れるもの
であり、有機発光層への電子注入性能を安定して向上さ
せることができ、発光特性に優れた有機電界発光素子を
得ることができるものである。

【００５２】また請求項３の発明は、請求項１又は２に
おいて、イオン半径１．５Å以下の金属が、Ｎａ、Ｋ、
Ｒｂ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｂａ、あるいは希土類金属から選ば
れる少なくとも１種の金属であるので、発光特性に優れ
た有機電界発光素子を得ることができるものである。

【００５３】また請求項４の発明は、請求項１乃至３の
いずれかにおいて、仕事関数３．７ｅＶ以上の金属が、
Ａｌ、Ａｇ、Ｍｇ、Ｉｎ、Ｚｎ、Ｐｂ、Ｂｉから選ばれ
る少なくとも１種の金属であるので、発光特性に優れた
有機電界発光素子を得ることができるものである。

【００５４】また請求項５の発明は、請求項１乃至４の
いずれかにおいて、電子移動度が１０^−５ｃｍ^２／Ｖｓ
以上の有機化合物が、バソクプロイン、バソフェナント
ロリン、及びこれらの誘導体、ＴＰＢｉ、シロール化合
物、トリアゾール化合物から選ばれる少なくとも１種の
ものであるので、発光特性に優れた有機電界発光素子を
得ることができるものである。

【００５５】また請求項６の発明は、請求項１乃至５の
いずれかにおいて、イオン半径１．５Å以下の金属より
なる層の膜厚が、０．１〜１０ｎｍであるので、イオン
半径１．５Å以下の金属が電子輸送層を超えて拡散する
ことを防ぐことができ、発光特性に優れた有機電界発光
素子を得ることができるものである。

【００５６】また請求項７の発明は、請求項２乃至６の
いずれかにおいて、電子移動度が１０^−５ｃｍ^２／Ｖｓ
以上の有機化合物の電子親和力が、ガラス転移温度が８
０℃以上の有機化合物の電子親和力よりも小さいので、
陰極と電子輸送層との間のエネルギー障壁を小さくする
ことができ、発光特性に優れた有機電界発光素子を得る
ことができるものである。

【００５７】また請求項８の発明は、請求項２乃至７の
いずれかにおいて、ガラス転移温度が８０℃以上の有機
化合物が、トリス（８−ヒドロキシキノリナート）アル
ミニウム錯体、ビス（４-メチル−８−キノリナート）
アルミニウム錯体、オキサジアゾール化合物、ジスチリ
ルアリーレン誘導体、シロール化合物、２，２′，２″
−（１，３，５−ベンゼントリル）トリス−［１−フェ
ニル−１Ｈ−ベンツイミダゾール］から選ばれる少なく
とも１種のものであるので、発光特性に優れた有機電界
発光素子を得ることができるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の一例を示す概略図であ
る。

【図２】本発明の実施の形態の他の一例を示す概略図で
ある。

【図３】同上の陰極材料の仕事関数と電子輸送層の二層
の材料の電子親和力との関係を示す概略図である。

【符号の説明】

１ 陽極 ２ 陰極 ３ 有機発光層 ４ 電子輸送層

フロントページの続き (72)発明者 城戸 淳二 山形県米沢市中央２丁目６番６号 サンロ ード米沢中央408 (72)発明者 椿 健治 大阪府門真市大字門真1048番地 松下電工 株式会社内 (72)発明者 近藤 行廣 大阪府門真市大字門真1048番地 松下電工 株式会社内 (72)発明者 岸上 泰久 大阪府門真市大字門真1048番地 松下電工 株式会社内 (72)発明者 井出 伸弘 大阪府門真市大字門真1048番地 松下電工 株式会社内 (72)発明者 横川 弘 大阪府門真市大字門真1048番地 松下電工 株式会社内 Ｆターム(参考） 3K007 AB03 CC00 DB03

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 陽極と陰極の間に、有機発光層と電子輸
   送層を、電子輸送層が陰極に近い側に配置されるように
   設けた有機電界発光素子において、陰極を、電子輸送層
   と接して設けられたイオン半径１．５Å以下の金属より
   なる層と、仕事関数が３．７ｅＶ以上の金属よりなる層
   とを備えて形成し、電子輸送層を電子移動度が１０^−５
   ｃｍ^２／Ｖｓ以上の有機化合物によって形成して成るこ
   とを特徴とする有機電界発光素子。
2. 【請求項２】 陽極と陰極の間に、有機発光層と電子輸
   送層を、電子輸送層が陰極に近い側に配置されるように
   設けた有機電界発光素子において、陰極を、電子輸送層
   と接して設けられたイオン半径１．５Å以下の金属より
   なる層と、仕事関数が３．７ｅＶ以上の金属よりなる層
   とを備えて形成し、電子輸送層を、陰極と接して設けら
   れたガラス転移温度が８０℃以上の有機化合物の層と、
   電子移動度が１０^−５ｃｍ^２／Ｖｓ以上の有機化合物の
   層とを備えて形成して成ることを特徴とする有機電界発
   光素子。
3. 【請求項３】 イオン半径１．５Å以下の金属が、Ｎ
   ａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｂａ、あるいは希土類金属
   から選ばれる少なくとも１種の金属であることを特徴と
   する請求項１又は２に記載の有機電界発光素子。
4. 【請求項４】 仕事関数３．７ｅＶ以上の金属が、Ａ
   ｌ、Ａｇ、Ｍｇ、Ｉｎ、Ｚｎ、Ｐｂ、Ｂｉから選ばれる
   少なくとも１種の金属であることを特徴とする請求項１
   乃至３のいずれかに記載の有機電界発光素子。
5. 【請求項５】 電子移動度が１０^−５ｃｍ^２／Ｖｓ以上
   の有機化合物が、バソクプロイン、バソフェナントロリ
   ン、及びこれらの誘導体、ＴＰＢｉ、シロール化合物、
   トリアゾール化合物から選ばれる少なくとも１種のもの
   であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記
   載の有機電界発光素子。
6. 【請求項６】 イオン半径１．５Å以下の金属よりなる
   層の膜厚が、０．１〜１０ｎｍであることを特徴とする
   請求項１乃至５のいずれかに記載の有機電界発光素子。
7. 【請求項７】 電子移動度が１０^−５ｃｍ^２／Ｖｓ以上
   の有機化合物の電子親和力が、ガラス転移温度が８０℃
   以上の有機化合物の電子親和力よりも小さいことを特徴
   とする請求項２乃至６のいずれかに記載の有機電界発光
   素子。
8. 【請求項８】 ガラス転移温度が８０℃以上の有機化合
   物が、トリス（８−ヒドロキシキノリナート）アルミニ
   ウム錯体、ビス（４-メチル−８−キノリナート）アル
   ミニウム錯体、オキサジアゾール化合物、ジスチリルア
   リーレン誘導体、シロール化合物、２，２′，２″−
   （１，３，５−ベンゼントリル）トリス−［１−フェニ
   ル−１Ｈ−ベンツイミダゾール］から選ばれる少なくと
   も１種のものであることを特徴とする請求項２乃至７の
   いずれかに記載の有機電界発光素子。