JPH11260546A

JPH11260546A - 有機ｅｌ素子

Info

Publication number: JPH11260546A
Application number: JP10074936A
Authority: JP
Inventors: Michio Arai; 三千男荒井; Mitsufumi Kodama; 光文小玉; Kenji Nakatani; 賢司中谷
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】【課題】電子注入電極層を安定に保護すると共に、経
時変化を抑え、非発光領域の拡大等といった表示品質の
低下のない有機ＥＬ素子の電極構造を提供する。【解決手段】ホール注入電極と電子注入電極と、これ
らの電極間に１種以上の有機層とを有する有機ＥＬ素子
であって、前記電子注入電極の上にはさらに配線電極
と、緩衝層と封止層とが順次成膜され、前記緩衝層の構
成金属材料が前記封止層よりも酸化され易い金属である
有機ＥＬ素子とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、情報表示パネル、
自動車用の計器パネル、動画・静止画を表示させるディ
スプレイ等、家電製品、自動車、二輪車電装品に使用さ
れ、有機化合物を用いて構成された有機ＥＬ素子に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、有機ＥＬ素子が盛んに研究され、
実用化されつつある。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（Ａ
ｌｑ3 ）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、家電製品、自動車、二輪車電装品等
のディスプレイとして注目されている。

【０００３】有機ＥＬ素子は、例えば図２に示すよう
に、基板１上にＩＴＯ等のホール注入電極層２を有し、
さらにその上にホール注入輸送層、発光層、電子注入輸
送層等の有機層３を有する。そして、この有機層２の上
に電子注入電極層４を有し、必要により配線電極層ある
いは保護層５を有する。また、ガラス等の封止板９を封
止用接着剤８等により固定し、封止を行っている。な
お、実際の有機ＥＬ素子は、厚さ数１００nm〜数１０μ
m 程度の薄膜構造体であり、ドットマトリクス、あるい
はセグメント構造等、その使用目的により所定の大き
さ、形状に形成されている。

【０００４】このような有機ＥＬ素子を製造する場合、
先ずＩＴＯ等のホール注入電極や必要により補助電極等
を成膜した後、所望の発光輝度、発光スペクトルを与え
る有機層を成膜し、さらに電子注入電極を成膜する。そ
して、必要により、配線電極層あるいは保護層が成膜さ
れる。

【０００５】ところで、電子注入電極には、通常、仕事
関数の低い金属が用いられているが、このような金属は
酸化し易く、他の物質と反応性の高いものが多い。この
ため、有機ＥＬ素子の製造工程で、電子注入電極成膜後
の有機ＥＬ構造体を外気にさらした場合、この電子注入
電極が即座に酸化され、使えなくなってしまう。従っ
て、有機ＥＬ構造体を常に外気と遮断した状態で取り扱
わなければならず、製造作業を極めて困難なものとして
いた。

【０００６】また、この電子注入電極は、有機ＥＬ素子
の製造後、封止された後でも有機ＥＬ構造体や、ガラス
基板、あるいは封止板や封止用接着剤等から生じるアウ
トガスと反応してしまい、少しずつ腐食したり、変質し
たりしてしまう。そして、このような腐食ないし変質が
進行するに従い、発光面の非発光領域が拡大し、輝度や
コントラストが低下したり、ついには発光しない画素が
生じるなど、有機ＥＬ素子の画質や寿命を低下させる要
因となっていた。

【０００７】有機ＥＬ素子の電子注入電極上に、保護電
極や封止膜等を形成する試みも種々なされているが、十
分な保護がなされているものは少なく、上記のようなア
ウトガスによる経時的な変化に対応しうるものは得られ
ていない。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、電子
注入電極層を安定に保護すると共に、経時変化を抑え、
非発光領域の拡大等といった表示品質の低下のない有機
ＥＬ素子の電極構造を提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的は以下の構成に
より達成される。（１）ホール注入電極と電子注入電極と、これらの電
極間に１種以上の有機層とを有する有機ＥＬ素子であっ
て、前記電子注入電極の上にはさらに配線電極と、緩衝
層と封止層とが順次成膜され、前記緩衝層の構成金属材
料が前記封止層よりも酸化され易い金属である有機ＥＬ
素子。（２）前記緩衝層は、電子注入電極構成材料を含有す
る上記（１）の有機ＥＬ素子。（３）前記封止層は、アルミニウムを含有する上記
（１）または（２）の有機ＥＬ素子。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の有機ＥＬ素子、ホール注
入電極と電子注入電極と、これらの電極間に１種以上の
有機層とを有する有機ＥＬ素子の電極であって、前記電
子注入電極の上にはさらに配線電極と、緩衝層と封止層
とが順次成膜され、前記緩衝層の構成金属材料が前記封
止層よりも酸化され易い金属である。

【００１１】電子注入電極上に成膜された配線電極上
に、さらに酸化し易い金属を構成材料とする緩衝層と封
止層とを形成することにより、封止後に発生したアウト
ガス等はこの緩衝層に吸収され電子注入電極を保護する
ことができる。

【００１２】電子注入電極としては、低仕事関数の物質
が好ましく、例えば、Ｋ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｍｇ、Ｌａ、Ｃ
ｅ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ａｌ、Ａｇ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｚ
ｎ、Ｚｒ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成分の合金系を用いるこ
とが好ましい。合金系としては、例えばＡｇ・Ｍｇ（Ａ
ｇ：０．１〜５０at％）、Ａｌ・Ｌｉ（Ｌｉ：０．０１
〜１２at％）、Ｉｎ・Ｍｇ（Ｍｇ：５０〜８０at％）、
Ａｌ・Ｃａ（Ｃａ：０．０１〜２０at％）等が好まし
い。なお、電子注入電極は蒸着法やスパッタ法で形成す
ることが可能である。

【００１３】電子注入電極薄膜の厚さは、電子注入を十
分行える一定以上の厚さとすれば良く、０．５nm以上、
好ましくは１nm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１〜５００nm程度とす
ればよい。電子注入電極の上には、さらに配線電極が設
けられる。

【００１４】配線電極層の構成金属材料としては、例え
ば、Ａｌ、Ａｌおよび遷移金属、特にＳｃ，Ｎｂ，Ｚ
ｒ，Ｈｆ，Ｎｄ，Ｔａ，Ｃｕ，Ｓｉ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｍ
ｎ，Ｎｉ，Ｐｄ，Ｐｔ，Ｗ等を、好ましくはこれらの総
計が１０at％以下、より好ましくは５at％以下、特に２
at％以下含有していてもよいアルミニウム基合金等を好
ましく挙げることができる。アルミニウムは低抵抗であ
り、配線電極層として用いた場合良好な効果が得られ
る。

【００１５】配線電極の厚さは、電子注入効率を確保
し、水分や酸素あるいは有機溶媒の進入を防止するた
め、一定以上の厚さとすればよく、好ましくは５０nm以
上、さらには１００nm以上、特に１００〜５００nmの範
囲が好ましい。配線電極層が薄すぎると、その効果が得
られず、また、配線電極層の段差被覆性が低くなってし
まい、端子電極との接続が十分ではなくなる。一方、配
線電極層が厚すぎると、配線電極層の応力が大きくなる
ため、ダークスポットの成長速度が速くなってしまう。

【００１６】電子注入電極と配線電極とを合わせた全体
の厚さとしては、特に制限はないが、通常１００〜１０
００nm程度とすればよい。

【００１７】配線電極層の上には緩衝層が設けられる。
緩衝層の構成金属材料としては、水や雰囲気中のガスと
反応性が高く、あるいはこれらを吸着しうる材料が好ま
しい。また、後述する封止層の構成金属材料よりも酸化
されやすい材料である。このような緩衝層の金属材料と
しては、特に限定されるものではないが、上記電子注入
電極の構成材料と同様なものが好ましい。

【００１８】緩衝層の厚さは、水分や酸素あるいは有機
溶媒、その他反応性のガスが進入しても、この緩衝層に
吸収され、それよりも下位（電子注入電極等）の層に侵
入するのを防止するため、一定以上の厚さとすればよ
く、好ましくは２０nm以上、さらには２０〜２００nmの
範囲が好ましい。緩衝層が薄すぎると、その効果が得ら
れず、厚すぎると、緩衝層の応力が大きくなるため、ダ
ークスポットの成長速度が速くなってしまう。

【００１９】緩衝層の上には封止層が設けられる。封止
層を構成する金属材料としては、緩衝層の材料よりも酸
化し難い材料であることが必要である。具体的には、緩
衝層の金属材料に対して、封止層の金属材料の酸化還元
曲線（例えばEllingham によって導入されRichardsonと
Jeffs によって発展されたものをいう。）が上位にある
関係である。

【００２０】このような封止層の構成金属としては、特
に限定されるものではないが、Ａｌ，Ｔｉ，Ｎｉおよび
これらの金属との合金が好ましく、特にＡｌが好まし
い。Ａｌはある程度酸化してもそこから先に酸化が進行
することがなく、封止効果が高い。

【００２１】封止層の厚さは、水分や酸素あるいは有機
溶媒、その他反応性や腐食性を有するガス等の進入を防
止するため、一定以上の厚さとすればよく、好ましくは
５nm以上、より好ましくは５〜１００nm、特に１０〜１
００nmの範囲が好ましい。封止層が薄すぎると、その効
果が得られず、厚すぎると、封止層の応力が大きくなる
ため、ダークスポットの成長速度が速くなってしまう。

【００２２】これら、電子注入電極、配線電極層、緩衝
層および封止層を形成する方法としては、蒸着法により
形成することも可能であるが、スパッタ法を用いること
が好ましい。スパッタ法により上記各層を成膜した場
合、形成された電極層等は緻密な膜となり、粗な蒸着膜
に比較して膜中への水分の進入等が非常に少なく、化学
的安定性が高く、長寿命の電極構造が得られる。

【００２３】スパッタ時のスパッタガスの圧力は、０．
１〜１Paの範囲が好ましい。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が使用できる。ま
た、封止層としてＴｉＮ膜等を成膜する場合、反応性ス
パッタを用いて成膜することができるが、この反応性ス
パッタでは、上記不活性ガスに加えてＮ₂、ＮＨ₃等の反
応性ガスが使用可能である。

【００２４】スパッタ法としてはＲＦ電源を用いた高周
波スパッタ法や、ＤＣスパッタ法等の中から好適なスパ
ッタ法を用いて成膜すればよい。スパッタ装置の電力と
しては、好ましくはＤＣスパッタで０．１〜１０Ｗ／cm
²、ＲＦスパッタで１０〜１０Ｗ／cm²の範囲である。ま
た、成膜レートは５〜１００nm／min 、特に１０〜５０
nm／min の範囲が好ましい。

【００２５】上記各層を蒸着法で形成する場合、真空蒸
着の条件は特に限定されないが、１０^-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。

【００２６】本発明の有機ＥＬ素子は、マトリクスタイ
プのディスプレイやセグメントタイプのディスプレイ
等、種々の有機ＥＬ素子を用いたディスプレイに応用す
ることができる。

【００２７】次に、本発明の有機ＥＬ素子を構成する有
機ＥＬ構造体について説明する。

【００２８】本発明に用いられる有機ＥＬ構造体は、例
えば図１に示すように基板１上にＩＴＯ等のホール注入
電極２と、ホール注入輸送層、発光層、電子注入輸送層
等の１種以上を有する有機層３と、電子注入電極４とを
有する。また、その上に配線電極層５と、緩衝層６と、
封止層７とを有する。また、この例では省略している
が、必要により図２に示すような封止板９が封止用接着
剤等により設けられる。

【００２９】ホール注入電極は、通常基板側から発光し
た光を取り出す構成であるため、透明ないし半透明な電
極が好ましい。透明電極としては、ＩＴＯ（錫ドープ酸
化インジウム）、ＩＺＯ（亜鉛ドープ酸化インジウ
ム）、ＺｎＯ、ＳｎＯ₂ 、Ｉｎ₂Ｏ₃ 等が挙げられる
が、好ましくはＩＴＯ（錫ドープ酸化インジウム）、Ｉ
ＺＯ（亜鉛ドープ酸化インジウム）が好ましい。ＩＴＯ
は、通常Ｉｎ₂Ｏ₃とＳｎＯとを化学量論組成で含有す
るが、Ｏ量は多少これから偏倚していてもよい。ＩＴＯ
では通常、Ｉｎ₂ Ｏ₃ とＳｎＯ₂ とを化学量論組成で有
するが、酸素量は多少これから偏倚していてもよい。Ｉ
ｎ₂ Ｏ₃ に対するＳｎＯ₂ の混合比は、１〜２０wt％、
さらには５〜１２wt％が好ましい。また、ＩＺＯでのＩ
ｎ₂ Ｏ₃ に対するＺｎＯ₂ の混合比は、通常、１２〜３
２wt％程度である。

【００３０】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、抵抗値の点で問題がある。

【００３１】このホール注入電極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、特にＤＣスパ
ッタ、パルススパッタ法により形成することが好まし
い。

【００３２】電極成膜後に、前記封止層に加えて、Ｓｉ
Ｏ_X 等の無機材料、テフロン、塩素を含むフッ化炭素重
合体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、前記の反応
性スパッタ法の他に、一般的なスパッタ法、蒸着法、Ｐ
ＥＣＶＤ法等により形成すればよい。

【００３３】さらに、素子の有機層や電極の酸化を防い
だり、機械的ダメージから保護するために、素子上に封
止板を設けることが好ましい。封止板は、湿気の侵入を
防ぐために、接着性樹脂等を用いて接着し密封する。封
止ガスは、Ａｒ、Ｈｅ、Ｎ₂等の不活性ガス等が好まし
い。また、この封止ガスの水分含有量は、１００ｐｐｍ
以下、より好ましくは１０ｐｐｍ以下、特には１ｐｐｍ
以下であることが好ましい。この水分含有量に下限値は
特にないが、通常０．１ｐｐｍ程度である。

【００３４】封止板の材料としては、好ましくは平板状
であって、ガラスや石英、樹脂等の透明ないし半透明材
料が挙げられるが、特にガラスが好ましい。このような
ガラス材として、アルカリガラスが好ましいが、この
他、ソーダ石灰ガラス、鉛アルカリガラス、ホウケイ酸
ガラス、アルミノケイ酸ガラス、シリカガラス等のガラ
ス組成のものも好ましい。また、その製板方法として
は、ロールアウト法、ダウンロード法、フュージョン
法、フロート法等が好ましい。ガラス材の表面処理法と
しては、研磨加工処理、ＳｉＯ₂バリヤーコート処理等
が好ましい。これらの中でも、フロート法で製板された
ソーダ石灰ガラスで、表面処理の無いガラス材が安価に
使用でき、好ましい。封止板としては、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】封止板は、スペーサーを用いて高さを調整
し、所望の高さに保持してもよい。スペーサーの材料と
しては、樹脂ビーズ、シリカビーズ、ガラスビーズ、ガ
ラスファイバー等が挙げられ、特にガラスビーズ等が好
ましい。スペーサーは、通常、粒径の揃った粒状物であ
るが、その形状は特に限定されるものではなく、スペー
サーとしての機能に支障のないものであれば種々の形状
であってもよい。その大きさとしては、円換算の直径が
１〜２０μm 、より好ましくは１〜１０μm 、特に２〜
８μm が好ましい。このような直径のものは、粒長１０
０μm 以下程度であることが好ましく、その下限は特に
規制されるものではないが、通常１μm程度である。

【００３６】なお、封止板に凹部を形成した場合には、
スペーサーは使用しても、使用しなくてもよい。使用す
る場合の好ましい大きさとしては、前記範囲でよいが、
特に２〜８μm の範囲が好ましい。

【００３７】スペーサーは、予め封止用接着剤中に混入
されていても、接着時に混入してもよい。封止用接着剤
中におけるスペーサーの含有量は、好ましくは０．０１
〜３０wt％、より好ましくは０．１〜５wt％である。

【００３８】接着剤としては、安定した接着強度が保
て、気密性が良好なものであれば特に限定されるもので
はないが、カチオン硬化タイプの紫外線硬化型エポキシ
樹脂接着剤を用いることが好ましい。

【００３９】基板材料としては特に限定するものではな
く、積層する有機ＥＬ構造体の電極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。

【００４０】次に、有機ＥＬ素子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。

【００４１】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するものであり、
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る。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。

【００４２】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、特に制限されるものでは
なく、形成方法によっても異なるが、通常５〜５００nm
程度、特に１０〜３００nmとすることが好ましい。

【００４３】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
層の厚さと同程度または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５００nm
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。

【００４４】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６３−２６４６９
２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−キノリノールま
たは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６−１１４４５
６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。

【００４５】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０．０１〜２０wt% 、さらには０．
１〜１５wt% 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。

【００４６】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−キノリノールまたはその誘導体
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。

【００４７】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。

【００４８】また、８−キノリノールまたはその誘導体
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。

【００４９】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。

【００５０】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。

【００５１】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。

【００５２】また、発光層は、必要に応じて、少なくと
も１種のホール注入輸送性化合物と少なくとも１種の電
子注入輸送性化合物との混合層とすることも好ましく、
さらには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。

【００５３】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にくくなるた
め、有機化合物がダメージを受けにくくなり、素子寿命
がのびるという利点がある。また、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、素子の安定性を向上させることもできる。

【００５４】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。

【００５５】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。

【００５６】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。

【００５７】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によるが、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、さらに好ましく
は１０／９０〜９０／１０、特に好ましくは２０／８０
〜８０／２０程度となるようにすることが好ましい。

【００５８】また、混合層の厚さは、分子層一層に相当
する厚み以上で、有機化合物層の膜厚未満とすることが
好ましい。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。

【００５９】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。

【００６０】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、１種のみを用いても、２種以上を併用
してもよい。２種以上を併用するときは、別層にして積
層したり、混合したりすればよい。

【００６１】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。

【００６２】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−キノリノールまたはその誘導体を
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。

【００６３】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、電子注入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。

【００６４】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。

【００６５】色フィルター膜には、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良いが、
有機ＥＬ素子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。

【００６６】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。

【００６７】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良い。

【００６８】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。

【００６９】蛍光材料は、基本的には蛍光量子収率が高
いものを用いれば良く、ＥＬ発光波長域に吸収が強いこ
とが望ましい。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・ク
マリン系化合物等を用いればよい。

【００７０】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良く、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、ＩＺＯの成膜時にダメージを受けな
いような材料が好ましい。

【００７１】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良
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良い。

【００７２】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。

【００７３】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、ダークスポットの発生・成長を抑制したりする
ことができる。

【００７４】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。

【００７５】有機ＥＬ素子は、直流駆動やパルス駆動等
され、印加電圧は、通常、２〜２０V 程度である。

【００７６】

【実施例】次に実施例を示し、本発明をより具体的に説
明する。＜実施例１＞ガラス基板上に、ＩＴＯ透明電極（ホール
注入電極）をスパッタ法にて１００nm成膜した。得られ
たＩＴＯ薄膜を、フォトリソグラフィーの手法によりパ
ターニング、エッチング処理し、さらに補助電極等の配
線構造膜を形成し、最終的に１００μm ×１００μm
（画素）のパターンを構成するホール注入電極層を形成
した。

【００７７】ＩＴＯ電極層等が形成された基板の表面を
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。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（以下、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、次いで減圧状態を保っ
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。さらに、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。

【００７８】次いで減圧を保ったまま、このＥＬ素子構
造体基板を真空蒸着装置からスパッタ装置に移し、スパ
ッタ圧力１．０PaにてＡｌＬｉ電子注入電極（Ｌｉ濃
度：６at％）を５０nmの厚さに成膜した。その際スパッ
タガスにはＡｒを用い、投入電力は１００Ｗ、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９
０mmとした。さらに、減圧を保ったまま、このＥＬ素子
基板を他のスパッタ装置に移し、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０．３PaにてＡ
ｌ配線電極を２００nmの厚さに成膜した。この時スパッ
タガスにはＡｒを用い、投入電力は５００Ｗ、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９
０mmとした。

【００７９】さらに減圧を保ったまま、電子注入電極を
成膜したスパッタ装置に移し、電子注入電極と同様にし
てＡｌＬｉ緩衝層（Ｌｉ濃度：６at％）を５０nmの厚さ
に成膜した。次いで、減圧を保ったまま、このＥＬ素子
構造体基板を他のスパッタ装置に移し、Ａｌ配線電極と
同様にして封止層を２００nmの厚さに成膜した。

【００８０】最後にガラス封止板を貼り合わせ、有機Ｅ
Ｌ素子とした。また、緩衝層と封止層を設けない比較サ
ンプルを同様にして得た。

【００８１】得られた各有機ＥＬ素子を、大気中で直流
電圧を印加し、１０mA／cm² の定電流密度で、８５℃の
加速条件下で１００時間連続駆動させた。各画素の発光
面を観察し、その画素中の非発光部分の大きさを求めた
ところ、比較サンプルは非発光部分が画素の周縁部から
中心部方向に平均５μm の幅にわたって成長していたの
に対し、本発明サンプルでは平均１μm 以下と極めて優
れた結果が得られた。これは緩衝層が封止された空間内
に生じたガスや水分を吸収ないし遮断し、電子注入電極
を保護した結果であると考えられる。

【００８２】＜実施例２＞実施例１において、緩衝層の
材料をＡｌＬｉからＫ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｍｇ、Ｌａ、Ｃ
ｅ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ａｇ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｚｒ
単体、あるいはこれらとＡｌとの合金とし、それぞれ実
施例１と同様な手法で評価したところほぼ同様な結果が
得られた。また、封止層に用いる金属をＴｉ、Ｎｉとし
た場合も同様であった。

【００８３】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、電子注入
電極層を安定に保護すると共に、経時変化を抑え、非発
光領域の拡大等といった表示品質の低下のない有機ＥＬ
素子の電極構造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素子を模式的に表した図であ
る。

【図２】従来の有機ＥＬ素子を模式的に表した平面図で
ある。

【符号の説明】

１基板２ホール注入電極３有機層４電子注入電極層５配線電極６緩衝層７封止層

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１種以上の有機層とを有する有機ＥＬ素子
であって、前記電子注入電極の上にはさらに配線電極と、緩衝層と
封止層とが順次成膜され、前記緩衝層の構成金属材料が前記封止層よりも酸化され
易い金属である有機ＥＬ素子。
【請求項２】前記緩衝層は、電子注入電極構成材料を
含有する請求項１の有機ＥＬ素子。
【請求項３】前記封止層は、アルミニウムを含有する
請求項１または２の有機ＥＬ素子。