JP2000215984A

JP2000215984A - 有機電界発光素子

Info

Publication number: JP2000215984A
Application number: JP1773099A
Authority: JP
Inventors: Yasuhisa Kishigami; 泰久岸上
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1999-01-26
Filing date: 1999-01-26
Publication date: 2000-08-04

Abstract

(57)【要約】【課題】高い発光輝度で、長時間安定して連続発光可
能な有機電界発光素子を提供する。【解決手段】陽極６、正孔輸送層５、発光層４、電子
輸送層３、及び陰極２から構成される。電子輸送層３と
して、ｎ型の無機化合物半導体を含むものを用いる。陰
極２から発光層４への電子注入効率を向上させることが
でき、有機電界発光素子１の高輝度化を達成すると共
に、高輝度発光時の長時間駆動性を向上することができ
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、種々の表示装置
や、表示装置の光源、バックライト、あるいは光通信機
器に使用される発光素子等に用いられる有機電界発光素
子に関するものある。

【０００２】

【従来の技術】電界発光素子とは、エレクトロルミネッ
センス素子又はＥＬ素子とも呼ばれる固定蛍光体物質の
電界発光を利用した発光デバイスであり、現在無機系材
料を発光体として用いた無機電界発光素子が実用化さ
れ、液晶ディスプレイのバックライトや、フラットパネ
ルディスプレイ等への応用展開が一部で図られている。
しかし無機電界発光素子は発光させるための電圧が１０
０Ｖ以上と高く、しかも青色発光が難しいため、ＲＧＢ
三原色によるフルカラー化が困難であった。

【０００３】一方、有機材料を発光体として用いた有機
電界発光素子に関する研究も古くから注目され、様々な
検討が行われてきたが、発光効率が非常に悪いことから
本格的な実用研究には至らなかった。

【０００４】しかし、１９８７年に、コダック社のＣ．
Ｗ．Ｔａｎｇらにより、有機材料を正孔輸送層と発光層
の２層に分けた機能分離型の積層構造を有する有機電界
発光が提案され、１０Ｖ以下の低電圧にもかかわらず１
０００ｃｄ／ｍ²以上の高い発光輝度が得られることが
明らかになった。そしてこれ以降、有機電界発光素子が
注目されはじめ、活発な研究が行われるようになった。

【０００５】このような研究開発がなされた結果、有機
電界発光素子は、１０Ｖ程度の低電圧で、１００〜１０
００００ｃｄ／ｍ²程度の高輝度の面発光が可能とな
り、また蛍光物質の種類を選択することにより、青色か
ら赤色までの発光が可能となった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のように
して開発された従来の有機電界発光素子には、高輝度発
光時の発光寿命が短く、保存耐久性、信頼性が低いとい
う問題があった。その理由としては、有機電界発光素子
の開発において、正孔輸送層に適用できる正孔輸送材料
としては陽極から発光層への正孔注入効率が優れたもの
が開発されたが、陰極から発光層への電子注入効率を向
上させるために電子輸送層を配置しようとしても、有機
化合物には電子輸送性に優れた材料が少なく、陰極から
発光層への電子注入効率が低かったものであり、このこ
とが高輝度化及び低電圧駆動化の妨げとなり、寿命特性
の悪化にもつながったことが挙げられる。

【０００７】本発明は上記の点に鑑みてなされたもので
あり、高い発光輝度で、長時間安定して連続発光可能な
有機電界発光素子を提供することを目的とするものであ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に係る
有機電界発光素子１は、陽極６、正孔輸送層５、発光層
４、電子輸送層３、及び陰極２から構成され、電子輸送
層３として、ｎ型の無機化合物半導体を含むものを用い
て成ることを特徴とするものである。

【０００９】また本発明の請求項２に係る有機電界発光
素子１は、請求項１の構成に加えて、ｎ型の無機化合物
半導体として、硫化カドミウム、硫化亜鉛、又は酸化亜
鉛のうちの少なくとも一つのものを用いて成ることを特
徴とするものである。

【００１０】また本発明の請求項３に係る有機電界発光
素子１は、請求項１又は２の構成に加えて、電子輸送層
３を、ｎ型の無機化合物半導体のみで構成して成ること
を特徴とするものである。

【００１１】また本発明の請求項４に係る有機電界発光
素子１は、請求項１又は２の構成に加えて、電子輸送層
３を、ｎ型の無機化合物半導体及び他の電子輸送材料か
らなる積層構造又は混合層として構成して成ることを特
徴とするものである。

【００１２】また本発明の請求項５に係る有機電界発光
素子１は、請求項１乃至４のいずれかの構成に加えて、
電子輸送層３中のｎ型無機化合物半導体の含有量を、膜
厚換算で０．５〜５００ｎｍとして成ることを特徴とす
るものである。

【００１３】また本発明の請求項６に係る有機電界発光
素子１は、請求項１又は２の構成に加えて、電子輸送層
３を、ｎ型の無機化合物半導体を高分子化合物中に分散
させた分散層として形成して成ることを特徴とするもの
である。

【００１４】また本発明の請求項７に係る有機電界発光
素子１は、請求項６の構成に加えて、電子輸送層３中の
ｎ型の無機化合物半導体の含有量を、１５〜７０重量％
として成ることを特徴とするものである。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。

【００１６】本発明に係る有機電界発光素子１は、図１
に示すように、陽極６、正孔輸送層５、発光層４、電子
輸送層３、陰極２が順に積層したものとして構成される
ものであり、陽極６に正電圧を、陰極２に負電圧を印加
すると、電子輸送層３を介して発光層４に注入された電
子と、正孔輸送層５を介して発光層４に注入された正孔
とが、発光層４内にて再結合して発光が起こるものであ
る。

【００１７】素子中に正孔を注入するための電極である
陽極６としては、仕事関数が大きい金属、合金、電気伝
導性化合物、あるいはこれらの混合物からなる電極材料
を用いることが好ましい。ここでこれらの電極材料とし
ては、仕事関数が４ｅＶ以上のものを用いることが好ま
しい。このような電極材料としては、具体的には例え
ば、金等の金属、ＣｕＩ，インジウムチンオキサイド
（ＩＴＯ）、ＳｎＯ₂、ＺｎＯ等の導電性透明材料が挙
げられる。この陽極６は、例えばこれらの電極材料を、
ガラス基板７上に真空蒸着法やスパッタリング法等の方
法により、薄膜に形成することにより作製することがで
きる。

【００１８】また、発光層４における発光を、陽極６を
透過させて外部に照射する場合には、陽極６の光透過率
を１０％以上とすることが好ましい。また陽極６のシー
ト抵抗は、数百Ω／□以下とすることが好ましく、特に
好ましくは１００Ω／□以下とするものである。このシ
ート抵抗は、低ければ低い程好ましいものであるが、現
状における実際上の下限は１０Ω／□である。

【００１９】ここで陽極６の膜厚は、陽極６の光透過
率、シート抵抗等の特性を上記のように制御するため
に、材料により異なるものであるが、通常は５００μｍ
以下、好ましくは１０〜２００μｍの範囲とするもので
ある。

【００２０】一方、素子中に電子を注入するための電極
である陰極２は、仕事関数の小さい金属、合金、電気伝
導性化合物、あるいはこれらの混合物からなる電極材料
を用いることが好ましい。ここでこれらの電極材料とし
ては、仕事関数が５ｅＶ以下のものを用いることが好ま
しい。このような電極材料としては、具体的には例え
ば、ナトリウム、ナトリウム−カリウム合金、リチウ
ム、マグネシウム、アルミニウム、マグネシウム−銀混
合物、マグネシウム−インジウム混合物、アルミニウム
−リチウム合金、Ａｌ／Ａｌ₂Ｏ₃混合物、Ａｌ／ＬｉＦ
混合物等が挙げられる。この陰極２は、例えばこれらの
電極材料を、真空蒸着法やスパッタリング法等の方法に
より、薄膜に形成することにより作製することができ
る。

【００２１】また、発光層４における発光を、陰極２を
透過させて外部に照射する場合には、陰極２の光透過率
を１０％以上とすることが好ましい。

【００２２】ここで陰極２の膜厚は、陰極２の光透過率
等の特性を上記のように制御するために、材料により異
なるものであるが、通常は５００μｍ以下、好ましくは
１０〜２００μｍの範囲とするものである。

【００２３】発光層４に使用できる発光材料又はドーピ
ング材料としては、アントラセン、ナフタレン、ピレ
ン、テトラセン、コロネン、ペリレン、フタロペリレ
ン、ナフタロペリレン、ジフェニルブタジエン、テトラ
フェニルブタジエン、クマリン、オキサジアゾール、ビ
スベンゾキサゾリン、ビススチリル、シクロペンタジエ
ン、キノリン金属錯体、アミノキノリン金属錯体、ベン
ゾキノリン金属錯体、ピラン、キナクリドン、ルブレ
ン、及び蛍光色素等があるが、これらに限定されるもの
ではない。発光層４は、これらの化合物のうちから選択
される発光材料のみから構成することができる。またこ
れらの化合物のうちから選択される発光材料を９０〜９
９．５重量部、ドーピング材料０．５〜１０重量部含む
ようにすることも好ましい。この発光層４の厚みは０．
５〜５００ｎｍ、更に好ましくは０．５〜２００ｎｍと
するものである。

【００２４】正孔輸送層５を構成する正孔輸送材料とし
ては、正孔を輸送する能力を有し、陽極６からの正孔注
入効果を有すると共に、発光層４または発光材料に対し
て優れた正孔注入効果を有し、また発光層４で生成した
電子の正孔輸送層５への移動を防止し、かつ薄膜形成能
力の優れた化合物が挙げられる。具体的には、フタロシ
アニン誘導体、ナフタロシアニン誘導体、ポルフィリン
誘導体、オキサゾール、オキサジアゾール、トリアゾー
ル、イミダゾール、イミダゾロン、ピラゾリン、テトラ
ヒドロイミダゾール、ポリアリールアルカン、ブタジエ
ン、ベンジジン型トリフェニルアミン、スチリルアミン
型トリフェニルアミン、ジアミン型トリフェニルアミン
等とそれらの誘導体、ポリビニルカルバゾール、ポリシ
ラン、導電性高分子等の高分子材料が挙げられるが、こ
れらに限定されるものではない。

【００２５】特に正孔輸送層５を、ガラス転移温度が高
く、結晶化が起こりにくい有機化合物から構成すると、
寿命が長く、かつ耐熱性に優れた有機電界発光素子１が
得られる。

【００２６】また陽極６と正孔輸送層５との間の正孔注
入障壁を低減させる目的で、正孔輸送材料として、フタ
ロシアニン誘導体や、４，４’，４”−トリス（３−メ
チルフェニルフェニルアミノ）トリフェニルアミン（ｍ
−ＭＴＤＡＴＡ）等の芳香族三級アミン等を用いると、
駆動電圧の低減効果が大きくなる。

【００２７】また正孔輸送材料に電子受容物質を添加す
ると、正孔輸送層５内のキャリア密度が上がって正孔輸
送性を向上し、発光輝度を向上することができる。

【００２８】また本発明において、電子輸送層３とし
て、ｎ型の無機化合物半導体を含むものを用いるもので
ある。このようにすると、陰極２から発光層４への電子
注入効率を向上させることができ、有機電界発光素子１
の高輝度化を達成すると共に、高輝度発光時の長時間駆
動性を向上することができるものである。ｎ型の無機化
合物半導体としては、特に限定されるものではないが、
硫化カドミウム、硫化亜鉛、又は酸化亜鉛、あるいはこ
れらのうちの二種以上の混合物を用いることが好まし
い。これらの化合物は、電子親和力が高く、電子輸送能
が高いものであり、また真空蒸着法、スパッタリング法
等により、簡易に成膜することができるものである。

【００２９】電子輸送層３は、上記のようなｎ型の無機
化合物半導体のみで形成することができるものであり、
このときは膜厚は、０．５〜５００ｎｍに形成すること
が好ましく、膜厚が０．５ｎｍに満たないと、陰極２か
ら発光層４への電子注入効率の向上の効果が少なく、５
００ｎｍを超えると、印加電圧の増大や、発光効率低下
等の問題が発生するおそれがある。

【００３０】また電子輸送層３は、ｎ型の無機化合物半
導体と、他の電子輸送材料とによって構成することもで
きる。

【００３１】他の電子輸送材料としては、電子を輸送す
る能力を有し、陰極２からの電子注入効果を有すると共
に、発光層４又は発光材料に対して優れた電子輸送効果
を有し、また発光層４で生成した正孔の電子輸送層３へ
の移動を防止し、かつ薄膜形成能力に優れた化合物が挙
げられる。具体的には例えば、フルオレン、アントラキ
ノジメタン、ジフェノキノン、オキサゾール、オキサジ
アゾール、トリアゾール、イミダゾール、アントラキノ
ジメタン等やそれらの誘導体が挙げられるが、これらに
限定されるものではない。

【００３２】また本発明の有機電界発光素子１におい
て、更に効果的な他の電子輸送材料としては、金属錯体
化合物、もしくは含窒素五員誘導体が挙げられる。具体
的には、金属錯体化合物としては、トリス（８−ヒドロ
キシキノリナート）アルミニウム、トリス（２−メチル
−８−ヒドロキシキノリナート）アルミニウム、トリス
（８−ヒドロキシキノリナート）ガリウム、ビス（１０
−ヒドロキシベンゾ［ｈ］キノリナート）ベリリウム、
ビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］キノリナート）亜
鉛、ビス（２−メチル−８−キノリナート）（ｏ−クレ
ゾラート）ガリウム、ビス（２−メチル−８−キノリナ
ート）（１−ナフトラート）アルミニウム等を挙げるこ
とができるが、これらのものに限定されるものではな
い。また含窒素五員誘導体としては、オキサゾール、チ
アゾール、オキサジアゾール、チアジアゾール、又はト
リアゾール誘導体が好ましく、具体的には、２，５−ビ
ス（１−フェニル）−１，３，４−オキサゾール、２，
５−ビス（１−フェニル）−１，３，４−チアゾール、
２，５−ビス（１−フェニル）−１，３，４−オキサジ
アゾール、２−（４’−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−
５−（４”−ビフェニル）−１，３，４−オキサジアゾ
ール、２，５−ビス（１−ナフチル）−１，３，４−オ
キサジアゾール、１，４−ビス［２−（５−フェニルチ
アジアゾリル）］ベンゼン、２，５−ビス（１−ナフチ
ル）−１，３，４−トリアゾール、３−（４−ビフェニ
ルイル）−４−フェニル−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチル
フェニル）−１，２，４−トリアゾール等が挙げられる
が、これらに限定されるものではない。

【００３３】また上記の他の電子輸送材料に電子供与性
物質を添加することも好ましく、このようにすると、電
子輸送層３内の電子密度を向上して電子輸送性を向上
し、電子の流れが円滑となって発光輝度を向上すること
ができる。

【００３４】上記に示すようなｎ型の無機化合物半導体
と他の電子輸送性材料により、電子輸送層３を構成する
にあたっては、電子輸送層３を、ｎ型の無機化合物半導
体からなる層と、他の電子輸送材料からなる層との、積
層構造に形成することができ、またｎ型の無機化合物半
導体と、他の電子輸送材料を混合してなる混合層として
形成することもできる。

【００３５】電子輸送層３を積層構造に形成する場合
は、ｎ型の無機化合物半導体からなる層と、他の電子輸
送材料からなる層を、好ましくは電子親和力のより大き
い方が陰極２側となるように配置するものであり、この
ようにすると、陰極２から電子輸送層３への電子注入効
率を向上して電子輸送性を向上するすることができる。
このとき、ｎ型の無機化合物半導体からなる層の膜厚を
０．５〜５００ｎｍ、電子輸送層３全体の膜厚を０．５
〜８００ｎｍに形成することが好ましいものである。ｎ
型の無機化合物半導体からなる層の膜厚が０．５ｎｍに
満たないと、陰極２から発光層４への電子注入効率の向
上の効果が少なく、５００ｎｍを超えると、印加電圧の
増大や、発光効率低下等の問題が発生するおそれがあ
る。

【００３６】また電子輸送層３を混合層として形成する
場合は、混合層に含まれるｎ型の無機化合物半導体の配
合量は、膜厚換算で０．５〜５００ｎｍとすることが好
ましい。また混合層の全体の厚みは０．５〜８００ｎｍ
とすることが好ましいものである。ここで膜厚換算と
は、混合層に含まれるｎ型の無機化合物半導体にて積層
構造の電子輸送層３におけるｎ型の無機化合物半導体か
らなる層を形成すると仮定した場合の、このｎ型の無機
化合物半導体からなる層の厚みに換算した量である。ｎ
型の無機化合物半導体からなる層の膜厚換算での配合量
が０．５ｎｍに満たないと、陰極２から発光層４への電
子注入効率の向上の効果が少なく、５００ｎｍを超える
と、印加電圧の増大や、発光効率低下等の問題が発生す
るおそれがある。

【００３７】また電子輸送層３は、上記のｎ型の無機化
合物半導体を高分子化合物中に分散させた分散層として
形成することもできる。このとき使用できる高分子化合
物としては、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリア
リレート、ポリエステル、ポリアミド、ポリウレタン、
ポリスルフォン、ポリメチルメタクリレート、ポリメチ
ルアクリレート、セルロース等の絶縁性高分子化合物、
ポリ−Ｎ−ビニルカルバゾール、ポリシラン等の光導電
性樹脂、ポリチオフェン、ポリピロール等の導電性高分
子等を挙げることができる。

【００３８】電子輸送層３を分散層として形成するにあ
たっては、高分子化合物にｎ型の無機化合物半導体を分
散させた後、クロロホルム、１，２−ジクロロエタン、
テトラヒドロフラン、ジオキサン等の適当な溶媒を加え
て分散液を調製し、例えばスピンコーティング法、ディ
ッピング法等の湿式成膜法等により、形成することがで
きる。

【００３９】上記の分散層として形成される電子輸送層
３中のｎ型の無機化合物半導体の配合量は、１５〜７０
重量％とすることが好ましく、１５重量％に満たないと
陰極２から発光層４への電子輸送性能が充分に得られ
ず、７０重量％を超えると、成膜する際の分散液の粘度
が高くなりすぎて、均一な薄膜を得ることが困難とな
る。また分散層として形成される電子輸送層３の膜厚は
５〜１０００ｎｍとすることが好ましく、更に好ましく
は５〜５００ｎｍとするものである。

【００４０】上記のような材料にて本発明の有機電界発
光素子１を作製するにあたっては、例えば、ガラス基板
７上に陽極６をスパッタリング法や真空蒸着法等により
形成した後、更に正孔輸送層５、発光層４を順次真空蒸
着法やスパッタリング法等により形成する。そして、電
子輸送層３をｎ型の無機化合物の単層として形成する場
合は、発光層４の形成に続いてｎ型の無機化合物半導体
にて真空蒸着法又はスパッタリング法等の方法により電
子輸送層３を形成するものである。また電子輸送層３を
積層構造として形成する場合は、発光層４の形成に続い
てｎ型の無機化合物半導体の層と、他の電子輸送材料の
層の内のどちらか一方を真空蒸着法やスパッタリング法
等により形成した後、他方を真空蒸着法やスパッタリン
グ法等により形成する。また電子輸送層３を混合層とし
て形成する場合は、発光層４の形成に続いてｎ型の無機
化合物半導体と他の電子輸送材料とを同時に真空蒸着法
やスパッタリング法等により電子輸送層３を形成する。
そして電子輸送層３の形成後、陰極２を、真空蒸着法や
スパッタリング法等の方法により形成することができる
ものである。このように電子輸送層３を、ｎ型の無機化
合物半導体の単層、あるいは積層物又は混合物として形
成する場合は、有機電界発光素子１を構成する複数の層
を、真空蒸着法やスパッタリング法等の方法により同一
の真空容器内等で連続的に形成することができ、生産効
率が良いものである。

【００４１】また電子輸送層３を分散層として形成する
場合は、発光層４の形成に続いてスピンコーティング
法、ディッピング法等の湿式成膜法等により電子輸送層
３を形成する。そして電子輸送層３の形成後、陰極２
を、真空蒸着法やスパッタリング法等の方法により形成
することができるものである。このように電子輸送層３
を分散層として形成することにより、ｎ型の無機化合物
半導体を含む電子輸送層３を、湿式成膜法等の塗布工程
により形成することができるものである。またこのとき
は、正孔輸送層５、発光層４及び電子輸送層３を全てス
ピンコーティング法、ディッピング法等の湿式成膜法等
により形成することもできる。

【００４２】またこのようにして陽極６、正孔輸送層
５、発光層４、電子輸送層３、陰極２の形成を行った
後、温度、湿度、雰囲気等に対する安定性を向上するた
めに、素子表面に、シリコーン系接着剤にシリカゲル粉
末等のフィラーを配合する等して調製される樹脂組成物
を塗布硬化させて保護層を設けた後、必要に応じて素子
外面にガラス基板をエポキシ樹脂等を用いて張り合わせ
たり、あるいは、素子外面にガラス基板を配置した状態
でガラス基板と素子の間にシリコンオイル等を封入し
て、素子を保護することも可能である。

【００４３】以上のようにして構成される有機電解発光
素子１は、高発光輝度化を達成でき、低い駆動電圧で実
用的に使用可能な輝度を得られるものであり、また長期
駆動時の劣化も大幅に低減することができるものであ
る。本発明に係る有機電解発光素子１は、壁掛けテレビ
等のフラットパネルディスプレイや、平面発光体として
複写機やプリンター等の光源、液晶ディスプレイや計器
類の光源、表示板、標識等への応用が考えられ、工業的
価値が非常に大きいものである。

【００４４】

【実施例】以下、本発明を実施例によって詳述するが、
本発明は下記の実施例に限られるものではない。

【００４５】正孔輸送材料としては、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（以下、ＴＰＤと略称する。）［東
京化成（株）製］を、発光材料としては、（８−ヒドロ
キシキノリノン）アルミニウム（以下、Ａｌｑ３と略称
する。）［（株）同仁化学研究所製］を用いた。また電
子輸送材料としては、表１に示す構成にて、ｎ型の無機
化合物半導体として硫化カドミウム［（株）高純度化学
研究所製］、硫化亜鉛［（株）高純度化学研究所製］、
酸化亜鉛［（株）高純度化学研究所製］を、他の電子輸
送材料としては、３−（４−ビフェニルイル）−４−フ
ェニル−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，
２，４−トリアゾール（以下、ＴＡＺと略称する。）
［（株）同仁化学研究所製］を、高分子化合物として
は、ポリカーボネート［帝人化成製、商品名パンライ
トＫ−１３００］を用いた。

【００４６】（実施例１）厚み１ｍｍのガラス基板７に
ＩＴＯを真空蒸着してシート抵抗５０Ω／□の陽極６を
形成したＩＴＯガラス電極［松波ガラス製］を用い、こ
れを中性洗剤、純水、アセトン、エタノールで２０分間
超音波洗浄した後乾燥させた。このＩＴＯガラス電極
を、市販の真空蒸着装置［ＴＯＫＵＤＡ製］の基板ホル
ダーに固定した。一方、モリブデン製の抵抗加熱ボート
を３つ用意し、それぞれにＴＰＤ、Ａｌｑ３、ｎ型の無
機化合物半導体である硫化カドミウムを１００ｍｇずつ
入れ、真空チャンバー内を１×１０^-5Ｔｏｒｒまで減圧
した。そしてまずＴＰＤを入れた抵抗加熱ボードを加熱
していき、水晶振動子膜厚計でモニターしながら、０．
２ｎｍ／ｓの蒸着速度で、５０ｎｍの膜厚に成膜した。
続いてＡｌｑ３入りの抵抗加熱ボートを加熱し、同一条
件で５０ｎｍの膜厚に成膜した。更に、硫化カドミウム
入りの抵抗加熱ボートを加熱し、同一条件で５ｎｍの膜
厚に成膜した。これを真空チャンバーから取り出し、ス
テンレス製のマスクを設けた後、再び基板ホルダーに取
り付けた。一方、タングステンフィラメントに、Ｌｉ含
有量が１重量％のＡｌ−Ｌｉ合金を１ｇ入れ、真空チャ
ンバー内を１×１０^-5Ｔｏｒｒまで減圧した。そしてタ
ングステンフィラメントを加熱していき、１ｎｍ／ｓの
蒸着速度で１５０ｎｍの膜厚まで成膜して、陰極２を形
成し、有機電界発光素子１を作製した。

【００４７】（実施例２）ｎ型の無機化合物半導体とし
て、硫化カドミウムの代わりに硫化亜鉛を用いた以外
は、実施例１と同様に行って、有機電界発光素子１を作
製した。

【００４８】（実施例３）ｎ型の無機化合物半導体とし
て、硫化カドミウムの代わりに酸化亜鉛を用いた以外
は、実施例１と同様に行って、有機電界発光素子１を作
製した。

【００４９】（実施例４）電子輸送層３の膜厚を８０ｎ
ｍに形成したこと以外は実施例１と同様に行って、有機
電界発光素子１を作製した。

【００５０】（実施例５）ｎ型の無機化合物半導体とし
て硫化カドミウムを、他の電子輸送材料としてＴＡＺを
用い、これらをそれぞれモリブデン製の抵抗加熱ボード
に入れ、正孔輸送材料、発光材料と共に、真空チャンバ
ーに入れた。そして電子輸送層３の形成にあたっては、
まずＴＡＺを入れた抵抗加熱ボードを加熱して、真空蒸
着法によりＴＡＺからなる層を０．２ｎｍ／ｓの蒸着速
度で５ｎｍの膜厚に形成した後、硫化カドミウムを入れ
た抵抗加熱ボードを加熱して真空蒸着により硫化カドミ
ウムからなる層を０．２ｎｍ／ｓの蒸着速度で５ｎｍの
膜厚に形成することにより、積層構造の電子輸送層３を
形成した。それ以外は実施例１と同様に行って、有機電
界発光素子１を作製した。

【００５１】（実施例６）ｎ型の無機化合物半導体とし
て硫化カドミウムを、他の電子輸送材料としてＴＡＺを
用い、これらをそれぞれモリブデン製の抵抗加熱ボード
に入れ、正孔輸送材料、発光材料と共に、真空チャンバ
ーに入れた。そして電子輸送層３の形成にあたっては、
硫化カドミウム入りの抵抗加熱ボードとＴＡＺ入りの加
熱ボードとを同時に加熱して、共に０．２ｎｍ／ｓの蒸
着速度で同時に真空蒸着し、硫化カドミウムを膜厚換算
で５ｎｍ含む、総膜厚が１０ｎｍの、混合層の電子輸送
層３を形成した。それ以外は実施例１と同様に行って、
有機電界発光素子１を作製した。

【００５２】（実施例７）陽極６に発光層４の形成まで
行ったものを真空チャンバーから取り出し、スピンコー
タ上に固定した。一方、ｎ型の無機化合物半導体である
硫化カドミウムを、高分子化合物であるポリカーボネー
ト［帝人化成製、商品名パンライトＫ−１３００］中
に、２０重量％の割合で分散させ、更にこのものを１，
２−ジクロロメタン中に分散させたものを、発光層４の
表面に、１５００ｒｐｍの条件でスピンコートを行い、
膜厚７０ｎｍの電子輸送層３を形成した。それ以外は実
施例１と同様に行って、有機電界発光素子１を作製し
た。

【００５３】（実施例８）陽極６に発光層４の形成まで
行ったものを真空チャンバーから取り出し、スピンコー
タ上に固定した。一方、ｎ型の無機化合物半導体である
硫化カドミウムを、高分子化合物であるポリカーボネー
ト［帝人化成製、商品名パンライトＫ−１３００］中
に、５０重量％の割合で分散させ、更にこのものを１，
２−ジクロロメタン中に分散させたものを、発光層４の
表面に、１５００ｒｐｍの条件でスピンコートを行い、
膜厚８０ｎｍの電子輸送層３を形成した。それ以外は実
施例１と同様に行って、有機電界発光素子１を作製し
た。（比較例１）電子輸送層３を形成せず、発光層４を電子
輸送層３と兼用させた以外は実施例１と同様に行って、
有機電界発光素子１を作製した。

【００５４】（評価試験）上記のようにして作製した各
実施例及び比較例の有機電界発光素子１を乾燥窒素雰囲
気下で、陽極６であるＩＴＯガラス電極に正の電圧を、
陰極２であるＡｌ−Ｌｉ合金からなる電極に負の電圧を
印加し、印加電圧８Ｖにおける、ガラス基板７を介して
外部に照射された発光の発光輝度を測定した。

【００５５】また乾燥窒素雰囲気下で有機電界発光素子
１に印加する電圧を連続的にあげていった場合の最大輝
度を測定した。

【００５６】また、乾燥窒素雰囲気下で有機電界発光素
子１に電流密度１０ｍＡ／ｃｍ²の条件で定電流を流し
て初期発光輝度１００ｃｄ／ｍ²で直流連続駆動させ、
発光輝度が初期発光輝度の５０％まで半減するまでの時
間（輝度半減時間）を測定して、連続駆動性を評価し
た。

【００５７】ここで輝度の測定は輝度計［ＴＯＰＣＯＮ
製、品番ＢＭ−７］を用いて行った。

【００５８】以上の結果を表１に示す。

【００５９】

【表１】

【００６０】表１から明らかなように、実施例１〜８で
は、ｎ型無機化合物半導体を含む電子輸送層３を形成し
ていない比較例１よりも、８Ｖにおける発光輝度が高
く、また最大輝度も高いものであり、更に連続駆動性も
高いものであることが確認できた。

【００６１】

【発明の効果】上記のように本発明の請求項１に係る有
機電界発光素子は、陽極、正孔輸送層、発光層、電子輸
送層、及び陰極から構成され、電子輸送層として、ｎ型
の無機化合物半導体を含むものを用いるものであり、陰
極から発光層への電子注入効率を向上させることがで
き、有機電界発光素子の高輝度化を達成すると共に、高
輝度発光時の長時間駆動性を向上することができるもの
である。

【００６２】また本発明の請求項２に係る有機電界発光
素子は、請求項１の構成に加えて、ｎ型の無機化合物半
導体として、硫化カドミウム、硫化亜鉛、又は酸化亜鉛
のうちの少なくとも一つのものを用いるものであり、こ
れらの化合物は、電子親和力が高く、電子輸送能が高い
ため、陰極から発光層への電子注入効率を向上させるこ
とができるものであり、また真空蒸着法、スパッタリン
グ法等により、簡易に成膜することができるものであ
る。

【００６３】また本発明の請求項３に係る有機電界発光
素子は、請求項１又は２の構成に加えて、電子輸送層
を、ｎ型の無機化合物半導体のみで構成するものであ
り、ｎ型の無機化合物半導体のみで構成される電子輸送
層にて陰極から発光層への電子注入効率を向上させるこ
とができ、有機電界発光素子の高輝度化を達成すると共
に、高輝度発光時の長時間駆動性を向上することができ
るものである。

【００６４】また本発明の請求項４に係る有機電界発光
素子は、請求項１又は２の構成に加えて、電子輸送層
を、ｎ型の無機化合物半導体及び他の電子輸送材料から
なる積層構造又は混合層として構成するものであり、ｎ
型の無機化合物半導体と他の電子輸送層とからなる電子
輸送層にて陰極から発光層への電子注入効率を向上させ
ることができ、有機電界発光素子の高輝度化を達成する
と共に、高輝度発光時の長時間駆動性を向上することが
できるものである。

【００６５】また本発明の請求項５に係る有機電界発光
素子は、請求項１乃至４のいずれかの構成に加えて、電
子輸送層中のｎ型無機化合物半導体の含有量を、膜厚換
算で０．５〜５００ｎｍとするものであり、陰極から発
光層への電子注入効率の向上の効果と、印加電圧の増大
や発光効率低下を抑制する効果をバランス良く得ること
ができるものである。

【００６６】また本発明の請求項６に係る有機電界発光
素子は、請求項１又は２の構成に加えて、電子輸送層
を、ｎ型の無機化合物半導体を高分子化合物中に分散さ
せた分散層として形成するものであり、電子輸送層を湿
式成膜法にて形成することができるものである。

【００６７】また本発明の請求項７に係る有機電界発光
素子は、請求項６の構成に加えて、電子輸送層中のｎ型
の無機化合物半導体の含有量を、１５〜７０重量％とす
るものであり、陰極から発光層への電子輸送性能が充分
に得られると共に、成膜する際の分散液の粘度が高くな
りすぎることを抑制して、湿式成膜法にて均一な薄膜に
形成することができるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の一例の概略を示す正面図
である。

【符号の説明】

１有機電解発光素子２陰極３電子輸送層４発光層５正孔輸送層６陽極

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】陽極、正孔輸送層、発光層、電子輸送
層、及び陰極から構成され、電子輸送層として、ｎ型の
無機化合物半導体を含むものを用いて成ることを特徴と
する有機電界発光素子。
【請求項２】ｎ型の無機化合物半導体として、硫化カ
ドミウム、硫化亜鉛、又は酸化亜鉛のうちの少なくとも
一つのものを用いて成ることを特徴とする請求項１に記
載の有機電界発光素子。
【請求項３】電子輸送層を、ｎ型の無機化合物半導体
のみで構成して成ることを特徴とする請求項１又は２に
記載の有機電界発光素子。
【請求項４】電子輸送層を、ｎ型の無機化合物半導体
及び他の電子輸送材料からなる積層構造又は混合層とし
て構成して成ることを特徴とする請求項１又は２に記載
の有機電界発光素子。
【請求項５】電子輸送層中のｎ型無機化合物半導体の
含有量を、膜厚換算で０．５〜５００ｎｍとして成るこ
とを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の有機
電界発光素子。
【請求項６】電子輸送層を、ｎ型の無機化合物半導体
を高分子化合物中に分散させた分散層として形成して成
ることを特徴とする請求項１又は２に記載の有機電界発
光素子。
【請求項７】電子輸送層中のｎ型の無機化合物半導体
の含有量を、１５〜７０重量％として成ることを特徴と
する請求項６に記載の有機電界発光素子。