JP2004047176A

JP2004047176A - 有機エレクトロルミネッセンス素子

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Publication number: JP2004047176A
Application number: JP2002200279A
Authority: JP
Inventors: Kazushi Fujioka; 藤岡　一志
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2002-07-09
Filing date: 2002-07-09
Publication date: 2004-02-12

Abstract

【課題】電極と有機層との密着性を向上させることにより、素子駆動による輝度低下、ダークスポットの発生と成長、電圧上昇を抑制し、長期に亘って安定な発光特性が維持される、長寿命の有機エレクトロルミネッセンス素子を提供することを課題とする。
【解決手段】基板上に、第１電極、少なくとも発光層を有する有機層および第２電極が順次積層された有機エレクトロルミネッセンス素子において、有機層側の第１電極上に、一端に低級アルコキシシリル基、クロロシリル基、カルボキシル基、ホスホン酸基およびヒドロキサム酸基などの第１電極の表面に直接化学吸着する官能基を有し、他端にメチル基およびフルオロ基などの疎水性を示す末端基を有する直鎖の有機分子からなる自己組織化単分子膜が形成されていることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子により、上記の課題を解決する。
【選択図】　図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、長期に亘って安定な発光特性が維持される、長寿命の有機エレクトロルミネッセンス素子（以下、「有機ＥＬ素子」と称する）に関する。本発明の有機ＥＬ素子は、主に情報産業機器用の各種ディスプレーや発光素子に好適に用いられる。
【０００２】
【従来の技術】
エレクトロルミネッセンスは、硫化亜鉛（ＺｎＳ）系の蛍光体に交流高電圧を印加したときに発光する現象として古くから知られている。有機ＥＬ素子は、この発光現象を発光物質として蛍光性の有機化合物を用いて実現したものである。有機ＥＬ素子に関する研究は古くから行われており、その基本構造は１９８７年にＴａｎｇらが報告した２層型のシングルヘテロ構造が出発点になっている。その構造は、透明電極（ＩＴＯ）上に、ホール輸送層、発光層を兼ねる電子輸送層および金属陰極を順次積層したものである。このような構造にすることにより、キャリア再結合効率が高まり、１０Ｖ以下の低電圧で輝度１０００ｃｄ／ｍ^２以上、外部量子効率１．３％、視感発光効率１．５１ｍ／Ｗの特性が得られ、この有機ＥＬ素子が現在に至る有機ＥＬ素子の実用化への道を開いた。
【０００３】
その後、有機ＥＬ素子の研究では、電子輸送層の導入や電子輸送材料のドーピングなどによる電子注入バランスの改善、励起子の閉じ込め効果などのデバイス構造の改良などが提案された。そこで用いられた有機ＥＬ素子は、ホール輸送、電子輸送および発光の機能を分離し、各機能に好適な材料を用いた構造である。これにより、素子としての性能が飛躍的に向上し、この構造の素子は、既に一部では実用化されるに至っている。
【０００４】
高分子系の有機化合物を用いた高分子系有機ＥＬ素子の研究は、１９９０年に発表された導電性高分子のポリ（パラフェニレンビニレン）（ＰＰＶ）薄膜を用いた単層素子が最初である。高分子系有機ＥＬ素子においても、その性能を向上させるために、例えば、発光層への増感色素のドーピングなどが提案された。そして間もなく、ホール輸送層にＰＰＶを用い、かつ発光層兼電子輸送層に電子吸引性の高いシアノ基を導入したＣＮ−ＰＰＶを用いた赤色発光の２層型素子が報告された。その後、これらの基本的な材料をベースとして、発光波長、発光効率、耐熱性、発光寿命などの特性向上を目指した材料開発が活発化し、現在に至っている。
【０００５】
一方、駆動初期において輝度および発光効率が高く、駆動電圧が低電圧である有機ＥＬ素子であっても、連続駆動により輝度の低下、ダークスポットの発生と成長、駆動電圧の上昇、電気的な短絡といった経時的劣化が生じるという問題がある。このような劣化にはいくつかの原因があり、積層の界面現象に絡むもの、熱的な変化に起因するもの、電気化学的な不安定性によるものに大別される。また、用いる材料に固有の要因もあるが、劣化原因の多くは低分子と高分子とで共通であると考えられている。
【０００６】
積層の界面現象が絡む劣化原因の１つとして、電極と有機層との密着性の低下が挙げられる。一般的に有機ＥＬ素子で用いられる電極の表面は親水性あり、有機層を形成する有機材料は疎水性あるので、これらの界面での密着性は低いものになっている。有機層が電極から剥離するといった電極と有機層との密着性の低下は、▲１▼電極表面の欠陥、▲２▼微粒子、凝集物などによるピンホール、▲３▼素子のエッジ部から侵入した酸素や水分による膜部分の変性や軟化による劣化などによって生じている。これらの問題については、電極表面の欠陥、微粒子および凝集物などの低減、保護膜の形成、封止技術の改良などにより対処してきた。
しかしながら、上記の対処方法では根本的な解決に至っておらず、高性能な有機ＥＬ素子を構築するには未だ不満足なものであった。これは、材料の構成上、電極と有機層との密着性がもともと低いために、例えば、電極材料や有機材料に含まれる酸素のような僅かな酸素や水分の存在が密着性の低下に大きく影響するためである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、電極と有機層との密着性を向上させることにより、素子駆動による輝度低下、ダークスポットの発生と成長、電圧上昇を抑制し、長期に亘って安定な発光特性が維持される、長寿命の有機ＥＬ素子を提供することを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、基板上に、第１電極、少なくとも発光層を有する有機層および第２電極が順次積層された有機ＥＬ素子において、有機層側の第１電極上に自己組織化単分子膜、例えば一端に低級アルコキシシリル基、クロロシリル基、カルボキシル基、ホスホン酸基およびヒドロキサム酸基などの第１電極の表面に直接化学吸着する官能基を有し、他端にメチル基およびフルオロ基などの疎水性を示す末端基を有する直鎖の有機分子からなる自己組織化単分子膜を形成することにより、上記の課題が解決され、長期に亘って安定な発光特性が維持される、長寿命の有機ＥＬ素子が得られることを見い出し、本発明を完成するに至った。
【０００９】
かくして、本発明によれば、基板上に、第１電極、少なくとも発光層を有する有機層および第２電極が順次積層された有機ＥＬ素子において、有機層側の第１電極上に自己組織化単分子膜が形成されていることを特徴とする有機ＥＬ素子が提供される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の有機ＥＬ素子は、基板上に、第１電極、少なくとも発光層を有する有機層および第２電極が順次積層された有機ＥＬ素子において、有機層側の第１電極上に自己組織化単分子膜が形成されていることを特徴とする。
本発明の実施の形態について、図面を用いて具体的に説明する。なお、この実施の形態は一例であり、種々の形態での実施が本発明の範囲内で可能である。
【００１１】
図１は、本発明の有機ＥＬ素子の層構成を示す要部の概略断面図である（実施の形態１）。この有機ＥＬ素子は、基板１、第１電極２、自己組織化単分子膜３、ホール輸送層６と電子輸送性発光層７からなる有機層４、および第２電極５により構成され、第１電極２とホール輸送層６との間に自己組織化単分子膜３が形成されている。
【００１２】
図２は、本発明の有機ＥＬ素子の層構成を示す要部の概略断面図である（実施の形態２）。この有機ＥＬ素子は、基板８、第１電極９、自己組織化単分子膜１０、電子輸送性発光層１３とホール輸送層１４からなる有機層１１、および第２電極１２により構成され、第１電極９と電子輸送性発光層１３との間に自己組織化単分子膜１０が形成されている。
【００１３】
本発明で用いられる基板は、積層面が絶縁性物質で構成されていれば特に限定されるものではないが、基板側から光を取り出す場合には、光透過率の高い材料で構成されている必要がある。具体的には、ガラス、石英などの無機材料；ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリカルバゾール、ポリイミドなどのプラスチック；アルミナなどのセラミックスなどの絶縁性基板；アルミニウム、鉄などの金属基板にＳｉＯ_２、有機絶縁材料などの絶縁物をコートした基板；アルミニウムなどの金属基板の表面を陽極酸化などの方法で絶縁化処理を施した基板などが挙げられる。
【００１４】
本発明で用いられる第１電極および第２電極は、一対でホール注入電極（陽極）または電子注入電極（陰極）として機能する。すなわち、第１電極および第２電極は、それぞれホール注入電極および電子注入電極であるか、もしくはそれぞれ電子注入電極およびホール注入電極である。
また、第１電極に、アルカリ溶液処理、オゾン処理、酸素存在下または真空下での紫外光の照射処理、プラズマ照射処理などの親水化処理を施すと、その上に形成する自己組織化単分子膜の成膜性が良好になるので好ましい。
【００１５】
ホール注入電極を構成する材料としては、仕事関数が大きいものが好ましい。具体的には、金属（金、白金、ニッケルなど）および透明電極材料［インジウムとスズからなる酸化物（ＩＴＯ）、インジウムと亜鉛からなる酸化物（ＩＤＩＸＯ）、酸化スズなど］、ポリアニリンなどが挙げられる。ホール注入電極側から光を取り出す場合には、光透過率の高い材料で構成されている必要があり、ＩＴＯ、ＩＤＩＸＯ、酸化スズ、金およびポリアニリンから選択される材料により形成されているのが好ましい。
【００１６】
電子注入電極を構成する材料としては、仕事関数の小さいものが好ましい。具体的には、Ｋ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｍｇ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ａｌ、Ａｇ、Ｉｎ、Ｓｎ、ＺｎおよびＺｒなどの金属元素の単体または前記金属元素を含む２成分もしくは３成分の合金が挙げられ、これらを用いるのが好ましい。合金とすることにより、電極としての安定性が向上する。合金としては、例えばＡｇ・Ｍｇ（Ａｇ：０．１〜５０ａｔｍ％）、Ａｌ・Ｌｉ（Ｌｉ：０．０１〜１４ａｔｍ％）、Ｉｎ・Ｍｇ（Ｍｇ：５０〜８０ａｔｍ％）、Ａｌ・Ｃａ（Ｃａ：０．０１〜２０ａｔｍ％）などが挙げられる。また、電子注入電極として、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓなどのアルカリ金属のフッ化物（ＬｉＦ、ＮａＦ、ＫＦ、ＲｂＦ、ＣｓＦ）あるいは酸化物（Ｌｉ_２Ｏ、Ｎａ_２Ｏ、Ｋ_２Ｏ、Ｒｂ_２Ｏ、Ｃｓ_２Ｏ）を用いてもよい。さらには、アルカリ金属の過酸化物、複合酸化物、フッ化物以外のハロゲン化物、アルカリ金属の窒化物、塩などを用いることもできる。
電子注入電極は、上記の材料からなる単層薄膜または２種類以上の材料からなる多層薄膜が用いられる。
【００１７】
本発明の有機ＥＬ素子は、有機層側の第１電極上に自己組織化単分子膜が形成されていることを特徴とする。
自己組織化単分子膜は、分子の一端の官能基が基材（本発明の場合には、第１電極）を構成する原子と選択的に化学吸着することにより得られる膜であり、その吸着機構の性質上、単分子膜のみが自己組織化された状態で形成されることから、自己組織化単分子膜（Ｓｅｌｆ−ａｓｓｅｍｂｌｅｄ　ｍｏｎｏｌａｙｅｒ）と呼ばれている。
【００１８】
自己組織化単分子膜は、ＬＢ膜（Ｌａｎｇｍｕｉｒ　Ｂｌｏｄｇｅｔｔ膜）のように基材と単分子膜との相互作用が弱いことによる欠点はないが、基板と分子の官能基との化学吸着を利用するので、その組み合わせには制約がある。これまでに、数々の自己組織化単分子膜の形成用分子が開発されており、例えば、有機アルコキシシラン類、有機ハロシラン類、有機ジシラザン類、カルボン酸類、ヒドロキサム酸類、ホスホン酸類、チオール類、スルフィド類などが挙げられる。
【００１９】
また、自己組織化単分子膜の形成用分子における基材と化学吸着する官能基とは反対の末端基の種類を選択することにより、単分子膜表面の親水性や疎水性、光学特性、電気特性などの物理化学的性質を変えることができ、また積層膜を形成することできる。
自己組織化単分子膜は、分子同士のファン・デル・ワールス力により二次元的な分子集合体を形成しており、これらの方法を用いて分子のパッキングを規則的な配列、すなわち、二次元結晶を創製することができる。このような特徴を生かして種々の電子デバイス、光デバイスなどを構築することができる。
【００２０】
図３は、本発明の有機ＥＬ素子における自己組織化単分子膜の模式断面図である。図中、１５は第１電極、１６は自己組織化単分子膜、１７は有機層、１８は第１電極の表面に直接化学吸着する官能基１９、骨格基２０および疎水性を示す末端基２１からなる自己組織化単分子膜の形成用分子である。
【００２１】
本発明に用いられる自己組織化単分子膜の形成分子は、下記の一般式（１）〜（５）で表される。
（１）Ｗ−（ＣＨ_２）_ｐ−Ｚ−（ＣＨ_２）_ｑ−ＳｉＣｌ_ｎＸ_３−ｎ
（２）Ｗ−（ＣＨ_２）_ｐ−Ｚ−（ＣＨ_２）_ｑ−Ｓｉ（ＯＲ）_ｎＸ_３−ｎ
（３）Ｗ−（ＣＨ_２）_ｐ−Ｚ−（ＣＨ_２）_ｑ−ＰＯ_３Ｈ_２
（４）Ｗ−（ＣＨ_２）_ｐ−Ｚ−（ＣＨ_２）_ｑ−ＣＯＯＨ
（５）Ｗ−（ＣＨ_２）_ｐ−Ｚ−（ＣＨ_２）_ｑ−ＮＯ_２Ｈ_２
【００２２】
一般式（１）〜（５）における置換基および変数について説明する。
Ｗは、−ＣＨ_３および−ＣＦ_３などが挙げられる。
Ｚは、−ＣＨ_２−、アルケニレン、アルキニレン、フェニレン、アミノフェニレン、アルキルフェニレン、フェニレンビニレン、フェニレンエチニレン、ピリジニレン、ピリジルビニレン、ピリジルエチニル、チエニレン、ピロニレン、アセン（すなわち、縮合多環）の骨格、ピリジノピリジニレンなどが挙げられる。
Ｘは、低級アルキル基であり、−ＣＨ_３または−Ｃ_２Ｈ_５が特に好ましい。
Ｒは、低級アルキル基であり、例えば−ＣＨ_３などが挙げられる。
ｎは、１〜３の整数である。
ｐおよびｑは、負を含まない整数であり、ｐ＋ｑ＝２〜３０程度が最も取り扱い易く、好ましい。
【００２３】
本発明に用いられる自己組織化単分子膜の形成分子は、第１電極の表面に直接化学吸着する官能基を有する直鎖の有機分子により形成されているが好ましい。第１電極の表面に直接化学吸着する官能基は、低級アルコキシシリル基、クロロシリル基、カルボキシル基、ホスホン酸基およびヒドロキサム酸基から選択されるのが好ましい。
自己組織化単分子膜の形成分子が第１電極の表面に直接化学吸着すると、自己組織化単分子膜と第１電極とが強固に密着する。
【００２４】
また、本発明に用いられる自己組織化単分子膜の形成分子としては、疎水性を示す末端基を有する直鎖の有機分子により形成されているのが好ましい。
疎水性を示す末端基は、メチル基またはフルオロ基であるのが好ましい。
自己組織化単分子膜の表面が高い疎水性を示すと、その上に形成される有機層の密着性が、親水性の高い第１電極上に直接有機層を形成する場合と比較してはるかに向上する。
【００２５】
有機層側の第１電極上に、上記の自己組織化単分子膜の形成用分子を用いて自己組織化単分子膜を形成する方法としては、例えば、自己組織化単分子膜の形成用分子を溶媒に溶解させ、得られた溶液に第１電極を浸漬し、第１電極上に自己組織化単分子膜の形成用分子を反応させた後、第１電極を溶液から分離し、次いで自己組織化単分子膜の形成用分子を溶解する溶液で洗浄して、未反応の自己組織化単分子膜の形成用分子を除去する方法が挙げられる。なお、ここでいう「反応」とは、自己組織化単分子膜の形成用分子と第１電極の表面との間で起こる化学結合あるいは化学結合に匹敵するエネルギーを伴う特殊な吸着（化学吸着）を意味する。
【００２６】
自己組織化単分子膜の形成用分子を溶解する溶媒は、形成用分子が有する官能基によって、次のものから選択するのが好ましい。
低級アルコキシシリル基を有する形成分子の場合には、水、アルコール、ケトンなどが挙げられる。
クロロシリル基を有する形成分子の場合には、脂肪族炭化水素、芳香族炭化水素、ハロゲン化炭化水素、エーテル系化合物などが挙げられる。具体的には、水、メタノール、エタノール、プロパノール、２−プロパノール、アセトン、２−ブタノンおよびこれらの混合物、ヘキサン、デカン、ヘキサデカン、ベンゼン、トルエン、キシレン、四塩化炭素、クロロホルム、塩化メチレン、１，１，２−トリクロロエタン、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサン、１，２−ジメトキシエタンおよびこれらの混合物が挙げられるが、水酸基やカルボニル基を有さない化合物であれば特に限定されるものではない。
カルボキシル基、ホスホン酸基およびヒドロキサム酸を有する形成分子の場合には、特に制限はなく、これらの形成用分子を溶解し、これらと反応しないものいであればよい。具体的には、上記の溶媒が挙げられる。
【００２７】
溶液における自己組織化単分子膜の形成用分子の濃度は、特に限定されないが、濃度が低いと自己組織化単分子膜の形成に時間が掛かるので好ましくなく、濃度が高いと分子同士の凝集などが起こり、多層膜になることがあるので好ましくない。したがって、自己組織化単分子膜の形成用分子の濃度は、０．００２〜２ｍｍｏｌ／Ｌ程度の範囲が好ましいが、この範囲に限定されるものではない。
【００２８】
自己組織化単分子膜の形成用分子の溶液に第１電極を浸漬し、第１電極上に形成用分子を反応させる処理における温度は、特に限定されないが、−１０〜１００℃の範囲が好ましく、０〜５０℃の範囲が特に好ましい。
また、その処理時間は特に限定されないが、温度が低いと処理に長時間を要し、温度が高いと短時間で処理が終了することから、一般に１分〜１日の範囲が好ましく、５分〜５時間の範囲が特に好ましい。
【００２９】
自己組織化単分子膜の膜厚は、その形成用分子のアルキル鎖長によるが、通常０．２〜１０ｎｍが好ましく、０．５〜３ｎｍが特に好ましい。
【００３０】
有機層は、単層構造でも多層構造でもよく、少なくとも発光層を有する。例えば、下記の構成が挙げられるが、本発明はこれらに限定されるものではない。
（１）発光層
（２）ホール輸送層／発光層
（３）発光層／電子輸送層
（４）ホール輸送層／発光層／電子輸送層
（５）ホール注入層／ホール輸送層／発光層／電子輸送層
（６）ホール注入層／ホール輸送層／発光層／ホールブロック層／電子輸送層
【００３１】
発光層には、発光材料以外の材料が含まれていてもよく、電子輸送材料を含む電子輸送性発光層（図１の図番７）、ホール輸送材料を含むホール輸送性発光層としてもよい。
発光層、ホール注入層、ホール輸送層、ホールブロック層および電子輸送層の各層は、単層構造でも多層構造でもよく、有機層にはさらにバッファ層が設けられていてもよい。また、これらの層は、当該分野で公知の材料により構成することができ、公知の方法で形成することができる。
有機層の各層の膜厚は、通常１〜１０００ｎｍ程度である。
【００３２】
ホール輸送層を構成するホール輸送材料としては、ベンジジン誘導体、スチリルアミン誘導体、トリフェニルメタン誘導体、トリフェニル（またはアリール）アミン誘導体、およびヒドラゾン誘導体などの低分子化合物、ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリビニルカルバゾール、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）とポリスチレンスルホン酸との混合物などの高分子化合物が挙げられる。これらの中でも、α−ＮＰＤ（α−ナフチルフェニルジアミン）はよく用いられる化合物であり、特に好ましい。
ホール輸送層は、公知の方法により形成することができ、湿式法が好ましい。
【００３３】
発光層を構成する発光機能を有する蛍光性物質としては、キナクリドン、ルブレンおよびスチリル系色素などの化合物から選択される少なくとも１種；トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（Ａｌｑ３）などの８−キノリノールおよび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などの低分子、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；クマリン系、ペリレン系、ピラン系、アンスロン系、ポルフィレン系、キナクリドン系、Ｎ，Ｎ’−ジアルキル置換キナクリドン系、ナフタルイミド系、Ｎ，Ｎ’−ジアリール置換ピロロピロール系などの蛍光性色素をポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリビニルカルバゾールなどの高分子中に溶解させたものや、ポリアリールビニレン系やポリフルオレン系などの高分子蛍光体などが挙げられる。
【００３４】
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も好ましく、ドーパントとしての使用も好ましい。このような場合の発光層における化合物の含有量は、０．０２〜１０ｗｔ％が好ましく、０．２〜４ｗｔ％が特に好ましい。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、例えば長波長側に変化させることができ、素子の発光効率や安定性が向上する。
【００３５】
電子輸送層を構成する電子輸送輸送材料としては、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（Ａｌｑ３）などの８−キノリノールおよび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などが挙げられる。
【００３６】
本発明の有機ＥＬ素子には、有機ＥＬ素子のコントラストを向上させるために公知の偏光板を設けてもよく、また、外部からの素子内への酸素や水分の混入を防止し、有機ＥＬ素子の寿命を向上させるために、ガラスなどの公知の封止膜または封止基板を設けてもよい。
【００３７】
【実施例】
本発明を実施例および比較例に基づいてさらに具体的に説明するが、実施例で使用した材料およびその量、処理温度や処理時間などの数値的条件などは一例に過ぎず、これらの実施例により本発明が限定されるものではない。
【００３８】
実施例１
本発明の有機ＥＬ素子として、次のようにして２層型の素子を作製した。
まず、ガラス基板上に、スパッタリング法により、ホール注入電極となるＩＴＯを膜厚が２００ｎｍになるように形成した。得られたＩＴＯ膜のシート抵抗は１０Ω／□以下であった。次いで、ＩＴＯ膜に対してフォトリソグラフィおよびエッチング処理を行って、２ｍｍ幅の帯状のホール注入電極を形成した。このホール注入電極を形成したガラス基板を、アセトンおよびＩＰＡ（２−プロパノール）で各１０分間、超音波洗浄した後、乾燥させた。
【００３９】
次に、ホール注入電極を形成したガラス基板を、１ｍＭのＣＨ_３（ＣＨ_２）_１７ＰＯ_３Ｈ_２エタノール溶液に浸漬し、約１時間保持した。その後、ガラス基板をエタノールで洗浄して表面に付着した過剰のＣＨ_３（ＣＨ_２）_１７ＰＯ_３Ｈ_２を除去した後、これをＡｒガスブローにより十分乾燥させ、ホール注入電極の表面に自己組織化単分子膜を形成した。なお、ＣＨ_３（ＣＨ_２）_１７ＰＯ_３Ｈ_２の単分子膜の形成をＡＦＭ測定およびＦＴ−ＩＲ測定により確認した。その膜厚は２．０ｎｍであった。
【００４０】
次に、自己組織化単分子膜を形成したガラス基板を有機膜形成用の真空蒸着装置内に設置し、自己組織化単分子膜上に、真空蒸着法を用いて、ホール輸送層としてα−ＮＰＤを蒸着速度０．５ｎｍ／秒で膜厚が４０ｎｍになるように形成した。
続いて、真空蒸着法を用いて、ホール輸送層上に、電子輸送性発光層としてＡｌｑ３を蒸着速度０．５ｎｍ／秒で膜厚が７０ｎｍになるように形成した。
【００４１】
その後、ホール注入電極、自己組織化単分子膜、ホール輸送層および電子輸送性発光層を形成したガラス基板を、電極形成用の真空蒸着装置内に設置し、電子輸送性発光層上に、ステンレス製の金属マスクを用いた真空蒸着法で、電子注入電極としてＬｉＦを蒸着速度０．０２ｎｍ／秒で膜厚が１ｎｍになるように形成し、続けてＡｌを蒸着速度１．０ｎｍ／秒で膜厚が１５０ｎｍになるように形成した。このようにして、ホール注入電極と直交する２ｍｍ幅の帯状のＬｉＦ／Ａｌ層からなる電子注入電極を形成した。
最後にガラス封止して有機ＥＬ素子を得た。
【００４２】
実施例２
ＣＨ_３（ＣＨ_２）_１７ＰＯ_３Ｈ_２の代わりにＣＨ_３（ＣＨ_２）_１７ＣＯＯＨを用いて自己組織化単分子膜を形成すること以外は、実施例１と同様にして有機ＥＬ素子を作製した。自己組織化単分子膜の膜厚は２．０ｎｍであった。
【００４３】
比較例１
自己組織化単分子膜を形成しないこと以外は、実施例１と同様にして有機ＥＬ素子を作製した。
【００４４】
実施例３
本発明を有機ＥＬ素子として、次のようにして２層型の素子を作製した。
まず、ガラス基板を、電極膜形成用の真空蒸着装置内に設置し、ガラス基板上に、ステンレス製の金属マスクを用いた真空蒸着法で、電子注入電極としてＡｌを蒸着速度１．０ｎｍ／秒で膜厚が１５０ｎｍになるように形成し、続けてＬｉＦを蒸着速度０．０２ｎｍ／秒で膜厚が１ｎｍになるように形成した。このようにして、２ｍｍ幅の帯状のＡｌ／ＬｉＦ層からなる電子注入電極を形成した。この電子注入電極を形成したガラス基板を、アセトンおよびＩＰＡ（２−プロパノール）で各１０分間、超音波洗浄した後、乾燥させた。
【００４５】
次に、電子注入電極を形成したガラス基板を、１ｍＭのＣＨ_３（ＣＨ_２）_１７ＰＯ_３Ｈ_２エタノール溶液に浸漬し、約１時間保持した。その後、ガラス基板をエタノールで洗浄して表面に付着した過剰のＣＨ_３（ＣＨ_２）_１７ＰＯ_３Ｈ_２を除去した後、これをＡｒガスブローにより十分乾燥させ、ホール注入電極の表面に自己組織化単分子膜を形成した。なお、ＣＨ_３（ＣＨ_２）_１７ＰＯ_３Ｈ_２の単分子膜の形成をＡＦＭ測定およびＦＴ−ＩＲ測定により確認した。その膜厚は２．０ｎｍであった。
【００４６】
次に、自己組織化単分子膜を形成したガラス基板を有機膜形成用の真空蒸着装置内に設置し、自己組織化単分子膜上に、真空蒸着法を用いて、電子輸送性発光層としてＡｌｑ３を蒸着速度０．５ｎｍ／秒で膜厚が７０ｎｍになるように形成した。
続いて、真空蒸着法を用いて、電子輸送性発光層上に、ホール輸送層としてα−ＮＰＤを蒸着速度０．５ｎｍ／秒で膜厚が４０ｎｍになるように形成した。
【００４７】
その後、電子注入電極、自己組織化単分子膜、電子輸送性発光層およびホール輸送層を形成したガラス基板を、電極形成用の真空蒸着装置内に設置し、ホール輸送層上に、ステンレス製の金属マスクを用いたスパッタリング法で、ホール注入電極としてＩＴＯを膜厚が２００ｎｍになるように形成した。このようにして、電子注入電極と直交する２ｍｍ幅の帯状のＩＴＯからなるホール注入電極を形成した。
最後にガラス封止して有機ＥＬ素子を得た。
【００４８】
実施例４
ＣＨ_３（ＣＨ_２）_１７ＰＯ_３Ｈ_２の代わりにＣＨ_３（ＣＨ_２）_１７ＣＯＯＨを用いて自己組織化単分子膜を形成すること以外は、実施例３と同様にして有機ＥＬ素子を作製した。自己組織化単分子膜の膜厚は２．０ｎｍであった。
【００４９】
比較例２
自己組織化単分子膜を形成しないこと以外は、実施例３と同様にして有機ＥＬ素子を作製した。
【００５０】
以上の手順で作製した各有機ＥＬ素子に直流電圧を印加し、１０ｍＡ／ｃｍ^２の一定電流密度で連続駆動させ、その特性を評価した。
各素子の初期輝度およびその駆動電圧、輝度半減時間、輝度半減時間で上昇した電圧ならびに円換算直径で１００μｍを超えるダークスポットの数を表１に示す。
【００５１】
【表１】

【００５２】
表１の結果から、実施例１および実施例２の素子は比較例１と比べて、実施例３および実施例４の素子は比較例２と比べて、素子駆動による輝度低下、ダークスポットの発生と成長、電圧上昇が抑制されていることが分かる。
【００５３】
【発明の効果】
本発明の有機ＥＬ素子は、有機層側の第１電極上に自己組織化単分子膜、例えば一端に低級アルコキシシリル基、クロロシリル基、カルボキシル基、ホスホン酸基およびヒドロキサム酸基などの第１電極の表面に直接化学吸着する官能基を有し、他端にメチル基およびフルオロ基などの疎水性を示す末端基を有する直鎖の有機分子からなる自己組織化単分子膜が形成されているので、第１電極と有機層との密着性が向上し、素子駆動による輝度低下、ダークスポットの発生と成長、電圧上昇が抑制され、長期に亘って安定な発光特性が維持される、長寿命の有機ＥＬ素子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の有機ＥＬ素子の層構成を示す要部の概略断面図である（実施の形態１）。
【図２】本発明の有機ＥＬ素子の層構成を示す要部の概略断面図である（実施の形態２）。
【図３】本発明の有機ＥＬ素子における自己組織化単分子膜の模式断面図である。
【符号の説明】
１、８　基板
２、９、１５　第１電極
３、１０、１６　自己組織化単分子膜
４、１１、１７　有機層
５、１２　第２電極
６、１４　ホール輸送層
７、１３　電子輸送性発光層
１８　自己組織化単分子膜の形成用分子
１９　官能基
２０　骨格基
２１　末端基

Claims

基板上に、第１電極、少なくとも発光層を有する有機層および第２電極が順次積層された有機エレクトロルミネッセンス素子において、有機層側の第１電極上に自己組織化単分子膜が形成されていることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
自己組織化単分子膜が、第１電極の表面に直接化学吸着する官能基を有する直鎖の有機分子により形成されている請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
第１電極の表面に直接化学吸着する官能基が、低級アルコキシシリル基、クロロシリル基、カルボキシル基、ホスホン酸基およびヒドロキサム酸基から選択される請求項２に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
自己組織化単分子膜が、疎水性を示す末端基を有する直鎖の有機分子により形成されている請求項１〜３のいずれか１つに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
疎水性を示す末端基が、メチル基またはフルオロ基である請求項４に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
自己組織化単分子膜が、０．２〜１０ｎｍの膜厚を有する請求項１〜５のいずれか１つに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子
第１電極および第２電極が、それぞれホール注入電極および電子注入電極であるか、もしくはそれぞれ電子注入電極およびホール注入電極である請求項１〜６のいずれか１つに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
ホール注入電極が、ＩＴＯ、ＩＤＩＸＯ、酸化スズ、金およびポリアニリンから選択される材料により形成されている請求項７に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
電子注入電極が、Ｋ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｍｇ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ａｌ、Ａｇ、Ｉｎ、Ｓｎ、ＺｎおよびＺｒから選択される金属元素の単体または前記金属元素を含む２成分もしくは３成分の合金により形成されている請求項７または８に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。