JPH11260567A

JPH11260567A - 有機ｅｌ素子

Info

Publication number: JPH11260567A
Application number: JP10074939A
Authority: JP
Inventors: Michio Arai; 三千男荒井
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 1998-03-09
Filing date: 1998-03-09
Publication date: 1999-09-24

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】高輝度、高効率で信頼性が高く、保存性にも
優れた有機ＥＬ素子を実現する。【解決手段】本発明の有機ＥＬ素子は、ホール注入電
極２２と、電子注入電極２５と、これらの電極間に設け
られた１種以上の有機層とを有し、前記電子注入電極２
５が、Ｌｉを０．１〜１５at％含有するＳｉＬｉ合金で
ある。また、電子注入電極はスパッタ法で成膜されたも
のである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、有機化合物を用い
た有機ＥＬ素子に関し、さらに詳細には、有機ＥＬ素子
の発光層に電子を注入する電子注入電極に関する。

【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/cm²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】このような有機ＥＬ素子の電子注入電極と
して用いられる材料は、発光層や電子注入輸送層等へ電
子を多く注入するものが有効であると考えられている。
換言すれば、仕事関数の小さい材料ほど電子注入電極と
して適していると言える。仕事関数の小さい材料として
は種々のものがあるが、有機ＥＬ素子の電子注入電極と
して用いられるものとしては、例えば、特開平２−１５
５９５号公報には、アルカリ金属以外の複数の金属から
なり、かつ、これらの金属の少なくとも１種の金属の仕
事関数が４eV未満である電子注入電極として、例えばＭ
ｇＡｇが開示されている。

【０００４】また、仕事関数の小さいものとしてはアル
カリ金属が好ましく、米国特許第３１７３０５０号、同
３３８２３９４号明細書には、アルカリ金属として、例
えばＮａＫが記載されている。しかし、アルカリ金属を
用いたものは、活性が高く、化学的に不安定であり、安
全性、信頼性の点でＭｇＡｇ等を用いた電子注入電極に
比べ劣っている。

【０００５】電子注入電極にＬｉを用いると、高輝度の
有機ＥＬ素子が得られるが、経時変化が大きく、信頼性
が低い。また、非常に酸化されやすいので安全性にも問
題がある。

【０００６】アルカリ金属を用いた電子注入電極の、安
定性を高める試みとして、例えば、特開昭６０−１６５
７７１号公報、特開平４−２１２２８７号公報、特開平
５−１２１１７２号公報、特開平５−１５９８８２号公
報に記載されているＡｌＬｉ合金を用いた電子注入電極
が知られている。これらの公報に記載されているＡｌＬ
ｉ合金のＬｉの濃度とその製造方法を挙げると、（１）
特開昭６０−１６５７７１号公報では、Ｌｉ濃度が３．
６〜９９．８at％（１〜９９wt％）、好ましくは２９．
５〜７９．１at％（１０〜５０wt％）であり、その実施
例には１５．８〜７９．１at％（４．８〜５０wt％）の
範囲のＡｌＬｉ合金が記載されている。また、これらの
ＡｌＬｉ合金は全て蒸着法にて成膜されている。（２）
特開平４−２１２２８７号公報では、６at％以上、好ま
しくは６〜３０at％であり、その実施例にはＬｉ濃度が
２８at％のＡｌＬｉ合金が記載されている。また、これ
らのＡｌＬｉ合金は抵抗加熱共蒸着や電子ビーム蒸着、
スパッタで成膜できる旨記載されているが、実施例では
蒸着法のみ用いている。（３）特開平５−１２１１７２
号公報では、０．０３７７〜０．３８at％（０．０１〜
０．１：１００wt比）、実施例では、０．０６０〜０．
３１at％（０．０１６〜０．０８：１００wt比）のＡｌ
Ｌｉ合金を、抵抗加熱蒸着あるいは電子ビーム蒸着にて
形成する点が、また好ましくは、１５．９at％以下（５
０以下：１００wt比）、その実施例には２９．５〜６
１．８at％（１０〜３０wt％）のＡｌＬｉ合金を成膜す
る点が記載されている。（４）特開平５−１５９８８２
号公報には、Ｌｉ濃度が５〜９０at％、実施例にはＬｉ
濃度が１６〜６０at％のＡｌＬｉ合金を、Ｌｉ源は抵抗
加熱蒸着、他方を電子ビーム蒸着を用いた２元蒸着で成
膜する点について記載されている。

【０００７】しかし、上記（１）（３）および（４）の
ＡｌＬｉ合金電極は、真空蒸着でのみ成膜されている。
（２）のＡｌＬｉ合金電極は、スパッタ法についての記
載はあるものの、実施例は真空蒸着法で行われており、
スパッタ法についての具体的記載もない。

【０００８】これらでは、リチウム単独では化学的安定
性、成膜性および密着性の点で劣るため、ＡｌＬｉ合金
を用いるが、真空蒸着法を用いる場合、互いの金属の蒸
気圧が異なるため、ＡｌとＬｉの２元蒸着（共蒸着）が
必要となる。２元蒸着を用いた場合、組成の制御が容易
ではなく、また、最適な組成を毎回安定して得ることは
困難である。従って、実際に得られるＬｉ濃度は、１６
〜７９at％の比較的高濃度側に偏り、また一定しない。
Ｌｉ濃度が高くなると、化学的に不安定となり、その結
果、成膜性や密着性等が悪化し、素子特性を劣化させる
要因となる。また、品質も一定しない。一方、単一の蒸
着源から蒸着を行うこととすると、Ｌｉの濃度は０．３
８at％以下の低いものとなり、合金としての仕事関数が
高くなり、電子注入効率が低下し、実用的な特性を有す
る素子を得ることが困難である。

【０００９】また、真空蒸着法により成膜された電子注
入電極は、膜としての緻密さが低く、有機層界面との密
着性が悪いため、発光効率が低下したり、電極が剥離し
てダークスポットが発生する等、ＥＬ素子の特性や寿
命、表示品質を低下させる要因となっていた。

【００１０】さらに、Ｌｉのように仕事関数の小さい材
料は酸素や水分に対して反応性が高く、また材料の供給
や追加の作業は通常大気中で行われるため、蒸発源とし
ての材料表面には酸化物が形成されている。高品位の電
子注入電極を形成するためには、この酸化膜を除去して
から蒸着を行うことが好ましいが、酸化物は金属単体よ
りも蒸発温度が高く、あるいは蒸気圧が低く、酸化膜を
除去することは困難であリ、純粋な金属膜からなる高品
位の電子注入電極を形成することは容易ではない。ま
た、これらの酸化物が電子注入電極と有機層界面や、電
極内部に形成された場合には、仕事関数や電気伝導性が
金属単体と異なるため、所望のＥＬ特性が得られない。
さらに、実用的に見ると、大面積にした場合には組成制
御や膜厚、膜質の均一性に問題が生じたり、成膜レート
を上げた場合には組成制御や、膜質の再現性、膜質の均
一性に問題が生じる等生産性の点でも種々の問題を生じ
る。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、高輝
度、高効率で信頼性が高く、保存性にも優れた有機ＥＬ
素子を実現することである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】以上のような目的は、以
下の本発明により達成される。

【００１３】（１）ホール注入電極と、電子注入電極
と、これらの電極間に設けられた１種以上の有機層とを
有し、前記電子注入電極が、Ｌｉを０．１〜１５at％含
有するＳｉＬｉ合金である有機ＥＬ素子。（２）前記電子注入電極は、Ｌｉを５〜１０at％含有
する上記（１）の有機ＥＬ素子。（３）前記電子注入電極の膜厚が０．５〜１０ｎｍで
ある上記（１）または（２）の有機ＥＬ素子。（４）前記電子注入電極がスパッタ法で成膜されたも
のである上記（１）〜（３）のいずれかの有機ＥＬ素
子。

【００１４】

【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。

【００１５】本発明の有機ＥＬ素子は、ホール注入電極
と、電子注入電極と、これらの電極間に設けられる１種
以上の有機層とを有し、前記電子注入電極は、Ｌｉを
０．１〜１５at％含有するＳｉＬｉ合金である。電子注
入電極にＬｉを含有させると有機ＥＬ素子の輝度が高く
なる。しかし、Ｌｉは酸化しやすく、安定性に劣ってい
る。また、安全性にも問題がある。そこで、Ｌｉと共に
酸化しにくいＳｉを電子注入電極に含有させることによ
り、高輝度と信頼性とを両立することができる。

【００１６】電子注入電極を構成するＳｉＬｉ合金のＬ
ｉ含有量は、０．１〜１５at％、好ましくは５〜１０at
％である。Ｌｉ元素の量が多すぎると成膜された電子注
入電極の信頼性が低下し、少なすぎると十分な輝度が得
られない。

【００１７】電子注入電極全体の平均値としてこのよう
な組成であれば、有機層に接する界面にＬｉ元素が多
く、その反対側の面にＳｉ元素が多くなるように、膜厚
方向にＬｉの濃度が変化する濃度勾配を有する構造とし
てもよい。このような濃度勾配を持たせることで、電子
注入機能が必要な有機層界面に、高濃度で低仕事関数の
Ｌｉ元素を存在させ、外気等との接触の恐れの多い反対
側の面に反応活性の高いＬｉ元素を低濃度で存在させる
ことができ、高い電子注入効率を保持しつつ、安定性を
高めた電子注入電極を実現できる。電子注入電極の有機
層側の厚さ１／３での平均Ｌｉ濃度Ｃ_lは、電子注入電
極の有機層反対側の厚さ１／３での平均Ｌｉ濃度Ｃ_uに
対し、Ｃ_l／Ｃ_uは１〜∞のいずれであってもよい。

【００１８】電子注入電極中にＬｉ元素の濃度勾配を持
たせるには、好ましくは後述するように、ＳｉＬｉ合金
をターゲットとし、スパッタ圧力をコントロールするこ
とにより容易に実現できるが、その他に、例えば、Ｓｉ
Ｌｉ合金スパッタターゲットと、Ｓｉ金属ターゲットと
を同時に使用し、それぞれの成膜レートをコントロール
してもよい。また、このような連続的な濃度勾配を持た
せる以外、例えば、非連続的（段階的）に、Ｌｉ元素の
混合比を変えた膜を成膜してもよい。

【００１９】電子注入電極は、ＳｉおよびＬｉに加え
て、添加物としてＭｇ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｃａ等を、
合計５wt％以下含有していてもよい。

【００２０】電子注入電極薄膜の厚さは、０．５〜１０
ｎｍ、好ましくは１〜５ｎｍである。膜がこれより薄い
と、電子注入を十分には行えない。膜がこれより厚い
と、Ｓｉは抵抗が高いので、電圧降下が大きくなり、十
分な発光輝度が得られない。

【００２１】電子注入電極は、スパッタ法で成膜するこ
とが好ましい。スパッタ法を用いることにより、成膜さ
れた電子注入電極膜は、蒸着の場合と比較して、スパッ
タされる原子や原子団が比較的高い運動エネルギーを有
するため、表面マイグレーション効果が働き、有機層界
面での密着性が向上する。また、プレスパッタを行うこ
とで、真空中で表面酸化物層を除去したり、逆スパッタ
により有機層界面に吸着した水分や酸素を除去できるの
で、クリーンな電極−有機層界面や電極を形成でき、そ
の結果、高品位で安定した有機ＥＬ素子ができる。さら
に、生成するＳｉＬｉ合金膜とターゲットとの組成を制
御することができ、蒸着法のように蒸気圧等による使用
材料の制限もない。また、蒸着法に比較して材料を長時
間供給する必要がなく、膜厚や膜質の均一性に優れ、生
産性の点で有利である。

【００２２】スパッタ法により形成された電子注入電極
は緻密な膜なので、粗な蒸着膜に比較して膜中への水分
の進入が非常に少なく、化学的安定性が高く、長寿命の
有機ＥＬ素子が得られる。

【００２３】ターゲットとしては、通常、上記組成範囲
のＳｉＬｉ合金を用いる。スパッタ時のスパッタガスの
圧力は、好ましくは０．１〜５Paの範囲が好ましく、こ
の範囲でスパッタガスの圧力を調節することにより、前
記範囲のＬｉ濃度のＳｉＬｉ合金を容易に得ることがで
きる。また、成膜中にスパッタガスの圧力を、前記範囲
内で変化させることにより、上記Ｌｉ濃度勾配を有する
電子注入電極を容易に得ることができる。また、特に好
ましい成膜条件として、成膜ガス圧力と基板ターゲット
間距離の積が２０〜６５Pa・cmを満たす条件にすると、
有機層への成膜時のダメージが減少し、より好ましい結
果が得られる。

【００２４】スパッタガスには、通常のスパッタ装置に
使用される不活性ガスが使用できる。中でも、Ａｒ、Ｋ
ｒ、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、Ｋｒ、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。このことにより、スパッタされた原子の持つ運動
エネルギーが有機ＥＬ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よく、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％以上にして主スパッタガスとして用いる。

【００２５】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、成膜レートの制御が容
易であり、有機ＥＬ素子構造体へのダメージを少なくす
るためにはＤＣスパッタ法を用いることが好ましい。Ｄ
Ｃスパッタ装置の電力としては、好ましくは０．１〜１
０Ｗ／cm²、特に０．５〜７Ｗ／cm²の範囲である。ま
た、成膜レートは０．１〜１００nm／min 、特に１〜３
０nm／min の範囲が好ましい。

【００２６】本発明の有機ＥＬ素子は、電子注入電極の
ＳｉＬｉの抵抗が高いので、配線電極を必要とする。配
線電極は、電子注入電極の上、つまり有機層と反対側に
設ける。配線電極は、Ａｌ、Ａｌおよび遷移金属のいず
れか１種または２種以上を含有し、これらを単独で用い
た場合、配線電極中に少なくともＡｌが９０〜１００at
％程度含有されていることが好ましい。また、これらを
単独で含有する層を積層してもよい。Ａｌおよび遷移金
属の合金は、遷移金属、特にＳｃ，Ｎｂ，Ｚｒ，Ｈｆ，
Ｎｄ，Ｔａ，Ｃｕ，Ｓｉ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｍｎ，Ｎｉ，Ｐ
ｄ，ＰｔおよびＷ等を、好ましくはこれらの総計が１０
at％以下、さらには５at％以下、特に２at％以下含有し
ていてもよい。遷移金属の含有量は少ないほど、配線材
として機能させた場合の薄膜抵抗は下げられる。

【００２７】配線電極の厚さは、抵抗が十分に低くなれ
ばよく、５０nm以上であればよい。

【００２８】電子注入電極と配線電極とを併せた全体の
厚さとしては、特に制限はないが、通常１００〜１００
０nm程度とすればよい。

【００２９】本発明の有機ＥＬ素子は、基板上にホール
注入電極と、その上に電子注入電極を有するこれらの電
極に挟まれて、それぞれ少なくとも１層の電荷輸送層お
よび発光層を有し、さらに最上層として保護層を有す
る。なお、電荷輸送層は省略可能である。そして、電子
注入電極は、前述の通り、好ましくはスパッタ法で成膜
されるＳｉＬｉ合金で構成され、ホール注入電極は、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）、ＺｎＯ、ＳｎＯ₂、Ｉｎ₂Ｏ₃等を好
ましくはスパッタ法で成膜した構成からなる。ホール注
入電極としてはＩＴＯが特に好ましい。また、その厚さ
は１０〜５００nm程度とすることが好ましい。

【００３０】本発明の有機ＥＬ素子の構成例を図１に示
す。図１に示されるＥＬ素子は、基板２１上に、ホール
注入電極２２、ホール注入・輸送層２３、発光および電
子注入輸送層２４、電子注入電極２５、保護層２６を順
次有する。

【００３１】本発明の有機ＥＬ素子は、図示例に限ら
ず、種々の構成とすることができ、例えば、発光層を単
独で設け、この発光層と電子注入電極との間に電子注入
輸送層を介在させた構造とすることもできる。また、必
要に応じ、ホール注入・輸送層２３と発光層とを混合し
てもよい。

【００３２】電子注入電極は前述のように成膜し、発光
層等の有機層は真空蒸着等により、ホール注入電極は蒸
着やスパッタ等により成膜することができる。これらの
膜はそれぞれ、必要に応じて素子分離パターンや、マス
ク蒸着、または、膜形成後の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、基板に薄膜トラン
ジスタ（ＴＦＴ）を設けて、そのパターンに応じてその
まま表示および駆動することもできる。

【００３３】電極成膜後に、ＳｉＯ_X 等の無機材料、テ
フロン等の有機材料等を用いた保護膜を形成してもよ
い。保護膜は透明でも不透明であってもよく、保護膜の
厚さは５０〜１２００nm程度とする。保護膜は、前述の
反応性スパッタ法の他に、一般的なスパッタ法、蒸着法
等により形成すればよい。

【００３４】さらに、素子の有機層や電極の酸化を防ぐ
ために、素子上に封止層を形成することが好ましい。封
止層は、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。封止板にはガラス板以外にも、金属板、プラス
チック板等を用いることもできる。

【００３５】次に、本発明のＥＬ素子に設けられる有機
層について述べる。

【００３６】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。

【００３７】ホール注入輸送層は、陽電極からのホール
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、電
子注入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
て、発光効率を改善する。

【００３８】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。

【００３９】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・発光領域の設計にもよるが、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。ホールまたは電子の各々の注入層と輸送層と
を分ける場合は、注入層は１nm以上、輸送層は２０nm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５
００nm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。

【００４０】本発明の有機ＥＬ素子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６３−２６
４６９２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６−１１０５６
９号のフェニルアントラセン誘導体、特願平６−１１４
４５６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。

【００４１】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。

【００４２】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。

【００４３】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。

【００４４】また、８−キノリノールないしその誘導体
の他に、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。

【００４５】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。

【００４６】この他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。

【００４７】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。

【００４８】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。

【００４９】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有利な物質中を
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。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。

【００５０】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。

【００５１】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。

【００５２】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。

【００５３】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ことで決定するが、一
般的には、ホール注入輸送性化合物／電子注入輸送性化
合物の重量比が、１／９９〜９９／１、さらには１０／
９０〜９０／１０、特には２０／８０〜８０／２０程度
となるようにすることが好ましい。

【００５４】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。

【００５５】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。

【００５６】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。

【００５７】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、陽電極（ＩＴＯ等）側からイオ
ン化ポテンシャルの小さい化合物の順に積層することが
好ましい。また陽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。

【００５８】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。

【００５９】電子注入輸送層を電子注入層と電子輸送相
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、電子注入電極側から電子親和力の大
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。

【００６０】基板材料としては、基板側から発光した光
を取り出す構成の場合、ガラスや石英、樹脂等の透明な
いし半透明材料を用いる。また、基板に色フィルター膜
や蛍光性物質を含む色変換膜、あるいは誘電体反射膜を
用いて発光色をコントロールしてもよい。また、逆積層
の場合には、基板は透明でも不透明であってもよく、不
透明である場合にはセラミックス等を使用してもよい。

【００６１】カラーフィルター膜には、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ればよい
が、有機ＥＬの発光する光に合わせてカラーフィルター
の特性を調整し、取り出し効率・色純度を最適化すれば
よい。

【００６２】また、ＥＬ素子材料や蛍光変換層が光吸収
するような短波長の外光をカットできるカラーフィルタ
ーを用いれば、素子の耐光性・表示のコントラストも向
上する。

【００６３】また、誘電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。

【００６４】蛍光変換フィルター膜は、ＥＬ発光の光を
吸収し、蛍光変換膜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、組成として
は、バインダー、蛍光材料、光吸収材料の三つから形成
される。

【００６５】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
とが好ましい。実際には、レーザー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・クマリン系
化合物等を用いればよい。

【００６６】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出来るようなものが好ましい。
また、ＩＴＯの成膜時にダメージを受けないような材料
が好ましい。

【００６７】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、必要の無い場合は用いなくてもよ
い。また、光吸収材料は、蛍光性材料の蛍光を消光しな
いような材料を選べばよい。

【００６８】ホール注入輸送層、発光層および電子注入
輸送層の形成には、均質な薄膜が形成できることから真
空蒸着法を用いることが好ましい。真空蒸着法を用いた
場合、アモルファス状態または結晶粒径が０．１μm 以
下の均質な薄膜が得られる。結晶粒径が０．１μm を超
えていると、不均一な発光となり、素子の駆動電圧を高
くしなければならなくなり、電荷の注入効率も著しく低
下する。

【００６９】真空蒸着の条件は特に限定されないが、１
０^-4Pa以下の真空度とし、蒸着速度は０．０１〜１nm／
sec 程度とすることが好ましい。また、真空中で連続し
て各層を形成することが好ましい。真空中で連続して形
成すれば、各層の界面に不純物が吸着することを防げる
ため、高特性が得られる。また、素子の駆動電圧を低く
したり、ダークスポットの成長・発生を抑えたりするこ
とができる。

【００７０】これら各層の形成に真空蒸着法を用いる場
合において、１層に複数の化合物を含有させる場合、化
合物を入れた各ボートを個別に温度制御して共蒸着する
ことが好ましい。

【００７１】本発明の有機ＥＬ素子は、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、２〜２
０V程度とされる。

【００７２】

【実施例】次に、本発明の実施例を示し、本発明をより
具体的に説明する。

【００７３】＜実施例１＞コーニング社製７０５９ガラ
ス基板上に、ＩＴＯ透明電極（ホール注入電極）を膜厚
８５nmで６４ドット×７ラインの画素（一画素当たり１
００×１００μm）を構成するよう成膜、パターニング
した。そして、パターニングされたホール注入電極が形
成された基板を、中性洗剤、アセトン、エタノールを用
いて超音波洗浄し、煮沸エタノール中から引き上げて乾
燥した。その後、ＵＶ／Ｏ₃ 洗浄を行った。

【００７４】次いで、基板を成膜室に移動し、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。そして、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）を蒸着速度０.
２nm／sec.で４０nmの厚さに蒸着し、ホール注入層とし
た。

【００７５】次に、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（以下、ＴＰＤ）を蒸着速度
０．２nm／sec.で３５nmの厚さに蒸着し、ホール輸送層
とした。

【００７６】次に、減圧を保ったまま、トリス（８−キ
ノリノラト）アルミニウム（以下、Ａｌｑ３）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。これら有機層の全体の厚みは１３
０nmであった。

【００７７】次いで、このＥＬ素子基板を真空蒸着装置
からスパッタ装置に移し、成膜する電子注入電極と同じ
組成のＳｉＬｉ合金をターゲットとして、ＤＣスパッタ
法により、電子注入電極を成膜速度１０nm／min で、３
nmの厚さに成膜した。このときのスパッタガスはＡｒ１
００sccmで、動作圧は０．５Paとした。また、投入電力
は５００Ｗ、基板・ターゲット間は８cmであった。

【００７８】さらに、減圧を保ったまま、Ａｌターゲッ
トを用いたＤＣスパッタ法により、スパッタ圧力０．３
PaにてＡｌ配線電極を２００nmの厚さに成膜した。この
とき、スパッタガスにはＡｒを用い、投入電力は５００
Ｗ、ターゲットの大きさは４インチ径、基板とターゲッ
トの距離は９０mmとした。

【００７９】次いで、この有機ＥＬ素子を、大気中、室
温で２０時間保存した後、１０mA/cm²の一定電流密度で
駆動させ、輝度と非発光面積の拡大とを測定した。結果
を図２に示す。画素は１００×１００μm であり、縮小
した発光部分の一辺と元々の画素の一辺との間隔で非発
光部の拡大を示す。

【００８０】本発明の有機ＥＬ素子は、輝度が高く、保
存性にも優れていた。電子注入電極のＬｉ含有量が増加
すると輝度が高くなり、Ｓｉ含有量が減少すると保存性
がよくなる傾向があった。

【００８１】

【発明の効果】以上のように、本発明により、高輝度、
高効率で信頼性が高く、保存性にも優れた有機ＥＬ素子
を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】有機ＥＬ素子の構成例を示す概念図である。

【図２】本発明の有機ＥＬ素子の輝度と非発光面積の拡
大との電子注入電極のＬｉ含有量の依存性を示すグラフ
である。

【符号の説明】

２１基板２２ホール注入電極２３ホール注入・輸送層２４発光層２５電子注入電極２６保護層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ホール注入電極と、電子注入電極と、こ
れらの電極間に設けられた１種以上の有機層とを有し、前記電子注入電極が、Ｌｉを０．１〜１５at％含有する
ＳｉＬｉ合金である有機ＥＬ素子。
【請求項２】前記電子注入電極は、Ｌｉを５〜１０at
％含有する請求項１の有機ＥＬ素子。
【請求項３】前記電子注入電極の膜厚が０．５〜１０
ｎｍである請求項１または２の有機ＥＬ素子。
【請求項４】前記電子注入電極がスパッタ法で成膜さ
れたものである請求項１〜３のいずれかの有機ＥＬ素
子。