JPH11185955A

JPH11185955A - 有機ｅｌカラーディスプレイ

Info

Publication number: JPH11185955A
Application number: JP9365705A
Authority: JP
Inventors: Isamu Kobori; 勇小堀
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 1997-12-22
Filing date: 1997-12-22
Publication date: 1999-07-09

Abstract

(57)【要約】【課題】複雑な構造を必要とせず、製造が容易で、有
機ＥＬ構造体へのダメージのない低コストの有機ＥＬカ
ラーディスプレイを提供する。【解決手段】基板上にホール注入電極と、１種以上の
有機層と、ホール注入電極とが順次積層された有機ＥＬ
構造体と、この有機ＥＬ構造体上に所定の距離を置いて
配置された封止板とを有し、前記封止板の有機ＥＬ構造
体と対向する面にカラーフィルター層を有する有機ＥＬ
カラーディスプレイとした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、有機化合物を用い
た有機ＥＬ素子のディスプレイに関し、さらに詳細に
は、カラーディスプレイの構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、有機ＥＬ素子が盛んに研究されて
いる。これは、錫ドープ酸化インジウム（ＩＴＯ）など
の透明電極（ホール注入電極）上にトリフェニルジアミ
ン（ＴＰＤ）などのホール輸送材料を蒸着により薄膜と
し、さらにアルミキノリノール錯体（Ａｌｑ３）などの
蛍光物質を発光層として積層し、さらにＭｇなどの仕事
関数の小さな金属電極（電子注入電極）を形成した基本
構成を有する素子で、１０Ｖ前後の電圧で数１００から
数１００００cd/m²ときわめて高い輝度が得られること
で注目されている。

【０００３】ところで、このような有機ＥＬ素子を用い
たディスプレイとして、種々の応用例が考えられるが、
中でもカラーディスプレイへの応用は重要な課題であ
る。発光体をカラーディスプレイとして応用する場合、
例えば、発光体自体の発光色を変化させるか、あるいは
カラーフィルターを用いて青、緑、赤の３元色を得ると
いった手法が一般的である。発光体自体の発光色を変化
させる試みとしては、例えば SID 96 DIGEST・185 14.
2:Novel Transparent Organic Electroluminescent Dev
ices G.Gu,V.BBulovic,P.E.Burrows,S.RForrest,M.E.To
mpsonに記載されたカラー発光素子として、Ａｇ・Ｍｇ
薄膜を陰電極に、ＩＴＯを陽電極に用いたものが知られ
ている。しかし、ここに記載されているカラー発光素子
（heterostructure organic light emitting devices）
は、Ｒ，Ｇ，Ｂ各々に対応した発光層（Red ETL,Green
ETL,Blue ETL）を有する多層構造であり、各発光層毎に
陰電極と陽電極を用意しなければならず、構造が複雑と
なり、製造コストも高くなるという問題がある。また各
色の寿命が異なるため、使用にしたがい色バランスが崩
れるという不都合もある。

【０００４】一方、単一の発光層とカラーフィルターと
を組み合わせてカラーディスプレイとする場合、通常、
有機ＥＬ構造体上にカラーフィルターを設けることとな
る。しかし、有機ＥＬ構造体上に所定のパターンでカラ
ーフィルター層を設けることは、パターニング技術や有
機ＥＬ構造体へのダメージ等の点から極めて困難であ
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、複雑
な構造を必要とせず、製造が容易で、有機ＥＬ構造体へ
のダメージのない低コストの有機ＥＬカラーディスプレ
イを提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的は、下記の本発
明により達成される。（１）基板上に電子注入電極と、１種以上の有機層
と、ホール注入電極とが順次積層された有機ＥＬ構造体
と、この有機ＥＬ構造体上に配置され、基板に固着され
た封止板とを有し、前記封止板は、有機ＥＬ構造体と対
向する面にカラーフィルター層を有する有機ＥＬカラー
ディスプレイ。（２）前記電子注入電極は、発光層と反対側に導電体
層を有し、発光層側には酸化物であって厚さ５nm未満、
仕事関数４eV以下の非導電体層とを有する上記（１）の
有機ＥＬカラーディスプレイ。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の具体的構成につい
て詳細に説明する。本発明の有機ＥＬカラーディスプレ
イは、基板上に電子注入電極と、１種以上の有機層と、
ホール注入電極とが順次積層された有機ＥＬ構造体と、
この有機ＥＬ構造体上に配置された封止板とを有し、前
記封止板は有機ＥＬ構造体と対向する面にカラーフィル
ター層を有する。

【０００８】このように、封止板の有機ＥＬ構造体と対
向する面にカラーフィルター層を設けることにより、有
機ＥＬ構造体へのダメージを防止でき、取り扱いも容易
となり、極めて簡単な構成でカラーフィルターを作製す
ることができる。

【０００９】カラーフィルター層は、青色フィルター層
と、緑色フィルター層と、赤色フィルター層の１種以上
を用いることが好ましい。カラーフィルター層には、液
晶ディスプレイ等で用いられているカラーフィルターを
用いてもよいが、有機ＥＬの発光する光に合わせてカラ
ーフィルターの特性を調製し、取り出し効率・色純度を
最適化すればよい。また、ＥＬ素子材料や必要により設
けられる蛍光変換層が光吸収するような短波長の光をカ
ットできるカラーフィルターを用いることが好ましく、
これにより素子の耐光性・表示のコントラストも向上す
る。このときカットする光は緑の場合５６０nm以上の波
長の光および４８０nm以下の波長の光であり、青の場合
４９０nm以上の波長の光であり、赤の場合５８０nm以下
の波長の光である。このようなカラーフィルターを用い
て、ＮＴＳＣ標準、あるいは現行のＣＲＴの色度座標に
調整することが好ましい。このような色度座標は、一般
的な色度座標測定器、例えばトプコン社製のＢＭ−７、
ＳＲ−１等を用いて測定できる。カラーフィルター層の
厚さは０．５〜２０μm 程度とすればよい。

【００１０】また、誘導体多層膜のような光学薄膜を用
いてカラーフィルターの代わりにしてもよい。

【００１１】フィルター層は三原色表示によるフルカラ
ーディスプレイでは、上記のような青、緑、赤色のもの
を用い、その他のキャラクター表示等に用いる場合に
は、必要な色彩のものを調整して用いればよい。

【００１２】必要により設けられる蛍光変換層は、ＥＬ
発光を吸収し、蛍光変換層中の蛍光体から光を放出させ
ることで発光色の色変換を行うものであるが、バインダ
ー、蛍光材料、光吸収材料を用いて形成することができ
る。

【００１３】蛍光材料は、基本的には蛍光量子収率が高
いものを用いればよく、ＥＬ発光波長域に吸収が強いこ
とが望ましい。具体的には蛍光スペクトルの発光極大波
長λmax が５８０〜６３０nmであり、発光ピークの半値
幅がいずれの場合にも１０〜１００nmである蛍光物質が
好ましい。実際には、レーザー用色素などが適してお
り、ローダミン系化合物、ペリレン系化合物、シアニン
系化合物、フタロシアニン系化合物（サブフタロシアニ
ン等も含む）、ナフタロイミド系化合物、縮合環炭化水
素系化合物、縮合複素環系化合物、スチリル系化合物等
を用いればよい。

【００１４】バインダーは基本的に蛍光を消光しないよ
うな材料を選べばよく、フォトリソグラフィー、印刷等
で微細なパターニングができるようなものが好ましい。

【００１５】光吸収材料は、蛍光材料の光吸収が足りな
い場合に用いるが、必要のない場合は用いなくてもよ
い。また、光吸収材料は、蛍光材料の蛍光を消光しない
ような材料を選べばよい。

【００１６】このような蛍光変換フィルター用いること
によって、ＣＩＥ色度座標において好ましいｘ、ｙ値が
得られる。また、蛍光変換層の厚さは１〜１０nm程度と
すればよい。

【００１７】封止板としては、発光光の透過率が８０％
以上であれば良く、ガラスに限らず樹脂等の透明な材料
を用い、湿気の侵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−酢酸ビニル共重合体接着剤シート等の接
着性樹脂層を用いて、ガラス板等の封止板を接着し密封
する。封止板の厚さは特に限定するものではなく、例え
ば所望の厚さのガラス板等を接着すればよい。その際フ
ィルター層と一体としたものを用いれば製造が容易であ
る。この場合フィルター層が有機ＥＬ構造体側になるよ
うにする。

【００１８】フィルター層が設けられた封止板は、好ま
しくは有機ＥＬ構造体の上端面（基板側と反対面）から
離間して配置される。この場合、フィルター層は封止板
の有機ＥＬ構造体と対向する面に設けられる。従って、
フィルター層の有機ＥＬ構造体側の面と、有機ＥＬ構造
体の上端面との間は、所定の空隙が生じるようにする。
このように、空隙を設けることで、フィルター層が有機
ＥＬ構造体を押圧したり、破壊したりすることを防止で
きる。空隙の間隔としては、好ましくは１０〜１０００
μm 、より好ましくは１００〜２００μm 程度である。

【００１９】通常、封止板およびフィルター層と、有機
ＥＬ構造体とは別個に製造され、最終的に位置決めし
て、貼り合わされ、基板に固着される。このように、両
者を別個に取り扱うことができるため、製造が容易で、
有機ＥＬ構造体へダメージを与える恐れもなくなる。

【００２０】本発明の有機ＥＬ構造体は、基板上に電子
注入電極と透光性のあるホール注入電極とを有し、これ
らの電極に挟まれて、それぞれ少なくとも１層のホール
輸送層や発光層等の有機層を有し、必要により保護層を
有し、さらにフィルター層、最上層としてガラス封止板
を有する。なお、ホール輸送層は省略可能である。そし
て、電子注入電極は、前述のとおり、発光層と反対側に
導電体層と、発光層側に酸化物であって厚さ５nm未満、
仕事関数４eV以下の非導電体層とを有し、さらにホール
注入電極として（Ｉｎ₂Ｏ₃＋ＺｎＯ）等の透明電極を
有するものである。

【００２１】電子注入電極は、好ましくは発光層と反対
側に導電体層を有し、発光層側には酸化物であって厚さ
５nm未満、仕事関数４eV以下の非導電体層とを有する。
酸化物からなる非導電体層を設けることにより、有機Ｅ
Ｌ素子のパターンニング時に、有機物層等を積層する電
子注入電極がすでに酸化物で覆われていることとなり、
電子注入電極の酸化に関しては無視して取り扱うことが
でき、逆積層構造の有機ＥＬ素子が容易に製造できる。

【００２２】導電体層の金属としては、特に限定するも
のではないが好ましくはＴｉ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａ
ｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｔａ等
の遷移金属元素、錫ドープインジウム（ＩＴＯ）、亜鉛
ドープインジウム（ＩＺＯ）等の導電性酸化物が挙げら
れる。さらにＴｉまたはＣｒ、あるいはこれらの窒化物
が好ましい。ＴｉまたはＣｒ、あるいはこれらの窒化物
を用いると、境界面でのオーミック性が改善される。

【００２３】このような導電体層の厚さは、電子注入を
十分行える一定以上の厚さを有すれば良く、好ましくは
５０〜５００nm、特に５０〜３００nmの範囲が好まし
い。導電体層に用いる金属の抵抗率は１×１０^-3〜１×
１０^-6Ω・cmの範囲が好ましい。

【００２４】この導電体層は蒸着法等によっても形成で
きるが、好ましくはスパッタ法、さらにはＤＣスパッタ
法により形成することが好ましい。ＤＣスパッタ装置の
電力としては、好ましくは０．１〜１０Ｗ／cm² 、特に
０．５〜７Ｗ／cm² の範囲が好ましい。成膜レートとし
ては、０．１〜１００nm／min 、特に１〜３０nm／min
が好ましい。

【００２５】スパッタガスとしては特に限定するもので
はなく、Ａｒ、Ｈｅ、Ｎｅ、Ｋｒ、Ｘｅ等の不活性ガ
ス、あるいはこれらの混合ガスを用いればよい。このよ
うなスパッタガスのスパッタ時における圧力としては、
通常０．１〜２０Pa程度でよい。

【００２６】非導電体層の仕事関数を４eV以下にできる
酸化物としては、例えば、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、Ｂ
ａＯ、Ｌｉ₂Ｏ、Ｎａ₂Ｏ、Ｋ₂Ｏ、Ｌａ₂Ｏ₃、Ｙ₂
Ｏ₃、ＣｅＯ₂等が挙げられ、好ましくは、ＭｇＯ、Ｃ
ａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ、Ｌｉ₂Ｏ、Ｎａ₂Ｏ、Ｋ₂Ｏ、
Ｌａ₂Ｏ₃の１種、または２種以上が挙げられる。この
ような酸化物を２種以上用いる場合その混合比は任意で
あり、またこれらの酸化物は通常化学量論組成で存在す
るが、Ｏ量はこの組成からある程度偏倚していても良
く、前記各組成に対して±２０％程度の範囲内であれば
よい。このような非導電体層中の酸化物の存在は、ＸＲ
Ｄ（Ｘ線回折）から確認することができる。仕事関数を
４eV以下とすることにより、電子の注入効率が向上し、
ひいては発光効率も向上する。

【００２７】このような酸化物が発光層あるいは電子注
入・輸送層と直接接するため、金属が接する場合と比べ
発光層、電子注入・輸送層の安定性が向上し、しかも酸
化物であるため、特別な保護層を設けることなく、ガラ
ス封止板のみでも安定な動作が可能となる。

【００２８】仕事関数が４eV以下の非導電体層の厚さは
５nm未満であり、好ましくは２nm以下、より好ましくは
１〜２nmの範囲である。厚さが５nm以上の場合、トンネ
ル効果による導電体層からの電子の注入が困難となる。
厚さが２nm以下となると、トンネル効果による電子の注
入効率が向上する。厚さが１nm未満の場合には、製造時
の膜強度や電子輸送能力の点で問題がある。

【００２９】この非導電体層は蒸着法等によっても形成
できるが、スパッタ法、特にＤＣスパッタ法により形成
することが好ましい。スパッタガス、その他の条件は上
記の導電体層の場合に準ずればよい。なお、ターゲット
としては通常非導電体層と同一材料を用いる。

【００３０】上記導電体層（例えばＡｌ）と非導電体層
（例えばＬａ₂Ｏ₃）との界面での反応による導電体層
の酸化を防止するため、両者の中間にバッファ層を設け
ることが好ましい。このバッファ層には、好ましくはＴ
ｉ、Ｃｒ、Ｔａ等の金属、あるいはこれらの窒化物を用
いることが好ましい。バッファ層の厚さは１〜１０nm、
好ましくは１〜５nmの範囲がよい。

【００３１】導電体層と非導電体層とを有する電子注入
電極全体の厚さは、５０nm以上、好ましくは１００nm以
上とすればよい。また、その上限値には特に制限はない
が、通常膜厚は１００〜５００nmの範囲でよい。

【００３２】ホール注入電極としては、好ましくは発光
した光の透過率が８０％以上となるような材料および厚
さを決定することが好ましい。具体的には、酸化物透明
導電薄膜が好ましく、例えば、錫ドープ酸化インジウム
（ＩＴＯ）、亜鉛ドープ酸化インジウム（ＩＺＯ）、酸
化インジウム（Ｉｎ₂Ｏ₃ ）、酸化スズ（ＳｎＯ₂ ）お
よび酸化亜鉛（ＺｎＯ）のいずれかを主組成としたもの
が好ましい。これらの酸化物はその化学量論組成から多
少偏倚していてもよい。例えば、ＩＴＯでは、通常Ｉｎ
₂Ｏ₃とＳｎＯ₂ とを化学量論組成で含有するが、酸素
量は多少これから偏倚していてもよい。Ｉｎ₂Ｏ₃に対
しＳｎＯ₂ の混合比は、１〜２０wt％が好ましく、さら
には５〜１２wt％が好ましい。Ｉｎ₂Ｏ₃に対しＺｎＯ
₂ の混合比は、１２〜３２wt％が好ましい。なお、特に
亜鉛ドープ酸化インジウム（ＩＺＯ）が好ましい。素子
の信頼性を向上させるために駆動電圧を低くし、高効率
化を図るために低抵抗率の陽極材料が必要であるが、こ
のＩＺＯは成膜直後の抵抗が十分低いため、加熱処理の
必要がなく、有機ＥＬ素子が加熱により損傷を受けるこ
ともない。

【００３３】ホール注入電極を成膜するにはスパッタ法
が好ましい。スパッタ法としてはＲＦ電源を用いた高周
波スパッタ法等も可能であるが、成膜するホール注入電
極の膜物性の制御のし易さや、成膜面の平滑度等を考慮
するとＤＣスパッタ法を用いることが好ましい。

【００３４】ＤＣスパッタ装置としては、好ましくはマ
グネトロンＤＣスパッタ装置であることが好ましく、磁
場強度としては、ターゲット上の磁束密度Ｂが、好まし
くはＢ＝５００〜２０００Gauss 、特に８００〜１５０
０Gauss 程度が好ましい。ターゲット上の磁束密度は大
きいほど好ましく、磁束密度を大きくして磁場強度を強
くすると、ターゲット付近に電子を閉じこめるような電
極構造をとることによって、プラズマ中のスパッタガス
の陰極ターゲットに衝突するイオン数が増加し、プラズ
マ密度が大きくなる。プラズマ密度が大きくなると、プ
ラズマ中で粒子同士の衝突頻度が増し、運動エネルギー
の一部が失われ、スパッタされた粒子が基板上に穏やか
に堆積することになる。ターゲット上に磁場を得る方法
としては、特に限定されるものではないが、ターゲット
の裏面側、特に冷却部内に磁石を配置することが好まし
い。このような磁場を与える磁石として、例えば、Ｆｅ
−Ｎｄ−Ｂ、Ｓｍ−Ｃｏ、フェライト、アルニコ等が挙
げられ、中でもＦｅ−Ｎｄ−Ｂ、Ｓｍ−Ｃｏが大きな磁
束密度が得られ好ましい。

【００３５】バイアス電圧としては、ターゲット−基板
（バイアス電極）間の電圧が、好ましくは１００〜３０
０V 、特に１５０〜２５０V の範囲が好ましい。バイア
ス電圧が高すぎると粒子の加速度が大きくなり、電極層
にダメージを与えやすくなる。また、バイアス電圧が低
すぎるとプラズマ放電を維持できなくなったり、プラズ
マ密度が低くなり、上記効果が得難くなる。

【００３６】なお、磁場強度、バイアス電圧とも上記範
囲の中で、使用環境、装置の規模等に合わせて最適な値
に調整することが好ましい。

【００３７】ＤＣスパッタ装置の電力としては、好まし
くは０．１〜１０Ｗ／cm²、特に０．５〜７Ｗ／cm²の範
囲である。また、成膜レートはマグネットなどの装置の
条件にもよるが、好ましくは５〜１００nm／min 、特に
１０〜５０nm／min の範囲が好ましい。スパッタ時の成
膜条件としては、電極形成で通常使用されているガス
圧、例えば、０．１〜０．５Pa、基板−ターゲット間距
離４〜１０cmの範囲とすればよい。

【００３８】スパッタガスは、通常のスパッタ装置に使
用される不活性ガスや、反応性スパッタではこれに加え
てＮ₂，Ｈ₂，Ｏ₂，Ｃ₂Ｈ₄，ＮＨ₃等の反応性ガスが使用
可能であるが、好ましくはＡｒ、Ｋｒ、Ｘｅのいずれ
か、あるいはこれらの少なくとも１種以上のガスを含む
混合ガスを用いることが好ましい。これらのガスは不活
性ガスであり、かつ、比較的原子量が大きいため好まし
く、特にＡｒ、Ｋｒ、Ｘｅ単体が好ましい。Ａｒ、Ｋ
ｒ、Ｘｅガスを用いることにより、スパッタされた原子
が基板まで到達する途中、上記ガスと衝突を繰り返し、
運動エネルギーを減少させて、基板に到着する。この事
からスパッタされた原子の持つ運動エネルギーが有機Ｅ
Ｌ構造体に与える物理的ダメージが少なくなる。また、
Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅの少なくとも１種以上のガスを含む混
合ガスを用いても良く、この様な混合ガスを用いる場
合、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅの分圧の合計は５０％以上として
主スパッタガスとして用いる。このようにＡｒ、Ｋｒ、
Ｘｅの少なくとも１種と任意のガスを組み合わせた混合
ガスを用いることにより、本発明の効果を維持したま
ま、反応性スパッタを行うこともできる。

【００３９】ホール注入電極の厚さは、ホール注入を十
分行える一定以上の厚さを有すれば良く、好ましくは５
０〜５００nm、さらには５０〜３００nmの範囲が好まし
い。また、その上限は特に制限はないが、あまり厚いと
剥離などの心配が生じる。厚さが薄すぎると、製造時の
膜強度やホール輸送能力の点で問題がある。

【００４０】本発明の有機ＥＬカラーディスプレイの構
成例を図１に示す。同図に示される有機ＥＬカラーディ
スプレイは、基板２１上に、導電体層２２と非導電体層
２３とを有する電子注入電極と、発光層、電子注入輸送
層、ホール注入・輸送層等の有機層２４、ホール注入電
極２５を順次有する有機ＥＬ構造体と、この有機ＥＬ構
造体と所定の距離を置いて配置された封止板２６と、こ
の封止板の有機ＥＬ構造体と対向する面に設けられたカ
ラーフィルター層２７とを順次有する。なお、封止板２
６は、この例ではスペーサー２８により所定の高さに調
整されて、接着剤２９により基板２１上に固定されてい
る。

【００４１】これらの薄膜のそれぞれは、必要に応じて
マスク蒸着または膜形成後にエッチングなどの方法によ
ってパターニングでき、これによって、所望の発光パタ
ーンを得ることができる。さらには、基板が薄膜トラン
ジスタ（ＴＦＴ）であって、そのパターンに応じて各膜
を形成することでそのまま表示および駆動パターンとす
ることもできる。また、ＳｉＯ_X 等の無機材料、テフロ
ン等の有機材料からなる保護層を設けてもよい。

【００４２】次に、本発明の有機ＥＬ構造体に設けられ
る有機物層について述べる。発光層は、ホール（正孔）
および電子の注入機能、それらの輸送機能、ホールと電
子の再結合により励起子を生成させる機能を有する。発
光層には比較的電子的にニュートラルな化合物を用いる
ことが好ましい。

【００４３】ホール注入輸送層は、ホール注入電極から
のホールの注入を容易にする機能、ホールを安定に輸送
する機能および電子を妨げる機能を有し、電子注入輸送
層は、陰電極からの電子の注入を容易にする機能、電子
を安定に輸送する機能およびホールを妨げる機能を有す
るものであり、これらの層は、発光層に注入されるホー
ルや電子を増大・閉じこめさせ、再結合領域を最適化さ
せ、発光効率を改善する。

【００４４】発光層の厚さ、ホール注入輸送層の厚さお
よび電子注入輸送層の厚さは特に限定されず、形成方法
によっても異なるが、通常、５〜５００nm程度、特に１
０〜３００nmとすることが好ましい。

【００４５】ホール注入輸送層の厚さおよび電子注入輸
送層の厚さは、再結合・発光領域の設計によるが、発光
層の厚さと同程度もしくは１／１０〜１０倍程度とすれ
ばよい。ホールもしくは電子の、各々の注入層と輸送層
を分ける場合は、注入層は１nm以上、輸送層は１nm以上
とするのが好ましい。このときの注入層、輸送層の厚さ
の上限は、通常、注入層で５００nm程度、輸送層で５０
０nm程度である。このような膜厚については注入輸送層
を２層設けるときも同じである。

【００４６】本発明の発光層には発光機能を有する化合
物である蛍光性物質を含有させる。このような蛍光性物
質としては、例えば、特開昭６３−２６４６９２号公報
に開示されているような化合物、例えばキナクリドン、
ルブレン、スチリル系色素等の化合物から選択される少
なくとも１種が挙げられる。また、トリス（８−キノリ
ノラト）アルミニウム等の８−キノリノールないしその
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等が挙げら
れる。さらには、特願平６−１１０５６９号のフェニル
アントラセン誘導体、特願平６−１１４４５６号のテト
ラアリールエテン誘導体等を用いることができる。

【００４７】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が好ましく、ドーパントと
しての使用が好ましい。このような場合の発光層におけ
る化合物の含有量は０．０１〜１０wt% 、さらには０．
１〜５wt% であることが好ましい。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
性を変化させることができ、長波長に移行した発光が可
能になるとともに、素子の発光効率や安定性が向上す
る。

【００４８】ホスト物質としては、キノリノラト錯体が
好ましく、さらには８−キノリノールないしその誘導体
を配位子とするアルミニウム錯体が好ましい。このよう
なアルミニウム錯体としては、特開昭６３−２６４６９
２号、特開平３−２５５１９０号、特開平５−７０７３
３号、特開平５−２５８８５９号、特開平６−２１５８
７４号等に開示されているものを挙げることができる。

【００４９】具体的には、まず、トリス（８−キノリノ
ラト）アルミニウム、ビス（８−キノリノラト）マグネ
シウム、ビス（ベンゾ｛ｆ｝−８−キノリノラト）亜
鉛、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）アルミニウ
ムオキシド、トリス（８−キノリノラト）インジウム、
トリス（５−メチル−８−キノリノラト）アルミニウ
ム、８−キノリノラトリチウム、トリス（５−クロロ−
８−キノリノラト）ガリウム、ビス（５−クロロ−８−
キノリノラト）カルシウム、５，７−ジクロル−８−キ
ノリノラトアルミニウム、トリス（５，７−ジブロモ−
８−ヒドロキシキノリノラト）アルミニウム、ポリ［亜
鉛（II）−ビス（８−ヒドロキシ−５−キノリニル）メ
タン］、等がある。

【００５０】また、８−キノリノールないしその誘導体
のほかに他の配位子を有するアルミニウム錯体であって
もよく、このようなものとしては、ビス（２−メチル−
８−キノリノラト）（フェノラト）アルミニウム(III)
、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）（オルト−
クレゾラト）アルミニウム(III) 、ビス（２−メチル−
８−キノリノラト）（メタークレゾラト）アルミニウム
(III) 、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）（パラ
−クレゾラト）アルミニウム(III) 、ビス（２−メチル
−８−キノリノラト）（オルト−フェニルフェノラト）
アルミニウム(III) 、ビス（２−メチル−８−キノリノ
ラト）（メタ−フェニルフェノラト）アルミニウム(II
I) 、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）（パラ−
フェニルフェノラト）アルミニウム(III) 、ビス（２−
メチル−８−キノリノラト）（２，３−ジメチルフェノ
ラト）アルミニウム(III) 、ビス（２−メチル−８−キ
ノリノラト）（２，６−ジメチルフェノラト）アルミニ
ウム(III) 、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）
（３，４−ジメチルフェノラト）アルミニウム(III) 、
ビス（２−メチル−８−キノリノラト）（３，５−ジメ
チルフェノラト）アルミニウム(III) 、ビス（２−メチ
ル−８−キノリノラト）（３，５−ジ−tert−ブチルフ
ェノラト）アルミニウム(III) 、ビス（２−メチル−８
−キノリノラト）（２，６−ジフェニルフェノラト）ア
ルミニウム(III) 、ビス（２−メチル−８−キノリノラ
ト）（２，４，６−トリフェニルフェノラト）アルミニ
ウム(III) 、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）
（２，３，６−トリメチルフェノラト）アルミニウム(I
II) 、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）（２，
３，５，６−テトラメチルフェノラト）アルミニウム(I
II) 、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）（１−ナ
フトラト）アルミニウム(III) 、ビス（２−メチル−８
−キノリノラト）（２−ナフトラト）アルミニウム(II
I) 、ビス（２，４−ジメチル−８−キノリノラト）
（オルト−フェニルフェノラト）アルミニウム(III) 、
ビス（２，４−ジメチル−８−キノリノラト）（パラ−
フェニルフェノラト）アルミニウム(III) 、ビス（２，
４−ジメチル−８−キノリノラト）（メタ−フェニルフ
ェノラト）アルミニウム(III) 、ビス（２，４−ジメチ
ル−８−キノリノラト）（３，５−ジメチルフェノラ
ト）アルミニウム(III) 、ビス（２，４−ジメチル−８
−キノリノラト）（３，５−ジ−tert−ブチルフェノラ
ト）アルミニウム(III) 、ビス（２−メチル−４−エチ
ル−８−キノリノラト）（パラ−クレゾラト）アルミニ
ウム(III) 、ビス（２−メチル−４−メトキシ−８−キ
ノリノラト）（パラ−フェニルフェノラト）アルミニウ
ム(III) 、ビス（２−メチル−５−シアノ−８−キノリ
ノラト）（オルト−クレゾラト）アルミニウム(III) 、
ビス（２−メチル−６−トリフルオロメチル−８−キノ
リノラト）（２−ナフトラト）アルミニウム(III) 等が
ある。

【００５１】このほか、ビス（２−メチル−８−キノリ
ノラト）アルミニウム(III) −μ−オキソ−ビス（２−
メチル−８−キノリノラト）アルミニウム(III) 、ビス
（２，４−ジメチル−８−キノリノラト）アルミニウム
(III) −μ−オキソ−ビス（２，４−ジメチル−８−キ
ノリノラト）アルミニウム(III) 、ビス（４−エチル−
２−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム(III) −
μ−オキソ−ビス（４−エチル−２−メチル−８−キノ
リノラト）アルミニウム(III) 、ビス（２−メチル−４
−メトキシキノリノラト）アルミニウム(III) −μ−オ
キソ−ビス（２−メチル−４−メトキシキノリノラト）
アルミニウム(III) 、ビス（５−シアノ−２−メチル−
８−キノリノラト）アルミニウム(III) −μ−オキソ−
ビス（５−シアノ−２−メチル−８−キノリノラト）ア
ルミニウム(III) 、ビス（２−メチル−５−トリフルオ
ロメチル−８−キノリノラト）アルミニウム(III) −μ
−オキソ−ビス（２−メチル−５−トリフルオロメチル
−８−キノリノラト）アルミニウム(III) 等であっても
よい。

【００５２】このほかのホスト物質としては、特願平６
−１１０５６９号に記載のフェニルアントラセン誘導体
や特願平６−１１４４５６号に記載のテトラアリールエ
テン誘導体なども好ましい。

【００５３】発光層は電子注入輸送層を兼ねたものであ
ってもよく、このような場合はトリス（８−キノリノラ
ト）アルミニウム等を使用することが好ましい。これら
の蛍光性物質を蒸着すればよい。

【００５４】また、必要に応じて発光層は、少なくとも
一種以上のホール注入輸送性化合物と少なくとも１種以
上の電子注入輸送性化合物との混合層とすることも好ま
しく、この混合層中にドーパントを含有させることが好
ましい。このような混合層における化合物の含有量は、
０．０１〜２０wt% 、さらには０．１〜１５wt% とする
ことが好ましい。

【００５５】混合層では、キャリアのホッピング伝導パ
スができるため、各キャリアは極性的に優勢な物質中を
移動し、逆の極性のキャリア注入は起こり難くなり、有
機化合物がダメージを受け難くなり、素子寿命がのびる
という利点があるが、前述のドーパントをこのような混
合層に含有させることにより、混合層自体のもつ発光波
長特性を変化させることができ、発光波長を長波長に移
行させることができるとともに、発光強度を高め、かつ
素子の安定性を向上させることができる。

【００５６】混合層に用いられるホール注入輸送性化合
物および電子注入輸送性化合物は、各々、後述のホール
注入輸送層用の化合物および電子注入輸送層用の化合物
の中から選択すればよい。なかでも、ホール注入輸送層
用の化合物としては、強い蛍光を持ったアミン誘導体、
例えばホール輸送材料であるトリフェニルジアミン誘導
体、さらにはスチリルアミン誘導体、芳香族縮合環を持
つアミン誘導体を用いるのが好ましい。

【００５７】電子注入輸送性の化合物としては、キノリ
ン誘導体、さらには８−キノリノールないしその誘導体
を配位子とする金属錯体、特にトリス（８−キノリノラ
ト）アルミニウム（Ａｌｑ３）を用いることが好まし
い。また、上記の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を用いるのも好ましい。

【００５８】ホール注入輸送層用の化合物としては、強
い蛍光を持ったアミン誘導体、例えば上記のホール輸送
材料であるトリフェニルジアミン誘導体、さらにはスチ
リルアミン誘導体、芳香族縮合環を持つアミン誘導体を
用いるのが好ましい。

【００５９】この場合の混合比は、それぞれのキャリア
移動度とキャリア濃度を考慮する事で決定するが、一般
的には、ホール注入輸送性化合物の化合物／電子注入輸
送機能を有する化合物の重量比が、１／９９〜９９／
１、さらには１０／９０〜９０／１０、特には２０／８
０〜８０／２０程度）となるようにすることが好まし
い。

【００６０】また、混合層の厚さは、分子層一層に相当
する厚みから、有機化合物層の膜厚未満とすることが好
ましく、具体的には１〜８５nmとすることが好ましく、
さらには５〜６０nm、特には５〜５０nmとすることが好
ましい。

【００６１】また、混合層の形成方法としては、異なる
蒸着源より蒸発させる共蒸着が好ましいが、蒸気圧（蒸
発温度）が同程度あるいは非常に近い場合には、予め同
じ蒸着ボード内で混合させておき、蒸着することもでき
る。混合層は化合物同士が均一に混合している方が好ま
しいが、場合によっては、化合物が島状に存在するもの
であってもよい。発光層は、一般的には、有機蛍光物質
を蒸着するか、あるいは樹脂バインダー中に分散させて
コーティングすることにより、発光層を所定の厚さに形
成する。

【００６２】また、ホール注入輸送層には、例えば、特
開昭６３−２９５６９５号公報、特開平２−１９１６９
４号公報、特開平３−７９２号公報、特開平５−２３４
６８１号公報、特開平５−２３９４５５号公報、特開平
５−２９９１７４号公報、特開平７−１２６２２５号公
報、特開平７−１２６２２６号公報、特開平８−１００
１７２号公報、ＥＰ０６５０９５５Ａ１等に記載されて
いる各種有機化合物を用いることができる。例えば、テ
トラアリールベンジシン化合物（トリアリールジアミン
ないしトリフェニルジアミン：ＴＰＤ）、芳香族三級ア
ミン、ヒドラゾン誘導体、カルバゾール誘導体、トリア
ゾール誘導体、イミダゾール誘導体、アミノ基を有する
オキサジアゾール誘導体、ポリチオフェン等である。こ
れらの化合物は２種以上を併用してもよく、併用すると
きは別層にして積層したり、混合したりすればよい。

【００６３】ホール注入輸送層をホール注入層とホール
輸送層とに分けて設層する場合は、ホール注入輸送層用
の化合物のなかから好ましい組合せを選択して用いるこ
とができる。このとき、ホール注入電極（ＩＴＯ等）側
からイオン化ポテンシャルの小さい化合物の層の順に積
層することが好ましい。またホール注入電極表面には薄
膜性の良好な化合物を用いることが好ましい。このよう
な積層順については、ホール注入輸送層を２層以上設け
るときも同様である。このような積層順とすることによ
って、駆動電圧が低下し、電流リークの発生やダークス
ポットの発生・成長を防ぐことができる。また、素子化
する場合、蒸着を用いているので１〜１０nm程度の薄い
膜も、均一かつピンホールフリーとすることができるた
め、ホール注入層にイオン化ポテンシャルが小さく、可
視部に吸収をもつような化合物を用いても、発光色の色
調変化や再吸収による効率の低下を防ぐことができる。
ホール注入輸送層は、発光層等と同様に上記の化合物を
蒸着することにより形成することができる。

【００６４】また、必要に応じて設けられる電子注入輸
送層には、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム
（Ａｌｑ３）等の８−キノリノールなしいその誘導体を
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等を用い
ることができる。電子注入輸送層は発光層を兼ねたもの
であってもよく、このような場合はトリス（８−キノリ
ノラト）アルミニウム等を使用することが好ましい。電
子注入輸送層の形成は発光層と同様に蒸着等によればよ
い。

【００６５】電子注入輸送層を電子注入層と電子輸送層
とに分けて積層する場合には、電子注入輸送層用の化合
物の中から好ましい組み合わせを選択して用いることが
できる。このとき、陰電極側から電子親和力の値の大き
い化合物の順に積層することが好ましい。このような積
層順については電子注入輸送層を２層以上設けるときも
同様である。

【００６６】基板材料としては特に限定するものではな
く、積層する導電体層の材質等により適宜決めることが
でき、例えば、Ａｌ等の金属材料や、ガラス、石英や樹
脂等の透明ないし半透明材料、あるいは不透明であって
もよく、この場合はガラス等のほか、アルミナ等のセラ
ミックス、ステンレス等の金属シートに表面酸化などの
絶縁処理を施したもの、フェノール樹脂等の熱硬化性樹
脂、ポリカーボネート等の熱可塑性樹脂などを用いるこ
とができる。

【００６７】本発明の有機ＥＬ発光素子体は、通常、直
流駆動型のＥＬ素子として用いられるが、交流駆動また
はパルス駆動とすることもできる。印加電圧は、通常、
５〜２０V 程度とされる。

【００６８】

【実施例】以下、本発明の具体的実施例を比較例ととも
に示し、本発明をさらに詳細に説明する。＜実施例１＞〔有機ＥＬ構造体の作製〕アルミ基板上にＴｉをターゲ
ットとして、ＤＣスパッタ法にて導電体層を、１nmの厚
さに成膜、パターニングした。続けてスパッタ法にてＣ
ａＯをターゲットとして非導電体層を、レート１０nm／
min で、１nmの厚さに成膜し、電子注入電極とした。こ
のときのスパッタガスにはＡｒを用い、スパッタ時のス
パッタガス圧は１Paとした。また、投入電力は、１００
Ｗ、基板・ターゲット間は８cmであった。成膜された非
導電体層をＸ線回折にて調べたところ、ＣａＯのみのピ
ークであった。非導電体層であるＣａＯ薄膜の仕事関数
は１．８６eVであった。

【００６９】この電子注入電極が成膜された基板を、中
性洗剤、アセトン、エタノールを用いて超音波洗浄し、
次いで煮沸エタノール中から引き上げて乾燥した。さら
に、電子注入電極表面をＵＶ／Ｏ₃ 洗浄した後、真空蒸
着装置の基板ホルダーに固定して、槽内を１×１０^-4Pa
以下まで減圧した。

【００７０】次いで、減圧を保ったまま、Ａｌｑ³：ト
リス（８−キノリノラト）アルミニウムを蒸着速度０．
２nm/secで５０nmの厚さに蒸着して、電子注入輸送・発
光層とした。

【００７１】減圧状態を保ったまま、Ｎ，Ｎ’−ジフェ
ニル−Ｎ，Ｎ’−ｍ−トリル−４，４’−ジアミノ−
１，１’−ビフェニル（ＴＰＤ）を蒸着速度０．２nm/s
ecで５５nmの厚さに蒸着し、正孔注入輸送層とした。

【００７２】次いで、真空蒸着装置からスパッタ装置に
移し、ＲＦスパッタ法にて、ターゲットにＩｎ₂Ｏ₃に
ＺｎＯを５％ドープしたものを用い、ＩＺＯ透明電極薄
膜を、レート５０オングストローム／min で、１７０nm
の厚さに成膜し、ホール注入電極とした。このときのス
パッタガスにはＡｒを用い、ガス圧は室温で１Paとし
た。また、投入電力は周波数１３．５６ＭHZで１Ｗ／cm
² 、基板・ターゲット間は８cmであった。このときの透
明電極のシート抵抗は１７Ω／□であり、その膜組成は
ターゲットと同一であった。

【００７３】〔有機ＥＬディスプレイの作製〕封止板と
して、コーニング社製７０５９ガラスを用いた。フィル
ター層として、青色フィルター層と、緑色フィルター層
と、赤色フィルター層とを、富士ハント社製のカラーフ
ィルター、カット光が緑は５６０nm以上の波長の光およ
び４８０nm以下の波長の光、青は５００nm以上の波長の
光、赤は５８０nm以下の波長の光であるものを用いた。
蛍光変換層として、蛍光スペクトルの発光極大波長λma
x が６３０nm、半値幅が２００nmであるものを用いた。
上記ガラスを図１に示すような形状とするため、フォト
リソグラフィーにより有機ＥＬ構造体と対向する面とそ
の周囲を削り、凹部を設けた。さらにこの凹部に上記フ
ィルター層を所定のパターンに配置（パターニング）
し、図１に示す構造のカラーディスプレイを作製した。

【００７４】この有機ＥＬディスプレイに直流電圧を印
加し、１０mA/cm²の一定電流密度で連続駆動させた。封
止板上から観察したところ、青色発光部が、輝度１７１
cd／m² で、色座標がｘ＝０．１２９，ｙ＝０．１０
５、緑色発光部が、輝度３１０cd／m² で、色座標がｘ
＝０．３４０，ｙ＝０．６２５、赤色発光部が、輝度７
５cd／m² で、色座標がｘ＝０．６４９，ｙ＝０．３３
８の発光色が得られた。

【００７５】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、複雑な構
造を必要とせず、製造が容易で、有機ＥＬ構造体へのダ
メージのない低コストの有機ＥＬカラーディスプレイを
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ディスプレイの構成例を示す
概念図である。

【符号の説明】

２１基板２２導電体層２３非導電体層２４有機層２５ホール注入電極２６封止板２７フィルター層２８スペーサ２９接着剤

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上に電子注入電極と、１種以上の有
機層と、ホール注入電極とが順次積層された有機ＥＬ構
造体と、この有機ＥＬ構造体上に配置され、基板に固着
された封止板とを有し、前記封止板は、有機ＥＬ構造体と対向する面にカラーフ
ィルター層を有する有機ＥＬカラーディスプレイ。
【請求項２】前記電子注入電極は、発光層と反対側に
導電体層を有し、発光層側には酸化物であって厚さ５nm
未満、仕事関数４eV以下の非導電体層とを有する請求項
１の有機ＥＬカラーディスプレイ。