JPH0753952A

JPH0753952A - 有機電界発光素子

Info

Publication number: JPH0753952A
Application number: JP5205376A
Authority: JP
Inventors: Yoshiharu Sato; 佳晴佐藤; Hiroyuki Kanai; 浩之金井
Original assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Current assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Priority date: 1993-08-19
Filing date: 1993-08-19
Publication date: 1995-02-28

Abstract

(57)【要約】（修正有）【構成】基板１上に、少なくとも陽極及び陰極により
挟持された有機発光層４を有する有機電界発光素子であ
って、有機発光層４が、８−ヒドロキシキノリンを配位
子とするアルミニウム錯体と、８−ヒドロキシキノリン
を配位子としてアルミニウムとは異なる金属を中心金属
とする金属錯体とを含むことを特徴とする有機電界発光
素子。【効果】耐熱性のある、長期の駆動に対しても安定し
た発光特性を示す有機電界発光素子を得ることができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、有機電界発光素子に関
するものであり、詳しくは、有機化合物から成る発光層
に電界をかけて光を放出する薄膜型デバイスに関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】従来、薄膜型の電界発光（ＥＬ）素子と
しては、無機材料のII−VI族化合物半導体であるＺｎ
Ｓ、ＣａＳ、ＳｒＳ等に、発光中心であるＭｎや希土類
元素（Ｅｕ、Ｃｅ、Ｔｂ、Ｓｍ等）をドープしたものが
一般的であるが、上記の無機材料から作製したＥＬ素子
は、１）交流駆動が必要（５０〜１０００Ｈｚ）、２）駆動電圧が高い（〜２００Ｖ）、３）フルカラー化が困難（特に青色が問題）、４）周辺駆動回路のコストが高い、という問題点を有している。

【０００３】しかし、近年、上記問題点の改良のため、
有機薄膜を用いたＥＬ素子の開発が行われるようになっ
た。特に、発光効率を高めるために電極からのキャリア
ー注入の効率向上を目的とした電極種類の最適化を行
い、芳香族ジアミンから成る有機正孔輸送層と８−ヒド
ロキシキノリンのアルミニウム錯体から成る有機発光層
を設けた有機電界発光素子の開発（Ａｐｐｌ．Ｐｈｙ
ｓ．Ｌｅｔｔ．，５１巻，９１３頁，１９８７年）によ
り、従来のアントラセン等の単結晶を用いた電界発光素
子と比較して発光効率の大幅な改善がなされ、実用特性
に近づいている。

【０００４】上記の材料の他にも、有機発光層の材料と
して、ポリ（ｐ−フェニレンビニレン）（Ｎａｔｕｒ
ｅ，３４７巻，５３９頁，１９９０年；Ａｐｐｌ．Ｐｈ
ｙｓ．Ｌｅｔｔ．，６１巻，２７９３頁，１９９２
年）、ポリ［２−メトキシ，５−（２’−エチルヘキソ
キシ）−１，４−フェニレンビニレン］（Ａｐｐｌ．Ｐ
ｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，５８巻，１９８２頁，１９９１
年；ＴｈｉｎＳｏｌｉｄＦｉｌｍｓ，２１６巻，９
６頁，１９９２年；Ｎａｔｕｒｅ，３５７巻，４７７
頁，１９９２年）、ポリ（３−アルキルチオフェン）
（Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ，３０巻，Ｌ１９３
８頁，１９９１年；Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，７２
巻，５６４頁，１９９２年）等の高分子材料の開発や、
ポリビニルカルバゾール等の高分子に発光材料と電子移
動材料を混合した素子（応用物理，６１巻，１０４４
頁，１９９２年）の開発も行われている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】有機電界発光素子の最
大の問題点は、駆動時の寿命である。素子の寿命を短く
している要因はいくつか存在するが、支配的なのは有機
発光層の薄膜形状の劣化である。この薄膜形状の劣化
は、素子駆動時の発熱による有機非晶質膜の結晶化（又
は凝集）等によると考えられている。低分子量（分子量
が４００から６００程度）の分子から形成される有機薄
膜は、薄膜形成時又は形成後にファン・デア・ワールス
力を介して結晶化を起こし、結果として島状の凝集構造
を示すものが多い。また、この結晶化または凝集による
劣化は、発熱時の温度上昇によってさらに加速される。
この結晶化が起こると、有機発光層の薄膜の一様性が失
われ、電極とコンタクトがわるくなり、素子駆動時にダ
ークスポットと呼ばれる非発光部分が発生したり、駆動
電圧が上昇して素子の破壊を招いたり、輝度の低下が速
くなるという結果に至る。

【０００６】また、低分子材料の代わりに高分子材料を
有機電界発光素子の発光層として用いる試みも前述の様
に行われているが、塗布という湿式法で薄膜形成がなさ
れるために、不純物の制御が困難で、現状では発光効率
が不十分である。上述の理由から、有機電界発光素子の
実用化においは、素子の駆動寿命に大きな問題を抱えて
いるのが実状である。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者等は上記実状に
鑑み、長期間に渡って安定な発光特性を示す有機電界発
光素子を提供することを目的として鋭意検討した結果、
有機発光層が、８−ヒドロキシキノリンを配位子とする
アルミニウム錯体と、８−ヒドロキシキノリンを配位子
としてアルミニウムとは異なる金属を中心金属とする金
属錯体の混合物とを含むことが好適であることを見い出
し、本発明を完成するに至った。

【０００８】即ち、本発明の要旨は、基板上に、少なく
とも陽極及び陰極により挟持された有機発光層を有する
有機電界発光素子であって、有機発光層が、８−ヒドロ
キシキノリンを配位子とするアルミニウム錯体と、８−
ヒドロキシキノリンを配位子としてアルミニウムとは異
なる金属を中心金属とする金属錯体とを含むことを特徴
とする有機電界発光素子に存する。

【０００９】以下、本発明の有機電界発光素子について
添付図面に従い説明する。図１は、本発明における有機
電界発光素子の構造例を模式的に示す断面図であり、１
は基板、２ａ、２ｂは導電層、３は正孔輸送層、４は有
機発光層を各々表わす。基板１は、本発明の有機電界発
光素子の支持体となるものであり、石英やガラスの板、
金属板や金属箔、プラスチックフィルムやシートなどが
用いられるが、ガラス板や、ポリエステル、ポリメタア
クリレート、ポリカーボネート、ポリサルホンなどの透
明な合成樹脂基板が好ましい。

【００１０】基板１上には導電層２ａが設けられるが、
この導電層２ａとしては、通常、アルミニウム、金、
銀、ニッケル、パラジウム、テルル等の金属、インジウ
ム及び／又はスズの酸化物などの金属酸化物やヨウ化
銅、カーボンブラック、あるいは、ポリ（３−メチルチ
オフェン）等の導電性高分子などにより構成される。導
電層の形成は通常、スパッタリング法、真空蒸着法など
により行われることが多いが、銀などの金属微粒子ある
いはヨウ化銅、カーボンブラック、導電性の金属酸化物
微粒子、導電性高分子微粉末などの場合には、適当なバ
インダー樹脂溶液に分散し、基板上に塗布することによ
り形成することもできる。さらに、導電性高分子の場合
は電解重合により直接基板上に薄膜を形成したり、基板
上に塗布して形成することもできる（Ａｐｐｌ．Ｐｈｙ
ｓ．Ｌｅｔｔ．，６０巻，２７１１頁，１９９２年）。
上記の導電層は異なる物質を積層することも可能であ
る。導電層２ａの厚みは、必要とする透明性により異な
るが、透明性が必要とされる場合は、可視光の透過率が
６０％以上、好ましくは８０％以上透過することが望ま
しく、この場合、厚みは、通常、５〜１０００ｎｍ、好
ましくは１０〜５００ｎｍ程度である。

【００１１】不透明でよい場合は導電層２ａは基板１と
同一でもよい。また、さらには上記の導電層を異なる物
質で積層することも可能である。図１の例では、導電層
２ａは陽極（アノード）として正孔注入の役割を果たす
ものである。一方、導電層２ｂは、陰極（カソード）と
して、有機発光層４に電子を注入する役割を果たす。導
電層２ｂとして用いられる材料は、前記導電層２ａ用の
材料を用いることが可能であるが、効率よく電子注入を
行なうには、仕事関数の低い金属が好ましく、スズ、マ
グネシウム、インジウム、アルミニウム、銀等の適当な
金属又はそれらの合金が用いられる。導電層２ｂの膜厚
は通常、導電層２ａと同様である。また、図１には示し
てはいないが、導電層２ｂの上にさらに基板１と同様の
基板を設けることもできる。但し、導電層２ａと２ｂの
少なくとも一方は透明性の良いことがＥＬ素子としては
必要である。このことから、導電層２ａと２ｂの一方
は、１０〜５００ｎｍの膜厚であることが好ましく、透
明性の良いことが望まれる。

【００１２】導電層２ａの上には正孔輸送層３が設けら
れるが、、正孔輸送材料としては、導電層２ａからの正
孔注入効率が高く、かつ、注入された正孔を効率よく輸
送することができる材料であることが必要である。その
ためには、イオン化ポテンシャルが小さく、しかも正孔
移動度が大きく、さらに安定性にすぐれ、トラップとな
る不純物が製造時や使用時に発生しにくいことが要求さ
れる。

【００１３】このような正孔輸送化合物としては、例え
ば、特開昭５９−１９４３９３号公報、米国特許第４，
１７５，９６０号、米国特許第４，９２３，７７４号及
び米国特許第５，０４７，６８７号に解説される、Ｎ，
Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−（３−メチルフェニル）
−１，１’−ビフェニル−４，４’−ジアミン：１，
１’−ビス（４−ジ−ｐ−トリルアミノフェニル）シク
ロヘキサン：４，４’−ビス（ジフェニルアミノ）クワ
ドロフェニルなどの芳香族アミン系化合物、特開平２−
３１１５９１号公報に示されるヒドラゾン化合物、米国
特許第４，９５０，９５０号公報に示されるシラザン化
合物、キナクリドン化合物等が挙げられる。これらの化
合物は、単独で用いるか、必要に応じて、各々、混合し
て用いてもよい。上記の化合物以外に、ポリビニルカル
バゾールやポリシラン（Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔ
ｔ．，５９巻，２７６０頁，１９９１年）等の高分子材
料が挙げられる。

【００１４】上記の有機正孔輸送材料を塗布法あるいは
真空蒸着法により前記導電層２ａ上に積層することによ
り正孔輸送層３を形成する。塗布の場合は、有機正孔輸
送化合物を１種又は２種以上と必要により正孔のトラッ
プにならないバインダー樹脂や、レベリング剤等の塗布
性改良剤などの添加剤を添加し溶解した塗布溶液を調整
し、スピンコート法などの方法により導電層２ａ上に塗
布し、乾燥して有機正孔輸送層３を形成する。バインダ
ー樹脂としては、ポリカーボネート、ポリアリレート、
ポリエステル等が挙げられる。バインダー樹脂は添加量
が多いと正孔移動度を低下させるので、少ない方が望ま
しく、５０重量％以下が好ましい。

【００１５】真空蒸着法の場合には、有機正孔輸送材料
を真空容器内に設置されたルツボに入れ、真空容器内を
適当な真空ポンプで１０^-6Ｔｏｒｒにまで排気した後、
ルツボを加熱して、正孔輸送材料を蒸発させ、ルツボと
向き合って置かれた基板上に層を形成する。正孔輸送層
３の膜厚は、通常、１０〜３００ｎｍ、好ましくは３０
〜１００ｎｍである。この様に薄い膜を一様に形成する
ためには、真空蒸着法がよく用いられる。

【００１６】正孔輸送層３の材料としては有機化合物の
代わりに無機材料を使用することも可能である。無機材
料に要求される条件は、有機正孔輸送化合物と同じであ
る。正孔輸送層３に用いられる無機材料としては、ｐ型
水素化非晶質シリコン、ｐ型水素化非晶質炭化シリコ
ン、ｐ型水素化微結晶性炭化シリコン、あるいは、ｐ型
硫化亜鉛、ｐ型セレン化亜鉛等が挙げられる。これらの
無機正孔輸送層はＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法、真空蒸
着法、スパッタ法等により形成される。

【００１７】無機正孔輸送層の膜厚も有機正孔輸送層と
同様に、通常、１０〜３００ｎｍ、好ましくは３０〜１
００ｎｍである。正孔輸送層３の上には有機発光層４が
設けられるが、有機発光層４は、電界を与えられた電極
間において陰極からの電子を効率よく正孔輸送層の方向
に輸送することができる化合物より形成される。

【００１８】有機発光層４に用いられる化合物として
は、導電層２ｂからの電子注入効率が高く、かつ、注入
された電子を効率よく輸送することができる化合物であ
ることが必要である。そのためには、電子親和力が大き
く、しかも電子移動度が大きく、さらに安定性にすぐれ
トラップとなる不純物が製造時や使用時に発生しにくい
化合物であることが要求される。また、正孔と電子の再
結合の際に発光をもたらす役割も求られる。さらに、均
一な薄膜形状を与えることも素子の安定性の点で重要で
ある。

【００１９】本発明においては、有機発光層４の主成分
は８−ヒドロキシキノリンを配位子とするアルミニウム
錯体であり、混合する成分は８−ヒドロキシキノリンを
配位子してアルミニウムとは異なる金属を中心金属とす
る金属錯体である。ここで、本発明における８−ヒドロ
キシキノリンとはその誘導体も含んでいる。本発明で用
いる８−ヒドロキシキノリンを配位子とする金属錯体の
構造式を以下の一般式（Ｉ）に示す。

【００２０】

【化１】

【００２１】上記一般式（Ｉ）において、Ｒ¹ないしＲ
⁶は、好ましくは、水素原子；塩素原子、臭素原子、ヨ
ウ素原子等のハロゲン原子；メチル基、エチル基等の炭
素数１〜６のアルキル基；α−ハロアルキル基；ベンジ
ル基、フェネチル基等のアラルキル基；シアノ基；スル
フォニル基；アミノ基、ジメチルアミノ基；メトキシカ
ルボニル基、エトキシカルボニル基等の炭素数１〜６の
アルコキシカルボニル基；カルボキシル基；メトキシ
基、エトキシ基等の炭素数１〜６のアルコキシ基；α−
ハロアルコキシ基；フェニル基、ナフチル基、アセナフ
チル基、アントリル基等の芳香族炭化水素基；ピリジル
基、チエニル基、フリル基等の芳香族複素環基等を示
す；これらの芳香族炭化水素基または芳香族複素環基に
置換する置換基としてはメチル基、エチル基等の炭素数
１〜６のアルキル基；メトキシ基等の低級アルコキシ
基；フェノキシ基、トリオキシ基等のアリールオキシ
基；ベンジルオキシ基等のアリールアルコキシ基；フェ
ニル基、ナフチル基等のアリール基；ジメチルアミノ基
等の置換アミノ基等が挙げられる。特に好ましくは、水
素原子、塩素原子等のハロゲン原子、炭素数１〜６のア
ルキル基、炭素数１〜６のアルコキシ基が選ばれる。

【００２２】さらに好ましくは、Ｒ¹は水素原子、メチ
ル基等のアルキル基、Ｒ²は水素原子、Ｒ³は水素原
子；メチル基、エチル基等のアルキル基；メトキシ基等
のアルコキシ基、Ｒ⁴およびＲ⁵は水素原子；塩素原
子、臭素原子等のハロゲン原子；シアノ基；スルフォニ
ル基、Ｒ⁶は水素原子、メチル基等のアルキル基から各
々選ばれる。

【００２３】上記一般式（Ｉ）において、Ｍは金属原子
を表し、好ましくは亜鉛、ベリリウム、マグネシウム、
カルシウム、ストロンチウム、カドミウム、アルミニウ
ム、ガリウム、インジウム、イットリウム、スカンジウ
ム等が挙げられる。ｎは金属原子の価数により決定する
数であり、２価の金属の場合は２、３価の金属の場合は
３である。

【００２４】本発明において、有機発光層４の主成分
は、８−ヒドロキシキノリンを配位子とするアルミニウ
ム錯体である。混合する成分としては、特に８−ヒドロ
キシキノリンが２配位となる金属錯体が均一な非晶質膜
を形成するために好ましく、この様な中心金属として
は、亜鉛、ベリリウム、マグネシウム、カルシウムが挙
げられる。

【００２５】主成分であるアルミニウム錯体の好ましい
具体例を以下に示すが、これらに限定するものではな
い。トリス（８−ヒドロキシキノリノラト）アルミニウ
ム、トリス（３，４−ジメチル−８−ヒドロキシキノリ
ノラト）アルミニウム、トリス（４−メチル−８−ヒド
ロキシキノリノラト）アルミニウム、トリス（４−メト
キシ−８−ヒドロキシキノリノラト）アルミニウム、ト
リス（４，５−ジメチル−８−ヒドロキシキノリノラ
ト）アルミニウム、トリス（４，６−ジメチル−８−ヒ
ドロキシキノリノラト）アルミニウム、トリス（５−ク
ロロ−８−ヒドロキシキノリノラト）アルミニウム、ト
リス（５−ブロモ−８−ヒドロキシキノリノラト）アル
ミニウム、トリス（５，７−ジクロロ−８−ヒドロキシ
キノリノラト）アルミニウム、トリス（５−シアノ−８
−ヒドロキシキノリノラト）アルミニウム、トリス（５
−スルフォニル−８−ヒドロキシキノリノラト）アルミ
ニウム、トリス（７−ｎ−プロピル−８−ヒドロキシキ
ノリノラト）アルミニウム

【００２６】混合成分であるアルミニウムと異なる金属
を中心金属とする金属錯体の具体例を以下に示すが、こ
れらに限定するものではない。ビス（８−ヒドロキシキ
ノリノラト）亜鉛、ビス（２−メチル−８−ヒドロキシ
キノリノラト）亜鉛、ビス（２，４−ジメチル−８−ヒ
ドロキシキノリノラト）亜鉛、ビス（２−メチル−５−
クロロ−８−ヒドロキシキノリノラト）亜鉛、ビス（２
−メチル−５−シアノ−８−ヒドロキシキノリノラト）
亜鉛、ビス（３，４−ジメチル−８−ヒドロキシキノリ
ノラト）亜鉛、ビス（４，６−ジメチル−８−ヒドロキ
シキノリノラト）亜鉛、ビス（５−クロロ−８−ヒドロ
キシキノリノラト）亜鉛、ビス（５，７−ジクロロ−８
−ヒドロキシキノリノラト）亜鉛；ビス（８−ヒドロキ
シキノリノラト）ベリリウム、ビス（２−メチル−８−
ヒドロキシキノリノラト）ベリリウム、ビス（２，４−
ジメチル−８−ヒドロキシキノリノラト）ベリリウム、
ビス（２−メチル−５−クロロ−８−ヒドロキシキノリ
ノラト）ベリリウム、ビス（２−メチル−５−シアノ−
８−ヒドロキシキノリノラト）ベリリウム、ビス（３，
４−ジメチル−８−ヒドロキシキノリノラト）ベリリウ
ム、ビス（４，６−ジメチル−８−ヒドロキシキノリノ
ラト）ベリリウム、ビス（５−クロロ−８−ヒドロキシ
キノリノラト）ベリリウム、ビス（５，７−ジクロロ−
８−ヒドロキシキノリノラト）ベリリウム；ビス（８−
ヒドロキシキノリノラト）マグネシウム、ビス（２−メ
チル−８−ヒドロキシキノリノラト）マグネシウム、ビ
ス（２，４−ジメチル−８−ヒドロキシキノリノラト）
マグネシウム、ビス（２−メチル−５−クロロ−８−ヒ
ドロキシキノリノラト）マグネシウム、ビス（２−メチ
ル−５−シアノ−８−ヒドロキシキノリノラト）マグネ
シウム、ビス（３，４−ジメチル−８−ヒドロキシキノ
リノラト）マグネシウム、ビス（４，６−ジメチル−８
−ヒドロキシキノリノラト）マグネシウム、ビス（５−
クロロ−８−ヒドロキシキノリノラト）マグネシウム、
ビス（５，７−ジクロロ−８−ヒドロキシキノリノラ
ト）マグネシウム尚、主成分であるアルミニウム錯体と
混合成分である金属錯体の配位子となる８−ヒドロキシ
キノリンは、同じであっても、異なっていてもよい。

【００２７】混合成分が有機発光層に混合される濃度と
しては、１〜８０モル％の範囲が好ましく、特に、１０
から５０モル％が好ましい。有機発光層４の膜厚は、通
常、１０〜２００ｎｍ、好ましくは３０〜１００ｎｍで
ある。本発明においては、有機発光層が８−ヒドロキシ
キノリンのアルミニウム錯体と、８−ヒドロキシキノリ
ンを配位子とするアルミニウムとは異なる金属を中心金
属とする金属錯体とを含有することにより、耐熱性のあ
る、長期の駆動に対しても安定した発光特性を示す素子
を得ることができる。

【００２８】素子の発光効率を向上させるとともに発光
色を変える目的で、例えば、８−ヒドロキシキノリンの
アルミニウム錯体をホスト材料として、クマリン等のレ
ーザ用蛍光色素をドープすること（Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈ
ｙｓ．，６５巻，３６１０頁，１９８９年）も行われて
いる。本発明においても、上記の有機発光層にレーザ色
素等の有機蛍光体を１０^-3〜１０モル％ドープすること
により、素子の発光特性をさらに向上させることができ
る。

【００２９】本発明における有機電界発光素子の構造と
しては、以下に示すような層構成のものが挙げられる。

【００３０】

【表１】陽極／有機正孔輸送層／有機発光層／陰極陽極／高分子正孔輸送層／有機発光層／陰極陽極／無機正孔輸送層／有機発光層／陰極陽極／有機発光層／電子輸送層／陰極陽極／有機正孔輸送層／有機発光層／電子輸送層／陰極陽極／有機正孔輸送層／有機発光層／界面層／陰極陽極／有機正孔輸送層／有機発光層／電子輸送層／界面
層／陰極上記の層構成において、電子輸送層は素子の効率をさら
に向上するためのものであり、有機発光層の上に積層さ
れる。この電子輸送層に用いられる化合物には、陰極か
らの電子注入が容易で、電子の輸送能力がさらに大きい
ことが要求される。この様な電子輸送材料としては、

【００３１】

【化２】

【００３２】

【化３】

【００３３】などのオキサジアゾール誘導体（Ａｐｐ
ｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，５５巻，１４８９頁，１９
８９年；Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，３１巻，
１８１２頁，１９９２年）やそれらをポリメチルチタク
リレート等の樹脂に分散した系（Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．
Ｌｅｔｔ．，６１巻，２７９３頁，１９９２年）、又
は、ｎ型水素化非晶質炭化シリコン、ｎ型硫化亜鉛、ｎ
型セレン化亜鉛等が挙げられる。電子輸送層の膜厚は、
通常、５〜２００ｎｍ、好ましくは１０〜１００ｎｍで
ある。

【００３４】また、上記の層構成において、界面層は陰
極と有機層とのコンタクトを向上させるためのもので、
芳香族ジアミン化合物（特願平５−４８０７５号）、キ
ナクリドン化合物（特願平５−１１６２０４号）、ナフ
タセン誘導体（特願平５−１１６２０５号）、有機シリ
コン化合物（特願平５−１１６２０６号）、有機リン化
合物（特願平５−１１６２０７号）等が挙げられる。前
記界面層の膜厚は、通常、２〜１００ｎｍ、好ましくは
５〜３０ｎｍである。界面層を設ける代わりに、有機発
光層及び電子輸送層の陰極界面近傍に上記界面層材料を
５０モル％以上含む領域を設けてもよい。

【００３５】上記の層構成において、真空蒸着により連
続して形成される層については、有機発光層以外の層に
対しても有機発光層と同じ基板温度を採用することが、
プロセス上は好ましい。例えば、陽極／有機正孔輸送層
／有機発光層／陰極、という層構成においては、有機正
孔輸送層と有機発光層は連続して同一基板温度で形成す
る。陽極／高分子正孔輸送／有機発光層／陰極や陽極／
無機正孔輸送層／有機発光層／陰極といった層構成で
は、有機発光層のみ基板を加熱して真空蒸着で形成す
る。

【００３６】尚、図１とは逆の構造、即ち、基板上に導
電層２ｂ、有機発光層４、正孔輸送層３、導電層２ａの
順に積層することも可能であり、前述した様に少なくと
も一方が透明性の高い２枚の基板の間に本発明の有機電
界発光素子を設けることも可能である。同様に、前記各
層構成とは逆の構造に積層することも可能である。

【００３７】

【実施例】次に、本発明を実施例によって更に具体的に
説明するが、本発明はその要旨を越えない限り、以下の
実施例の記載に限定されるものではない。実施例１有機正孔輸送層と有機発光層の積層膜を以下の方法で作
製した。

【００３８】ガラス基板上にインジウム・スズ酸化物
（ＩＴＯ）透明導電膜を１２０ｎｍ堆積したものをアセ
トンで超音波洗浄、純水で水洗、イソプロピルアルコー
ルで超音波洗浄、乾燥窒素で乾燥、ＵＶ／オゾン洗浄を
行った後、真空蒸着装置内に設置して、装置内の真空度
が２×１０^-6Ｔｏｒｒ以下になるまで液体窒素トラップ
を備えた油拡散ポンプを用いて排気した。

【００３９】有機正孔輸送層材料として、下記構造式
（Ｈ１）で示されるＮ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−
（３−メチルフェニル）−１，１’−ビフェニル−４，
４’−ジアミン

【００４０】

【化４】

【００４１】をセラミックるつぼに入れ、るつぼの周囲
のタンタル線ヒーターで加熱して蒸着を行った。この時
のるつぼの温度は、１６０〜１７０℃の範囲で制御し
た。蒸着時の真空度は２×１０^-6Ｔｏｒｒで、蒸着時間
３分で膜厚６０ｎｍの有機正孔輸送層を得た。次に、有
機発光層の材料として、下記構造式（Ｅ１）および（Ｅ
２）で示される８−ヒドロキシキノリンの金属錯体

【００４２】

【化５】

【００４３】

【化６】

【００４４】を、各々、セラミックるつぼに入れ、るつ
ぼの周囲のタンタル線ヒーターで加熱して２元同時蒸着
を行った。この時のるつぼの温度は、アルミニウム錯体
（Ｅ１）に対しては２２０〜２３０℃の範囲で、亜鉛錯
体（Ｅ２）に対しては２３０〜２４０℃の範囲で制御し
た。蒸着時の真空度は２×１０^-6Ｔｏｒｒで、蒸着時間
３分で、（Ｅ２）の混合濃度が１５モル％で、膜厚７５
ｎｍの有機発光層を得た。この積層膜を蒸着後、真空蒸
着装置から取り出して、電子顕微鏡（ＳＥＭ）による観
察（２万倍）を行ったところ、均一性にすぐれた欠陥の
ない膜であった。

【００４５】比較例１有機発光層に亜鉛錯体（Ｅ２）を混合しないで、アルミ
ニウム錯体（Ｅ１）のみを用いて膜厚７５ｎｍの有機発
光層としたこと以外は、実施例１と同様にしてＩＴＯガ
ラス基板上に積層膜を形成した。この積層膜のＳＥＭ観
察（２万倍）を行ったところ、１００ｎｍ程度の大きさ
を有するボイド状の欠陥が８４μｍ² 当りに１５個の数
密度で観測された。次いで、同様に亜鉛錯体（Ｅ２）の
みで有機発光層を形成したが、上記と同程度の膜欠陥が
観測された。

【００４６】実施例２図１に示す構造を有する有機電界発光素子を以下の方法
で作製した。ガラス基板上にインジウム・スズ酸化物
（ＩＴＯ）透明導電膜を１２０ｎｍ堆積したものをアセ
トンで超音波洗浄、純水で水洗、イソプロピルアルコー
ルで超音波洗浄、乾燥窒素で乾燥、ＵＶ／オゾン洗浄を
行った後、真空蒸着装置内に設置して、装置内の真空度
が２×１０^-6Ｔｏｒｒ以下になるまで液体窒素トラップ
を備えた油拡散ポンプを用いて排気した。

【００４７】実施例１と同様にして、芳香族ジアミン
（Ｈ１）から成る有機正孔輸送層（膜厚６０ｎｍ）を形
成後、アルミニウム錯体（Ｅ１）と亜鉛錯体（Ｅ２）の
混合物から成る有機発光層（実施例１と同一条件）を積
層した。最後に、陰極として、マグネシウムと銀の合金
電極を２元同時蒸着法によって膜厚１５０ｎｍで蒸着し
た。蒸着はモリブデンボートを用いて、真空度は４×１
０^-6Ｔｏｒｒ、蒸着時間は４分２０秒で光沢のある膜が
得られた。マグネシウムと銀の原子比は１０：１．５で
あった。

【００４８】この様にして作製した有機電界発光素子の
ＩＴＯ電極（陽極）にプラス、マグネシウム・銀合金電
極（陰極）にマイナスの直流電圧を印加してすると、こ
の素子は一様な黄色の発光を示し、発光のピーク波長は
５７０ｎｍであった。素子の発光特性を表−１に示す。

【００４９】比較例２有機発光層をアルミニウム錯体（Ｅ１）のみで形成した
他は、実施例２と同様にして有機電界発光素子を作製し
た。この素子は緑色の発光を示し、発光のピーク波長は
５３０ｎｍであった。素子の発光特性を表１に示す。比較例３有機発光層を亜鉛錯体（Ｅ１）のみを用いて形成したこ
と以外は、実施例２と同様にして有機電界発光素子を作
製した。この素子は緑色の発光を示し、発光のピーク波
長は５７０ｎｍであった。素子の発光特性を表−１に示
す。

【００５０】

【表２】

【００５１】実施例３図１に示す構造を有する有機電界発光素子を以下の方法
で作製した。ＩＴＯガラス基板を実施例２と同様にして
洗浄して、真空蒸着装置内に設置して排気した。有機正
孔輸送層材料として、先に示した芳香族ジアミン（Ｈ
１）と下記構造式（Ｈ２）で示される芳香族ジアミン

【００５２】

【化７】

【００５３】を、各々セミックるつぼに入れ、るつぼの
周囲のタンタル線ヒーターで加熱して蒸着を行った。こ
の時のるつぼの温度は、（Ｈ１）に対しては１６０〜１
７０℃の範囲で、（Ｈ２）に対しては１８０〜２００℃
の範囲で制御した。蒸着時の真空度は２×１０^-6Ｔｏｒ
ｒで、蒸着時間３分秒で、（Ｈ２）が５０モル％混合さ
れた膜厚６０ｎｍの有機正孔輸送層３を得た。

【００５４】次に、有機正孔輸送層３の上に、実施例１
と同様にして、アルミニウム錯体（Ｅ１）と亜鉛錯体
（Ｅ２）とから有機発光層４を形成した。この時の亜鉛
錯体（Ｅ２）の混合濃度は２８モル％、膜厚は７５ｎｍ
であった。最後に、陰極として、マグネシウムと銀の合
金電極を２元同時蒸着法によって膜厚１５０ｎｍで蒸着
した。蒸着はモリブデンボートを用いて、真空度は４×
１０^-6Ｔｏｒｒ、蒸着時間は４分２０秒で光沢のある膜
が得られた。マグネシウムと銀の原子比は１０：１．５
であった。

【００５５】上記の素子を窒素雰囲気中で１５ｍＡ／ｃ
ｍ² の電流密度で２４時間エージングした後、定電流連
続駆動した時の発光輝度と駆動電圧の変化を表−２に示
す。輝度が初期輝度の５０％に低下する時間は３０７時
間であった。

【００５６】

【表３】

【００５７】比較例４有機発光層４をアルミニウム錯体のみを用いて形成した
こと以外は、実施例３と同様にして有機電界発光素子を
作製した。上記の素子を窒素雰囲気中で１５ｍＡ／ｃｍ
² の電流密度で２４時間エージングした後、定電流連続
駆動した時の発光輝度と駆動電圧の変化を表−３に示
す。この素子は１６８時間駆動後に短絡して破壊した。

【００５８】

【表４】

【００５９】

【発明の効果】本発明によれば、耐熱性のある、長期の
駆動に対しても安定した発光特性を示す素子を得ること
ができる。従って、本発明の有機電界発光素子はフラッ
トパネル・ディスプレイ（例えばＯＡコンピュータ用や
壁掛けテレビ）や面発光体としての特徴を生かした光源
（例えば、複写機の光源、液晶ディスプレイや計器類の
バックライト光源）、表示板、標識灯への応用が考えら
れ、その技術的価値は大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明における有機電界発光素子の一例を示し
た模式断面図。

【符号の説明】

１基板２ａ、２ｂ導電層３正孔輸送層４有機発光層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上に、少なくとも陽極及び陰極によ
り挟持された有機発光層を有する有機電界発光素子であ
って、有機発光層が、８−ヒドロキシキノリンを配位子
とするアルミニウム錯体と、８−ヒドロキシキノリンを
配位子としてアルミニウムとは異なる金属を中心金属と
する金属錯体とを含むことを特徴とする有機電界発光素
子。
【請求項２】有機発光層が、８−ヒドロキシキノリン
を配位子とするアルミニウム錯体と、８−ヒドロキシキ
ノリンを配位子として亜鉛、ベリリウム又はマグネシウ
ムを中心金属とする金属錯体とを含むものである請求項
１記載の有機電界発光素子。