JP3518255B2

JP3518255B2 - 有機薄膜ｅｌ素子

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Publication number: JP3518255B2
Application number: JP15521097A
Authority: JP
Inventors: 祐一伊藤; 完吉田
Original assignee: Toppan Inc
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 1997-06-12
Filing date: 1997-06-12
Publication date: 2004-04-12
Anticipated expiration: 2017-06-12
Also published as: JPH113781A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＥＬ素子に係り、
より詳細には、有機薄膜ＥＬ素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】有機薄膜エレクトロルミネッセンス（以
下、ＥＬという）素子は、イーストマン・コダック社の
C. W. Tangらにより開発され、特開昭５９−１９４３９
３号公報、特開昭６３−２６４６９２号公報、特開昭６
３−２９５６９５号公報、特開平６−１７２７５１号公
報、特開平６−１９８３７８号公報、アプライド・フィ
ジックス・レター第５１巻第１２号第９１３頁（１９８
７年）、及びジャーナル・オブ・アプライドフィジック
ス第６５巻第９号第３６１０頁（１９８９年）等で開示
されている。

【０００３】これら文献によると、有機薄膜ＥＬ素子
は、一般的には、基板上に、陽極、有機正孔注入輸送
層、有機発光層、及び陰極が順次積層された構成であ
り、以下のようにして形成される。

【０００４】まず、ガラスや樹脂フィルム等の透明絶縁
性の基板上に、蒸着法またはスパッタリング法等によ
り、インジウムとスズの複合酸化物（以下、ＩＴＯとい
う）からなる透明導電性被膜を、陽極として形成する。

【０００５】次に、この陽極上に、銅フタロシアニン
（以下ＣｕＰｃという）、下記化学式（１）に示す１，
１−ビス（４−ジ−ｐ−トリルアミノフェニル）シクロ
ヘキサン［融点１８１．４〜１８２．４℃、ガラス転移
温度（Ｔ_g ）８４℃］、下記化学式（２）に示すＮ，
Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラ−ｐ−トリル−１，１’−ビフ
ェニル−４，４’−ジアミン［融点１２０℃］、また
は、下記化学式（３）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［融点
２７７℃、Ｔ_g ９６℃］等のテトラアリールジアミン
を、有機正孔注入輸送層として、蒸着法により、１００
ｎｍ程度以下の厚さで、単層または積層して形成する。

【０００６】

【化２】

【０００７】さらに、この正孔注入輸送層上に、例え
ば、下記化学式（４）に示すテトラフェニルブタジエ
ン、下記化学式（５）に示すビス（２−メチル−８−キ
ノリラート）（パラ−フェニル−フェノラート）アルミ
ニウム（III ）にペリレンをドープした混合物、及び、
下記化学式（６）に示すビス（２−メチル−８−キノリ
ラート）アルミニウム（III ）−μ−オキソ−ビス（２
−メチル−８−キノリラート）アルミニウム（III ）に
ペリレンをドープした混合物等の青色有機蛍光体を、１
００ｎｍ程度以下の厚さで蒸着して有機発光層を形成す
る。

【０００８】

【化３】

【０００９】この有機発光層上に、陰極として、Ｍｇ：
Ａｇ、Ａｇ：Ｅｕ、Ｍｇ：Ｃｕ、Ｍｇ：Ｉｎ、及びＭ
ｇ：Ｓｎ等の合金からなる導電性被膜を、共蒸着法を用
いて２００ｎｍ程度の厚さで形成することにより、有機
薄膜ＥＬ素子が形成される。

【００１０】なお、この有機発光層と陰極との間には、
陰極からの電子注入効率を高め低電圧駆動するために、
必要に応じて、トリス（８−キノリノール）アルミニウ
ム及び１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］キノリン−ベリリ
ウム錯体等からなる電子注入輸送層が形成される。

【００１１】以上のように構成される有機薄膜ＥＬ素子
においては、通常、２０〜３０Ｖ以下の直流低電圧を印
加することにより、発光層に正孔と電子とが注入され、
それらが再結合することにより青色の発光が生じる。ま
た、陰極にＭｇ：Ａｇ合金を用いた素子では、１０００
ｃｄ／ｍ² 以上の輝度が得られている。

【００１２】しかしながら、この有機薄膜ＥＬ素子に用
いられる青色発光材料の多くは、いずれもＴ_g が低く、
結晶化が生じ易い等の問題がある。特に、上記化学式
（４）に示すテトラフェニルブタジエンは、室温でも容
易に結晶化してしまう。

【００１３】さらに、上記化学式（５）に示す化合物
は、高純度な合成が困難であり、上記化学式（５）、
（６）に示す化合物を用いて有機発光層を形成する場
合、ペリレンの濃度を精密にコントロールしてドーピン
グさせなければ、色純度の良い青色発光が得られない。
そのため、ドーピング濃度を精密に制御することが困難
となり、高い再現性を得ることができないという問題を
生ずる。

【００１４】このように、有機発光層の耐熱性が低いた
め、素子作製プロセスや素子駆動時に生ずる熱や、夏場
の自動車内等の高温条件下に晒した場合に、有機発光層
の有機発光層と隣接する有機層との溶融・混合や、膜の
結晶化による電気的短絡が生ずると問題を有している。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、青色に発光
し、耐熱性が高く、電気的短絡が生じにくい有機薄膜Ｅ
Ｌ素子を提供することを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明は、基板と、前記
基板上に配置され対向する電極対と、前記電極対間に設
けられた有機発光層と、を具備し、前記電極対間に形成
される層のいずれか１層が、下記一般式（１）に示す化
合物を含有することを特徴とする有機薄膜ＥＬ素子を提
供する。

【００１７】

【化４】

【００１８】（式中、Ｒは、アルキル基またはアリール
基を示し、Ａｒは、縮合芳香族環を含み且つ前記一般式
（１）中のＳｉに縮合芳香族環が直接結合する置換基ま
たは縮合芳香族環とベンゼン環とを含み且つ前記一般式
（１）中のＳｉに前記縮合芳香族環が前記ベンゼン環の
みを介して結合する置換基を示す。）本発明は、上記有
機薄膜ＥＬ素子において、前記電極対の一方と前記有機
発光層との間に設けられた正孔注入輸送層を具備し、前
記有機発光層が前記一般式（１）に示す化合物を含有す
ることを特徴とする。

【００１９】本発明は、上記薄膜ＥＬ素子において、前
記電極対の他方と前記有機発光層との間に設けられた電
子注入輸送層を具備することを特徴とする。本発明は、
上記薄膜ＥＬ素子において、前記電極対の一方と前記有
機発光層との間に設けられた正孔注入輸送層と、前記電
極対の他方と前記有機発光層との間に設けられた電子注
入輸送層とを具備し、前記電子注入輸送層が前記一般式
（１）に示す化合物を含有することを特徴とする。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の有機薄膜ＥＬ素子
について、図面を参照しながら説明する。図１に、本発
明の一態様に係る有機薄膜ＥＬ素子の一断面図を示す。
図１で、基板１上には、陽極として電極２が形成され、
電極２上には、正孔注入輸送層３、有機発光層４、及び
陰極として電極５が順次積層されて有機薄膜ＥＬ素子が
構成されている。基板１上には、電源６の陰極に配線７
を介して電気的に接続された導電部８が形成されてお
り、導電部８は、電極５に電気的に接続されている。ま
た、電源６の陽極は、配線９を介して電極２に電気的に
接続されている。

【００２１】さらに、この有機薄膜ＥＬ素子の電極５上
には、封止層１０が形成され、この封止層１０上に接着
性材料１１で封止板１２を接着することにより、有機薄
膜ＥＬ素子が封止されている。

【００２２】図１では、正孔注入輸送層が１層のみ形成
されているが、正孔注入輸送層を複数積層してもよい。
図２に、本発明の他の態様に係る有機薄膜ＥＬ素子の一
断面図を示す。

【００２３】図２に示す有機薄膜ＥＬ素子では、図１に
示す有機薄膜ＥＬ素子の正孔注入輸送層３の代わりに、
電極２上に、第１の正孔注入輸送層１３、第２の正孔注
入輸送層１４、及び第３の正孔注入輸送層１５が順次積
層されている。

【００２４】本発明の有機薄膜ＥＬ素子は、電子注入輸
送層が設けられていてもよい。図３に、本発明のさらに
他の態様に係る有機薄膜ＥＬ素子の一断面図を示す。図
３に示す有機薄膜ＥＬ素子は、図２に示す素子の有機発
光層４と電極５との間に、電子注入輸送層１６が形成さ
れた構造を有している。

【００２５】上記図１〜図３に示す本発明の有機薄膜Ｅ
Ｌ素子は、正孔注入輸送層、有機発光層、及び電子注入
輸送層の少なくとも１層に、上記一般式（１）に示す化
合物を含有することを特徴としている。

【００２６】一般式（１）に示す化合物において、Ｒは
アルキル基及びアリール基を示しており、Ａｒは縮合芳
香族環を含み且つ一般式（１）中のＳｉに縮合芳香族環
が直接結合する置換基または縮合芳香族環とベンゼン環
とを含み且つ一般式（１）中のＳｉに縮合芳香族環がベ
ンゼン環のみを介して結合する置換基を示している。Ｒ
に用いられるアルキル基としては、メチル基、エチル
基、及びイソプロピル基等を挙げることができ、アリー
ル基としては、フェニル基及びトリル基等を挙げること
ができる。

【００２７】Ａｒに用いられる縮合芳香族環を含む置換
基としては、４−アントリルフェニル基、ナフチル基、
アントリル基、置換アントリル基、フェナントリル基、
アクリジニル基、フェナントロリニル基等を挙げること
ができる。また、上記一般式（１）に示す化合物とし
て、下記化学式（７）〜（１７）に示す化合物を挙げる
ことができる。

【００２８】

【化５】

【００２９】

【化６】

【００３０】

【化７】

【００３１】上記化学式（７）に示す化合物は、融点が
２６９℃、Ｔ_g が１０３℃であって（ＤＳＣ、２０℃／
ｍｉｎで測定）、上記化学式（８）〜（１７）に示す化
合物も、ほぼ同様の融点及びＴ_g を有している。このよ
うに、これら一般式（１）に示す化合物は、融点及びＴ
_g が高いため、素子の作製時の熱や駆動時に生じる熱に
晒されても、隣接する有機薄膜層との混合や、結晶化は
生じない。すなわち、良好な耐熱性を有する有機薄膜を
形成することができるのである。

【００３２】また、上記一般式（１）に示す化合物は、
シリコン原子に２つの大きなＡｒ基が結合しているた
め、立体的に嵩高い分子形状となっている。そのため、
この化合物を用いて成膜する場合、アモルファスへの制
御が容易であり、かつ、形成された膜は平滑で結晶化は
生じ難い。

【００３３】さらに、一般式（１）に示す化合物で薄膜
を形成した場合、透明な膜が形成される。このような透
明な薄膜は、可視光の吸収が非常に少なく、有機薄膜Ｅ
Ｌ素子の材料として適している。

【００３４】したがって、上記一般式（１）に示す化合
物を用いることにより、耐熱性が高く結晶化が生じにく
い、すなわち、電気的短絡が生じにくい、有機薄膜ＥＬ
素子に用いられる有機薄膜を作製することが可能となる
のである。

【００３５】この有機薄膜としては、上述のように、正
孔注入輸送層、有機発光層、及び電子注入輸送層が挙げ
られるが、一般式（１）に示す化合物は、いずれも青色
〜青緑色に発光する有機蛍光体として用いることができ
るので、特に、一般式（１）に示す化合物を有機発光層
に用いることが好ましい。

【００３６】このように、上記一般式（１）に示す化合
物を用いて有機発光層を形成することにより、耐熱性が
高く、電気的短絡が生じにくい青色発光の有機薄膜ＥＬ
素子を形成することが可能となる。

【００３７】また、一般式（１）に示す化合物は、Ｓｉ
原子に結合する２つのＡｒ基がＳｉ原子を通じて共役す
る。そのため、２つのＡｒ基が炭素に結合した分子に比
べ、分子のイオン化エネルギーが小さくなる。よって、
２つのＡｒ基が炭素に結合した分子で発光層を形成した
場合には、２つのＡｒ基がＳｉに結合した一般式（１）
に示す化合物は、ＩＴＯ透明陽極と発光層との間に配置
されることにより、正孔注入輸送層として機能する。

【００３８】したがって、上記一般式（１）に示す化合
物が、エネルギーレベル的に適当な関係にある発光層に
対して正孔注入輸送層に用いることができ、耐熱性が高
く、電気的短絡が生じにくい有機薄膜ＥＬ素子を形成す
ることが可能となる。同様に、後述するようにエネルギ
ーレベル的に適当な関係にある発光層に対しては、電子
注入輸送層として機能させることも可能である。なお、
上記一般式（１）に示す化合物は、下記化学反応式
（１）に示すようにして合成することができる。

【００３９】

【化８】

【００４０】［式中、Ｒ及びＡｒは、上記一般式（１）
のＲ及びＡｒと同様である。］これら化合物を用いて有機薄膜を形成する場合、真空蒸
着法、スピンコート法、ディップコート法、及びロール
コート法等の方法を用いることができる。真空蒸着法で
成膜する場合は、上記一般式（１）に示す置換基Ｒを適
切に選択することにより、分子量を調節して所望の蒸気
圧を得ることができる。

【００４１】以下、本発明の有機薄膜ＥＬ素子につい
て、より詳細に説明する。本発明の有機薄膜ＥＬ素子で
用いられる基板としては、金属基板、半導体基板、及び
絶縁性基板を挙げることができる。

【００４２】この金属基板を構成する材料としては、基
板を陽極とする場合には、金、プラチナ、パラジウム及
びニッケル等の仕事関数が４．６ｅＶ以上の金属や、こ
れら金属が放熱性の良い銅やアルミニウムの金属基板上
に成膜された基板を挙げることができ、基板を陰極とす
る場合には、アルミニウム基板や銅基板上に仕事関数が
２．５〜４ｅＶのマグネシウム合金やアルミニウム合金
を成膜した基板を挙げることができる。基板を金属基板
で構成する場合、この金属基板上に電極を形成する必要
はない。

【００４３】半導体基板を構成する材料としては、シリ
コン、ガリウムリン、アモルファス炭化シリコン、及び
酸化銅等の半導体を挙げることができる。半導体基板を
構成する半導体の仕事関数は、４．６ｅＶ以上であるこ
とが好ましい。仕事関数が４．６ｅＶ以上の場合、通
常、イオン化エネルギーが５．０〜６．０ｅＶである有
機正孔注入輸送層に対して正孔注入障壁が小さくなり、
低い電圧で正孔の注入が可能となる。

【００４４】絶縁性基板としては、酸化膜付きシリコン
基板や窒化膜付きシリコン基板等の不透明絶縁性基板、
及びガラスやポリエーテルスルホン等のプラスチックフ
ィルム等の透明絶縁性基板を挙げることができる。

【００４５】この絶縁性基板上に陽極として形成される
電極としては、不透明電極、半透明電極、及び透明電極
を挙げることができる。不透明電極を構成する材料とし
ては、上述の金属基板や半導体基板を構成する材料を挙
げることができる。

【００４６】また、半透明電極としては、金やプラチナ
を薄く蒸着することにより形成される導電膜、及びポリ
アニリン、ポリピロール及びポリチオフェン等の高分子
からなる導電膜等を挙げることができ、透明電極として
は、ＩＴＯ（仕事関数４．６〜４．８ｅＶ）や酸化亜鉛
アルミニウムの非晶質または微結晶の透明導電膜を挙げ
ることができる。

【００４７】基板として透明絶縁性基板を用い、陽極を
透明電極または半透明電極とした場合、この基板側から
表示を行うことができる。この場合、透明絶縁性基板の
少なくとも一方の主面に、コントラストや耐性向上のた
めに、着色してもよく、円偏光フィルタ、多層膜反射防
止フィルタ、紫外線吸収フィルタ、ＲＧＢカラーフィル
タ、蛍光波長変換フィルタ、及びシリカコーティング等
を設けてもよい。

【００４８】また、この基板側から表示を行う場合、透
明絶縁性基板上に形成する電極は、表面抵抗が１〜５０
Ω／□で、可視光線透過率が８０％以上の透明電極であ
ることが好ましい。

【００４９】低抵抗化のために、銀、銅、及び銀と銅と
の合金からなる１０ｎｍ程度の厚さの層を、ＩＴＯ、イ
ンジウム亜鉛複合酸化物、酸化チタン、酸化錫等からな
る非晶質または微結晶の透明導電膜で挟んだ構造の膜
を、透明電極として用いてもよい。これらの透明電極
は、真空蒸着法やスパッタリング法等の方法により、上
記基板上に形成される。

【００５０】なお、上述の透明電極を用いた有機薄膜Ｅ
Ｌ素子を、単純マトリクス駆動ディスプレイとして用い
る場合、透明電極のラインに接して、Ｃｕ、Ａｌ等の低
抵抗率金属からなる金属バスラインを設け、より低抵抗
化することが望ましい。

【００５１】本発明の有機薄膜ＥＬ素子において、正孔
注入輸送層に用いられる材料としては、上記化学式
（１）〜（３）に示す正孔輸送材料、ＣｕＰｃ、塩素化
銅フタロシアニン、テトラ（ｔ−ブチル）銅フタロシア
ニン等の金属フタロシアニン類及び無金属フタロシアニ
ン類、キナクリドン等の低分子正孔注入輸送材料、ポリ
（パラ−フェニレンビニレン）及びポリアニリン等の高
分子正孔輸送材料、及び、その他既存の正孔注入輸送材
料を挙げることができる。

【００５２】また、上記一般式（１）に示す化合物も、
適当なエネルギーレベルの関係にある発光層に対して正
孔注入輸送材料として機能することも可能である。例え
ば、イオン化エネルギー（Ｉｐ）が６ｅＶ以上である発
光層に対して、仕事関数が４．９ｅＶのＩＴＯから正孔
を注入する場合、Ｉｐ５．０〜５．５ｅＶの上記一般式
（１）〜（３）に示す化合物を正孔注入輸送材料として
用いることができる。

【００５３】本発明の正孔注入輸送層は、上述のよう
に、エネルギーレベルの調整、劣化防止、色調の補正の
目的で、正孔注入輸送材料からなる複数の膜が積層され
た積層構造であってもよい。

【００５４】例えば、正孔注入輸送層を３層構造とし、
陽極側から順に、第１の正孔注入輸送層、第２の正孔注
入輸送層、第３の正孔注入輸送層とした場合、これら正
孔注入輸送層、有機発光層、及び陽極の仕事関数または
イオン化エネルギーの値を、陽極＜第１の正孔注入輸送
層＜第２の正孔注入輸送層＜第３の正孔注入輸送層＜有
機発光層の順に制御することが好ましい。

【００５５】このように積層すると、陽極と有機発光層
間のエネルギーレベルの段差が小さくなり、有機発光層
への正孔注入効率が向上し、低電圧でＥＬ発光を得るこ
とができる。

【００５６】正孔注入輸送層の積層数に特に制限はな
く、種類の異なる正孔注入輸送材料同士を混合、または
積層して用いることもできる。この正孔注入輸送層は、
真空蒸着法等により形成することができる。また、正孔
注入輸送材料をトルエンやクロロホルム等の有機溶媒に
溶かし、スピンコート法、ディップコート法、及びロー
ルコート法等の方法により、基板上に塗布・成膜するこ
とができる。

【００５７】本発明の有機薄膜ＥＬ素子において、有機
発光層とは、素子への電圧の印加時に、可視光領域で強
い蛍光を発する任意の有機蛍光体を１種以上含む層であ
る。この有機蛍光体が、固体状態で強い蛍光を有し平滑
な膜の形成が可能であれば、有機蛍光体のみで有機発光
層を構成することが可能である。

【００５８】しかしながら、固体状態で蛍光が消光した
り、平滑な膜の形成が困難な場合は、有機蛍光体を、正
孔注入輸送材料、電子注入輸送材料、または所定の樹脂
バインダと混合した混合物で有機発光層を構成すること
ができる。

【００５９】本発明の有機薄膜ＥＬ素子において、有機
発光層に用いられる有機蛍光体としては、上記一般式
（１）に示す化合物、サリチル酸塩、ピレン、コロネ
ン、ペリレン、ルブレン、テトラフェニルブタジエン、
９，１０−ビス（フェニルエチニル）アントラセン、８
−キノリノラートリチウム、Ａｌｑ、トリス（５，７−
ジクロロ，８−キノリノラート）アルミニウム錯体、ト
リス（５−クロロ−８−キノリノラート）アルミニウム
錯体、ビス（８−キノリノラート）亜鉛錯体、トリス
（５−フルオロ−８−キノリノラート）アルミニウム錯
体、トリス（４−メチル−５−トリフルオロメチル−８
−キノリノラート）アルミニウム錯体、トリス（４−メ
チル−５−シアノ−８−キノリノラート）アルミニウム
錯体、ビス（２−メチル−５−トリフルオロメチル−８
−キノリノラート）（４−シアノフェニルフェノラー
ト）、ビス（２−メチル−５−シアノ−８−キノリノラ
ート）（４−シアノフェニルフェノラート）アルミニウ
ム錯体、トリス（８−キノリノラート）スカンジウム錯
体、ビス［８−（パラ−トシル）アミノキノリン］亜鉛
錯体及びカドミウム錯体、１，２，３，４−テトラフェ
ニルシクロペンタジエン、ペンタフェニルシクロペンタ
ジエン、ポリ−２，５−ジヘプリルオキシ−ｐ−フェニ
レンビニレン、特開平４−３１４８８号公報に記載され
た蛍光体、米国特許第５，１４１，６７１号公報に記載
された蛍光体、米国特許第４，７６９，２９２号公報に
記載された蛍光体、Ｎ，Ｎ’−ジアリール置換ピロロピ
ロール化合物等を挙げることができる。

【００６０】本発明の有機薄膜ＥＬ素子において、有機
発光層は、種類の異なる有機蛍光体を混合して構成する
ことができる。上記一般式（１）に示す化合物を青色発
光ドーパントとして、他の適当な有機蛍光体をホストと
して、これらを混合して用いてもよい。また、有機発光
層を、種類の異なる有機蛍光体からなる複数の膜を積層
した積層構造としてもよい。

【００６１】この有機発光層は、単層構造においても、
積層構造においても、１００ｎｍ以下であることが好ま
しく、５〜５０ｎｍであることがより好ましい。また、
この有機発光層に、米国ラムダフィズィック社やイース
トマンコダック社から市販されているクマリン系、キナ
クリドン系、ペリレン系、及びピラン系の有機蛍光体を
ゲスト発光体としてドーピングしてもよい。

【００６２】このように、種類の異なる有機蛍光体を用
いることにより、発光波長の変換、発光波長領域の拡
大、及び発光効率の向上を図ることができる。なお、種
類の異なる有機蛍光体を用いる場合、少なくとも１種の
有機蛍光体が可視光領域で蛍光を発するものであれば、
他の有機蛍光体は、赤外域または紫外域で蛍光を発する
ものでもよい。

【００６３】この有機発光層は、上述の有機蛍光体を、
真空蒸着法、累積膜法、または適当な樹脂バインダ中に
分散させてスピンコートすること等の方法でコーティン
グすることにより形成される。

【００６４】本発明の有機薄膜ＥＬ素子において、有機
発光層上に陰極として設けられる電極は、低仕事関数の
材料で構成されることが好ましい。この低仕事関数の材
料としては、Ｍｇ及びＡｌ等の単体の金属、及び、Ｌ
ｉ、Ｍｇ、Ｃａ、Ａｒ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｅｒ、Ｅｕ、Ｓ
ｃ、Ｙ、及びＹｂ等の元素を１種以上含有する合金等を
挙げることができる。

【００６５】これらの低仕事関数の材料を陰極に用いる
と、電子注入が効果的に行なわれ、特に、上記合金を用
いた場合は、低仕事関数と安定性とを両立させることが
できる。

【００６６】また、陰極の厚さに特に制限はないが、陰
極を５〜２０ｎｍの厚さに形成すると、十分な可視光の
透過率が得られ、陰極側を表示面とすることができる。
上述の陰極は、用いる材料に応じて、抵抗加熱蒸着法、
電子ビーム蒸着法、反応性蒸着法、及びイオンプレーテ
ィング法等を用いたり、合金ターゲット等を用いてスパ
ッタリング法等により形成することができる。

【００６７】この陰極を多成分合金で構成する場合は、
抵抗加熱法により１０^-5Ｔｏｒｒオーダー以下の真空下
で、成分ごとに別々の蒸着源から、水晶振動子式膜厚計
でモニターしながら共蒸着法により形成するか、或い
は、合金材料を少量ずつフラッシュ蒸着することにより
形成することができる。

【００６８】有機薄膜ＥＬ素子を、単純マトリクス駆動
ディスプレイとし、陰極をストライプ状に形成する必要
がある場合には、スリット状に穴の開いたマスクを基板
に密着させて蒸着するか、陰極形成部全面に蒸着した
後、ウェットエッチング法、レーザーアブレーション法
や、イオンビームエッチング法や、リアクティブエッチ
ング法等により、陰極金属のパターニングを行うことに
より、形成することができる。

【００６９】本発明の有機薄膜ＥＬ素子において、有機
発光層と陰極との間に、電子注入輸送層が設けられてい
ることが好ましい。電子注入輸送層に用いられる材料
は、電子移動度が大きく、ＬＵＭＯの状態密度が大き
く、ＬＵＭＯのエネルギーレベルが有機蛍光体のＬＵＭ
Ｏのエネルギーレベルと同程度から陰極材料のフェルミ
レベル（仕事関数）の間にあり、イオン化エネルギーが
有機蛍光体より大きく、成膜性がよいことが必要であ
る。

【００７０】このような電子注入輸送層を設けると、有
機発光層への電子注入効率を高め、正孔が陰極へ到達す
るのを抑制することが期待できる。電子注入輸送層に用
いる材料として、上記一般式（１）に示す化合物を用い
る場合、この化合物と有機蛍光体とが、上記条件を満た
す必要がある。

【００７１】電子注入輸送層に用いられる材料として
は、上記一般式（１）に示す化合物のほかに、ＢＰＢＤ
及び２，５−ビス（１−ナフチル）−１，３，４−オキ
サジアゾール等を用いることができる。

【００７２】また、浜田らが開示しているオキサジアゾ
ール誘導体（日本化学会誌、１５４０頁、１９９１年）
やビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］キノリノラー
ト）ベリリウム錯体、及び特開平７−９０２６０号公報
で開示されているトリアゾール化合物等を用いることが
できる。

【００７３】さらに、ＭａｒｋｏＳｔｒｕｋｅｌｊら
がサイエンス誌第２６７巻１９６９頁（１９９５年）で
開示している、ポリ（ｐ−フェニレンビニレン）発光層
上に設けられた１，２−ビス（３−ヒドロキシ）フェニ
ル−４−（３−トリフルオロメチルフェニル）トリアゾ
ールとデカフルオロビフェニルとの脱フッ化水素縮合ポ
リマー等の化合物や、炭化シリコン、アモルファスシリ
コン等の無機半導体や光導電性材料等を用いることがで
きる。

【００７４】また、有機発光層を、ホスト蛍光体中にゲ
スト蛍光体をドーピングした構成とする場合、ホスト蛍
光体を電子注入輸送材料として用いることも可能であ
る。有機薄膜ＥＬ素子を、陰極側から表示が行われる構
成とする場合、この電子注入輸送層は、少なくとも有機
蛍光体の蛍光波長領域において、実質的に透明である必
要がある。

【００７５】電子注入輸送層は、真空蒸着法、ＣＶＤ
法、スピンコート法等の塗布法、及び累積膜法等の方法
により形成され、１ｎｍ〜１μｍの厚さに、単層、また
は多層構造として形成されることが好ましい。

【００７６】以上、基板側から順に、陽極、正孔注入輸
送層、有機発光層、必要に応じて電子注入輸送層、及び
陰極を積層した構造について示したが、本発明の有機薄
膜ＥＬ素子は、基板側から順に、陰極、電子注入輸送
層、有機発光層、正孔注入輸送層、及び陽極を積層した
構造であってもよい。

【００７７】本発明の有機薄膜ＥＬ素子は、有機層や電
極の酸化を防止するために、有機層及び電極上に、封止
層が形成されていてもよい。この封止層に用いられる材
料は、ガスバリア性及び水蒸気バリア性の高い材料であ
れば特に制限はないが、ＳｉＯ₂ 、ＳｉＯ、ＧｅＯ、Ｍ
ｇＯ、Ａｌ₂ Ｏ₃ 、Ｂ₂ Ｏ₃ 、ＴｉＯ₂ 、ＺｎＯ、及び
ＳｎＯ等の酸化物（これら酸化物の組成は、化学量論比
からずれていることもある）、ＭｇＦ₂ 、ＬｉＦ、Ｂａ
Ｆ₂ 、ＡｌＦ₃ 、及びＦｅＦ₂ 等のフッ化物、ＺｎＳ、
ＧｅＳ、及びＳｎＳ等の硫化物等の無機化合物を挙げる
ことができる。

【００７８】封止層は、これら材料を、蒸着法、反応性
蒸着法、ＣＶＤ法、スパッタリング法、及びイオンプレ
ーティング法等の方法により、単体または複合化して、
或いは、積層して成膜することにより、形成される。

【００７９】陰極の酸化防止のために、封止層中または
封止層表面に、Ｌｉ等のアルカリ金属、Ｃａ及びＭｇ等
のアルカリ土類金属、及びＥｕ等の希土類金属等の層を
設けることができる。また、上述の無機化合物とこれら
金属との混合層を設けてもよい。

【００８０】さらに、このＥＬ素子中への水蒸気の進入
を防止するために、ハーメチックシール等により素子を
真空中で密封するか、ガラス板等の封止板を素子の有機
発光層が形成された面に配置し、ガラス板と素子との間
隙を、市販の低吸湿性の光硬化性接着剤、エポキシ系接
着剤、シリコーン系接着剤、架橋エチレン−酢酸ビニル
共重合体接着剤シート等の接着性樹脂、及び低融点ガラ
ス等の接着材料で封止することが好ましい。

【００８１】封止板としては、上述のガラス板の他に、
金属板及びプラスチック板等を用いることができる。ま
た、接着材料中に、シリカゲルやゼオライト等の乾燥剤
を混合することができ、封止層表面や、封止板の有機発
光層側の面に、シリカゲル、ゼオライト、及びカルシア
等の乾燥剤や、アルカリ金属、アルカリ土類金属、及び
希土類等からなるゲッター剤の層を形成してもよい。

【００８２】以上のように構成される本発明の有機薄膜
ＥＬ素子は、正孔注入輸送層側を正極として直流電圧を
印加することにより発光するが、交流電圧を印加した場
合でも正孔注入輸送層側に正の電圧が印加されている間
は発光する。

【００８３】また、本発明の有機薄膜ＥＬ素子を、基板
上に２次元的に配列することにより、文字や画像を表示
することが可能な薄型ディスプレイを形成することがで
きる。

【００８４】さらに、赤、青、緑の３色の発光素子を２
次元的に配列するか、或いは、白色発光素子とカラーフ
ィルタとを用いることにより、カラーディスプレイ化が
可能となる。また、上記一般式（１）に示す化合物を有
機発光層の有機蛍光体として用いた場合は、青から緑、
及び青から赤に変換する、蛍光変換フィルタを配列する
ことにより、カラーディスプレイ化が可能となる。

【００８５】

【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。（実施例１）上記化学式（７）に示す化合物を、以下の
ようにして合成した。

【００８６】まず、０．０４モルの９−リチオ−アント
ラセンを、２：１の体積比で混合したジエチルエーテル
／トルエン混合液３００ｍｌ中に溶解した。この溶液
に、０．０２モルのジクロロジフェニルシランを滴下
し、５０℃で１４時間反応させた。この反応液を、カラ
ムクロマトグラフィーで精製し、上記化学式（７）に示
す化合物を得た。

【００８７】この化合物について、マススペクトル測定
を行ったところ、分子量が５３６の分子イオンピークが
確認された。また、この化合物について、ＣＤＣｌ₃ を
溶媒としてプロトンＮＭＲ測定を行った。以下に、その
結果を示す。

【００８８】 6.80-6.83(4H,t,CH) 7.11-7.15(4H,t,CH) 7.21-7.25(6H,t,CH) 7.57-7.59(4H,w,CH) 7.94-7.96(4H,w,CH) 8.20-8.23(4H,w,CH) 8.56(2H,s,CH) さらに、この化合物の蛍光ピーク波長を調べたところ、
４７２ｎｍであることが分かり、理研計器（株）製の表
面分析装置ＡＣ−１による測定の結果、イオン化エネル
ギーは６．０ｅＶであり、また、吸収端波長から求めた
エネルギーギャップは、２．９２ｅＶであった。

【００８９】以上のようにして合成した上記化学式
（７）に示す化合物を有機発光層に用いて、以下に示す
ようにして有機薄膜ＥＬ素子を作製した。まず、透明絶
縁性の基板として厚さ１．１ｍｍの青色ガラス板を用
い、このガラス板上に、スパッタリング法により厚さ１
２０ｎｍのＩＴＯ膜を陽極として形成した。このＩＴＯ
膜が形成されたガラス板に、水洗及びプラズマ洗浄を施
した後、真空蒸着法により、ＩＴＯ膜上に、アルドリッ
チ製のＣｕＰｃからなる厚さ１０ｎｍの第１正孔注入輸
送層を成膜した。

【００９０】次に、この第１正孔注入輸送層上に、Ｎ，
Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラ−ｍ−トリル−１，１’−ビフ
ェニル−４，４’−ジアミンを用いて、真空蒸着法によ
り厚さ３５ｎｍで第２正孔注入輸送層を成膜し、この第
２正孔注入輸送層上に、上記化学式（１）に示す化合物
を用いて、真空蒸着法により厚さ１０ｎｍで第３正孔注
入輸送層を成膜した。

【００９１】この第３正孔注入輸送層上に、蒸着法によ
り、上記化学式（７）に示す化合物からなる膜を５０ｎ
ｍの厚さで成膜して有機発光層を形成した。この有機発
光層上に、ＡｌとＬｉとを蒸着速度比５：１で６０ｎｍ
の厚さで蒸着し、さらにＡｌを２００ｎｍの厚さで蒸着
して、陰極を形成した。

【００９２】さらに、陰極上に、封止層としてＧｅＯを
１．４μｍの厚さで蒸着し、この封止層上にガラス板を
配置して、封止層とガラス板との間隙を光硬化性樹脂で
充填・接着することにより、有機薄膜ＥＬ素子を作製し
た。

【００９３】以上のようにして作製した有機薄膜ＥＬ素
子について、直流電圧を印加して発光させたところ、４
Ｖの直流電圧印加時には青色の安定発光が得られ、１４
Ｖの直流電圧印加時には、１７８８ｃｄ／ｍ² の輝度が
得られ、この時の電流密度は３５９ｍＡ／ｃｍ² であっ
た。

【００９４】この素子の作製時に、素子に熱が印加され
たが、作製された素子に電気的短絡等の不具合は生じな
かった。また、この素子についても、２５℃の温度条件
下で、２０ｍＡ／ｃｍ² の直流電流を１００時間連続的
に印加して、素子特性の変化を調べたが、電気的短絡に
基づく特性の劣化は生じなかった。

【００９５】（実施例２）上記化学式（７）に示す化合
物を電子注入輸送層に用いて、以下に示すようにして有
機薄膜ＥＬ素子を作製した。

【００９６】まず、透明絶縁性の基板として厚さ１．１
ｍｍの青色ガラス板を用い、このガラス板上に、スパッ
タリング法により厚さ１２０ｎｍのＩＴＯ膜を陽極とし
て形成した。このＩＴＯ膜が形成されたガラス板に、水
洗及びプラズマ洗浄を施した後、真空蒸着法により、Ｉ
ＴＯ膜上に、アルドリッチ製のＣｕＰｃからなる厚さ１
０ｎｍの第１正孔注入輸送層を成膜した。

【００９７】次に、この第１正孔注入輸送層上に、Ｎ，
Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラ−ｍ−トリル−１，１’−ビフ
ェニル−４，４’−ジアミンを用いて、真空蒸着法によ
り厚さ３５ｎｍで第２正孔注入輸送層を成膜し、この第
２正孔注入輸送層上に、上記化学式（１）に示す化合物
を用いて、真空蒸着法により厚さ１０ｎｍで第３正孔注
入輸送層を成膜した。この第３正孔注入輸送層上に、蒸
着法により、下記化学式（１８）に示す化合物からなる
膜を４０ｎｍの厚さで成膜して有機発光層を形成した。

【００９８】

【化９】

【００９９】この有機発光層上に、上記化学式（７）に
示す化合物を１０ｎｍの厚さで蒸着して電子注入輸送層
を形成した。この電子注入輸送層上に、ＡｌとＬｉとを
蒸着速度比５：１で６０ｎｍの厚さで蒸着し、さらにＡ
ｌを２００ｎｍの厚さで蒸着して、陰極を形成した。

【０１００】さらに、陰極上に、封止層としてＧｅＯを
１．４μｍの厚さで蒸着し、この封止層上にガラス板を
配置して、封止層とガラス板との間隙を光硬化性樹脂で
充填・接着することにより、有機薄膜ＥＬ素子を作製し
た。

【０１０１】以上のようにして作製した有機薄膜ＥＬ素
子について、直流電圧を印加して発光させたところ、４
Ｖの直流電圧印加時には青色の安定発光が得られ、１４
Ｖの直流電圧印加時には、１１４０ｃｄ／ｍ² の輝度が
得られ、この時の電流密度は５８５ｍＡ／ｃｍ² であっ
た。

【０１０２】この素子の作製時に、素子に熱が印加され
たが、作製された素子に電気的短絡等の不具合は生じな
かった。また、この素子についても、２５℃の温度条件
下で、２０ｍＡ／ｃｍ² の直流電流を１００時間連続的
に印加して、素子特性の変化を調べたが、電気的短絡に
基づく特性の劣化は生じなかった。

【０１０３】（実施例３）上記化学式（７）に示す化合
物の代わりに、上記化学式（８）〜（１６）に示す化合
物を有機発光層の材料として用いたこと以外は実施例１
と同様にして、それぞれ有機薄膜ＥＬ素子を作製した。

【０１０４】それぞれの有機薄膜ＥＬ素子について、１
４Ｖの直流電圧印加したところ、全ての素子で、１００
０ｃｄ／ｍ² 以上の輝度の安定した青色発光が得られ
た。これら素子の作製時に、素子に熱が印加されたが、
作製された素子に電気的短絡等の不具合は生じなかっ
た。また、これら素子についても、２５℃の温度条件下
で、２０ｍＡ／ｃｍ² の直流電流を１００時間連続的に
印加して、素子特性の変化を調べたが、電気的短絡に基
づく特性の劣化は生じなかった。

【０１０５】（比較例）有機発光層を構成する材料とし
て、１，１，４，４，−テトラフェニル−１，３−ブタ
ジエンを用いたこと以外は実施例１と同様にして有機薄
膜ＥＬ素子を作製した。

【０１０６】しかしながら、この素子の作製時印加され
た熱により、作製された素子に電気的短絡等の不具合が
生じた。この有機薄膜ＥＬ素子についても、１４Ｖの直
流電圧印加したところ、１００ｃｄ／ｍ² 程度の非常に
低い輝度の青色発光が得られた。

【０１０７】また、この素子について、２５℃の温度条
件下で、２０ｍＡ／ｃｍ² の直流電流を１００時間連続
的に印加して、素子特性の変化を調べた。その結果、電
気的短絡がさらに増加し、発光輝度の大幅な低下が確認
された。

【０１０８】

【発明の効果】以上示したように、本発明によると、融
点及びＴ_g が高く、透明で平滑なアモルファス膜の形成
が容易な上記一般式（１）に示す化合物が、有機発光層
或いは電子注入輸送層中に含有されるため、有機層の溶
融・結晶化が防止され、耐熱性が高く、電気的短絡の生
じにくい有機薄膜ＥＬ素子が提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る有機薄膜ＥＬ素子の
一断面図。

【図２】本発明の他の実施形態に係る有機薄膜ＥＬ素子
の一断面図。

【図３】本発明のさらに他の実施形態に係る有機薄膜Ｅ
Ｌ素子の一断面図。

【符号の説明】

１…基板２、５…電極３…正孔注入輸送層４…有機発光層６…電源７、９…配線８…導電部１０…封止層１１…接着性材料１２…封止板１３…第１の正孔注入輸送層１４…第２の正孔注入輸送層１５…第３の正孔注入輸送層１６…電子注入輸送層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H05B 33/14 H05B 33/22 C09K 11/06 ＣＡ（ＳＴＮ) ＲＥＧＩＳＴＲＹ（ＳＴＮ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】基板と、前記基板上に配置され対向する電極対と、前記電極対間に設けられた有機発光層と、を具備し、前記電極対間に形成される層のいずれか１層が、下記一
般式（１）に示す化合物を含有することを特徴とする有
機薄膜ＥＬ素子。【化１】（式中、Ｒは、アルキル基またはアリール基を示し、Ａ
ｒは、縮合芳香族環を含み且つ前記一般式（１）中のＳ
ｉに前記縮合芳香族環が直接結合する置換基または縮合
芳香族環とベンゼン環とを含み且つ前記一般式（１）中
のＳｉに前記縮合芳香族環が前記ベンゼン環のみを介し
て結合する置換基を示す。）
【請求項２】前記電極対の一方と前記有機発光層との
間に設けられた正孔注入輸送層を具備し、前記有機発光
層が前記一般式（１）に示す化合物を含有することを特
徴とする請求項１に記載の有機薄膜ＥＬ素子。
【請求項３】前記電極対の他方と前記有機発光層との
間に設けられた電子注入輸送層を具備することを特徴と
する請求項２に記載の有機薄膜ＥＬ素子。
【請求項４】前記電極対の一方と前記有機発光層との
間に設けられた正孔注入輸送層と、前記電極対の他方と
前記有機発光層との間に設けられた電子注入輸送層とを
具備し、前記電子注入輸送層が前記一般式（１）に示す
化合物を含有することを特徴とする請求項１に記載の有
機薄膜ＥＬ素子。