JP2002231455A

JP2002231455A - 有機エレクトロルミネッセンス素子

Info

Publication number: JP2002231455A
Application number: JP2001370225A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Nakamura; 浩昭中村; Chishio Hosokawa; 地潮細川; Kenichi Fukuoka; 賢一福岡; Hiroshi Shoji; 弘東海林
Original assignee: Idemitsu Kosan Co Ltd
Current assignee: Idemitsu Kosan Co Ltd
Priority date: 1998-04-08
Filing date: 2001-12-04
Publication date: 2002-08-16
Anticipated expiration: 2018-09-10
Also published as: JP4105429B2

Abstract

(57)【要約】【課題】有機ＥＬ素子における発光輝度の向上及び長寿
命化を図る。【解決手段】陽極層１０、発光域１２、電子注入域１
４および陰極層１６を順次に積層した構造を有する有機
エレクトロルミネッセンス素子において、前記電子注入
域のガラス転移点を１００℃以上の値とし、かつ、前記
電子注入域に、窒素原子を含まない芳香族化合物と、Ｍ
^＋Ａｒ⁻（ただし、Ｍはアルカリ金属、Ａｒは無置換ま
たは置換の炭素数１０〜４０の芳香族環化合物を表す）
で表される還元性ドーパントとを含有し、さらに、前記
電子注入域の電子親和力を１．８〜３．６ｅＶの範囲と
した有機エレクトロルミネッセンス素子。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、有機エレクトロ
ルミネッセンス素子（以下、「有機ＥＬ素子」とも称す
る。）に関する。さらに詳しくは、民生用および工業用
の表示機器（ディスプレイ）あるいはプリンターヘッド
の光源等に用いて好適な有機ＥＬ素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の有機ＥＬ素子の一例が、文献１：
「特開平４−２９７０７６号公報」に開示されている。
この文献１に開示された有機ＥＬ素子６０は、図１０に
示すように、陰極層５８と透明電極である陽極層５０と
の間に、三層の有機膜５２，５４および５６を挟んだ有
機膜積層を構成している。そして、三層の有機膜のう
ち、陰極層５８と接する第１の有機膜５２には、ドナー
性不純物がドープされており、一方、陽極層５０と接す
る第２の有機膜５４にはアクセプタ不純物がドープされ
ている。このアクセプタ不純物としては、ＣＮ置換化合
物およびキノン化合物（例えばクロラニル）が使用され
ている。そして、第１の有機膜５２と第２の有機膜とに
挟まれた第３の有機膜を発光層５６としている。この発
光層５６には、第１および第２の有機膜５２および５４
によってキャリアが閉じ込められる。そのため、この有
機ＥＬ素子６０は、低い駆動電圧において、高い発光輝
度（発光効率）を得ることができる。

【０００３】また、従来の有機ＥＬ素子の他の一例が、
文献２：「ＤｉｇｅｓｔｏｆＴｈｅｃｈｎｉｃａｌ
Ｐａｐｅｒｓ（ダイジェスト・オブ・テクニカル・ペ
イパーズ）ＳＩＤ' ９７，ｐ．７７５，１９９７」に
開示されている。この文献２に開示された有機ＥＬ素子
は、電子輸送層を、８−ヒドロキシキノリンＡｌ錯体
（Ａｌｑ錯体）にＬｉを添加した材料で構成している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、文献１
に開示された有機ＥＬ素子において、アクセプタ不純物
として用いられるＣＮ置換化合物やキノン化合物は、電
子輸送性に優れているものの、アクセプター性が強く、
その電子親和力は３．７ｅＶ以上と高い値である。した
がって、これらのアクセプタ不純物は、発光域を構成す
る化合物と反応して、電荷移動錯体または励起錯体（エ
キシプレックス）を形成しやすい傾向がある。そのた
め、有機ＥＬ素子の発光輝度が低下したり、寿命が短い
という問題があった。

【０００５】また、文献１に開示された有機ＥＬ素子に
おいて、ドナー性不純物がドープされた第１の有機層の
電子親和力と、発光域の電子親和力との差は、０．５ｅ
Ｖ以上と大きな値としてある。このため、発光域と第１
の有機層との接合がブロッキング接合となり、第１の有
機層から発光域への電子注入が不良となりやすく、結果
として、有機ＥＬ素子の発光効率がさらに低下するとい
う問題があった。

【０００６】一方、文献２に開示された有機ＥＬ素子に
おいても、Ａｌｑ錯体は窒素原子を含んでおり、このＡ
ｌｑ錯体とＬｉ化合物とからなる電子輸送層は電子輸送
性に優れているものの、電荷移動錯体またはエキシプレ
ックスを形成しやすく、また駆動電圧が高いという傾向
がある。したがって、文献１に開示された有機ＥＬ素子
と同様に、有機ＥＬ素子の発光輝度が低下しやすく、寿
命が短いという問題があった。

【０００７】そこで、本発明の発明者らは上記問題を鋭
意検討したところ、電子注入域において窒素原子を含ま
ない芳香族環化合物を使用するか、あるいは、窒素原子
を含んだ芳香族環化合物を使用した場合であっても、特
定の還元性ドーパントを組合わせて使用することによ
り、有機ＥＬ素子の駆動電圧を低減し、発光輝度を向上
させるとともに、長寿命化が図れることを見出した。す
なわち、本発明は、駆動電圧が低く発光輝度が高い上
に、寿命の長い有機ＥＬ素子の提供を目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の有機ＥＬ素子（第一の発明）は、少なくと
も陽極層、発光域、電子注入域および陰極層を順次に積
層した構造を有し、電子注入域のガラス転移点を１００
℃以上の値とするとともに、電子注入域に、窒素原子を
含まない芳香族化合物と、下記式（１）で表わされる還
元性ドーパントとを含有しており、さらに、電子注入域
の電子親和力を１．８〜３．６ｅＶの範囲としてある。Ｍ^＋Ａｒ⁻・・・（１）（ただし、Ｍはアルカリ金属、Ａｒは無置換または置換
の炭素数１０〜４０の芳香族環化合物を表す。）

【０００９】このように、電子注入域に、窒素原子を含
まない芳香族環化合物を使用することにより、優れた電
子注入性が得られるとともに、隣接する発光域の構成材
料と反応することを抑制することができる。すなわち、
窒素原子を含まない芳香族環化合物は、炭素および水素
からなる芳香族環化合物、または炭素、水素および酸素
からなる芳香族環化合物から構成されており、窒素含有
芳香族環や電気吸引基（例えば−ＣＮ基、−ＮＯ２基、
アミド基、イミド基）といった窒素含有基を含んでいな
い。したがって、電子注入域と発光域との界面に、発光
効率の低い電荷移動錯体またはエキシプレックスが発生
することを効率的に抑制することができる。

【００１０】また、電子注入域に窒素原子を含まない芳
香族化合物とともに、Ｍ^＋Ａｒ⁻ （ただし、Ｍはアルカリ金属、Ａｒは無置換または置換
の炭素数１０〜４０の芳香族環化合物を表す。）からな
る還元性のドーパントを含有することにより、窒素原子
を含まない芳香族化合物が有する芳香族環を効率的に還
元して、アニオン状態とすることができる。したがっ
て、発光効率の低い電荷移動錯体またはエキシプレック
スの発生をより有効に防止して、有機ＥＬ素子における
発光輝度の向上や長寿命化を図ることができる。

【００１１】さらに、このように電子注入域の電子親和
力を制限することにより、優れた電子注入性が得られる
とともに、電子注入域と発光域との界面において、電荷
移動錯体またはエキシプレックスが発生することを抑制
し、さらには、電子注入域と発光域とのブロッキング接
合の発生も抑制することができる。したがって、有機Ｅ
Ｌ素子における発光輝度の向上や長寿命化をさらに図る
ことができる。

【００１２】また、電子注入域のガラス転移点を１００
℃以上とすることにより、有機ＥＬ素子の耐熱温度を、
例えば８５℃以上とすることができる。したがって、発
光時に電流注入層から発光域への電流注入によるジュー
ル熱により、電子注入域が短時間で破壊される傾向が少
なくなり、有機ＥＬ素子の長寿命化をより図ることがで
きる。

【００１３】また、第一の発明の有機ＥＬ素子を構成す
るにあたり、還元性ドーパントが、アントラセン、ナフ
タレン、ジフェニルアントラセン、ターフェニル、クォ
ーターフェニル、キンクフェニル、および、セクシフェ
ニルからなる群から選択される少なくとも一つの芳香族
環より形成された基を含有することが好ましい。

【００１４】また、第一の発明の有機ＥＬ素子を構成す
るにあたり、芳香族環化合物が、アントラセン、フルオ
レン、ペリレン、ピレン、フェナントン、クリセン、テ
トラセン、ルブレン、ターフェニレン、クォーターフェ
ニレン、セクシフェニレンおよびトリフェニレンからな
る群から選択される少なくとも一つの芳香族環より形成
された基を含有することが好ましい。

【００１５】また、第一の発明の有機ＥＬ素子を構成す
るにあたり、還元性ドーパントの仕事関数を３．０ｅＶ
以下とすることが好ましい。このように、仕事関数が
３．０ｅＶ以下の還元性ドーパントを使用することによ
り、還元能力を十分に発揮させて、駆動電圧の低減、発
光輝度の向上や長寿命化を図ることができる。

【００１６】また、第一の発明の有機ＥＬ素子を構成す
るにあたり、電子注入領域のエネルギーギャップを２．
７ｅＶ以上とすることが好ましい。このように、電子注
入領域のエネルギーギャップを大きくしておけば、電子
注入領域にホールが移動することを有効に防止すること
ができる。したがって、電子注入域自体が発光すること
を回避することができる。

【００１７】また、第一の発明の有機ＥＬ素子を構成す
るにあたり、芳香族化合物と還元性ドーパントとの添加
比率を１：２０〜２０：１（モル比）の範囲とすること
が好ましい。芳香族化合物と還元性ドーパントとの添加
比率が１：２０〜２０：１（モル比）の範囲外となる
と、有機ＥＬ素子の発光輝度が低下したり、寿命が短く
なる傾向がある。

【００１８】また、第一の発明の有機ＥＬ素子を構成す
るにあたり、発光域と電子注入域とに、窒素原子を含ま
ない同一種類の芳香族化合物を含有することが好まし
い。両域に、このように同一種類の芳香族化合物を含有
することにより、優れた密着性が得られ、電子注入領域
から発光域にスムーズに電子が移動できるとともに、機
械的強度を向上させることができる。

【００１９】また、第一の発明の有機ＥＬ素子を構成す
るにあたり、あるいは後述する第二の発明の有機ＥＬ素
子を構成するにあたり、陰極層と電子注入域との間およ
び陽極層と発光域との間、あるいはいずれか一方に界面
層を設けることが好ましい。このように界面層を設ける
ことにより、発光輝度や半減寿命の値を著しく向上させ
ることができる。

【００２０】また、本発明の別の有機ＥＬ素子（第二の
発明）は、少なくとも陽極層、発光域、電子注入域およ
び陰極層を順次に積層した構造を有しており、電子注入
域に、電子輸送性化合物と、仕事関数が２．９ｅＶ以下
のＭ^＋Ａｒ⁻ （ただし、Ｍはアルカリ金属、Ａｒは無置換または置換
の炭素数１０〜４０の芳香族環化合物を表す。）からな
る還元性ドーパントとを含み、かつ、電子注入域の電子
親和力を１．８〜３．６ｅＶの範囲としてある。

【００２１】このように電子注入域に、仕事関数が２．
９ｅＶ以下の還元性ドーパントを含有することにより、
電子輸送性化合物が酸化した場合にも、効率的に還元し
てアニオン状態とすることができる。したがって、電荷
移動錯体またはエキシプレックスの発生を有効に防止し
て、有機ＥＬ素子における駆動電圧の低減、発光輝度の
向上や長寿命化を図ることができる。すなわち、第二の
発明においては、還元性ドーパントの還元能力が高いた
めに、第一の発明と異なり、電子輸送性化合物に窒素含
有芳香族環や電気吸引基といった窒素含有基（窒素原
子）を含んでいたとしても、発光域の構成材料と反応す
ることを抑制できるという利点がある。

【００２２】また、このように電子注入域の電子親和力
を制限することにより、電子注入域と発光域との界面に
おいて、電荷移動錯体またはエキシプレックスが発生す
ることを抑制できると共に、電子注入域と発光域とのブ
ロッキング接合の発生も抑制することができる。したが
って、有機ＥＬ素子における発光輝度の向上や長寿命化
をさらに図ることができる。

【００２３】また、第二の発明の有機ＥＬ素子を構成す
るにあたり、還元性ドーパントが、アントラセン、ナフ
タレン、ジフェニルアントラセン、ターフェニル、クォ
ーターフェニル、キンクフェニル、および、セクシフェ
ニルからなる群から選択される少なくとも一つの芳香族
環より形成された基を含有することことが好ましい。

【００２４】また、第二の発明の有機ＥＬ素子を構成す
るにあたり、電子輸送性化合物が、含窒素複素環化合物
を含むことが好ましい。含窒素複素環化合物は、電子輸
送性に優れており、電子注入性がさらに向上するためで
ある。

【００２５】また、第二の発明の有機ＥＬ素子を構成す
るにあたり、含窒素複素環化合物が、含窒素錯体、キノ
キサリン誘導体、キノリン誘導体、オキサジアゾール誘
導体、チアジアゾール誘導体およびトリアゾール誘導体
からなる群から選択される少なくとも一つの化合物であ
ることが好ましい。

【００２６】また、第二の発明の有機ＥＬ素子を構成す
るにあたり、電子輸送性化合物と還元性ドーパントとの
添加比率を１：２０〜２０：１（モル比）の範囲とする
ことが好ましい。電子輸送性化合物と還元性ドーパント
との添加比率が１：２０〜２０：１（モル比）の範囲外
となると、有機ＥＬ素子の発光輝度が低下したり、寿命
が短くなる傾向がある。

【００２７】また、第二の発明の有機ＥＬ素子を構成す
るにあたり、電子注入域のガラス転移点を１００℃以上
とすることが好ましい。このように電子注入域のガラス
転移点を１００℃以上とすることにより、有機ＥＬ素子
の耐熱温度を上げて、有機ＥＬ素子の長寿命化を図るこ
とができる。

【００２８】また、第二の発明の有機ＥＬ素子を構成す
るにあたり、発光域と電子注入域とに、同一種類の電子
輸送性化合物を使用することが好ましい。両域に、この
ように同一種類の電子輸送性化合物を含有することによ
り、優れた密着性が得られ、電子注入領域から発光域に
スムーズに電子が移動できるとともに、機械的強度を向
上させることができる。

【００２９】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、この発明
の実施の形態について説明する。なお、参照する図面
は、この発明が理解できる程度に各構成成分の大きさ、
形状および配置関係を概略的に示してあるに過ぎない。
したがって、この発明は図示例にのみ限定されるもので
はない。また、図面では、断面を表すハッチングを省略
する場合がある。

【００３０】＜第一の実施形態＞まず、図１を参照し
て、本発明の有機ＥＬ素子における第一の実施形態につ
いて説明する。図１は、有機ＥＬ素子１００の断面図で
あり、陽極層１０、発光域１２、電子注入域１４および
陰極層１６を、基板上（図示せず。）に順次に積層した
構造を有していることを表している。以下、第一の実施
形態における特徴的な部分である電子注入域１４を中心
に説明する。したがって、その他の構成部分、例えば、
陽極層１０、発光域１２および陰極層１６等の構成や製
法については簡単に説明するものとし、言及していない
部分については、有機ＥＬ素子の分野において一般的に
公知な構成や製法を採ることができる。

【００３１】（１）電子注入域（芳香族化合物）第一の実施形態における電子注入域
は、窒素原子を含まない芳香族環化合物、すなわち、炭
素（Ｃ）および水素（Ｈ）からなる芳香族環化合物、ま
たは、炭素（Ｃ）、水素（Ｈ）および酸素（Ｏ）からな
る芳香族環化合物を含有している。なお、炭素および水
素からなる芳香族環化合物と、炭素、水素および酸素か
らなる芳香族環化合物とは、それぞれ単独で使用しても
良いし、あるいは組み合わせて使用しても良い。

【００３２】ここで、好ましい窒素原子を含まない芳香
族環化合物としては、例えば、アントラセン、フルオレ
ン、ペリレン、ピレン、フェナントレン、クリセン、テ
トラセン、ルブレン、ターフェニレン、クォーターフェ
ニレン、セクシフェニレン、トリフェニレン、ピセン、
コロネル、ジフェニルアントラセン、ベンツ[ａ]アント
ラセンおよびビナフタレンからなる群から選択される少
なくとも一つの芳香族環より形成された基を含有するも
のが挙げられる。

【００３３】また、窒素原子を含まない芳香族化合物
は、これらの芳香族のうち、三つ以上の環が縮合した芳
香族環、例えばアントラセン等を含有することがより好
ましい。このように三つ以上の環が縮合した芳香族環を
有することにより、電子移動性が高まって、有機ＥＬ素
子の発光輝度を向上させたり、高速応答性を高めること
ができる。

【００３４】また、窒素原子を含まない芳香族化合物
は、スチリル置換された芳香族環、ジスチル置換された
芳香族環またはトリススチリル置換された芳香族環より
形成された基を含有するとさらに良い。このようにスチ
リル置換された芳香族環を有することにより、有機ＥＬ
素子の発光輝度や寿命をより向上させることができる。

【００３５】ここで、スチリル置換された基を含有する
芳香族環化合物としては、例えば、下記の（１）式に示
す構造式で表される化合物を使用することが好ましい。

【００３６】

【化１】

【００３７】上記の（１）式において、ｎは縮合数を表
し、ｎ＝１〜４である。また、Ｒは、水素原子または炭
素数が６〜４０の芳香族基（芳香族環）である。また、
Ａｒ ^１は、炭素数が６〜４０の芳香族基であり、Ａｒ^２
およびＡｒ^３は、それぞれ水素原子または炭素数が６〜
４０の芳香族基である。そして、Ａｒ^１、Ａｒ^２および
Ａｒ^３の少なくとも一つは、芳香族基である。さらに、
この芳香族基は、三つ以上の環が縮合または連結してい
ることが望ましい。

【００３８】また、ジスチル置換された基を含有する芳
香族環化合物は、例えば、下記の（２）式に示す構造式
で表される化合物を使用することが好ましい。Ａｒ^４−Ｌ−Ａｒ^５…（２）上記の（２）式において、Ｌは、炭素数６〜３０のアリ
ーレン基である。このアリーレン基としては、例えば、
フェニレン、ビフェニレン、ナフチレン、アントラセン
ディールが好ましく、さらには、アリーレン基の構造と
して、単結晶であることが望ましい。また、Ａｒ^４およ
びＡｒ^５としては、例えば、ジフェニルアントラセン、
ジフェニルピレンが望ましい。

【００３９】また、上記の（１）式または（２）式に示
す化合物を、置換基でさらに置換することが好ましい。
このような置換基としては、例えば、炭素数が１〜３０
のアルキル基、炭素数が１〜３０のアルキルオキシ基、
炭素数が６〜３０のアリールアルキル基、ジアリールア
ミノ基、Ｎ−アルキルカルバゾリル基またはＮ−フェニ
ルカルバゾリル基が望ましい。これらの置換基で置換す
ることにより、発光効率の低い錯体の発生を効率的に抑
制することができる。

【００４０】（還元性ドーパント）第一の実施形態にお
ける電子注入域は、還元性ドーパントを含有しているこ
とを特徴とする。ここで、還元性ドーパントとは、芳香
族化合物が酸化された場合に、それを還元できる物質と
定義される。したがって、還元性ドーパントは、一定の
還元性を有するものであれば特に制限されるものではな
いが、具体的に、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希
土類金属、アルカリ金属の酸化物、アルカリ金属のハロ
ゲン化物、アルカリ土類金属の酸化物、アルカリ土類金
属のハロゲン化物、希土類金属の酸化物または希土類金
属のハロゲン化物からなる群から選択される少なくとも
一つの物質であることが好ましい。

【００４１】好ましいアルカリ金属としては、例えば、
Ｌｉ（リチウム、仕事関数：２．９３ｅＶ）、Ｎａ（ナ
トリウム、仕事関数：２．３６ｅＶ）、Ｋ（カリウム、
仕事関数：２．３ｅＶ）、Ｒｂ（ルビジウム、仕事関
数：２．１６ｅＶ）およびＣｓ（セシウム、仕事関数：
１．９５ｅＶ）が挙げられる。なお、括弧内の仕事関数
の値は、化学便覧（基礎編ＩＩ，Ｐ４９３，日本化学会
編）に記載されたものであり、以下同様である。また、
好ましいアルカリ土類金属としては、例えば、Ｃａ（カ
ルシウム、仕事関数：２．９ｅＶ）、Ｍｇ（マグネシウ
ム、仕事関数：３．６６ｅＶ）、Ｂａ（バリウム、仕事
関数：２．５２ｅＶ）、およびＳｒ（ストロンチウム、
仕事関数：２．０〜２．５ｅＶ）があげられる。なお、
ストロンチウムの仕事関数の値は、フィジィックスオ
ブセミコンダクターデバイス（Ｎ．Ｙ．ワイロー１９
６９年，Ｐ３６６）に記載されたものである。また、好
ましい希土類金属としては、例えば、Ｙｂ（イッテルビ
ウム、仕事関数：２．６ｅＶ）、Ｅｕ（ユーロビウム、
仕事関数：２．５ｅＶ）、Ｇｄ（ガドニウム、仕事関
数：３．１ｅＶ）およびＥｎ（エルビウム、仕事関数：
２．５ｅＶ）があげられる。

【００４２】また、好ましいアルカリ金属酸化物として
は、例えば、Ｌｉ_２Ｏ、ＬｉＯおよびＮａＯがあげられ
る。また、好ましいアルカリ土類金属酸化物としては、
例えば、ＣａＯ、ＢａＯ、ＳｒＯ、ＢｅＯおよびＭｇＯ
があげられる。

【００４３】また、好ましいアルカリ金属のハロゲン化
物としては、例えば、ＬｉＦ、ＮａＦおよびＫＦといっ
たフッ化物のほかに、ＬｉＣｌ、ＫＣｌおよびＮａＣｌ
が挙げられる。また、好ましいアルカリ土類金属のハロ
ゲン化物としては、例えば、ＣａＦ_２、ＢａＦ_２、Ｓｒ
Ｆ_２、ＭｇＦ_２およびＢｅＦ_２といったフッ化物や、フ
ッ化物以外のハロゲン化物が挙げられる。

【００４４】また、好ましい還元性ドーパントとして、
アルカリ金属が配位した芳香族化合物も挙げられる。こ
のアルカリ金属が配位した芳香族化合物は、例えば、下
記の（３）式に示す構造式で表される。Ｍ^＋Ａｒ⁻…（３）ただし、上記の（３）式中のＭは、アルカリ金属を表
す。また、Ａｒ⁻は、炭素数１０〜４０の芳香族環化合
物である。この（３）式で表される芳香族環化合物とし
ては、例えば、アントラセン、ナフタレン、ジフェニル
アントラセン、ターフェニル、クォーターフェニル、キ
ンクフェニル、セクシフェニルおよびこれらの誘導体が
あげられる。

【００４５】次に、電子注入域における還元性ドーパン
トの添加量について説明する。還元性ドーパントの添加
量を、電子注入域を構成する材料全体を１００重量％と
したときに、０．０１〜５０重量％の範囲とすることが
好ましい。還元性ドーパントの添加量が、０．０１重量
％未満となると、有機ＥＬ素子の発光輝度が低下した
り、寿命が短くなる傾向がある。一方、還元性ドーパン
トの添加量が５０重量％を超えると、逆に、発光輝度が
低下したり、寿命が短くなる傾向がある。したがって、
発光輝度や寿命のバランスがより良好となる観点から、
還元性ドーパントの添加量を０．２〜２０重量％の範囲
とすることがより好ましい。

【００４６】また、還元性ドーパントの添加量に関し
て、芳香族環化合物と還元性ドーパントとの添加比率を
１：２０〜２０：１（モル比）の範囲とすることが好ま
しい。電子輸送性化合物と還元性ドーパントとの添加比
率がこれらの範囲外となると、有機ＥＬ素子の発光輝度
が低下したり、寿命が短くなる傾向がある。したがっ
て、芳香族環化合物と還元性ドーパントとの添加比率を
１：１０〜１０：１（モル比）の範囲とすることがより
好ましく、１：５〜５：１の範囲とすることがさらに好
ましい。

【００４７】（電子親和力）また、第一実施形態におけ
る電子注入域の電子親和力を１．８〜３．６ｅＶの範囲
とすることが好ましい。電子親和力の値が１．８ｅＶ未
満となると、電子注入性が低下し、駆動電圧の上昇，発
光効率の低下をまねく傾向があり、一方で、電子親和力
の値が３．６ｅＶを超えると、発光効率の低い錯体が発
生しやすくなったり、ブロッキング接合の発生を効率的
に抑制することができる。したがって、電子注入域の電
子親和力を、１．９〜３．０ｅＶの範囲とすることがよ
り好ましく、２．０〜２．５ｅＶの範囲とすることがさ
らに好ましい。

【００４８】また、電子注入域と発光域との電子親和力
の差を１．２ｅＶ以下の値とすることが好ましく、０．
５ｅＶ以下の値とすることがより好ましい。この電子親
和力の差が小さいほど、電子注入域から発光域への電子
注入が容易となり、高速応答可能な有機ＥＬ素子とする
ことができる。

【００４９】（ガラス転移点）また、第一実施形態にお
ける電子注入域のガラス転移点（ガラス転移温度）を、
１００℃以上とするのが好ましく、より好ましくは、１
０５〜２００℃の範囲とすることである。このように電
子注入域のガラス転移点を制限することにより、有機Ｅ
Ｌ素子１００の耐熱温度を容易に８５℃以上とすること
ができる。したがって、発光時に、電流注入層から発光
域へ電流が注入されてジュール熱が発生したとしても、
電子注入域が短時間で破壊される傾向が少なくなり、有
機ＥＬ素子の長寿命化を図ることができる。なお、電子
注入域のガラス転移点は、電子注入域を構成する成分に
ついて、示差熱走査型熱量計（ＤＳＣ）を用い、窒素気
流中、昇温速度１０℃／分の条件で加熱した場合に得ら
れる比熱変化曲線から、比熱の変化点として求めること
ができる。この点、他の実施形態や実施例においても同
様である。

【００５０】（エネルギーギャップ）また、第一実施形
態における電子注入域のエネルギーギャップ（バンドギ
ャップエネルギー）を２．７ｅＶ以上とすることが好ま
しく、３．０ｅＶ以上とすることがより好ましい。この
ように、エネルギーギャップの値を所定値以上、例えば
２．７ｅＶ以上と大きくしておけば、正孔が発光域を超
えて電子注入域に移動することが少なくなる。したがっ
て、正孔と電子との再結合の効率が向上し、有機ＥＬ素
子の発光輝度が高まるとともに、電子注入域自体が発光
することを回避することができる。

【００５１】（電子注入域の構造）また、第一実施形態
における電子注入域の構造についても、特に制限される
ものではなく、一層構造に限らず、例えば、二層構造ま
たは三層構造であっても良い。また、電子注入域の厚さ
についても、特に制限されるものではないが、例えば
０．１ｎｍ〜１μｍの範囲とするのが好ましく、１〜５
０ｎｍの範囲とするのがより好ましい。

【００５２】（電子注入域の形成方法）次に、電子注入
域を形成する方法について説明する。電子注入域の形成
方法については、均一な厚さを有する薄膜層として形成
出来れば特に制限されるものではないが、例えば、蒸着
法、スピンコート法、キャスト法、ＬＢ法等の公知の方
法を適用することができる。なお、窒素原子を含まない
芳香族環化合物と、還元性ドーパントとは同時蒸着する
ことが好ましいが、この蒸着法については、第六の実施
形態において詳述する。

【００５３】また、電子注入域と、発光域の形成方法を
一致させることが好ましい。例えば、発光域を蒸着法で
形成する場合には、電子注入域も蒸着法で形成するのが
好ましい。このように同一方法で製膜すると、電子注入
域と発光域とを連続的に製膜できるので、設備の簡略化
や精算時間の短縮を図る上で有利である。また、電子注
入域と発光域とが酸化される機会が少なくなるので、有
機ＥＬ素子における発光輝度を向上させることも可能と
なる。

【００５４】（２）発光域（構成材料）発光域の構成材料として使用する有機発光
材料は、以下の３つの機能を併せ持つことが好ましい。（ａ）電荷の注入機能：電界印加時に陽極あるいは正孔
注入層から正孔を注入することができる一方、陰極層あ
るいは電子注入域から電子を注入することができる機
能。（ｂ）輸送機能：注入された正孔および電子を電界の力
で移動させる機能。（ｃ）発光機能：電子と正孔の再結合の場を提供し、こ
れらを発光につなげる機能。ただし、上記（ａ）〜（ｃ）の各機能全てを併せもつこ
とは、必ずしも必要ではなく、例えば正孔の注入輸送性
が電子の注入輸送性より大きく優れているものの中にも
有機発光材料として好適なものがある。本発明の目的の
一つは、発光域への電子の移動を促進して、電圧を低下
させるものである。

【００５５】このような有機発光材料としては、ベンゾ
チアゾール系、ベンゾイミダゾール系、ベンゾオキサゾ
ール系等の蛍光増白剤や、スチリルベンゼン系化合物、
８−キノリノール誘導体を配位子とする金属錯体が好適
に挙げられる。また、ジスチリルアリーレン骨格の有機
発光材料、例えば４，４’一ビス（２，２−ジフェニル
ビニル）ビフェニル）等をホストとし、当該ホストに青
色から赤色までの強い蛍光色素、例えばクマリン系ある
いはホストと同様の蛍光色素をドープしたものも、有機
発光材料として好適である。

【００５６】また、優れた密着性が得られ、電子注入領
域から発光域にスムーズに電子が移動できるとともに、
機械的強度を向上させることができる観点から、発光域
の構成材料と電子注入域の構成材料とを部分的に一致さ
せ、窒素原子を含まない同一種類の芳香族環化合物を両
域に使用することが好ましい。なお、発光域と電子注入
域とで、同一種類の芳香族環化合物が、それぞれにおい
て５０重量％以上であることが好ましく、６０重量％以
上であることがより好ましい。

【００５７】（形成方法）次に、発光域を形成する方法
について説明する。例えば、蒸着法、スピンコート法、
キャスト法、ＬＢ法等の公知の方法を適用することがで
きる。また、上述したように、電子注入域と発光域と
は、同一方法で形成することが好ましく、例えば、電子
注入域を蒸着法で製膜する場合には、発光域も蒸着法で
製膜することが好ましい。

【００５８】また、発光域は、気相状態の材料化合物か
ら沈着されて形成された薄膜や、溶液状態または液相状
態の材料化合物から固体化されて形成された膜である、
分子堆積膜とすることが好ましい。通常、この分子堆積
膜は、ＬＢ法により形成された薄膜（分子累積膜）と
は、凝集構造や高次構造の相違や、それに起因する機能
的な相違により区分することができる。さらには、樹脂
等の結着剤と有機発光材料とを溶剤に溶かして溶液とし
た後、これをスピンコート法等により薄膜化することに
よっても、発光域を形成することができる。

【００５９】（発光域の膜厚）このようにして形成され
た発光域の膜厚については特に制限はなく、状況に応じ
て適宜選択することができるが、５ｎｍ〜５μｍの範囲
であることが好ましい。発光域の膜厚が５ｎｍ未満とな
ると、発光輝度が低下する傾向があり、一方、発光域の
膜厚が５μｍを超えると、印加電圧の値が高くなる傾向
がある。したがって、発光域の膜厚を１０ｎｍ〜３μｍ
の範囲とすることがより好ましく、２０ｎｍ〜１μｍの
範囲とすることがさらに好ましい。

【００６０】（３）電極（陽極層）陽極層としては、仕事関数の大きい（例え
ば、４．０ｅＶ以上）金属、合金、電気電導性化合物ま
たはこれらの混合物を使用することが好ましい。具体的
には、インジウムチンオキサイド（ＩＴＯ）、インジウ
ム銅、スズ、酸化亜鉛、金、白金、パラジウム等の一種
を単独で、または二種以上を組み合わせて使用すること
ができる。また、陽極層の厚さも特に制限されるもので
はないが、１０〜１０００ｎｍの範囲とするのが好まし
く、１０〜２００ｎｍの範囲とするのがより好ましい。
さらに、陽極層に関しては、発光域から発射された光を
外部に有効に取り出すことが出来るように、実質的に透
明、より具体的には、光透過率が１０％以上であること
が好ましい。

【００６１】（陰極層）一方、陰極層には、仕事関数の
小さい（例えば、４．０ｅＶ未満）金属、合金、電気電
導性化合物またはこれらの混合物を使用することが好ま
しい。具体的には、マグネシウム、アルミニウム、イン
ジウム、リチウム、ナトリウム、銀等の一種を単独で、
または二種以上を組み合わせて使用することができる。
また陰極層の厚さも特に制限されるものではないが、１
０〜１０００ｎｍの範囲とするのが好ましく、１０〜２
００ｎｍの範囲とするのがより好ましい。

【００６２】（４）その他また、図１には示さないが、有機ＥＬ素子への水分や酸
素の侵入を防止するための封止層を、素子全体を覆うよ
うに設けることも好ましい。好ましい封止層の材料とし
ては、テトラフルオロエチレンと、少なくとも一種のコ
モノマーとを含むモノマー混合物を共重合させて得られ
る共重合体；共重合主鎖中に環状構造を有する合フッ素
共重合体；ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチル
メタクリレート、ポリイミド、ポリユリア、ポリテトラ
フルオロエチレン、ポリクロロトリフルオロエチレン、
ポリジクロロジフルオロエチレンまたはクロロトリフル
オロエチレンとジクロロジフルオロエチレンとの共重合
体；吸収率１％以上の吸水性物質；吸水率０．１％以下
の防湿性物質；Ｉｎ，Ｓｎ，Ｐｂ，Ａｕ，Ｃｕ，Ａｇ，
Ａｌ，Ｔｉ，Ｎｉ等の金属；ＭｇＯ，ＳｉＯ，Ｓｉ
Ｏ_２，ＧｅＯ，ＮｉＯ，ＣａＯ，ＢａＯ，Ｆｅ_２Ｏ，Ｙ
_２Ｏ_２，ＴｉＯ_２等の金属酸化物；ＭｇＦ_２，ＬｉＦ，
ＡｌＦ_３，ＣａＦ_２等の金属フッ化物；パーフルオロア
ルカン，パーフルオロアミン，パーフルオロポリエーテ
ル等の液状フッ素化炭素；および当該液状フッ素化炭素
に水分や酸素を吸着する吸着剤を分散させた組成物等が
挙げられる。

【００６３】また、封止層の形成にあたっては、真空蒸
着法、スピンコート法、スパッタリング法、キャスト
法、ＭＢＥ（分子線エピタキシー）法、クラスターイオ
ンビーム蒸着法、イオンプレーティング法、プラズマ重
合法（高周波励超イオンプレーティング法）、反応性ス
パッタリング法、プラズマＣＶＤ法、レーザーＣＶＤ
法、熱ＣＶＤ法、ガスソースＣＶＤ法等を適宜採用する
ことができる。

【００６４】＜第二の実施形態＞次に、本発明の有機Ｅ
Ｌ素子における第二の実施形態について説明する。第二
の実施形態は、第一の実施形態と同様に、図１に表され
るように、陽極層１０、発光域１２、電子注入域１４お
よび陰極層１６を、基板上（図示せず。）に順次積層し
た構造を有している。そして、第二の実施形態は、第一
の実施形態と異なり、電子注入域１４が、電子輸送性化
合物と、仕事関数が２．９ｅＶ以下の還元性ドーパント
とから構成されている点で異なっている。したがって、
以下の説明では電子輸送性化合物および仕事関数が２．
９ｅＶ以下の還元性ドーパントについて中心的に説明す
るものとし、その他の構成については、第一の実施形態
と同様の構成および有機ＥＬ素子の分野において一般的
に公知な構成を採ることができる。

【００６５】（電子輸送性化合物）第二の実施形態にお
ける電子注入域には、電子輸送性化合物として、第一の
実施形態と同様の、窒素原子を含まない芳香族環化合物
を含有することもできるし、さらに、含窒素複素環化合
物を含有する有機化合物（単に、含窒素複素環化合物と
称する場合がある。）を含むことも好ましい。すなわ
ち、第二の実施形態においては、第一の実施形態と異な
り、特に還元性の高い還元性ドーパントを使用している
ために、陰極から注入された電子を発光域に伝達する機
能を有している化合物であれば、広く使用することがで
き、電子輸送性化合物として含窒素複素環化合物を使用
したとしても、発光域の材料と反応することを効率的に
抑制することができる。したがって、電子注入域におい
て、電荷移動錯体またはエキシプレックスの発生を有効
に防止して、有機ＥＬ素子における発光輝度の向上や長
寿命化を図ることができる。

【００６６】ここで、電子注入域に使用する含窒素複素
環化合物は、窒素原子を有する複素環を有する化合物と
定義されるが、具体的に、含窒素錯体や含窒素環化合物
が挙げられる。含窒素錯体や含窒素環化合物は、電子親
和力が２．７ｅＶ以上と大きく、また、電荷移動度も１
０^−６ｃｍ^２／Ｖ・Ｓ以上と速いためである。このう
ち、好ましい含窒素錯体として、８−キノリノール誘導
体を配位子とする金属錯体、例えば、下記式（４）で表
されるトリス（８−キノリノール）Ａｌ錯体、トリス
（５，７−ジクロロ−８−キノリノール）Ａｌ錯体、ト
リス（５，７−ジブロモ−８−キノリノール）Ａｌ錯
体、トリス（２−メチル−８−キノリノール）Ａｌ錯
体、トリス（５−メチル−８−キノリノール）Ａｌ錯
体、トリス（８−キノリノール）Ｚｎ錯体、トリス（８
−キノリノール）Ｉｎ錯体、トリス（８−キノリノー
ル）Ｍｇ錯体、トリス（８−キノリノール）Ｃｕ錯体、
トリス（８−キノリノール）Ｃａ錯体、トリス（８−キ
ノリノール）Ｓｎ錯体、トリス（８−キノリノール）Ｇ
ａ錯体およびトリス（８−キノリノール）Ｐｂ錯体等の
一種単独または二種以上の組み合わせが挙げられる。

【００６７】

【化２】

【００６８】また、含窒素錯体のうち、好ましいフタロ
シアニン誘導体として、例えばメタルフリーフタロシア
ニン、Ｃｕフタロシアニン、Ｌｉフタロシアニン、Ｍｇ
フタロシアニン、Ｐｂフタロシアニン、Ｔｉフタロシア
ニン、Ｇａフタロシアニン、ＣｕＯフタロシアニン等の
１種単独または２種以上の組み合わせが挙げられる。

【００６９】また、好ましい含窒素環化合物としては、
オキサジアゾール誘導体、チアジアゾール誘導体、トリ
アゾール誘導体、キノキサリン誘導体およびキノリン誘
導体からなる群から選択される少なくとも一つの化合物
を挙げることができる。これらのうち、好ましいオキサ
ジアゾール誘導体の代表例を、下記（５）式および
（６）式に、好ましいチアジアゾール誘導体の代表例
を、下記（７）式に、好ましいトリアゾール誘導体の代
表例を、下記（８）式に、キノキサリン誘導体の代表例
を、下記（９）式に、およびキノリン誘導体の代表例
を、下記（１０）式に、それぞれ示す。

【００７０】

【化３】

【００７１】

【化４】

【００７２】

【化５】

【００７３】

【化６】

【００７４】

【化７】

【００７５】

【化８】

【００７６】さらに、アントロン誘導体、フレオレニリ
メタン誘導体、カルボジイミド、ナフタレンペリレン等
の複素環テトラカルボン酸無水物や、あるいは特開昭５
９−１９４３９３号に発光層材料として記載の電子伝達
性化合物を使用することも好ましい。

【００７７】（仕事関数が２．９ｅＶ以下の還元性ドー
パント）第二の実施形態における電子注入域は、仕事関
数が２．９ｅＶ以下の還元性ドーパントを含有してい
る。ここで、仕事関数が２．９ｅＶ以下の還元性ドーパ
ントとは、仕事関数が２．９ｅＶ以下であり、かつ、電
子輸送性化合物が酸化された場合にも、一定の還元がで
きる物質と定義される。したがって、仕事関数が２．９
ｅＶ以下であれば、第一の実施形態において例示した還
元性ドーパントである、アルカリ金属、アルカリ土類金
属、希土類金属、アルカリ金属の酸化物、アルカリ金属
のハロゲン化物、アルカリ土類金属の酸化物、アルカリ
土類金属のハロゲン化物、希土類金属の酸化物または希
土類金属のハロゲン化物からなる群から選択される少な
くとも一つの物質を好適に使用することができる。

【００７８】また、より具体的に、仕事関数が２．９ｅ
Ｖ以下である好ましい還元性ドーパントとしては、Ｎａ
（仕事関数：２．３６ｅＶ）、Ｋ（仕事関数：２．２８
ｅＶ）、Ｒｂ（仕事関数：２．１６ｅＶ）およびＣｓ
（仕事関数：１．９５ｅＶ）からなる群から選択される
少なくとも一つのアルカリ金属や、Ｃａ（仕事関数：
２．９ｅＶ）、Ｓｒ（仕事関数：２．０〜２．５ｅ
Ｖ）、およびＢａ（仕事関数：２．５２ｅＶ）からなる
群から選択される少なくとも一つのアルカリ土類金属が
挙げられる。

【００７９】これらのうち、より好ましい還元性ドーパ
ントは、Ｋ、ＲｂおよびＣｓからなる群から選択される
少なくとも一つのアルカリ金属であり、さらに好ましく
は、ＲｂまたはＣｓであり、最も好ましいのは、Ｃｓで
ある。これらのアルカリ金属は、特に還元能力が高く、
電子注入域への比較的少量の添加により、有機ＥＬ素子
における発光輝度の向上や長寿命化が図られる。

【００８０】また、仕事関数が２．９ｅＶ以下の還元性
ドーパントとして、これら二種以上のアルカリ金属の組
み合わせも好ましく、特に、Ｃｓを含んだ組み合わせ、
例えば、ＣｓとＮａ、ＣｓとＫ、ＣｓとＲｂあるいはＣ
ｓとＮａとＫとの組み合わせであることが好ましい。Ｃ
ｓを組み合わせて含むことにより、還元能力を効率的に
発揮することができ、電子注入域への添加により、有機
ＥＬ素子における発光輝度の向上や長寿命化が図られ
る。

【００８１】次に、仕事関数が２．９ｅＶ以下の還元性
ドーパントの添加量について説明する。この還元性ドー
パントの添加量は、第一の実施形態と同様に、電子注入
域を構成する材料に対して、０．１〜５０重量％の範囲
内の値であることが好ましく、１〜２０重量％の範囲内
の値とすることがより好ましい。また、仕事関数が２．
９ｅＶ以下の還元性ドーパントの添加量に関して、電子
輸送性化合物と還元性ドーパントとの添加比率を１：２
０〜２０：１（モル比）の範囲とすることが好ましい。
電子輸送性化合物と還元性ドーパントとの添加比率がこ
れらの範囲外となると、有機ＥＬ素子の発光輝度が低下
したり、寿命が短くなる傾向がある。したがって、電子
輸送性化合物と還元性ドーパントとの添加比率を１：１
０〜１０：１（モル比）の範囲とすることがより好まし
く、１：５〜５：１の範囲とすることがさらに好まし
く、最も好ましいのは、１：３〜３：１の範囲とするこ
とである。

【００８２】（電子親和力）また、第二実施形態におけ
る電子注入域の電子親和力を、第一の実施形態と同様
に、１．８〜３．６ｅＶの範囲とすることが好ましく、
１．９〜３．０ｅＶの範囲とすることがより好ましく、
２．０〜２．５ｅＶの範囲とすることがさらに好まし
い。電子親和力の値がこれらの範囲外となると、発光効
率の低い錯体が発生しやすくなったり、ブロッキング接
合の発生を抑制することが困難となる傾向がある。な
お、電子注入域の電子親和力は、電子注入域を構成する
電子輸送性化合物や還元性ドーパントの種類あるいは混
合比率等を変更することにより、適宜調節することがで
きる。

【００８３】また、第二実施形態における電子注入域に
おいても、第一の実施形態と同様に、電子注入域の電子
親和力と、発光域の電子親和力との差を０．５ｅＶ以下
の値とすることが好ましく、０．２ｅＶ以下の値とする
ことがより好ましい。この電子親和力の差が小さいほ
ど、電子注入域から発光域への電子注入が容易となり、
高速応答可能な有機ＥＬ素子とすることができるためで
ある。

【００８４】（ガラス転移点について）また、第二実施
形態における電子注入域のガラス転移点についても、第
一の実施形態と同様に、１００℃以上の値とするのが好
ましく、より好ましくは、１０５〜２００℃の範囲内の
値とすることである。

【００８５】＜第三の実施形態＞次に、図２を参照し
て、この発明の第三の実施形態について説明する。図２
は、第三の実施形態にかかる有機ＥＬ素子１０２の断面
図であり、陽極層１０、正孔注入輸送層１８、発光域１
２、電子注入域１４および陰極層１６を順次に積層した
構造を有している。そして、この有機ＥＬ素子１０２
は、陽極層１０と発光域１２との間に、正孔注入輸送層
１８を挿入してある点を除いては、第一および第二の実
施形態の有機ＥＬ素子１００と同一の構造を有してい
る。したがって、以下の説明は、第三の実施形態におけ
る特徴的な部分である正孔注入輸送層１８についてのも
のであり、その他の構成部分、例えば電子注入域１４等
については、第一または第二の実施形態と同様の構成と
することができる。

【００８６】第三の実施形態における正孔注入輸送層１
８は、正孔注入層と実質的に同じように正孔をスムーズ
に注入する機能を有しているほか、注入された正孔を効
率的に輸送する機能をも有している。したがって、正孔
注入輸送層１８を設けることにより、正孔の注入および
発光域への移動が容易となり、有機ＥＬ素子の高速応答
が可能となる。

【００８７】ここで、正孔注入輸送層１８は、有機材料
または無機材料で形成されている。好ましい有機材料と
しては、例えば、ジアミン化合物、含ジアミンオリゴマ
ーおよび含チオフェンオリゴマーをあげることができ
る。また、好ましい無機材料としては、例えば、アモル
ファスシリコン（α−Ｓｉ）、α−ＳｉＣ、マイクロク
リスタルシリコン（μＣ−Ｓｉ）、μＣ−ＳｉＣ、II−
VI族化合物、III−Ｖ族化合物、非晶質炭素、結晶質炭
素およびダイヤモンドをあげることができる。

【００８８】なお、正孔輸送層１８は、一層構造に限ら
ず、例えば、二層構造または三層構造であっても良い。
また、正孔輸送層１８の厚さについて特に制限されるも
のではないが、例えば０．５ｎｍ〜５μｍの範囲とする
のが好ましい。

【００８９】＜第四の実施形態＞次に、図３を参照し
て、この発明の第四の実施形態について説明する。図３
は、第三の実施形態にかかる有機ＥＬ素子１０４の断面
図であり、陽極層１０、正孔注入輸送層１８、発光域１
２、電子注入域１４、第一の界面層２０および陰極層１
６を順次に積層した構造を有している。

【００９０】この有機ＥＬ素子は、電子注入域１４と陰
極層１６との間に、第一の界面層２０を挿入してある点
を除いては、第三の実施形態の有機ＥＬ素子１０２と同
一の構造を有している。したがって、以下の説明は、第
四の実施形態における特徴的な部分である第一の界面層
についてのものであり、その他の構成部分については、
第一〜三の実施形態と同様の構成あるいは有機ＥＬ素子
の分野において一般的に公知な構成とすることができ
る。

【００９１】第四の実施形態における第一の界面層は、
電子注入性を高める機能を有している。したがって、第
一の界面層を設けることにより、電子の注入および発光
域への移動が容易となり、有機ＥＬ素子の高速応答が可
能となる。ここで、第一の界面層は、電子注入性を有す
る材料、例えば、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金
属化合物、アルカリ金属が含有されたアモルファスまた
はアルカリ金属が含有されたマイクロクリスタルを用い
ることが好ましい。より具体的に、好ましいアルカリ金
属化合物としては、例えば、ＬｉＦ、Ｌｉ _２Ｏ、ＬｉＯ
およびＬｉＣｌがあげられる。また、好ましいアルカリ
土類金属化合物としては、例えば、ＢａＯ、ＳｒＯ、Ｍ
ｇＯ、ＭｇＦ_２、ＳｒＣｌ_２があげられる。

【００９２】また、第一の界面層は、一層構造に限ら
ず、例えば、二層構造また構造であっても良い。さら
に、第一の界面層の厚さについても特に制限されるもの
ではないが、例えば０．１ｎｍ〜１０μｍの範囲とする
のが好ましい。

【００９３】＜第五の実施形態＞次に、図４を参照し
て、この発明の第五の実施形態について説明する。図４
は、第五の実施形態における有機ＥＬ素子１０６の断面
図であり、陽極層１０、第二の界面層２０、正孔注入輸
送層１８、発光域１２、電子注入域１４および陰極層１
６を順次に積層した構造を有している。

【００９４】この有機ＥＬ素子１０６は、陽極１６と正
孔注入輸送層１８との間に、第二の界面層２０を挿入し
てある点を除いては、第三の実施形態の有機ＥＬ素子１
０２と同一の構造を有する。したがって、以下の説明
は、第四の実施形態における特徴的な部分である陽極１
６と正孔注入輸送層１８との間に設けられた第二の界面
層２０についてのものであり、その他の構成部分につい
ては、第一〜四の実施形態と同様の構成あるいは有機Ｅ
Ｌ素子の分野において一般的に公知な構成とすることが
できる。

【００９５】第五の実施形態における第二の界面層２０
は、陽極１６からの正孔注入性を高める機能を有してい
る。したがって、第二の界面層を設けることにより、正
孔の注入および発光域への移動が容易となり、有機ＥＬ
素子の高速応答が可能となる。

【００９６】ここで、第二の界面層の構成材料として
は、ポリアニリン、非晶質炭素またはフタロシアニン類
などを用いることができる。また、第二の界面層は、一
層構造に限らず、例えば、二層構造また構造であっても
良い。さらに、第二の界面層の厚さについても特に制限
されるものではないが、例えば０．５ｎｍ〜５μｍの範
囲とするのが好ましい。

【００９７】＜有機ＥＬ素子の製造方法＞次に、図７〜
９を参照して、本発明の有機ＥＬ素子の製造方法につい
て説明する。具体的には、電子注入域等が大面積であっ
ても構成材料の組成比を均一とし、有機ＥＬ素子の駆動
電圧のばらつきを低下させ、寿命の均一化を図ることが
できるとともに、省スペース可が可能な有機ＥＬ素子の
製造方法を説明する。

【００９８】すなわち、図７および図８に示すような真
空蒸着装置２０１を一例として用い、基板２０３に対向
して配置した複数の蒸着源２１２Ａ〜２１２Ｆから、異
なる蒸着材料を同時に蒸発させて製膜を行う有機ＥＬ素
子用薄膜層の蒸着方法であって、基板２０３に、当該基
板２０３を自転させるための回転軸線２１３Ａを設定
し、蒸着源２１２Ａ〜２１２Ｆをそれぞれ基板２０３の
回転軸線２１３Ａから離れた位置に配設し、基板２０３
を自転させながら蒸着を行う。

【００９９】ここで、図７および図８に示す真空蒸着装
置２０１は、真空槽２１０と、この真空槽２１０内の上
部に設置された、基板２０３を固定するための基板ホル
ダ２１１と、この基板ホルダ２１１の下方に対向配置さ
れた、蒸着材料を収容するための複数（６個）の蒸着源
２１２Ａ〜２１２Ｆとを含んで構成されている。この真
空槽２１０は、排気手段（図示せず。）により、内部を
所定の減圧状態に維持できるようになっている。なお、
蒸着源の数は、図面上６つ示されているが、これに限定
されるものではなく、５つ以下であってもよく、あるい
は７つ以上であってもよい。

【０１００】また、基板ホルダ２１１は、基板２０３の
周縁部を支持する保持部２１２を備え、真空槽２１０内
で、基板２０３を水平に保持するように構成されてい
る。この基板ホルダ２１１の上面の中央部分には、基板
２０３を回転（自転）させるための回転軸部２１３が垂
直方向に立設されている。この回転軸部２１３には、回
転駆動手段であるモータ２１４が接続され、モータ２１
４の回転動作により、基板ホルダ２１１に保持された基
板２０３が、当該基板ホルダ２１１とともに回転軸部２
１３を回転中心として自転するようになっている。すな
わち、基板２０３の中心には、回転軸部２１３による回
転軸線２１３Ａが垂直方向に設定されている。

【０１０１】次に、このように構成された真空蒸着装置
２０１を用いて、電子注入域１４を基板２０３上に製膜
する方法について、具体的に説明する。まず、図７およ
び図８に示すような平面正方形状の基板２０３を用意
し、この基板２０３を基板ホルダ２１１の保持部２１２
に係止して水平な状態とする。

【０１０２】ここで、電子注入域１４を製膜するにあた
り、仮想円２２１上で、隣接する二つの蒸着源２１２Ｂ
および２１２Ｃに、電子輸送性化合物と電子注入性材料
とをそれぞれ収容した後、排気手段により、真空槽２１
０内を所定の真空度、例えば１．０×１０^−４Ｐａにな
るまで減圧する。

【０１０３】次いで、蒸着源２１２Ｂおよび２１２Ｃを
加熱して、各蒸着源２１２Ｂおよび２１２Ｃからそれぞ
れ電子輸送性化合物および還元性ドーパントを同時に蒸
発させるとともに、モータ２１４を回転駆動させて、基
板２０３を回転軸線２１３Ａに沿って所定速度、例えば
１〜１００ｒｐｍで回転させる。このようにして、基板
２０３を自転させながら電子輸送性化合物および還元性
ドーパントを共蒸着して電子注入域１４を製膜する。こ
のとき、図８に示すように、蒸着源２１２Ｂおよび２１
２Ｃは、基板２０３の回転軸線２１３Ａから、水平方向
に所定距離Ｍだけずれた位置に設けられているので、基
板２０３の回転により、電子輸送性化合物および還元性
ドーパントの基板２０３への入射角度を規則的に変化さ
せることができる。したがって、蒸着材料を基板２０３
に対して一様に付着させることができ、電子注入域１４
の膜面内で、蒸着材料の組成比が均一、例えば、濃度ム
ラが±１０％（モル換算）である薄膜層を確実に製膜す
ることができる。また、このように蒸着を実施すること
により、基板２０３を公転させなくてもよいので、その
スペースや設備が不要になり、最小限のスペースで経済
的に製膜を行うことができる。なお、基板を公転させる
とは、基板以外に存在する回転軸の周りを回転させるこ
とをいい、自転させる場合よりも広い空間が必要とな
る。

【０１０４】また、この製造方法を実施するにあたり、
基板２０３の形状は特に限定されないが、例えば、図７
および図８に示すように、基板２０３が短形平板状であ
る場合、この基板２０３の回転軸線２１３Ａを中心とす
る仮想円２２１の円周上に沿って複数の蒸着源２１２Ａ
〜２１２Ｅを配設し、仮想円２２１の半径をＭ、基板２
０３の一辺の長さをＬとしたときに、Ｍ＞１／２×Ｌを
満足することが望ましい。なお、基板２０３の辺の長さ
がそれぞれ同一でなく、異なる場合には、最も長い辺の
長さをＬとする。このように構成することにより、複数
の蒸着源２１２Ａ〜２１２Ｆから、基板２０３に対する
蒸着材料の入射角度を互いに同一にできるので、蒸着材
料の組成比をより容易に制御することができる。また、
このように構成することにより、蒸発材料が、基板２０
３に対して一定の入射角度をもって蒸発されるため、垂
直に入射することがなくなり、膜面内における組成比の
均一性を一層向上させることができる。

【０１０５】また、この製造方法を実施するにあたり、
図７に示すように、複数の蒸着源２１２Ａ〜２１２Ｆ
を、基板２０３の回転軸線２１３Ａを中心とする仮想円
２２１の円周上に配設の方法は、本発明の電子輸送性化
合物と還元性ドーパントのように２種類以上の材料から
なる混合域を均一の組成比で作成する場合には、それら
の蒸着源を互いに近接した位置に設けることが望まし
い。また、組成比を厚さ方向に異ならせる場合には、互
いに離れた位置に設けることが望ましい。例えば、蒸着
源の数をｎとしたときに各蒸着源を円の中心から３６０
°／ｎの角度で配設してもよい。

【０１０６】次に、この製造方法により製膜した薄膜層
の均一性についてより詳細に説明する。一例として、電
子輸送性化合物としてＡｌｑを用い、還元性ドーパント
としてＣｓを用い、図９に示す基板２０３を５ｒｐｍで
回転させながら、厚さ約１０００オングストローム（設
定値）の薄膜層を以下の条件で同時蒸着した。Ａｌｑの蒸着速度：０．２ｎｍ／s Ｃｓの蒸着速度：０．０３ｎｍ／s Ａｌｑ／Ｃｓの膜厚：１０００オングストローム（設定
値）

【０１０７】次いで、図９に示すガラス基板２０３上の
測定点（４Ａ〜４Ｍ）における、薄膜層の膜厚を蝕針式
膜厚計を用いて測定するとともに、Ｃｓ／Ａｌの組成比
をＸ線光電子分光装置（ＥＳＣＡ）を用いて測定した。
なお、図９に示すガラス基板２０３上の測定点（４Ａ〜
４Ｍ）は、基板２０３の表面を、予め１６等分して、一
辺の長さＰが５０ｍｍの正方形の区画を設定し、これら
の区画における任意の角部（１３箇所）としたものであ
る。得られた結果を表１に示す。

【０１０８】

【表１】

【０１０９】一方、２０３を回転させないほかは、この
製造方法と同様に、厚さ約１０００オングストローム
（設定値）の薄膜層を形成した。なお、蒸着条件につい
ては、上述したとおりである。次いで、得られた薄膜層
の測定点（４Ａ〜４Ｍ）におけるの膜厚およびＣｓ／Ａ
ｌの組成比を測定した。その結果を表２に示す。

【０１１０】

【表２】

【０１１１】これらの結果から明らかなように、この製
造方法を用いた場合、基板２０３上の測定点（４Ａ〜４
Ｍ）にて、膜厚が１００８〜１０９１オングストローム
の範囲内という極めて均一な厚さで、かつ、Ｃｓ／Ａｌ
の組成比（モル比）が１．０〜１．１０（−）の範囲内
という極めて均一な組成比である薄膜層が得られたこと
を確認した。一方、この製造方法と異なる製造方法を用
いた場合、基板２０３上の測定点（４Ａ〜４Ｍ）にて、
膜厚が８８４〜１０６７オングストロームの範囲内であ
り、Ｃｓ／Ａｌの組成比が０．６〜１．２（−）の範囲
内であることが確認された。

【０１１２】以上、説明した実施形態においては、この
発明を特定の条件で構成した例について説明したが、こ
の実施形態は、種々の変更を行うことができる。例え
ば、上述した実施形態においては、発光域と、電子注入
域とを個別に設けたが、発光域と電子注入域とを併せて
一つの層としても良い。また、陰極層と陽極層との間
に、任意好適な層を介在させても良い。

【０１１３】

【実施例】［実施例１］次に、図５および図７、８を参
照しながら、この発明の実施例１について説明する。図
５に示す実施例１の有機ＥＬ素子１０２ａの構造は、図
２に示す第三の実施形態における有機ＥＬ素子１０２の
構造に相当する。ただし、実施例１の有機ＥＬ素子１０
２ａにおいては、正孔注入輸送層１８を、順次に積層さ
れた正孔注入層１８ａと正孔輸送層１８ｂとをもって構
成している点で、第三の実施形態における有機ＥＬ素子
１０２と異なる。

【０１１４】（１）有機ＥＬ素子の製造準備実施例１の有機ＥＬ素子１０２ａを製造するにあたって
は、まず、厚さ１．１ｍｍ、縦２００ｍｍ、横２００ｍ
ｍの透明なガラス基板２２上に、陽極層１０としてＩＴ
Ｏの透明電極膜を形成した。以下、このガラス基板１０
と陽極層１０とを併せて基板３０（図７および図８で
は、２０３）とする。続いて、この基板３０をイソプロ
ピルアルコールで超音波洗浄し、さらに、Ｎ_２（窒素ガ
ス）雰囲気中で乾燥させた後、ＵＶ（紫外線）およびオ
ゾンを用いて１０分間洗浄した。

【０１１５】次いで、基板３０を、図８に示すように、
真空蒸着装置２０１における真空槽２１０の基板ホルダ
２１１に装着するとともに、正孔注入層１８ａ構成する
正孔注入性有機物（ＨＩ−１）を蒸着源２１２Ａに、正
孔輸送層１８ｂを構成する正孔注入性輸送有機物（ＨＴ
−１）を蒸着源２１２Ｂに、電子注入域および発光域を
構成する窒素を含まない芳香族環化合物（ＥＭ−１）を
蒸着源２１２Ｃに、電子注入域を構成する還元性ドーパ
ント（Ｌｉ）を蒸着源２１２Ｄに、陰極を構成する金属
（Ａｌ）を蒸着源２１２Ｅにそれぞれ収容した。なお、
（１１）式で表されるＨＩ−１、（１２）式で表される
ＨＴ−１および（１３）式で表されるＥＭ−１の構造式
をそれぞれ以下に示す。また、ＥＭ−１のガラス転移点
は、１０５℃であり、それを含む電子注入域の電子親和
力は、２．８ｅＶであった。

【０１１６】

【化９】

【０１１７】

【化１０】

【０１１８】

【化１１】

【０１１９】（２）有機ＥＬ素子の製造次いで、真空槽２１０内を、５×１０^−５Ｐａ以下の真
空度になるまで減圧した後、基板３０の陽極層１０上
に、正孔注入層１８ａ、正孔輸送層１８ｂ、発光域１
２、電子注入域１４および陰極層１６を、この順で順次
積層して有機ＥＬ素子１０２ａを得た。なお、このと
き、正孔注入層１８ａの形成から陰極層１６の形成まで
の間は、一度も真空状態を破ることなく有機ＥＬ素子１
０２ａを作製した。

【０１２０】より具体的には、蒸着源２１２ＡからＨＩ
−１を下記条件で蒸発させて、陽極層１０上に正孔注入
層１８ａを蒸着し、続いて蒸着源２１２ＢからＨＴ−１
を蒸発させて、正孔注入層１８ａ上に、正孔輸送層１８
ｂを蒸着した。これらの蒸着時には、基板３０は、特に
加熱も冷却もしなかった。ＨＩ−１の蒸着速度：０．１〜０．３ｎｍ／s ＨＩ−１の膜厚：６０ｎｍＨＴ−１の蒸着速度：０．１〜０．３ｎｍ／s ＨＴ−１の膜厚：２０ｎｍ

【０１２１】次いで、蒸着源２１２Ｃから、有機発光材
料としてのＥＭ−１を正孔注入層１８ａ製膜時と同様の
条件で蒸発させて、正孔輸送層１８ｂ上に有機発光域１
２を蒸着した。ＥＭ−１の蒸着速度：０．１〜０．３ｎｍ／s ＥＭ−１の膜厚：４０ｎｍ

【０１２２】次いで、蒸着源２１２Ｃおよび蒸着源２１
２Ｄから、以下に示す条件で、それぞれＥＭ−１および
Ｌｉを同時に蒸発させて、有機発光域１２上に電子注入
域１４を製膜した。ＥＭ−１の蒸着速度：０．１〜０．３ｎｍ／s Ｌｉの蒸着速度：０．０５〜０．０１ｎｍ／s ＥＭ−１／Ｌｉの膜厚：２０ｎｍ

【０１２３】なお、同時蒸着は、上記製造方法によって
行った。すなわち、蒸着源２１２Ｃおよび２１２Ｄは、
基板３０（２０３）の回転軸線２１３Ａから、水平方向
に３０ｍｍずれた位置にそれぞれ設けられており、その
状態で加熱して、各蒸着源２１２Ｂおよび２１２Ｃから
それぞれＥＭ−１およびＬｉを同時に蒸発させるととも
に、モータ２１４を回転駆動させて、基板２０３を回転
軸線２１３Ａに沿って５ｒｐｍで自転させながら電子注
入域１４を製膜した。

【０１２４】最後に、蒸着源２１２Ｄから、以下の条件
でＡｌを蒸発させて、電子注入域１４上に陰極層１６を
蒸着した。Ａｌの蒸着速度：１ｎｍ／s Ａｌの膜厚：２００ｎｍ

【０１２５】（３）有機ＥＬ素子の評価得られた有機ＥＬ素子１０２ａにおける陰極層１６をマ
イナス（−）電極、陽極層１０をプラス（＋）電極とし
て、両電極間に７Ｖの直流電圧を印加した。このときの
電流密度は、下記の表１に示すように、１．０ｍＡ／ｃ
ｍ^２であり、そのときの輝度は４０ｃｄ／ｃｍ^２であ
り、発光色は青色であった。また、この素子１０２ａの
半減寿命は、１０００時間であった。なお、半減寿命と
は、輝度が最大輝度の半値になるまでに要する時間をい
う。例えば、実施例１では、輝度が最大輝度４０ｃｄ／
ｃｍ^２からその半値の２０ｃｄ／ｃｍ^２になるまでに要
する時間をいう。それぞれ得られた結果を表３に示す。

【０１２６】

【表３】

【０１２７】［実施例２］次に、この発明の実施例２に
ついて説明する。実施例２の有機ＥＬ素子の構造は、実
施例１の有機ＥＬ素子１０２ａの構造と同様であり、実
施例１と同様に製造した。ただし、実施例２において
は、電子注入域に、還元性ドーパントとして、Ｌｉ金属
の代わりに、Ｃａ（カルシウム）金属を添加した。そし
て、有機ＥＬ素子に、実施例１と同様に７Ｖの直流電圧
を印加した。このときの電流密度は、下記の表１に示す
ように、１．２ｍＡ／ｃｍ^２であり、輝度は５０ｃｄ／
ｍ^２であった。また、実施例２の有機ＥＬ素子の半減寿
命は、１５００時間であった。それぞれ得られた結果を
表３に示す。

【０１２８】［実施例３］次に、この発明の実施例３に
ついて説明する。実施例３の有機ＥＬ素子の構造は、実
施例１の有機ＥＬ素子１０２ａの構造と同様であり、実
施例１と同様に製造した。ただし、実施例３において
は、電子注入域に、還元性ドーパントとして、Ｌｉ金属
の代わりに、Ｎａ（ナトリウム）金属を添加した。

【０１２９】そして、有機ＥＬ素子に、実施例１と同様
に７Ｖの直流電圧を印加した。このときの電流密度は、
下記の表１に示すように、１．０ｍＡ／ｃｍ^２であり、
輝度は６０ｃｄ／ｍ^２であった。また、実施例３の有機
ＥＬ素子の半減寿命は、１６００時間であった。それぞ
れ得られた結果を表３に示す。

【０１３０】［実施例４］次に、この発明の実施例４に
ついて説明する。実施例４の有機ＥＬ素子の構造は、実
施例１の有機ＥＬ素子１０２ａの構造と同様であり、実
施例１と同様に製造した。ただし、実施例４において
は、電子注入域に、還元性ドーパントとして、Ｌｉ金属
の代わりに、Ｋ（カリウム）金属を、ＥＭ−１１モル
に対して、１．３モル添加した。

【０１３１】そして、有機ＥＬ素子に、実施例１と同様
に７Ｖの直流電圧を印加した。このときの電流密度は、
下記の表３に示すように、４．０ｍＡ／ｃｍ^２であり、
発光輝度は１４６ｃｄ／ｍ^２であった。また、実施例４
の有機ＥＬ素子の半減寿命は、１８００時間であった。
それぞれ得られた結果を表３に示す。

【０１３２】［実施例５〜７］次に、この発明の実施例
５〜７について説明する。実施例５〜７の有機ＥＬ素子
の構造は、実施例１の有機ＥＬ素子１０２ａの構造と同
様であり、実施例１と同様に製造した。ただし、実施例
５〜７においては、電子注入域に、還元性ドーパントと
して、Ｌｉ金属の代わりに、Ｃｓ（セシウム）金属を、
ＥＭ−１１モルに対して、１モル（実施例５）、１．
５モル（実施例５）、４．０モル（実施例７）をそれぞ
れ添加した。

【０１３３】そして、有機ＥＬ素子に、実施例１と同様
に７Ｖの直流電圧を印加した。このときの電流密度は、
実施例５においては４０ｍＡ／ｃｍ^２であり、実施例６
においては３８ｍＡ／ｃｍ^２であり、実施例７において
は２５ｍＡ／ｃｍ^２であった。検討した範囲では、Ｃｓ
金属の添加量が少ないほど、若干、電流密度が高い傾向
が見られた。また、このときの発光輝度は、実施例５に
おいては１０００ｃｄ／ｃｍ^２であり、実施例６におい
ては１３００ｃｄ／ｃｍ^２であり、実施例７においては
１１００ｃｄ／ｃｍ^２であった。また、有機ＥＬ素子の
半減寿命については、実施例５においては２５００時間
であり、実施例６においては３０００時間であり、実施
例７においては１７００時間であった。

【０１３４】［実施例８］次に、この発明の実施例８に
ついて説明する。実施例８の有機ＥＬ素子の構造は、実
施例１の有機ＥＬ素子１０２ａの構造と同様であり、実
施例１と同様に製造した。ただし、実施例８において
は、電子注入域に、還元性ドーパントとして、Ｌｉ金属
の代わりに、ＣｓとＮａの混合物を、それぞれＥＭ−１
１モルに対して、１．０モルおよび０．５モル添加し
た。

【０１３５】そして、有機ＥＬ素子に、実施例１と同様
に７Ｖの直流電圧を印加した。このときの電流密度は、
４０ｍＡ／ｃｍ^２であり、発光輝度は１０００ｃｄ／ｃ
ｍ^２であった。また、実施例９の有機ＥＬ素子の半減寿
命は、２５００時間であった。それぞれ得られた結果を
表３に示す。

【０１３６】［実施例９］次に、この発明の実施例９に
ついて説明する。実施例９の有機ＥＬ素子の構造は、実
施例１の構造と同様である。ただし、実施例９では、電
子注入域の材料に、ＥＭ−１の代わりに、下記の（１
４）式に示すジフェニルアントラセンダイマー（ＤＦＡ
Ｄ）を用いた。この場合の電子注入域のガラス転移点を
ＤＳＣにより測定したところ、１２０℃であった。な
お、電子注入域の以外の各層は、実施例１と同一の材料
および膜厚とした。

【０１３７】

【化１２】

【０１３８】そして、有機ＥＬ素子に、実施例１と同様
に７Ｖの直流電圧を印加した。このときの電流密度は、
１．５ｍＡ／ｃｍ^２であり、輝度は６０ｃｄ／ｃｍ^２で
あった。また、実施例９の有機ＥＬ素子の半減寿命は、
１８００時間であった。それぞれ得られた結果を表３に
示す。

【０１３９】［実施例１０］次に、この発明の実施例１
０について説明する。実施例１０の有機ＥＬ素子の構造
は、実施例１の有機ＥＬ素子の構造と同様である。ただ
し、実施例１０においては、電子注入域の材料に、ＥＭ
−１の代わりに、（４）式に示すＡｌｑを用いるととも
に、還元性ドーパントとして、Ｌｉ金属の代わりに、Ｃ
ｓ（セシウム）金属を使用し、Ａｌｑ１モルに対し
て、１．０モルとなるような比率で添加した。この場合
の電子注入域のガラス転移点をＤＳＣにより測定したと
ころ、１８０℃であった。また、電子注入域の以外の各
層は、実施例１と同一の材料および膜厚とした。

【０１４０】そして、有機ＥＬ素子に、実施例１と同様
に７Ｖの直流電圧を印加した。このときの電流密度は、
２５ｍＡ／ｃｍ^２であり、輝度は５００ｃｄ／ｃｍ^２で
あった。また、実施例１０の有機ＥＬ素子の半減寿命
は、２５００時間であった。それぞれ得られた結果を表
３に示す。

【０１４１】［実施例１１］次に、この発明の実施例１
１について説明する。実施例１１の有機ＥＬ素子の構造
は、実施例１の有機ＥＬ素子の構造と同様である。ただ
し、実施例１１においては、発光域および電子注入域の
材料に、ＥＭ−１の代わりに、（４）式に示すＡｌｑを
用いるとともに、還元性ドーパントとして、Ｌｉ金属の
代わりに、Ｎａ（ナトリウム）金属を使用し、Ａｌｑ
１モルに対して、０．５モルとなるような比率で添加し
た。また、電子注入域の以外の各層は、実施例１と同一
の材料および膜厚とした。

【０１４２】そして、有機ＥＬ素子に、実施例１と同様
に７Ｖの直流電圧を印加した。このときの電流密度は、
３ｍＡ／ｃｍ^２であり、輝度は２００ｃｄ／ｃｍ^２であ
った。また、実施例１１の有機ＥＬ素子の半減寿命は、
３０００時間であった。それぞれ得られた結果を表３に
示す。

【０１４３】［実施例１２］次に、この発明の実施例１
２について説明する。実施例１２の有機ＥＬ素子の構造
は、実施例１の有機ＥＬ素子の構造と同様である。ただ
し、実施例１２においては、電子注入域の材料に、ＥＭ
−１の代わりに、（９）式に示すキノキキサリン化合物
（Ｈ１）を用いるとともに、還元性ドーパントとして、
Ｌｉ金属の代わりに、Ｃｓ金属を使用し、Ｈ１１モル
に対して、１．０モルとなるような比率で添加した。

【０１４４】この場合の電子注入域のガラス転移点をＤ
ＳＣにより測定したところ、１０３℃であった。また、
電子注入域の以外の各層は、実施例１と同一の材料およ
び膜厚とした。

【０１４５】そして、有機ＥＬ素子に、実施例１と同様
に７Ｖの直流電圧を印加した。このときの電流密度は、
５ｍＡ／ｃｍ^２であり、輝度は７００ｃｄ／ｃｍ^２であ
った。また、実施例１２の有機ＥＬ素子の半減寿命は、
１０００時間であった。それぞれ得られた結果を表３に
示す。

【０１４６】［実施例１３］次に、この発明の実施例１
３について説明する。実施例１３の有機ＥＬ素子の構造
は、実施例１の有機ＥＬ素子の構造と同様である。ただ
し、実施例１３においては、電子注入域の材料に、ＥＭ
−１の代わりに、下記（１５）式に示すオキサジアゾー
ル化合物（Ｈ２）を用いるとともに、還元性ドーパント
として、Ｌｉ金属の代わりに、Ｓｒ金属を使用し、Ｈ２
１モルに対して、１．０モルとなるような比率で添加
した。この場合の電子注入域のガラス転移点をＤＳＣに
より測定したところ、１０１℃であった。また、電子注
入域の以外の各層は、実施例１と同一の材料および膜厚
とした。

【０１４７】

【化１３】

【０１４８】そして、有機ＥＬ素子に、実施例１と同様
に７Ｖの直流電圧を印加した。このときの電流密度は、
１．５ｍＡ／ｃｍ^２であり、輝度は２００ｃｄ／ｃｍ^２
であった。また、実施例１３の有機ＥＬ素子の半減寿命
は、２０００時間であった。それぞれ得られた結果を表
３に示す。

【０１４９】［実施例１４］次に、図６を参照して、実
施例１４について説明する。実施例１４の有機ＥＬ素子
の構造は、第四の実施形態にかかる有機ＥＬ素子１０４
の構造とほぼ同様である。ただし、実施例１４では、第
一の界面層２０として、厚さ５ｎｍのＢａＯ（酸化バリ
ウム）層を、蒸着速度０．１ｎｍ／ｓで、真空蒸着によ
り形成した。なお、第一の界面層２０以外の各層は、実
施例１と同一の材料および膜厚とした。

【０１５０】そして、有機ＥＬ素子に、実施例１と同様
に７Ｖの直流電圧を印加した。このときの電流密度は、
２．０ｍＡ／ｃｍ^２であり、輝度は１４０ｃｄ／ｃｍ^２
であった。また、実施例５の有機ＥＬ素子の半減寿命
は、２５００時間であった。それぞれ得られた結果を表
４に示す。したがって、第一の界面層２０を介在させる
ことにより、電流密度、輝度、および半減寿命が実施例
１よりも向上したことが分かった。

【０１５１】

【表４】

【０１５２】［実施例１５］次に、この発明の実施例１
５について説明する。実施例１５の有機ＥＬ素子の構造
は、実施例１４の構造と同様である。ただし、実施例１
５では、第一の界面層２０として、ＢａＯ層の代わり
に、厚さ５ｎｍのＬｉＦ（フッ化リチウム）層を真空蒸
着により形成した。なお、第一の界面層２０以外の各層
は、実施例１と同一の材料および膜厚とした。

【０１５３】そして、有機ＥＬ素子に、実施例１と同様
に７Ｖの直流電圧を印加した。このときの電流密度は、
２．２ｍＡ／ｃｍ^２であり、発光輝度は１５０ｃｄ／ｃ
ｍ^２であった。また、実施例１５の有機ＥＬ素子の半減
寿命は、３０００時間であった。それぞれ得られた結果
を表４に示す。

【０１５４】［実施例１６］次に、この発明の実施例１
６について説明する。実施例１６の有機ＥＬ素子の構造
は、実施例１４の有機ＥＬ素子の構造と同様である。た
だし、実施例１６では、第一の界面層２０として、Ｂａ
Ｏ層の代わりに、厚さ５ｎｍのＳｒＯ（酸化ストロンチ
ウム）層を真空蒸着により形成した。なお、第一の界面
層２０以外の各層は、実施例１と同一の材料および膜厚
とした。

【０１５５】そして、有機ＥＬ素子に、実施例１と同様
に７Ｖの直流電圧を印加した。このときの電流密度は、
２．０ｍＡ／ｃｍ^２であり、輝度は１００ｃｄ／ｃｍ^２
であった。また、実施例１６の有機ＥＬ素子の半減寿命
は、２０００時間であった。それぞれ得られた結果を表
４に示す。

【０１５６】［比較例１］次に、比較例１について説明
する。比較例１の有機ＥＬ素子の構造は、実施例１の構
造と同様である。ただし、比較例１では、電子注入域の
材料に、「ＥＭ−１」の代わりに、下記の（１６）式に
示すトリニトロフルオレノン（ＴＮＦ）を用いた。この
場合の電子注入域の電子親和力は、４．１ｅＶであっ
た。なお、電子注入域の以外の各層は、実施例１と同一
の材料および膜厚とした。

【０１５７】

【化１４】

【０１５８】そして、有機ＥＬ素子に、実施例１と同様
に７Ｖの直流電圧を印加した。このときの電流密度は、
０．１ｍＡ／ｃｍ^２であり、輝度は観測されなかった。
比較例１の有機ＥＬ素子では、電子注入域の電子親和力
が４．１ｅＶと高いため、ＴＮＦが発光域の材料と反応
して錯体を形成したか、または、発光域で生成した励起
状態が電子注入域へ移動して失活したものと考えられ
る。

【０１５９】［比較例２］次に、比較例２について説明
する。比較例２の有機ＥＬ素子の構造は、実施例１の構
造と同様である。ただし、比較例２では、電子注入域の
材料に、「ＥＭ−１」の代わりに、下記の（１７）式に
示すジフェノキノンを用いた。この場合の電子注入域の
ガラス転移点は、５０℃であった。なお、電子注入域の
以外の各層は、実施例１と同一の材料および膜厚とし
た。

【０１６０】

【化１５】

【０１６１】そして、有機ＥＬ素子に、実施例１と同様
に７Ｖの電圧を印加した。このときの電流密度は、０．
２ｍＡ／ｃｍ^２であり、輝度は一瞬２ｃｄ／ｍ^２を得た
が、すぐに消光した。それぞれ得られた結果を表３に示
す。比較例２の有機ＥＬ素子では、電子注入域の材料が
窒素原子を含んでおり、ガラス転移点も５０℃と低いた
め、ジュール熱のため電子注入域が破壊されたものと考
えられる。

【０１６２】［比較例３］次に、比較例３について説明
する。比較例３の有機ＥＬ素子の構造は、実施例１の構
造と同様である。ただし、比較例３では、電子注入域の
材料に、「ＥＭ−１」の代わりに、下記の（１８）式に
示す窒素含有化合物を用いた。この場合の電子注入域の
ガラス転移点は、６２℃であった。なお、電子注入域の
以外の各層は、実施例１と同一の材料および膜厚とし
た。

【０１６３】

【化１６】

【０１６４】そして、有機ＥＬ素子に、６Ｖの直流電圧
を印加した。このときの電流密度は、１．０ｍＡ／ｃｍ
^２であり、輝度は９０ｃｄ／ｍ^２を得た。しかし、有機
ＥＬ素子の半減寿命はわずか２００時間であった。ま
た、発光スペクトルを観測したところ、赤色発光するス
ペクトル成分が生じていた。それぞれ得られた結果を表
３に示す。

【０１６５】比較例３で使用した（１８）式の窒素含有
化合物は、アクセプター性が強いため、発光域の材料と
相互作用して、消光をもたらす可能性が強いと考えられ
る。また、分子量が３００以下であって、ガラス転移点
が低い化合物は、発光域と容易に混合しやすく、その結
果、相互作用して消光をもたらしたと考えられる。

【０１６６】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明の
第一の発明によれば、電子注入域と発光域との界面に、
発光効率の低い電荷移動錯体またはエキシプレックスが
発生することを抑制できるとともに、電子注入域から発
光域へ電子を注入する上で好ましくないブロッキング接
合の発生を抑制することもできる。したがって、この発
明によれば、発光効率の向上を図ることができ、さらに
は長寿命化した有機ＥＬ素子を提供することができる。

【０１６７】また、本発明の第二の発明によれば、窒素
原子を含まない芳香族環化合物を使用した場合はもちろ
んのこと、窒素原子を含んだ芳香族環化合物を使用した
場合であっても、電子注入域と発光域との界面に、発光
効率の低い電荷移動錯体またはエキシプレックスが発生
することを抑制できるとともに、電子注入域から発光域
へ電子を注入する上で好ましくないブロッキング接合の
発生を抑制することもできる。したがって、第二の発明
によれば、より自由度が高く、発光効率の向上を図るこ
とができ、さらには長寿命化した有機ＥＬ素子を提供す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第一および第二の実施形態における有機ＥＬ素
子の断面図である。

【図２】第三の実施形態における有機ＥＬ素子の断面図
である。

【図３】第四の実施形態における有機ＥＬ素子の断面図
である。

【図４】第五の実施形態における有機ＥＬ素子の断面図
である。

【図５】実施例１における有機ＥＬ素子の断面図であ
る。

【図６】実施例２における有機ＥＬ素子の断面図であ
る。

【図７】本発明の有機ＥＬ素子を製造するための真空蒸
着装置例の斜視図である。

【図８】図７における真空蒸着装置の断面図である。

【図９】基板における測定点の説明に供する図である。

【図１０】従来の有機ＥＬ素子の断面図である。

【符号の説明】

１０陰極層１２発光域１４電子注入域１６陽極層１８正孔注入輸送層１８ａ正孔注入層１８ｂ正孔輸送層２０第一の界面層２２ガラス基板２０第二の界面層３０基板５０陰極５２第一の有機膜５４第二の有機膜５６第三の有機膜、発光域５８陽極６０有機ＥＬ素子１００、１０２，１０２ａ、１０４、０４ａ、１０６
有機ＥＬ素子２０１真空蒸着装置２０３基板２１０真空槽２１１基板ホルダ２１２蒸着源２１３回転軸部２１３Ａ回転軸線２１４モータ２２１仮想円

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 3K007 AB02 AB03 AB04 AB06 AB11 CA01 CB01 DA01 DB03 EB00

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも陽極層、発光域、電子注入域
および陰極層を順次に積層した構造を有する有機エレク
トロルミネッセンス素子において、前記電子注入域のガラス転移点を１００℃以上の値と
し、かつ、前記電子注入域に、窒素原子を含まない芳香族化
合物と、下記式で表される還元性ドーパントとを含有
し、さらに、前記電子注入域の電子親和力を１．８〜３．６
ｅＶの範囲とすることを特徴とする有機エレクトロルミ
ネッセンス素子。Ｍ^＋Ａｒ⁻ （ただし、Ｍはアルカリ金属、Ａｒは無置換または置換
の炭素数１０〜４０の芳香族環化合物を表す。）
【請求項２】請求項１記載の有機エレクトロルミネッ
センス素子において、前記還元性ドーパントが、アントラセン、ナフタレン、
ジフェニルアントラセン、ターフェニル、クォーターフ
ェニル、キンクフェニル、および、セクシフェニルから
なる群から選択される少なくとも一つの芳香族環より形
成された基を含有することを特徴とする有機エレクトロ
ルミネッセンス素子。
【請求項３】請求項１または２記載の有機エレクトロ
ルミネッセンス素子において、前記芳香族化合物が、アントラセン、フルオレン、ペリ
レン、ピレン、フェナントレン、クリセン、テトラセ
ン、ルブレン、ターフェニレン、クォーターフェニレ
ン、セクシフェニレンおよびトリフェニレンからなる群
から選択される少なくとも一つの芳香族環より形成され
た基を含有することを特徴とする有機エレクトロルミネ
ッセンス素子。
【請求項４】請求項１〜３のいずれかに記載の有機エ
レクトロルミネッセンス素子において、前記芳香族化合物が、スチリル置換された芳香族環、ジ
スチル置換された芳香族環からなる群から選択される少
なくとも一つの芳香族環より形成された基を含有するこ
とを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項５】請求項１〜４のいずれかに記載の有機エ
レクトロルミネッセンス素子において、前記還元性ドーパントの仕事関数を３．０ｅＶ以下の値
とすることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス
素子。
【請求項６】請求項１〜５のいずれかに記載の有機エ
レクトロルミネッセンス素子において、前記電子注入域のエネルギーギャップを２．７ｅＶ以上
とすることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス
素子。
【請求項７】請求項１〜６のいずれかに記載の有機エ
レクトロルミネッセンス素子において、前記芳香族化合物と還元性ドーパントとの添加比率を
１：２０〜２０：１（モル比）の範囲とすることを特徴
とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項８】請求項１〜７のいずれかに記載の有機エ
レクトロルミネッセンス素子において、前記発光域と前記電子注入域とに、窒素原子を含まない
同一種類の芳香族化合物を含有することを特徴とする有
機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項９】請求項１〜８のいずれかに記載の有機エ
レクトロルミネッセンス素子において、前記陰極層と前記電子注入域との間および前記陽極層と
前記発光域との間、あるいはいずれか一方に、界面層を
設けることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス
素子。
【請求項１０】少なくとも陽極層、発光域、電子注入
域および陰極層を順次に積層した構造を有する有機エレ
クトロルミネッセンス素子において、前記電子注入域に、電子輸送性化合物と、仕事関数が
２．９ｅＶ以下の下記式で表される還元性ドーパントを
含有し、かつ、該電子注入域の電子親和力を１．８〜３．６ｅＶ
の範囲とすることを特徴とする有機エレクトロルミネッ
センス素子。Ｍ^＋Ａｒ⁻ （ただし、Ｍはアルカリ金属、Ａｒは無置換または置換
の炭素数１０〜４０の芳香族化合物を表す。）
【請求項１１】請求項１０に記載の有機エレクトロル
ミネッセンス素子において、前記還元性ドーパントが、アントラセン、ナフタレン、
ジフェニルアントラセン、ターフェニル、クォーターフ
ェニル、キンクフェニル、および、セクシフェニルから
なる群から選択される少なくとも一つの芳香族環より形
成された基を含有することを特徴とする有機エレクトロ
ルミネッセンス素子。
【請求項１２】請求項１０または１１に記載の有機エ
レクトロルミネッセンス素子において、前記電子輸送性化合物が、含窒素複素環化合物を含むこ
とを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項１３】請求項１２に記載の有機エレクトロル
ミネッセンス素子において、前記含窒素複素環化合物が、含窒素錯体、キノリン誘導
体、キノキサリン誘導体、オキサジアゾール誘導体、チ
アジアゾール誘導体およびトリアゾール誘導体からなる
群から選択される少なくとも一つの化合物であることを
特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項１４】請求項１０〜１３のいずれかに記載の
有機エレクトロルミネッセンス素子において、前記芳香族化合物と還元性ドーパントとの添加比率を
１：２０〜２０：１（モル比）の範囲とすることを特徴
とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項１５】請求項１０〜１４のいずれかに記載の
有機エレクトロルミネッセンス素子において、前記電子注入域のガラス転移点を１００℃以上の値とす
ることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素
子。
【請求項１６】請求項１０〜１５のいずれかに記載の
有機エレクトロルミネッセンス素子において、前記発光域と前記電子注入域とに、同一種類の電子輸送
性化合物を含有することを特徴とする有機エレクトロル
ミネッセンス素子。
【請求項１７】請求項１０〜１６のいずれか一項に記
載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、前記陰極層と前記電子注入域との間および前記陽極層と
前記発光域との間、あるいはいずれか一方に、界面層を
設けることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス
素子。