JPH08259935A

JPH08259935A - 有機薄膜ｅｌ素子

Info

Publication number: JPH08259935A
Application number: JP7065611A
Authority: JP
Inventors: Yuichi Ito; 祐一伊藤; Hisaya Sato; 壽彌佐藤; Takako Hayashi; 崇子林
Original assignee: Toppan Printing Co Ltd
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 1995-03-24
Filing date: 1995-03-24
Publication date: 1996-10-08
Anticipated expiration: 2020-05-11
Also published as: JP3646339B2

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】高輝度発光を可能とする正孔注入輸送層を有す
る有機薄膜ＥＬ素子を提供する。【構成】一般式（１）、例えば式（８）の化合物を正孔注入輸送層に有する有機薄膜ＥＬ素子。【効果】耐熱性、成膜性が高くピンホールが生じ難く電
気短絡し難いため、この化合物を正孔注入輸送層に有す
る有機薄膜ＥＬ素子は高い電圧を印加でき高輝度のＥＬ
発光が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】当発明は、有機薄膜のエレクトロ
ルミネセンス（以下単にＥＬという）現象を利用した有
機薄膜ＥＬ素子に関するものであり、薄型ディスプレイ
等に利用できる。

【０００２】

【従来の技術】イーストマン・コダック社のＣ．Ｗ．Ｔ
ａｎｇらにより開発された有機薄膜ＥＬ素子は、特開昭
５９−１９４３９３号公報、特開昭６３−２６４６９２
号公報、特開昭６３−２９５６９５号公報、アプライド
・フィジックス・レター第５１巻第１２号第９１３頁
（１９８７年）、およびジャーナル・オブ・アプライド
フィジックス第６５巻第９号第３６１０頁（１９８９
年）等によれば、一般的には陽極、有機正孔注入輸送
層、有機発光層、陰極の順に構成され、以下のように作
られている。

【０００３】図１に示すように、まず、ガラスや樹脂フ
ィルム等の透明絶縁性の基板１上に、蒸着又はスパッタ
リング法等でインジウムとスズの複合酸化物（以下ＩＴ
Ｏという）の透明導電性被膜の陽極２が形成される。次
に有機正孔注入輸送層３は銅フタロシアニン（以下Ｃｕ
Ｐｃと略す）、あるいは

【０００４】

【化６】

【０００５】で示される化合物１，１−ビス（４−ジ−
ｐ−トリルアミノフェニル）シクロヘキサン（融点１８
１．４℃〜１８２．４℃）、あるいは

【０００６】

【化７】

【０００７】で示される化合物Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テ
トラ−ｐ−トリル−１，１’−ビフェニル−４，４’−
ジアミン（融点１２０℃）、等のテトラアリールジアミ
ンを、１００ｎｍｍ程度以下の厚さに単層または積層し
て蒸着して形成する。

【０００８】次に有機正孔注入輸送層３上にトリス（８
−キノリノール）アルミニウム（以下Ａｌｑと略す）等
の有機蛍光体を１００ｎｍｍ程度以下の厚さで蒸着し、
有機発光層４を形成する。この際、有機発光層中にキナ
クリドン系、クマリン系、ピラン系等の蛍光量子収率の
高い蛍光色素を共蒸着により１モル％程度ドーピングす
れば、ＥＬの発光効率を２倍以上に高められる。最後
に、その上に陰極５としてＭｇ：Ａｇ、Ａｇ：Ｅｕ、Ｍ
ｇ：Ｃｕ、Ｍｇ：Ｉｎ、Ｍｇ：Ｓｎ等の合金を共蒸着法
により２００ｎｍ程度蒸着している。

【０００９】また、有機発光層と陰極５の間に、有機電
子注入輸送層６を設け、素子を作製することも可能であ
る。アプライド・フィズィックス・レター第５７巻第６
号第５３１頁（１９９０年）によると、安達らは、ＩＴ
Ｏの陽極上に有機正孔注入輸送層３としてＮ，Ｎ’−ジ
フェニル−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〔融点１５
９〜１６３℃、；以下ＴＰＤと略す〕、有機発光層
（４）として１−〔４−Ｎ，Ｎ−ビス（ｐ−メトキシフ
ェニル）アミノスチリル〕ナフタレン、有機電子注入輸
送層（６）として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（以下、単にＢＰＢＤという）、陰極（５）としてＭ
ｇとＡｇの合金を順に積層してＥＬ素子を作製してい
る。

【００１０】以上のように作られた素子は、透明電極側
を陽極として２０〜３０Ｖ以下の直流低電圧を印加する
ことにより発光層に正孔と電子が注入され、その再結合
により発光する。正孔注入輸送層にＴＰＤ、発光層にＡ
ｌｑのみ、陰極にＭｇＡｇ合金を用いたＥＬ素子では、
素子が溶融破壊する直前の最高輝度で１０００〜７００
０ｃｄ／ｍ²程度の輝度が得られる。

【００１１】しかし、正孔輸送材料として通常用いられ
るＴＰＤや（化６）（化７）で示した化合物は、非晶質
で平滑な蒸着膜が得られ、発光層中の励起電子を閉じこ
めるのに十分高い最低空分子軌道（ＬＵＭＯ）のエネル
ギーレベル（電子親和力）を持ち、可視波長領域での吸
収もないが、融点が低く素子作成プロセスや素子駆動時
の発熱により溶融し、発光層と混合してしまい易い問題
がある。

【００１２】例えば５０ｎｍ程度の薄膜にしてＴＰＤと
Ａｌｑ層を積層した場合に於いては、９５℃程度の温度
で両層が混合してしまった。ＣｕＰｃは耐熱性が高く、
また固体膜のイオン化エネルギーが約５．２ｅＶと小さ
いためＩＴＯからの正孔注入効率が良いが、可視光線波
長領域の吸収が大で光の取り出し効率が低下するため、
また、ＬＵＭＯのエネルギーレベルが低く、発光層中の
励起電子の閉じこめ能力が低い等の問題があった。

【００１３】そこで、両者の長所を取り入れて、ＩＴＯ
上にＣｕＰｃを１５〜３５ｎｍ程度の厚さで成膜し正孔
注入効率を高めた後、ＴＰＤや（化６）、（化７）の膜
を３５〜５０ｎｍ程度重ねて成膜し発光層中の励起電子
の閉じこめ効率を高め、多層正孔注入輸送層を形成する
ことも行われたが、低分子のＴＰＤや（化６）、（化
７）が正孔輸送層の大半を占めるため耐熱性の向上と言
う点では問題があり、高融点の正孔注入輸送材料が求め
られていた。

【００１４】また、低分子のみからなる正孔注入輸送層
は膜の機械的強度も弱く、有機層が低分子の蒸着のみで
形成された素子はＩＴＯのエッチングパターンの段差部
でショートしやすいという問題があった。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、これらの問
題点を解決するためになされたものであり、その課題と
するところは、有機薄膜ＥＬ素子用有機材料の耐熱性お
よび膜強度の不足の問題を改善し、ピンホール、電気短
絡が生じ難く高輝度発光可能な有機薄膜ＥＬ素子を提供
することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明は、この課題を解
決するため、互いに対抗する電極間に、少なくとも有機
発光層を含む１層以上の有機薄膜層が介在して構成され
る有機薄膜ＥＬ素子において、（化１）（ここで、ｎは
重合度を表す正の正数。Ｇ₁はＣＨまたはＮ。Ｇ₂およ
びＧ₃はＨ、または炭素数１〜４のアルキル基、アルコ
キシ基、ジアルルキルアミノ基、または（化２）（化
３）（化４）（化５）の基、またはベンゼン環、ナフタ
レン環、アントラセン環、ペリレン環のうちどれか１つ
以上含む基、または（化１）中のフェニル基と縮合する
ベンゼン環、ナフタレン環上の炭素を表す。（化２〜
５）中のＲはＨ、または炭素数１〜４のアルキル基、ア
ルコキシ基、ジアルキルアミノ基から選ばれる。）で示
される化合物を有機薄膜層に含むことを特徴とする有機
薄膜ＥＬ素子を提供し、また、前記（化１）で示される
化合物と、他の１種以上の分子量２４５〜１０００以下
の低分子正孔輸送材料を正孔注入輸送層中に有するこ
と、前記他の１種以上の分子量２４５〜１０００以下の
低分子正孔輸送材料が、ポルフィリン化合物、フタロシ
アニン化合物、ナフタロシアニン化合物、Ｎ原子に２つ
以上の芳香環上の炭素原子が結合した芳香族第３級アミ
ンから選ばれた材料であることを特徴とする有機薄膜Ｅ
Ｌ素子を提供する。

【００１７】以下、本発明の有機薄膜ＥＬ素子を図面に
基づいて詳細に説明する。図１は、本発明における有機
薄膜ＥＬ素子を、基板１上に陽極２、正孔注入輸送層
３、有機発光層４、陰極５、封止層７の順に構成し、接
着性材料８にて封止板９を接着して密封した場合の例で
あり、本発明における一般式（化１）で表せる化合物を
正孔注入輸送層３に用いることができる。

【００１８】図２は、正孔注入輸送層が２層構成の場合
であり、第１正孔注入輸送層１０として第２正孔注入輸
送層１１と陽極の仕事関数の間の仕事関数の値を持つ材
料を用いることで有機発光層４への正孔注入効率が向上
し、低電圧でＥＬ発光が得られるようになる。本発明に
おける一般式（化１）で表せる化合物を含む層は、第１
正孔注入輸送層１０または第２正孔注入輸送層１１のど
ちらか、または第１正孔注入輸送層１０が第２正孔注入
輸送層１１の製膜時に使用する溶剤に不溶の場合は両方
の層に用いることもできる。

【００１９】図３はさらに素子の安定性、発光効率を高
めるために第２正孔注入輸送層１１と有機発光層４間
に、発光層中の励起電子の閉じこめ効率が高い第３正孔
注入輸送層１２を形成した場合である。さらに、図４に
示すように有機発光層４と陰極５間に有機発光層との界
面で正孔の流れを阻止する電子注入輸送層６を設けた場
合である。同様の構成を基板上に陰極から逆の順に構成
することもできる。以下、さらに詳しく材料および素子
の製造方法について説明する。

【００２０】陽極２は、通常、表面抵抗１〜５０Ω／
□、可視光線透過率８０％以上の透明電極を用いる。例
えば、ＩＴＯ（仕事関数４．６〜４．８ｅＶ）や酸化亜
鉛アルミニウムの非晶質または微結晶透明導電膜、また
は低抵抗化のため１０ｎｍ程度の厚さの銀や銅、または
銀と銅の合金をＩＴＯ、酸化チタン、酸化錫等の非晶質
または微結晶透明導電膜で挟んだ構造の膜を真空蒸着や
スパッタリング法等でガラスやプラスチックフィルム等
の透明絶縁性の基板１上に形成し透明電極として用いる
ことが望ましい。その他、金やプラチナを薄く蒸着した
半透明電極やポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフ
ェン等の高分子を被覆した半透明電極等も用いることが
できる。

【００２１】しかし、別の場合には、陽極２は不透明
で、正孔注入輸送層３を通して有機発光層４へ正孔注入
しやすい仕事関数の値の大きい金、プラチナ、パラジウ
ム、ニッケル等の金属板、シリコン、ガリウムリン、ア
モルファス炭化シリコン等の仕事関数が４．６ｅＶ以上
の半導体基板、もしくはそれらの金属や半導体を、絶縁
性の基板１上に被覆した陽極２に用い、陰極５を透明電
極もしくは半透明電極とすることもできる。陰極５も不
透明であれば、有機発光層４の少なくとも一端が透明で
ある必要がある。

【００２２】次に本発明における有機正孔注入輸送層３
を陽極２上に形成する。本発明に用いる正孔注入輸送層
は、一般式（化１）で示す化合物を含む層で形成するこ
とができる。一般式（化１）で示される化合物の具体例
としては

【００２３】

【化８】

【００２４】

【化９】

【００２５】

【化１０】

【００２６】

【化１１】

【００２７】

【化１２】

【００２８】で示される重合体（式中ｎは重合度を表す
正の整数）を挙げることができるが、特にこの例に、本
発明が限定されるわけではない。

【００２９】本発明に用いる（化１）で表す化合物は、
まず

【００３０】

【化１３】

【００３１】に示すようにベンゼンを溶媒とし、クロロ
メチルスチレンとトリフェニルホスフィンを反応させク
ロロメチルスチレンのホスホニウム塩を合成する。次に

【００３２】

【化１４】に示すように塩基処理によりホスホランを生成させた
後、正孔輸送性の芳香族第３級アミンからなる芳香族ア
ルデヒド（Ｖｉｌｓｍｅｉｅｒ反応等で合成できる）を
Ｗｉｔｔｉｇ反応させ、モノマーを得る（シス、トラン
ス混合体）。最後に得られたモノマーをベンゼン等を溶
媒としてアゾイソブチロニトリル等の重合開始剤でラジ
カル重合をおこない重合体を得られる。さらに重合体を
熱処理しトランス体に変換する事も可能である。

【００３３】例えば、（化８）（化９）（化１０）で示
す重合体の場合は、数平均分子量が、ＧＰＣ（ゲルパー
ミッションクロマトグラフィー）ポリスチレン換算で、
それぞれ６．８万、３．１万、８．９万であり、仕事関
数（理研計器（株）製：表面分析装置「ＡＣ−１」によ
り大気下で粉体を測定）が、それぞれ５．７ｅＶ、５．
３ｅＶ、５．４ｅＶであり、ＨＯＭＯ−ＬＵＭＯ間エネ
ルギーギャップが、それぞれ３．０ｅＶ、２．８ｅＶ、
２．９ｅＶであり、融点がすべて２００℃以上のものが
得られた。

【００３４】また、クロロメチルスチレンのホスホニウ
ム塩の代わりに４−アミノスチレンを用いて

【００３５】

【化１５】

【００３６】のように反応（室温、窒素下、２４時間程
度）させると、アゾメチン結合で正孔輸送性の芳香族第
３級アミンが側鎖に結合したモノマーが得られ、ラジカ
ル重合等により同様に重合体が得られる。

【００３７】これらのポリマーは、トルエン、テトラヒ
ドロフラン、クロロホルム、ジオキサン、シクロヘキサ
ノン等の一般の有機溶媒に溶かすことができ、スピンコ
ート法、ディップコート法、ロールコート法等の方法で
基板上に塗布することにより、平滑で透明で、かつ低分
子からなる蒸着膜よりもピンホールの無い強度のある薄
膜を得ることができる。

【００３８】さらに、陽極と発光層間の仕事関数の値の
段差を小さくして正孔注入効率を向上させるため、層間
の密着性向上のため、劣化防止、色調の調整などの目的
で、他の正孔輸送性材料、例えば、ＣｕＰｃや塩素化銅
フタロシアニン、テトラ（ｔ−ブチル）銅フタロシアニ
ン等の金属フタロシアニン類および無金属フタロシアニ
ン類、キナクリドン等の耐熱性の低分子正孔注入輸送材
料を（化１）で表す化合物と混合して正孔注入輸送層と
して用いるか、または、他の正孔輸送性材料を第１正孔
注入輸送層とし、（化１）で表す化合物を含む層を第２
正孔注入輸送層として２層の正孔注入輸送層を形成する
こともできる。

【００３９】この際に各層は真空蒸着法、スピンコート
法、ディップコート法、ロールコート法等各種の製膜方
法を適用することができる。

【００４０】さらに、高輝度のＥＬ発光を得るために
は、発光層と接する正孔注入輸送層の界面領域（発光層
界面から５ｎｍ程度の領域）は重要である。発光層との
界面領域のＬＵＭＯのエネルギーレベルは、発光層中の
励起電子を閉じこめ正孔との再結合確率を増すため、発
光層のＬＵＭＯのエネルギーレベル（Ａｌｑの場合、仕
事関数５．８ｅＶに吸収スペクトルの端波長から求めた
エネルギーギャップ２．８ｅＶを引いて約３．０ｅＶ）
よりも０. ６ｅＶ程度以上高い必要がある。

【００４１】また、不純物のエネルギーレベルを通して
発光層中の励起電子が熱失活することを防ぐ必要があ
る。そのため、発光層と接する正孔注入輸送層の界面領
域は不純物が混入し易い湿式法によるポリマー材料で形
成するよりも、昇華精製等で高純度化が容易な分子量２
４５〜１０００以下の低分子で、仕事関数が発光層の値
と同程度から０．４ｅＶ以内で小さい範囲、かつＬＵＭ
Ｏのエネルギーレベルが０. ６ｅＶ程度以上高い芳香族
第３級アミンを含む低分子正孔輸送材料を蒸着法で形成
する方が有利である。

【００４２】よって、第１正孔注入輸送層として耐熱
性、正孔注入効率の高いポルフィリン類かフタロシアニ
ン類、第２正孔注入輸送層として耐熱性、透明性、膜強
度が高い（化１）で表す化合物を用い、正孔注入輸送層
と発光層との界面領域の低分子正孔注入輸送材料として
は、（化６）、（化７）やＴＰＤ（仕事関数５．５ｅ
Ｖ、ＬＵＭＯのエネルギーレベル２．４ｅＶ）等を第３
正孔注入輸送層として用いるとピンホールの生じ難く安
定発光可能なＥＬ素子が得られ、かつ発光効率が向上し
高輝度のＥＬ素子が得られる。この際、（化６）、（化
７）やＴＰＤは、材料自身の融点は低いが極薄い膜厚な
ので素子の耐熱性の低下は少ない。

【００４３】次に、正孔注入輸送層３上に有機発光層４
を形成する。有機発光層４に用いる蛍光体は、可視領域
に蛍光を有し、適当な方法で成膜できる任意の蛍光体が
可能である。例えば、アントラセン、サリチル酸塩、ピ
レン、コロネン、ペリレン、テトラフェニルブタジエ
ン、９，１０−ビス（フェニルエチニル）アントラセ
ン、８−キノリノラートリチウム、Ａｌｑ、トリス
（５，７−ジクロロ，８−キノリノラート）アルミニウ
ム錯体、トリス（５−クロロ−８−キノリノラート）ア
ルミニウム錯体、ビス（８−キノリノラート）亜鉛錯
体、トリス（５−フルオロ−８−キノリノラート）アル
ミニウム錯体、トリス（４−メチル−５−トリフルオロ
メチル−８−キノリノラート）アルミニウム錯体、トリ
ス（４−メチルー５−シアノ−８−キノリノラート）ア
ルミニウム錯体、ビス（２−メチルー５−トリフルオロ
メチル−８−キノリノラート）（４−（ｐ−シアノフェ
ニルフェノラート）アルミニウム錯体、ビス（２−メチ
ルー５−シアノ−８−キノリノラート）（４−（ｐ−シ
アノフェニルフェノラート）アルミニウム錯体、トリス
（８−キノリノラート）スカンジウム錯体、ビス（ベン
ゾ［ｈ］−１０−キノリノ−ル）ベリリウム錯体、ビス
〔８−（ｐ−トシル）アミノキノリン〕亜鉛錯体および
カドミウム錯体、１，２，３，４−テトラフェニルシク
ロペンタジエン、ペンタフェニルシクロペンタジエン、
ポリ−２，５−ジヘプチルオキシ−Ｐ−フェニレンビニ
レン、あるいは特開平４−３１４８８号公報、米国特許
第5,141,671 号明細書、同4,769,292 号明細書中で言及
されている蛍光物質等があげられる。

【００４４】これらの有機発光層材料の成膜方法は真空
蒸着法、累積膜法、または適当な樹脂バインダー中に分
散させてスピンコートなどの方法でコーティングするこ
とにより行なわれる。

【００４５】有機発光層４の膜厚は、単層または積層に
より形成する場合においても１００ｎｍ以下であり、好
ましくは５〜５０ｎｍである。また、これらの蛍光性ポ
リマーや分子にビニル基、アクリル基、メタクリロイル
オキシメチル基、メタクリロイルオキシ基、メタクリロ
イルオキシエチル基、アクリロイル基、アクリロイルオ
キシメチル基、アクリロイルオキシエチル基、シンナモ
イル基、スチレンメチルオキシ基、プロピオロイル基、
プロパルギル基等の重合性、架橋性の基を導入した材料
を用いて成膜後に熱、光、放射線で重合、架橋すること
もできる。

【００４６】また、有機発光層４中の蛍光体は、発光波
長変換、発光波長拡大、発光効率向上等のために、米国
ラムダフィズィック社またはイーストマンコダック社の
レーザーダイカタログ等に記載されているクマリン系や
キナクリドン系、ペリレン系、ピラン系等の蛍光体を、
１種類以上ゲスト発光体としてホスト発光母体中にドー
ピングするか、多種類の蛍光体の発光層を２層以上積層
してもよく、そのうちの一方は赤外域または紫外域に蛍
光を示すものであってもよい。

【００４７】次に、有機発光層４上に有機電子注入輸送
層６を積層する場合、有機電子注入輸送材料の好ましい
条件は、電子移動度が大きく、ＬＵＭＯのエネルギーレ
ベルが有機発光層材料のＬＵＭＯのエネルギーレベルと
同程度から陰極材料のフェルミレベル（仕事関数）の間
にあり、仕事関数が有機発光層材料より大きく、成膜性
が良いことである。さらに陽極２が不透明で、透明もし
くは半透明の陰極５から光を取り出す構成の素子におい
ては少なくとも有機発光層材料の蛍光波長領域において
実質的に透明である必要がある。

【００４８】有機電子注入輸送層の例としては、ＢＰＢ
Ｄ、２，５−ビス（１−ナフチル）−１、３、４−オキ
サジアゾール、および浜田らの合成したオキサジアゾー
ル誘導体（日本化学会誌、１５４０頁、１９９１年）、
炭化シリコン、アモルファスシリコン膜等の無機半導体
や光導電性膜があげられるが、上記例に特に限定される
ものではない。また、ホスト発光母体中にゲスト発光体
をドーピングして発光層を形成した場合には、ホスト発
光母体を有機電子注入輸送層として用いることも可能で
ある。

【００４９】有機電子注入輸送層６の成膜方法は、スピ
ンコート法等の方法で塗布、または真空蒸着法、ＣＶＤ
法、累積膜法等の方法により行なわれ、１ｎｍ〜１μｍ
の厚さに単層、または多層で成膜される。

【００５０】次に陰極５を有機発光層４または有機電子
注入輸送層６上に形成する。陰極は、電子注入を効果的
に行なうために有機発光層４または電子注入輸送層６と
接する面に低仕事関数の物質が使われ、Ｌｉ、Ｎａ、Ａ
ｇ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ａｌ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｍ
ｎ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｅｒ、Ｅｕ、Ｓｃ、Ｙ、
Ｙｂ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、ＬａＢ₆等の
硼化物、ＴｉＣ等の炭化物、ＴｉＮ等の窒化物の中から
選ばれ用いる。

【００５１】陰極の形成方法は、材料に応じて、抵抗加
熱蒸着法、電子ビーム蒸着法、反応性蒸着法、イオンプ
レーティング法を用いたり、合金ターゲットを用いてス
パッタリング法により陰極を成膜することができる。陰
極５を多成分合金で形成する場合は、抵抗加熱法により
１０^-5Ｔｏｒｒオーダー以下の真空度の下で成分ごとに
別々の蒸着源から水晶振動子式膜厚計でモニターしなが
ら共蒸着することにより行うことができる。

【００５２】アルカリ金属を含む低仕事関数陰極を用い
た場合には、特に仕事関数が小さくなり電子注入効率が
向上する。例えば、Ｍｇ単体で仕事関数は約３．６ｅＶ
であり、ＭｇにＬｉ等アルカリ金属を添加した場合は
３．１〜３．２ｅＶに低下する。アルカリ金属を含む陰
極合金層は、０. ５ｎｍ〜４０ｎｍ程度の厚さに成膜し
た後、さらにその上に５０ｎｍ〜３００ｎｍ程度アルカ
リ金属を含まないＡｌ、Ｉｎ、Ｔｉ、Ａｇ等の金属層を
成膜し、保護および導電補助層を形成することが望まし
い。陰極の厚さは、保護および導電補助層を含めて１ｎ
ｍ〜３００ｎｍ程度の膜厚で形成される。

【００５３】次に素子の有機層や電極の酸化を防ぐため
に素子上に封止層（７）を形成する。封止層（７）は、
陰極（５）の形成後直ちに形成する。封止層材料の例と
しては、ＳｉＯ₂、ＳｉＯ、ＧｅＯ、ＭｇＯ、Ａｌ₂Ｏ
₃、Ｂ₂Ｏ₃、ＴｉＯ₂、ＺｎＯ、ＳｎＯ等の酸化物、
ＭｇＦ₂、ＬｉＦ、ＢａＦ₂、ＡｌＦ₃、ＦｅＦ₃等の
沸化物、ＺｎＳ、ＧｅＳ、ＳｎＳ等の硫化物等のガスお
よび水蒸気バリアー性の高い無機化合物があげられる
が、上記例に限定されるものではない。これらを単体ま
たは複合して蒸着法、反応性蒸着法、ＣＶＤ法、スパッ
タリング法、イオンプレーティング法等により成膜す
る。

【００５４】抵抗加熱方式で蒸着する場合には、低温で
蒸着できるＧｅＯが優れている。陰極保護のために、封
止層中、または封止層に接する面上に封止用無機化合物
とＬｉ等のアルカリ金属やＣａ等のアルカリ土類金属と
の混合層を設けてもよい。

【００５５】さらに、湿気の浸入を防ぐために市販の低
吸湿性の光硬化性接着剤、エポキシ系接着剤、シリコー
ン系接着剤、架橋エチレンー酢酸ビニル共重合体接着剤
シート等の接着性樹脂や低融点ガラス等の接着材料８を
用いて、ガラス板等の封止板９の周囲または全面を接着
し密封する。ガラス板以外にも、金属板、プラスチック
板等を用いることもできる。接着材料８中にシリカゲル
やゼオライト等の乾燥剤を混合しておいても良いし、封
止板９の内面にシリカゲルやゼオライト等の乾燥剤やア
ルカリ金属やアルカリ土類金属、希土類などからなるゲ
ッター材の層を形成しておいても良い。

【００５６】以上のように構成した有機薄膜ＥＬ素子
は、有機正孔注入輸送層３側を正として電源１３にリー
ド線１４で接続し直流電圧を印加することにより発光す
るが、交流電圧を印加した場合にも正孔注入輸送層３側
の電極が正に電圧印加されている間は発光する。特に本
発明による３層構造の正孔注入輸送層を有する有機薄膜
ＥＬ素子は長期間安定なＥＬ発光を得ることが出来る。

【００５７】本発明による有機薄膜ＥＬ素子を基板上に
２次元に配列することにより文字や画像を表示可能な薄
型ディスプレーをすることができる。また、赤、青、緑
の３色の素子を２次元に配列するか、白色発光層とカラ
ーフィルターを用いてカラーディスプレー化も可能であ
る。さらに、ガラス基板の外表面を、多層膜反射防止コ
ーティング、シリカコーティング等のＣＲＴや液晶パネ
ルのガラス表面の反射防止方法で処理することにより、
さらに見やすいディスプレイとすることもできる。

【００５８】

【実施例】

＜実施例１＞透明絶縁性の基板１として、厚さ１．１ｍ
ｍの青板ガラス板を用い、この上に１２０ｎｍのＩＴＯ
をスパッタリング法で被覆して陽極２とした。この透明
導電性基板を使用前に水洗、プラズマ洗浄により十分に
洗浄した正孔注入輸送層は、まず、第１正孔注入輸送層
１０としてＣｕＰｃを１５ｎｍ蒸着し、第２正孔注入輸
送層１１として（化８）のトルエン溶液（１４ｍｇ／ｍ
ｌ）を１５００ｒｐｍでスピンコーティングを行ない６
５ｎｍの厚さで成膜し、第３正孔注入輸送層１２として
ＴＰＤを５ｎｍ蒸着し、３層構成とした。

【００５９】次に、有機発光層４としてＡｌｑを５０ｎ
ｍ蒸着し、その上面に陰極５としてＡｌとＬｉを蒸着速
度比３：１で２６ｎｍ蒸着した後に、Ａｌのみ１９５ｎ
ｍ積層した。最後に、封止層７としてＧｅＯを２．３μ
ｍ蒸着後、ガラス板９を光硬化性樹脂８で接着し密封し
た。この素子は３Ｖ以上の直流電圧により緑色に安定発
光し、最高輝度は１５Ｖにおいて６４２３ｃｄ／ｍ²、
電流密度は３９６ｍＡ／ｃｍ²であった。また、使用し
た（化８）の赤外線吸収スペクトルを図５に示す。

【００６０】＜実施例２＞実施例１と同様に基板を洗浄
した。正孔注入輸送層は、まず、第１正孔注入輸送層１
０として（化９）のトルエン溶液（９ｍｇ／ｍｌ）を１
０００ｒｐｍでスピンコーティングを行ない４８ｎｍの
厚さで成膜し、第２正孔注入輸送層１１としてＴＰＤを
５ｎｍ蒸着し２層構成とした。

【００６１】次に、有機発光層４としてＡｌｑを５５ｎ
ｍ蒸着し、その上面に陰極５としてＭｇとＡｇを蒸着速
度比１０：１で２２０ｎｍ蒸着した。最後に、封止層７
としてＧｅＯを２．３μｍ蒸着後、ガラス板８を光硬化
性樹脂９で接着し密封した。この素子は３Ｖ以上の直流
電圧により緑色に安定発光し、最高輝度は１８Ｖにおい
て１１１８０ｃｄ／ｍ²、電流密度は６１１ｍＡ／ｃｍ
²であった。１７Ｖにおいては輝度１００００ｃｄ／ｍ
²、電流密度は４２１ｍＡ／ｃｍ²であった。また、使
用した（化９）の赤外線吸収スペクトルを図６に示す。

【００６２】＜実施例３＞実施例２素子の第２正孔注入
輸送層１１を省いて作製した以外は実施例４と同様に素
子を作製した。この素子の最高輝度は１７Ｖにおいて３
７５２ｃｄ／ｍ²電流密度６７１ｍＡ／ｃｍ²であっ
た。

【００６３】＜実施例４＞実施例２の素子の第１正孔注
入輸送層１０として（化９）の代わりに（化１０）の層
を４８ｎｍ形成した後、実施例２と同様に素子を作製し
た。この素子は３Ｖ以上で緑色に安定発光し、最高輝度
は２０Ｖにおいて７６２３ｃｄ／ｍ²、電流密度３３４
ｍＡ／ｃｍ²であった。１８Ｖにおいては輝度４１４０
ｃｄ／ｍ²、電流密度は１４７ｍＡ／ｃｍ²であった。
また、使用した（化１０）の赤外線吸収スペクトルを図
７に示す。

【００６４】＜実施例５＞実施例４素子の第２正孔注入
輸送層１１を省いて作製した以外は実施例４と同様に素
子を作製した。この素子の最高輝度は１８Ｖにおいて４
０１６ｃｄ／ｍ²電流密度４４６ｍＡ／ｃｍ²であっ
た。

【００６５】

【発明の効果】本発明の（化１）で表せる化合物は、重
合体であるため融点が高く、ＥＬ素子の耐熱性を高める
のに効果がある。しかも、スピンコート等の方法で透明
陽極のパターニングによる段差部での被覆も、低分子の
蒸着法で形成する場合よりも十分行われるので、１０⁶
Ｖ／ｃｍ以上の高い電界をかけた場合でも段差部での素
子の電気短絡が生じ難く安定なＥＬ発光が得られる効果
がある。さらに、本発明の（化１）で表せる化合物、低
分子のフタロシアニン化合物、Ｎ原子に２つ以上の芳香
環上の炭素原子が結合した芳香族第３級アミンからなる
正孔輸送材料を組み合わせた３層構成の正孔注入輸送層
を用いた場合には、有機薄膜ＥＬ素子の高輝度発光に非
常に効果があった。

【００６６】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の有機薄膜ＥＬ素子の一実施例を示す説
明図である。

【図２】本発明の有機薄膜ＥＬ素子の他の実施例を示す
説明図である。

【図３】本発明の有機薄膜ＥＬ素子の他の実施例を示す
説明図である。

【図４】本発明の有機薄膜ＥＬ素子の他の実施例を示す
説明図である。

【図５】（化８）のＫＢｒ法による赤外線吸収スペクト
ル

【図６】（化９）のＫＢｒ法による赤外線吸収スペクト
ル

【図７】（化１０）のＫＢｒ法による赤外線吸収スペク
トル

【符号の説明】

１…基板２…陽極３…正孔注入輸送層４…有機発
光層５…陰極６…有機電子注入輸送層７…封止層８…接着性材料
層９…ガラス板１０…第１正孔注入輸送層１１…第２正孔注入輸送層１２…第３正孔注入輸送層１３…電源１４…リード
線１５…陰極取り出し口

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】互いに対抗する電極間に、少なくとも有機
発光層を含む１層以上の有機薄膜層が介在して構成され
る有機薄膜ＥＬ素子において、【化１】（ここで、ｎは重合度を表す正の正数。Ｇ₁はＣＨまた
はＮ。Ｇ₂およびＧ₃はＨ、または炭素数１〜４のアル
キル基、アルコキシ基、ジアルキルアミノ基、または【化２】【化３】【化４】【化５】の基、またはベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン
環、ペリレン環のうちどれか１つ以上含む基、または
（化１）中のフェニル基と縮合するベンゼン環、ナフタ
レン環上の炭素を表す。（化２〜５）中のＲはＨ、また
は炭素数１〜４のアルキル基、アルコキシ基、ジアルキ
ルアミノ基から選ばれる。）で示される化合物を有機薄
膜層に含むことを特徴とする有機薄膜ＥＬ素子。
【請求項２】前記（化１）で示される化合物と、他の１
種以上の分子量２４５〜１０００以下の低分子正孔輸送
材料を正孔注入輸送層中に有することを特徴とする請求
項１記載の有機薄膜ＥＬ素子。
【請求項３】前記他の１種以上の分子量２４５〜１００
０以下の低分子正孔輸送材料が、ポルフィリン化合物、
フタロシアニン化合物、ナフタロシアニン化合物、Ｎ原
子に２つ以上の芳香環上の炭素原子が結合した芳香族第
３級アミンから選ばれた材料であることを特徴とする請
求項２記載の有機薄膜ＥＬ素子。