JPH1126167A

JPH1126167A - 有機電界発光素子

Info

Publication number: JPH1126167A
Application number: JP10091408A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Kanai; 浩之金井; Yoshiharu Sato; 佳晴佐藤
Original assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Current assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Priority date: 1997-04-04
Filing date: 1998-04-03
Publication date: 1999-01-29
Anticipated expiration: 2018-04-03
Also published as: JP3684826B2

Abstract

(57)【要約】【課題】陰極の有機発光層からの剥離や、陰極材料の
酸化、陰極材料の有機発光層への拡散等による、素子特
性の劣化がなく、長時間にわたって安定な発光特性を維
持できる有機電界発光素子を提供する。【解決手段】陰極と有機発光素子との間に、周期律表
２Ａ族の金属のハロゲン化物、周期律表３Ａ族の金属の
ハロゲン化物、および２種以上の金属元素の複合ハロゲ
ン化物から選ばれる少なくとも１種を含む陰極界面層を
有することを特徴とする、有機電界発光素子。

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、有機化合物からなる発光
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な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なる発光層を設
けた有機ＥＬ素子の開発（Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔ
ｔ．，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ＥＬ素子と比較して発
光効率の大幅な改善がなされている。

【０００４】また、有機発光層としては、ポリ（ｐ−フ
ェニレンビニレン）（Ｎａｔｕｒｅ，３４７巻，５３９
頁，１９９０年；Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，６
１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．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，５
８巻，１９８２頁，１９９１年；ＴｈｉｎＳｏｌｉｄ
Ｆｉｌｍｓ，２１６巻，９０頁，１９９２年；Ｎａｔ
ｕｒｅ，３５７巻，４７７頁，１９９２年）、ポリ（３
−アルキルチオフェン）（Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈ
ｙｓ．，３０巻，Ｌ１９３８頁，１９９１年；Ｊ．Ａｐ
ｐｌ．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）も開発されてい
る。

【０００５】以上に示した有機ＥＬ素子においては、通
常、陽極としてはインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）のよう
な透明電極が用いられるが、陰極に関しては電子注入を
効率よく行うために仕事関数の低い金属電極が用いら
れ、マグネシウム合金やカルシウム等が用いられてい
る。また比較的安定な金属に低仕事関数の金属を微量ド
ープする系として、アルミニウムやインジウムにリチウ
ムを０．０１〜０．１％ドープした合金も用いられてい
る（特開平５−１５９８８２号公報、特開平５−１９８
３８０号公報）。

【０００６】また最近、フッ化リチウムを０．５〜１ｎ
ｍ蒸着し、さらにこの上にアルミニウムを蒸着すること
により、素子の低電圧化をはかった報告や（ｐ１５２，
Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．７０（２），１９９
７）、アルミニウムを０．６〜１．２ｎｍ蒸着し、一度
大気に晒して自然酸化によりＡｌ₂Ｏ₃を形成し、さら
にアルミニウムを蒸着することにより、同様に素子の低
電圧化を行った結果も報告されている（ｐ１２３３，Ａ
ｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．７０（１０），１９９
７）が素子の安定化ということに関しては、未だ不明で
ある。また、陰極界面層として、Ｎ−フェニルカルバゾ
ール化合物を用いたもの（特願平６−１９９５６２号公
報）、芳香族アミン化合物を用いたもの（特開平５−４
８４７５号公報）等の有機物を用いたものが報告されて
いるが、未だ十分な特性が得られていない。このように
安定に発光する素子を提供するという観点からみてみる
と、未だ実用的なレベルには達していないのが現状であ
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】これまでに開示されて
いる有機電界発光素子では、ＥＬ発光は陽極から注入さ
れた正孔と陰極から注入された電子との再結合によりも
たらされる。一般にキャリアの注入は、電子の場合、陰
極と有機発光層との界面における注入障壁を低くして注
入効率を向上させるために、マグネシウム合金やカルシ
ウム等の低仕事関数の金属電極や、安定な金属に低仕事
関数の金属を微量ドープした電極が陰極として用いられ
ている。しかしながら、これらの金属材料は有機発光層
との密着性が悪いために、有機発光層から剥離したり、
陰極材料の酸化や、陰極材料の有機発光層への拡散等に
より、素子の特性の劣化がもたらされる。

【０００８】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維持できる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
層と陰極の界面に、特定の金属化合物を含む陰極界面層
を設けることが効果的であることを見いだした。

【０００９】

【課題を解決するための手段】つまり本発明は、基板上
に、陽極及び陰極により挟持された有機発光層を含む有
機電界発光素子であって、該素子の陰極と有機発光層と
の間に特定の金属化合物を含む陰極界面層を設けてなる
ことを特徴とする有機電界発光素子に関する。詳しく
は、周期律表２Ａ族の金属のハロゲン化物、周期律表３
Ａ族の金属のハロゲン化物、および２種類以上の金属元
素の複合ハロゲン化化合物から選ばれる少なくとも１種
の化合物を含む陰極界面層を設けてなる有機電界発光素
子に存する。

【００１０】

【発明の実施の形態】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は本発明に用いら
れる一般的な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、２は陽極、３は有機発光層、
４は陰極界面層、５は陰極を各々表す。基板１は有機電
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。特にガラス板や、ポリエステル、ポリ
メタクリレート、ポリカーボネート、ポリスルホンなど
の透明な合成樹脂の板が好ましい。合成樹脂基板を使用
する場合にはガスバリア性に留意する必要がある。基板
のガスバリア性が低すぎると、基板を通過する外気によ
り有機電界発光素子が劣化することがあるので好ましく
ない。このため、合成樹脂基板のどちらか片側もしくは
両側に緻密なシリコン酸化膜等を設けてガスバリア性を
確保する方法も好ましい方法の一つである。

【００１１】基板１上には陽極２が設けられるが、陽極
２は有機発光層３への正孔注入の役割を果たすものであ
る。この陽極は、通常、アルミニウム、金、銀、ニッケ
ル、パラジウム、白金等の金属、インジウム及び／また
はスズの酸化物などの金属酸化物、ヨウ化銅などのハロ
ゲン化金属、カーボンブラック、あるいは、ポリ（３−
メチルチオフェン）、ポリピロール、ポリアニリン等の
導電性高分子などにより構成される。陽極２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。また、銀などの金属微粒子、ヨウ化銅など
の微粒子、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１上に塗布することにより
陽極２を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１上に薄膜を形成した
り、基板１上に導電性高分子を塗布して陽極２を形成す
ることもできる（Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，６
０巻，２７１１頁，１９９２年）。陽極２は異なる物質
で積層して形成することも可能である。陽極２の厚み
は、必要とする透明性により異なる。透明性が必要とさ
れる場合は、可視光の透過率を、通常、６０％以上、好
ましくは８０％以上と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１０〜５
００ｎｍ程度である。不透明でよい場合は陽極２は基板
１と同一の材料を用いてもよい。また、さらには上記の
陽極２の上に異なる導電材料を積層することも可能であ
る。

【００１２】陽極２の上には有機発光層３が設けられる
が、有機発光層３は、電界を与えられた電極間におい
て、陽極から注入された正孔と陰極から注入された電子
を効率よく輸送して再結合させ、かつ、再結合により効
率よく発光する材料から形成される。通常、この有機発
光層３は発光効率の向上のために、図２に示すように、
正孔輸送層３ａと電子輸送層３ｂに分割して機能分離型
にすることが行われる（Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔ
ｔ．，５１巻，９１３頁，１９８７年）。

【００１３】上記の機能分離型素子において、正孔輸送
層３ａの材料に要求される条件としては、陽極２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、可視光の
光に対して透明性が高く、しかも正孔移動度が大きく、
さらに安定性に優れ、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。上記の一般的
要求以外に、車載表示用の応用を考えた場合、素子には
さらに耐熱性が要求される。従って、ガラス転移温度と
して７０℃以上の値を有する材料が望ましい。

【００１４】このような正孔輸送材料としては、例え
ば、１，１−ビス（４−ジ−ｐ−トリルアミノフェニ
ル）シクロヘキサン等の３級芳香族アミンユニットを連
結した芳香族ジアミン化合物（特開昭５９−１９４３９
３号公報）、４，４′−ビス［Ｎ−１−ナフチル）−Ｎ
−フェニルアミノ］ビフェニルで代表される２個以上の
３級アミンを含み２個以上の縮合芳香族環が窒素原子に
置換した芳香族アミン（特開平５−２３４６８１号公
報）、トリフェニルベンゼンの誘導体でスターバースト
構造を有する芳香族トリアミン（米国特許第４，９２
３，７７４号）、Ｎ，Ｎ′−ジフェニル−Ｎ，Ｎ′−ビ
ス（３−メチルフェニル）ビフェニル−４，４′−ジア
ミン等の芳香族ジアミン（米国特許第４，７６４，６２
５号）、α，α，α′，α′−テトラメチル−α，α′
−ビス（４−ジ−ｐ−トリルアミノフェニル）−ｐ−キ
シレン（特開平３−２６９０８４号公報）、分子全体と
して立体的に非対称なトリフェニルアミン誘導体（特開
平４−１２９２７１号公報）、ピレニル基に芳香族ジア
ミノ基が複数個置換した化合物（特開平４−１７５３９
５号公報）、エチレン基で３級芳香族アミンユニットを
連結した芳香族ジアミン（特開平４−２６４１８９号公
報）、スチリル構造を有する芳香族ジアミン（特開平４
−２９０８５１号公報）、チオフェン基で芳香族３級ア
ミンユニットを連結したもの（特開平４−３０４４６６
号公報）、スターバースト型芳香族トリアミン（特開平
４−３０８６８８号公報）、ベンジルフェニル化合物
（特開平４−３６４１５３号公報）、フルオレン基で３
級アミンを連結したもの（特開平５−２５４７３号公
報）、トリアミン化合物（特開平５−２３９４５５号公
報）、ビスジピリジルアミノビフェニル（特開平５−３
２０６３４号公報）、Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリフェニルアミン
誘導体（特開平６−１９７２号公報）、フェノキサジン
構造を有する芳香族ジアミン（特開平７−１３８５６２
号公報）、ジアミノフェニルフェナントリジン誘導体
（特開平７−２５２４７４号公報）、ヒドラゾン化合物
（特開平２−３１１５９１号公報）、シラザン化合物
（米国特許第４，９５０，９５０号公報）、シラナミン
誘導体（特開平６−４９０７９号公報）、ホスファミン
誘導体（特開平６−２５６５９号公報）、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
てもよいし、必要に応じて、各々、混合して用いてもよ
い。

【００１５】上記の化合物以外に、正孔輸送層の材料と
して、ポリビニルカルバゾールやポリシラン（Ａｐｐ
ｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，５９巻，２７６０頁，１９
９１年）、ポリフォスファゼン（特開平５−３１０９４
９号公報）、ポリアミド（特開平５−３１０９４９号公
報）、ポリビニルトリフェニルアミン（特開平７−５３
９５３号公報）、トリフェニルアミン骨格を有する高分
子（特開平４−１３３０６５号公報）、トリフェニルア
ミン単位をメチレン基等で連結した高分子（Ｓｙｎｔｈ
ｅｔｉｃＭｅｔａｌｓ，５５−５７巻，４１６３頁，
１９９３年）、芳香族アミンを含有するポリメタクリレ
ート（Ｊ．Ｐｏｌｙｍ．Ｓｃｉ．，Ｐｏｌｙｍ．Ｃｈｅ
ｍ．Ｅｄ．，２１巻，９６９頁，１９８３年）等の高分
子材料が挙げられる。上記の正孔輸送材料を塗布法ある
いは真空蒸着法により前記陽極２上に積層することによ
り正孔輸送層３ａを形成する。

【００１６】塗布法の場合は、正孔輸送材料を１種また
は２種以上と、必要により正孔のトラップにならないバ
インダー樹脂や塗布性改良剤などの添加剤とを添加し、
溶解して塗布溶液を調製し、スピンコート法などの方法
により陽極２上に塗布し、乾燥して正孔輸送層４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、通常、５０重量％以下が好まし
い。

【００１７】真空蒸着法の場合には、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^-4Ｐａ程度にまで排気した後、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１上の陽極２上に正孔輸送層を形成
させる。正孔輸送層３ａの膜厚は、通常、１０〜３００
ｎｍ、好ましくは３０〜１００ｎｍである。このように
薄い膜を一様に形成するためには、一般に真空蒸着法が
よく用いられる。

【００１８】陽極２と正孔輸送層３ａのコンタクトを向
上させるために、図３に示すように、陽極と正孔輸送層
の間に陽極バッファ層３ａ′を設けてもよい。陽極バッ
ファ層に用いられる材料に要求される条件としては、陽
極とのコンタクトがよく均一な薄膜が形成でき、熱的に
安定、すなわち、融点及びガラス転移温度が高く、融点
としては３００℃以上、ガラス転移温度としては１００
℃以上が要求される。さらに、イオン化ポテンシャルが
低く陽極からの正孔注入が容易なこと、正孔移動度が大
きいことが挙げられる。この目的のために、これまでに
ポルフィリン誘導体やフタロシアニン化合物（特開昭６
３−２９５６９５号公報）、スターバスト型芳香族トリ
アミン（特開平４−３０８６８８号公報）、ヒドラゾン
化合物（特開平４−３２０４８３号公報）、アルコキシ
置換の芳香族ジアミン誘導体（特開平４−２２０９９５
号公報）、ｐ−（９−アントリル）−Ｎ，Ｎ−ジ−ｐ−
トリルアニリン（特開平３−１１１４８５号公報）、ポ
リチエニレンビニレンやポリ−ｐ−フェニレンビニレン
（特開平４−１４５１９２号公報）、ポリアニリン（Ａ
ｐｐｌ．Ｐｎｙｓ．Ｌｅｔｔ．，６４巻，１２４５頁，
１９９４年参照）等の有機化合物や、スパッタ・カーボ
ン膜（特開平８−３１５７３号公報）や、バナジウム酸
化物、ルテニウム酸化物、モリブデン酸化物等の金属酸
化物（第４３回応用物理学関係連合講演会，２７ａ−Ｓ
Ｙ−９，１９９６年）が報告されている。

【００１９】上記陽極バッファ層材料としてよく使用さ
れる化合物としては、ポルフィリン化合物またはフタロ
シアニン化合物が挙げられる。これらの化合物は中心金
属を有していてもよいし、無金属のものでもよい。好ま
しいこれらの化合物の具体例としては、以下の化合物が
挙げられる。ポルフィン５，１０，１５，２０−テトラフェニル−２１Ｈ，２３
Ｈ−ポルフィン５，１０，１５，２０−テトラフェニル−２１Ｈ，２３
Ｈ−ポルフィンコバルト（II）５，１０，１５，２０−テトラフェニル−２１Ｈ，２３
Ｈ−ポルフィン銅（II）５，１０，１５，２０−テトラフェニル−２１Ｈ，２３
Ｈ−ポルフィン亜鉛（II）５，１０，１５，２０−テトラフェニル−２１Ｈ，２３
Ｈ−ポルフィンバナジウム（IV）オキシド５，１０，１５，２０−テトラ（４−ピリジル）−２１
Ｈ，２３Ｈ−ポルフィン２９Ｈ，３１Ｈ−フタロシアニン銅（II）フタロシアニン亜鉛（II）フタロシアニンチタンフタロシアニンオキシドマグネシウムフタロシアニン鉛フタロシアニン銅（II）４，４’，４''，４''' −テトラアザ−２９
Ｈ，３１Ｈ−フタロシアニン

【００２０】陽極バッファ層の場合も、正孔輸送層と同
様にして薄膜形成可能であるが、無機物の場合には、さ
らに、スパッタ法や電子ビーム蒸着法、プラズマＣＶＤ
法が用いられる。以上のようにして形成される陽極バッ
ファ層３ａ′の膜厚は、通常、３〜１００ｎｍ、好まし
くは１０〜５０ｎｍである。

【００２１】正孔輸送層３ａの上には電子輸送層３ｂが
設けられる。電子輸送層は、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３ａの方向
に輸送することができる化合物より形成される。電子輸
送層３ｂに用いられる電子輸送性化合物としては、陰極
４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、さらに安定性に優れトラップとなる
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。

【００２２】このような条件を満たす材料としては、テ
トラフェニルブタジエンなどの芳香族化合物（特開昭５
７−５１７８１号公報）、８−ヒドロキシキノリンのア
ルミニウム錯体などの金属錯体（特開昭５９−１９４３
９３号公報）、１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］キノリン
の金属錯体（特開平６−３２２３６２号公報）、混合配
位子アルミニウムキレート錯体（特開平５−１９８３７
７号公報、特開平５−１９８３７８号公報、特開平５−
２１４３３２号公報、特開平６−１７２７５１号公
報）、シクロペンタジエン誘導体（特開平２−２８９６
７５号公報）、ペリノン誘導体（特開平２−２８９６７
６号公報）、オキサジアゾール誘導体（特開平２−２１
６７９１号公報）、ビススチリルベンゼン誘導体（特開
平１−２４５０８７号公報、同２−２２２４８４号公
報）、ペリレン誘導体（特開平２−１８９８９０号公
報、同３−７９１号公報）、クマリン化合物（特開平２
−１９１６９４号公報、同３−７９２号公報）、希土類
錯体（特開平１−２５６５８４号公報）、ジスチリルピ
ラジン誘導体（特開平２−２５２７９３号公報）、ｐ−
フェニレン化合物（特開平３−３３１８３号公報）、チ
アジアゾロピリジン誘導体（特開平３−３７２９２号公
報）、ピロロピリジン誘導体（特開平３−３７２９３号
公報）、ナフチリジン誘導体（特開平３−２０３９８２
号公報）、シロール誘導体（日本化学会第７０春季年
会，２Ｄ１０２及び２Ｄ１０３，１９９６年）など
が挙げられる。

【００２３】電子輸送層３ｂの膜厚は、通常、１０〜２
００ｎｍ、好ましくは３０〜１００ｎｍである。電子輸
送層も正孔輸送層と同様の方法で形成することができる
が、通常は真空蒸着法が用いられる。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．Ｐｈｙｓ．，６５巻，３６１０頁，
１９８９年）等が行われている。この方法の利点は、１）高効率の蛍光色素により発光効率が向上、２）蛍光色素の選択により発光波長が可変、３）濃度消光を起こす蛍光色素も使用可能、４）薄膜性の悪い蛍光色素も使用可能、等が挙げられる。

【００２４】素子の駆動寿命を改善する目的において
も、前記電子輸送材料をホスト材料として、蛍光色素を
ドープすることは有効である。例えば、８−ヒドロキシ
キノリンのアルミニウム錯体などの金属錯体をホスト材
料として、ルブレンに代表されるナフタセン誘導体（特
開平４−３３５０８７号公報）、キナクリドン誘導体
（特開平５−７０７７３号公報）、ペリレン等の縮合多
環芳香族環（特開平５−１９８３７７号公報）を、ホス
ト材料に対して０．１〜１０重量％ドープすることによ
り、素子の発光特性、特に駆動安定性を大きく向上させ
ることができる。

【００２５】ホスト材料としては、例えば、電子輸送層
３ｂがその役割を果たす場合、前述の電子輸送性化合物
が挙げられ、正孔輸送層３ａがホスト材料としての役割
を果たす場合、前述の芳香族アミン化合物やヒドラゾン
化合物が挙げられる。上記ドーパントが正孔輸送層およ
び／または電子輸送層中にドープされる場合、各層にお
いて膜に対して垂直方向に均一にドープされるが、垂直
方向において濃度分布があっても構わない。例えば、正
孔輸送層との界面近傍にのみドープしたり、逆に、陰極
界面近傍にドープしてもよい。

【００２６】これらの化合物を用いた電子輸送層３ｂ
は、電子を輸送する役割と、正孔と電子の再結合の際に
発光をもたらす役割を同時に果している。正孔輸送層３
ａが発光機能を有する場合は、電子輸送層３ｂは電子を
輸送する役割だけを果たす。有機電界発光素子の発光効
率をさらに向上させる方法として、有機発光層として、
電子輸送層３ｂの上にさらに電子注入層を積層すること
もできる。この電子注入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。このような電子輸送材料として
は、既に電子輸送層材料として挙げた８−ヒドロキシキ
ノリンのアルミ錯体、オキサジアゾール誘導体（Ａｐｐ
ｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，５５巻，１４８９頁，１９
８９年他）やこれらをポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭ
Ａ）等の樹脂に分散した系（Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅ
ｔｔ．，６１巻，２７９３頁，１９９２年）、フェナン
トロリン誘導体（特開平５−３３１４５９号公報）、２
−ｔ−ブチル−９，１０−Ｎ，Ｎ′−ジシアノアントラ
キノンジイミン（Ｐｈｙｓ．Ｓｔａｔ．Ｓｏｌ．
（ａ），１４２巻，４８９頁，１９９４年）、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。電子注入層の膜厚は、通常、５〜２
００ｎｍ、好ましくは１０〜１００ｎｍである。

【００２７】機能分離を行わない単層型の有機発光層３
としては、先に挙げたポリ（ｐ−フェニレンビニレン）
（Ｎａｔｕｒｅ，３４７巻，５３９頁，１９９０年；Ａ
ｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．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］（Ａｐ
ｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，５８巻，１９８２頁，１
９９１年；ＴｈｉｎＳｏｌｉｄＦｉｌｍｓ，２１６
巻，９６頁，１９９２年；Ｎａｔｕｒｅ，３５７巻，４
７７頁，１９９２年）、ポリ（３−アルキルチオフェ
ン）（Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，３０巻，Ｌ
１９３８頁，１９９１年；Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，
７２巻，５６４頁，１９９２年）等の高分子材料や、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
材料を混合した系（応用物理，６１巻，１０４４頁，１
９９２年）が挙げられる。

【００２８】本発明においては、陰極と有機発光層との
間に陰極界面層を設ける。陰極界面層４は、陰極と上記
有機発光層との密着性を向上させるとともに、陰極材料
の有機発光層への拡散を防止する役割を果たす。また陰
極からの電子の注入を妨げないことが要求される。本発
明の陰極界面層は、周期律表２Ａ族の金属のハロゲン化
物、周期律表３Ａ族の金属のハロゲン化物、および２種
以上の金属元素を構成元素とする複合ハロゲン化化合物
から選ばれた、少なくとも１種の化合物を含む。

【００２９】本発明の陰極界面層に含まれる周期律表２
Ａ族の金属としては、ベリリウム、マグネシウム、カル
シウム、ストロンチウム、バリウム、ラジウム等が挙げ
られるが、好ましくは、マグネシウム、カルシウム、ス
トロンチウム、バリウムである。また、ハロゲンとはフ
ッ素、塩素、臭素、ヨウ素、アスタチンの５元素をいう
が、本発明に用いられるハロゲン化物としては、好まし
くは、フッ化物、塩化物、臭化物、ヨウ化物が挙げられ
る。具体的に好ましいハロゲン化物を列挙すると、フッ
化カルシウム、フッ化マグネシウム、フッ化ストロンチ
ウム、フッ化バリウム、塩化カルシウム、塩化マグネシ
ウム、塩化ストロンチウム、塩化バリウム、臭化カルシ
ウム、臭化マグネシウム、臭化ストロンチウム、臭化バ
リウムであり、特に好ましくはフッ化マグネシウム、フ
ッ化カルシウム、フッ化ストロンチウム、フッ化バリウ
ムであり、これらは２種以上混合して用いることもでき
る。

【００３０】本発明の陰極界面層に含まれる周期律表３
Ａ族の金属としては、スカンジウム、イットリウム、ラ
ンタノイド（ランタン、セリウム、プラセオジウム、ネ
オジウム、プロメチウム、サマリウム、ユーロピウム、
ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミウ
ム、エルビウム、ツリウム、イッテルビウム及びルテチ
ウム）、アクチノイド等が挙げられるが、好ましくは、
スカンジウム、イットリウム、ランタン、セリウム、プ
ラセオジウム、ネオジウム、サマリウム、ユーロピウ
ム、テルビウム、ジスプロシウム、ツリウム、イッテル
ビウムおよびルテチウムである。

【００３１】具体的に特に好ましいハロゲン化物を列挙
すると、フッ化スカンジウム、フッ化イットリウム、フ
ッ化ランタン、フッ化セリウム、フッ化プラセオジウ
ム、フッ化ネオジウム、フッ化サマリウム、フッ化ユー
ロピウム、フッ化テルビウム、フッ化ジスプロシウム、
フッ化ツリウム、フッ化イッテルビウム、フッ化ルテチ
ウム、塩化スカンジウム、塩化イットリウム、塩化ラン
タン、塩化セリウム、塩化プラセオジウム、塩化ネオジ
ウム、塩化サマリウム、塩化ユーロピウム、塩化テルビ
ウム、塩化ジスプロシウム、塩化ツリウム、塩化イッテ
ルビウム、塩化ルテチウム、臭化スカンジウム、臭化イ
ットリウム、臭化ランタン、臭化セリウム、臭化プラセ
オジウム、臭化ネオジウム、臭化サマリウム、臭化ユー
ロピウム、臭化テルビウム、臭化ジスプロシウム、臭化
ツリウム、臭化イッテルビウムおよび臭化ルテチウムで
ある。特に好ましくは、金属のハロゲン化物が、フッ化
スカンジウム、フッ化イットリウム、フッ化ランタン、
フッ化セリウム、フッ化プラセオジウム、フッ化ネオジ
ウム、フッ化サマリウム、フッ化ユーロピウム、フッ化
テルビウム、フッ化ジスプロシウム、フッ化ツリウム、
フッ化イッテルビウム、フッ化ルテチウムであり、これ
らは２種以上混合して用いることができる。

【００３２】本発明の陰極界面層に含まれる、２種以上
の金属元素の複合ハロゲン化化合物において、金属元素
としては１Ａ族、２Ａ族、３Ａ族、４Ａ族、５Ａ族、１
Ｂ族、２Ｂ族、３Ｂ族、４Ｂ族の金属元素から選ばれる
２種以上の金属元素を構成元素とすることが好適であ
る。より好ましくは、下記組成式で表される複合ハロゲ
ン化化合物が挙げられる。

【００３３】

【化３】Ａ_pＭ_qＸ_r

【００３４】式中、Ａは周期律表の１Ａ族、２Ａ族の金
属元素の中から選ばれる少なくとも１種の元素を表す。
Ｍは３Ａ族、３Ｂ族の金属元素の中から選ばれる少なく
とも１種の元素を表し、中でも、アルミニウム、ガリウ
ム、インジウムまたはランタノイド系金属が好ましい。
また、ＡおよびＭはそれぞれ２種以上の金属元素を使用
することもできる。Ｘはハロゲン原子を表し、フッ素、
塩素、臭素、ヨウ素が好ましく、特にはフッ素が好適で
ある。ｐ、ｑ、ｒはそれぞれ独立に１から２０までの整
数を表す。

【００３５】具体的に好ましい複合ハロゲン化化合物の
一例を列挙すると、Ｎａ₃ＡｌＦ₆、Ｎａ₅Ａｌ
₃Ｆ₁₄、Ｎａ₃Ｌｉ₃（ＡｌＦ₆）₁₂、ＮａＣａＡｌＦ
₆、ＮａＳｒ₃Ａｌ₃Ｆ₁₆、Ｎａ₂ＭｇＡｌＦ₇、Ｎａ
ＣａＡｌＦ₆、Ｎａ₃ＡｌＢｒ₆、Ｎａ₅Ａｌ₃Ｂ
ｒ₁₄、Ｎａ₃Ｌｉ₃（ＡｌＢｒ₆）₁₂、ＮａＣａＡｌＢ
ｒ₆、ＮａＳｒ₃Ａｌ₃Ｂｒ₁₆、Ｎａ₂ＭｇＡｌＢ
ｒ₇、ＮａＣａＡｌＢｒ₆、Ｎａ₃ＡｌＣｌ₆、Ｎａ₅
Ａｌ₃Ｃｌ₁₄、Ｎａ₃Ｌｉ₃（ＡｌＣｌ₆）₂、ＮａＣ
ａＡｌＣｌ₆、ＮａＳｒ₃Ａｌ₃Ｃｌ₁₆、Ｎａ₂ＭｇＡ
ｌＣｌ₇、ＮａＣａＡｌＣｌ₆、Ｎａ₃ＡｌＩ₆、Ｎａ
₅Ａｌ₃Ｉ₁₄、Ｎａ₃Ｌｉ₃（ＡｌＩ₆）₂、ＮａＣａ
Ａｌ₁₆、ＮａＳｒ₃Ａｌ₃Ｉ₁₆、Ｎａ₂ＭｇＡｌＩ₇、
ＮａＣａＡｌＩ₆、Ｌｉ ₃ＡｌＦ₆、Ｌｉ₅Ａｌ
₃Ｆ₁₄、ＬｉＣａＡｌＦ₆、ＬｉＳｒ₃Ａｌ₃Ｆ₁₆、Ｌ
ｉ₂ＭｇＡｌＦ₇、ＬｉＣａＡｌＦ₆、Ｌｉ₃ＡｌＢｒ
₆、Ｌｉ₅Ａｌ₃Ｂｒ₁₄、ＬｉＣａＡｌＢｒ₆、ＬｉＳ
ｒ₃Ａｌ₃Ｂｒ₁₆、Ｌｉ₂ＭｇＡｌＢｒ₇、ＬｉＣａＡ
ｌＢｒ₆、Ｌｉ₃ＡｌＣｌ₆、Ｌｉ₅Ａｌ₃Ｃｌ₁₄、Ｌ
ｉＣａＡｌＣｌ₆、ＬｉＳｒ₃Ａｌ₃Ｃｌ₁₆、Ｌｉ₂Ｍ
ｇＡｌＣｌ₇、ＬｉＣａＡｌＣｌ₆、Ｌｉ ₃ＡｌＩ₆、
Ｌｉ₅Ａｌ₃Ｉ₁₄、ＬｉＣａＡｌ₁₆、ＬｉＳｒ₃Ａｌ₃
Ｉ₁₆、Ｌｉ ₂ＭｇＡｌＩ₇、ＬｉＣａＡｌＩ₆、Ｋ₃Ａ
ｌＦ₆、Ｋ₅Ａｌ₃Ｆ₁₄、Ｋ₃Ｌｉ ₃（ＡｌＦ₆）₁₂、
ＫＣａＡｌＦ₆、ＫＳｒ₃Ａｌ₃Ｆ₁₆、Ｋ₂ＭｇＡｌＦ
₇、ＫＣａＡｌＦ₆、Ｋ₃ＡｌＢｒ₆、Ｋ₅Ａｌ₃Ｂｒ
₁₄、Ｋ₃Ｌｉ₃（ＡｌＢｒ₆）₁₂、ＫＣａＡｌＢｒ₆、
ＫＳｒ₃Ａｌ₃Ｂｒ₁₆、Ｋ₂ＭｇＡｌＢｒ₇、ＫＣａＡ
ｌＢｒ₆、Ｋ₃ＡｌＣｌ₆、Ｋ₅Ａｌ₃Ｃｌ₁₄、Ｋ₃Ｌ
ｉ₃（ＡｌＣｌ₆）₂、ＫＣａＡｌＣｌ₆、ＫＳｒ₃Ａ
ｌ₃Ｃｌ₁₆、Ｋ₂ＭｇＡｌＣｌ₇、ＫＣａＡｌＣｌ₆、
Ｋ₃ＡｌＩ₆、Ｋ₅Ａｌ₃Ｉ₁₄、Ｋ₃Ｌｉ₃（Ａｌ
Ｉ₆）₂、ＫＣａＡｌ₁₆、ＫＳｒ₃Ａｌ₃Ｉ₁₆、Ｋ₂Ｍ
ｇＡｌＩ₇、ＫＣａＡｌＩ₆、Ｎａ₃ＩｎＦ ₆、Ｎａ₅
Ｉｎ₃Ｆ₁₄、Ｎａ₃Ｌｉ₃（ＩｎＦ₆）₁₂、ＮａＣａＩ
ｎＦ₆、ＮａＳｒ₃Ｉｎ₃Ｆ₁₆、Ｎａ₂ＭｇＩｎＦ₇、
ＮａＣａＩｎＦ₆、Ｎａ₃ＩｎＢｒ₆、Ｎａ₅Ｉｎ₃Ｂ
ｒ₁₄、Ｎａ₃Ｌｉ₃（ＩｎＢｒ₆）₁₂、ＮａＣａＩｎＢ
ｒ₆、ＮａＳｒ₃Ｉｎ₃Ｂｒ₁₆、Ｎａ₂ＭｇＩｎＢ
ｒ₇、ＮａＣａＩｎＢｒ₆、Ｎａ₃ＩｎＣｌ₆、Ｎａ₅
Ｉｎ₃Ｃｌ₁₄、Ｎａ₃Ｌｉ₃（ＩｎＣｌ₆）₂、ＮａＣ
ａＩｎＣｌ₆、ＮａＳｒ₃Ｉｎ₃Ｃｌ₁₆、Ｎａ₂ＭｇＩ
ｎＣｌ₇、ＮａＣａＩｎＣｌ ₆、Ｎａ₃ＩｎＩ₆、Ｎａ
₅Ｉｎ₃Ｉ₁₄、Ｎａ₃Ｌｉ₃（ＩｎＩ₆）₂、ＮａＣａ
Ｉｎ₁₆、ＮａＳｒ₃Ｉｎ₃Ｉ₁₆、Ｎａ₂ＭｇＩｎＩ₇、
ＮａＣａＩｎＩ₆、Ｋ ₃ＩｎＦ₆、Ｋ₅Ｉｎ₃Ｆ₁₄、Ｋ
₃Ｌｉ₃（ＩｎＦ₆）₁₂、ＫＣａＩｎＦ₆、ＫＳｒ₃Ｉ
ｎ₃Ｆ₁₆、Ｋ₂ＭｇＩｎＦ₇、ＫＣａＩｎＦ₆、Ｋ₃Ｉ
ｎＢｒ₆、Ｋ₅Ｉｎ₃Ｂｒ₁₄、Ｋ₃Ｌｉ₃（ＩｎＢ
ｒ₆）₁₂、ＫＣａＩｎＢｒ₆、ＫＳｒ₃Ｉｎ ₃Ｂｒ₁₆、
Ｋ₂ＭｇＩｎＢｒ₇、ＫＣａＩｎＢｒ₆、Ｋ₃ＩｎＣｌ
₆、Ｋ₅Ｉｎ ₃Ｃｌ₁₄、Ｋ₃Ｌｉ₃（ＩｎＣｌ₆）₂、
ＫＣａＩｎＣｌ₆、ＫＳｒ₃Ｉｎ₃Ｃｌ₁₆、Ｋ₂ＭｇＩ
ｎＣｌ₇、ＫＣａＩｎＣｌ₆、Ｋ₃ＩｎＩ₆、Ｋ₅Ｉｎ
₃Ｉ₁₄、Ｋ₃Ｌｉ₃（ＩｎＩ₆）₂、ＫＣａＩｎ₁₆、Ｋ
Ｓｒ₃Ｉｎ₃Ｉ₁₆、Ｋ₂ＭｇＩｎＩ₇、ＫＣａＩｎ
Ｉ₆、Ｎａ₂ＰｒＦ₆、Ｋ₂ＰｒＦ₆、Ｎａ₂Ｃｅ
Ｆ₆、Ｋ ₂ＣｅＦ₆、Ｎａ₂ＮｄＦ₆、ＫＮｄＦ₆、Ｎ
ａ₂ＬａＦ₆、Ｋ₂ＬａＦ₆、Ｎａ₂ＳｍＦ₆、Ｋ₂Ｓ
ｍＦ₆、Ｎａ₂ＥｕＦ₆、Ｋ₂ＥｕＦ₆、Ｎａ₂ＴｂＦ
₆、Ｋ₂ＴｂＦ₆、Ｎａ₂ＧｄＦ₆、Ｋ₂ＧｄＦ₆等を
挙げることができ、これらは２種以上混合して用いても
良い。陰極界面層の膜厚としては、通常０．２ｎｍ〜３
０ｎｍであり、好ましくは、０．２ｎｍ〜２０ｎｍ、更
に好ましくは０．２ｎｍ〜１０ｎｍである。

【００３６】陰極５は有機発光層に電子を注入する役割
を果たす。陰極として用いられる材料は、前記陽極に使
用される材料を用いることが可能であるが、効率よく電
子注入を行うには、仕事関数の低い金属が好ましく、特
に４．７ｅＶ以下の金属が好ましい。材料の例として
は、スズ、マグネシウム、インジウム、カルシウム、ア
ルミニウム、銀等の金属またはこれらを主成分とする合
金が挙げられる。中でも、銀、マグネシウム、アルミニ
ウム、インジウムまたはこれらを主成分とする合金が好
ましい。また、比較的安定な金属に低仕事関数の金属を
微量ドープした陰極を用いることも可能である。このよ
うな陰極の例としては、アルミニウムやインジウムにリ
チウムを０．０１〜０．１％程度ドープした金属膜等を
挙げることができる（特開平５−１５９８８２号公報、
特開平５−１９８３８０号公報）。

【００３７】陰極５の膜厚は通常、０．１ｎｍ〜１０μ
ｍであり、好ましくは０．２ｎｍ〜２μｍである。陰極
は少なくとも２層以上の多層構造を有していてもよい。
例えば図４に示すように、素子の配線抵抗を低減するた
めに電気抵抗率が１０μΩ・ｃｍ以下である金属を用い
た電気抵抗低減層６を仕事関数が４．７ｅＶ以下の陰極
５の上部に作製することも好適である。一般に有機電界
発光素子は電流制御型素子であるため、集積化した場
合、配線抵抗による電圧降下の問題が生じることが予想
される。この問題を回避するために、通常、陰極の膜厚
を厚くする方法、電気抵抗率の低い材料を用いる方法な
どが行われているが、膜厚を厚くする方法は、プロセス
上あまり好ましくなく、電気抵抗率の低い銅などは仕事
関数が高いため陰極材料としては用いることができな
い。上記のような電気抵抗低減層を積層することによ
り、陰極界面層に接する金属層の厚みを低減することが
可能となる。

【００３８】この構造を用いた場合、陰極５の膜厚は、
前述の陰極の膜厚と同程度で良いが、通常０．１ｎｍ〜
１０μｍであり、好ましくは０．２ｎｍ〜２μｍであ
り、更に好ましくは０．２ｎｍ〜２０ｎｍである。電気
抵抗低減層６の膜厚は、通常２０ｎｍ〜１０μｍであ
り、好ましくは３０ｎｍ〜２μｍである。電気抵抗低減
層としては、電気抵抗率が１０μΩ・ｃｍ以下の金属が
用いられ、具体的にはアルミニウム、銅、銀、金等を挙
げることができる。

【００３９】またさらに、図５に示すように、電気抵抗
低減層６の上部に保護膜層７を形成することも可能であ
る。すなわち低仕事関数金属から成る陰極を保護する目
的でこの上にさらに、仕事関数が高く大気に対して安定
な保護膜として金属層を積層することは素子の安定性を
増す。この目的のために、アルミニウム、銀、ニッケ
ル、クロム、金、白金等の金属が使われる。

【００４０】尚、図１とは逆の構造、すなわち、基板上
に陰極５、陰極界面層４、有機発光層３、陽極２の順に
積層することも可能であり、既述したように少なくとも
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、図２から
図５に示した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。

【００４１】

【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
実施例に限定されるものではない。

【００４２】実施例１図３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の膜厚で積層したも
のを、通常のフォトリソグラフィ技術と塩酸エッチング
を用いて２ｍｍ幅のストライプにパターニングして陽極
を形成した。このパターン形成した基板を、アセトンに
よる超音波洗浄、純水による水洗、イソプロピルアルコ
ールによる超音波洗浄の順で洗浄後、窒素ブローで乾燥
させ、最後に紫外線オゾン洗浄を行って、真空蒸着装置
内に設置した。上記装置の粗排気を油回転ポンプにより
行った後、装置内の真空度が２ｘ１０^-6Ｔｏｒｒ（約
２．７ｘ１０^-4Ｐａ）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。上記装置内に
配置されたボートに以下の構造式に示す銅フタロシアニ
ン

【００４３】

【化４】

【００４４】を入れて、ボートを加熱することにより蒸
着を行った。蒸着時の真空度は２．８ｘ１０^-6Ｔｏｒｒ
（約３．７ｘ１０^-4Ｐａ）で蒸着速度０．２ｎｍ／秒で
膜厚２０ｎｍの陽極バッファ層３ａを得た。次に、上
記装置内に配置されたセラミックるつぼに入れた、以下
に示す４，４′−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フ
ェニルアミノ］ビフェニル

【００４５】

【化５】

【００４６】をるつぼの周囲のタンタルヒーターで加熱
して行った蒸着を行った。この時のるつぼの温度は、２
２０〜２４０℃の範囲で制御した。蒸着時の真空度は
２．８ｘ１０^-6Ｔｏｒｒ（約３．７ｘ１０^-4Ｐａ）で、
蒸着速度０．４ｎｍ／秒で膜厚６０ｎｍの正孔輸送層３
ａを得た。引続き、電子輸送層３ｂの材料として、以下
の構造式に示すアルミニウムの８−ヒドロキシキノリン
錯体、Ａｌ（Ｃ₉Ｈ₆ＮＯ）₃

【００４７】

【化６】

【００４８】を正孔輸送層と同様にして蒸着した。この
時のアルミニウムの８−ヒドロキシキノリン錯体のるつ
ぼ温度は２７５〜２８５℃の範囲で制御し、蒸着時の真
空度は２．５ｘ１０^-6Ｔｏｒｒ（約３．３ｘ１０^-4Ｐ
ａ）、蒸着速度は０．３〜０．４ｎｍ／秒で、蒸着され
た電子輸送層の膜厚は７５ｎｍであった。上記の正孔輸
送層３ａ及び電子輸送層３ｂを真空蒸着する時の基板温
度は室温に保持した。

【００４９】ここで、電子輸送層３ｂまでの蒸着を行っ
た素子を一度前記真空蒸着装置内より大気中に取り出し
て、陰極蒸着用のマスクとして２ｍｍ幅のストライプ状
シャドーマスクを、陽極２のＩＴＯストライプと直交す
るように素子に密着させて、別の真空蒸着装置内に設置
して有機層と同様にして装置内の真空度が２ｘ１０^-6Ｔ
ｏｒｒ（約２．７ｘ１０^-4Ｐａ）以下になるまで排気し
た。続いて、陰極界面層としてフッ化マグネシウムをモ
リブデンボードを用いて膜厚０．５ｎｍとなるようにし
て蒸着した。蒸着時の真空度は４ｘ１０^-6Ｔｏｒｒ（約
５．３ｘ１０^-4Ｐａ）であった。

【００５０】さらにこの上部に陰極として、アルミニウ
ムをモリブデンボートを用いて１５０ｎｍの膜厚で蒸着
した。アルミニウム蒸着時の真空度は１．５ｘ１０^-5Ｔ
ｏｒｒ（約２．０ｘ１０^-3Ｐａ）、蒸着時間２分であっ
た。以上のようにして、２ｍｍ×２ｍｍのサイズの発光
面積部分を有する有機電界発光素子が得られた。この素
子に、陽極を正、陰極を負の極性にして、直流電圧を印
加したところ、３Ｖで輝度が１ｃｄ／ｍ²越え、１３Ｖ
で２５０ｍＡ／ｃｍ ²の電流密度が得られ、その時の輝
度は６７３７ｃｄ／ｍ²であった。

【００５１】実施例２陰極界面層の膜厚が２ｎｍであること以外は実施例１と
同様にして素子を作製した。この素子に直流電圧を印加
したところ、４Ｖで輝度が１ｃｄ／ｍ²越え、１４Ｖで
２５０ｍＡ／ｃｍ²の電流密度が得られ、その時の輝度
は５７９７ｃｄ／ｍ²であった。

【００５２】比較例１陰極界面層を用いないこと以外は実施例１と同様にして
素子を作製した。この素子に直流電圧を印加したとこ
ろ、４Ｖで輝度が１ｃｄ／ｍ²越え、１３Ｖで２５０ｍ
Ａ／ｃｍ²の電流密度が得られ、その時の輝度は３１４
７ｃｄ／ｍ²であった。

【００５３】比較例２陰極材料として一般的に使用されているマグネシウムと
銀の共蒸着膜を用いたこと以外は、比較例１と同様にし
て素子を作製した。マグネシウムと銀の原子比は１０：
１であった。この素子に直流電圧を印加したところ、４
Ｖで輝度が１ｃｄ／ｍ²越え、１３Ｖで２５０ｍＡ／ｃ
ｍ²の電流密度が得られ、その時の輝度は５５７８ｃｄ
／ｍ²であった。

【００５４】比較例３陰極界面層として、酸化ゲルマニウム（ＧｅＯ）を用い
たこと以外は実施例１と同様にして素子を作製した。こ
の素子に直流電圧を印加したところ、７Ｖで輝度が１ｃ
ｄ／ｍ²越え、１４Ｖで２５０ｍＡ／ｃｍ²の電流密度
が得られ、その時の輝度は１０３６ｃｄ／ｍ²であっ
た。

【００５５】実施例１、２及び比較例１、２、３の素子
を２５０ｍＡ／ｃｍ²の電流密度で駆動した時の初期の
輝度劣化の様子を図６に示す。この時の初期輝度は実施
例１、２および比較例１、２、３の初期輝度はそれぞれ
６７３７ｃｄ／ｍ²、５７９７ｃｄ／ｍ²、３１４７ｃ
ｄ／ｍ²、５５７８ｃｄ／ｍ²、１０３６ｃｄ／ｍ²で
あった。また、実施例１、比較例１及び比較例２の素子
を、１５ｍＡ／ｃｍ²の直流定電流密度で駆動した時の
素子の輝度の変化の様子、及び電圧の変化の様子を図
７、図８に載せる。実施例１、比較例１及び比較例２の
素子の初期輝度はそれぞれ、４７５ｃｄ／ｍ²、３１５
ｃｄ／ｍ²及び３７３ｃｄ／ｍ²であり、初期駆動電圧
はそれぞれ６．３Ｖ、８．４Ｖ及び４．９Ｖであった。

【００５６】実施例３陰極界面層の厚みを０．５ｎｍ、陰極層として、アルミ
ニウムを０．５ｎｍ、さらにこの上部に電気抵抗低減層
として銅を１５０ｎｍ蒸着したこと以外は、実施例１と
同様にして素子を作製し、図４の構造を有する素子を作
製した。この素子に直流電圧を印加したところ、３Ｖで
輝度が１ｃｄ／ｍ²越え、６Ｖで２５０ｍＡ／ｃｍ²の
電流密度が得られ、その時の輝度は６３８０ｃｄ／ｍ²
であった。

【００５７】実施例４陰極界面層としてフッ化カルシウムを用い、膜厚を０．
５ｎｍにしたこと以外は実施例１と同様にして素子を作
製した。この素子に直流電圧を印加したところ、４Ｖで
輝度が１ｃｄ／ｍ²越え、１４Ｖで２５０ｍＡ／ｃｍ²
の電流密度が得られ、その時の輝度は６１７７ｃｄ／ｍ
²であった。

【００５８】実施例５陰極界面層としてフッ化カルシウムを用い、膜厚を２ｎ
ｍにしたこと以外は実施例１と同様にして素子を作製し
た。この素子に直流電圧を印加したところ、４Ｖで輝度
が１ｃｄ／ｍ²越え１３Ｖで２５０ｍＡ／ｃｍ²の電流
密度が得られ、その時の輝度は６７１２ｃｄ／ｍ²であ
った。

【００５９】実施例６陰極界面層としてフッ化カルシウムを用い、膜厚を５ｎ
ｍにしたこと以外は実施例１と同様にして素子を作製し
た。この素子に直流電圧を印加したところ、４Ｖで輝度
が１ｃｄ／ｍ²越え、１３Ｖで２５０ｍＡ／ｃｍ²の電
流密度が得られ、その時の輝度は６６１８ｃｄ／ｍ²で
あった。

【００６０】また、実施例５、６及び比較例１、２の素
子を２５０ｍＡ／ｃｍ²の電流密度で駆動した時の初期
の劣化の様子を図９に示す。この時の初期輝度は実施例
５及び６はそれぞれ６７１２ｃｄ／ｍ²、６６１８ｃｄ
／ｍ²であり、比較例１および２はそれぞれ３１４７ｃ
ｄ／ｍ²、５５７８ｃｄ／ｍ²であった。

【００６１】実施例７陰極界面層としてフッ化バリウムを用い、膜厚を０．５
ｎｍにしたこと以外は実施例１と同様にして素子を作製
した。この素子に直流電圧を印加したところ、５Ｖで輝
度が１ｃｄ／ｍ²越え、１４Ｖで２５０ｍＡ／ｃｍ²の
電流密度が得られ、その時の輝度は５７７４ｃｄ／ｍ²
であった。

【００６２】実施例８陰極界面層としてフッ化バリウムを用い、膜厚を２ｎｍ
にしたこと以外は実施例１と同様にして素子を作製し
た。この素子に直流電圧を印加したところ、４Ｖで輝度
が１ｃｄ／ｍ²越え、１４Ｖで２５０ｍＡ／ｃｍ²の電
流密度が得られ、その時の輝度は７３１０ｃｄ／ｍ²で
あった。

【００６３】また、実施例７、８及び比較例１、２の素
子を２５０ｍＡ／ｃｍ²の電流密度で駆動した時の初期
の劣化の様子を図１０に示す。この時の初期輝度は、実
施例７及び８はそれぞれ５７７４ｃｄ／ｍ²、７３１０
ｃｄ／ｍ²であり、比較例１および２はそれぞれ３１４
７ｃｄ／ｍ²、５５７８ｃｄ／ｍ²であった。

【００６４】実施例９陰極界面層としてフッ化セリウムを用い、膜厚を２．０
ｎｍにしたこと以外は実施例１と同様にして素子を作製
した。この素子に直流電圧を印加したところ、４Ｖで輝
度が１ｃｄ／ｍ²越え、１３Ｖで２５０ｍＡ／ｃｍ²の
電流密度が得られ、その時の輝度は７０５７ｃｄ／ｍ²
であった。

【００６５】実施例１０陰極界面層としてフッ化ネオジウムを用い、膜厚を０．
５ｎｍとしたこと以外は実施例１と同様にして素子を作
製した。この素子に直流電圧を印加したところ、４Ｖで
輝度が１ｃｄ／ｍ²越え、１３Ｖで２５０ｍＡ／ｃｍ²
の電流密度が得られ、その時の輝度は６３６９ｃｄ／ｍ
²であった。

【００６６】実施例１１陰極界面層としてフッ化ネオジウムを用い、膜厚を３．
０ｎｍとしたこと以外は実施例１と同様にして素子を作
製した。この素子に直流電圧を印加したところ、４Ｖで
輝度が１ｃｄ／ｍ²越え、１５Ｖで２５０ｍＡ／ｃｍ²
の電流密度が得られ、その時の輝度は６６８７ｃｄ／ｍ
²であった。

【００６７】実施例９、１０、１１及び比較例１、２、
３の素子を２５０ｍＡ／ｃｍ²の電流密度で駆動した時
の初期の劣化の様子を図１１に示す。この時の初期輝度
は、実施例９、１０、１１はそれぞれ７０５７ｃｄ／ｍ
²、６３６９ｃｄ／ｍ²、６６８７ｃｄ／ｍ²であり、
比較例１、２、３はそれぞれ３１４７ｃｄ／ｍ²、５５
７８ｃｄ／ｍ²、１０３６ｃｄ／ｍ²であった。

【００６８】実施例１２陰極界面層としてヘキサフルオロアルミニウムナトリウ
ム（Ｎａ₃ＡｌＦ₆）を用い、膜厚を３．０ｎｍとした
こと以外は実施例１と同様にして素子を作製した。この
素子に直流電圧を印加したところ、４Ｖで輝度が１ｃｄ
／ｍ²を越え、１５Ｖで２５０ｍＡ／ｃｍ²の電流密度
が得られ、その時の輝度は６２５４ｃｄ／ｍ²であっ
た。

【００６９】実施例１３陰極界面層としてヘキサフルオロアルミニウムナトリウ
ム（Ｎａ₃ＡｌＦ₆）を用い、膜厚を０．５ｎｍとした
こと以外は実施例１と同様にして素子を作製した。この
素子に直流電圧を印加したところ、３Ｖで輝度が１ｃｄ
／ｍ²を越え１２Ｖで２５０ｍＡ／ｃｍ²の電流密度が
得られ、その時の輝度は７２５９ｃｄ／ｍ²であった。

【００７０】また実施例１２、１３及び比較例１、２、
３の素子を２５０ｍＡ／ｃｍ²の電流密度で駆動した時
の初期の輝度劣化の様子を図１２に示す。この時の実施
例１２、１３及び比較例１、２、３の初期輝度はそれぞ
れ６２５４ｃｄ／ｍ²、７２５９ｃｄ／ｍ²、３１４７
ｃｄ／ｍ²、５５７８ｃｄ／ｍ²、１０３６ｃｄ／ｍ ²
であった。以下に、本発明以外のフッ化物を用いた時の
素子の特性を比較例として示す。

【００７１】比較例４陰極界面層として、フッ化アルミニウムを用い、膜厚を
０．５ｎｍとしたこと以外は実施例１と同様にして素子
を作製した。この素子に直流電圧を印加したところ、７
Ｖで輝度が１ｃｄ／ｍ²越え、１６Ｖで２５０ｍＡ／ｃ
ｍ²の電流密度が得られ、その時の輝度は１９５５ｃｄ
／ｍ²であった。

【００７２】比較例５陰極界面層として、フッ化亜鉛を用い、膜厚を０．５ｎ
ｍとしたこと以外は実施例１と同様にして素子を作製し
た。この素子に直流電圧を印加したところ、６Ｖで輝度
が１ｃｄ／ｍ²越え、１６Ｖで２５０ｍＡ／ｃｍ²の電
流密度が得られ、その時の輝度は３６５１ｃｄ／ｍ²で
あった。

【００７３】比較例６陰極界面層として、フッ化バナジウムを用い、膜厚を
０．５ｎｍとしたこと以外は実施例１と同様にして素子
を作製した。この素子に直流電圧を印加したところ、７
Ｖで輝度が１ｃｄ／ｍ²越え、１６Ｖで２５０ｍＡ／ｃ
ｍ²の電流密度が得られ、その時の輝度は２１２３ｃｄ
／ｍ²であった。比較例４〜６では、２５０ｍＡ／ｃｍ
²時の輝度が２０００ｃｄ／ｍ²から３５００ｃｄ／ｍ
²程度となり、実施例のそれと比較すると、約半分程度
となっている。

【００７４】比較例７陰極界面層の材料として、フッ化リチウムを用い、膜厚
を０．５ｎｍとしたこと以外は実施例１と同様にして素
子を作製した。この素子に直流電圧を印加したところ、
４Ｖで輝度が１ｃｄ／ｍ²を越え１３Ｖで２５０ｍＡ／
ｃｍ²の電流密度が得られ、その時の輝度は６６２１ｃ
ｄ／ｍ²であった。

【００７５】実施例１、４、７、１０、１３および比較
例７の素子を乾燥室素下で保存をして、素子の特性を計
測した。この時、素子の輝度が１００ｃｄ／ｍ²を示す
電圧を求め、保存前のそれとの差をΔＶ１００として、
素子の電圧増加分を調べた結果を図１３に載せる。比較
例７の素子は、電流密度が２５０ｍＡ／ｍ²の時の輝度
は６５００ｃｄ／ｍ²程度であり、実施例のそれとほぼ
同程度の特性を示すが、保存によって素子の電圧が実施
例のそれより大きく増加することがわかった。

【００７６】また、電流密度２５０ｍＡ／ｃｍ²で５０
秒間素子を駆動した時の輝度と、初期輝度との比を相対
輝度として、この相対輝度と陰極界面層の膜厚との関係
を示したのが、図１４となる。フッ化リチウムと比較し
て、本発明のフッ化物を陰極界面層として用いた場合、
相対輝度の高い部分が広い。これは、実際のプロセスに
おける膜厚分布を考慮した時、プロセスマージンが広い
ことを意味し、大量生産時に寄与することが予想され
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】有機電界発光素子の一例を示した模式断面図。

【図２】有機電界発光素子の別の例を示した模式断面
図。

【図３】有機電界発光素子の別の例を示した模式断面
図。

【図４】有機電界発光素子の別の例を示した模式断面
図。

【図５】有機電界発光素子の別の例を示した模式断面
図。

【図６】２５０ｍＡ／ｃｍ²の定電流密度で駆動した時
の素子の輝度特性図。

【図７】１５ｍＡ／ｃｍ²の定電流密度で駆動した時の
素子の輝度特性図。

【図８】１５ｍＡ／ｃｍ²の定電流密度で駆動した時の
素子の電圧増加図。

【図９】２５０ｍＡ／ｃｍ²の定電流密度で駆動した時
の素子の輝度特性図。

【図１０】２５０ｍＡ／ｃｍ²の定電流密度で駆動した
時の素子の輝度特性図。

【図１１】２５０ｍＡ／ｃｍ²の定電流密度で駆動した
時の素子の輝度特性図。

【図１２】２５０ｍＡ／ｃｍ²の定電流密度で駆動した
時の素子の輝度特性図。

【図１３】乾燥窒素雰囲気下で保存した素子の１００ｃ
ｄ／ｍ²を与える電圧の初期からの増加分を示した図。

【図１４】陰極界面層の膜厚と２５０ｍＡ／ｃｍ²で５
０秒間素子を駆動した時の相対輝度の関係を示した図。

【符号の説明】

１基板２陽極３有機発光層３ａ正孔輸送層３ｂ電子輸送層３ａ′ 陽極バッファ層４陰極界面層５陰極６電気抵抗低減層７保護膜層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上に、陽極およ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、該
素子の陰極と有機発光層との間に、周期律表２Ａ族の金
属のハロゲン化物、周期律表３Ａ族の金属のハロゲン化
物、および２種以上の金属元素の複合ハロゲン化化合物
から選ばれる少なくとも１種の化合物を含む陰極界面層
を設けてなる有機電界発光素子。
【請求項２】周期律表２Ａ族の金属のハロゲン化物
が、フッ化マグネシウム、フッ化カルシウム、フッ化ス
トロンチウム及びフッ化バリウムから選ばれる少なくと
も１種である請求項１記載の有機電界発光素子。
【請求項３】複合ハロゲン化化合物が、【化１】Ａ_pＭ_qＸ_r （式中、Ａは周期律表の１Ａ族、２Ａ族の金属元素の中
から選ばれる少なくとも１種の元素を表し、Ｍは３Ａ
族、３Ｂ族の金属元素の中から選ばれる少なくとも１種
の元素を表し、Ｘはハロゲン原子を表し、ｐ、ｑ、ｒは
それぞれ独立に１から２０までの整数を表す。）の組成
式で表される請求項１記載の有機電界発光素子。
【請求項４】複合ハロゲン化化合物が、【化２】Ａ_pＭ_qＦ_r （式中、Ａは周期律表の１Ａ族、２Ａ族の金属元素の中
から選ばれる少なくとも１種の元素を表し、Ｍはアルミ
ニウム、ガリウム、インジウムまたはランタノイド系金
属の中から選ばれる少なくとも１種の元素を表し、ｐ、
ｑ、ｒはそれぞれ独立に１から２０までの整数を表
す。）の組成式で表されるフッ化物である請求項１また
は３記載の有機電界発光素子。
【請求項５】周期律表３Ａ族の金属のハロゲン化物
が、フッ化スカンジウム、フッ化イットリウム、フッ化
ランタン、フッ化セリウム、フッ化プラセオジウム、フ
ッ化ネオジウム、フッ化サマリウム、フッ化ユーロピウ
ム、フッ化テルビウム、フッ化ジスプロシウム、フッ化
ツリウム、フッ化イッテルビウム、及びフッ化ルテチウ
ムから選ばれる少なくとも１種である請求項１記載の有
機電界発光素子。
【請求項６】陰極界面層の厚みが、０．２ｎｍ〜３０
ｎｍである請求項１ないし５記載の有機電界発光素子。
【請求項７】陰極が、仕事関数が４．７ｅＶ以下であ
る金属または合金である請求項１ないし６記載の有機電
界発光素子。
【請求項８】陰極が、銀、マグネシウム、アルミニウ
ム、インジウム、またはこれらを主成分とする合金から
なる請求項１ないし７記載の有機電界発光素子。
【請求項９】陰極が、２層以上の多層構造を有し、か
つ陰極界面層に接する層の仕事関数が４．７ｅＶ以下の
金属層であり、該金属層の上部に電気抵抗率が１０μΩ
・ｃｍ以下である金属層を積層してなる、請求項１ない
し８記載の有機電界発光素子。