JP2000215983A

JP2000215983A - 有機ｅｌ素子

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Publication number: JP2000215983A
Application number: JP11013666A
Authority: JP
Inventors: Michio Arai; 三千男荒井; Isamu Kobori; 勇小堀; Etsuo Mihashi; 悦央三橋; Hiroshi Yamamoto; 洋山本
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 1999-01-21
Filing date: 1999-01-21
Publication date: 2000-08-04
Anticipated expiration: 2019-01-21
Also published as: CN1261249A; EP1022788A2; TW421976B; KR20000052291A; EP1022788A3; KR100323777B1; JP3824798B2; US6281627B1

Abstract

(57)【要約】【課題】電子注入効率に優れ、発光効率が改善され、
動作電圧が低く、しかも低コストな有機ＥＬ素子を実現
する。【解決手段】ホール注入電極と、電子注入電極と、こ
れらの電極間に設けられた１種以上の有機層とを有し、
少なくとも前記有機層の１層は発光機能を有し、この発
光層と電子注入電極の間には、高抵抗の無機電子注入層
を有し、この高抵抗の無機電子注入層は、第１成分とし
てバンドギャップ４eV以下であって、アルカリ金属元
素、またはアルカリ土類金属元素、またはランタノイド
系元素から選択される１種以上の酸化物と、第２成分と
してＲｕ，Ｖ，Ｚｎ，ＳｍおよびＩｎから選択される１
種以上の元素とを含有し、前記高抵抗の無機電子注入層
は、ホールをブロックするとともに電子を搬送するため
の導通パスを有する有機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、有機ＥＬ（エレク
トロルミネッセンス）素子に関し、詳しくは、有機化合
物の薄膜に電界を印加して光を放出する素子に用いられ
る無機／有機接合構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】有機ＥＬ素子は、ガラス上に大面積で素
子を形成できるため、ディスプレー用等に研究開発が進
められている。一般に有機ＥＬ素子は、ガラス基板上に
ＩＴＯ等の透明電極を形成し、その上に有機アミン系の
ホール輸送層、電子導電性を示しかつ強い発光を示すた
とえばＡｌｑ3 材からなる有機発光層を積層し、さら
に、ＭｇＡｇなどの仕事関数の小さい電極を形成し、基
本素子としている。

【０００３】これまでに報告されている素子構造として
は、ホール注入電極及び電子注入電極の間に１層または
複数層の有機化合物層が挟まれた構造となっており、有
機化合物層としては、２層構造あるいは３層構造があ
る。

【０００４】２層構造の例としては、ホール注入電極と
電子注入電極の間にホール輸送層と発光層が形成された
構造または、ホール注入電極と電子注入電極の間に発光
層と電子輸送層が形成された構造がある。３層構造の例
としては、ホール注入電極と電子注入電極の間にホール
輸送層と発光層と電子輸送層とが形成された構造があ
る。また、単一層に全ての役割を持たせた単層構造も高
分子や混合系で報告されている。

【０００５】図３および図４に、有機ＥＬ素子の代表的
な構造を示す。

【０００６】図３では基板１１上に設けられたホール注
入電極１２と電子注入電極１３の間に有機化合物である
ホール輸送層１４と発光層１５が形成されている。この
場合、発光層１５は、電子輸送層の機能も果たしてい
る。

【０００７】図４では、基板１１上に設けられたホール
注入電極１２と電子注入電極１３の間に有機化合物であ
るホール輸送層１４と発光層１５と電子輸送層１６が形
成されている。

【０００８】これら有機ＥＬ素子において、発光効率を
向上させる試みも種々なされている。しかしながら、従
来の素子構成では電子注入輸送層での電子注入効率性が
劣る等して、発光層における効果的な再結合を行うこと
が困難であり、十分満足しうる効率の素子を得ることが
困難であった。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、電子
注入効率に優れ、発光効率が改善され、動作電圧が低
く、しかも低コストな有機ＥＬ素子を実現することであ
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】すなわち、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
電極間に設けられた１種以上の有機層とを有し、少なく
とも前記有機層の１層は発光機能を有し、この発光層と
電子注入電極の間には、高抵抗の無機電子注入層を有
し、この高抵抗の無機電子注入層は、第１成分として仕
事関数４eV以下であって、アルカリ金属元素、およびア
ルカリ土類金属元素、およびランタノイド系元素から選
択される１種以上の酸化物と、第２成分として仕事関数
３〜５eVの金属の１種以上の元素とを含有し、前記高抵
抗の無機電子注入層は、ホールをブロックするとともに
電子を搬送するための導通パスを有する有機ＥＬ素子。（２）前記第２成分は、Ｚｎ，Ｓｎ，Ｖ，Ｒｕ，Ｓｍ
およびＩｎから選択される１種以上である有機ＥＬ素
子。（３）前記アルカリ金属元素は、Ｌｉ，Ｎａ，Ｋ，Ｒ
ｂ，ＣｓおよびＦｒの１種以上であり、アルカリ土類金
属元素は、Ｍｇ，ＣａおよびＳｒの１種以上であり、ラ
ンタノイド系元素はＬａおよびＣｅから選択される１種
以上を有する請求項１または２の有機ＥＬ素子。（４）前記高抵抗のホール注入層は、その抵抗率が１
〜１×１０¹¹Ω・cmである請求項１〜３のいずれかの有
機ＥＬ素子。（５）前記高抵抗の無機電子注入層は、第２成分を全
成分に対して、０．２〜４０ mol％含有する請求項１〜
４のいずれかの有機ＥＬ素子。（６）前記高抵抗の無機電子注入層の膜厚は、０．３
〜３０nmである請求項１〜５のいずれかの有機ＥＬ素
子。（７）前記ホール注入電極と前記有機層との間には高
抵抗の無機ホール注入層を有し、前記高抵抗の無機ホー
ル注入層は、電子をブロックするとともにホールを搬送
するための導通パスを有する請求項１〜６のいずれかの
有機ＥＬ素子。（８）前記高抵抗のホール注入層は、その抵抗率が１
〜１×１０¹¹Ω・cmである請求項７の有機ＥＬ素子。９前記高抵抗の無機ホール注入層は、絶縁性の金属また
は半金属と、金属または半金属の酸化物、炭化物、窒化
物、硼化物のいずれか１種以上を含有する請求項７また
は８の有機ＥＬ素子。１０前記高抵抗のホール注入層は、シリコンおよび／
またはゲルマニウムの酸化物を主成分とし、この主成分
を（Ｓｉ_1-xＧｅ_x）Ｏ_yと表したとき０≦ｘ≦１、１．７≦ｙ≦２．２であり、さらに、仕事関数４．５eV以上の金属、または
その酸化物を含有する請求項７〜９のいずれかの有機Ｅ
Ｌ素子。１１前記仕事関数４．５eV以上の金属は、Ａｕ，Ｃ
ｕ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｒｕ、Ｓｎ，Ｃｒ，Ｉｒ，Ｎｂ，Ｐ
ｔ，Ｗ，Ｍｏ，Ｔａ，ＰｄおよびＣｏのいずれか１種以
上である請求項１０の有機ＥＬ素子。１２前記金属および／または金属酸化物の含有量は、
０．２〜４０ mol％である請求項１０または１１の有機
ＥＬ素子。１３前記高抵抗のホール注入層の膜厚は、１〜１００
nmである請求項７〜１２のいずれかの有機ＥＬ素子。

【００１１】

【発明の実施の形態】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
れた１種以上の有機層とを有し、少なくとも前記有機層
の１層は発光機能を有し、この発光層と電子注入電極の
間には、高抵抗の無機電子注入層を有し、この高抵抗の
無機電子注入層は、第１成分としてバンドギャップ４eV
以下であって、Ｌｉ，Ｎａ，Ｋ，Ｒｂ，ＣｓおよびＦｒ
のアルカリ金属元素、またはＢｅ，Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ，
ＢａおよびＲａのアルカリ土類金属元素、またはＬａ，
Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｐｍ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄ
ｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，ＹｂおよびＬｕのランタノイド
系元素から選択される１種以上の酸化物と、第２成分と
してＲｕ，Ｖ，Ｚｎ，ＳｍおよびＩｎから選択される１
種以上の元素とを含有し、前記高抵抗の無機電子注入層
は、ホールをブロックするとともに電子を搬送するため
の導通パスを有する。

【００１２】このように、電子の導通パスを有し、ホー
ルをブロックできる無機電子注入層を有機層と電子注入
電極（陰極）の間に配置することで、発光層へ電子を効
率よく注入することができ、発光効率が向上するととも
に駆動電圧が低下する。

【００１３】また、好ましくは無機電子注入層をの第２
成分を、全成分に対して０．２〜４０ mol％含有させて
導電パスを形成することにより、電子注入電極から発光
層側の有機層へ効率よく電子を注入することができる。
しかも、有機層から電子注入電極へのホールの移動を抑
制することができ、発光層でのホールと電子との再結合
を効率よく行わせることができる。また、無機材料の有
するメリットと、有機材料の有するメリットとを併せも
った有機ＥＬ素子とすることができる。本発明の有機Ｅ
Ｌ素子は、従来の有機電子注入層を有する素子と同等の
輝度が得られ、しかも、耐熱性、耐候性が高いので従来
のものよりも寿命が長く、リークやダークスポットの発
生も少ない。また、比較的高価な有機物質ばかりではな
く、安価で入手しやすく製造が容易な無機材料も用いる
ことで、製造コストを低減することもできる。

【００１４】高抵抗の無機電子注入層は、その抵抗率が
好ましくは１〜１×１０¹¹Ω・cm、特に１×１０³〜１
×１０⁸Ω・cmである。無機電子注入層の抵抗率を上記
範囲とすることにより、高い電子ブロック性を維持した
まま電子注入効率を飛躍的に向上させることができる。
無機電子注入層の抵抗率は、シート抵抗と膜厚からも求
めることができる。

【００１５】高抵抗の無機電子注入層は、好ましくは第
１成分として仕事関数４eV以下であって、Ｌｉ，Ｎａ，
Ｋ，Ｒｂ，ＣｓおよびＦｒから選択される１種以上のア
ルカリ金属元素、または、このましくはＭｇ，Ｃａおよ
びＳｒから選択される１種以上のアルカリ土類金属元
素、または、好ましくはＬａおよびＣｅから選択される
１種以上のランタノイド系元素のいずれかの酸化物を含
有する。これらのなかでも、特に酸化リチウム、酸化マ
グネシウム、酸化カルシウム、酸化セリウムが好まし
い。これらを混合して用いる場合の混合比は任意であ
る。また、これらの混合物中に酸化リチウムがＬｉ₂Ｏ
換算で、５０ mol％以上含有されていることが好まし
い。

【００１６】高抵抗の無機電子注入層は、さらに第２成
分としてＺｎ，Ｓｎ，Ｖ，Ｒｕ，ＳｍおよびＩｎから選
択される１種以上の元素を含有する。この場合の第２成
分の含有量は、好ましくは０．２〜４０ mol％、より好
ましくは１〜２０ mol％である。含有量がこれより少な
いと電子注入機能が低下し、含有量がこれを超えるとホ
ールブロック機能が低下してくる。２種以上を併用する
場合、合計の含有量は上記の範囲にすることが好まし
い。

【００１７】上記第１成分の酸化物は通常化学量論組成
（stoichiometric composition）であるが、これから多
少偏倚して非化学量論的組成（non-stoichiometry）と
なっていてもよい。また、第２成分も、通常、酸化物と
して存在するが、この酸化物も同様である。

【００１８】高抵抗の無機電子注入層には、他に、不純
物として、Ｈやスパッタガスに用いるＮｅ、Ａｒ、Ｋ
ｒ、Ｘｅ等を合計５at％以下含有していてもよい。

【００１９】なお、無機電子注入層全体の平均値として
このような組成であれば、均一でなくてもよく、膜厚方
向に濃度勾配を有する構造としてもよい。

【００２０】高抵抗の無機電子注入層は、通常、非晶質
状態である。

【００２１】高抵抗の無機電子注入層の膜厚としては、
好ましくは０．３〜３０nm、特に１〜２０n程度が好ま
しい。電子注入層がこれより薄くても厚くても、電子注
入層としての機能を十分に発揮できなくなくなってく
る。

【００２２】上記の無機電子注入層の製造方法として
は、スパッタ法、蒸着法などの各種の物理的または化学
的な薄膜形成方法などが考えられるが、スパッタ法が好
ましい。なかでも、上記第１成分と第２成分のターゲッ
トを別個にスパッタする多元スパッタが好ましい。多元
スパッタにすることで、それぞれのターゲットに好適な
スパッタ法を用いることができる。また、１元スパッタ
とする場合には、第１成分と第２成分の混合ターゲット
を用いてもよい。

【００２３】高抵抗の無機電子注入層をスパッタ法で形
成する場合、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、例えばＡｒ，Ｎ
ｅ，Ｘｅ，Ｋｒ等が使用できる。また、必要によりＮ₂
を用いてもよい。スパッタ時の雰囲気としては、上記ス
パッタガスに加えＯ₂を１〜９９％程度混合して反応性
スパッタを行ってもよい。

【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スパッタ法等が使用できる。スパ
ッタ装置の電力としては、好ましくはＲＦスパッタで
０．１〜１０Ｗ／cm²の範囲が好ましく、成膜レートは
０．５〜１０nm／min 、特に１〜５nm／min の範囲が好
ましい。

【００２５】成膜時の基板温度としては、室温（２５
℃）〜１５０℃程度である。

【００２６】本発明の有機ＥＬ素子は、例えば図１に示
すように、基板１／ホール注入電極２／ホール注入輸送
層４／発光層５／高抵抗の無機電子注入層６／電子注入
電極３とが順次積層された構成とするとよい。また、例
えば図２に示すように、基板１／電子注入電極３／高抵
抗の電子注入層６／発光層５／ホール注入輸送層４／ホ
ール注入電極２と、通常の積層構成とは逆に積層された
構成とすることもできる。逆積層とすることにより、基
板と反対側からの光取り出しが容易になる。なお、高抵
抗の電子注入注入層を積層する際、有機層等がアッシン
グされ、ダメージを受ける恐れがあるので、最初に酸素
を加えることなく薄く積層し、さらに酸素を加えて厚く
積層してもよい。この場合、酸素を加えないときの膜厚
は全体の１／５〜１／２程度とする。図１、２におい
て、ホール注入電極２と電子注入電極３の間には、駆動
電源Ｅが接続されている。なお、上記発光層５は、広義
の発光層を表し、電子注入／輸送層、狭義の発光層、ホ
ール輸送層等を含む。

【００２７】また、上記発明の素子は、電極層／無機物
層および発光層／電極層／無機物層および発光層／電極
層／無機物層および発光層／電極層・・・と多段に重ね
てもよい。このような素子構造により、発光色の色調調
整や多色化を行うことができる。

【００２８】電子注入電極（陰電極）は、上記の高抵抗
の無機電子注入層との組み合わせでは、低仕事関数で電
子注入性を有している必要がないため、特に限定される
必要はなく、通常の金属を用いることができる。なかで
も、導電率や扱い安さの点で、Ａｌ，Ａｇ，Ｉｎ，Ｔ
ｉ，Ｃｕ，Ａｕ，Ｍｏ，Ｗ，Ｐｔ，ＰｄおよびＮｉ、特
にＡｌ，Ａｇから選択される１種または２種等の金属元
素が好ましい。

【００２９】これら陰電極薄膜の厚さは、電子を無機電
子注入輸送層に与えることのできる一定以上の厚さとす
れば良く、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５０〜５００nm程度とすればよい。

【００３０】また、電子注入電極として必要に応じて下
記のものを用いてもよい。例えば、Ｋ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｍ
ｇ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｓｎ、Ｚｎ、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、例えばＡｇ・Ｍｇ
（Ａｇ：０．１〜５０at％）、Ａｌ・Ｌｉ（Ｌｉ：０．
０１〜１４at％）、Ｉｎ・Ｍｇ（Ｍｇ：５０〜８０at
％）、Ａｌ・Ｃａ（Ｃａ：０．０１〜２０at％）等が挙
げられる。

【００３１】上記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、０．１nm以
上、好ましくは０．５nm以上、特に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、さらに補助電極（保護電極）を設けてもよい。

【００３２】補助電極の厚さは、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。補助電極層が薄すぎると、その効果が得
られず、また、補助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、補
助電極層が厚すぎると、補助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等
といった弊害が生じてくる。

【００３３】補助電極は、組み合わせる電子注入電極の
材質により最適な材質を選択して用いればよい。例え
ば、電子注入効率を確保することを重視するのであれば
Ａｌ等の低抵抗の金属を用いればよく、封止性を重視す
る場合には、ＴｉＮ等の金属化合物を用いてもよい。

【００３４】電子注入電極と補助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５０〜５００nm
程度とすればよい。

【００３５】ホール注入電極材料は、ホール注入層へホ
ールを効率よく注入することのできるものが好ましく、
仕事関数４．５eV〜５．５eVの物質が好ましい。具体的
には、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）、酸化インジウム（Ｉｎ₂Ｏ
₃）、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。
Ｉｎ₂Ｏ₃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Ｉｎ₂Ｏ₃に対するＺｎＯ₂の混合比は、通常、１２
〜３２wt％程度である。

【００３６】ホール注入電極は、仕事関数を調整するた
め、酸化シリコン（ＳｉＯ₂）を含有していてもよい。
酸化シリコン（ＳｉＯ₂）の含有量は、ＩＴＯに対する
ＳｉＯ₂の mol比で０．５〜１０％程度が好ましい。Ｓ
ｉＯ₂を含有することにより、ＩＴＯの仕事関数が増大
する。

【００３７】光を取り出す側の電極は、発光波長帯域、
通常４００〜７００nm、特に各発光光に対する光透過率
が５０％以上、より好ましくは６０％以上、特に８０％
以上、さらには９０％以上であることが好ましい。透過
率が低くなると、発光層からの発光自体が減衰され、発
光素子として必要な輝度を得難くなってくる。なお、コ
ントラスト比を向上させたりして視認性を向上させる目
的等のため、比較的低い透過率とする場合もある。

【００３８】電極の厚さは、５０〜５００nm、特に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、あまり厚いと透過率の低下や剥離などの心
配が生じる。厚さが薄すぎると、十分な効果が得られ
ず、製造時の膜強度等の点でも問題がある。

【００３９】本発明の有機ＥＬ素子は、上記高抵抗の無
機電子注入層に加え、高抵抗のホール注入層を有してい
てもよい。

【００４０】すなわち、ホール注入電極と有機層との間
に電子をブロックするとともにホールを搬送するための
導通パスを有する高抵抗の無機ホール注入輸送層を有す
る。

【００４１】このように、ホールの導通パスを有し、電
子をブロックできる無機ホール注入層を有機層とホール
注入電極の間に配置することで、発光層へホールを効率
よく注入することができ、発光効率がさらに向上すると
ともに駆動電圧が低下する。

【００４２】また、好ましくは無機絶縁性ホール注入層
の主成分としてシリコン、ゲルマニウムの酸化物を用
い、これに仕事関数４．５eV以上の金属、金属酸化物、
炭化物、窒化物、硼化物のいずれか１種以上を含有させ
て導電パスを形成することにより、ホール注入電極から
発光層側の有機層へ効率よくホールを注入することがで
きる。しかも、有機層からホール注入電極への電子の移
動を抑制することができ、発光層でのホールと電子との
再結合を効率よく行わせることができる。また、無機材
料の有するメリットと、有機材料の有するメリットとを
併せもった有機ＥＬ素子とすることができる。本発明の
有機ＥＬ素子は、従来の有機ホール注入層を有する素子
と同等の輝度が得られ、しかも、耐熱性、耐候性が高い
ので従来のものよりも寿命が長く、リークやダークスポ
ットの発生も少ない。また、比較的高価な有機物質ばか
りではなく、安価で入手しやすく製造が容易な無機材料
も用いることで、製造コストを低減することもできる。

【００４３】高抵抗の無機ホール注入層は、その抵抗率
が好ましくは１〜１×１０¹¹Ω・cm、特に１×１０³〜
１×１０⁸Ω・cmである。無機ホール注入層の抵抗率を
上記範囲とすることにより、高い電子ブロック性を維持
したままホール注入効率を飛躍的に向上させることがで
きる。無機ホール注入層の抵抗率は、シート抵抗と膜厚
からも求めることができる。シート抵抗は、例えば４端
子法により測定することができる。

【００４４】前記高抵抗の無機ホール注入層は、下記の
絶縁性無機材料、またはこれに金属または金属の酸化
物、炭化物、窒化物、硼化物のいずれか１種以上を含有
する。

【００４５】無機絶縁材料は、シリコン、ゲルマニウム
の酸化物であり、好ましくは（Ｓｉ_1-xＧｅ_x）Ｏ_yにお
いて０≦ｘ≦１、１．７≦ｙ≦２．２、好ましくは１．７≦ｙ≦１．９９である。無機絶縁性ホール注入層は、酸化ケイ素でも酸
化ゲルマニウムでもよく、それらの混合薄膜でもよい。
ｙがこれより大きくても小さくてもホール注入機能は低
下してくる。組成は化学分析で調べればよい。

【００４６】高抵抗の無機ホール注入層は、さらに、仕
事関数４．５eV以上の金属、またはその酸化物を含有す
る。仕事関数４．５eV以上、好ましくは４．５〜６eVの
金属は、Ａｕ，Ｃｕ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｒｕ、Ｓｎ，Ｃｒ，
Ｉｒ，Ｎｂ，Ｐｔ，Ｗ，Ｍｏ，Ｔａ，ＰｄおよびＣｏの
いずれか１種また２種以上であり、これらの酸化物、炭
化物、窒化物、硼化物であってもよい。これらを混合し
て用いる場合の混合比は任意である。これらの含有量は
好ましくは０．２〜４０ mol％、より好ましくは１〜２
０ mol％である。含有量がこれより少ないとホール注入
機能が低下し、含有量がこれを超えると電子ブロック機
能が低下してくる。２種以上を併用する場合、合計の含
有量は上記の範囲にすることが好ましい。

【００４７】高抵抗の無機ホール注入層には、他に、不
純物として、Ｈやスパッタガスに用いるＮｅ、Ａｒ、Ｋ
ｒ、Ｘｅ等を合計５at％以下含有していてもよい。

【００４８】なお、無機ホール注入層全体の平均値とし
てこのような組成であれば、均一でなくてもよく、膜厚
方向に濃度勾配を有する構造としてもよい。

【００４９】高抵抗の無機ホール注入層は、通常、非晶
質状態である。

【００５０】高抵抗の無機ホール注入層の膜厚として
は、好ましくは１〜１００nm、特に５〜３０nm程度が好
ましい。ホール注入層がこれより薄くても厚くても、ホ
ール注入層としての機能を十分に発揮できなくなくなっ
てくる。

【００５１】上記の無機ホール注入層の製造方法として
は、スパッタ法、蒸着法などの各種の物理的または化学
的な薄膜形成方法などが考えられるが、スパッタ法が好
ましい。なかでも、上記主成分と金属または金属酸化物
等のターゲットを別個にスパッタする多元スパッタが好
ましい。多元スパッタにすることで、それぞれのターゲ
ットに好適なスパッタ法を用いることができる。また、
１元スパッタとする場合には、主成分のターゲット上に
上記金属、金属酸化物等の小片を配置し、両者の面積比
を適当に調整することにより、組成を調整してもよい。

【００５２】その他のスパッタ条件等は、上記高抵抗の
電子注入層と同様である。

【００５３】発光層は、少なくとも発光機能に関与する
１種類、または２種類以上の有機化合物薄膜の積層膜か
らなる。

【００５４】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で、電子
とホールを容易かつバランスよく注入・輸送することが
できる。

【００５５】有機の電子注入輸送層は、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る。
この層は、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。

【００５６】発光層の厚さ、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。

【００５７】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１／１
０〜１０倍程度とすればよい。電子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。

【００５８】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、特開平８−１２６００号公
報（特願平６−１１０５６９号）に記載のフェニルアン
トラセン誘導体、特開平８−１２９６９号公報（特願平
６−１１４４５６号）に記載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。

【００５９】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。

【００６０】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。

【００６１】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。

【００６２】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。

【００６３】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。

【００６４】このほかのホスト物質としては、特開平８
−１２６００号公報（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開平８−１２９６
９号公報（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。

【００６５】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。

【００６６】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。

【００６７】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。

【００６８】混合層に用いられるホール注入輸送性の化
合物および電子注入輸送性の化合物は、各々、後述のホ
ール注入輸送性の化合物および電子注入輸送性の化合物
の中から選択すればよい。なかでも、ホール注入輸送性
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。

【００６９】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。

【００７０】ホール注入輸送性の化合物としては、強い
蛍光を持ったアミン誘導体、例えば上記のホール注入輸
送性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。

【００７１】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
入輸送性の化合物／電子注入輸送性の化合物の重量比
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。

【００７２】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。

【００７３】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。

【００７４】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。

【００７５】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。

【００７６】有機のホール注入輸送層、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．
２μm 以下の均質な薄膜が得られる。結晶粒径が０．２
μm 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、ホールの注入効率
も著しく低下する。

【００７７】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。

【００７８】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。

【００７９】さらに、素子の有機層や電極の酸化を防ぐ
ために、素子を封止板等により封止することが好まし
い。封止板は、湿気の侵入を防ぐために、接着性樹脂層
を用いて、基板に接着し、密封する。封止ガスは、Ａ
ｒ、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。

【００８０】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、コストの面から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。特に、ソーダ
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。

【００８１】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、通常直径と同程度以上であ
る。

【００８２】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。

【００８３】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。

【００８４】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。

【００８５】本発明において、有機ＥＬ構造体を形成す
る基板としては、例えばガラス、石英等の非晶質基板、
例えばＳｉ、ＧａＡｓ、ＺｎＳｅ、ＺｎＳ、ＧａＰ、Ｉ
ｎＰ等の結晶基板が挙げられ、また、これらの結晶基板
に結晶質、非晶質あるいは金属のバッファ層を形成した
基板も用いることができる。また、金属基板としては、
Ｍｏ、Ａｌ、Ｐｔ、Ｉｒ、Ａｕ、Ｐｄ等を用いることが
でき、好ましくはガラス基板が用いられる。基板は、通
常光取り出し側となるため、上記電極と同様な光透過性
を有することが好ましい。

【００８６】さらに、本発明素子を、平面上に多数並べ
てもよい。平面上に並べられたそれぞれの素子の発光色
を変えて、カラーのディスプレーにすることができる。

【００８７】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。

【００８８】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。

【００８９】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。

【００９０】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。

【００９１】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。

【００９２】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。

【００９３】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、基板上にホール注入電極と接する状態で形成
される場合、ホール注入電極（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。

【００９４】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。

【００９５】本発明の有機ＥＬ素子は、通常、直流駆動
型、パルス駆動型のＥＬ素子として用いられる。印加電
圧は、通常、２〜３０V 程度とされる。

【００９６】本発明の有機ＥＬ素子は、ディスプレイと
しての応用の他、例えばメモり読み出し／書き込み等に
利用される光ピックアップ、光通信の伝送路中における
中継装置、フォトカプラ等、種々の光応用デバイスに用
いることができる。

【００９７】

【実施例】以下、本発明の具体的実施例を示し、本発明
をさらに詳細に説明する。＜実施例１＞ガラス基板としてコーニング社製商品名７
０５９基板を中性洗剤を用いてスクラブ洗浄した。

【００９８】この基板上にＩＴＯ酸化物ターゲットを用
いＲＦマグネトロンスパッタリング法により、基板温度
２５０℃で、膜厚２００nmのＩＴＯホール注入電極層を
形成した。

【００９９】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。

【０１００】減圧を保ったまま、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−
テトラキス（ｍ−ビフェニル）−１，１’−ビフェニル
−４，４’−ジアミン（ＴＰＤ）を全体の蒸着速度０．
２nm/secとして２００nmの厚さに蒸着し、ホール注入輸
送層とした。

【０１０１】さらに、減圧を保ったまま、Ｎ，Ｎ，
Ｎ’，Ｎ’−テトラキス（ｍ−ビフェニル）−１，１’
−ビフェニル−４，４’−ジアミン（ＴＰＤ）と、トリ
ス（８−キノリノラト）アルミニウム（Ａｌｑ３）と、
ルブレンとを、全体の蒸着速度０．２nm/secとして１０
０nmの厚さに蒸着し、発光層とした。ＴＰＤ：Ａｌｑ３
＝１：１（体積比）、この混合物に対してルブレンを１
０vol％ドープした。

【０１０２】次いで、基板をスパッタ装置に移し、Ｌｉ
₂ＯにＶを４ mol％混合したターゲットを用い、高抵抗
の無機電子注入層を１０nmの膜厚に成膜した。このとき
のスパッタガスはＡｒ：３０sccm、Ｏ₂：５sccmで、室
温（２５℃）下、成膜レート１nm／min 、動作圧力０．
２〜２Pa、投入電力５００Ｗとした。成膜した無機電子
注入層の組成は、ターゲットとほぼ同様であった。

【０１０３】次いで、減圧を保ったまま、Ａｌを１００
nmの厚さに蒸着し、陰電極とし、最後にガラス封止して
有機ＥＬ素子を得た。

【０１０４】得られた有機ＥＬ素子を空気中で、１０mA
／cm²の定電流密度で駆動したところ、初期輝度は８０
０cd／m²、駆動電圧７．５V であった。

【０１０５】また、４端子法により高抵抗の無機電子注
入層のシート抵抗を測定したところ、膜厚１００nmでの
シート抵抗は１０ kΩ／cm²であり、抵抗率に換算する
と１×１０⁹Ω・cmであった。

【０１０６】＜実施例２＞実施例１において、Ｌｉ₂Ｏ
からＮａ，Ｋ，Ｒｂ，ＣｓおよびＦｒのアルカリ金属元
素、またはＢｅ，Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ，ＢａおよびＲａの
アルカリ土類金属元素、またはＬａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎ
ｄ，Ｐｍ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅ
ｒ，Ｔｍ，ＹｂおよびＬｕのランタノイド系元素から選
択される１種以上の酸化物に代えても同様の結果が得ら
れた。

【０１０７】また、ＶからＲｕ，Ｚｎ，ＳｍおよびＩｎ
から選択される１種以上の元素に代えても同様であっ
た。

【０１０８】＜実施例３＞実施例１，２において、ホー
ル注入輸送層を成膜する際に、基板をスパッタ装置に移
し、ターゲットにＳｉＯ₂と、この上に所定の大きさの
Ａｕのペレットを配置して用い、高抵抗の無機ホール注
入層を２０nmの膜厚に成膜した。このときのスパッタガ
スはＡｒ：３０sccm、Ｏ₂：５sccmで、室温（２５℃）
下、成膜レート１nm／min 、動作圧力０．２〜２Pa、投
入電力５００Ｗとした。成膜した無機ホール注入層の組
成は、ＳｉＯ_1.9にＡｕを４ mol％含有するものであっ
た。

【０１０９】その他は実施例１と同様にして有機ＥＬ素
子を得た。得られた有機ＥＬ素子を実施例１と同様にし
て１０mA／cm²の定電流密度で駆動したところ、初期輝
度は９５０cd／m²、駆動電圧７V であった。

【０１１０】また、高抵抗の無機ホール注入層を形成す
る際に、スパッタガスのＯ₂流量、および膜組成により
ターゲットを変えてその組成をＳｉＯ_1.7、Ｓｉ
Ｏ_1.95、ＧｅＯ_1.96、Ｓｉ_0.5Ｇｅ_0.5Ｏ_1.92とした他は
上記と同様にして有機ＥＬ素子を作製し、発光輝度を評
価したところほぼ同様の結果が得られた。

【０１１１】＜比較例１＞実施例１において、高抵抗の
無機電子注入層を成膜する際、さらに、減圧を保ったま
ま、スパッタ装置に移し、原料として酸化ストロンチウ
ム（ＳｒＯ）、酸化リチウム（Ｌｉ₂Ｏ）、酸化シリコ
ン（ＳｉＯ₂）を、全成分に対しそれぞれ、ＳｒＯ：８０ mol％Ｌｉ₂Ｏ：１０ mol％ＳｉＯ₂：１０ mol％となるように混合したターゲットを用い、無機電子注入
輸送層を０．５nmの膜厚に成膜した。このときの成膜条
件として、基板温度２５℃、スパッタガスＡｒ、成膜レ
ート１nm／min 、動作圧力０．５Pa、投入電力５Ｗ／cm
²、Ａｒ／Ｏ₂：１／１として１００SCCM供給しながら
無機電子注入輸送層を成膜した。

【０１１２】その他は実施例１と同様にして有機ＥＬ素
子を得た。得られた有機ＥＬ素子を空気中で、１０mA／
cm²の定電流密度で駆動したところ、初期輝度は５００
cd／m²、駆動電圧１０V であった。

【０１１３】さらに、上記無機ホール注入層の膜厚を１
０nmとしたところ、１０mA／cm²の定電流密度で、初期
輝度は２cd／m²、駆動電圧１８V となってしまった。

【０１１４】＜比較例２＞実施例１において、ホール注
入電極の上に成膜するホール注入輸送層（Ａｌｑ3 ）を
形成しない他は実施例１と同様にして有機ＥＬ素子を作
製した。

【０１１５】この有機ＥＬ素子を１０mA／cm²の電流密
度で駆動したところ、初期輝度：８５０cd／m²、駆動
電圧７V が得られた。

【０１１６】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、電子注入
効率に優れ、発光効率が改善され、動作電圧が低く、し
かも低コストな有機ＥＬ素子を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の有機ＥＬ素子の第１の基本構成を示す
概略断面図である。

【図２】本発明の有機ＥＬ素子の第２の基本構成を示す
概略断面図である。

【図３】従来の有機ＥＬ素子の構成例を示した概略断面
図である。

【図４】従来の有機ＥＬ素子の他の構成例を示した概略
断面図である。

【符号の説明】

１基板２ホール注入電極３無機絶縁性ホール注入層４発光層５無機絶縁性電子注入層６電子注入電極１１基板１２ホール注入電極１３電子注入電極１４ホール輸送層１５発光層１６電子輸送層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者三橋悦央東京都中央区日本橋一丁目13番１号ティーディーケイ株式会社内 (72)発明者山本洋東京都中央区日本橋一丁目13番１号ティーディーケイ株式会社内Ｆターム(参考） 3K007 AB03 AB06 AB18 DA01 DB03 EA02 EB00 EB05 EC00 EC02 EC03 FA01

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、少なくとも前記有機層の１層は発光機能を有し、この発光層と電子注入電極の間には、高抵抗の無機電子
注入層を有し、この高抵抗の無機電子注入層は、第１成分として仕事関
数４eV以下であって、アルカリ金属元素、およびアルカリ土類金属元素、およ
びランタノイド系元素から選択される１種以上の酸化物
と、第２成分として仕事関数３〜５eVの金属の１種以上の元
素とを含有し、前記高抵抗の無機電子注入層は、ホールをブロックする
とともに電子を搬送するための導通パスを有する有機Ｅ
Ｌ素子。
【請求項２】前記第２成分は、Ｚｎ，Ｓｎ，Ｖ，Ｒ
ｕ，ＳｍおよびＩｎから選択される１種以上である有機
ＥＬ素子。
【請求項３】前記アルカリ金属元素は、Ｌｉ，Ｎａ，
Ｋ，Ｒｂ，ＣｓおよびＦｒの１種以上であり、アルカリ
土類金属元素は、Ｍｇ，ＣａおよびＳｒの１種以上であ
り、ランタノイド系元素はＬａおよびＣｅから選択され
る１種以上を有する請求項１または２の有機ＥＬ素子。
【請求項４】前記高抵抗のホール注入層は、その抵抗
率が１〜１×１０¹¹ Ω・cmである請求項１〜３のいずれ
かの有機ＥＬ素子。
【請求項５】前記高抵抗の無機電子注入層は、第２成
分を全成分に対して、０．２〜４０ mol％含有する請求
項１〜４のいずれかの有機ＥＬ素子。
【請求項６】前記高抵抗の無機電子注入層の膜厚は、
０．３〜３０nmである請求項１〜５のいずれかの有機Ｅ
Ｌ素子。
【請求項７】前記ホール注入電極と前記有機層との間
には高抵抗の無機ホール注入層を有し、前記高抵抗の無機ホール注入層は、電子をブロックする
とともにホールを搬送するための導通パスを有する請求
項１〜６のいずれかの有機ＥＬ素子。
【請求項８】前記高抵抗のホール注入層は、その抵抗
率が１〜１×１０¹¹ Ω・cmである請求項７の有機ＥＬ素
子。
【請求項９】前記高抵抗の無機ホール注入層は、絶縁
性の金属または半金属と、金属または半金属の酸化物、
炭化物、窒化物、ケイ化物、硼化物のいずれか１種以上
を含有する請求項７または８の有機ＥＬ素子。
【請求項１０】前記高抵抗のホール注入層は、シリコ
ンおよび／またはゲルマニウムの酸化物を主成分とし、
この主成分を（Ｓｉ_1-xＧｅ_x）Ｏ_yと表したとき０≦ｘ≦１、１．７≦ｙ≦２．２であり、さらに、仕事関数４．５eV以上の金属、またはその酸化
物を含有する請求項７〜９のいずれかの有機ＥＬ素子。
【請求項１１】前記仕事関数４．５eV以上の金属は、
Ａｕ，Ｃｕ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｒｕ、Ｓｎ，Ｃｒ，Ｉｒ，Ｎ
ｂ，Ｐｔ，Ｗ，Ｍｏ，Ｔａ，ＰｄおよびＣｏのいずれか
１種以上である請求項１０の有機ＥＬ素子。
【請求項１２】前記金属および／または金属酸化物の
含有量は、０．２〜４０ mol％である請求項１０または
１１の有機ＥＬ素子。
【請求項１３】前記高抵抗のホール注入層の膜厚は、
１〜１００nmである請求項７〜１２のいずれかの有機Ｅ
Ｌ素子。